Reação irreversível: características e exemplos - Ciência - 2023

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UMA reação irreversível É aquele que praticamente não atinge o estado de equilíbrio e que, portanto, todos os reagentes se transformaram em produtos. Diz-se que ocorre em apenas uma direção: da esquerda para a direita, uma vez que os produtos não podem se recombinar para re-originar os reagentes.

Hoje existem várias teorias e ângulos a partir dos quais a irreversibilidade de uma reação química pode ser explicada. A visão mais simples é levar em consideração o quão instáveis são os reagentes, a estabilidade dos produtos, ou se gases ou sólidos são formados que escapam ou se separam do meio de reação.

As reações irreversíveis são muito comuns no dia-a-dia. Se observarmos mudanças em nosso ambiente nas quais para reverter seus efeitos é necessário voltar no tempo, então certamente serão esses tipos de reações químicas. Por exemplo, um bolo por si só não voltará ao seu estado inicial: os ingredientes.

No entanto, os produtos de uma reação irreversível podem sofrer reações que os tornam reativos. É o caso da ferrugem, que ao ser tratada com fortes redutores, podemos recuperar o ferro metálico nelas contido.

Características das reações irreversíveis

Equação química geral

Qualquer reação irreversível pode ser representada por uma equação química simples, assumindo que duas espécies reativas, A e B, participam:

A + B => C + D

A e B reagem irreversivelmente para se tornar C e D. Não há espaço para um equilíbrio a ser estabelecido. O que reagiu não é regenerado, e o que não foi, permanecerá como um excesso devido ao próprio desempenho da reação, ou porque um dos reagentes foi consumido.

Observe que o estado de agregação em cada reagente ou produto (sólido, gás ou líquido) não é especificado.

Há reações em que uma quantidade desprezível de C e D, devido à sua natureza química, se recombina para regenerar A e B. Se isso acontecer em equilíbrio, diz-se que está muito à direita; isto é, para a formação de produtos.

Somente nesses casos não há certeza para afirmar que uma suposta reação é indubitavelmente irreversível. No entanto, essa situação geralmente não ocorre regularmente em reações que mostram mudanças muito marcadas.

Mudanças químicas

Não é uma regra geral ou definitiva, mas várias das reações irreversíveis geram mudanças químicas notáveis. Por exemplo, reações altamente exotérmicas são consideradas essencialmente irreversíveis, devido à quantidade de energia na forma de calor e luz que é liberada.

O mesmo raciocínio se aplica quando observamos o surgimento de um gás, seja borbulhando dentro do líquido, seja saindo dos poros de um sólido. Se esse gás escapar do meio de reação, ele será incapaz de participar do estabelecimento do equilíbrio; isto é, ele não reagirá para regenerar nenhum dos reagentes.

Da mesma forma, a formação de um sólido ou precipitado implica imediatamente que a reação é irreversível, uma vez que apenas sua superfície ainda terá contato com o meio reacional.E se esse sólido tem uma estrutura muito estável, muito menos participará de um equilíbrio (além de sua solubilidade), pois suas partículas estarão confinadas.

Por outro lado, você nem sempre pode confiar nas mudanças de cor. Muitas reações em que são observadas são na verdade reversíveis e, mais cedo ou mais tarde, a mudança é revertida.

Produtos estáveis e reagentes instáveis

Uma característica mais geral das reações irreversíveis é que os produtos formados são muito mais estáveis do que os reagentes que participam da reação. Isso explica por que C e D não "querem" mais se recombinar para regenerar A e B, já que os últimos são espécies mais instáveis.

Essa estabilidade pode ser prevista pelo conhecimento das estruturas dos produtos, quão fortes e estáveis são as novas ligações, ou mesmo por meio de um mecanismo molecular que mostra as etapas consecutivas de uma reação.

Reversibilidade aparente

Existem reações irreversíveis que praticamente exigiriam tempo para retornar para os reagentes se formarem. Ou mais do que reações, seriam mudanças ou processos que envolvem uma série delas. Isso ocorre porque não se trata de reverter uma reação, mas muitas e instantaneamente. Por exemplo: a decomposição de frutas.

Outras reações irreversíveis, por outro lado, podem ser revertidas se seus produtos forem feitos para reagir com outras espécies. Da mesma forma, existem reações que ocorrem em uma "versão reversa" por meio de diferentes processos ou mecanismos. O exemplo mais conhecido é o da respiração celular e da fotossíntese, com a diferença de que esta última aproveita a energia solar.

Exemplos

Alguns exemplos representativos de reações irreversíveis serão mencionados abaixo.

Oxidações

A matéria quando oxida o faz irreversivelmente, a menos que entre em contato com agentes redutores. Quando os metais se oxidam, surge em sua superfície uma camada de óxido que, ao se depositar umidade e dióxido de carbono, além dos sais, inicia um processo de corrosão.

O óxido de metal não se desintegra do nada para originar novamente o metal e deixar o gás oxigênio escapar.

Combustão

Toda a matéria orgânica que reage vigorosamente com o oxigênio sofrerá combustão e óxidos gasosos e cinzas serão liberados dela. Esses óxidos, essencialmente CO₂, H₂OU NÃO₂ Eu sou₂, eles nunca se recombinarão para dar origem às moléculas iniciais. É o caso de plásticos, hidrocarbonetos, madeira, matéria vegetal e animal.

Neutralização ácido-base forte

Quando um ácido e uma base fortes reagem ou são neutralizados, as espécies geradas não se recombinam novamente para gerá-los. Por exemplo, NaOH e HCl reagem para produzir NaCl e H₂Ou, ambas as espécies muito estáveis:

NaOH + HCl => NaCl + H₂OU

Esta reação é irreversível, em nenhum momento foi verificado que parte do NaOH ou HCl foi regenerado. O mesmo se aplica a outros pares de ácidos e bases fortes.

Dissolução de metais

Quando os metais se dissolvem em ácidos fortes, eles formam um sal, água e um gás. Por exemplo, o cobre é atacado por ácido nítrico para dar nitrato de cobre, água e dióxido de nitrogênio:

Cu + 4HNO₃ => Cu (NÃO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂

A solução resultante é de cor azulada e as partículas de cobre nunca reaparecerão magicamente, indicando a formação de cobre metálico.

Saponificação

Por fim, temos a reação de saponificação, que é irreversível; embora várias de suas etapas internas sejam reversíveis. Os sabões que se originam não serão convertidos de volta nas gorduras de onde vieram; nem mesmo o hidróxido de potássio, KOH, uma base tão forte, pode ser regenerado por qualquer ação de equilíbrio.

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
BBC. (2020). O que são mudanças irreversíveis? Recuperado de: bbc.co.uk
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