Równowaga chemiczna to pojęcie opisujące zachowanie się reakcji chemicznych w czasie. W reakcjach, które zakończyły się i osiągnęły równowagę, stężenia reagentów i produktów nie zmieniają się. Przykład reakcji równowagowej jest następujący:
W powyższym przykładzie podwójna strzałka pokazuje, że reakcja jest reakcją równowagową. Oznacza to, że reakcja w przód i reakcja w tył mogą zachodzić, zwykle ze względu na niewielką zmianę entalpii w każdej reakcji. Stąd, ilość związków chemicznych produktu do związków chemicznych reagenta pozostaje stałą wartością, a taki stosunek nazywany jest stałą równowagi (Kc).
Stała równowagiEdit
Stała równowagi to stosunek stężenia produktów podniesiony do odpowiednich potęg do stężenia reagentów podniesiony do odpowiednich potęg. W powyższym przykładzie stała równowagi ma następującą postać:
K c = k b k f = { S } σ { T } τ { A } α { B } β {{displaystyle K_{c}={frac {k_{b}}}{k_{f}}}={{frac {{S}^{sigma}}} {{T}^{tau }}}{{A}^{alpha}}} {{B}^{beta }}}}
W niektórych reakcjach stała równowagi jest bardzo duża, w takim przypadku prawie cała substancja chemiczna będąca reaktorem przekształca się w produkty, np. podczas spalania papieru. Dla innych reakcji jest ona bardzo mała, co powoduje, że powstaje bardzo mało produktów. Jeśli stała równowagi jest bliska 1, w stanie równowagi oczekuje się mieszaniny zarówno produktów, jak i reagentów.
Gdy chemicy mówią o stałych równowagi, nazywają reakcje o dużych wartościach K korzystnymi, a reakcje o małych wartościach K niekorzystnymi. Należy jednak zauważyć, że te określenia nie są osądami na temat wartości lub przydatności danej reakcji chemicznej. W rzeczywistości, niektóre bardzo ważne reakcje są w rzeczywistości „niekorzystne”; jednym z takich przykładów jest synteza amoniaku z azotu i wodoru (proces Habera), która ma raczej małą stałą równowagi.
Zrozumienie, jak działają równowagi chemiczne, jest ważne, ponieważ pomaga w zrozumieniu, jak przebiega reakcja. Pozwala chemikom obliczyć, ile produktów powstanie w wyniku reakcji.
Zasada Le ChatelieraEdit
Koncepcja zasady Le Chateliera jest ważna w przewidywaniu, jak zmieni się równowaga, gdy różne czynniki zostaną zmienione w układzie. Na przykład, stosując zasadę Le Chateliera, jesteśmy w stanie przewidzieć, jak zmieni się położenie równowagi, gdy zmieni się stężenie pewnego reagenta/produktu, ponieważ układ będzie starał się przeciwdziałać zmianie, faworyzując reakcję w przód lub w tył. Wyjątkiem od tej reguły jest sytuacja, gdy zewnętrzne źródło energii zmusza reakcję do zachodzenia w przeciwnym kierunku, np. gdy bateria jest ładowana. Znajomość stałej równowagi reakcji pomaga również zrozumieć przepływ energii, który zachodzi podczas reakcji (termodynamika).
Wiktionary Simple English ma definicję dla: equilibrium.