Equilibrio dinamico

Una reazione chimica reversibile è quella in cui la conversione dei reagenti in prodotti e la conversione dei prodotti in reagenti avvengono simultaneamente. Una doppia freccia fra i reagenti e i prodotti indica la sua natura reversibile. Quando la velocità di formazione dei prodotti, o la velocità della reazione diretta, è uguale alla velocità di formazione dei reagenti, o alla velocità della reazione inversa, si ottiene l'equilibrio chimico.

L'equilibrio chimico è infatti un processo dinamico. Dall'esterno, l'intero sistema appare statico tuttavia, a livello molecolare, è altamente attivo. Considerate la decomposizione termica del pentacloruro di fosforo.

Quando viene riscaldato in un contenitore chiuso, il pentacloruro di fosforo gassoso si decompone in una miscela di tricloruro di fosforo e cloro gassoso, in una reazione reversibile. Man mano che la reazione procede, la concentrazione di pentacloruro di fosforo diminuisce mentre aumentano il tricloruro di fosforo e il gas di cloro. Ne consegue che la velocità della reazione diretta diminuisce e quella della reazione inversa aumenta.

Alla fine, le velocità delle reazioni dirette e inverse diventano uguali e il sistema raggiunge l'equilibrio chimico. In questo stato, le concentrazioni relative di pentacloruro di fosforo, tricloruro di fosforo e cloro, non cambiano più. Tale stato di equilibrio è anche detto equilibrio dinamico perché sia le reazioni dirette che quelle inverse continuano a verificarsi, ma alla stessa velocità.

Poiché i reagenti e i prodotti si formano alla stessa velocità con cui vengono consumati, le loro concentrazioni rimangono costanti, sebbene non necessariamente uguali. Un equilibrio chimico è omogeneo se tutti i reagenti e i prodotti in una data reazione reversibile sono nella stessa fase sia gassosa che acquosa. In un equilibrio eterogeneo, reagenti e prodotti esistono in fasi diverse.