Definizione ed esempi di reazione reversibile

Una reazione reversibile è una reazione chimica in cui i reagenti formano prodotti che, a loro volta, reagiscono insieme per restituire i reagenti. Le reazioni reversibili raggiungeranno un punto di equilibrio in cui le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti non cambieranno più.

Una reazione reversibile è indicata da una doppia freccia che punta in entrambe le direzioni in un'equazione chimica. Ad esempio, un due reagenti, un'equazione di due prodotti verrebbero scritti come

A + B ⇆ C + D

Notazione

Gli arpioni bidirezionali o le doppie frecce (⇆) dovrebbero essere usati per indicare reazioni reversibili, con la freccia a doppia faccia (↔) riservata alle strutture di risonanza, ma online molto probabilmente incontrerai frecce nelle equazioni, semplicemente perché è più facile codificare. Quando si scrive su carta, il modulo corretto consiste nell'utilizzare l'arpione o la notazione a doppia freccia.

Esempio di una reazione reversibile

Gli acidi e le basi deboli possono subire reazioni reversibili. Ad esempio, l'acido carbonico e l'acqua reagiscono in questo modo:

H₂CO_{3 (l)} + H₂O_(L) ⇌ HCO^-_{3 (aq)} + H₃O⁺_(Aq)

Un altro esempio di reazione reversibile è:

N₂O₄ ⇆ 2 NO₂

Si verificano contemporaneamente due reazioni chimiche:

N₂O₄ → 2 NO₂

2 NO₂ → N₂O₄

Le reazioni reversibili non si verificano necessariamente alla stessa velocità in entrambe le direzioni, ma portano a una condizione di equilibrio. Se si verifica un equilibrio dinamico, il prodotto di una reazione si sta formando alla stessa velocità utilizzata per la reazione inversa. Le costanti di equilibrio sono calcolate o fornite per aiutare a determinare la quantità di reagente e prodotto che si forma.

L'equilibrio di una reazione reversibile dipende dalle concentrazioni iniziali dei reagenti e dei prodotti e dalla costante di equilibrio, K.

Come funziona una reazione reversibile

La maggior parte delle reazioni riscontrate in chimica sono reazioni irreversibili (o reversibili, ma con pochissimo prodotto che si converte in reagente). Ad esempio, se bruci un pezzo di legno usando la reazione di combustione, non vedi mai la cenere fare spontaneamente nuovo legno, vero? Tuttavia, alcune reazioni si invertono. Come funziona?

La risposta ha a che fare con la produzione di energia di ogni reazione e quella richiesta per il suo verificarsi. In una reazione reversibile, le molecole che reagiscono in un sistema chiuso si scontrano tra loro e usano l'energia per rompere i legami chimici e formare nuovi prodotti. Nel sistema è presente abbastanza energia perché si verifichi lo stesso processo con i prodotti. Le obbligazioni si rompono e ne formano di nuove, che danno luogo ai reagenti iniziali.