Equilibrio termodinamico: definizione, stato di equilibrio e principio di Le Chatelier
Un sistema termodinamico consiste in una porzione di universo separata da un confine, che può essere sia materiale che immateriale. Esso delimita un volume finito attraverso il quale possono verificarsi scambi di lavoro, calore o materia. Lo stato termodinamico di un sistema è caratterizzato da un insieme di proprietà misurabili, come pressione, volume e temperatura, attraverso cui è possibile determinare tutte le altre proprietà del sistema.
Il principio di equilibrio termodinamico implica che un sistema soddisfi l’equilibrio chimico, termico e meccanico. In particolare, lo stato di equilibrio chimico è dinamico e si verifica quando le proprietà chimiche di un sistema non variano nel tempo a causa delle interazioni tra le sue parti. A livello microscopico, i processi continuano, ma a livello macroscopico le proprietà rimangono costanti. La reazione chimica è reversibile e si raggiunge un equilibrio quando la velocità delle reazioni dirette è uguale a quella delle reazioni inverse.
Il principio di Le Chatelier stabilisce che un sistema in uno stato di equilibrio stabile risponda alle variazioni di pressione, temperatura, aggiunta o sottrazione di reagenti e prodotti, variazione di volume o aggiunta di sostanze inerti come il gas argon, spostando l’equilibrio in modo da opporsi alla sollecitazione esterna. Ad esempio, un aumento di pressione sposterà l’equilibrio a destra se la somma dei coefficienti dei reagenti è maggiore della somma dei coefficienti dei prodotti, mentre lo sposterà a sinistra se è il contrario. Inoltre, un aumento di temperatura sposterà l’equilibrio a destra in una reazione endotermica e a sinistra in una reazione esotermica.