Kesetimbangan kimia disebut keadaan sistem di mana tidak ada perubahan yang diamati dalam konsentrasi reaktan atau produk, seiring berjalannya waktu, ini tetap konstan. Ini terjadi pada reaksi reversibel, di mana laju reaksi dari reaktan ke produk sama dengan laju reaksi dari produk ke reaktan.
Kesetimbangan kimia dapat digambarkan sebagai berikut:
Dimana A dan B adalah reaktan, S dan T adalah produk, dan huruf Yunani di depan masing-masing adalah koefisien stoikiometrinya.
Konstanta kesetimbangan K dapat didefinisikan sebagai rasio antara produk antara konsentrasi produk (pada kesetimbangan) yang dinaikkan ke koefisien stoikiometrinya yang sesuai, dan produk dari konsentrasi reaktan (pada kesetimbangan) yang dinaikkan pada koefisien stoikiometrinya yang sesuai.. Konstanta ini mengalami variasi dengan suhu.
Ada beberapa faktor yang dapat mengubah keadaan kesetimbangan kimia, yang paling penting adalah suhu, tekanan dan konsentrasi reaktan atau produk. Cara faktor-faktor ini dapat mengubah kesetimbangan kimia dapat diprediksi secara kualitatif menurut prinsip Le Chatelier, yang menetapkan sebagai berikut: jika salah satu faktor yang mampu mengubah kesetimbangan kimia (suhu, tekanan, konsentrasi) dimodifikasi, sistem akan akan bergeser dengan cara untuk melawan modifikasi.
Pengaruh suhu . Kenaikan suhu akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke arah reaksi yang menyerap panas, yaitu ke arah reaksi endotermik. Sebaliknya, penurunan suhu akan menyebabkan pergeseran arah reaksi eksotermik.
Pengaruh tekanan : Jika tekanan bertambah, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah mol gasnya lebih sedikit, sehingga melawan penurunan volume. Jika tekanan turun, hal sebaliknya akan terjadi.
Pengaruh konsentrasi : Peningkatan konsentrasi reaktan akan menyebabkan pergeseran dari kesetimbangan ke arah pembentukan produk. Peningkatan konsentrasi produk akan menentukan pergeseran dari kesetimbangan menuju pembentukan reaktan. Penurunan konsentrasi reaktan atau produk menyebabkan pergeseran ke arah pembentukan jumlah yang lebih besar dari reaktan atau produk, masing-masing.
Selanjutnya, kita memiliki contoh konkret dari kesetimbangan kimia, asam asetat yang dilarutkan dalam air dan pembentukan ion asetat dan hidronium:
Dimana konstanta kesetimbangan akan diberikan oleh rumus berikut:
JW Gibbs menyarankan pada tahun 1873 bahwa keadaan kesetimbangan kimia akan tercapai ketika energi bebas Gibbs berada pada nilai minimumnya, selama tekanannya konstan. Jika campuran reaktan dan produk tidak dalam kesetimbangan, kelebihan energi Gibbs menyebabkan reaksi bergerak ke kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan dapat dikaitkan dengan perubahan energi bebas Gibbs menggunakan persamaan berikut:
Dimana R merupakan konstanta gas universal, dan T suhu dalam derajat Kelvin.