Dinamika reaksi antar zat tidak dapat dipahami tanpa konsep kesetimbangan kimia. Tidak masalah jika dalam hal transfer elektron (keseimbangan oksidasi dan reduksi), pertukaran muatan listrik (keseimbangan ionik) atau proses di alam lain, situasi kesetimbangan kimia menentukan stabilitas kecenderungan reaksi apa pun.
Kesetimbangan kimia adalah fenomena yang terjadi ketika, di bawah kondisi suhu dan tekanan yang ditentukan, laju reaksi kimia reversibel sama di kedua arah. Pada saat itu, konsentrasi semua zat yang ada dalam sistem tetap konstan, meskipun reaksi terus berlanjut, itulah sebabnya peristiwa ini juga disebut kesetimbangan dinamis.
Evolusi reaksi kimia. Interaksi dua atau lebih zat menyebabkan perkembangan reaksi kimia ketika, dalam kondisi yang menguntungkan, atom atau molekul zat ini memberikan jumlah energi yang cukup, yang disebut energi aktivasi.
Yang terakhir ini terkait dengan besarnya kenaikan energi internal yang terkait dengan partikel yang bertanggung jawab atas terjadinya reaksi.
Jadi, kontak molekul klorin, Cl2, dengan molekul hidrogen, H2, menghasilkan pembentukan dua unit molekul asam klorida, HCl, tergantung pada reaksinya.
Seperti dalam setiap reaksi reversibel, yaitu terjadi baik dalam pembentukan produk dan dalam pembentukan reaktan dari produk, dalam proses ini konsentrasi reaktan semakin berkurang, sampai mencapai situasi kesetimbangan di mana kecepatan reaksi dalam dua arah adalah sama.
Pada saat itu, sistem reaktif terdiri dari campuran asam klorida, klorin, dan hidrogen. Studi kondisi kesetimbangan kimia didasarkan pada kriteria dinamis fundamental, setelah kondisi ini tercapai, reaksi terjadi di kedua arah, secara bersamaan dan tanpa interupsi.
HUKUM TINDAKAN MASSA
Hukum Aksi Massa. Salah satu prinsip dasar dari mana konsep kesetimbangan kimia dikembangkan adalah apa yang disebut hukum aksi massa, yang diucapkan oleh ahli kimia Norwegia Cato Maximiliam Guldberg dan Peter Waage, pada tahun 1866.
Ekspresi matematis dari hukum aksi massa diberikan oleh:
Dimana konsentrasi molar masing-masing zat dinyatakan dalam tanda kurung dan Kc disebut konstanta kesetimbangan. Hukum ini dapat ditafsirkan dalam hal laju reaksi (v) melalui ekspresi berikut:
Dimana k1 dan k2 masing-masing adalah konstanta laju yang mengacu pada reaksi pembentukan dan dekomposisi produk. Dalam istilah ini, konstanta kesetimbangan Kc setara dengan hasil bagi konstanta kecepatan (Kc = k1 / k2).
Dalam ekspresi matematis dari konstanta kesetimbangan, konsentrasi molar produk reaksi dalam pembilang, sedangkan yang relatif terhadap reaktan dalam penyebut.
Akibatnya, ketika konstanta ini memiliki nilai tinggi akan ada kecenderungan kuat untuk pembentukan produk, oleh karena itu dikatakan bahwa kesetimbangan bergeser ke arah yang benar. Sebaliknya, bila nilai Kc rendah, reaksi lebih disukai terjadi pada arah kiri, yaitu dari penguraian produk, atau pembentukan reaktan.
Hukum transfer keseimbangan. Perpindahan kondisi ekuilibrium diatur oleh dua prinsip dasar, yang diucapkan oleh orang Belanda Jacobus Henricus van »t Hoff dan oleh orang Prancis Henry-Louis Le Chatelier.
Hukum Van »t Hoff memberikan kesimpulan menarik tentang perilaku kesetimbangan kimia dalam fase perubahan suhu. Jika reaksi eksotermik (yang melepaskan panas), kenaikan suhu menyebabkan penurunan konstanta kesetimbangan. Kesetimbangan kemudian ditransfer ke arah reaktan, yaitu ke arah reaksi yang berlawanan, yaitu endotermik (yang menyerap panas), peningkatan suhu menyebabkan transfer kesetimbangan ke arah produk, karena konstanta kesetimbangan bertambah.
Perilaku ini adalah kasus khusus dari prinsip umum Le Chatelier: “dalam suatu sistem dalam kesetimbangan kimia, modifikasi koordinat intensif apa pun, yang nilainya tidak bergantung pada jumlah zat, menyebabkan perubahan kesetimbangan yang cenderung untuk membatalkan modifikasi tersebut”. Dengan kata lain, dalam reaksi kimia, kenaikan suhu melalui suplai panas, menggeser kesetimbangan dalam arti bahwa ada penyerapan panas. Dengan cara yang sama, jika ada peningkatan tekanan, sistem reaktif dimodifikasi, mendukung komponen reaksi yang menempati volume paling sedikit.
Menganalisis reaksi sintesis dan dekomposisi molekul air, jika suhu diturunkan, reaksi cenderung menentang pendinginan ini, karena itu kesetimbangan bergeser ke kanan, yang menyebabkan pelepasan panas.
Sebaliknya, peningkatan suhu menyebabkan keseimbangan bergeser ke kiri, dalam arti penguraian air dan penyerapan panas.
Diferensiasi kesetimbangan kimia. Hukum umum kesetimbangan juga berlaku untuk proses reaksi antara asam dan basa, serta dalam proses oksidasi-reduksi, di mana reaksi masing-masing disebabkan oleh kehilangan atau perolehan elektron.
Kelompok lain dari reaksi kimia yang diatur oleh hukum kesetimbangan adalah presipitasi, di mana pembentukan zat padat dari larutan terjadi. Reaksi yang melibatkan senyawa koordinasi, zat yang terdiri dari molekul yang terdiri dari atom pusat, umumnya logam transisi, yang membentuk kelompok senyawa kimia yang terisolasi dengan sifat yang berbeda, juga mematuhi hukum kesetimbangan.
Akhirnya, konsep kesetimbangan kimia berlaku untuk reaksi pembentukan dan dekomposisi senyawa ionik dan modifikasi keadaan agregasi suatu zat, yang juga disebut perubahan fasa.