- מאפיינים של תגובות בלתי הפיכות
- משוואה כימית כללית
- שינויים כימיים
- מוצרים יציבים ומגיבים בלתי יציבים
- הפיכה לכאורה
- דוגמאות
- חמצון
- שְׂרֵפָה
- נטרול בסיס חומצה חזק
- פירוק מתכות
- סִבּוּן
- הפניות
תגובה בלתי הפיך הוא אחד כי כמעט לא מגיע לשיווי משקל וזה, ולכן, כל המגיבים כבר נהפך מוצרים. אומרים שהוא מתרחש בכיוון אחד בלבד: משמאל לימין, מכיוון שהמוצרים אינם יכולים להרכיב מחדש כדי לייצר מחדש את המגיבים.
כיום ישנן מספר תיאוריות וזוויות מהן ניתן להסביר את בלתי הפיכה של תגובה כימית. ההשקפה הפשוטה ביותר היא בחשבון עד כמה הם המגיבים לא יציבים, יציבות המוצרים או אם נוצרים גזים או מוצקים שנמלטים או נפרדים ממדיום התגובה.
תגובות בלתי הפיכות נפוצות מאוד ביום יום. אם אנו רואים שינויים בסביבתנו כדי להפוך את השפעותיהם, יש צורך לחזור אחורה בזמן, אז בוודאי שיהיו אלה תגובות כימיות מסוג זה. לדוגמה, עוגה בפני עצמה לא תחזור למצבה הראשוני: המרכיבים.
עם זאת, המוצרים של תגובה בלתי הפיכה יכולים לעבור תגובות שהופכות אותם לתגובות. זהו המקרה של חלודה, כאשר אנו מטפלים בחומרי הפחתה חזקים, אנו יכולים לשחזר את הברזל המתכתי הכלול בהם.
מאפיינים של תגובות בלתי הפיכות
הכנת עוגה או טארט כוללת מספר רב של תגובות בלתי הפיכות המתרחשות במקביל. מקור: Pxhere.
משוואה כימית כללית
ניתן לייצג כל תגובה בלתי הפיכה על ידי משוואה כימית פשוטה, בהנחה ששני מינים תגוביים, A ו- B, משתתפים:
A + B => C + D
A ו- B מגיבים באופן בלתי הפיך להפוך ל- C ו- D. אין מקום לבסס שיווי משקל. מה שהגיב לא מתחדש, ומה שלא, יישאר כעודף בגלל ביצוע התגובה עצמה, או בגלל שאחד המגיבים נצרך.
שים לב כי לא מצוין מצב הצבירה בכל מגיב או מוצר (מוצק, גז או נוזל).
ישנן תגובות בהן כמות זניחה של C ו- D, בגלל אופיים כימי, מתחברת מחדש כדי להתחדש A ו- B. אם זה קורה בשיווי משקל, נאמר שזה רחוק מאוד לימין; כלומר לקראת היווצרות מוצרים.
רק במקרים אלה אין כל וודאות לטעון כי תגובה כביכול היא ללא ספק בלתי הפיכה. עם זאת, מצב כזה אינו מתרחש בדרך כלל באופן קבוע בתגובות המציגות שינויים בולטים מדי.
שינויים כימיים
זה לא כלל כללי ולא מוחלט, אבל כמה מהתגובות הבלתי הפיכות מחוללות שינויים כימיים מדהימים. לדוגמה, תגובות אקזוטיות מאוד נחשבות בלתי הפיכות במהותה, בגלל כמות האנרגיה בצורה של חום ואור שמשתחרר.
אותה הנמקה חלה כשאנחנו מתבוננים במראה של גז, המבעבע בתוך הנוזל, או גולש מהנקבוביות של מוצק. אם הגז הזה יברח ממדיום התגובה, אי אפשר יהיה לו להשתתף בהקמת שיווי המשקל; כלומר, זה לא יגיב להתחדש אף אחד מהריגנטים.
כמו כן, היווצרות של מוצק או משקעים פירושה מיידית כי התגובה היא בלתי הפיכה, שכן רק על פני השטח שלה עדיין יהיה מגע עם מדיום התגובה. ואם למוצק זה יש מבנה יציב מאוד, הרבה פחות הוא ישתתף בשיווי משקל (למעט המסיסות שלו), מכיוון שחלקיקיו יהיו כלואים.
מצד שני, לא תמיד תוכלו לסמוך על שינויים בצבע. תגובות רבות בהן רואים את אלה הן למעשה הפיכות, ובמוקדם או במאוחר השינוי מתהפך.
