Was ist eine reversible Reaktion?
Eine reversible Reaktion ist eine chemische Reaktion, die sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ablaufen kann und dabei eine Mischung aus Produkten und Reaktanten erzeugt. Die Mischung bildet ein chemisches Gleichgewicht, bei dem Produkte und Reaktanten mit konstanten Geschwindigkeiten hergestellt und verbraucht werden. Verschiedene Faktoren wie die Konzentrationen der verschiedenen Reagenzien, die Temperatur und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Katalysatoren können bewirken, dass sich das Gleichgewicht zugunsten der einen oder der anderen Seite des Gleichgewichts verschiebt. Das Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion hängt auch von einer Gleichgewichtskonstante ab, die in Gleichgewichtsgleichungen als "K" bezeichnet wird. Diese Konstante bestimmt die Richtung, die ein Gleichgewicht unter bestimmten Bedingungen bevorzugt.
Wirklich irreversible chemische Reaktionen sind sehr selten. Wenn eine chemische Reaktion zu Produkten führt, die eine wesentlich geringere Energie als die Reaktanten haben und daher viel stabiler als die Reaktanten sind, wird sie manchmal als irreversibel angesehen. In der Realität ist die Reaktion jedoch im Allgemeinen eine reversible Reaktion, die Produkte gegenüber Reaktanten stark bevorzugt; Theoretisch sollten die Reaktanten noch in sehr geringen Mengen vorhanden sein. Bei einigen Reaktionen kann eines der Produkte die Reaktion in Form eines Gases verlassen. In diesem Fall können sich die Reaktanten möglicherweise nicht mehr reformieren. Solche Reaktionen können zu Recht als irreversibel angesehen werden.
Das Gleichgewicht, das erreicht wird, wenn sich das Verhältnis von Reaktanten zu Produkten in einer reversiblen Reaktion stabilisiert, wird dynamisches Gleichgewicht genannt. Es ist "dynamisch", weil Produkte und Reaktanten immer noch hergestellt und verbraucht werden, dies jedoch mit einer konstanten Geschwindigkeit, die das Gesamtverhältnis von Produkt und Reaktanten nicht verändert. Sobald das Gleichgewicht in einer reversiblen Reaktion erreicht ist, können viele verschiedene Änderungen der inneren oder äußeren Bedingungen die Reaktion verändern, um Reaktanten oder Produkte zu begünstigen. In der Wissenschaft und in der Industrie ist es häufig wichtig, Bedingungen festzulegen, unter denen eine möglichst reaktionsfördernde Wirkung auf Produkte erzielt wird.
Das Prinzip von Le Chatelier ist ein Konzept, das von Chemikern verwendet wird, um die Änderung vorherzusagen, die eine gegebene Störung der Reaktionsbedingungen auf das Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion haben wird. Das Prinzip besagt, dass sich das Gleichgewicht der Reaktion verschiebt, wenn ein Aspekt der Reaktionsbedingungen geändert wird, um die Änderung zu kompensieren, wodurch eine neue, andere Konzentration gebildet wird. Wenn zum Beispiel für eine bestimmte reversible Reaktion ein hoher Energieeintrag erforderlich ist, verschiebt ein Temperaturanstieg die Reaktion in Richtung der Produkte, da die Wärme Energie für die Reaktion liefert.