Reação reversível: características e exemplos - Ciência - 2023

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UMA reação reversível É aquele 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 acima é simplificado usando o símbolo de seta dupla (com duas cabeças antiparalelas). Quando vemos isso 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 são encontradas 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, são consumidos mais rapidamente 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.

Na verdade, graças a esse princípio, as observações de Berthollet em 1803, quando ele reconheceu os cristais de Na, puderam ser explicadas.₂CO₃ em um lago arenoso localizado no Egito. A reação de duplo deslocamento seria:

N / D₂CO₃(ac) + CaCl₂(ac)⇌ NaCl (aq) + CaCO₃(ac)

Para que a reação reversa ocorra, deve haver um excesso de NaCl, e assim o equilíbrio mudaria para a direita: em direção à formação de Na₂CO₃.

Esta característica é de grande importância, pois pressões ou temperaturas são manipuladas da mesma forma para favorecer a direção 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. Foi visto que dois sais são capazes de estabelecer um equilíbrio, Na₂CO₃ e CaCl₂. O mesmo acontece entre complexos ou moléculas de metal. Na verdade, muitas das reações reversíveis se devem 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, CoCl₂, na água, tinge-o de rosa, devido à formação de um aquoso complexo. Quando esta solução é aquecida, a cor muda para azul, dando a seguinte reação reversível:

[Co (H₂OU)₆]²⁺(ac) (rosa) + 4Cl^–(ac) + Q ⇌ CoCl₄^2-(ac) (azul) + 6H₂O (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:

H₂(g) + I₂(s) ⇌ 2HI (g)

Observe que a reação consegue estabelecer um equilíbrio mesmo quando o iodo está no estado sólido. Todas as espécies são moleculares: H-H, I-I e H-I.

Hidrólise

A hidrólise são exemplos muito representativos de reações reversíveis. Entre os mais simples, temos aquele que sofre de ácido ou base conjugado. Hidrólise do íon amônio, NH₄⁺, e o íon carbonato, CO₃^2-, são as seguintes:

NH₄⁺(ac) + H₂O (l) ⇌ NH₃(g) + OH^–

CO₃^2-(ac) + H₂O (l) ⇌ HCO₃^–(ac) + OH^–

Se adicionarmos uma base que contribui com íons OH^– para o meio, iremos deslocar ambos os equilíbrios para a esquerda.

Solução de cromato-dicromato

Muito semelhante ao do primeiro exemplo, uma solução de cromato sofre uma mudança de cor, mas devido a variações na temperatura, mas não no pH. A reação reversível é:

2CrO₄^2-(ac) (amarelo) + 2H₃OU⁺(ac) ⇌ Cr₂OU₇^2-(ac) (laranja) + 3H₂O (l)

Então, se para uma solução de CrO amarela₄^2-acidificado com qualquer ácido, sua cor ficará laranja imediatamente. E se for então alcalinizada ou água abundante é adicionada, o equilíbrio mudará para a direita, a cor amarela reaparecendo e o Cr₂OU₇^2-.

Amônia

A síntese de amônia, NH₃, envolve uma reação reversível ajustada para que o nitrogênio gasoso, uma espécie muito inerte, reaja:

N₂(g) + 3H₂(s) ⇌ 2NH₃(g)

Esterificação

E 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 '+ H₂OU

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Walter J. Moore. (1963). Química Física. Em cinética química. Quarta edição, Longmans.
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