Le Chatelier elve a Mi és az Alkalmazások alkalmazásában



az A Le Chatelier elve leírja az egyensúlyi rendszer válaszát egy külső ügynök által okozott hatások ellensúlyozására. Ezt 1888-ban a francia vegyész Henry Louis Le Chatelier fogalmazta meg. Alkalmazható minden olyan kémiai reakcióra, amely képes a zárt rendszerek egyensúlyának elérésére.

Mi a zárt rendszer? Ez az a pont, ahol az energia átadása a határai között (például egy kocka), de nem az anyag. A rendszer megváltoztatásához azonban szükséges megnyitni, majd ismét bezárni, hogy megtudja, hogyan reagál a zavarra (vagy változásra)..

Zárás után a rendszer visszaáll az egyensúlyra, és ennek az elvnek köszönhetően megjósolható annak elérési módja. Az új egyensúly ugyanaz, mint az előző? Ez attól függ, hogy a rendszer milyen idő alatt zavarja a külső zavarokat; ha ez elég hosszú ideig tart, az új egyenleg más.

index

  • 1 Mit tartalmaz ez??
  • 2 A kémiai egyensúlyt módosító tényezők
    • 2.1 A koncentráció változása
    • 2.2 A nyomás vagy térfogat változása
    • 2.3 Hőmérséklet-változások
  • 3 Alkalmazások
    • 3.1 A Haber folyamatban
    • 3.2 A kertészetben
    • 3.3 A barlangok kialakulásában
  • 4 Referenciák

Mit tartalmaz ez??

A következő kémiai egyenlet megfelel az egyensúlyi reakciónak:

aA + bB <=> cC + dD

Ebben a kifejezésben a, b, c és d a sztöchiometriai együtthatók. Mivel a rendszer le van zárva, nincsenek olyan reagensek (A és B) vagy termékek (C és D), amelyek zavarják az egyensúlyt.

De pontosan mit jelent az egyensúly? Ha ez megtörténik, a közvetlen reakció sebessége (jobbra) és hátra (balra) kiegyenlítésre kerül. Ezért az összes fajkoncentrációja állandó marad.

A fentiek így érthetőek: csak reagáljunk egy A és B bitre C és D előállításához, ezek egyidejűleg reagálnak egymással, hogy regenerálják az elfogyasztott A-t és B-t, és így tovább, miközben a rendszer egyensúlyban marad.

Azonban, ha zavar lép fel a rendszerre - függetlenül attól, hogy az A, a hő, a D vagy a térfogatcsökkentés-Le Chatelier elve megjósolja, hogyan fog viselkedni, hogy ellensúlyozza az okozott hatásokat, bár nem magyarázza a mechanizmust molekuláris, amely lehetővé teszi, hogy visszatérjen az egyensúlyba.

Így a változtatásoktól függően a reakció érzése kedvezőbb lehet. Például, ha B a kívánt vegyület, akkor változás következik be úgy, hogy az egyensúly a kialakulásához vezet..

A kémiai egyensúlyt módosító tényezők

A Le Chatelier elvének megértéséhez kiváló megközelítés az, hogy feltételezzük, hogy az egyenleg egyensúlyt tartalmaz.

Ebből a megközelítésből kiindulva a reagenseket a bal (vagy a kosár) lemezen mérjük, és a termékeket jobbra mérjük. Innentől kezdve a rendszer válaszának (az egyensúly) előrejelzése egyszerűvé válik.

A koncentráció változásai

hogyA + bB <=> cC + dD

Az egyenletben lévő kettős nyíl az egyenleg szárát és az alsó alá helyezi a csészealjakat. Ezután, ha az A mennyiségét (gramm, milligramm, stb.) Adjuk hozzá a rendszerhez, akkor a jobb tálban nagyobb súly lesz, és a skála az oldalra billent..

Ennek eredményeként emelkedik a C + D pan; azaz az A + B edény előtt fontos szerepet kap. Más szóval: az A hozzáadását megelőzően (mint a B) a mérleg a C és D termékeket felfelé mozgatja.

Kémiai értelemben az egyensúly jobbra halad: több C és D termelés felé.

Az ellenkezője abban az esetben fordul elő, ha a rendszer C és D mennyiségeket tartalmaz: a bal csészealj nehezebbé válik, ami a megfelelő felemelkedést okozza..

Ez ismét az A és B koncentrációjának növekedését eredményezi; ezért a bal oldali egyensúlyváltás keletkezik (a reagensek).

