Kimyasal denge, geri dönüşümlü (tersinir) reaksiyonlarda, ileri ve geri reaksiyon hızlarının eşit olduğu, sistemdeki madde derişimlerinin zamana bağlı olarak değişmediği dinamik bir durumdur. Bu, reaksiyonun durduğu anlamına gelmez; her iki yöndeki reaksiyonlar aynı hızda devam etmektedir.
Denge, moleküllerin reaksiyona girmesinin durduğu statik bir durum değildir. İleri yönde reaktifler ürünlere dönüşürken, aynı anda geri yönde ürünler de reaktiflere dönüşmektedir. Bu iki olayın hızları eşit (\(r_{ileri} = r_{geri}\)) olduğu için net değişim gözlenmez.
Denge durumu, sistemin başlangıç koşullarından bağımsızdır. İster sadece reaktiflerden, ister sadece ürünlerden, isterse de her ikisinin karışımından başlansın, aynı sıcaklıkta aynı denge sabiti (\(K_{c}\) veya \(K_{p}\)) ve aynı nihai derişim oranları elde edilir.
Denge sabiti (\(K\)), yalnızca sıcaklık değişimi ile değişir. Derişim, basınç veya katalizör değişimi denge sabitini değiştirmez, sadece denge konumunu (türlerin miktarlarını) geçici olarak etkiler (Le Chatelier İlkesi).
Basit bir geri dönüşümlü reaksiyon düşünelim:
\[ aA + bB \rightleftharpoons cC + dD \]
İleri reaksiyon hızı: \( r_{ileri} = k_{ileri} [A]^a [B]^b \)
Geri reaksiyon hızı: \( r_{geri} = k_{geri} [C]^c [D]^d \)
Denge anında:
\[ r_{ileri} = r_{geri} \]
\[ k_{ileri} [A]^a_{denge} [B]^b_{denge} = k_{geri} [C]^c_{denge} [D]^d_{denge} \]
Bu eşitlik yeniden düzenlendiğinde denge sabiti (\(K_c\)) ifadesine ulaşılır:
\[ K_c = \frac{k_{ileri}}{k_{geri}} = \frac{[C]^c_{denge} [D]^d_{denge}}{[A]^a_{denge} [B]^b_{denge}} \]
Bu özellikleri anlamak, kimyasal sistemlerin davranışını tahmin etmede ve endüstriyel prosesleri (Haber-Bosch, kontakt proses vb.) optimize etmede kritik öneme sahiptir.