מוצרים יציבים ומגיבים בלתי יציבים
מאפיין כללי יותר של תגובות בלתי הפיכות הוא שהתוצרים שנוצרו יציבים בהרבה מהגיבים המשתתפים בתגובה. זה מסביר מדוע C ו- D כבר לא "רוצים" להרכיב מחדש כדי להתחדש A ו- B, מכיוון שהאחרונים הם מינים לא יציבים יותר.
ניתן לחזות את היציבות האמורה על ידי הכרת מבני המוצרים, כמה חזקים ויציבים הם הקשרים החדשים, או אפילו באמצעות מנגנון מולקולרי המראה את השלבים הרציפים של התגובה.
הפיכה לכאורה
ישנן תגובות בלתי הפיכות שלמעשה ידרשו זמן לחזור על מנת שהמגיבים ייווצרו מחדש. או יותר מתגובות, היו אלה שינויים או תהליכים הכרוכים בסדרה שלהם. הסיבה לכך היא שלא מדובר בהיפוך תגובה אחת, אלא רבות ומיידיות. לדוגמא: פירוק הפירות.
לעומת זאת, תגובות בלתי הפיכות אחרות יכולות להיות הפוכות אם תוצרתן מגיבה עם מינים אחרים. כמו כן, ישנן תגובות שמתרחשות ב"גרסה הפוכה "באמצעות תהליכים או מנגנונים שונים. הדוגמה הידועה ביותר היא זו של הנשימה תאית ופוטוסינתזה, וההבדל הוא בכך שהאחרון מנצל אנרגיה סולארית.
דוגמאות
להלן יובאו כמה דוגמאות מייצגות לתגובות בלתי הפיכות.
חמצון
חומר כאשר מתחמצן עושה זאת באופן בלתי הפיך אלא אם הוא בא במגע עם חומרי צמצום. כאשר מתכות מתחמצנות, מופיעה על פני השטח שכבה של תחמוצת שכאשר מופקדת לחות ופחמן דו חמצני, בנוסף למלחים, מתחילה בתהליך קורוזיה.
תחמוצת המתכת לא תתפורר משום מקום בכדי לייצר את המתכת מחדש ולתת לגז החמצן לברוח.
שְׂרֵפָה
כל החומר האורגני המגיב בעוצמה עם חמצן יעבור בעירה ותחמוצות גזים ואפר ישוחררו ממנו. תחמוצות אלה, בעצם CO 2 , H 2 O, NO 2 ו- SO 2 , לעולם לא יתחברו מחדש ליצירת המולקולות הראשוניות. זה המקרה של פלסטיקה, פחמימנים, עץ, ירקות וחיות מן החי.
נטרול בסיס חומצה חזק
כאשר חומצה ובסיס חזקים מגיבים או מנוטרלים, המינים הנוצרים אינם מתחברים מחדש כדי ליצור אותם. לדוגמה, NaOH ו HCl להגיב לייצר NaCl ו H 2 O, שניהם מינים יציבים מאוד:
NaOH + HCl => NaCl + H 2 O
תגובה זו בלתי הפיכה, אין שום נקודה שאומתה שחודש חלק מה- NaOH או HCl. הדבר נכון גם לזוגות אחרים של חומצות ובסיסים חזקים.
פירוק מתכות
כאשר מתכות מתמוססות בחומצות חזקות, הן מהוות מלח, מים וגז. לדוגמה, נחושת מותקפת על ידי חומצה חנקתית בכדי לתת נחושת חנקה, מים וחנקן חנקן:
Cu + 4HNO 3 => Cu (NO 3 ) 2 + 2H 2 O + 2NO 2
הפיתרון המתקבל הוא בצבע כחלחל, וחלקיקים מקומפריים לעולם לא יופיעו שוב באופן קסום, מה שמעיד על היווצרות נחושת מתכתית.
סִבּוּן
לבסוף, יש לנו את תגובת ההאפייה, שהיא בלתי הפיכה; אם כי כמה מהצעדים הפנימיים שלו הם הפיכים. הסבונים שמקורם לא יומרו בחזרה לשומנים שמהם הם הגיעו; אפילו לא אשלגן הידרוקסיד, KOH, בסיס כה חזק, ניתן להתחדש על ידי כל פעולת שיווי משקל.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- BBC. (2020). מהם שינויים בלתי הפיכים? התאושש מ: bbc.co.uk
- האקדמיה לחאן. (2020). תגובה כימית. התאושש מ: khanacademy.org
- מפלצת עובדה. (2020). מדע DK: תגובות כימיות. התאושש מ: factmonster.com
- ג'ינזה בלנקו. (16 באוקטובר 2019). האם נכון ששום תגובה כימית איננה הפיכה? המדינה. התאושש מ: elpais.com