Bakoverreaksjoner

Bakoverreaksjoner, eller reversibla reaksjoner, er kjemiske reaksjoner som kan gå i begge retninger. I et lukket eller konstant-tilstandssystem vil en reversibel reaksjon ofte nærme seg likevekt, der hastighetene i den fremovergående og bakovergående retningen blir like og konsentrasjonene av reaktanter og produkter stabiliseres. Likevekten er avhengig av temperatur, trykk og konsentrasjoner, og beskrives av likevektskonstanten K_eq = [produkter]/[reaktanter] ved en gitt temperatur. ΔG, den frie energien, bestemmer hvorvidt reaksjonen spontant går mot høyre eller venstre under gitte forhold.

Kinetisk sett kan en enkel reversibel reaksjon beskrives som A + B ⇌ AB, der r_f = k1[A][B] er hastigheten for framover og r_b = k-1[AB] for bakover. Likevekt oppnås når r_f = r_b. Likevektskonstanten er K_eq = k1/k-1. Endringer i forhold som temperatur eller konsentrasjon av produkter skifter likevekten i henhold til Le Châtelier-prinsippet.

Eksempler på bakoverreaksjoner finnes i både industri og biokjemi. Haber-prosessen N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 er reversibel og drives mot høyere NH3-innhold ved optimale forhold. Esterifiseringer mellom karboksylsyrer og alkoholer er også reversibel under visse forhold, likevel ofte flyttet mot produkter ved bruk av fjerning av vann eller bruk av katalysator. I biokjemi utgjør mange trinn reversibel regulering av metablolsk flux, og enzymer kan katalysere begge retninger avhengig av celleforhold.

Praktisk innebærer kjente bakoverreaksjoner at kontroll av konsentrasjoner, temperatur og afsetning av produkter kan styre prosesser og ytelse i kjemiske og biokjemiske systemer.