Рівновага хімічна, стан системи, в якій оборотно протікає одна або декілька реакцій хімічних, причому для кожної з них швидкості прямої і зворотної реакцій рівні, унаслідок чого склад системи залишається постійним, поки зберігаються умови її існування. У простому випадку, коли система гомогенна і в ній протікає оборотна хімічна реакція
А + У Û З + D,
швидкість прямої реакції пропорційна концентраціям реагуючих речовин
u 1 = до 1 [A][B],
а швидкість зворотної реакції пропорційна концентраціям продуктів реакції
u 2 = до 2 [C][D],
де до 1 і до 2 — відповідні константи швидкостей за даних умов. У початковий момент, коли [С] і [D] дорівнюють нулю, u 2 = 0, а u 1 визначається початковими концентраціями А і В. По мірі витрачання цих речовин і утворення речовин З і D u 1 зменшується, а u 2 зростає, потім вони стають рівними (u 1 = u 2 ), тобто встановлюється Р. х. З рівності u 1 = u 2 слідує, що
''
де [С], [D], [А] і [В] — рівноважні концентрації реагентів, а До — константа рівноваги, залежна для кожної оборотної реакції від зовнішніх умов. Отримане співвідношення є вираження мас закону, що діють ; воно характеризує ту межу, до якої може мінятися вихідний склад системи при мимовільному перебігу реакції в даних умовах, тобто без витрати роботи ззовні. В умовах Р. х. концентрації (активності ) всіх реагентів зв'язані між собою і не можна змінити жодної з них без того, щоб не змінилися всі останні. Приведене вираження для До справедливо в разі газових реакцій при невисокому тиску і в розбавлених розчинах.
Термодинамічно Р. х. — і в гомогенних, і в гетерогенних системах — характеризується як стан, найбільш стійкий в даних умовах, тобто таке, в якому (залежно від способу завдання зовнішніх умов) та або інша термодинамічна функція стану (див. Термодинаміка хімічна ) досягає свого мінімального або максимального значення. Для ізольованих систем, тобто що не обмінюються речовиною і енергією із зовнішнім середовищем, такою функцією є ентропія . При Р. х. ентропія системи максимальна. Якщо можливий теплообмін з довкіллям, але температура і тиск в системі постійні, то мінімальне значення приймає ізобарно-ізотермічний потенціал (див. Гиббсова енергія ). При постійності температури і об'єму мінімуму досягає ізохорно-ізотермічний потенціал (див. Гельмгольцева енергія ).
Залежність Р. х. від зовнішніх умов в якісній формі виражається Ле Шателье — Брауна принципом, в кількісній — відповідними термодинамічними рівняннями. Так, вплив температури виражається рівняннями ізобари або ізохори реакції.
Вивчення Р. х. має велике теоретичне і практичне значення, особливо збільшене у зв'язку з проведенням процесів в складних багатокомпонентних системах. Великі труднощі дослідження хімічних реакцій при високих температурах (високотемпературна хімія) експериментальними методами викликали інтенсивний розвиток розрахунків рівноважних складів сумішей за заданих початкових зовнішніх умов і вихідних концентрацій (або кількостях) компонентів. У хімічній технології визначення положення Р. х. при різному тиску і температурах і облік швидкостей реакцій дозволяють вибирати оптимальні умови процесу, зокрема умови максимального виходу хімічних продуктів. Велике значення придбав розрахунок початкового складу суміші по заданому, а також складу квазірівноважних систем, в яких одна або декілька термодинамічно можливих реакцій практично не здійснюються або через свої кінетичні особливості йдуть дуже повільно.
Літ.: Курс фізичної хімії, під общ. ред. Я. І. Герасимова, 2 видавництва, т. 1, М., 1969; Термодинамічні і теплофізичні властивості продуктів згорання. Довідник, т. 1, М., 1971.
