19.1: Reacción Reversible
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Reversibilidad química
Hasta este punto, hemos escrito las ecuaciones para las reacciones químicas de una manera que parecería indicar que todas las reacciones proceden completamente hasta que todos los reactivos se hayan convertido en productos. En realidad, una gran cantidad de reacciones químicas no proceden por completo hasta su finalización. Una reacción reversible es una reacción en la que la conversión de reactivos en productos y la conversión de productos en reactivos ocurren simultáneamente. Un ejemplo de una reacción reversible es la reacción de gas hidrógeno y vapor de yodo para formar yoduro de hidrógeno. Las reacciones hacia adelante y hacia atrás se pueden escribir de la siguiente manera.
\[\text{Forward reaction:} \: \: \: \ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{HI} \left( g \right)\nonumber \]
\[\text{Reverse reaction:} \: \: \: 2 \ce{HI} \left( g \right) \rightarrow \ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right)\nonumber \]
En la reacción directa, el hidrógeno y el yodo se combinan para formar yoduro de hidrógeno. En la reacción inversa, el yoduro de hidrógeno se descompone de nuevo en hidrógeno y yodo. Las dos reacciones se pueden combinar en una ecuación mediante el uso de una flecha doble:
\[\ce{H_2} \left( g \right) + \ce{I_2} \left( g \right) \rightleftharpoons 2 \ce{HI} \left( g \right)\nonumber \]
La flecha doble es la indicación de que la reacción es reversible.
Cuando los gases de hidrógeno y yodo se mezclan en un recipiente sellado, comienzan a reaccionar y forman yoduro de hidrógeno. Al principio, sólo se produce la reacción hacia adelante porque no\(\ce{HI}\) está presente. A medida que avanza la reacción hacia adelante, comienza a disminuir a medida que\(\ce{I_2}\) disminuyen las concentraciones de la\(\ce{H_2}\) y la. Tan pronto como algunos se\(\ce{HI}\) han formado, comienza a descomponerse de nuevo en\(\ce{H_2}\) y\(\ce{I_2}\). La velocidad de la reacción inversa comienza lenta debido a que la concentración de\(\ce{HI}\) es baja. Poco a poco, la velocidad de la reacción directa disminuye mientras que la velocidad de la reacción inversa aumenta. Finalmente, la tasa de combinación de\(\ce{H_2}\) y\(\ce{I_2}\) para producir\(\ce{HI}\) se vuelve igual a la tasa de descomposición de\(\ce{HI}\) en\(\ce{H_2}\) y\(\ce{I_2}\). Cuando las velocidades de las reacciones hacia adelante y hacia atrás se han vuelto iguales entre sí, la reacción ha alcanzado un estado de equilibrio.