NEVRATNÁ REAKCE: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Nevratná reakce je taková, která v podstatě nedosáhne rovnováhy, a proto jsou všechny reakční složky byly transformovány do produktů. Říká se, že se vyskytuje pouze jedním směrem: zleva doprava, protože produkty nemohou rekombinovat, aby znovu vytvořily reaktanty.

Dnes existuje několik teorií a úhlů, ze kterých lze vysvětlit nevratnost chemické reakce. Nejjednodušší pohled se bere v úvahu jak nestabilní jsou reaktanty, stabilita produktů, nebo pokud se vytvářejí plyny nebo pevné látky, které unikají nebo se oddělují od reakčního média.

Nevratné reakce jsou velmi běžné každý den. Pokud vidíme změny v našem prostředí, ve kterých je možné zvrátit jejich účinky, je nutné se vrátit v čase, pak to jistě budou tyto typy chemických reakcí. Například dort sám se nevrátí do svého původního stavu: přísady.

Produkty nevratné reakce však mohou podléhat reakcím, které je činí reaktivními. To je případ rzi, která při zpracování silnými redukčními činidly získáme kovové železo, které je v nich obsaženo.

Charakteristika nevratných reakcí

Příprava koláče nebo koláčku zahrnuje velké množství nevratných reakcí, které probíhají současně. Zdroj: Pxhere.

Obecná chemická rovnice

Jakákoli nevratná reakce může být reprezentována jednoduchou chemickou rovnicí, za předpokladu, že se účastní dva reaktivní druhy, A a B:

A + B => C + D

A a B nevratně reagují na C a D. Neexistuje prostor pro vytvoření rovnováhy. To, co zreagovalo, se neregeneruje a co ne, zůstane jako nadbytek v důsledku provádění samotné reakce nebo proto, že jeden z reakčních složek byl spotřebován.

Všimněte si, že stav agregace v každém reaktantu nebo produktu (pevná látka, plyn nebo kapalina) není specifikován.

Existují reakce, kdy zanedbatelné množství C a D z důvodu jejich chemické povahy rekombinuje k regeneraci A a B. Pokud k tomu dochází v rovnováze, říká se, že je velmi daleko doprava; to znamená směrem k tvorbě produktů.

Pouze v těchto případech není jistota tvrdit, že předpokládaná reakce je nepochybně nezvratná. K takové situaci však obvykle nedochází pravidelně v reakcích, které vykazují příliš výrazné změny.

Chemické změny

Nejedná se o obecné ani definitivní pravidlo, ale několik nevratných reakcí vyvolává pozoruhodné chemické změny. Například vysoce exotermické reakce jsou považovány za v podstatě nevratné kvůli množství energie ve formě tepla a světla, které se uvolňuje.

Stejné odůvodnění platí, když pozorujeme výskyt plynu, buď bublání v kapalině, nebo vytékání z pórů pevné látky. Pokud tento plyn unikne z reakčního média, nebude možné, aby se účastnil vytváření rovnováhy; to znamená, že nebude reagovat, aby regeneroval žádné z činidel.

Podobně tvorba pevné látky nebo sraženiny okamžitě znamená, že reakce je nevratná, protože pouze její povrch bude stále mít kontakt s reakčním médiem. A pokud má tato pevná látka velmi stabilní strukturu, mnohem méně se bude účastnit rovnováhy (jiné než její rozpustnost), protože její částice budou uzavřeny.

Na druhou stranu se nemůžete vždy spolehnout na změny barev. Mnoho reakcí, kde jsou vidět, je skutečně reverzibilní a dříve či později se změna zvrátí.

Stabilní produkty a nestabilní reaktanty

Obecnější charakteristika nevratných reakcí je, že vytvořené produkty jsou mnohem stabilnější než reakční složky účastnící se reakce. To vysvětluje, proč už C a D „nechtějí“ rekombinovat k regeneraci A a B, protože ty jsou více nestabilní.

Uvedená stabilita může být předpovězena poznáním struktur produktů, jak silné a stabilní jsou nové vazby, nebo dokonce pomocí molekulárního mechanismu, který ukazuje po sobě jdoucí kroky reakce.

Zjevná vratnost

Existují nevratné reakce, které by vyžadovaly čas, aby se reaktanty znovu vytvořily. Nebo více než reakce, šlo by o změny nebo procesy, které zahrnují řadu z nich. Je to proto, že nejde o zvrácení jedné reakce, ale o mnoho a okamžitě. Například: rozklad ovoce.

Na druhé straně jiné nevratné reakce lze zvrátit, pokud jsou jejich produkty určeny k reakci s jinými druhy. Podobně existují reakce, které se vyskytují v „obrácené verzi“ prostřednictvím různých procesů nebo mechanismů. Nejznámějším příkladem je buněčné dýchání a fotosyntéza, přičemž rozdíl spočívá v tom, že ten druhý využívá sluneční energii.

Příklady

Některé reprezentativní příklady nevratných reakcí budou uvedeny níže.

Oxidace

Hmota, když to oxiduje, nezvratně, pokud se nedostane do kontaktu s redukčními činidly. Když oxidují kovy, objeví se na jejich povrchu vrstva oxidu, která, když se ukládá vlhkost a oxid uhličitý, kromě solí, začíná proces koroze.

Oxid kovu se nebude nikde rozpadat, aby znovu vytvořil kov a nechal kyslíkový plyn uniknout.

Spalování

Veškerá organická hmota, která intenzivně reaguje s kyslíkem, se podrobí hoření a uvolní se z ní oxidy a popel. Tyto oxidy, v podstatě CO ₂, H ₂ O, NO _2, a SO ₂, se nikdy recombine pro vytvoření počáteční molekuly. To je případ plastů, uhlovodíků, dřeva, rostlinných a živočišných látek.

Silná neutralizace kyselé báze

Když silná kyselina a báze reagují nebo jsou neutralizovány, generované druhy se znovu nekombinují, aby je vytvořily. Například, NaOH a HCl reagovat za vzniku chloridu sodného a H ₂ O, jak velice stabilní druhy:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Tato reakce je nevratná, nemá smysl ověřovat, že část NaOH nebo HC1 byla regenerována. Totéž platí pro jiné páry silných kyselin a zásad.

Rozpouštění kovů

Když se kovy rozpustí v silných kyselinách, vytvoří sůl, vodu a plyn. Například měď je napadena kyselinou dusičnou za vzniku dusičnanu mědi, vody a oxidu dusičitého:

Cu + 4HNO ₃ => Cu (NO ₃) ₂ + 2 H ₂ O + 2NO ₂

Výsledný roztok má namodralou barvu a měděné částice se nikdy magicky neobjeví, což naznačuje tvorbu kovové mědi.

Saponifikace

Konečně máme zmýdelňovací reakci, která je nevratná; i když několik jejích vnitřních kroků je reverzibilních. Mýdla, která pocházejí, nebudou přeměněna zpět na tuky, ze kterých pocházejí; ani hydroxid draselný, KOH, tak silná báze, nemůže být regenerován jakýmkoli rovnovážným účinkem.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. BBC. (2020). Co jsou to nevratné změny? Obnoveno z: bbc.co.uk
3. Khan Academy. (2020). Chemické reakce. Obnoveno z: khanacademy.org
4. Skutečné monstrum. (2020). DK Science: Chemical Reactions. Obnoveno z: factmonster.com
5. Ginesa Blanco. (16. října 2019). Je pravda, že žádná chemická reakce není nevratná? Země. Obnoveno z: elpais.com