Тема оборотності хімічних реакцій є досить складною в хімії.
Але ми спробуємо з нею розібратися☺.
Для початку пригадаємо, що хімічні реакції поділяються на декілька типів. Це реакції розкладу, сполучення, заміщення та обміну. Кожен з цих типів має певні особливості. Надіюся ви їх пам'ятаєте. А ще реакції можуть відбуватися зі зміною теплового ефекту, ступенів окиснення, напрямку реакції. Ось про таку ознаку, як напрям реакції, сьогодні мова. Для прикладу подивимося на деякі реакції:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
2Na + H2O = 2NaOH + H2 ↑
Кожна з цих реакцій йде до повного завершення. Між собою реагують лише вихідні речовини, між ними та продуктами реакції ставлять стрілку зліва → направо або знак рівності =. Такі реакції називаються необоротними.
Але ж хімія — це наука із сюрпризами☺. Трапляється, що одночасно із вихідними речовинами (реагентами), починають взаємодіяти й продукти реакції. В посудині одночасно міститься складний коктейль із реагентів та продуктів. То яке ж визначення таких реакцій?
Реакції, що відбуваються одночасно у двох протилежних напрямках, називаються оборотними. Щоб наголосити на оборотності хімічної реакції, використовують не =, а дві стрілки ⇄.
А + В ⇄ С + D
Реакція зліва направо позначається стрілкою → є прямою, а реакція справа наліво позначається стрілкою ← є зворотною.
Типовим прикладом оборотної реакції є реакція добування амоніаку.
3Н2 + N2 ⇄ 2NH3
Оборотних реакцій є дуже багато. Вони можуть відбуватися під час розчинення солей у воді, чи в певному інтервалі температур. Наприклад, оборотною в певному температурному інтервалі є реакція розкладання Са(ОН)2 (гашене вапно).
Са(ОН)2 ⇄ СаО + Н2О
Якщо розкладати кальцію карбонат СаСО3 без доступу повітря за температури 900°С, то розкладеться лише його частина і в посудині одночасно будуть і реагент і продукти реакції.
СаСО
3 ⇄ СаО + СО2
Думаю, що з рівняння видно, яка реакція пряма, а яка зворотна.
Оборотними є реакції електролітичної дисоціації кислот.
HCl ⇄ H++ Cl-
В солей та основ цей процес необоротний. Солі та основи йонні речовини і їх йони повністю переходять в розчин.
Особливості перебігу хімічних реакцій вивчав Нобелівський лауреат 1981 року в галузі хімії, Роалд Хоффман. Вихідець з України з міста Золочів.
Одним з чинників, що впливають на перебіг реакцій є концентрація речовин. Чим вища концентрація тим швидкість реакції більша.
А + В ⇄ С
На початку реакції концентрація реагентів і швидкість прямої реакції висока, але з часом зменшується. Тоді як концентрація продуктів поступово зростає, а отже зростає й швидкість зворотної реакції.
В реагуючій системі настає момент коли швидкість прямої реакції стає рівною зі швидкістю зворотної реакції. ʋпр. = ʋзв.
У 1884 році французький вчений Анрі-Луї Ле Шательє (разом з Вант Гоффом та Брауном) запропонував загальний принцип зміщення хімічної рівноваги.
Якщо на реагуючу систему, що знаходиться в стані хімічної рівноваги провести зовнішній вплив (зміна концентрації, температури, тиску) рівновага зміститься в той бік, де цей вплив послаблюється.
Це був прорив у виробництві багатьох речовин, які "зависали" у стані хімічної рівноваги. Так, наприклад, просунулося виробництво амоніаку, речовини, що широко використовується в різних галузях. Принцип Ле Шательє поширюється і на процеси, що відбуваються в розчинах електролітів.
Такі фактори як концентрація, температура, тиск виводять систему з хімічної рівноваги. А чи впливає на хімічну рівновагу каталізатор? Ні. Не впливає. Експериментально доведено, що каталізатори лише прискорюють настання рівноваги (прискорюють швидкість і прямої і зворотної реакції).
Домашнє завдання: Попель, Крикля для 11 класу, §9, §10, вправи 73 та 78.
