Lo stato di equilibrio

In un pallone in cui è fatto il vuoto d'aria, si fa cadere dell'acqua. La pressione sale da zero (p=0) a un valore positivo (p>0), a causa della pressione del vapore acqueo H₂O(g) che si forma. Se la temperatura rimane costante, la quantità di acqua allo stato liquido e gassoso non cambia, e costante rimane anche la pressione del manometro.

​In un sistema chiuso, quando le proprietà che si possono misurare restano costanti nel tempo, si dice che la trasformazione è in uno stato di equilibrio.

Lo stato di equilibrio

Nel pallone sono in atto una trasformazione diretta (evaporazione) e una inversa (condensazione), perché c'è un passaggio continuo da uno stato di aggregazione all'altro. Si tratta di un equilibrio dinamico.

Le due frecce indicano che la trasformazione è reversibile. In un sistema chiuso le trasformazioni raggiungono uno stato di equilibrio dinamico in cui la velocità della trasformazione diretta è uguale alla velocità della trasformazione inversa.

L'equilibrio chimico

In un pallone completamente vuoto in cui è stato immesso un numero uguale di moli di H₂ e di I₂, per esempio 0,1 mol, avviene la reazione di sintesi:

Nello stato finale il colore della miscela gassosa è ancora violetto (anche se più pallido) e questo indica che una parte di iodio (e quindi anche di idrogeno) non si è trasformata.

L'equilibrio chimico

In un pallone uguale completamente vuoto in cui sono state immesse 0,2 mol di HI, cioè un numero doppio delle moli di I₂ e H₂, avviene le reazione di decomposizione:

Nello stato finale il colore della miscela gassosa ha la stessa intensità di colore della reazione di sintesi, ciò indica che la concentrazione di I₂ è la stessa.

L'equilibrio chimico

La colorazione violetta indica che in entrambi i casi il sistema ha raggiunto Io stesso stato di equilibrio, rappresentato con le due frecce contrapposte:

In un sistema chiuso le velocità di reazione, diretta e inversa, non variano nello stesso modo e all'equilibrio, raggiunto al tempo t, la velocità della reazione diretta è uguale a quella della reazione inversa (V_d=V_i).
In queste condizioni, il sistema raggiunge lo stato di equilibrio.