9 Příklad vratné reakce: Podrobné vysvětlení

by

Typy reakcí z hlediska směrů a příklady reverzibilních reakcí:

Reverzibilní reakce - Reakce, které probíhají současně v dopředném i zpětném směru, se nazývají vratné reakce. Je znázorněn jako ⇋

reaktanty ⇋ Produkty

Vysvětlení vratných a nevratných reakcí a příklad vratné reakce:

Nevratná reakce:

Zde, pokud vidíme graf nevratné reakce, je to následující. Jak reakce postupuje, reaktanty se začnou přeměňovat na produkty, takže koncentrace reaktantů v tomto reakčním zařízení začala klesat a stále klesala, dokud nebyla nula všechny reaktanty byly během reakce spotřebovány. Podobně zpočátku byla koncentrace produktů nulová, ale s postupem času koncentrace produktů stále rostla a dosáhla maximální dosažitelné úrovně.

příklad reverzibilní reakce
Graf nevratné reakce

Reverzibilní reakce

Dvojité šipky jsou dvě poloviční šipky v opačném směru. Jeden směřuje dopředu a druhý je obrácený dozadu. To znamená, že v této reakční směsi probíhají dvě reakce. V jedné reakci, kdy se reaktanty přeměňují na produkty, jde o dopřednou reakci. Spodní šipka představuje obrácenou reakci. Při této reakci se produkty přeměňují na reaktanty. Toto je obrácená reakce.

Jak vidíme v grafu pro reverzibilní reakce. Reaktanty na začátku byly v maximálních koncentracích a produkty tam na začátku nebyly, protože reakce začala s reaktanty, takže koncentrace produktů na začátku je nulová. Jak reakce postupovala, koncentrace reaktantů neustále klesala, protože se přeměňovaly na produkty. Podobně vznikaly produkty, takže koncentrace produktů se stále zvyšovala, ale po nějaké době se čára koncentrace reaktantů narovnává neklesá k nule, podobně se přímka koncentrace produktů také narovnává nedosahuje maximální možné hodnoty Tyto dvě čáry se po nějaké době stanou navzájem rovnoběžné.

Re1
Graf reverzibilní reakce

Rovnováha nebo dynamická rovnováha

Rychlost dopředné reakce se stala rovna rychlosti zpětné reakce. Takže reaktanty se přeměňují na produkty a produkty se stále přeměňují na reaktanty, ale oba tyto procesy probíhají stejnou rychlostí, proto se koncentrace reaktantů a produktů již nemění, nyní se tento stav nazývá rovnováha. K tomu dochází pouze v reverzibilní reakci.

"Je to pozice, kdy se dopředná reakce rovná rychlosti zpětné reakce."

Poloha = koncentrace reaktantů a produktů.

To znamená polohu/koncentraci, při které je rychlost dopředné reakce rovna rychlosti zpětné reakce.

Pokud se poloha rovnováhy posouvá směrem k pravé (produktové) straně, znamená to, že koncentrace produktů roste a koncentrace reaktantů klesá. To znamená, že dopředná reakce dominuje nad zpětnou reakcí. Produkty se tedy tvoří vyšší rychlostí ve srovnání s tvorbou reaktantů. Pokud se rovnovážná poloha posouvá doleva, což znamená, že koncentrace reaktantů roste a koncentrace produktů klesá, protože zpětná reakce nedominuje nad dopřednou reakcí.

Faktory ovlivňující rovnovážnou polohu:

Když mluvíme o faktorech ovlivňujících rovnovážnou polohu, mluvíme o vratné reakci. Protože v chemické reakce rovnováha polohy je dosaženo pouze při vratné reakci, pro nevratnou reakci takový koncept neexistuje.

Zde musíme analyzovat, které faktory by mohly ovlivnit polohu rovnováhy, jsou to stejné faktory, které skutečně ovlivňují rychlost reakcí. Takže v podstatě musíme analyzovat všechny ty faktory, které ovlivňují rychlost reakce, zda ovlivňují polohu rovnováhy nebo ne.

Takže faktory ovlivňují rychlost reakce následovně.

Koncentrace

"Pokud se koncentrace reaktantů zvýší, rovnovážná poloha se posune na přední stranu a výtěžek produktů se zvýší."

"Pokud se koncentrace produktů zvýší, rovnovážná poloha se posune na opačnou stranu a výtěžek produktů se sníží."

"Pokud se koncentrace reaktantů sníží, rovnovážná poloha se posune směrem k opačné straně a výtěžek produktů se sníží."

"Pokud se koncentrace produktů sníží, rovnovážná poloha se posune na přední stranu a výtěžek produktů se zvýší."

teplota

Pro všechny vratné reakce je dopředná reakce exotermická. Reverzní reakce je endotermická. Pokud je však dopředná reakce endotermická, pak je zpětná reakce exotermická.

Zvýšení teploty podporuje endotermní stranu reakce a snížení teploty podporuje exotermní stranu reakce.

