Принципът на Ле Шателие в това, което се състои и приложения

на Принцип на Льо Шателие описва отговора на системата в равновесие за противодействие на ефектите, причинени от външен агент. Той е формулиран през 1888 г. от френския химик Хенри Луе Шателие. Прилага се за всяка химична реакция, която е в състояние да постигне равновесие в затворени системи.

Какво е затворена система? Това е мястото, където има пренос на енергия между нейните граници (например куб), но не и на материя. Въпреки това, за да извършите промяна в системата, е необходимо да я отворите и след това да я затворите отново, за да проучите как тя реагира на смущенията (или промените).

Веднъж затворена, системата ще се върне към равновесие и нейният начин за постигане на това може да бъде предвиден благодарение на този принцип. Дали новото равновесие е същото като предишното? Тя зависи от времето, през което системата е подложена на външни смущения; ако трае достатъчно дълго, новият баланс е различен.

индекс

• 1 От какво се състои??
• 2 Фактори, които променят химическото равновесие
  • 2.1 Промени в концентрацията
  • 2.2 Промени в налягането или обема
  • 2.3 Промени в температурата
• 3 Приложения
  • 3.1 В процеса Хабер
  • 3.2 В градинарството
  • 3.3 При формирането на пещери
• 4 Препратки

От какво се състои??

Следното химическо уравнение съответства на реакция, която е достигнала равновесие:

aA + bB <=> cC + dD

В този израз a, b, c и d са стехиометричните коефициенти. Тъй като системата е затворена, отвън не влизат реагенти (А и В) или продукти (С и D), които нарушават баланса.

Но какво точно означава балансът? Когато това се установи, скоростите на пряката реакция (надясно) и обратната (вляво) се изравняват. Следователно, концентрациите на всички видове остават постоянни във времето.

Горното може да бъде разбрано по този начин: просто реагирайте малко на А и В, за да произведете С и D, те реагират едно с друго в същото време, за да регенерират консумираните А и В, и така нататък, докато системата остане в равновесие.

Въпреки това, когато се прилага смущение в системата - дали чрез добавяне на A, топлина, D, или намаляване на обема - принципът на Le Chatelier предвижда как ще се държи, за да противодейства на причинените ефекти, въпреки че не обяснява механизма молекула, чрез която ви позволява да се върнете към равновесие.

Така, в зависимост от направените промени, може да се предпочете чувството за реакция. Например, ако В е желаното съединение, промяната се осъществява по такъв начин, че равновесието се движи до неговото образуване.

Фактори, които променят химическия баланс

За да се разбере принципът на Льо Шателие, отличният подход е да се предположи, че балансът се състои от баланс.

От този подход реагентите се претеглят от лявата (или кошница) плоча и продуктите се претеглят отдясно. Оттук предсказването на реакцията на системата (баланса) става лесно.

Промени в концентрацията

заA + bB <=> вC + dD

Двойната стрелка в уравнението представлява шийката на везната и подчертаването на чинийките. След това, ако количеството (грамове, милиграми и т.н.) на А се добави към системата, ще има повече тежест в дясното блюдо и скалата ще се наклони към тази страна.

В резултат на това панелът C + D се покачва; това означава, че придобива значение пред А + Б блюдо. С други думи: преди добавянето на А (от Б) балансът движи продуктите C и D нагоре.

В химически план, балансът завършва надясно: към производството на повече C и D.

Обратното се случва в случая, когато към системата се добавят количества C и D: лявата чиния става по-тежка, което води до нарастване на дясната..

Отново, това води до увеличаване на концентрациите на А и В; следователно се генерира промяна на баланса в ляво (реагентите).

Промени в налягането или обема

заA (g) + bB (g) <=> вC (g) + dD (g)

Промените в налягането или обема, причинени в системата, имат само забележим ефект върху видовете в газовото състояние. Въпреки това, за по-висше химическо уравнение никое от тези изменения не би променило равновесието.

Защо? Тъй като количеството на газообразните общи молове от двете страни на уравнението е същото.

