Принцип Ле Шателье в том, что состоит и применения

Принцип Ле Шателье описывает реакцию системы в равновесии, чтобы противодействовать эффектам, вызванным внешним агентом. Он был сформулирован в 1888 году французским химиком Генри Луи Ле Шателье. Применяется для любой химической реакции, способной достичь равновесия в закрытых системах..

Что такое закрытая система? Это место, где происходит передача энергии между его границами (например, кубом), но не материей. Однако, чтобы осуществить изменение в системе, необходимо открыть его, а затем снова закрыть, чтобы изучить, как оно реагирует на нарушение (или изменение)..

После закрытия система вернется к равновесию, и благодаря этому принципу можно будет предсказать, как ее достичь. Новое равновесие такое же, как и предыдущее? Это зависит от времени, в течение которого система подвергается внешним помехам; если он длится достаточно долго, новый баланс отличается.

индекс

• 1 Из чего он состоит??
• 2 Факторы, которые изменяют химическое равновесие
  • 2.1 Изменения в концентрации
  • 2.2 Изменения давления или объема
  • 2.3 Изменения температуры
• 3 Приложения
  • 3.1 В процессе Хабера
  • 3.2 В садоводстве
  • 3.3 В формировании пещер
• 4 Ссылки

Из чего он состоит??

Следующее химическое уравнение соответствует реакции, которая достигла равновесия:

АА + ББ <=> cC + dD

В этом выражении a, b, c и d - стехиометрические коэффициенты. Поскольку система закрыта, никакие реагенты (A и B) или продукты (C и D), которые нарушают баланс, не поступают извне.

Но что именно означает баланс? Когда это установлено, скорости прямой реакции (справа) и обратной (слева) уравниваются. Поэтому концентрации всех видов остаются постоянными во времени.

Вышесказанное можно понять следующим образом: просто немного отреагируйте на А и В, чтобы получить С и D, они одновременно будут реагировать друг с другом, чтобы восстановить израсходованные А и В, и так далее, пока система остается в равновесии..

Однако, когда к системе применяется возмущение, будь то добавление A, тепла, D или уменьшение объема, принцип Ле Шателье предсказывает, как он будет себя вести, чтобы противодействовать вызванным эффектам, хотя и не объясняет механизм молекулярный, с помощью которого он позволяет вернуться к равновесию.

Таким образом, в зависимости от внесенных изменений, смысл реакции может быть предпочтительным. Например, если B является желаемым соединением, изменение проявляется таким образом, что равновесие движется к его образованию..

Факторы, которые изменяют химический баланс

Чтобы понять принцип Ле Шателье, отличный подход - это предположить, что баланс состоит из баланса.

При таком подходе реагенты взвешиваются на левой (или корзинке) тарелке, а продукты взвешиваются справа. Отсюда прогнозирование реакции системы (баланса) становится легким.

Изменения в концентрации

вA + BB <=> сC + dD

Двойная стрелка в уравнении представляет хвостовик баланса и подчеркивание блюдца. Затем, если количество (грамм, миллиграммы и т. Д.) A будет добавлено в систему, в правильном блюде будет больше веса, и весы наклонятся в эту сторону..

В результате панорамирование C + D поднимается; то есть он приобретает важность перед блюдом A + B. Другими словами: перед добавлением A (по состоянию на B) весы перемещают продукты C и D вверх.

С химической точки зрения баланс в конечном итоге сдвигается вправо: к производству большего количества C и D.

Обратное происходит в том случае, если в систему добавляются количества C и D: левое блюдце становится тяжелее, в результате чего правое блюдо поднимается.

Опять же, это приводит к увеличению концентрации A и B; поэтому генерируется смещение баланса влево (реагенты).

Изменения давления или объема

вA (г) + bB (г) <=> сC (г) + дд (г)

Изменения давления или объема, вызванные в системе, оказывают заметное влияние только на виды в газообразном состоянии. Однако для высшего химического уравнения ни одно из этих изменений не изменит равновесие..

Почему? Поскольку общее количество газообразных родинок с обеих сторон уравнения одинаково.

