可逆反应

可逆反应是反应物转化为产物和产物转化为反应物同时发生的反应。

A 和 B 可以反应形成 C 和 D，或者在逆反应中，C 和 D 可以反应形成 A 和 B。这与热力学中的可逆过程不同。

弱酸和弱碱发生可逆反应。 例如，碳酸：

H2CO3 (l) + H2O(l) ⇌ HCO3−(aq) + H3O+(aq)。

平衡混合物中反应物和产物的浓度由试剂（A 和 B 或 C 和 D）的分析浓度和平衡常数 K 决定。平衡常数的大小取决于吉布斯自由能变化 反应。 因此，当自由能变化很大（超过约 30 kJ mol-1）时，平衡常数很大（log K > 3）并且平衡时反应物的浓度非常小。 这种反应有时被认为是不可逆反应，尽管少量反应物预计仍会存在于反应体系中。 当其中一种产物离开反应系统时，通常会实现真正不可逆的化学反应，例如，反应中的二氧化碳（挥发性）也是如此

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑

可逆反应的概念由 Berthollet 于 1803 年引入，当时他观察到盐湖（埃及的一个泡碱湖，位于石灰岩中）边缘的碳酸钠晶体的形成：

2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

他认出这是熟悉的反应的反面

Na2CO3 + CaCl2→ 2NaCl + CaCO3

在那之前，人们认为化学反应总是朝一个方向进行。 Berthollet 推断，湖中过量的盐有助于推动逆反应形成碳酸钠。

1864 年，Waage 和 Guldberg 制定了质量作用定律，量化了 Berthollet 的观察结果。 1884 年至 1888 年间，勒夏特列和布劳恩制定了勒夏特列原理，将同一思想扩展到更一般的陈述，说明除浓度以外的因素对平衡位置的影响。

对于可逆反应 A⇌B，正向步骤 A→B 的速率常数为 k 1 {\displaystyle k_{1}} 而反向步骤 B→A 的速率常数为 k − 1 {\displaystyle k_{- 1}} 。 A的浓度服从以下微分方程：

(1)

如果我们考虑任何时候产物B的浓度等于零时刻反应物浓度减去t时刻反应物浓度 {\displaystyle t}

变量分离是可能的，使用初始值 [ A ] ( t = 0 ) = [ A ] 0 {\displaystyle [A](t=0)=[A]_{0}}

经过一些代数运算后，我们得出了最终的动力学表达式

因此，可以将公式线性化以确定 k 1 + k − 1 {\displaystyle k_{1}+k_{-1}} ：

要找到单独的常量 k 1 {\displaystyle k_{1}} 和 k − 1 {\displaystyle k_{-1}}