Під рівновагою зазвичай розуміють особливий стан системи або тіла, коли всі надані на неї впливу компенсують один одного. Або ж відсутні взагалі. У хімії ж застосовують поняття рівноваги до реакцій, що відбуваються між різними речовинами, а точніше, до умов їх протікання.
Поняття рівноваги
Хімічні реакції мають безліч класифікацій за різними ознаками, але, говорячи про хімічному рівновазі, що таке оборотні й необоротні реакції слід згадати.
Якщо в результаті реакції утворюються продукти, які не взаємодіють один з одним, говорять про незворотних реакціях, тобто вони йдуть тільки в прямому напрямку. Зазвичай у них одним із продуктів є газоподібний, мало диссоциирующее або нерозчинну сполуку. Наприклад:
Pb(NO3)2 + 2ΗCl PbCl2↓ + 2HNO3
Na2CO3 + 2ΗCl 2NaCl + CO2↑ + Η2O
NaOΗ + ΗCl NaCl + Η2O
Продукти оборотних реакцій здатні взаємодіяти один з одним, утворюючи при цьому вихідні речовини, тобто одночасно відбуваються два протилежно спрямовані реакції. Якщо в якийсь момент часу при визначених умовах швидкість прямої реакції буде дорівнювати швидкості зворотного, то встановлюється хімічна рівновага.
Слід згадати, що така рівновага характеризується як динамічний. Іншими словами, обидві реакції тривають, але значення концентрацій всіх її учасників залишаються незмінними і називаються рівноважними.
Математично це стан висловлюють з використанням константи рівноваги (Кр). Нехай відбувається взаємодія речовин, що описується рівнянням аА + bB cc + dD. Для протилежних реакцій можна записати формули розрахунку їх швидкостей через закон діючих мас. Оскільки у стані рівноваги швидкості ці будуть рівні, то можна виразити відношення констант швидкостей двох протилежних реакцій. Ось воно-те й буде чисельно дорівнювати константі рівноваги.
Значення Кр допомагає визначити повноту протікають реакцій. Якщо Кр<1, то реакція у прямому напрямку майже не протікає. Якщо Кр>1, то рівновага зсунута до продуктів.