Le Chatelierov princip u tome što se sastoji i primjene



Načelo Le Chateliera opisuje odgovor sustava u ravnoteži kako bi se suprotstavio učincima koje uzrokuje vanjski agent. Formirao ga je 1888. francuski kemičar Henry Louis Le Chatelier. Primjenjuje se za svaku kemijsku reakciju koja je sposobna postići ravnotežu u zatvorenim sustavima.

Što je zatvoreni sustav? To je mjesto gdje se prenosi energija između njezinih granica (na primjer, kocka), ali ne i materije. Međutim, da biste izvršili promjenu u sustavu, potrebno ju je otvoriti, a zatim ponovno zatvoriti kako biste proučili kako reagira na poremećaj (ili promjenu).

Kada se jednom zatvore, sustav će se vratiti u ravnotežu i njegov se način postizanja može predvidjeti zahvaljujući tom principu. Je li nova ravnoteža ista kao i prethodna? To ovisi o vremenu do kojeg je sustav izložen vanjskim smetnjama; ako traje dovoljno dugo, nova ravnoteža je drugačija.

indeks

  • 1 Od čega se sastoji??
  • 2 Čimbenici koji mijenjaju kemijsku ravnotežu
    • 2.1 Promjene koncentracije
    • 2.2 Promjene tlaka ili volumena
    • 2.3 Promjene temperature
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 U Haber procesu
    • 3.2 U vrtlarstvu
    • 3.3 U formiranju kaverni
  • 4 Reference

Od čega se sastoji??

Sljedeća kemijska jednadžba odgovara reakciji koja je dostigla ravnotežu:

aA + bB <=> cC + dD

U ovom izrazu a, b, c i d su stehiometrijski koeficijenti. Budući da je sustav zatvoren, nema reaktanata (A i B) ili proizvoda (C i D) koji ometaju ravnotežu.

Ali, što točno znači ravnoteža? Kada se to utvrdi, brzine izravne reakcije (desno) i obrnuto (lijevo) su izjednačene. Stoga koncentracije svih vrsta ostaju konstantne tijekom vremena.

Navedeno se može shvatiti na ovaj način: samo reagirajte malo A i B kako bi proizveli C i D, oni reagiraju jedni s drugima u isto vrijeme kako bi regenerirali konzumirane A i B, i tako dalje dok je sustav u ravnoteži.

Međutim, kada se smetnja primijeni na sustav - dodavanjem A, topline, D ili smanjenja volumena - Le Chatelierov princip predviđa kako će se ponašati kako bi se suprotstavili uzrocima, iako ne objašnjava mehanizam molekula kojom se omogućuje povratak u ravnotežu.

Dakle, ovisno o promjenama, osjećaj reakcije može biti omiljen. Na primjer, ako je B željeni spoj, vrši se promjena na takav način da se ravnoteža pomiče do njenog formiranja.

Čimbenici koji mijenjaju kemijsku ravnotežu

Razumjeti načelo Le Chateliera odličan je pristup pretpostaviti da se ravnoteža sastoji od ravnoteže.

Gledano iz ovog pristupa, reagensi se izvagaju na lijevoj ploči (ili košari) i proizvodi se izvagaju na desnoj strani. Odavde, predviđanje odgovora sustava (ravnoteže) postaje lako.

Promjene koncentracije

uA + bB <=> cC + dD

Dvostruka strelica u jednadžbi predstavlja potkolenicu ravnoteže i podvlaku tanjurića. Zatim, ako se količini (grama, miligrama, itd.) A doda u sustav, bit će veća težina u desnoj posudi i skala će se nagnuti prema toj strani.

Kao rezultat, C + D posuda raste; to jest, dobiva na važnosti ispred A + B antene. Drugim riječima: prije dodavanja A (od B) ravnoteža pomiče proizvode C i D prema gore.

U kemijskom smislu, ravnoteža se okreće udesno: prema proizvodnji više C i D.

Suprotno se događa u slučaju kada se sustavu dodaju količine C i D: lijevi tanjur postaje teži, uzrokujući da se desno podigne..

I opet, to rezultira povećanjem koncentracija A i B; stoga se stvara pomak ravnoteže u lijevo (reaktanti).

Promjene tlaka ili volumena

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

Promjene tlaka ili volumena uzrokovane u sustavu imaju samo značajan učinak na vrste u plinovitom stanju. Međutim, za superiornu kemijsku jednadžbu nijedna od tih promjena ne bi promijenila ravnotežu.

