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Imagina que tienes una caja llena de piezas de Lego. Coges un puñado y empiezas a unirlos, para construir una casa. Al cabo de un rato, te detienes y decides que construir un laboratorio químico sería mucho mejor. Entonces, empiezas a desmontar la casa, a separar los ladrillos y a devolverlos a la pila. Pronto vuelves a estar donde empezaste:…
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Jetzt kostenlos anmeldenImagina que tienes una caja llena de piezas de Lego. Coges un puñado y empiezas a unirlos, para construir una casa. Al cabo de un rato, te detienes y decides que construir un laboratorio químico sería mucho mejor. Entonces, empiezas a desmontar la casa, a separar los ladrillos y a devolverlos a la pila. Pronto vuelves a estar donde empezaste: frente a una gran caja de Lego, lista para ser convertida en otra creación y utilizada una y otra vez. No importa lo que construyas, siempre podrás desmontar la estructura cuando hayas terminado y hacer algo nuevo. Este es un ejemplo de reacción reversible.
Fig. 1: Podemos comparar los bloques de Lego con los reactivos de una reacción reversible.
Aunque este artículo trate sobre reacciones reversibles, también es importante que definamos las reacciones irreversibles. Así sabrás identificar cuándo una reacción es reversible y cuándo es irreversible.
Una reacción irreversible es una reacción que se produce solamente en un sentido; es decir, los reactivos forman los productos y la reacción se termina.
Como vimos, algunas reacciones (las irreversibles) solo se producen en una dirección. En ese caso, los reactivos reaccionan para formar productos, y eso es todo: la reacción ha terminado. Pero, en otros casos, los productos pueden reaccionar para formar de nuevo los reactivos. A estas reacciones las llamamos reacciones reversibles.
Una reacción reversible es una reacción química en la que los reactivos forman productos que, a su vez, pueden reaccionar para formar de nuevo los reactivos.
Se puede considerar que una reacción reversible está formada por dos reacciones distintas:
Utilizando nuestra analogía de Lego:
Estas dos reacciones se combinan para dar lugar a una reacción global reversible.
Ya sabemos que las reacciones reversibles se componen de dos reacciones separadas: la reacción hacia delante y la reacción hacia atrás. En lugar de escribir ambas reacciones por separado, podemos combinarlas, usando dos flechas de media punta para mostrar una reacción reversible: ⇌.
Veamos un ejemplo:
Los reactivos A y B reaccionan para formar el producto C; esta es la reacción hacia delante.
A continuación, C puede descomponerse para dar A y B de nuevo; esta es la reacción inversa.
Podemos representar esta reacción reversible usando dos ecuaciones separadas, o podemos combinarlas para dar una ecuación global:
Reacción directa:
$$A + B \rightarrow C$$
Reacción inversa:
$$C \rightarrow A+B$$
Reacción global:
$$A+B\rightleftharpoons C$$
Podemos utilizar nuestros conocimientos sobre las reacciones reversibles y los equilibrios para predecir el sentido de una reacción reversible y su efecto sobre la proporción de reactivos y productos. Se pueden dar varios casos:
Si dejas las especies implicadas en una reacción reversible en un sistema cerrado durante un tiempo, al final ocurrirá algo particular.
Sin embargo, no importa por qué lado empieces: ya sea con muchos reactivos, o con muchos productos, al final llegarás a un punto de estabilidad.
El equilibrio dinámico es cuando la velocidad de la reacción hacia delante y la velocidad de la reacción hacia atrás es la misma, y las concentraciones de los reactivos y los productos no cambian.
En determinadas condiciones, un equilibrio dinámico tiene una determinada relación entre reactivos y productos. No importa si empiezas con muchos reactivos o con muchos productos, siempre que mantengas variables como la temperatura y la concentración iguales, acabarás con el mismo equilibrio.
Expresamos la relación entre reactivos y productos en un sistema en equilibrio mediante la constante de equilibrio, Keq.
Pasemos a ver algunos ejemplos reales de reacciones reversibles:
Un ejemplo visualmente interesante es la hidratación del cloruro de cobalto (II) (CoCl2). En su forma anhidra es azul y, si se hidrata, se vuelve rosa; al evaporar el agua, vuelve a su forma anhidra azul.
Esto hace que el cloruro de cobalto (II) sea una gran prueba para detectar la presencia de agua.
Reacción directa:
$$CoCl_{2}+6H_{2}O\rightarrow CoCl_{2}\cdot 6H_{2}O$$
Reacción inversa:
$$ CoCl_{2}\cdot 6H_{2}O\rightarrow CoCl_{2}+6H_{2}O$$
Reacción global:
$$CoCl_{2}+6H_{2}O\rightleftharpoons CoCl_{2}\cdot 6H_{2}O$$
Figura 2: hidratación del cloruro de cobalto (II).
