가역 반응 의 과정의 어느 시점에서 반응물과 생성물의 농도를 일정하게 유지하는 평형 상태에 도달 한 것이다; 즉, 하나가 소비되는 속도가 다른 하나가 나타나는 속도와 동일하기 때문에 변하지 않습니다. 이러한 상태는 동적 평형에 해당한다고도합니다.
그러나 평형은 화학 반응의 가역성의 결과로 볼 수 있습니다. 비가역 반응에서는 평형을 확립하는 것이 불가능하기 때문입니다. 이를 위해서는 제품이 특정 압력 및 온도 조건에서 서로 반응하여 반응물이 되돌아 올 수 있어야합니다.
이중 화살표 기호는 반응이 되돌릴 수 있음을 나타냅니다. 출처 :이 SVG 이미지는 Medium69에 의해 생성되었습니다. Cette 이미지 SVG a été crée par Medium69. Please credit this : William Crochot
이것은 이중 화살표 기호 (두 개의 역 평행 헤드 포함)를 사용하여 지나치게 단순화되었습니다. 화학 방정식에서 볼 때 반응이 왼쪽에서 오른쪽으로 (생성물 형성) 오른쪽에서 왼쪽으로 (반응물 또는 반응물의 형성) 양방향으로 진행됨을 의미합니다.
소수의 화학 반응은 가역적이며 대부분 유기 및 무기 합성에서 발견됩니다. 여기서 얻을 수있는 제품의 양을 추정하기 위해 어떤 조건이 평형에 유리한지 아는 것이 매우 중요합니다.
가역 반응의 특성
일반 방정식과 평형
가역 반응은 두 개의 반응물 A와 B 만 있다는 점을 고려할 때 다음과 같은 일반 방정식을 사용합니다.
A + B ⇌ C + D
이중 화살표는 A와 B가 반응하여 C와 D를 생성하지만 C와 D도 서로 반응하여 반응물을 재생할 수 있음을 나타냅니다. 즉, 오른쪽에서 왼쪽으로 반대 방향의 반응이 일어납니다.
직접 반응은 생성물을 생산하는 반면 반대 반응은 반응합니다. 하나가 발열 인 경우 다른 하나는 논리적으로 흡열이어야하며 둘 다 자발적으로 발생합니다. 하지만 반드시 같은 속도는 아닙니다.
예를 들어, A와 B는 C와 D보다 작거나 불안정 할 수 있습니다. 따라서 C와 D가 재생산 할 수있는 것보다 빨리 소모됩니다.
생성물 C와 D가 서로 거의 반응하지 않으면 반응물보다 생성물이 더 많이 축적됩니다. 이것은 화학적 평형에 도달하면 농도가 변하지 않더라도 A 또는 B보다 C와 D의 농도가 더 높아진다는 것을 의미합니다.
그런 다음 평형은 반응물보다 더 많은 생성물이있는 왼쪽으로 이동한다고합니다.
르 샤 틀리에 원칙
가역 반응은 화학 방정식에서 양방향으로 발생하고 평형 점에 도달하며 르 샤 틀리에의 원리에 따라 외부 변화 또는 영향에 반응하는 것이 특징입니다.
사실,이 원리 덕분에 1803 년 Berthollet의 관찰 은 이집트에있는 모래 호수에서 Na 2 CO 3 결정을 인식했을 때 설명 될 수있었습니다 . 이중 변위 반응은 다음과 같습니다.
Na 2 CO 3 (aq) + CaCl 2 (aq) ⇌ NaCl (aq) + CaCO 3 (aq)
역반응이 일어나기 위해서는 과잉의 NaCl이 있어야하며, 따라서 평형은 오른쪽으로 이동합니다 : Na 2 CO 3 .
이 특성은 동일한 방식으로 관심 종에 의해 생성되는 반응의 방향에 유리하도록 압력 또는 온도를 조작하기 때문에 매우 중요합니다.
화학적 변화
가역적 반응에 대한 화학적 변화는 비가 역적 반응에 대해 보이는 것보다 덜 분명한 경향이 있습니다. 그러나 온도에 따라 색상이 변하는 반응, 특히 금속 착물과 관련된 반응이 있습니다.
화학 종
모든 유형의 화합물은 가역적 반응에 관여 할 수 있습니다. 두 개의 염이 평형을 이룰 수있는 것으로 나타났습니다. Na 2 CO 3 와 CaCl 2 . 금속 착물이나 분자 간에도 마찬가지입니다. 사실, 가역적 반응의 대부분은 특정 결합을 가진 분자로 인해 끊기고 반복해서 재생됩니다.
가역 반응의 예
염화 코발트 용액
염화 코발트 용액 인 CoCl 2 는 복잡한 수성의 형성으로 인해 분홍색으로 물들입니다. 이 용액이 가열되면 색상이 파란색으로 바뀌어 다음과 같은 가역적 반응을 나타냅니다.
2+ (수성) (핑크) + 4CL - (수성) + Q의 CoCl2 ⇌ 4 2- (수성) (블루) + 6H 2 O (l)
여기서 Q는 공급되는 열입니다. 이 열은 복합체를 탈수 시키지만 용액이 식거나 물을 첨가하면 원래의 분홍색으로 돌아갑니다.
요오드화 수소
다음 가역적 반응은 아마도 화학적 평형 개념을 도입하는 데있어 가장 고전적 일 것입니다.
H 2 (g) + I 2 (s) ⇌ 2HI (g)
반응은 요오드가 고체 상태 일 때도 평형을 이루는 것을 관리합니다. 모든 종은 분자입니다 : HH, II 및 HI.
가수 분해
가수 분해는 가역적 반응의 대표적인 예입니다. 가장 단순한 것 중에는 공액 산이나 염기로 고통받는 것이 있습니다. 암모늄 이온 NH 4 + 및 탄산 이온 CO 3 2- 의 가수 분해는 다음과 같습니다.
NH 4 + (수성) + H 2 O (l) ⇌ NH 3 (g)을 + OH -
CO 3 2- (수성) + H 2 O (l) ⇌ HCO 3 - (수성) + OH -
우리는 기지를 추가하는 경우 기여는 OH 것을 - 이온 중간에, 우리는 왼쪽으로 두 평형을 이동합니다.
크로메이트 중크롬산 염 용액
첫 번째 예에서와 매우 유사하게 크롬 산염 용액은 pH가 아닌 온도 변화로 인해 색상이 변합니다. 가역적 반응은 다음과 같습니다.
2CrO 4 2- (수성) (황색) 2H + 3 O + (수성) ⇌ CR 2 O 7 2- (수성) (오렌지) + 3H 2 O (l)
따라서 CrO 4 2- 의 노란색 용액이 산으로 산성화되면 색상이 즉시 주황색으로 바뀝니다. 그리고 알칼리성으로 만들거나 풍부한 물을 첨가하면 균형이 오른쪽으로 이동하고 노란색이 다시 나타나고 Cr 2 O 7 2-가 소비됩니다 .
암모니아
암모니아의 합성은, NH 3 , 즉 질소 가스도록 조정 가역 반응 매우 불활성 종에 반응하여 관련 :
N 2 (g) + 3H 2 (s) ⇌ 2NH 3 (g)
에스테르 화
마지막으로 유기 화학의 예가 언급됩니다 : 에스테르 화. 이것은 강산성 매체에서 카르 복실 산과 알코올로부터 에스테르를 얻는 것으로 구성됩니다. 가역적 반응은 다음과 같습니다.
RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H 2 O
참고 문헌
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