Реакция является необратимой: Обратимые и необратимые химические реакции

Обратимые и необратимые реакции

Репетиторы ❯ Химия ❯ Обратимые и необратимые реакции

Автор: Андрей Ф., онлайн репетитор по химии

●

12.03.2012

●

Раздел: Химия

Очень часто химические реакции протекают так, что первичные реагирующие вещества полностью преобразуются в продукты реакции. К примеру, если в соляную кислоту положить гранулу цинка, то при определенном (достаточном) количестве кислоты реакция будет протекать до полного растворения цинка согласно уравнению: 2HCL + ZN = ZnCl₂ + H

2↑.

Если провести данную реакцию в обратном направлении, другими словами – пропустить водород через раствор хлорида цинка, то металлический цинкне образуется – данная реакция не может протекать в обратном направлении, поэтому она необратима.

Химическая реакция, в результате которой первичные вещества практически полностью преобразуются в конечные продукты, называется необратимой.

К подобным реакциям имеют отношение как гетерогенные, так и гомогенные реакции. К примеру, реакции горения простых веществ – метана Ch5, сероуглерода CS2. Как мы уже знаем, реакции горения относятся к экзотермическим реакциям. В большинстве случаев к экзотермическим реакциям  относятся реакции соединения, к примеру, реакция гашения извести: CaO + H

2O = Ca(OH)₂ + Q (выделяется теплота).

Будет логично предполагать что, к эндотермическим реакциям принадлежат обратные реакции, т.е. реакция разложения. К примеру, реакция обжига известняка: CaCo₃ = CaO + CO₂ – Q (теплота поглощается).

Необходимо помнить, что число необратимых реакций является не таким уж и большим.

Гомогенные реакции (между растворами веществ) являются необратимыми, если проходят с образованием нерастворимого, газообразного продукта или воды. Данное правило получило название » правило Бертолле». Проведем опыт. Возьмем три пробирки и нальем в них по 2мл раствора соляной кислоты. В первый сосуд добавим 1 мл окрашенный фенолфталеином малиновый раствор щелочи, он потеряет цвет в следствие реакции: HCl + NaOH = NaCl + H

2O.

Во вторую пробирку добавим 1 мл раствора карбоната натрия – мы увидим бурную реакцию кипения, которая обусловлена выделением углекислого газа: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑.

В третью пробирку добавим немного капель нитрата серебра и увидим, как в ней образовался беловатый осадок хлорида серебра: HCl + AgNO₃ = AgCl↓ + HNO₃.

Большинство реакций являются обратимыми. Необратимых реакций не особенно много.

Химические реакции, которые могут проходить одновременно в двух противоположных направлениях – прямом и обратном, – называются обратимыми.

Нальем в пробирку 3 мл воды и добавим несколько кусочков лакмуса, а потом начнем пропускать через нее с помощью газоотводной трубки выходящий из другого сосуда углекислый газ, который образуется из-за взаимодействия мрамора и соляной кислоты. Спустя некоторое время мы увидим, как фиолетовый лакмус станет красным, это свидетельствует о наличии кислоты. Мы получили непрочную угольную кислоту, которая образовалась путем связи углекислого газа и воды: CO

2 + H₂O = H₂CO₃.

Оставим данный раствор в штативе. Спустя некоторое время мы обратим внимание на то, что раствор опять стал фиолетовым. Кислота разложилась на исходные составляющие: H₂CO₃ = H₂O + CO₂.

Данный процесс будет происходить намного быстрее, если мы подогреем раствор угольной кислоты. Таким образом, мы выяснили, что реакция получения угольной кислоты может протекать как в прямом, так и в обратном направлении, а значит, она является обратимой. Обратимость реакции обозначается на письме двумя противоположно направленными стрелками: CO

2 + H₂O ↔ H₂CO₃.

Среди обратимых реакций, которые лежат в основе получения важныххимических продуктов, приведем в качестве примера реакцию  синтеза оксида серы (VI) из оксида серы (IV) и кислорода: 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ + Q.             

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Остались вопросы?

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя.

Задать вопрос

Физика

Курсы по физике 10 класс

Математика

Математика 11 класс

Математика

Курсы по геометрии 8 класс

История России

Курс подготовки к ГИА по «Истории»

Испанский язык

Курсы испанского для начинающих

Цифровая фотография

Курс цифровой фотографии

Математика

Курсы по математике 10 класс

Математика

Курсы по алгебре 7 класс

Необратимые и обратимые реакции — АЛХИМИК

• Jeremiah
• 08 Июн 2018, 01:46

• 1878
• 0

Все химические реакции делятся на два типа: обратимые и необратимые.

