Equilibrio chimico, una condizione nel corso di una reazione chimica reversibile in cui non si verifica alcuna variazione netta delle quantità di reagenti e prodotti. Una reazione chimica reversibile è quella in cui i prodotti, non appena si formano, reagiscono per produrre i reagenti originali. All'equilibrio, le due reazioni opposte si svolgono a velocità o velocità uguali, quindi non vi è alcuna variazione netta nelle quantità di sostanze coinvolte. A questo punto la reazione può essere considerata completata; cioè, per alcune condizioni di reazione specificate, è stata raggiunta la massima conversione dei reagenti in prodotti.
liquido: proprietà di equilibrio
Una descrizione quantitativa delle proprietà della soluzione liquida quando il sistema è in equilibrio è fornita mettendo in relazione la tensione di vapore di
Alle condizioni relative all'equilibrio può essere data una formulazione quantitativa. Ad esempio, per la reazione reversibile A ⇋ B + C, la velocità della reazione a destra, r 1, è data dall'espressione matematica (basata sulla legge dell'azione di massa) r 1 = k 1 (A), dove k 1 è la costante della velocità di reazione e il simbolo tra parentesi rappresenta la concentrazione di A. La velocità della reazione a sinistra, r 2, è r 2 = k 2 (B) (C). All'equilibrio, r 1 = r 2, quindi:
Il pedice e rappresenta le condizioni all'equilibrio. Per una data reazione, in alcune condizioni specifiche di temperatura e pressione, il rapporto tra le quantità di prodotti e reagenti presenti all'equilibrio, ciascuno elevato alle rispettive potenze, è una costante, indicata come costante di equilibrio della reazione e rappresentata dal simbolo K. Il valore della costante di equilibrio varia con la temperatura e la pressione secondo il principio di Le Chatelier (vedi Le Chatelier, Henry-Louis).
Con metodi di meccanica statistica e termodinamica chimica, si può dimostrare che la costante di equilibrio è correlata alla variazione della quantità termodinamica chiamata energia libera standard di Gibbs che accompagna la reazione. L'energia libera standard di Gibbs della reazione, ΔG °, che è la differenza tra la somma delle energie libere standard dei prodotti e quella dei reagenti, è uguale al logaritmo naturale negativo della costante di equilibrio moltiplicato per il cosiddetto costante di gas R e temperatura assoluta T:
L'equazione consente il calcolo della costante di equilibrio, o le quantità relative di prodotti e reagenti presenti all'equilibrio, da valori misurati o derivati di energie libere standard di sostanze.
