Zur mengenmäßen (quantitativen) Beschreibung der chemischen Reaktionen zwischen Atomen, Ionen oder Molekülen dient eine mathematische Formel, die auf dem Massenwirkungsgesetz basiert. Dieses besagt, dass die Konzentrationsverhältnisse der an einer chemischen Reaktion beteiligten Stoff - Teilchen in einem berechenbaren Zusammenhang miteinander verknüpft sind. Unter Konzentrationen sind hierbei diejenigen der ungehindert reaktionsfähigen Teilchen gemeint. Je stärker zum Beispiel in einer Lösung Teilchen konzentriert sind, um so mehr behindern sich diese gegenseitig beim Reagieren mit Reaktionspartner - Teilchen. Die bei einer chemischen Reaktion zählende (effektive) Konzentration eines Stoffes kann daher geringer sein als die Gesamt - Konzentration dieses Stoffes in einem Reaktionsgemisch. Um die effektive Konzentration begrifflich besser von der Gesamt - Konzentration zu unterscheiden wird erstere als Aktivität bezeichnet. In eine Formel nach dem Massenwirkungsgesetz sollte der Genauigkeit wegen die Aktivitäten der beteiligten Stoffe eingehen. Die Aktivität eines Stoffes in einem Medium kann aus der Gesamt - Konzentration und einem Stoff - typischen Faktor, dem Aktivitätskoeffizienten, ermittelt werden. Dieser kann chemischen Tabellen - Werken entnommen werden [2]. Sind solche nicht verfügbar kann zur Not weniger genau auch mit Konzentrationen gerechnet werden, was aber in einem Analysenbericht als Beitrag zur Ungenauigkeit gefundener Analyt - Gehalte einer Probe vermerkt werden sollte. Liegt in einer Lösung ein Teil eines anwesenden Stoffes gelöst vor und der Rest als ungelöster Festkörper, wird die Aktivität dieses Stoffes als 1 angenommen.
Als allgemeines Beispiel sei angenommen, in einem Reaktionsgemisch reagierten n Teilchen eines Stoffes A mit m Teilchen eines Stoffes B nach folgender Reaktionsformel:
n A + m B ↔ AnBm
Der Doppelpfeil soll zeigen, dass die Reaktion ständig in beide Richtungen abläuft (Hin- und Rückreaktion). Bei gleich bleibenden Umgebungsbedingungen (Druck, Temperatur) stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Hin- und Rückreaktion ein, das wegen der ständigen Vereinigung und Trennung von Reaktionspartner - Teilchen dynamisches Reaktionsgleichgewicht genannt wird.
Aus der chemischen und aus der mathematischen Formel geht hervor, dass immer ein Teil der zu einem Reaktionsgemisch zusammengegebenen Ausgangsstoffe (Edukte) in Form freier Teilchen vorliegt und nur ein Teil der Edukte zu einer neuen Verbindung (Produkt) reagiert. Die mathematische Formel zeigt auch, dass in einem gegebenen Reaktionsgemisch durch weitere Zugabe eines Edukts das Reaktionsgleichgewicht in Richtung einer Zunahme der Produkt - Menge verschoben werden kann. Wird ein Produkt der Menge aller reaktionsfähiger Teilchen im Gemisch entzogen, zum Beispiel durch Bildung eines Feststoff - Niederschlags (Ausfällung), provoziert dies ebenfalls die Bildung neuer Produkt - Teilchen unter Abnahme der Menge der Edukt - Teilchen.
Für die Anwendung analytischer Reagenzien bedeutet dies, dass bei Zugabe einer zunächst sehr kleinen Menge Reagenz als einem Edukt zu einer Probe mit relativ zum Reagenz überschüssigen Mengen Analyten als weiteren Edukten diese zunächst nur wenig mit dem Reagenz zu mit den Augen wahrnehmbaren Produkten reagieren. Bei weiteren Reagenz - Zusätzen in gleichen Teilmengen nimmt die Menge an gebildeten Produkten immer schneller zu. Die Produkt - Neubildungsrate durchläuft ein Maximum und nimmt dann bei weiterem Zusatz immer gleicher Teilmengen des Reagenzes wieder ab.
Manche Reagenzien gehen, wenn sie im Überschuss zu den von ihnen mit Analyten gebildeten Produkten vorliegen, mit diesen neue Verbindungen ein, die andere Eigenschaften haben als die ursprünglichen Produkte. In der Praxis kann dies dazu führen, dass bei sukkzessiver Zugabe eines Reagenzes zu einer Probe zunächst eine beobachtbare Reaktion auftritt und bei weiterer Zugabe wieder verschwindet. In Tabellen zu analytischen Reaktionen von Reagenzien sollte solches verhalten vermerkt sein.
