Per spiegare i punti 1,2,3 si ricorre alla teoria delle collisioni. Secondo questa teoria , affinché due specie chimiche possano reagire fra loro devono:

• Innanzitutto venire a contatto tra loro, o meglio devono urtarsi
• Gli urti devono avvenire con una certa energia (= urto efficace) cioè devono essere in grado di rompere i legami esistenti. L'efficacia degli urti dipende da due fattori: l'energia delle singole particelle che si scontrano e la geometria della collisione.

Quindi la natura dei reagenti influenza la velocità in quanto i legami possono essere più o meno forti e complessi e difficili da rompere e la forma della molecola può rendere l'urto più o meno efficace.

La concentrazione aumenta il numero di urti e quindi la probabilità di urti efficaci

La temperatura aumenta l'energia cinetica e la velocità delle particelle e quindi l'efficacia degli urti.

Invece l'efficacia dei catalizzatori si spiega ipotizzando che i catalizzatori richiamino sulla loro superficie le specie chimiche reagenti e pertanto ne facilitino l'incontro. Una seconda teoria ammette che la superficie dei catalizzatori adsorba ossia leghi a se le sostanze cje devono reagire ed esplichi un'azione di indebolimento o adirittura di rottura dei legami.

Equilibrio chimico

Si dice reversibile una reazione che può avvenire in entrambe le direzioni. La reversibilità viene indicata da due frecce con versi opposti tra reagenti e prodotti.

A + B    C + D

Inizialmente la reazione diretta verso destra avviene rapidamente poiché la concentrazione dei reagenti è la massima possibile; col procedere della reazione la concentrazione dei reagenti diminuisce e con essa la velocità di reazione, mentre interviene la reazione inversa (verso sinistra) che diventa sempre più veloce con l'aumentare della concentrazione dei prodotti.

Ci sarà quindi una velocità V₁ della reazione verso destra che va diminuendo , e una velocità V₂ verso sinistra che va aumentando col passare del tempo. Ne consegue che ad un dato momento le due velocità V₁ e V₂ saranno uguali e quindi saranno uguali il numero di trasformazioni verso destra e verso sinistra; pertanto in questo momento le quantità dei reagenti e dei prodotti non cambiano più e la reazione si dice in equilibrio.

Riassumendo: una reazione reversibile è in equilibrio  quando le velocità di reazione nei due versi sono uguali e pertanto le concentrazioni delle specie chimiche non cambiano più.

Legge dell'azione di massa

Nella generica reazione reversibile   A + B C + D

Indichiamo con V₁ la velocità della reazione verso destra e con V₂ la velocità della reazione verso sinistra. Poiché la velocità di reazione dipende da una costante k, caratteristica per ogni reazione, e dalla concentrazione dei reagenti, possiamo scrivere:

V₁ = K₁ [A] [B]

V₂ = K₂ [C] [D]

All'equilibrio V₁   = V₂ e quindi anche K₁ [A] [B] = K₂ [C] [D] Risolvendo si ha:

poiché K₁ e K₂ sono due costanti, anche il loro rapporto è una costante e potremo scrivere:

Questa relazione esprime la legge dell'azione di massa che afferma che:

A temperatura costante, all'equilibrio è costante il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti di reazione e il prodotto delle concentrazioni dei reagenti.

La costante di equilibrio quindi esprime il rapporto tra i prodotti e i reagenti: pertanto più elevato sarà il valore di K, più alta sarà la concentrazione dei prodotti rispetto a quella dei reagenti. Fornisce perciò una indicazione della direzionalità predominante della reazione.

Interventi sulla reazioni in equilibrio. Principio di Le Chatelier

Se in un sistema in equilibrio viene variato il valore di un fattore che lo regola, il sistema reagisce variandone altri in modo da mantenere inalterato finché possibile , il suo stato di equilibrio.

Cioè quando un equilibrio viene in qualche modo disturbato dall'esterno, il sistema reagisce in modo da annullare il disturbo e ristabilire l'equilibrio.

Pertanto aumentando la concentrazione di uno dei reagenti, la reazione si sposta verso destra,

aumentando la concentrazione dei prodotti, la reazione si sposta verso sinistra.