不可逆的な反応は、事実上平衡に達しないものであり、それは、したがって、すべての反応物を製品に転換されています。生成物は再結合して反応物を再生成することができないため、左から右の1方向にのみ発生すると言われています。
今日、化学反応の不可逆性を説明できるいくつかの理論と角度があります。最も単純な見方は、反応物がいかに不安定であるか、生成物の安定性、または反応媒体から逃げるかまたは分離するガスまたは固体が形成されるかどうかを考慮することです。
不可逆的な反応は日常的に非常に一般的です。環境に変化をもたらし、その影響を元に戻すには、時間をさかのぼる必要があります。確かに、これらのタイプの化学反応になります。たとえば、ケーキ自体は元の状態に戻りません。
しかし、不可逆反応の生成物は、それらを反応性にする反応を受ける可能性があります。これは、強力な還元剤で処理すると、それらに含まれる金属鉄を回収できる錆の場合です。
不可逆反応の特徴
ケーキやタルトの準備は、同時に起こる多くの不可逆的な反応を含みます。出典：Pxhere。
一般的な化学方程式
2つの反応種AとBが関与すると仮定すると、不可逆反応は単純な化学方程式で表すことができます。
A + B => C + D
AとBは不可逆的に反応してCとDになります。平衡を確立する余地はありません。反応したものは再生されず、再生されなかったものは、反応自体の性能のため、または試薬の1つが消費されたため、過剰のまま残ります。
なお、各反応物や生成物（固体、気体、液体）の凝集状態は規定していません。
CとDの無視できる量の化学的性質のために、AとBを再生成するために再結合する反応があります。つまり、製品の形成に向けてです。
これらの場合にのみ、想定される反応が疑いなく不可逆的であると断言する確実性はありません。ただし、このような状況は、あまりにも顕著な変化を示す反応では通常、定期的に発生しません。
化学変化
これは一般的でも決定的な規則でもありませんが、不可逆反応のいくつかは顕著な化学変化を引き起こします。たとえば、非常に発熱反応は、放出される熱と光の形のエネルギー量のために、本質的に不可逆と見なされます。
液体内で泡立つ、または固体の細孔からにじみ出るガスの外観を観察する場合も、同じ理由が当てはまります。このガスが反応媒体から漏れると、平衡の確立に参加できなくなります。つまり、反応して試薬が再生されることはありません。
同様に、固体または沈殿物の形成は、その表面のみが依然として反応媒体と接触しているため、反応が不可逆であることを直ちに意味します。そして、この固体が非常に安定した構造を持っている場合、その粒子が閉じ込められるため、（溶解度以外の）平衡への関与ははるかに少なくなります。
一方、色の変化に常に依存することはできません。これらが見られる多くの反応は実際には可逆的であり、遅かれ早かれ変更は元に戻されます。
安定した生成物と不安定な反応物
不可逆反応のより一般的な特徴は、形成された生成物が、反応に関与する反応物よりもはるかに安定していることです。これは、AとBがより不安定な種であるため、CとDが再結合してAとBを再生したくない理由を説明しています。
前記安定性は、生成物の構造、新しい結合がどれほど強くて安定しているかを知ることによって、または反応の連続的なステップを示す分子メカニズムによってさえ予測することができる。
見かけの可逆性
反応物が再形成するために戻るのに実際に時間がかかる不可逆反応があります。あるいは、反応だけでなく、一連の反応を伴う変更またはプロセスになります。これは、1つの反応を逆転させることではなく、多くの反応を瞬時に逆転させるためです。例：果物の分解。
一方、他の不可逆反応は、それらの生成物が他の種と反応するように作られている場合は逆にすることができます。同様に、さまざまなプロセスやメカニズムを通じて「リバースバージョン」で発生する反応があります。最もよく知られている例は、細胞呼吸と光合成の例です。違いは、後者が太陽エネルギーを利用することです。
例
不可逆反応のいくつかの代表的な例を以下に示します。
酸化
酸化時の物質は還元剤と接触しない限り不可逆的です。金属が酸化すると、その表面に酸化物の層が現れ、塩に加えて水分と二酸化炭素が堆積すると、腐食プロセスが始まります。
金属酸化物はどこからともなく崩壊して金属を再生成し、酸素ガスを逃がしません。
燃焼
酸素と激しく反応するすべての有機物は燃焼し、ガス状の酸化物と灰がそこから放出されます。これらの酸化物、本質的にCO 2、H 2 O、NO 2、およびSO 2は、再結合して初期分子を形成することはありません。これは、プラスチック、炭化水素、木材、野菜、動物の問題の場合です。
強酸塩基中和
強酸と強塩基が反応または中和されると、生成された種が再結合してそれらを生成することはありません。たとえば、NaOHとHClは反応してNaClとH 2 O を生成しますが、どちらも非常に安定した種です。
NaOH + HCl => NaCl + H 2 O
この反応は不可逆的であり、NaOHまたはHClの一部が再生されていることが確認されている点はありません。同じことが他の強酸と強塩基のペアにも当てはまります。
金属の溶解
金属が強酸に溶解すると、塩、水、ガスを形成します。たとえば、銅は硝酸に侵されて、硝酸銅、水、二酸化窒素を与えます。
Cu + 4HNO 3 => Cu（NO 3）2 + 2H 2 O + 2NO 2
得られた溶液は青みがかった色をしており、銅のような粒子が魔法のように再び現れることはなく、金属銅の形成を示しています。
けん化
最後に、不可逆的なケン化反応があります。ただし、その内部手順のいくつかは可逆的です。元の石鹸は、元の脂肪に変換されません。このような強塩基である水酸化カリウムKOHでさえも、平衡作用によって再生することはできません。
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンレー。（2008）。化学 （第8版）。CENGAGEラーニング。
- BBC。（2020）。元に戻せない変更とは何ですか？回収元：bbc.co.uk
- カーンアカデミー。（2020）。化学反応。回収元：khanacademy.org
- ファクトモンスター。（2020）。DK Science：化学反応。回収元：factmonster.com
- ジネサ・ブランコ。（2019年10月16日）。化学反応が不可逆ではないというのは本当ですか？国。回復元：elpais.com