Mis on pöörduv reaktsioon?

Pööratav reaktsioon on a keemiline reaktsioon kus reagendid vorm tooted mis omakorda reageerivad koos, et reagente tagasi saada. Pööratavad reaktsioonid jõuavad tasakaalupunkti, kus reagentide ja saaduste kontsentratsioonid enam ei muutu.

Pöörduvat reaktsiooni tähistab topeltnool, mis näitab mõlemat suunda a-s keemiline võrrand. Näiteks kahe reaktiivi, kahe produkti võrrand kirjutatakse järgmiselt:

A + B = C + D

Pöörduvate reaktsioonide tähistamiseks tuleks kasutada kahesuunalist harpuuni või kahepoolset noolt (⇆), kahepoolse noolega (↔) reserveeritud resonantsstruktuuridele, kuid Internetis ilmub tõenäoliselt võrrandites nooli lihtsalt sellepärast, et seda on lihtsam teha kood. Paberile kirjutades on sobiv vorm harpuuni või topeltnoole märkimine.

Nõrgad happed ja alused võivad läbi viia pöörduvaid reaktsioone. Näiteks reageerivad süsihape ja vesi järgmiselt:

H₂CO_{3 l} + H₂O_(l) ⇌ HCO⁻_{3 (aq)} + H₃O⁺_(aq)

Veel üks pöörduva reaktsiooni näide on:

N₂O₄ ⇆ 2 EI₂

Kaks keemilist reaktsiooni toimuvad üheaegselt:

N₂O₄ → 2 EI₂

2 EI₂ → N₂O₄

Pööratavad reaktsioonid ei pruugi ilmneda mõlemas suunas tingimata ühesuguse kiirusega, kuid põhjustavad siiski tasakaalutingimusi. Dünaamilise tasakaalu tekkimisel moodustub ühe reaktsiooni saadus sama kiirusega, nagu seda kasutatakse pöördreaktsiooniks. Tasakaalukonstandid arvutatakse või antakse, et aidata kindlaks teha, kui palju reagenti ja produkti moodustub.

Pöörduva reaktsiooni tasakaal sõltub reagentide ja saaduste algkontsentratsioonidest ning tasakaalukonstandist K.

Enamik keemias esinevaid reaktsioone on pöördumatud (või pöörduvad, kuid väga vähesel määral muundub toode reagentideks). Näiteks kui põletate puutüki põlemisreaktsiooni abil, siis ei näe te kunagi, et tuhk spontaanselt uut puitu teeb, ega ju? Kuid mõned reaktsioonid on vastupidised. Kuidas see töötab?

Vastus on seotud iga reaktsiooni väljundiga ja selle toimumiseks vajalikuga. Pööratava reaktsiooni korral põrkuvad suletud süsteemis reageerivad molekulid omavahel kokku ja kasutavad energiat keemiliste sidemete purustamiseks ja uute toodete moodustamiseks. Süsteemis on piisavalt energiat, et sama protsess toimuks ka toodete puhul. Võlakirjad purunevad ja moodustuvad uued, mille tulemuseks on esialgsed reagendid.

Korraga uskusid teadlased, et kõik keemilised reaktsioonid on pöördumatud reaktsioonid. 1803. aastal pakkus Berthollet välja pöörduva reaktsiooni idee, jälgides naatriumkarbonaadi kristallide moodustumist Egiptuse soolajärve servas. Berthollet arvas, et liigne sool järves lükkas naatriumkarbonaadi moodustumise, mis võib seejärel uuesti reageerida, moodustades naatriumkloriidi ja kaltsiumkarbonaadi:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Ei₂CO₃ + CaCl₂

Waage ja Guldberg kvantifitseerisid Bertholleti tähelepanekut massitegevuse seadusega, mille nad 1864. aastal välja pakkusid.