Wat is een omkeerbare reactie?

Een omkeerbare reactie is een chemische reactie die zowel in voorwaartse als achterwaartse richting kan verlopen, waardoor een mengsel van producten en reactanten ontstaat. Het mengsel vormt een chemisch evenwicht waarbij producten en reactanten worden geproduceerd en geconsumeerd met constante snelheden. Verschillende factoren zoals de concentraties van de verschillende reagentia, de temperatuur en de aanwezigheid of afwezigheid van katalysatoren kunnen ertoe leiden dat het evenwicht verschuift ten gunste van de ene of de andere zijde van het evenwicht. Het evenwicht van een omkeerbare reactie hangt ook af van een evenwichtsconstante waarnaar wordt verwezen als "K" in evenwichtsvergelijkingen. Deze constante bepaalt de richting die een evenwicht onder een bepaalde reeks omstandigheden zal verkiezen.

Werkelijk onomkeerbare chemische reacties zijn vrij zeldzaam. Wanneer een chemische reactie resulteert in producten die aanzienlijk minder energie hebben dan de reactanten en daarom veel stabieler zijn dan de reactanten, wordt dit soms als onomkeerbaar beschouwd. In werkelijkheid is de reactie echter in het algemeen een omkeerbare reactie die producten in grote mate begunstigt ten opzichte van reactanten; in theorie zouden reactanten nog steeds in zeer kleine hoeveelheden aanwezig moeten zijn. Bij sommige reacties kan een van de producten de reactie verlaten in de vorm van een gas. Wanneer dit gebeurt, is het mogelijk dat de reactanten niet kunnen hervormen; dergelijke reacties kunnen terecht als onomkeerbaar worden beschouwd.

Het evenwicht dat wordt bereikt wanneer de verhouding van reactanten tot producten in een omkeerbare reactie zich stabiliseert, wordt dynamisch evenwicht genoemd. Het is "dynamisch" omdat producten en reactanten nog steeds worden geproduceerd en geconsumeerd, maar ze doen dit met een constante snelheid die de totale product-reactantverhouding niet verandert. Als het evenwicht eenmaal is bereikt in een omkeerbare reactie, kunnen veel verschillende veranderingen in de interne of externe omstandigheden de reactie veranderen om reactanten of producten te begunstigen. In de wetenschap en in de industrie is het vaak belangrijk om voorwaarden te stellen die ervoor zorgen dat een reactie producten in de grootst mogelijke mate begunstigt.

Het principe van Le Chatelier is een concept dat door chemici wordt gebruikt om de verandering te voorspellen die een bepaalde verstoring van de reactieomstandigheden zal hebben op het evenwicht van een omkeerbare reactie. Het principe stelt dat als een aspect van de reactieomstandigheden wordt gewijzigd, het evenwicht van de reactie zal verschuiven om de verandering te compenseren, waardoor een nieuwe, andere concentratie wordt gevormd. Als bijvoorbeeld een bepaalde omkeerbare reactie een hoge energie-invoer vereist om verder te gaan, zal een temperatuurstijging de reactie in de richting van de producten verplaatsen omdat de warmte energie voor de reactie zal verschaffen.