Una reazione reversibile è a reazione chimica dove la reagenti modulo prodotti che, a loro volta, reagiscono insieme per restituire i reagenti. Le reazioni reversibili raggiungeranno un punto di equilibrio in cui le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non cambieranno più.
Una reazione reversibile è indicata da una doppia freccia che punta in entrambe le direzioni in a equazione chimica. Ad esempio, un due reagenti, un'equazione di due prodotti verrebbero scritti come
A + B ⇆ C + D
Notazione
Gli arpioni bidirezionali o le doppie frecce (⇆) devono essere utilizzati per indicare reazioni reversibili, con la freccia a doppia faccia (↔) riservato alle strutture di risonanza, ma online probabilmente incontrerai frecce nelle equazioni, semplicemente perché è più facile codice. Quando si scrive su carta, il modulo corretto consiste nell'utilizzare l'arpione o la notazione a doppia freccia.
Esempio di una reazione reversibile
Gli acidi e le basi deboli possono subire reazioni reversibili. Ad esempio, l'acido carbonico e l'acqua reagiscono in questo modo:
H2CO3 (l) + H2O(L) ⇌ HCO−3 (aq) + H3O+(Aq)
Un altro esempio di reazione reversibile è:
N2O4 ⇆ 2 NO2
Si verificano contemporaneamente due reazioni chimiche:
N2O4 → 2 NO2
2 NO2 → N2O4
Le reazioni reversibili non si verificano necessariamente alla stessa velocità in entrambe le direzioni, ma portano a una condizione di equilibrio. Se si verifica un equilibrio dinamico, il prodotto di una reazione si sta formando alla stessa velocità utilizzata per la reazione inversa. Le costanti di equilibrio sono calcolate o fornite per aiutare a determinare la quantità di reagente e prodotto che si forma.
L'equilibrio di una reazione reversibile dipende dalle concentrazioni iniziali dei reagenti e dei prodotti e dalla costante di equilibrio, K.
Come funziona una reazione reversibile
La maggior parte delle reazioni riscontrate in chimica sono reazioni irreversibili (o reversibili, ma con pochissimo prodotto che si converte in reagente). Ad esempio, se bruci un pezzo di legno usando la reazione di combustione, non vedi mai la cenere fare spontaneamente nuovo legno, vero? Tuttavia, alcune reazioni si invertono. Come funziona?
La risposta ha a che fare con la produzione di energia di ogni reazione e quella richiesta per il suo verificarsi. In una reazione reversibile, le molecole che reagiscono in un sistema chiuso si scontrano tra loro e usano l'energia per rompere i legami chimici e formare nuovi prodotti. Nel sistema è presente abbastanza energia perché si verifichi lo stesso processo con i prodotti. Le obbligazioni si rompono e ne formano di nuove, che danno luogo ai reagenti iniziali.
Fatto divertente
Un tempo, gli scienziati credevano che tutte le reazioni chimiche fossero reazioni irreversibili. Nel 1803, Berthollet propose l'idea di una reazione reversibile dopo aver osservato la formazione di cristalli di carbonato di sodio sul bordo di un lago salato in Egitto. Berthollet riteneva che l'eccesso di sale nel lago spingesse la formazione di carbonato di sodio, che poteva quindi reagire di nuovo per formare cloruro di sodio e carbonato di calcio:
2NaCl + CaCO3 ⇆ Na2CO3 + CaCl2
Waage e Guldberg hanno quantificato l'osservazione di Berthollet con la legge dell'azione di massa che hanno proposto nel 1864.