W przypadku reakcji, która rozpoczyna się tylko od mieszaniny reagentów, stężenie produktu jest początkowo równe zeru. Gdy reakcja postępuje w kierunku równowagi w kierunku do przodu, stężenia reagentów maleją, a stężenie produktu wzrasta. Po osiągnięciu równowagi stężenia reagentów i produktów pozostają stałe.

Jeśli reakcja rozpoczyna się od obecności samych produktów, reakcja przebiega w kierunku równowagi w odwrotnym kierunku. Stężenie produktu zmniejsza się z czasem, a stężenia reagentów rosną, aż stężenia staną się stałe w stanie równowagi.

Prawo działania masy mówi, że stosunek stężenia produktów do stężenia reagentów w stanie równowagi, podniesiony do odpowiednich współczynników stechiometrycznych, jest równy stałej, zwanej stałą równowagi, K lub K_c.

Zatem wyrażenie stałej równowagi dla powyższej reakcji jest zapisane jako:

gdzie indeks dolny “c” wskazuje, że stała równowagi uwzględnia stężenie molowe reagentów i produktów.

Wielkość stałej równowagi wyraźnie odzwierciedla skład mieszaniny reakcyjnej w stanie równowagi. Reakcja wykazująca duże K osiągnie równowagę, gdy większość reagenta zostanie przekształcona w produkt, podczas gdy mała K wskazuje, że reakcja osiąga równowagę po przekształceniu bardzo małej ilości reagenta. Ważne jest, aby pamiętać, że wielkość K nie wskazuje, jak szybko lub wolno zostanie osiągnięta równowaga. Niektóre równowagi są ustanawiane tak szybko, że są prawie natychmiastowe, a inne tak wolno, że nie obserwuje się żadnej dostrzegalnej zmiany w ciągu dni, lat lub dłużej. Stała równowagi dla reakcji może być wykorzystana do przewidywania zachowania mieszanin zawierających jej reagenty i/lub produkty. Jak wykazano w opisanym powyżej procesie utleniania dwutlenku siarki, reakcja chemiczna będzie przebiegać w dowolnym kierunku, który jest niezbędny do osiągnięcia równowagi.

Równowagi sprzężone

Wiele układów równowagi obejmuje dwie lub więcej sprzężonych reakcji równowagi, które mają wspólną jedną lub więcej gatunków reagentów lub produktów. Wartość K dla układu obejmującego równowagi sprzężone można odnieść do wartości K poszczególnych reakcji. W tym podejściu zaangażowane są trzy podstawowe manipulacje, jak opisano poniżej:

• Zmiana kierunku równania chemicznego zasadniczo zamienia tożsamość “reagentów” i “produktów”, a więc stała równowagi dla odwróconego równania jest po prostu odwrotnością tej dla równania naprzód.

• Zmiana współczynników stechiometrycznych w równaniu o pewien czynnik x powoduje wykładniczą zmianę stałej równowagi o ten sam współczynnik.

• Dodanie dwóch lub więcej równań równowagi daje ogólne równanie, którego stała równowagi jest matematycznym iloczynem wartości K pojedynczej reakcji.

Równowaga Stałe wyrażenie dla równowag heterogenicznych

W przypadku równowag niejednorodnych, obejmujących reagenty i produkty w dwóch lub więcej różnych fazach, stężenia czystych ciał stałych lub czystych cieczy nie są uwzględniane w wyrażeniu stałej równowagi, jak pokazano w następującym przykładzie: