Što je reverzibilna reakcija?

Reverzibilna reakcija je kemijska reakcija gdje je reaktanata oblik proizvodi koji zauzvrat reagiraju zajedno kako bi vratili reaktante. Reverzibilne reakcije dostići će ravnotežnu točku u kojoj se koncentracije reaktanata i proizvoda više neće mijenjati.

Reverzibilna reakcija označena je dvostrukom strelicom koja pokazuje oba smjera u kemijska jednadžba. Na primjer, dva jednačina proizvoda, dva proizvoda jednačina bi se napisali kao

A + B ⇆ C + D

Za označavanje reverzibilnih reakcija trebaju se koristiti dvosmjerni harpuni ili dvostruke strelice (⇆), s dvostranom strelicom (↔) rezervirano za rezonantne strukture, ali na mreži ćete najvjerojatnije naići na strelice u jednadžbama, jednostavno zato što je to lakše kodirati. Kad pišete na papiru, pravilan je oblik upotrebe nota harpuna ili dvostruke strelice.

Slabe kiseline i baze mogu proći reverzibilne reakcije. Na primjer, ugljična kiselina i voda reagiraju na ovaj način:

H₂CO_{3 (l)} + H₂O_(L) ⇌ HCO⁻_{3 (aq)} + H₃O⁺_(Aq)

Drugi primjer reverzibilne reakcije je:

N₂O₄ ⇆ 2 NE₂

Istovremeno se odvijaju dvije kemijske reakcije:

N₂O₄ → 2 NE₂

2 NE₂ → N₂O₄

Reverzibilne reakcije se ne moraju nužno odvijati istom brzinom u oba smjera, ali dovode do stanja ravnoteže. Ako se dogodi dinamička ravnoteža, produkt jedne reakcije nastaje jednakom brzinom kojom se troši za obrnutu reakciju. Konstante ravnoteže izračunavaju se ili daju kako bi se utvrdilo koliko reaktanta i proizvoda nastaje.

Ravnoteža reverzibilne reakcije ovisi o početnim koncentracijama reaktanata i produkata i konstanti ravnoteže, K.

Većina reakcija u kemiji su nepovratne (ili reverzibilne, ali s vrlo malo proizvoda koji se pretvaraju u reaktant). Na primjer, ako spalite komad drva reakcijom izgaranja, nikad ne vidite da pepeo spontano pravi novo drvo, zar ne? Ipak, neke reakcije djeluju obrnuto. Kako ovo radi?

Odgovor ima veze s proizvodom energije svake reakcije i potrebnom energijom. U reverzibilnoj reakciji, reakcije molekula u zatvorenom sustavu sudaraju se jedna s drugom i koriste energiju za razbijanje kemijskih veza i stvaranje novih proizvoda. U sustavu ima dovoljno energije da bi se isti proces dogodio s proizvodima. Veze su slomljene i formiraju se nove, koje nastaju kao početni reaktanti.

U jednom su trenutku znanstvenici vjerovali da su sve kemijske reakcije nepovratne. 1803. Berthollet je predložio ideju o reverzibilnoj reakciji nakon što je promatrao formiranje kristala natrijevog karbonata na rubu slanog jezera u Egiptu. Berthollet je vjerovao da je suviška sol u jezeru gurnula stvaranje natrijevog karbonata, koji bi zatim mogao ponovno reagirati, formirajući natrijev klorid i kalcij karbonat:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Waage i Guldberg kvantificirali su Bertholletovo promatranje zakonom masovnog djelovanja koji su predložili 1864. godine.