Vad är dynamisk jämvikt?

Dynamisk jämvikt är ett tillstånd där förhållandet mellan produkter och reaktanter i en kemisk reaktion förblir konstant. Det konstanta förhållandet mellan produkter och reaktanter betyder inte att reaktionen är helt statisk eller att reaktanter inte reagerar för att bilda produkter, och vice versa. Denna typ av jämvikt är ”dynamisk” eftersom det finns ett konstant utbyte mellan reaktanter och produkter när reaktionen fortsätter att konsumera reaktanter för att bilda produkter och att konsumera produkter för att bilda reaktanter. Förhållandet mellan produkter och reaktanter förändras inte eftersom reaktionshastigheten som gynnar produkter och hastigheten för reaktionen som gynnar reaktanter är lika. De lika hastigheterna resulterar inte i någon förändring i produkt-till-reaktant-förhållandet över tiden, så reaktionen sägs vara i jämvikt eller i ett stabilt tillstånd.

En reaktion måste vara reversibel om den ska nå någon form av dynamisk jämvikt. En reversibel reaktion är en kemisk reaktion där reaktanter kan reagera för att bilda produkter som kan reagera med varandra för att bilda de ursprungliga reaktanterna. Reversibla reaktioner gynnar ofta antingen reaktanterna eller produkterna, så även om det är möjligt för reaktionen att fortgå åt båda hållen, tenderar reaktionen att producera mer av den ena än den andra. Detta betyder att ”positionen” för en dynamisk jämvikt kan involvera en större mängd av antingen produkter eller reaktanter. En ”jämviktskonstant” används för att beskriva och göra beräkningar relaterade till läget för jämvikten för en given reaktion.

Många olika förändringar i variabler relaterade till en kemisk reaktion kan förskjuta positionen för den dynamiska jämvikten. Le Châteliers princip ger ett allmänt sätt för kemister att tänka på förändringar i dynamisk jämvikt. Principen säger generellt att när stress läggs på en reaktion vid jämvikt, kommer reaktionen att förskjutas i den riktning som minimerar förändringen i jämvikt. Om man lägger till mer reaktant till en reaktion vid jämvikt, kommer jämvikten att skifta mot produkter och uppnå en ny jämvikt baserat på den nya reaktanten och produktkoncentrationerna.

Dynamisk jämvikt är naturligt kopplat till de hastigheter med vilka kemiska reaktioner inträffar. Man kan tänka sig en dynamisk jämvikt som två distinkta kemiska reaktioner. Den ena sker i framåtriktningen, med reaktanter som bildar produkter, medan den andra sker i motsatt riktning, med produkterna från den första reaktionen som bildar reaktanter. Så småningom sätter sig dessa två reaktioner i en jämvikt baserat på deras jämviktskonstanter. I jämvikt sker den framåtgående reaktionen och den omvända reaktionen i samma takt.