Co to jest reakcja odwracalna?
Odwracalna reakcja to reakcja chemiczna, która może zachodzić zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu, wytwarzając w ten sposób mieszaninę produktów i reagentów. Mieszanina tworzy równowagę chemiczną, w której produkty i reagenty są wytwarzane i zużywane ze stałą szybkością. Różne czynniki, takie jak stężenia różnych odczynników, temperatura oraz obecność lub brak katalizatorów mogą powodować przesunięcie równowagi na korzyść jednej strony równowagi lub drugiej. Równowaga reakcji odwracalnej zależy również od stałej równowagi określanej jako „K” w równaniach równowagi. Stała ta określa kierunek, w którym równowaga będzie sprzyjać w danych warunkach.
Naprawdę nieodwracalne reakcje chemiczne są dość rzadkie. Kiedy reakcja chemiczna prowadzi do produktów, które mają znacznie niższą energię niż reagenty, a zatem są znacznie bardziej stabilne niż reagenty, czasami uważa się je za nieodwracalne. W rzeczywistości jednak reakcja jest na ogół reakcją odwracalną, która znacznie faworyzuje produkty w stosunku do reagentów; teoretycznie reagenty powinny nadal być obecne w bardzo małych ilościach. W niektórych reakcjach jeden z produktów może opuścić reakcję w postaci gazu. Gdy to nastąpi, reakcje mogą być niemożliwe; takie reakcje można słusznie uznać za nieodwracalne.
Równowagę osiągniętą, gdy stosunek reagentów do produktów w reakcji odwracalnej stabilizuje się, nazywa się równowagą dynamiczną. Jest „dynamiczny”, ponieważ produkty i reagenty są nadal wytwarzane i konsumowane, ale robią to ze stałą szybkością, która nie zmienia ogólnego stosunku produkt-reagent. Po osiągnięciu równowagi w reakcji odwracalnej wiele różnych zmian w warunkach wewnętrznych lub zewnętrznych może zmienić reakcję na korzyść reagentów lub produktów. Często w nauce i przemyśle ważne jest ustalenie warunków, które zapewnią reakcję faworyzującą produkty w jak największym stopniu.
Zasada Le Chateliera jest pojęciem stosowanym przez chemików do przewidywania zmian, jakie będzie mieć dane zaburzenie warunków reakcji w równowadze reakcji odwracalnej. Zasada mówi, że jeśli jakiś aspekt warunków reakcji zostanie zmieniony, równowaga reakcji przesunie się, aby skompensować zmianę, tworząc w ten sposób nowe, inne stężenie. Jeżeli, na przykład, konkretna reakcja odwracalna wymaga dużego wkładu energii, to wzrost temperatury przesunie reakcję w kierunku produktów, ponieważ ciepło zapewni energię dla reakcji.