Qu'est-ce qu'une réaction réversible?

Une réaction réversible est un réaction chimique où le réactifs forme des produits qui, à leur tour, réagissent ensemble pour rendre les réactifs. Les réactions réversibles atteindront un point d'équilibre où les concentrations des réactifs et des produits ne changeront plus.

Une réaction réversible est indiquée par une double flèche pointant dans les deux sens dans un équation chimique. Par exemple, une équation à deux réactifs et deux produits serait écrite comme suit:

A + B ⇆ C + D

Des harpons bidirectionnels ou des flèches doubles (⇆) doivent être utilisés pour indiquer les réactions réversibles, avec la flèche double face (↔) réservé aux structures de résonance, mais en ligne, vous rencontrerez très probablement des flèches dans les équations, simplement parce qu'il est plus facile de code. Lorsque vous écrivez sur du papier, la forme appropriée consiste à utiliser la notation harpon ou double flèche.

Les acides et les bases faibles peuvent subir des réactions réversibles. Par exemple, l'acide carbonique et l'eau réagissent de cette façon:

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

Un autre exemple de réaction réversible est:

N₂O₄ ⇆ 2 NON₂

Deux réactions chimiques se produisent simultanément:

N₂O₄ → 2 NON₂

2 NON₂ → N₂O₄

Les réactions réversibles ne se produisent pas nécessairement au même rythme dans les deux sens, mais elles conduisent à une condition d'équilibre. Si l'équilibre dynamique se produit, le produit d'une réaction se forme à la même vitesse qu'il est utilisé pour la réaction inverse. Les constantes d'équilibre sont calculées ou fournies pour aider à déterminer la quantité de réactif et de produit formé.

L'équilibre d'une réaction réversible dépend des concentrations initiales des réactifs et des produits et de la constante d'équilibre, K.

La plupart des réactions rencontrées en chimie sont des réactions irréversibles (ou réversibles, mais avec très peu de produit se reconvertissant en réactif). Par exemple, si vous brûlez un morceau de bois en utilisant la réaction de combustion, vous ne voyez jamais les cendres faire du bois spontanément, n'est-ce pas? Pourtant, certaines réactions s'inversent. Comment cela marche-t-il?

La réponse a à voir avec la production d'énergie de chaque réaction et celle requise pour qu'elle se produise. Dans une réaction réversible, les molécules qui réagissent dans un système fermé entrent en collision et utilisent l'énergie pour rompre les liaisons chimiques et former de nouveaux produits. Il y a suffisamment d'énergie dans le système pour que le même processus se produise avec les produits. Les liaisons sont rompues et de nouvelles se forment, ce qui se traduit par les réactifs initiaux.

À une époque, les scientifiques pensaient que toutes les réactions chimiques étaient des réactions irréversibles. En 1803, Berthollet a proposé l'idée d'une réaction réversible après avoir observé la formation de cristaux de carbonate de sodium au bord d'un lac salé en Egypte. Berthollet croyait que l'excès de sel dans le lac a poussé la formation de carbonate de sodium, qui pourrait alors réagir à nouveau pour former du chlorure de sodium et du carbonate de calcium:

2NaCl + CaCO₃ ⇆ Na₂CO₃ + CaCl₂

Waage et Guldberg ont quantifié l'observation de Berthollet avec la loi d'action de masse qu'ils ont proposée en 1864.