- Características das reações reversíveis
- Equação geral e equilíbrio
- Princípio Le Châtelier
- Mudanças químicas
- Compostos químicos
- Exemplos de reações reversíveis
- Solução de cloreto de cobalto
- Iodeto de hidrogênio
- Hidrólise
- Solução de cromato-dicromato
- Amônia
- Esterificação
- Referências
Uma reação reversível é aquela que em algum ponto de seu curso atinge um estado de equilíbrio no qual as concentrações dos reagentes e produtos permanecem constantes; isto é, não variam, pois a velocidade com que um é consumido é a mesma com que o outro aparece. Também se diz que tal estado corresponde a um equilíbrio dinâmico.
No entanto, o equilíbrio pode ser visto como uma consequência da reversibilidade de uma reação química; já que em reações irreversíveis é impossível estabelecer qualquer equilíbrio. Para que isso aconteça, os produtos devem ser capazes de reagir entre si, sob condições específicas de pressão e temperatura, fazendo com que os reagentes retornem.
O símbolo de seta dupla indica que uma reação é reversível. Fonte: Esta imagem SVG foi criada por Medium69.Cette image SVG a été créée par Medium69.Please credit this: William Crochot
Isso é simplificado usando o símbolo de seta dupla (com duas cabeças antiparalelas). Quando o vemos em uma equação química, significa que a reação ocorre em ambas as direções: da esquerda para a direita (formação do produto) e da direita para a esquerda (formação do reagente ou reagente).
A minoria das reações químicas é reversível e é encontrada principalmente em sínteses orgânicas e inorgânicas. Nestes, é extremamente importante saber quais as condições que favorecem o equilíbrio para estimar as quantidades de produto que podem ser obtidas.
Características das reações reversíveis
Equação geral e equilíbrio
Uma reação reversível tem a seguinte equação geral, considerando que existem apenas dois reagentes, A e B:
A + B ⇌ C + D
A seta dupla indica que A e B reagem para produzir C e D, mas também C e D podem reagir um com o outro para regenerar os reagentes; ou seja, ocorre a reação na direção oposta, da direita para a esquerda.
A reação direta produz produtos, enquanto o reverso, reativo. Se um é exotérmico, o outro deve ser logicamente endotérmico, e ambos ocorrem espontaneamente; mas não necessariamente na mesma velocidade.
Por exemplo, A e B podem ser menores ou instáveis do que C e D; e, portanto, eles são consumidos mais rápido do que C e D podem regenerá-los.
Se os produtos C e D dificilmente reagirem entre si, haverá um maior acúmulo de produtos do que de reagentes. Isso significa que, quando o equilíbrio químico for alcançado, teremos maiores concentrações de C e D do que de A ou B, independentemente de suas concentrações não variarem.
O equilíbrio é então deslocado para a esquerda, onde haverá mais produtos do que reagentes.
Princípio Le Châtelier
Uma reação reversível é caracterizada por ocorrer em ambas as direções em uma equação química, atingindo um ponto de equilíbrio e respondendo a mudanças externas ou influências seguindo o princípio de Le Châtelier.
De fato, graças a esse princípio, as observações de Berthollet em 1803 puderam ser explicadas, quando ele reconheceu cristais de Na 2 CO 3 em um lago de areia localizado no Egito. A reação de duplo deslocamento seria:
Na 2 CO 3 (aq) + CaCl 2 (aq) ⇌ NaCl (aq) + CaCO 3 (aq)
Para que a reação reversa aconteça, deve haver um excesso de NaCl, e assim o equilíbrio mudaria para a direita: em direção à formação de Na 2 CO 3.
Esta característica é de grande importância, pois da mesma forma as pressões ou temperaturas são manipuladas para favorecer o sentido da reação gerada pela espécie de interesse.
Mudanças químicas
As mudanças químicas para reações reversíveis tendem a ser menos óbvias do que aquelas vistas para reações irreversíveis. No entanto, existem reações, especialmente aquelas envolvendo complexos metálicos, nas quais vemos mudanças de cor dependentes da temperatura.
Compostos químicos
Qualquer tipo de composto pode estar envolvido em uma reação reversível. Observou-se que dois sais são capazes de estabelecer um equilíbrio, Na 2 CO 3 e CaCl 2. O mesmo acontece entre complexos de metal ou moléculas. Na verdade, muitas das reações reversíveis são devidas a moléculas com ligações específicas que se rompem e se regeneram continuamente.
Exemplos de reações reversíveis
Solução de cloreto de cobalto
Uma solução de cloreto de cobalto, CoCl 2, em água mancha de rosa, devido à formação de um aquoso complexo. Quando esta solução é aquecida, a cor muda para azul, dando a seguinte reação reversível:
2+ (aq) (rosa) + 4Cl - (aq) + Q ⇌ CoCl 4 2- (aq) (azul) + 6H 2 O (l)
Onde Q é o calor fornecido. Este calor desidrata o complexo, mas conforme a solução esfria, ou se água for adicionada, ele retornará à sua cor rosa original.
Iodeto de hidrogênio
A seguinte reação reversível é talvez a mais clássica na introdução do conceito de equilíbrio químico:
H 2 (g) + I 2 (S) ⇌ 2HI (g)
Observe que a reação consegue estabelecer um equilíbrio mesmo quando o iodo está no estado sólido. Todas as espécies são moleculares: HH, II e HI.
Hidrólise
A hidrólise são exemplos muito representativos de reações reversíveis. Entre os mais simples, temos o que sofre de ácido ou base conjugado. A hidrólise do íon amônio, NH 4 +, e do íon carbonato, CO 3 2-, são as seguintes:
NH 4 + (aq) + H 2 O (l) ⇌ NH 3 (g) + OH -
CO 3 2- (aq) + H 2 O (l) ⇌ HCO 3 - (aq) + OH -
Se adicionarmos uma base que contribui com íons OH - para o meio, vamos deslocar os dois equilíbrios para a esquerda.
Solução de cromato-dicromato
Muito semelhante ao primeiro exemplo, uma solução de cromato sofre uma mudança de cor, mas devido às variações de temperatura, mas não no pH. A reação reversível é:
2CrO 4 2- (aq) (amarelo) + 2H 3 O + (aq) ⇌ Cr 2 O 7 2- (aq) (laranja) + 3H 2 O (l)
Portanto, se uma solução amarela de CrO 4 2- for acidificada com qualquer ácido, sua cor ficará laranja imediatamente. E se for então tornado alcalino ou se adicionar água abundante, o equilíbrio se deslocará para a direita, a cor amarela reaparecendo e o Cr 2 O 7 2- sendo consumido.
Amônia
A síntese de amônia, NH 3, envolve uma reação reversível ajustada para que o nitrogênio gasoso, uma espécie muito inerte, reaja:
N 2 (g) + 3H 2 (s) ⇌ 2NH 3 (g)
Esterificação
Por fim, cita-se um exemplo de química orgânica: a esterificação. Consiste na obtenção de um éster de um ácido carboxílico e de um álcool em meio de ácido forte. A reação reversível é:
RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR '+ H 2 S
Referências
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
- Walter J. Moore. (1963). Química Física. Em cinética química. Quarta edição, Longmans.
- Ira N. Levine. (2009). Princípios de físico-química. Sexta edição, pp. 479-540. Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Reação reversível. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 de agosto de 2019). Definição e exemplos de reação reversível. Recuperado de: Thoughtco.com
- Binod Shrestha. (5 de junho de 2019). Reações reversíveis e irreversíveis. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
- David Wood. (2020). Reações químicas reversíveis: definição e exemplos. Estude. Recuperado de: study.com