Plik Zasada Le Chateliera opisuje reakcję systemu w równowadze na przeciwdziałanie skutkom wywołanym przez czynnik zewnętrzny. Został sformułowany w 1888 roku przez francuskiego chemika Henry'ego Louisa Le Chateliera. Jest stosowany do każdej reakcji chemicznej, która jest w stanie osiągnąć równowagę w układach zamkniętych..
Co to jest system zamknięty? To taki, w którym zachodzi transfer energii między jego granicami (na przykład sześcian), ale nie materii. Aby jednak dokonać zmiany w systemie, konieczne jest jego otwarcie, a następnie ponowne zamknięcie, aby zbadać, jak reaguje na zakłócenie (lub zmianę).
Zamknięty system powróci do stanu równowagi i dzięki tej zasadzie można przewidzieć sposób jego osiągnięcia. Czy nowa równowaga jest taka sama jak stara? Zależy to od czasu, w którym system jest narażony na zakłócenia zewnętrzne; jeśli trwa wystarczająco długo, nowa równowaga jest inna.
Indeks artykułów
Następujące równanie chemiczne odpowiada reakcji, która osiągnęła równowagę:
aA + bB <=> cC + dD
W tym wyrażeniu a, b, c i d są współczynnikami stechiometrycznymi. Ponieważ układ jest zamknięty, żadne reagenty (A i B) ani produkty (C i D) nie wchodzą z zewnątrz, które zakłócają równowagę.
Ale co dokładnie oznacza równowaga? Gdy jest to ustawione, szybkości reakcji do przodu (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) i do tyłu (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) wyrównują się. W konsekwencji stężenia wszystkich gatunków pozostają niezmienne w czasie..
Powyższe można rozumieć w ten sposób: gdy tylko małe A i B zareagują, aby wytworzyć C i D, reagują ze sobą w tym samym czasie, aby zregenerować zużyte A i B itd., Podczas gdy system pozostaje w równowadze ..
Jednak gdy do układu zostanie zastosowane zakłócenie - czy to przez dodanie A, ciepła, D, czy przez zmniejszenie objętości - zasada Le Chateliera przewiduje, jak zachowa się on, aby przeciwdziałać wywołanym efektom, chociaż nie wyjaśnia mechanizmu molekularnego przez co pozwala mu powrócić do równowagi.
Zatem w zależności od dokonanych zmian można faworyzować sens reakcji. Na przykład, jeśli pożądanym związkiem jest B, następuje zmiana w taki sposób, że równowaga przesuwa się do jego tworzenia.
Aby zrozumieć zasadę Le Chateliera, doskonałym przybliżeniem jest założenie, że równowaga składa się z równowagi..
W tym podejściu odczynniki waży się na lewej szalce (lub koszu), a produkty na prawej szalce. Stąd przewidywanie odpowiedzi systemu (równowagi) staje się łatwe.
doA + bB <=> doC + dD
Podwójna strzałka w równaniu reprezentuje rdzeń wagi, a podkreślone naczynia. Jeśli więc do systemu zostanie dodana pewna ilość (gramy, miligramy itp.) A, na prawej szalce będzie więcej ciężaru, a waga przechyli się na tę stronę..
W rezultacie spodek C + D unosi się; czyli zyskuje na znaczeniu w porównaniu do naczynia A + B. Innymi słowy: przed dodaniem A (od B) saldo przesuwa produkty C i D w górę.
Z chemicznego punktu widzenia równowaga przesuwa się w prawo: w kierunku produkcji większej ilości C i D..
Odwrotna sytuacja występuje, gdy do systemu dodawane są ilości C i D: lewa miska staje się cięższa, powodując podniesienie prawej miski..
Powoduje to również wzrost stężeń A i B; w związku z tym generowane jest przesunięcie równowagi w lewo (reagenty).
doA (g) + bB (g) <=> doC (g) + dD (g)
Zmiany ciśnienia lub objętości wywołane w systemie mają znaczący wpływ tylko na gatunki w stanie gazowym. Jednak w przypadku wyższego równania chemicznego żadna z tych zmian nie zmieniłaby równowagi.
