Обратимая реакция является реакцией, в которой превращение реагентов в продукты и превращение продуктов реагентов происходят одновременно.
A и B могут реагировать с образованием C и D или, в обратной реакции, C и D могут реагировать с образованием A и B. Это отличается от обратимого процесса в термодинамике.
Слабые кислоты и основания вступают в обратимые реакции. Например, угольная кислота :
- H 2 CO 3 (l) + H 2 O (l) ⇌ HCO 3 -(водн.) + H 3 O +(водн.).
В концентрации реагентов и продуктов в равновесной смеси определяется аналитическими концентрациями реагентов (А и В или С и D) и равновесной константой, K. Величина константы равновесия зависит от изменения свободной энергии Гиббса для реакции. Таким образом, когда изменение свободной энергии велика (более чем около 30 кДж моль -1), константа равновесия велика (войти Kgt; 3) и концентрации реагентов в равновесии очень малы. Такая реакция иногда считается необратимой, хотя ожидается, что небольшие количества реагентов все же будут присутствовать в реагирующей системе. Поистине необратимая химическая реакция обычно достигается, когда один из продуктов выходит из реакционной системы, например, как и диоксид углерода (летучий) в реакции.
- CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ↑
СОДЕРЖАНИЕ
- 1 История
- 2 Кинетика реакции
- 3 См. Также
- 4 ссылки
История
Концепция обратимой реакции была введена Бертолле в 1803 году после того, как он наблюдал образование кристаллов карбоната натрия на краю соленого озера (одно из натронных озер в Египте, в известняке ):
- 2NaCl + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaCl 2
Он понял, что это противоположность знакомой реакции.
- Na 2 CO 3 + CaCl 2 → 2NaCl + CaCO 3
До этого считалось, что химические реакции всегда протекают в одном направлении. Бертолле рассуждал, что избыток соли в озере способствует «обратной» реакции, ведущей к образованию карбоната натрия.
В 1864 году Вааге и Гульдберг сформулировали свой закон массового действия, который количественно оценил наблюдения Бертолле. Между 1884 и 1888 годами Ле Шателье и Браун сформулировали принцип Ле Шателье, который распространил ту же идею на более общее утверждение о влиянии факторов, отличных от концентрации, на положение равновесия.
Кинетика реакции
Для обратимой реакции A⇌B шаг вперед A → B имеет константу скорости, а шаг назад B → A имеет константу скорости. Концентрация A подчиняется следующему дифференциальному уравнению:
-
. | | ( 1) |
Если учесть, что концентрация продукта B в любой момент времени равна концентрации реагентов в нулевой момент времени минус концентрация реагентов в данный момент, мы можем составить следующее уравнение:
-
. | | ( 2) |
Комбинируя 1 и 2, мы можем написать
- .
Возможно разделение переменных и используя начальное значение, получаем:
и после некоторой алгебры мы приходим к окончательному кинетическому выражению:
- .
Концентрация A и B в бесконечное время имеет следующее поведение:
Таким образом, формулу можно линеаризовать, чтобы определить:
Чтобы найти отдельные константы и, требуется следующая формула:
Смотрите также
использованная литература