Zašto? Zato što je ukupna količina plinovitih molova na obje strane jednaka.

Ravnoteža će nastojati uravnotežiti promjene tlaka, ali budući da obje reakcije (izravne i inverzne) proizvode istu količinu plina, ostaje nepromijenjena. Na primjer, za sljedeću kemijsku jednadžbu bilanca reagira na te promjene:

uA (g) + bB (g) <=> iE (g)

Ovdje, prije smanjenja volumena (ili povećanja tlaka) u sustavu, vaga će podići ploču koja omogućuje smanjenje tog učinka. 

Kako? Smanjenje tlaka, kroz formiranje E. To je zato što, budući da A i B vrše veći pritisak od E, reagiraju na snižavanje njihovih koncentracija i povećavaju E.

Isto tako, načelo Le Chateliera predviđa učinak povećanja volumena. Kada se to dogodi, ravnoteža tada treba suprotstaviti učinku promicanjem stvaranja više plinovitih molova koji vraćaju gubitak tlaka; ovaj put, prebacujući ravnotežu ulijevo, podižući tanjurić A + B.

Promjene temperature

Toplina se može smatrati reaktivnim i proizvodnim. Prema tome, ovisno o entalpiji reakcije (ΔHrx), reakcija je egzotermna ili endotermna. Tada se toplina stavlja na lijevu ili desnu stranu kemijske jednadžbe.

aA + bB + toplina <=> cC + dD (endotermna reakcija)

aA + bB <=> cC + dD + toplina (egzotermna reakcija)

Ovdje grijanje ili hlađenje sustava generira iste odgovore kao u slučaju promjena u koncentracijama.

Na primjer, ako je reakcija egzotermna, hlađenje sustava pogoduje pomicanju ravnoteže ulijevo; dok se, ako se zagrije, reakcija nastavlja s većom tendencijom prema desno (A + B).

aplikacije

Među njegovim bezbrojnim primjenama, budući da mnoge reakcije dosežu ravnotežu, imamo sljedeće:

U procesu Habera

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

Superiorna kemijska jednadžba odgovara nastanku amonijaka, jednog od najvećih spojeva proizvedenih u industrijskim mjerilima.

Ovdje su idealni uvjeti za dobivanje NH3 to su one u kojima temperatura nije vrlo visoka, a također i tamo gdje su visoke razine tlaka (200 do 1000 atm).

U vrtlarstvu

Ljubičaste hortenzije (gornja slika) uspostavljaju ravnotežu s aluminijem (Al3+) prisutna u tlima. Prisutnost ovog metala, Lewisove kiseline, uzrokuje njihovo zakiseljavanje.

Međutim, u osnovnim tlima cvjetovi hortenzija su crveni, jer je aluminij netopiv u navedenim tlima i ne može ga koristiti biljka.

Vrtlar koji poznaje načelo Le Chateliera mogao je modificirati boju svojih hortenzija kroz inteligentno zakiseljavanje tla.

U formiranju kaverni

Priroda također iskorištava načelo Le Chateliera da pokrije špiljske krovove stalaktitima.

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

CaCO3 (vapnenac) je netopljiv u vodi, kao i CO2. Kao CO2 bježi, ravnoteža se pomiče u desno; to jest, prema formiranju više CaCO3. To uzrokuje rast onih šiljastih završnica, poput onih na gornjoj slici.

reference

  1. Doc Brown's Chemistry. (2000). Teorijsko-fizikalna napredna kemija - Ekvilibrija - Kemijska ravnoteža Bilješke o reviziji DIO 3. Preuzeto 6. svibnja 2018., iz: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Promjena ravnoteže: Le Chatelierov princip. Preuzeto 6. svibnja 2018. godine, iz: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19. svibnja 2017.) Definicija Le Chateliera. Preuzeto 6. svibnja 2018., s adrese: thoughtco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chatelierov princip i njegova primjena. Preuzeto 6. svibnja 2018., iz: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Learning, str. 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Kemijska ravnoteža - primjene u stvarnom životu. Preuzeto 6. svibnja 2018. s adrese: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12. svibnja 2016.) Travertin Dripstone (Luray Caverns, Luray, Virginia, SAD) 38. Preuzeto 6. svibnja 2018., s adrese: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hortenzija makrofila Blauer Prinz. (Srpanj 2005). [Slika]. Preuzeto 6. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org