A nyomás vagy térfogat változása

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

A rendszerben fellépő nyomás- vagy térfogatváltozásoknak csak jelentős hatása van a gáznemű fajokra. A kiváló kémiai egyenlet esetében azonban ezek a változások egyike sem módosítja az egyensúlyt.

Miért? Mivel az egyenlet mindkét oldalán a gáznemű összes mól mennyisége megegyezik.

A mérleg célja a nyomásváltozások kiegyensúlyozása, de mivel mindkét reakció (közvetlen és inverz) ugyanolyan mennyiségű gázt termel, változatlan marad. Például a következő kémiai egyenlet esetében a mérleg az alábbi változásokra válaszol:

hogyA (g) + bB (g) <=> ésE (g)

Itt a térfogat (vagy nyomásnövekedés) csökkenése előtt a skála felemeli a lemezt, amely lehetővé teszi ennek a hatásnak a csökkentését. 

Hogyan? A nyomás csökkentése az E. képződésével Ez azért van, mert mivel az A és B nagyobb nyomást gyakorolnak, mint E, reagálnak, hogy csökkentsék a koncentrációikat és növelik az E-t..

Hasonlóképpen, a Le Chatelier elve a volumennövekedés hatását jósolja. Ha ez megtörténik, akkor a mérlegnek ellensúlyoznia kell a hatást azáltal, hogy elősegíti a gázveszteség kialakulását, amely helyreállítja a nyomásveszteséget; ezúttal az egyensúly balra fordítása, az A + B csészealj felemelése.

A hőmérséklet változása

A hő egyaránt reaktív és termék. Ezért a reakció entalpiájától függően (ΔHrx) a reakció exoterm vagy endoterm. Ezután a hő a kémiai egyenlet bal vagy jobb oldalára kerül.

aA + bB + hő <=> cC + dD (endoterm reakció)

aA + bB <=> cC + dD + hő (exoterm reakció)

Itt a rendszer fűtése vagy hűtése ugyanazokat a válaszokat generálja, mint a koncentrációváltozások esetében.

Például, ha a reakció exoterm, a rendszer hűtése előnyben részesíti az egyensúly balra történő elmozdulását; mivel melegítés esetén a reakció nagyobb tendenciát mutat a jobbra (A + B).

alkalmazások

Számtalan alkalmazásában, mivel sok reakció egyensúlyba kerül, az alábbiak állnak rendelkezésre:

Haber folyamatában

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

A kiváló kémiai egyenlet megfelel az ammónia képződésének, amely az ipari mérlegek egyik legnagyobb gyártója.

Itt az ideális feltétel az NH megszerzéséhez3 ezek azok, amelyekben a hőmérséklet nem túl magas, és ahol magas a nyomás (200-1000 atm).

A kertészetben

A lila hortenzia (felső kép) egyensúlyt teremt az alumíniummal (Al3+) a talajban. Ennek a fémnek, Lewis-savnak a jelenléte ennek következtében a savasodást eredményezi.

Az alap talajban azonban a hortenzia virágai vörösek, mivel az alumínium az említett talajban nem oldódik, és a növény nem használható..

A kertész, aki ismeri a Le Chatelier elvét, a talajok intelligens savanyúsága révén módosíthatja a hortenzia színét..

A barlangok kialakulásában

A természet is kihasználja a Le Chatelier elvét, hogy lefedje a sztalaktitokkal rendelkező üreges tetőket.

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

A CaCO3 (mészkő) vízben oldhatatlan, valamint CO2. Mint CO2 elmenekül, az egyensúly jobbra mozog; azaz több CaCO képződése felé3. Ez megnöveli a hegyes felületek növekedését, mint például a felső képen.

referenciák

  1. Doc Brown kémia. (2000). Elméleti-fizikai fejlett szintű kémia - egyensúly - kémiai egyensúlyi felülvizsgálati megjegyzések 3. RÉSZ.
  2. Jessie A. Key. Equilibria Shifting: Le Chatelier elv. Született 2018. május 06-án: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2017. május 19.). Le Chatelier elvének meghatározása. Született 2018. május 6-án, a következőtől: thinkco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chatelier elve és alkalmazása. Visszavonva 2018. május 6-án: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Learning, 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Kémiai egyensúly - Valódi alkalmazások. Visszavonva 2018. május 6-án, innen: scienceclarified.com
  7. James St. John. (2016. május 12.). Travertin Dripstone (Luray-barlangok, Luray, Virginia, USA) 38. 2018. május 6-án szerezve meg: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hortenzia macrophylla Blauer Prinz. (2005. július). [Ábra]. Visszavonva 2018. május 6-án, a következő címen: commons.wikimedia.org