19.9: Нереверсивні реакції

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 19.8: Вплив тиску
- 19.10: Принцип Ле Шательє та постійна рівноваги

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Пожежі - це частина життя. Деякі пожежі розчищають землю і дозволяють нове зростання. Інші пожежі забезпечують тепло в холодну ніч. На жаль, багато пожеж є руйнівними, залишаючи пошкодження на їх хвилі. Всі пожежі залишають навколишнє середовище зміненим, ніколи не повертаючись до початкового стану. Вуглекислий газ і вода, що утворюються пожежею, виходять в атмосферу і не повертаються. Зміна є постійною і незворотною.

Перехід до завершення

Коли один з продуктів реакції видаляється з системи хімічної рівноваги, як тільки він виробляється, зворотна реакція не може встановити себе і рівновага ніколи не досягається. Такі реакції, як кажуть, йдуть до завершення. Ці процеси часто називають нереверсивними реакціями. Реакції, які йдуть до завершення, як правило, виробляють один з трьох типів продуктів: (1) нерозчинний осад, (2) газ, (3) молекулярна сполука, така як вода. Приклади цих реакцій наведені нижче.

Освіта осаду:
$\ce{AgNO_3} \left( aq \right) + \ce{NaCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaNO_3} \left( aq \right) + \ce{AgCl} \left( s \right)\nonumber$
Освіта газу:
$\ce{Mg} \left( s \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{MgCl_2} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber$
Освіта води:
$\ce{HCl} \left( aq \right) + \ce{NaOH} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber$

Якщо ми розглянемо ці реакції більш детально, ми можемо побачити деякі речі, які не очевидні, як написані рівняння. Дивлячись на перше рівняння, ми не бачимо подвійної стрілки між реагентами і продуктами, тому що реакція вважається по суті незворотною. Однак якщо розглядати чисте іонне рівняння

$\ce{Ag^+} + \ce{Cl^-} \rightarrow \ce{AgCl}\nonumber$

тоді зворотна реакція буде такою:

$\ce{AgCl} \rightarrow \ce{Ag^+} + \ce{Cl^-}\nonumber$

$K_\text{eq}$ Для зворотної реакції є $1.8 \times 10^{-10}$ . У всіх практичних цілях реакція йде до завершення.

Утворення газу у відкритій системі є по суті незворотним, оскільки газ виходить в атмосферу. Дивлячись на ряд активності, ми бачимо, $\ce{Mg}$ що в ряді набагато вище, ніж водень. Тож очікувалося, що реакція буде йти сильно в зазначеному напрямку.

Третя реакція стає трохи складніше. У розчині реагенти $\ce{HCl}$ і $\ce{NaOH}$ будуть іонізуватися повністю, як і $\ce{NaCl}$ продукт. Вода існує в рівновазі з $\ce{H^+}$ і $\ce{OH^-}$ , з постійною дисоціації для води буття $1 \times 10^{-14}$ . Отже, в розчині, отриманому в результаті реакції, наведеної тут $1 \times 10^{-7} \: \text{M}$ , $\left[ \ce{H^+} \right]$ є, дуже незначна кількість. Для всіх практичних цілей ця реакція, можна сказати, йде до завершення.