Необратимыми называются реакции, которые протекают только в одном направлении, т. е. продукты этих реакций не взаимодействуют друг с другом с образованием исходных веществ.

Необратимая реакция заканчивается тогда, когда полностью расходуется хотя бы одно из исходных веществ. Необратимыми являются реакции горения; многие реакции термического разложения сложных веществ; большинство реакций, в результате которых образуются осадки или выделяются газообразные вещества, и др. Например:

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O

2↑

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

Обратимыми называются реакции, которые одновременно протекают в прямом и в обратом направлениях:

В уравнениях обратимых реакций используется знак обратимости .

Примером обратимой реакции является синтез йодоводорода из водорода и йода:

Через некоторое время после начала химической реакции в газовой смеси можно обнаружить не только конечный продукт реакции НI, но и исходные вещества —H₂ и I₂. Как бы долго ни продолжалась реакция, в реакционной смеси при 350

oС всегда будет содержаться приблизительно 80% HI,10% Н₂ и 10% I₂. Если в качестве исходного вещества взять НI и нагреть его до той же температуры, то можно обнаружить, что через некоторое время соотношение между количествами всех трех веществ будет таким же. Таким образом, при образовании йодоводорода из водорода и йода одновременно осуществляются прямая и обратная реакции.

Если в качестве исходных веществ взяты водород и йод в концентрациях [H₂] и [I₂], то скорость прямой реакции в начальный момент времени была равна: v_пр = k_пр[H₂] ∙ [I₂]. Скорость обратной реакции v_обр = k_обр[HI]²

в начальный момент времени равна нулю, так как йодоводород в реакционной смеси отсутствует ([HI] = 0). Постепенно скорость прямой реакции уменьшается, так как водород и йод вступают в реакцию и их концентрации понижаются. При этом скорость обратной реакции увеличивается, потому что концентрация образующегося йодоводорода постепенно возрастает. Когда скорости прямой и обратной реакций станут одинаковыми, наступает химическое равновесие. В состоянии равновесия за определенный промежуток времени образуется столько же молекул НI, сколько их распадается на Н₂ и I₂.

Состояние обратимой реакции, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется

химическим равновесием.

Химическое равновесие является динамическим равновесием. В равновесном состоянии продолжают протекать и прямая, и обратная реакции, но так как скорости их равны, концентрации всех веществ в реакционной системе не изменяются. Эти концентрации называются равновесными концентрациями.

Смещение химического равновесия

Принцип Ле-Шателье

Химическое равновесие является подвижным. При изменении внешних условий скорости прямой и обратной реакций могут стать неодинаковыми, что обусловливает смещение (сдвиг) равновесия.

Если в результате внешнего воздействия скорость прямой реакции становится больше скорости обратной реакции, то говорят о смещении равновесия вправо (в сторону прямой реакции). Если скорость обратной реакции становится больше скорости прямой реакции, то говорят о смещении равновесия влево (в сторону обратной реакции). Результатом смещения равновесия является переход системы в новое равновесное состояние с другим соотношением концентраций реагирующих веществ.

Направление смещения равновесия определяется принципом, который был сформулирован французским ученым Ле-Шателье (1884 г):

Если на равновесную систему оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону той реакции (прямой или обратной), которая противодействует этому воздействию.

Важнейшими внешними факторами, которые могут приводить к смещению химического равновесия, являются:

а) концентрации реагирующих веществ;

б) температура;

в) давление.

Влияние концентрации реагирующих веществ

Если в равновесную систему вводится какое-либо из участвующих в реакции веществ, то равновесие смещается в сторону той реакции, при протекании которой данное вещество расходуется. Если из равновесной системы выводится какое-либо вещество, то равновесие смещается в сторону той реакции, при протекании которой данное вещество образуется.

Например, рассмотрим, какие вещества следует вводить и какие вещества выводить из равновесной системы для смещения обратимой реакции синтеза аммиака вправо: 

Для смещения равновесия вправо (в сторону прямой реакции образования аммиака) необходимо в равновесную смесь вводить азот и водород (т. е. увеличивать их концентрации) и выводить из равновесной смеси аммиак (т. е. уменьшать его концентрацию).

