L’équilibre chimique fait référence à un rapport stable entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique réversible. Dans une réaction réversible, les réactifs ne se transforment pas complètement en produits ; au contraire, ils cesseront lentement de réagir lorsque l’équilibre chimique sera atteint. La vitesse d’une réaction est affectée par de nombreux facteurs, notamment la température, la phase de la matière et la présence d’un catalyseur. De nombreuses réactions nécessitent un apport initial d’énergie pour commencer à réagir.
Plus fondamentalement, une réaction chimique est la création ou la rupture de liaisons chimiques. Une liaison chimique se produit lorsque des forces électromagnétiques entre des atomes ou des molécules provoquent une attraction entre eux. Une liaison ionique se produit lorsque deux ions, des atomes de charges opposées, s’attirent directement l’un l’autre. Une liaison covalente implique le partage de paires d’électrons entre les atomes. Ces liaisons chimiques forment de nouvelles substances avec leurs propres propriétés chimiques.
Le concept d’équilibre chimique est lié à l’idée d’une réaction réversible. En fait, toutes les réactions chimiques sont dans une certaine mesure réversibles, il n’y a donc pas de différence fondamentale entre les réactifs et les produits. Certaines réactions, cependant, ont un degré de réversibilité non négligeable – c’est dans ces réactions que l’équilibre chimique devient important. Lorsque la réversibilité est soulignée dans la notation scientifique, la flèche d’origine entre les réactifs et les produits est remplacée par une paire de flèches crochues. Ceux-ci indiquent que la réaction se produit dans les deux sens.
La vitesse à laquelle l’équilibre chimique est atteint peut varier énormément. Certaines réactions sont complètes en moins d’une seconde, tandis que d’autres prennent de nombreuses années. Bien qu’il n’existe pas de méthode unique pour prédire une vitesse de réaction, de nombreux facteurs sont connus pour jouer un rôle important.
L’un de ces facteurs est la température. Des températures plus élevées permettent à plus d’énergie d’entrer dans un système, ce qui entraîne généralement des réactions plus rapides. La phase de la matière – solide, liquide ou gazeuse – peut également influencer la rapidité avec laquelle les substances atteignent l’équilibre chimique. Enfin, la présence d’un catalyseur peut grandement accélérer une réaction. Une enzyme est un type de catalyseur important dans la régulation du métabolisme des êtres vivants.
Certaines réactions n’ont pas lieu même si elles ne sont pas à l’équilibre chimique. En effet, de nombreuses réactions nécessitent une énergie d’activation. L’hydrogène et l’oxygène liquides, par exemple, peuvent rester en contact physique sans réagir. Cependant, une petite quantité d’énergie peut faire exploser les réactifs et libérer une grande quantité d’énergie. Le même phénomène est observé lors de la combustion du bois – bien que le bois puisse libérer beaucoup d’énergie lorsqu’il est brûlé, une étincelle ou une flamme initiale est toujours nécessaire pour démarrer le processus.