Co to jest równowaga chemiczna?

Równowaga chemiczna odnosi się do stabilnego stosunku między reagentami i produktami w odwracalnej reakcji chemicznej. W reakcji odwracalnej reagenty nie przekształcają się całkowicie w produkty; raczej powoli przestaną reagować, gdy osiągnięta zostanie równowaga chemiczna. Na szybkość reakcji ma wpływ wiele czynników, w tym temperatura, faza materii i obecność katalizatora. Wiele reakcji wymaga początkowego wkładu energii, aby zacząć reagować.

Zasadniczo reakcja chemiczna polega na tworzeniu lub zerwaniu wiązań chemicznych. Wiązanie chemiczne powstaje, gdy siły elektromagnetyczne między atomami lub cząsteczkami powodują przyciąganie między nimi. Wiązanie jonowe występuje wtedy, gdy dwa jony - przeciwnie naładowane atomy - bezpośrednio się przyciągają. Wiązanie kowalencyjne obejmuje dzielenie par elektronów między atomami. Te wiązania chemiczne tworzą nowe substancje o własnych właściwościach chemicznych.

Pojęcie równowagi chemicznej związane jest z ideą reakcji odwracalnej. W rzeczywistości wszystkie reakcje chemiczne są do pewnego stopnia odwracalne, więc nie ma zasadniczej różnicy między reagentami i produktami. Jednak niektóre reakcje mają nieodwracalny stopień odwracalności - w tych reakcjach ważna jest równowaga chemiczna. Kiedy w notacji naukowej podkreślono odwracalność, oryginalną strzałkę między reagentami i produktami zastępuje para haczykowatych strzał. Wskazują one, że reakcja zachodzi w obu kierunkach.

Szybkość osiągania równowagi chemicznej może się znacznie różnić. Niektóre reakcje są zakończone po mniej niż sekundzie, podczas gdy inne trwają wiele lat. Chociaż nie ma jednej metody przewidywania szybkości reakcji, wiadomo, że wiele czynników odgrywa ważną rolę.

Jednym z takich czynników jest temperatura. Wyższe temperatury pozwalają na wejście większej ilości energii do systemu, co zwykle skutkuje szybszymi reakcjami. Faza materii - ciało stałe, ciecz lub gaz - może również wpływać na szybkość osiągania równowagi chemicznej przez substancje. Wreszcie obecność katalizatora może znacznie przyspieszyć reakcję. Enzym jest rodzajem katalizatora ważnego w regulacji metabolizmu żywych istot.

Niektóre reakcje nie zachodzą, mimo że nie są one w równowadze chemicznej. Jest tak, ponieważ wiele reakcji wymaga energii aktywacji. Na przykład ciekły wodór i tlen mogą pozostawać w kontakcie fizycznym bez reakcji. Jednak niewielka ilość energii może spowodować, że reagenty zasadniczo eksplodują i uwalniają dużą ilość energii. To samo zjawisko obserwuje się podczas spalania drewna - chociaż drewno może uwolnić dużo energii podczas spalania, zawsze wymagana jest początkowa iskra lub płomień, aby rozpocząć proces.