Балансът ще се стреми да балансира промените в налягането, но тъй като и двете реакции (пряка и обратна) произвеждат същото количество газ, то остава непроменено. Например за следното химическо уравнение балансът отговаря на тези промени:

заA (g) + bB (g) <=> иД (ж)

Тук, преди намаляване на обема (или увеличаване на налягането) в системата, скалата ще повдигне плаката, което позволява намаляване на този ефект. 

Как? Намаляване на налягането, чрез образуване на Е. Това е така, защото, тъй като А и В оказват по-голямо налягане от Е, те реагират на понижаване на техните концентрации и увеличават Е..

По същия начин, принципът на Le Chatelier предсказва ефекта от увеличаване на обема. Когато това се случи, тогава балансът трябва да противодейства на ефекта чрез насърчаване на образуването на повече газови бенки, които възстановяват загубата на налягане; този път, преместване на баланса наляво, повдигане на чинийката A + B.

Температурните промени

Топлината може да се счита за реактивна и като продукт. Следователно, в зависимост от енталпията на реакцията (ΔHrx), реакцията е екзотермична или ендотермична. Тогава топлината се поставя от лявата или дясната страна на химичното уравнение.

aA + bB + топлина <=> cC + dD (ендотермична реакция)

aA + bB <=> cC + dD + топлина (екзотермична реакция)

Тук нагряването или охлаждането на системата генерират същите реакции, както в случая на промени в концентрациите.

Например, ако реакцията е екзотермична, охлаждането на системата благоприятства изместването на равновесието наляво; като има предвид, че ако се нагрява, реакцията протича с по-голяма тенденция надясно (A + B).

приложения

Сред многобройните му приложения, тъй като много реакции достигат равновесие, имаме следното:

В процеса на Хабер

N₂(g) + ЗН₂(G) <=> 2NH₃(ж) (екзотермично)

Превъзходното химическо уравнение съответства на образуването на амоняк, едно от най-големите съединения, произведени в промишлени везни.

Тук идеалните условия за получаване на NH₃ те са тези, в които температурата не е много висока, а също и там, където има високи нива на налягане (200 до 1000 атм.).

В градинарството

Лилавите хортензии (отгоре) създават баланс с алуминий (Al³⁺) в почвите. Присъствието на този метал, Люисова киселина, води до последващо подкисляване на тях.

В основните почви обаче цветята на хортензиите са червени, защото алуминият е неразтворим в споменатите почви и не може да се използва от завода..

Един градинар, който познава принципа на Le Chatelier, може да промени цвета на хортензията си чрез интелигентно подкисляване на почвите..

При образуването на пещери

Природата също така се възползва от принципа на Льо Шателие, за да покрие пещерните покриви със сталактити.

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

CaCO₃ (варовик) е неразтворим във вода, както и СО₂. Като CO₂ бягства, балансът се измества надясно; т.е. към формирането на повече CaCO₃. Това води до растежа на онези заострени повърхности, като тези в горното изображение.

препратки

1. Химия на Док Браун. (2000 г.). Теоретично-физически напреднали химия - равновесие - химическо равновесие Бележки към ревизията ЧАСТ 3. Възстановен на 06 май 2018 г. от: docbrown.info
2. Джеси А. Кий. Преместване на равновесие: Принцип на Ле Шатели. Възстановен на 06 май 2018 г. от: opentextbc.ca
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19 май 2017 г.). Определение на принципа на Льо Шателие. Възстановен на 6 май 2018 г. от: thoughtco.com
4. Бинод Шреща. Принципът на Le-chatelier и неговото прилагане. Възстановен на 6 май 2018 г. от: chem-guide.blogspot.com
5. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 671-678.
6. Advameg, Inc. (2018). Химично равновесие - Реални приложения. Възстановен на 6 май 2018 г. от: scienceclarified.com
7. Джеймс Сейнт Джон. (12 май 2016 г.) Травертин Дрипстоун (Luray Caverns, Luray, Virginia, USA) 38. Възстановен на 6 май 2018 г. от: flickr.com
8. Стан Шебс. Hydrangea macrophylla Blauer Prinz. (Юли 2005 г.). [Фигура]. Възстановен на 6 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org