El equilibrio químico se refiere a una relación estable entre reactivos y productos en una reacción química reversible. En una reacción reversible, los reactivos no se transforman completamente en productos; más bien, dejarán de reaccionar lentamente a medida que se alcance el equilibrio químico. La velocidad de una reacción se ve afectada por muchos factores, incluida la temperatura, la fase de la materia y la presencia de un catalizador. Muchas reacciones requieren una entrada inicial de energía para comenzar a reaccionar.
Más fundamentalmente, una reacción química es la formación o ruptura de enlaces químicos. Un enlace químico se produce cuando las fuerzas electromagnéticas entre átomos o moléculas provocan una atracción entre ellos. Un enlace iónico se produce cuando dos iones (átomos con carga opuesta) se atraen directamente entre sí. Un enlace covalente implica el intercambio de pares de electrones entre átomos. Estos enlaces químicos forman nuevas sustancias con sus propias propiedades químicas.
El concepto de equilibrio químico está relacionado con la idea de una reacción reversible. De hecho, todas las reacciones químicas son hasta cierto punto reversibles, por lo que no existe una diferencia fundamental entre reactivos y productos. Algunas reacciones, sin embargo, tienen un grado no despreciable de reversibilidad; es en estas reacciones donde el equilibrio químico se vuelve importante. Cuando se enfatiza la reversibilidad en notación científica, la flecha original entre reactivos y productos se reemplaza por un par de flechas en forma de gancho. Estos indican que la reacción ocurre en ambas direcciones.
La velocidad a la que se alcanza el equilibrio químico puede variar enormemente. Algunas reacciones se completan en menos de un segundo, mientras que otras tardan muchos años. Aunque no existe un método único para predecir la velocidad de reacción, se sabe que muchos factores tienen funciones importantes.
Uno de esos factores es la temperatura. Las temperaturas más altas permiten que entre más energía en un sistema, lo que generalmente resulta en reacciones más rápidas. La fase de la materia (sólida, líquida o gaseosa) también puede influir en la rapidez con que las sustancias alcanzan el equilibrio químico. Finalmente, la presencia de un catalizador puede acelerar enormemente una reacción. Una enzima es un tipo de catalizador importante para regular el metabolismo de los seres vivos.
Algunas reacciones no tienen lugar aunque no estén en equilibrio químico. Esto se debe a que muchas reacciones requieren una energía de activación. El hidrógeno y el oxígeno líquidos, por ejemplo, pueden permanecer en contacto físico sin reaccionar. Sin embargo, una pequeña cantidad de energía puede hacer que los reactivos exploten y liberen una gran cantidad de energía. El mismo fenómeno se observa cuando se quema madera, aunque la madera puede liberar mucha energía cuando se quema, siempre se requiere una chispa o llama inicial para que el proceso comience.