19.9: Нереверсивні реакції

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19728

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

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.