Влияние температуры

Прямая и обратная реакции имеют противоположные тепловые эффекты: если прямая реакция экзотермическая, то обратная реакция эндотермическая (и наоборот). При нагревании системы (т. е. повышении ее температуры) равновесие смещается в сторону эндотермической реакции; при охлаждении (понижении температуры) равновесие смещается в сторону экзотермической реакции.

Например, реакция синтеза аммиака является экзотермической: N₂(г) + 3H₂(г) → 2NH₃(г) + 92кДж, а реакция разложения аммиака (обратная реакция) является эндотермической: 2NH₃(г)→ N₂(г) + 3H₂(г) — 92кДж. Поэтому повышение температуры смещает равновесие в сторону обратной реакции разложения аммиака.

Влияние давления

Давление влияет на равновесие реакций, в которых принимают участие газообразные вещества. Если внешнее давление повышается, то равновесие смещается в сторону той реакции, при протекании которой число молекул газа уменьшается. И наоборот, равновесие смещается в сторону образования большего числа газообразных молекул при понижении внешнего давления. Если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то давление не влияет на равновесие в данной системе.

Например, для увеличения выхода аммиака (смещение вправо) необходимо повышать давление в системе обратимой реакции , так как при протекании прямой реакции число газообразных молекул уменьшается (из четырех молекул газов азота и водорода образуются две молекулы газа аммиака).

Обратимые и необратимые реакции — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

1361

В природе преобладают обратимые и необратимые реакции, ответственные за такие реакции, как разложение аммиака.

Введение

Считалось, что все химические реакции необратимы до 1803 года, когда французский химик Клод Луи Бертолле ввел понятие обратимых реакций. Первоначально он заметил, что карбонат натрия и хлорид кальция реагируют с образованием карбоната кальция и хлорида натрия; однако, наблюдая за образованием карбоната натрия по краям соленых озер, он понял, что большое количество солей в испаряющейся воде реагировало с карбонатом кальция с образованием карбоната натрия, что указывает на то, что происходила обратная реакция.

Химические реакции представлены химическими уравнениями. Эти уравнения обычно имеют однонаправленную стрелку (\(\стрелка вправо\)) для обозначения необратимых реакций. Другие химические уравнения могут иметь двунаправленные гарпуны (\(\rightleftharpoons\)), которые представляют обратимые реакции (не путать с двойными стрелками \(\leftrightarrow\), используемыми для обозначения резонансных структур). Чтобы ознакомиться с основами химических реакций, щелкните здесь: Химические реакции

Необратимые реакции

Фундаментальная концепция химии заключается в том, что химические реакции происходят, когда реагенты реагируют друг с другом с образованием продуктов. Эти однонаправленные реакции известны как необратимые реакции, реакции, в которых реагенты превращаются в продукты, а продукты не могут превращаться обратно в реагенты. Эти реакции по существу аналогичны выпечке. Ингредиенты, выступающие в качестве реагентов, смешиваются и выпекаются вместе, чтобы сформировать пирог, который действует как продукт. Этот пирог нельзя превратить обратно в реагенты (яйца, муку и т. д.), точно так же, как продукты необратимой реакции не могут снова превратиться в реагенты.

Примером необратимой реакции является горение. Горение включает сжигание органического соединения, такого как углеводород, и кислорода с образованием углекислого газа и воды. Поскольку вода и углекислый газ стабильны, они не реагируют друг с другом с образованием реагентов. Реакции горения имеют следующую форму:

\[ C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O \]

Обратимые реакции

В обратимых реакциях реагенты и продукты никогда не расходуются полностью; каждый из них постоянно реагирует и производится. Обратимая реакция может иметь следующий обобщенный вид:

\[ A + B \underset{k_{-1}} {\overset{k_1} {\rightleftharpoons}} C + D \]

Эту обратимую реакцию можно разбить на две реакции.

Реакция 1: \[ A + B \xrightarrow{k_1}C+D \]

Реакция 2: \[ C + D \xrightarrow{k_{-1}}A+B \]

Эти две реакции происходящие одновременно , что означает, что реагенты реагируют с образованием продуктов, а продукты реагируют с образованием реагентов. Столкновения реагирующих молекул вызывают химические реакции в замкнутой системе. После образования продуктов связи между этими продуктами разрываются, когда молекулы сталкиваются друг с другом, производя достаточно энергии, необходимой для разрыва связей продукта и молекул реагентов.

Ниже приведен пример обобщенной формы обратимой реакции и разбивка обратимой реакции N ₂ O ₄ ↔ 2NO ₂

Реакция 1 и Реакция 2 происходят одновременно, потому что они находятся в закрытая система.

