Równowaga
reakcji chemicznych
– stan, gdy reakcja w jedną i drugą stronę zachodzi z taką samą szybkością, więc
stężenia
reagentów nie zmieniają się w czasie.
Stan równowagi reakcji chemicznej nie oznacza, że nie zachodzi ona wcale. W reakcjach chemicznych, równowaga ma prawie zawsze charakter
równowagi dynamicznej
. Reakcja zachodzi, tyle że jej szybkość w obu kierunkach jest jednakowa, czyli w każdej chwili z substratów tworzy się tyle samo produktów ile z produktów tworzy się z powrotem substratów. System jako makroskopowa całość wydaje się w spoczynku; obecność reakcji jest jednakże ewidentna w skali molekularnej.
Teoretycznie wszystkie reakcje chemiczne osiągają stan równowagi o ile pozostawi się je "w spokoju" na odpowiednio długi czas. Oznacza to, że dla każdej reakcji istnieją takie warunki, w których jest ona odwracalna. Praktycznie jednak w wielu przypadkach nie dochodzi do ustalenia się stanu równowagi z różnych względów:
- Produkty (lub jeden z produktów) reakcji mogą być usuwane z układu reakcji szybciej niż równowagę jest osiągana. Reakcja przebiegnie do końca w jednym kierunku.
- Substraty i produkty mogą występować w dwóch
fazach
, nie mieszając się z sobą, a reakcja zachodzi na granicy faz bardzo powoli (szybkość limitowana przepływem masy), lub nie zachodzi w ogóle ze względu na efektywną separację reagentów.
- W danych warunkach, reakcja jest ze swojej natury powolna z skali czasowej obserwacji. System wydaje się w makroskopowym spoczynku, jednakże reakcja netto postępuje.
- Jeden z substratów reakcji jest stale dodawany do systemu z zewnątrz. System możne osiągnąć
stan ustalony
bez równowagi.
Stężenia reagentów w stanie równowagi nie zależą od
mechanizmu
jej przebiegu, lecz tylko od
termodynamicznych
warunków jej prowadzenia, takich jak
temperatura
i
ciśnienie
. Stąd rodzaj użytego
katalizatora
nie ma wpływu na stężenia reagentów w stanie równowagi, ma jednak duży wpływ na czas ustalenia się tego stanu.
W stanie równowagi, zgodnie z
prawem działania mas
stosunek
iloczynów
stężeń substratów i produktów jest w danych warunkach termodynamicznych stały. Stosunek ten jest nazywany
stałą równowagi
, oznaczaną tradycyjnie dużą literą K.
Przykład reakcji równowagowej –
hydroliza
/
synteza
estru
(octanu metylu):
- CH3COOCH3 + H2O ⇌ CH3COOH + CH3OH
Zobacz też