Что гласит принцип Ле Шателье? Что такое смещение равновесия?
Андри Луи Ле Шателье – французский ученый в области физики и химии. Был одним из химиков, систематически проводившим фундаментальные исследования в области металлургической и химико-технологической промышленности. Он стал создателем не только знаменитого принципа динамического равновесия, но и теории затвердевания цемента (кристаллизации).
Ле Шателье сформулировал термодинамический принцип подвижного равновесия, который позже обобщил немецкий физик Карл Фердинант Браун. Этот закон также называют принципом Ле Шателье-Брауна или принципом Ле Шателье. Он справедлив во всех системах равновесия, существующим на нашей планете.
Работа принципа Ле Шателье
Формулировка принципа: если находящаяся в химическом равновесии система подвергается внешнему воздействию, в ней возникают процессы, стремящиеся ослабить это воздействие.
В результате взаимодействия двух простых веществ образуется новое третье вещество (продукт). Существуют обратимые реакции, в которых продукт стремится вернуться в исходные вещества. Например, реакция взаимодействия азота и водорода обратима.
N2 + 3 H2 ⇄ 2 NH3
Каждая система стремится к обретению равновесия. Например, если ее нагревать, то она сместится в сторону охлаждения. Если систему, наоборот, охлаждать, то она стремится в теплое место.
Параметры химического равновесия
Равновесие можно сместить с помощью нескольких параметров. Принцип Ле Шателье кратко и понятно можно изложить на примере взаимодействия азота и водорода.
- Давление (р)
Изменение давление, как правило, применяют для газов. Чтобы определить, куда сместилось равновесие при изменении давления, необходимо обратить внимание на коэффициенты уравнения. В левой части реакции образования аммиака находится четыре молекулы вещества, а в правой – две.
Для определения смещения равновесия по принципу Ле Шателье можно использовать мысленный эксперимент. В один сосуд поместить четыре молекулы, а в другой такой же сосуд запустить две молекулы. Давление в первом сосуде выше, т. к. там создается «давка» как в автобусе в час пик. Во втором сосуде молекулы чувствуют себя свободно. Поэтому при повышении давления молекулы стремятся перейти в ту сторону, где молекул меньше, т. е. при получении аммиака — вправо. При понижении давления равновесие смещается влево. - Температура (t)
Реакции могут как поглощать, так и выделять тепло. Если во взаимодействии веществ указано +Q, то система выделяет тепло. Если в реакции написано –Q, то система отнимает тепло. Во время взаимодействия азота и водорода выделяется тепло. Согласно принципу Ле Шателье в химии, если на систему, выделяющую тепло, подействовать дополнительным нагреванием, то она будет сопротивляться и смещаться в место, где прохладнее. Таким образом, при повышении температуры химическое равновесие смещается влево, а при понижении – вправо.
Если нагревать систему, которая поглощает тепло, то она стремится к месту, где жарче. В этом случае при повышении температуры смещение равновесия осуществляется вправо, а при понижении – влево. - Концентрация (с)
По закону Ле Шателье, если при получении аммиака повысить концентрацию одного из исходных веществ, то химическое равновесие сместится в сторону продуктов реакции, т. е. вправо. Если добавить аммиак к продукту реакции, то равновесие сместится влево.
Катализатор – вещество, которое увеличивает скорость реакции. Он может ускорять как прямую, так и обратную реакции. По правилу Ле Шателье катализаторы не влияют на смещение равновесия.
Как вы считаете, материал был полезен?