Ce este echilibrul chimic?

Echilibrul chimic se referă la un raport stabil între reactanți și produși într-o reacție chimică reversibilă. Într-o reacție reversibilă, reactanții nu se transformă complet în produși; mai degrabă, ei vor înceta încet să reacționeze pe măsură ce se atinge echilibrul chimic. Viteza unei reacții este afectată de mulți factori, inclusiv temperatura, faza materiei și prezența unui catalizator. Multe reacții necesită o intrare inițială de energie pentru a începe să reacționeze.

Mai fundamental, o reacție chimică este formarea sau ruperea legăturilor chimice. O legătură chimică rezultă atunci când forțele electromagnetice dintre atomi sau molecule provoacă o atracție între ei. O legătură ionică este atunci când doi ioni – atomi încărcați opus – se atrag direct unul pe altul. O legătură covalentă implică partajarea perechilor de electroni între atomi. Aceste legături chimice formează noi substanțe cu proprietăți chimice proprii.

Conceptul de echilibru chimic este legat de ideea unei reacții reversibile. De fapt, toate reacțiile chimice sunt într-o oarecare măsură reversibile, deci nu există nicio diferență fundamentală între reactanți și produși. Unele reacții, totuși, au un grad de reversibilitate deloc neglijabil – tocmai în aceste reacții echilibrul chimic devine important. Când reversibilitatea este accentuată în notația științifică, săgeata inițială dintre reactanți și produși este înlocuită cu o pereche de săgeți cu cârlig. Acestea indică faptul că reacția are loc în ambele direcții.

Viteza cu care se atinge echilibrul chimic poate varia enorm. Unele reacții sunt complete după mai puțin de o secundă, în timp ce altele durează mulți ani. Deși nu există o metodă unică de a prezice o viteză de reacție, se știe că mulți factori au roluri importante.

Un astfel de factor este temperatura. Temperaturile mai ridicate permit să pătrundă mai multă energie într-un sistem, ceea ce duce de obicei la reacții mai rapide. Faza materiei – solidă, lichidă sau gazoasă – poate influența, de asemenea, cât de repede ating substanțele la echilibrul chimic. În cele din urmă, prezența unui catalizator poate accelera foarte mult o reacție. O enzimă este un tip de catalizator important în reglarea metabolismului viețuitoarelor.

Unele reacții nu au loc chiar dacă nu sunt la echilibru chimic. Acest lucru se datorează faptului că multe reacții necesită o energie de activare. Hidrogenul lichid și oxigenul, de exemplu, pot rămâne în contact fizic fără a reacționa. Cu toate acestea, o cantitate mică de energie poate face ca reactanții să explodeze și să elibereze o cantitate mare de energie. Același fenomen se observă la arderea lemnului – deși lemnul poate elibera multă energie atunci când este ars, este întotdeauna necesară o scânteie sau o flacără inițială pentru a începe procesul.