Echilibrul termodinamic este o stare a unui sistem ale cărui caracteristici (temperatură, presiune, volum, concentrație) nu se schimbă odată cu timpul dacă condițiile externe sunt constante. Echilibrul chimic este un caz special de echilibru termodinamic. În echilibrul chimic, concentrațiile tuturor reactanților nu se schimbă odată cu trecerea timpului.
Trebuie remarcat faptul că echilibrul chimic este dinamic, adică corespunde fluxului simultan al procesului în direcții opuse. Rata reacțiilor directe și inverse este egală.
Echilibrul chimic este mobil - fiecare acțiune externă infinitezimală asupra sistemului de echilibru determină o schimbare infinitezimală în starea sistemului; La terminarea influenței externe, sistemul revine la starea inițială.
O altă proprietate importantă a echilibrului chimic este că sistemul poate ajunge spontan într-o stare de echilibru din două părți opuse. Cu alte cuvinte, orice stare de echilibru este mai puțin stabilă, iar tranziția la ea din starea de echilibru este întotdeauna legată de nevoia de muncă externă.
Se știe că fluxul unui proces spontan într-un sistem închis este însoțit de o scădere a energiei libere (dG <0, dF <0 ). Очевидно, что рано или поздно система достигнет минимума свободной энергии. Условием минимума некоторой функции является равенство нулю ее первой производной и положительный знак второй производной. Таким же образом условием термодинамического равновесия в закрытой системе является минимальное значение соответствующего термодинамического потенциала:
Condiții izobar-izotermice (p = const, T = const):
G = 0 dG = 0, d2G> 0
Condiții izoterice-izoterme (V = const, T = const):
F = 0 dF = 0, d2F> 0
Starea unui sistem cu o energie liberă minimă este o stare de echilibru termodinamic.
Se știe că DG = DH-TDS, adică DG este determinată de două componente - efectul termic al DH și factorul de entropie TDS. Primul factor reflectă o creștere a stabilității sistemului cu o scădere a energiei sale interne; ea se manifestă în tendința spre o agregare mai mare a substanței, coagularea particulelor sale și altele asemenea. Al doilea factor (entropia) reflectă tendința de a intensifica diverse procese de disociere în particule mai simple sub acțiunea mișcării lor termice. Ambii acești factori acționează în direcții opuse, iar evoluția generală a reacției este determinată de predominanța uneia dintre ele. Procesul continuă până la atingerea unei stări în care influențele lor devin egale în magnitudine, ceea ce corespunde stării de echilibru. pentru că schimbarea entropiei intră în ecuația compoziției produsului cu temperatură, atunci când alte lucruri sunt egale, o creștere a temperaturii sporește influența factorului de entropie.