Umkehrbare Reaktionen und Gleichgewicht

Bei einer umkehrbaren Reaktion können die Produkte wieder zu den Edukten reagieren, dargestellt durch das Symbol ⇌. Das Erhitzen von blauem, wasserhaltigem Kupfersulfat ergibt weißes, wasserfreies Kupfersulfat und Wasser; Zugabe von Wasser kehrt das um. Ist eine Richtung exotherm, ist die andere um denselben Energiebetrag endotherm.

In einem geschlossenen System erreicht eine umkehrbare Reaktion ein dynamisches Gleichgewicht: Hin- und Rückreaktion laufen mit derselben Geschwindigkeit weiter, sodass die Mengen konstant bleiben. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass sich das Gleichgewicht verschiebt, um einer Änderung der Bedingungen entgegenzuwirken. Beim Haber-Bosch-Verfahren, N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (Hinreaktion exotherm), begünstigt höherer Druck Ammoniak, weil rechts weniger Gasmoleküle stehen; niedrigere Temperatur begünstigt Ammoniak, ist aber zu langsam, deshalb wird ein Kompromiss aus etwa 450 °C, 200 Atmosphären und einem Eisenkatalysator verwendet.