Periaate Le Chatelier: tieteellinen läpimurto 18-luvulla
Monet ihmiset tietävät Le Chatelier -periaatteen olemassaolosta koulupenkistä. Mutta harvat ymmärtävät ja voivat selittää tämän tunnetun periaatteen.
Ranskalainen tiedemies kertoi maailmalle laindynaaminen tasapaino vuonna 1884. 1800-luvun lopulla löytö oli erittäin merkittävä ja välittömästi herättänyt tiedeyhteisön huomion. Kansainvälisen tieteellisen yhteistyön puutteen vuoksi vuosisata ja puoli sitten vain hänen maanmiehensä tietävät Le Chatelierin tieteellisestä läpimurrosta. Vuonna 1887 saksalainen tiedemies Karl Ferdinand Brown, joka löysi itsenäisesti saman tieteellisen lain, tietämättöminä ranskalaisen löytämisestä, sanoi kemiallisen tasapainon muuttumisesta muuttuvissa ulkoisissa olosuhteissa. Ei ole sattumaa, että tätä periaatetta kutsutaan usein Le Chatelier-Brown -periaatteeksi.
Joten mikä on Le Chatelierin periaate?
Järjestelmät, jotka ovat tasapainossa, ovat aina taipuvaisiaSäilyttää tasapainonsa ja torjua ulkoisia voimia, tekijöitä ja olosuhteita. Tämä sääntö koskee kaikkia järjestelmiä ja kaikkia prosesseja: kemiallinen, sähköinen, mekaaninen, lämpö. Le Chatelier -periaatteella on erityinen käytännön merkitys palautuville kemiallisille reaktioille.
Lämpötilan vaikutus virtausnopeuteenreaktio riippuu suoraan lämpövaikutuksen reaktion tyypistä. Lämpötilan nousulla tasapaino siirtyy kohti endotermistä reaktiota. Lämpötilan lasku vastaavasti johtaa siirtymiseen kemiallisessa tasapainossa kohti eksotermistä reaktiota. Syynä tähän on se, että kun järjestelmä poistetaan tasapainosta ulkoisilla voimilla, se muuttuu vähemmän riippuvuudeksi ulkoisista tekijöistä. Endotermisten ja eksotermisten prosessien riippuvuus tasapainotilasta ilmaistaan Van't Hoff-yhtälöllä:
V2 = V1 * y (T2-T1) / 10,
jossa V2 on kemiallisen reaktion nopeus muuttuneessa lämpötilassa, V1 on alkupe- räinen reaktionopeus ja y on lämpötilaero-parametri.
Ruotsalainen tutkija Arrhenius päätti reaktionopeuden eksponentiaalista riippuvuutta lämpötilajärjestelystä.
K = A • e (-E (RT)), jossa E on aktivointienergia, R on yleinen kaasuvakio ja T on järjestelmän lämpötila. A: n arvo on vakio.
Kun paine kasvaa, havaitaan siirtymäkemiallinen tasapaino suuntaan, jossa aineet käsittävät pienemmän tilavuuden. Jos lähtöaineiden määrä on suurempi kuin reaktiotuotteen tilavuus, tasapaino siirtyy kohti alkuperäisiä komponentteja. Näin ollen, jos reaktiotuotteiden tilavuus ylittää reagenssien määrän, tasapaino siirtyy kohti tuloksena olevia kemiallisia yhdisteitä. Oletetaan, että jokainen mooli kaasu on sama tilavuus normaaleissa olosuhteissa. Mutta paineen muuttaminen järjestelmässä ei aina vaikuta kemialliseen tasapainoon. Le Chatelier -periaate osoittaa, että inertin kaasun lisääminen reaktioon muuttaa paineita, mutta ei poista järjestelmää tasapainosta. Tässä tapauksessa vain reagoivien aineiden paine on merkittävä reaktion kannalta (heliumilla ei ole vapaita elektroneja, se ei ole vuorovaikutuksessa järjestelmän sisältämien aineiden kanssa).
Tietty määrä ainetta lisää reaktioon, mikä johtaa tasapainon siirtymiseen kohti prosessia, jossa tämä aine pienenee.
Tasapainolla on dynaaminen luonne. Se on "häiriintynyt" ja "tasoitettu" luonnollisella tavalla reaktion aikana. Selitettävä tämä tilanne esimerkin avulla. Brromiliuoksen hydrogenointi tuottaa bromivetyhappoa. Tulee aika, jolloin lopputuotetta muodostetaan liikaa, sen tilavuus ylittää vetyä ja bromia olevien monomolekyylien kokonaismäärän, reaktionopeus hidastuu. Jos lisäät vetyä tai bromia järjestelmään, reaktio menee päinvastaiseen suuntaan.
