Принцип Ле-Шательє в тому, що складається і застосовується



The Принцип Ле-Шательє описує відповідь системи в рівновазі для протидії ефектам, викликаним зовнішнім агентом. Він був сформульований в 1888 році французьким хіміком Генрі Луї Шательє. Застосовується для будь-якої хімічної реакції, здатної досягати рівноваги в закритих системах.

Що таке закрита система? Саме там відбувається передача енергії між її кордонами (наприклад, куб), але не матерії. Однак для здійснення зміни в системі необхідно відкрити її, а потім закрити її знову, щоб вивчити, як вона реагує на порушення (або зміни).

Після закриття система повернеться до рівноваги і її спосіб досягнення її можна передбачити завдяки цьому принципу. Чи є нова рівновага такою ж, як і попередня? Це залежить від часу, до якого система піддається зовнішнім порушенням; якщо він триває досить довго, новий баланс інший.

Індекс

  • 1 З чого він складається??
  • 2 Фактори, що змінюють хімічну рівновагу
    • 2.1 Зміни концентрації
    • 2.2 Зміна тиску або обсягу
    • 2.3 Зміна температури
  • 3 Програми
    • 3.1 У процесі Хабера
    • 3.2 В садівництві
    • 3.3 У формуванні печери
  • 4 Посилання

З чого вона складається??

Наступне хімічне рівняння відповідає реакції, яка досягла рівноваги:

aA + bB <=> cC + dD

У цьому виразі a, b, c і d - стехіометричні коефіцієнти. Оскільки система закрита, відсутні зовнішні реагенти (А і В) або продукти (С і D), які порушують баланс.

Але що саме означає баланс? Коли це встановлено, швидкості прямої реакції (вправо) і зворотного (вліво) вирівнюються. Таким чином, концентрації всіх видів залишаються постійними з плином часу.

Вищезгадане можна зрозуміти таким чином: просто реагувати трохи A і B для отримання C і D, вони реагують один з одним одночасно для регенерації споживаних А і В, і так далі, поки система залишається в рівновазі.

Проте, коли на систему застосовується порушення, додаючи A, тепло, D або зменшення обсягу, принцип Le Chatelier передбачає, як він буде діяти, щоб протидіяти викликаним ефектам, хоча це не пояснює механізм молекулярний, за допомогою якого воно дозволяє повернутися до рівноваги.

Таким чином, в залежності від зроблених змін, сприятливим є сприйняття реакції. Наприклад, якщо B є бажаною сполукою, зміна здійснюється таким чином, що рівновага рухається до її формування.

Фактори, що змінюють хімічний баланс

Щоб зрозуміти принцип Ле-Шательє, відмінним підходом є припущення, що баланс складається з балансу.

З цього підходу реагенти зважують на лівій (або кошиковій) тарілці, а продукти зважують праворуч. Звідси прогнозування реакції системи (балансу) стає легким.

Зміни концентрації

aA + bB <=> cC + dD

Подвійна стрілка в рівнянні представляє гомілку балансу і підкреслення блюдця. Потім, якщо до системи додається кількість (грам, міліграмів тощо), то в правій чашці буде більше ваги, а шкала буде нахилятися в бік цієї сторони..

Внаслідок цього C + D піднімається; тобто, він набуває важливого значення перед блюдом A + B. Іншими словами: перед додаванням A (як у B) баланс переміщує продукти C і D вгору.

З хімічної точки зору, баланс закінчується переходом вправо: у напрямку виробництва більше C і D.

Протилежне відбувається у випадку, коли до системи додаються величини C і D: ліва тарілка стає важче, що призводить до того, що правий підніметься.

Знову ж таки, це призводить до збільшення концентрацій А і В; тому генерується зміщення балансу вліво (реагенти).

Зміна тиску або обсягу

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

Зміни тиску або обсягу, викликані в системі, мають помітний вплив на види у газоподібному стані. Однак для вищого хімічного рівняння жодна з цих змін не змінює рівноваги.

Чому? Оскільки кількість загальних газоподібних молей з обох сторін рівняння є однаковим.