Dlaczego? Ponieważ liczba wszystkich moli gazowych po obu stronach równania jest taka sama.
Bilans będzie starał się zrównoważyć zmiany ciśnienia, ale ponieważ obie reakcje (bezpośrednia i odwrotna) wytwarzają taką samą ilość gazu, pozostaje on niezmieniony. Na przykład dla następującego równania chemicznego równowaga nie reaguje na te zmiany:
doA (g) + bB (g) <=> iE (g)
Tutaj, w przypadku spadku objętości (lub wzrostu ciśnienia) w systemie, waga podniesie szalkę, aby zredukować ten efekt..
W jaki sposób? Zmniejszenie ciśnienia poprzez tworzenie E. Dzieje się tak dlatego, że ponieważ A i B wywierają większy nacisk niż E, reagują zmniejszając swoje stężenie i zwiększając stężenie E..
Podobnie zasada Le Chateliera przewiduje efekt wzrostu głośności. Kiedy to nastąpi, równowaga musi przeciwdziałać temu efektowi, sprzyjając tworzeniu się bardziej gazowych moli, które przywracają utratę ciśnienia; tym razem przesuwając wagę w lewo, podnosząc szalkę A + B.
Ciepło można uznać zarówno za reaktywne, jak i produktowe. Dlatego w zależności od entalpii reakcji (ΔHrx), reakcja jest egzotermiczna lub endotermiczna. Następnie ciepło jest umieszczane po lewej lub prawej stronie równania chemicznego.
aA + bB + ciepło <=> cC + dD (reakcja endotermiczna)
aA + bB <=> cC + dD + ciepło (reakcja egzotermiczna)
Tutaj ogrzewanie lub chłodzenie systemu generuje takie same reakcje, jak w przypadku zmian stężeń..
Na przykład, jeśli reakcja jest egzotermiczna, chłodzenie układu sprzyja przesunięciu równowagi w lewo; podczas gdy jest podgrzewany, reakcja przebiega z większą tendencją w prawo (A + B).
Wśród jego niezliczonych zastosowań, ponieważ wiele reakcji osiąga równowagę, są następujące:
Ndwa(g) + 3Hdwa(sol) <=> 2NH3(g) (egzotermiczny)
Górne równanie chemiczne odpowiada tworzeniu się amoniaku, jednego z głównych związków wytwarzanych na skalę przemysłową..
Tutaj idealne warunki do uzyskania NH3 to takie, w których temperatura nie jest zbyt wysoka, a także tam, gdzie występują wysokie poziomy ciśnienia (200 do 1000 atm).
Fioletowe hortensje (zdjęcie na górze) równoważą aluminium (Al3+) obecne w glebach. Obecność tego metalu, kwasu Lewisa, powoduje ich zakwaszenie.
Jednak na glebach podstawowych kwiaty hortensji są czerwone, ponieważ glin jest w tych glebach nierozpuszczalny i nie może być przez roślinę wykorzystany..
Ogrodnik zaznajomiony z zasadą Le Chatelier może zmienić kolor swoich hortensji, sprytnie zakwaszając glebę.
Natura wykorzystuje również zasadę Le Chatelier, aby pokryć przepastne sufity stalaktytami.
ACdwa+(ac) + 2HCO3-(ac) <=> Złodziej3(s) + COdwa(ac) + HdwaO (l)
CaCO3 (wapień) jest nierozpuszczalny w wodzie, podobnie jak COdwa. Ponieważ COdwa ucieka, równowaga przesuwa się w prawo; to znaczy w kierunku tworzenia większej ilości CaCO3. Powoduje to wzrost tych spiczastych wykończeń, takich jak te na powyższym obrazku..
Jeszcze bez komentarzy