Синий: Азот Красный: Кислород

Реакция 1 Реакция 2

Представьте бальный зал. Пусть реагент А — 10 девочек, а реагент В — 10 мальчиков. Когда каждая девочка и мальчик выходят на танцпол, они объединяются в пары, чтобы стать продуктом. Как только пять девочек и пять мальчиков оказываются на танцполе, одна из пяти пар распадается и уходит в сторонку, снова становясь реагентами. Когда эта пара покидает танцпол, другие мальчик и девочка в кулуарах объединяются, чтобы снова сформировать продукт. Этот процесс продолжается снова и снова, представляя собой обратимую реакцию.

В отличие от необратимых реакций обратимые реакции приводят к равновесию: в обратимых реакциях реакция протекает в обоих направлениях, тогда как в необратимых реакциях реакция протекает только в одном направлении. Чтобы узнать больше об этом явлении, щелкните здесь: Химическое равновесие

Если реагенты образуются с той же скоростью, что и продукты, то существует динамическое равновесие. Например, если резервуар для воды наполняется водой с той же скоростью, с которой вода покидает резервуар (через гипотетическое отверстие), количество воды, оставшейся в резервуаре, остается постоянным.

Связь с биологией

Белок гемоглобина имеет четыре сайта связывания. Молекулы гемоглобина могут связываться либо с углекислым газом, либо с кислородом. Когда кровь проходит через альвеолы ​​легких, молекулы гемоглобина захватывают молекулы, богатые кислородом, и связываются с кислородом. По мере того, как гемоглобин проходит через остальную часть тела, он высвобождает кислород в капиллярах, чтобы система органов могла использовать кислород. Выделив кислород, он поглощает углекислый газ. Поскольку этот процесс постоянно осуществляется в организме, всегда есть молекулы гемоглобина, которые захватывают или выделяют кислород, и другие молекулы гемоглобина, которые захватывают или выделяют углекислый газ. Таким образом, молекулы гемоглобина, кислород и углекислый газ являются реагентами, а молекулы гемоглобина со связанными с ними кислородом или углекислым газом являются продуктами. В этой закрытой системе некоторые реагенты превращаются в продукты, а некоторые продукты превращаются в реагенты, что делает ее похожей на обратимую реакцию.

Авторы и ссылки

• Хизер Йи (UCD), Мандип Сохал (UCD)

---

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Обратимые и необратимые реакции — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

17250

Общеизвестно, что большинство реакций, протекающих в закрытых сосудах, не проходят до конца при заданном наборе условий температуры и давления. Фактически во всех таких случаях в исходном состоянии присутствуют только реагенты, но по мере протекания реакции концентрация реагентов уменьшается, а продуктов увеличивается. Наконец достигается стадия, когда не наблюдается дальнейшего изменения концентрации реагентов и продуктов.

Пример 1

Если смесь газообразного водорода и паров йода заставить реагировать при 717 К в закрытом сосуде в течение примерно 2-3 часов, образуется газообразный йодистый водород в соответствии со следующим уравнением: \[H_{2\; (ж)} + I_{2\; (г)} \rightarrow 2HI_{(г)}\] Но наряду с газообразным йодоводородом останется некоторое количество непрореагировавшего газообразного водорода и газообразного йода. С другой стороны, если газообразный йодистый водород выдерживают при 717 К в закрытом сосуде в течение примерно 2-3 часов, он разлагается с образованием газообразного водорода и газообразного йода. \[ 2HI_{(g)} \rightarrow H_{2\; (ж)} + I_{2\; (г)} \] В этом случае также останется непрореагировавшим некоторое количество газообразного йодистого водорода. Это означает, что продукты некоторых реакций могут быть превращены обратно в реагенты. Эти типы реакций называются обратимыми реакциями . Таким образом, в обратимых реакциях продукты могут реагировать друг с другом при подходящих условиях с возвратом реагентов. Другими словами, при обратимых реакциях реакция протекает как в прямом, так и в обратном направлении. Обратимая реакция может быть выражена как: \[H_{2\; (ж)} + I_{2\; (г)} \rightleftharpoons 2HI_{(г)}\] Эти обратимые реакции никогда не завершатся, если их проводить в закрытом контейнере. Share This Story, Choose Your Platform! FacebookTwitterLinkedInRedditWhatsappGoogle+TumblrPinterestVkEmail Related Posts Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Leave A Comment Отменить ответ Comment Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment.