¿Hay alguna diferencia entre el equilibrio y el estado estacionario?

Question

El término equilibrio se utiliza en el contexto de reacciones reversibles que alcanzan un punto donde las concentraciones ya no cambian. El término estado estacionario se utiliza en la cinética enzimática cuando la concentración del complejo enzima-sustrato ya no cambia (o apenas cambia, en caso de un estado estacionario cuasi). También se utiliza para describir vías bioquímicas de varios pasos. ¿Hay alguna diferencia entre los dos, dado que ambos se refieren a una situación donde las concentraciones no cambian con el tiempo?

Answer 1

Sí, el equilibrio y el estado estacionario son conceptos distintos.

Una reacción está en equilibrio si los reactivos y los productos están presentes, las velocidades directa e inversa son iguales y las concentraciones no cambian con el tiempo. Si esta es la única reacción en un sistema cerrado y aislado, la entropía en el sistema es constante.

El estado estacionario implica un sistema que no está en equilibrio (la entropía aumenta). Una especie se dice que está en estado estacionario cuando la velocidad de las reacciones (o más generalmente, los procesos) que forman la especie es igual a la velocidad de las reacciones (o procesos) que eliminan la especie.

En ambos casos, hay velocidades ($\mathrm{rate}_1$ y $\mathrm{rate}_2$) que son iguales. Para un equilibrio, la velocidad directa e inversa de la misma reacción son iguales entre sí. Para un estado estacionario, las velocidades de los procesos que llevan a un aumento de la concentración de una especie son iguales a las velocidades de los procesos que llevan a una disminución de la concentración de la misma especie.

$$\ce{A <=>[rate_1][rate_2] B}\ \ \ \ \ vs \ \ \ \ \ \ce{source->[rate_1]C->[rate_2]sink} $$

Para un equilibrio, todas las concentraciones son constantes con el tiempo. Para un estado estacionario, hay una reacción neta, por lo que algunas cantidades cambian (la cantidad de origen y destino), mientras que al menos una especie, la que está en estado estacionario, tiene una concentración constante siempre que prevalezcan las condiciones de estado estacionario.

Answer 2

En resumen, el equilibrio es un proceso estático caracterizado por una constante de equilibrio y no tiene un componente temporal. El estado estable es un proceso cinético caracterizado por constantes de velocidad y determinado por la semivida de la sustancia con respecto al proceso. El tiempo es una dimensión importante aquí. Un ejemplo de un proceso en estado estable se ve en la formación de un complejo enzima-sustrato, tal como lo describe tan bien Karsten Theis en el post anterior. Otro ejemplo es la administración de un medicamento a una persona. El medicamento se absorbe continuamente en la circulación sistémica, se distribuye continuamente a los sitios objetivo(s), se metaboliza continuamente y se elimina continuamente por excreción del cuerpo. Estos procesos se conocen colectivamente como los 4 parámetros farmacocinéticos.