Równowaga chemiczna, stan w trakcie odwracalnej reakcji chemicznej, w którym nie występuje zmiana netto w ilościach reagentów i produktów. Odwracalna reakcja chemiczna to taka, w której produkty, natychmiast po ich utworzeniu, reagują z wytworzeniem oryginalnych reagentów. W równowadze dwie przeciwstawne reakcje zachodzą z jednakowymi prędkościami lub prędkościami, dlatego nie ma żadnej zmiany netto w ilości zaangażowanych substancji. W tym momencie reakcję można uznać za zakończoną; tj. dla niektórych określonych warunków reakcji osiągnięto maksymalną konwersję reagentów w produkty.
ciecz: właściwości równowagi
Ilościowy opis właściwości cieczy w roztworze, gdy układ jest w równowadze, podano przez odniesienie do prężności pary wynoszącej
Warunki odnoszące się do równowagi mogą zostać sformułowane ilościowo. Na przykład dla reakcji odwracalnej A ⇋ B + C prędkość reakcji w prawo, r 1, jest wyrażona matematycznie (w oparciu o zasadę działania masowego) r 1 = k 1 (A), gdzie k 1 jest stałą szybkości reakcji, a symbol w nawiasach reprezentuje stężenie A. Prędkość reakcji w lewo, r 2, wynosi r 2 = k 2 (B) (C). W równowadze r 1 = r 2, a zatem:
Indeks dolny e reprezentuje warunki w równowadze. Dla danej reakcji, w określonych warunkach temperatury i ciśnienia, stosunek ilości produktów i reagentów obecnych w równowadze, każdy podniesiony do ich odpowiednich mocy, jest stały, oznaczony jako stała równowagi reakcji i reprezentowany przez symbol K. Wartość stałej równowagi zmienia się wraz z temperaturą i ciśnieniem zgodnie z zasadą Le Chateliera (patrz Le Chatelier, Henry-Louis).
Metodami mechaniki statystycznej i termodynamiki chemicznej można wykazać, że stała równowagi jest związana ze zmianą wielkości termodynamicznej zwanej standardową energią swobodną Gibbsa towarzyszącą reakcji. Standardowa energia swobodna Gibbs reakcji ΔG °, która jest różnicą między sumą standardowych energii swobodnych produktów i energii reagentów, jest równa ujemnemu logarytmowi naturalnemu stałej równowagi pomnożonej przez tak zwane stała gazu R i temperatura bezwzględna T:
Równanie umożliwia obliczenie stałej równowagi lub względnych ilości produktów i reagentów obecnych w równowadze na podstawie zmierzonych lub wyprowadzonych wartości standardowych swobodnych energii substancji.
