Che cos'è l'equilibrio dinamico?
L'equilibrio dinamico è uno stato in cui il rapporto tra prodotti e reagenti in una reazione chimica rimane costante. Il rapporto costante tra prodotti e reagenti non significa che la reazione sia completamente statica o che i reagenti non reagiscano per formare prodotti e viceversa. Un equilibrio dinamico è "dinamico" perché c'è uno scambio costante tra reagenti e prodotti mentre la reazione continua a consumare reagenti per formare prodotti e consumare prodotti per formare reagenti. Il rapporto tra prodotti e reagenti non cambia perché la velocità della reazione che favorisce i prodotti e la velocità della reazione che favorisce i reagenti sono uguali. Le uguali velocità non comportano variazioni nel tempo tra il rapporto prodotto e reagente, quindi si dice che la reazione sia in equilibrio o in uno stato stazionario.
Una reazione deve essere reversibile se vuole raggiungere qualsiasi forma di equilibrio dinamico. Una reazione reversibile è una reazione chimica in cui i reagenti possono reagire per formare prodotti che possono reagire tra loro per formare i reagenti originali. Le reazioni reversibili spesso favoriscono i reagenti o i prodotti, quindi mentre è possibile che la reazione proceda in entrambi i modi, la reazione tende a produrre più l'uno dell'altro. Ciò significa che la "posizione" di un equilibrio dinamico può comportare una maggiore quantità di prodotti o reagenti. Una "costante di equilibrio" viene utilizzata per descrivere e fare calcoli relativi alla posizione dell'equilibrio di una determinata reazione.
Molti cambiamenti diversi nelle variabili relative a una reazione chimica possono spostare la posizione dell'equilibrio dinamico. Il Principio di Le Châtelier fornisce un modo generale per i chimici di pensare a cambiamenti nell'equilibrio dinamico. Il principio afferma, in generale, che quando lo stress è posto su una reazione all'equilibrio, la reazione si sposterà nella direzione che minimizza il cambiamento di equilibrio. Se si aggiunge più reagente a una reazione all'equilibrio, l'equilibrio si sposterà verso i prodotti e raggiungerà un nuovo equilibrio basato sul nuovo reagente e sulle concentrazioni del prodotto.
L'equilibrio dinamico è intrinsecamente collegato alle velocità con cui si verificano reazioni chimiche. Si può pensare a un equilibrio dinamico come a due distinte reazioni chimiche. Uno avviene nella direzione in avanti, con i reagenti che formano i prodotti, mentre l'altro si verifica nella direzione opposta, con i prodotti dei primi reagenti che formano i reagenti. Alla fine, queste due reazioni si stabiliscono in un equilibrio basato sulle loro costanti di equilibrio. Nell'equilibrio, la reazione diretta e la reazione inversa si verificano alla stessa velocità.