Баланс будет стремиться уравновесить изменения давления, но, поскольку обе реакции (прямая и обратная) производят одинаковое количество газа, оно остается неизменным. Например, для следующего химического уравнения баланс реагирует на эти изменения:

вA (г) + bB (г) <=> иE (г)

Здесь, перед уменьшением объема (или увеличением давления) в системе, шкала поднимет пластину, что позволяет уменьшить этот эффект. 

Как? Снижение давления путем образования E. Это потому, что, поскольку A и B оказывают большее давление, чем E, они реагируют на понижение концентрации и увеличение E.

Аналогично, принцип Ле Шателье предсказывает эффект увеличения объема. Когда это происходит, баланс должен противодействовать эффекту, способствуя образованию более газообразных родинок, которые восстанавливают потерю давления; на этот раз сдвигая весы влево, поднимая блюдце A + B.

Изменения температуры

Тепло можно считать как реактивным, так и продуктовым. Следовательно, в зависимости от энтальпии реакции (ΔHrx) реакция является экзотермической или эндотермической. Затем тепло помещается с левой или правой стороны химического уравнения.

АА + ББ + тепло <=> cC + dD (эндотермическая реакция)

АА + ББ <=> CC + DD + тепло (экзотермическая реакция)

Здесь нагрев или охлаждение системы генерирует те же отклики, что и в случае изменения концентраций.

Например, если реакция экзотермическая, охлаждение системы способствует смещению равновесия влево; тогда как при нагревании реакция протекает с большей тенденцией вправо (A + B).

приложений

Среди бесчисленных приложений, поскольку многие реакции достигают равновесия, мы имеем следующее:

В процессе Хабер

N₂(г) + 3Н₂(G) <=> 2NH₃(г) (экзотермический)

Главное химическое уравнение соответствует образованию аммиака, одного из крупнейших соединений, производимых в промышленных масштабах..

Здесь идеальные условия для получения NH₃ это те, в которых температура не очень высокая, а также там, где существуют высокие уровни давления (от 200 до 1000 атм).

В садоводстве

Фиолетовые гортензии (верхнее изображение) устанавливают баланс с алюминием (Al³⁺) присутствует в почвах. Присутствие этого металла, кислоты Льюиса, приводит к подкислению их.

Однако на основных почвах цветки гортензий красные, потому что алюминий нерастворим в указанных почвах и не может использоваться растением.

Садовник со знанием принципа Ле Шателье мог изменить цвет гортензий за счет интеллектуального подкисления почв.

В образовании пещер

Природа также использует принцип Ле Шателье, чтобы покрыть пещеристые крыши сталактитами..

Калифорния²⁺(ac) + 2HCO₃^-(Aq) <=> CaCO₃(s) + CO₂(ac) + H₂O (l)

CaCO₃ (известняк) нерастворим в воде, а также СО₂. Как СО₂ сбегает, баланс смещается вправо; то есть к образованию большего количества CaCO₃. Это вызывает рост тех заостренных концов, как на верхнем изображении.

ссылки

1. Док Браун Химия. (2000). Теоретически-физический уровень. Химия. Равновесия. Пересмотр химического равновесия. ЧАСТЬ 3. Получено 6 мая 2018 года, из: docbrown.info
2. Джесси А. Ки. Изменение равновесия: принцип Ле Шателье. Получено 6 мая 2018 г. из: opentextbc.ca
3. Энн Мари Хельменстин, доктор философии (19 мая 2017 г.) Определение принципа Ле Шателье. Получено 6 мая 2018 г.
4. Бинод Шреста. Принцип Ле-Шателье и его применение. Получено 6 мая 2018 г. по адресу: chem-guide.blogspot.com
5. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 671-678.
6. Advameg, Inc. (2018). Химическое равновесие - Реальные приложения. Получено 6 мая 2018 г. по адресу: scienceclarified.com
7. Джеймс Сент-Джон. (12 мая 2016 г.) Травертин Дрипстоун (Luray Caverns, Luray, Вирджиния, США) 38. Получено 6 мая 2018 года, из: flickr.com
8. Стэн Шебс. Гортензия крупнолистная Blauer Prinz. (Июль 2005 г.) [Рисунок]. Получено 6 мая 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.