Хімія. Повторне видання. 9 клас. Ярошенко

§ 24. Оборотні й необоротні реакції

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • поповнити знання про класифікацію хімічних реакцій на оборотні й необоротні;
  • розрізняти оборотні й необоротні реакції;
  • складати рівняння оборотних і необоротних реакцій

За напрямком перебігу хімічних процесів реакції поділяють на необоротні та оборотні.

НЕОБОРОТНІ ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ. Під час вивчення хімії в 7 і 8 класах ми розглядали хімічні реакції, що відбуваються лише в напрямку утворення продуктів реакції, наприклад:

Утворений основний оксид — купрум(ІІ) оксид СuО — з водою не реагує. Тож одержати купрум(ІІ) гідроксид взаємодією цього оксиду з водою не можна. Отже, реакція відбувається в одному напрямку.

Розглядаючи взаємодію електролітів у розчині, ми весь час наголошували на односторонньому перебігу хімічних процесів — у бік утворення продуктів реакції.

Реакції, що відбуваються в одному напрямку й закінчуються повним перетворенням реагентів на продукти реакції, називаються необоротними реакціями.

Усі реакції йонного обміну, що супроводжуються утворенням осаду, виділенням газу або утворенням малодисоційованої речовини, належать до необоротних реакцій.

Прикладами необоротних реакцій є розкладання нерозчинних основ та амфотерних гідроксидів під час нагрівання, взаємодія металів з кислотами та інші.

ОБОРОТНІ ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ. Серед реакцій є й такі, що не закінчуються повним перетворенням реагентів (або принаймні одного з них) на продукти реакції, тому такі реакції називають оборотними. У них одночасно відбуваються дві протилежно спрямовані взаємодії:

  • а) реагенти взаємодіють між собою й утворюють продукти реакції;
  • б) утворені продукти реакції вступають у взаємодію між собою, внаслідок чого знову перетворюються на реагенти.

Реакції, у яких одночасно відбувається взаємодія реагентів і взаємодія продуктів реакції, називають оборотними реакціями.

В оборотній реакції взаємодія реагентів є прямою реакцією, а взаємодія продуктів реакції — зворотною реакцією.

У рівняннях оборотних реакцій між лівою та правою частинами замість знака рівності пишуть знак «⇄». Протилежно спрямовані стрілки позначають дві одночасні взаємодії: одну — між реагентами, другу — між продуктами реакції.

Прикладом оборотної реакції є добування (синтез) амоніаку з азоту та водню.

На початку реакції, коли азоту й водню достатньо, а амоніаку зовсім мало, переважає пряма реакція, під час якої вміст азоту та водню поступово зменшується, а вміст амоніаку збільшується. Накопичення амоніаку активізує зворотну реакцію його розкладу на азот і водень. Зрештою в розглянутому перебігу хімічних процесів настає момент, коли за одиницю часу утворюватиметься стільки ж молекул амоніаку, скільки їх розкладатиметься на азот і водень. Тобто швидкість прямої реакції зрівняється зі швидкістю зворотної й оборотна реакція досягне стану хімічної рівноваги.

У замкнутому (ізольованому) просторі за незмінних умов (температура, тиск, концентрація речовин) оборотна реакція може залишатись у стані хімічної рівноваги як завгодно довго. При цьому пряма та зворотна реакції ні на мить не припиняються, але видимих змін не спостерігається, тому що швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної. Проте варто змінити умови, і рівновага порушиться. Через це хімічну рівновагу називають динамічною рівновагою (тобто рухливою).

ЗНАЧЕННЯ ЗМІЩЕННЯ ХІМІЧНОЇ РІВНОВАГИ ОБОРОТНИХ РЕАКЦІЙ. У хімічній промисловості досить велика кількість оборотних реакцій становить основу виробництва промислово важливих речовин. Сказане стосується виробництва сульфатної кислоти, нітратної кислоти, амоніаку та інших неорганічних речовин, а також органічних (етену, етину, поліетилену, каучуку та інших). Перш ніж здійснювати промислове виробництво цих речовин, ученим довелося багато попрацювати над добором умов, що зміщують рівновагу в бік утворення продуктів реакції.

Як досягається зміщення хімічної рівноваги зміною температури, концентрації реагентів, тиску (для газоподібних речовин), ви дізнаєтесь у профільній школі.

Стисло про основне

• За напрямком перебігу реакції поділяють на необоротні та оборотні.

Необоротні реакції — це реакції, що відбуваються лише в напрямку утворення продуктів реакції, зворотна взаємодія продуктів реакції в напрямку утворення реагентів відсутня.

Оборотні реакції — це реакції, що за однакових умов відбуваються одночасно у двох напрямках. У них перетворення реагентів на продукти реакції є прямою реакцією, утворення реагентів із продуктів реакції — зворотною.

• Пряма і зворотна реакції відбуваються одночасно, проте певний час — з різною швидкістю. Як тільки швидкості обох реакцій зрівняються, настає хімічна рівновага.

• Якщо в замкнутому просторі оборотна реакція перебуває в стані хімічної рівноваги, то швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної, і будь-які зміни не спостерігаються.

Знаємо, розуміємо

1. Наведіть класифікацію реакцій за напрямком перебігу хімічних процесів.

2. У чому полягає відмінність між оборотними й необоротними реакціями?

3. Яку взаємодію в оборотній реакції називають прямою реакцією, а яку — зворотною?

4. Де, на вашу думку, можна використати знання про оборотні й необоротні реакції?

Застосовуємо

95. Складіть рівняння необоротної реакції натрій карбонату з хлоридною кислотою.

96. Складіть рівняння оборотної реакції за схемою Н2 + І2 → ΗІ.

97. Під час горіння магнію в кисні чи в повітрі утворюється магній оксид. Він навіть за високої температури не перетворюється на магній і кисень. Складіть рівняння цієї реакції. До оборотних чи необоротних реакцій вона належить?

98. Увідповідніть рівняння та типи реакцій.

Рівняння

Типи реакцій

1

2SO2 + О2 ⇄ 2SO3; ΔΗ = -192 кДж

А

необоротна, розкладу

2

CaO + Н2О = Са(ОН)2

Б

оборотна, екзотермічна

3

Fe3Ο4 + 4СО ⇄ 3Fе + 4СО2; ΔΗ = +43,7 кДж

В

оборотна, ендотермічна

4

2Al(ОН)3 = Al2О3 + 3Н2О

Г

необоротна, сполучення

Д

необоротна, обміну