Le CHATELIER principas apibūdina A pusiausvyros sistemos neutralizuoti poveikį sukelia išorinės agentas atsakymą. Jį 1888 m. Suformulavo prancūzų chemikas Henry Louis Le Chatelier. Jis taikomas bet kuriai cheminei reakcijai, galinčiai pasiekti pusiausvyrą uždarose sistemose.

Kas yra uždara sistema? Tai yra tas, kai energija perduodama tarp jo sienų (pavyzdžiui, kubas), bet ne materija. Tačiau norint pakeisti sistemą, reikia ją atidaryti ir vėl uždaryti, kad būtų galima sužinoti, kaip ji reaguoja į sutrikimą (ar pasikeitimą).

Henry Louis Le Chatelier

Uždarius sistemą, ji grįš į pusiausvyrą ir šio principo dėka galima numatyti, kaip ją pasiekti. Ar naujoji pusiausvyra yra tokia pati kaip senoji? Tai priklauso nuo laiko, kurį sistema patiria išorinį trikdymą; jei jis trunka pakankamai ilgai, naujoji pusiausvyra yra kitokia.

Iš ko tai susideda?

Ši cheminė lygtis atitinka pusiausvyrą pasiekusią reakciją:

aA + bB <=> cC + dD

Šia išraiška a, b, c ir d yra stechiometriniai koeficientai. Kadangi sistema uždaryta, iš išorės nepateka jokių reagentų (A ir B) arba produktų (C ir D), kurie trikdo pusiausvyrą.

Bet ką tiksliai reiškia pusiausvyra? Kai tai nustatoma, pirmyn (į dešinę) ir atvirkščiai (į kairę) reakcijos greičiai suvienodėja. Taigi laikui bėgant visų rūšių koncentracija išlieka pastovi.

Aukščiau aprašytą galima suprasti tokiu būdu: kai tik maža A ir B reaguoja gamindami C ir D, jie tuo pačiu metu reaguoja vienas su kitu, kad regeneruotų sunaudotus A ir B ir pan., Kol sistema išlieka pusiausvyroje.

Tačiau kai sistema trikdoma - pridedant A, šilumą, D arba sumažinant tūrį -, Le Chatelier principas numato, kaip ji elgsis neutralizuodama sukeltą poveikį, nors nepaaiškina mechanizmo. molekulinė, leisdama jai grįžti į pusiausvyrą.

Taigi, atsižvelgiant į atliktus pakeitimus, reakcijos jausmas gali būti palankus. Pvz., Jei B yra norimas junginys, atliekamas toks pakeitimas, kad pusiausvyra pasislenka į jo susidarymą.

Veiksniai, keičiantys cheminę pusiausvyrą

Norint suprasti Le Chatelier principą, puikus derinimas yra manyti, kad pusiausvyrą sudaro skalė.

Žiūrint iš šio požiūrio, reagentai pasveriami kairėje keptuvėje (arba krepšyje), o produktai - pasveriami dešinėje keptuvėje. Iš čia lengviau prognozuoti sistemos atsaką (pusiausvyrą).

Koncentracijos pokyčiai

aA + bB <=> cC + dD

Dviguba rodyklė lygtyje žymi pusiausvyros stiebą ir pabrauktas keptuves. Taigi, jei į sistemą bus įpiltas A kiekis (gramai, miligramai ir kt.), Dešinėje keptuvėje bus daugiau svorio, o pusiausvyra pakryps į tą pusę.

Dėl to pakyla C + D lėkštė; kitaip tariant, jis įgyja didesnę reikšmę, palyginti su patiekalu A + B. Kitaip tariant: pridedant A (kaip ir B), pusiausvyra keičia produktus C ir D aukštyn.

Cheminiu požiūriu pusiausvyra pasislenka į dešinę: gaminant daugiau C ir D.

C ir D kiekiai pridedami prie sistemos atvirkščiai: kairiajame indelis tampa sunkesnis, o dešinysis indas pakyla.

Vėlgi, tai lemia A ir B koncentracijos padidėjimą; todėl pusiausvyros poslinkis sukuriamas į kairę (reaktantai).

Slėgio ar tūrio pokyčiai

aA (g) + bB (g) <=> cC (g) + dD (g)

Sistemos sukelti slėgio ar tūrio pokyčiai daro pastebimą poveikį tik dujinės būsenos rūšims. Tačiau aukštesnei cheminei lygčiai nė vienas iš šių pakeitimų nekeis pusiausvyros.

Kodėl? Nes bendras dujų molių skaičius abiejose lygties pusėse yra vienodas.

Balansu bus siekiama subalansuoti slėgio pokyčius, tačiau kadangi abi reakcijos (tiesioginės ir atvirkštinės) sukuria tą patį dujų kiekį, jis nesikeičia. Pavyzdžiui, šios cheminės lygties balansas reaguoja į šiuos pokyčius:

aA (g) + bB (g) <=> eE (g)

Jei sumažės tūris (arba padidės slėgis) sistemoje, likutis padidins skardą, kad sumažėtų šis poveikis.

Kaip? Sumažėjant slėgiui susidarant E. Taip yra todėl, kad A ir B daro didesnį slėgį nei E, todėl jie reaguoja mažindami savo koncentraciją ir didindami E.

Panašiai Le Chatelier principas numato didėjančio tūrio poveikį. Kai tai įvyksta, balansas turi neutralizuoti poveikį skatindamas formuotis daugiau dujinių apgamų, kurie atkuria slėgio praradimą; šį kartą balansą perkeldami į kairę, pakeldami keptuvę A + B.

Temperatūros pokyčiai

Šiluma gali būti laikoma reaktyvia ir produkto. Todėl, atsižvelgiant į reakcijos entalpiją (ΔHrx), reakcija yra egzoterminė arba endoterminė. Tada šiluma dedama kairėje arba dešinėje cheminės lygties pusėje.

aA + bB + šiluma <=> cC + dD (endoterminė reakcija)

aA + bB <=> cC + dD + šiluma (egzoterminė reakcija)

Šildydami ar aušindami sistemą, reaguojama taip pat, kaip ir keičiantis koncentracijai.

Pavyzdžiui, jei reakcija yra egzoterminė, sistemos aušinimas skatina pusiausvyros pasislinkimą į kairę; o kai jis kaitinamas, reakcija tęsiasi labiau linkus į dešinę (A + B).

Programos

Tarp nesuskaičiuojamų programų, atsižvelgiant į tai, kad daugelis reakcijų pasiekia pusiausvyrą, yra šios:

Haberio procese

N ₂ (g) + 3H ₂ (g) <=> 2NH ₃ (g) (egzoterminė)

Viršutinė cheminė lygtis atitinka amoniako, vieno iš pagrindinių junginių, gaminamų pramoniniu mastu, susidarymą.

Idealios sąlygos NH ₃ gauti yra tokiose, kuriose temperatūra nėra labai aukšta, ir taip pat ten, kur yra aukštas slėgio lygis (nuo 200 iki 1000 atm).

Sodininkystėje

Purpurinės hortenzijos (vaizdas iš viršaus) sukuria pusiausvyrą su dirvožemyje ^esančiu aliuminiu (Al ³⁺ ). Dėl šio metalo, Lewiso rūgšties, jie parūgštėja.

Pagrindiniuose dirvožemiuose hortenzijų žiedai yra raudoni, nes aliuminis netirpsta šiuose dirvožemiuose ir negali jo naudoti augale.

Sodininkas, susipažinęs su „Le Chatelier“ principu, galėtų pakeisti savo hortenzijų spalvą, sumaniai parūgštindamas dirvą.

Formuojant urvus