Veamos otro:
Un ejemplo biológico de reacción reversible se da en la hemoglobina: una proteína que viaja por la sangre, transportando el oxígeno de los pulmones a las células y el dióxido de carbono de desecho de las células a los pulmones. Para ello, se une a las moléculas de gas, con sus cuatro puntos de unión. Las moléculas individuales de hemoglobina, oxígeno y dióxido de carbono son los reactivos y la molécula de hemoglobina unida es el producto. Una vez que la molécula de hemoglobina unida ha llegado a su destino, libera las moléculas de gas y se divide, de nuevo, en los reactivos.
$$Hb+4O_2 \rightleftharpoons Hb(O_2)_4$$
Fig. 3: La hemoglobina se encuentra en los glóbulos rojos.
Además de lo que ya hemos visto, tenemos dos tipos de reacciones reversibles, según la velocidad a la que se llevan a cabo: las reacciones de primer orden y las reacciones de segundo orden. En los siguientes apartados veremos qué son:
Las reacciones de primer orden son aquellas en las que la velocidad es directamente proporcional a la concentración de uno de los reactivos; es decir, cuanta más cantidad haya de ese reactivo concreto, más tardará la reacción en llevarse a cabo.
Veamos un ejemplo para entender esto mejor:
Supongamos que, en la siguiente reacción, la velocidad depende del reactivo A, y que es una reacción que tarda 10 minutos en producir los productos y terminar:
$$A + B \rightleftharpoons C + D$$
¿Qué ocurrirá si multiplicamos por 2 la concentración de reactivo A, y si aumentamos la cantidad del reactivo B?
Si multiplicamos por 2 la concentración del reactivo A, la reacción tardará el doble en terminar, ya que la velocidad de la reacción depende de este reactivo. Es decir, si la reacción normal tarda 10 minutos, cuando tenemos el doble de la cantidad del reactivo A, la reacción tardará 20 minutos en tener lugar.
Sin embargo, si aumentamos la cantidad del reactivo B, como la velocidad de la reacción no depende de su concentración, tardará 10 minutos.
Las reacciones de segundo orden son aquellas en las que la velocidad depende de la concentración de dos de los reactivos; es decir, cuanto mayor sea la concentración de ambos reactivos, mayor será la velocidad de la reacción (tardará más tiempo en terminar).
Veamos aquí, también, un ejemplo para entenderlo mejor:
Supongamos que, en la siguiente reacción, la velocidad depende del reactivo E, y que es una reacción que tarda 20 minutos en producir los productos y terminar:
$$E + F \rightleftharpoons G + H$$
¿Qué ocurrirá si multiplicamos por 2 la concentración de reactivo E, aumentamos en la misma medida la cantidad del reactivo F y doblamos la concentración de ambos reactivos?
Si multiplicamos por 2 la concentración del reactivo E, la reacción tardará el doble en terminar (en este caso, tardaría 40 minutos, en lugar de 20).
Si aumentamos también por 2 la concentración del reactivo F, la reacción tardará también el doble en terminar (40 minutos también).
Sin embargo, si doblamos la concentración de ambos reactivos, la reacción tardará 4 veces más en tener lugar, ya que hemos aumentado por 2 la concentración de cada reactivo y tenemos 2 reactivos; en este caso, la reacción tardará 80 minutos en tener lugar.
Al ser reacciones reversibles, si aumentamos la cantidad de productos, al poder reaccionar entre ellos para volver a formar los reactivos, ocurrirá lo mismo que cuando aumentamos la cantidad de reactivos.
Si has llegado hasta aquí, ya sabrás explicar lo que son las reacciones reversibles y todo lo relacionado con ellas. ¡Enhorabuena!
Una reacción reversible es una reacción química en la que los reactivos forman productos que, a su vez, pueden reaccionar para formar de nuevo los reactivos.
Tenemos dos tipos de reacciones reversibles: las reacciones reversibles de primer orden y las reacciones reversibles de segundo orden.
Una reacción reversible es una reacción química en la que los reactivos forman productos que, a su vez, pueden reaccionar para formar de nuevo los reactivos.
Están formadas por dos reacciones distintas: la reacción directa y la reacción inversa, y se representan con un símbolo formado por dos flechas de media punta (⇌).
Además, según las características de la reacción, podemos predecir cuál será la dirección de una reacción reversible:
Las reacciones reversibles son aquellas en las que los reactivos generan unos productos, pero, a su vez, los productos pueden reaccionar entre sí para poder volver a formar los reactivos.
En cambio, las reacciones irreversibles solo pueden ocurrir en una dirección; es decir, los reactivos generan los productos y estos no pueden reaccionar entre sí para volver a formar los reactivos.
Las reacciones de primer orden son aquellas en las que la velocidad es directamente proporcional a la concentración de uno de los reactivos; es decir, cuanta más cantidad haya de ese reactivo concreto, más tardará la reacción en llevarse a cabo.
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