Баланс буде прагнути збалансувати зміни тиску, але оскільки обидві реакції (пряма і зворотна) виробляють однакову кількість газу, вона залишається незмінною. Наприклад, для наступного хімічного рівняння баланс реагує на ці зміни:

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

Тут, до зменшення обсягу (або збільшення тиску) в системі, шкала підніме платівку, що дозволить зменшити цей ефект. 

Як? Зменшення тиску, через утворення Е. Це відбувається тому, що, оскільки А і В надають більший тиск, ніж Е, вони реагують на зниження їх концентрацій і збільшують Е \ t.

Крім того, принцип Ле-Шательє передбачає вплив збільшення обсягу. Коли це відбувається, баланс потім повинен протидіяти ефекту, сприяючи утворенню більш газоподібних молей, які відновлюють втрату тиску; Цього разу, переводячи баланс вліво, піднімаючи блюдце A + B.

Зміна температури

Тепло можна вважати як реактивним, так і продуктом. Тому в залежності від ентальпії реакції (ΔHrx) реакція є екзотермічною або ендотермічною. Потім тепло розміщується з лівого або правого боку хімічного рівняння.

aA + bB + нагрівання <=> cC + dD (ендотермічна реакція)

aA + bB <=> cC + dD + тепло (екзотермічна реакція)

Тут нагрівання або охолодження системи генерує ті ж самі відповіді, що і у випадку зміни концентрацій.

Наприклад, якщо реакція є екзотермічною, охолодження системи сприяє зміщенню рівноваги вліво; тоді як при нагріванні реакція протікає з більшою тенденцією вправо (A + B).

Програми

Серед його численних застосувань, оскільки багато реакцій досягають рівноваги, ми маємо наступне:

У процесі Хабера

N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) (екзотермічна)

Найкраще хімічне рівняння відповідає утворенню аміаку, одного з найбільших сполук, що утворюються в промислових масштабах.

Тут ідеальні умови для отримання NH3 це ті, в яких температура не дуже висока, а також, де є високі рівні тиску (від 200 до 1000 атм.).

У садівництві

Фіолетові гортензії (верхнє зображення) встановлюють баланс з алюмінієм (Al3+) присутні в грунтах. Присутність цього металу, кислоти Льюїса, призводить, як наслідок, до їх закислення.

Однак у основних грунтах квіти гортензій червоні, тому що алюміній нерозчинний у зазначених грунтах і не може бути використаний заводом.

Садівник, що володіє принципом Ле-Шательє, міг змінити колір своїх гортензій через інтелектуальне підкислення ґрунтів.

У формуванні печери

Природа також використовує принцип Ле-Шательє, щоб покрити кавернозні дахи сталактитами.

Ca2+(ac) + 2HCO3-(ac) <=> CaCO3(s) + CO2(ac) + H2O (l)

CaCO3 (вапняк) нерозчинний у воді, а також СО2. Як СО2 втечі, баланс зміщується вправо; тобто до формування більше СаСО3. Це призводить до зростання цих загострених кінців, таких як ті, що на верхньому зображенні.

Список літератури

  1. Хімія Док Брауна. (2000). Хімія теоретико-фізичного вдосконалення - рівноваги - хімічне рівновагу Примітки до ревізії Частина 3. Отримано 06 травня 2018 р. З: docbrown.info
  2. Джессі А. Ключ. Зрушення рівноваги: ​​Принцип Ле Шательє. Отримано 06 травня 2018 р., З: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19 травня 2017 року). Визначення принципу Ле Шательє. Отримано 6 травня 2018 року з: thoughtco.com
  4. Бінод Шрестха. Принцип Ле-Шательє і його застосування. Отримано 6 травня 2018 року з: chem-guide.blogspot.com
  5. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, стор 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Хімічна рівновага - застосування в реальному житті. Отримано 6 травня 2018 року з: scienceclarified.com
  7. Джеймс Сент-Джон. (12 травня 2016 року). Травертиновий піщаник (Luray Caverns, Luray, Virginia, США) 38. Отримано 6 травня 2018 р. З: flickr.com
  8. Стен Шебс. Гортензія макрофілла Blauer Prinz. (Липень 2005 року). [Малюнок] Отримано 6 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org