Tlak

Zvýšení tlaku upřednostňuje stranu s méně plynnými moly a snížení tlaku upřednostňuje stranu s více plynnými moly. Zde jsou některé reverzibilní příklady reakcí ukazující účinek tlaku.

Příklad: 1) 2SO2 (g) + O.2 (g    ⇋   2SO3 (g)    

Reaktantní strana produktu

Plyny musíme uvažovat pouze při působení tlaku bez kapaliny nebo pevné látky. Zde během analýzy je třeba uvažovat molární poměry proměnných jako počet molů. Takže ve výše uvedené reakci jsou na straně reaktantu dva moly kysličník siřičitý a dva moly kyslíku, takže jsou 2 + 1 = 3 plynné moly. V molech produktu je pouze jeden produkt a na straně produktu jsou přítomny dva moly oxidu sírového. Takže strana produktu má méně plynných molů ve srovnání se stranou reaktantů. Musíme tedy tvořit stále více produktů, ale musíme držet vysoký tlak.

Ve výše uvedené reakci zvýší vysoký tlak výtěžek produktu, protože na straně produktu je méně molů plynu a zvýšení tlaku upřednostňuje stranu s méně moly plynu.

Příklad 2) N2 (g) + 3H2 (g) ⇋   3NH2 (g)

Ve výše uvedeném příkladu jsou na straně reaktantu 1 + 3 = 4 moly plynu a na straně produktu jsou celkem 2 moly plynu. Chceme tedy zvýšit výtěžnost produktu, takže chceme, aby byly upřednostňovány tyto strany, které mají méně plynných molů. Vysoký tlak tedy zvýší výtěžnost produktu.

Příklad 3) H2 (g) + I2 (g) ⇋ 2HI (G)

Na straně reaktantu v příkladu 3) jsou 1 + 1 = 2 plynné moly na straně reaktantů a dva plynné moly na straně produktu, takže technicky žádná ze stran nemá vyšší nebo nižší počet plynných molů. Počet plynných molů na každé straně je přesně stejný, to znamená, že rovnovážná poloha nebude ovlivněna tlakem.

Příklad 4) Ca (S) + 2CH2COOH (tady) ⇋ (Ch3VRKAT)2Ca (tady) + H2 (g)

Ve 4) příklad na straně reaktantu je pevná látka a vodné reaktanty, na straně reaktantů není žádný plyn. Zde nemusíme hodnotit pouze počet krtků; musíme vyhodnotit pouze počet plynných molů. Na straně reaktantů je nula molů plynu, ale na straně produktu je jeden plynný produkt a pokud chceme zvýšit výtěžek produktů, musíme udržovat nízký tlak, protože nízký tlak upřednostňuje stranu s větším počtem plynné moly.

  • Přítomnost katalyzátoru

Rychlosti reakcí se zvyšují v přítomnosti katalyzátoru, katalyzátor je látka, která zvyšuje rychlost reakce, aniž by se sama chemicky změnila. Katalyzátor sice zvyšuje rychlost reakce, ale stejně zvyšuje rychlost dopředné i zpětné reakce. Celkový efekt se tedy ruší, to znamená, že nezvýhodňuje žádnou stranu, přítomnost nebo nepřítomnost katalyzátoru nemá žádný vliv na rovnovážnou polohu nebo výtěžek produktů.

Některé více reverzibilní příklady reakcí:

Příklad 5) Bronsted-Lowryho koncept kyseliny a zásad

Kyselina = látka (molekula nebo iont), která daruje proton (H+ ionty)

HCl + H2O ⇋ H3O + + Cl-

Báze = Látka (molekula nebo iont), která přijímá proton (H+ ionty)

            NH3 + H2O ⇋ nh4+ + OH-

Přečtěte si více o 10+ kyselina-Příklad základní reakce: Podrobné vysvětlení

Příklad 6) Konjugovaný pár bází kyseliny

V acidobazické reakci se pár látek, které se liší protonem a které mohou být vytvořeny jeden od druhého zesílením nebo ztrátou protonu, nazývá jako konjugovaný pár kyselina-báze.

                    HCN + H.2O ⇋ h3O+ + KN-

Příklad 7) Hydrolyzační reakce

Sůl silné kyseliny a slabé zásady

NH4Cl+H2O ⇋ HCl + NH4OH                

Sůl slabé kyseliny a silné zásady

CH3COONa + H2O ⇋ Ch3COOH + NAOH

Sůl slabé kyseliny a slabé zásady

(NH4)2CO3 + 2H2O ⇋ h2CO3 + 2nh4OH

Příklad 8) Efekt společných iontů

Jev, při kterém je stupeň disociace slabých elektrolytů potlačen přidáním malého množství silného elektrolytu obsahujícího společný iont, se nazývá efekt společného iontu.

CH3COOH(tady) ⇋ Ch3COO-(tady) + H+(tady)

Příklad 9) Pufrovací roztoky

Kyselý pufr

CH3Coona ⇋ Ch3COO- +Na+

Základní vyrovnávací paměť

NH4Oh ⇋ nh4+ + OH-