19.1: Оборотна реакція

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19724

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Розчин хлориду кобальту у воді має рожевий колір завдяки наявності сольватирующего\(\ce{Co^{2+}}\) іона. Якщо\(\ce{HCl}\) додано достатню кількість, розчин стає синім у міру утворення\(\ce{CoCl_4^{2-}}\) іонів. Реакцію можна змістити назад в рожеву форму, якщо в розчин додати більше води.

Хімічна оборотність

До цього моменту ми писали рівняння хімічних реакцій таким чином, який, здавалося б, вказує на те, що всі реакції протікають повністю, поки всі реагенти не будуть перетворені в продукти. Насправді величезна кількість хімічних реакцій не приступають повністю до завершення. Оборотна реакція - це реакція, при якій перетворення реагентів в продукти і перетворення продуктів в реагенти відбуваються одночасно. Одним із прикладів оборотної реакції є реакція газу водню та парів йоду з утворенням йодистого водню. Пряму і зворотну реакції можна записати наступним чином.

\[\text{Forward reaction:} \: \: \: \ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{HI} \left( g \right)\nonumber \]

\[\text{Reverse reaction:} \: \: \: 2 \ce{HI} \left( g \right) \rightarrow \ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right)\nonumber \]

У реакції вперед водень і йод з'єднуються з утворенням йодистого водню. При зворотній реакції йодид водню розкладається назад на водень і йод. Дві реакції можна об'єднати в одне рівняння за допомогою подвійної стрілки:

\[\ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right) \rightleftharpoons 2 \ce{HI} \left( g \right)\nonumber \]

Подвійна стрілка - це вказівка на те, що реакція оборотна.

При змішуванні водню і йоду газів в герметичній ємності вони починають вступати в реакцію і утворюють йодистий водень. Спочатку відбувається лише пряма реакція, оскільки\(\ce{HI}\) немає. Коли реакція вперед протікає, вона починає сповільнюватися в міру концентрації\(\ce{H_2}\) і\(\ce{I_2}\) зменшення. Як тільки якась\(\ce{HI}\) утворилася, вона починає розкладатися назад на\(\ce{H_2}\) і\(\ce{I_2}\). Швидкість зворотної реакції починається повільно, оскільки\(\ce{HI}\) концентрація низька. Поступово швидкість прямої реакції зменшується, при цьому швидкість зворотної реакції збільшується. Врешті-решт швидкість комбінації\(\ce{H_2}\) і\(\ce{I_2}\) виробляти\(\ce{HI}\) стає рівною швидкості розкладання\(\ce{HI}\) на\(\ce{H_2}\) і\(\ce{I_2}\). Коли швидкості прямої і зворотної реакцій стали рівними один одному, реакція досягла стану рівноваги.