Ле Цхателиеров принцип у томе шта се састоји и примена



Тхе Принцип Ле Цхателиера описује одговор система у равнотежи да би се супротставио ефектима које узрокује вањски агент. Формирао га је 1888. француски хемичар Хенри Лоуис Ле Цхателиер. Примењује се за сваку хемијску реакцију која је у стању да постигне равнотежу у затвореним системима.

Шта је затворени систем? Ту се преноси енергија између њених граница (на пример, коцка), али не и материје. Међутим, да бисте извршили промену у систему, потребно је да је отворите, а затим поново затворите да бисте проучили како реагује на поремећај (или промену).

Када се једном затворе, систем ће се вратити у равнотежу и његов начин постизања може се предвидети захваљујући овом принципу. Да ли је нова равнотежа иста као претходна? Зависи од времена до којег је систем изложен вањским сметњама; ако траје довољно дуго, нови баланс је другачији.

Индек

  • 1 Од чега се састоји??
  • 2 Фактори који модификују хемијску равнотежу
    • 2.1 Промене концентрације
    • 2.2 Промене притиска или запремине
    • 2.3 Промене температуре
  • 3 Апплицатионс
    • 3.1 У Хабер процесу
    • 3.2 У башти
    • 3.3 У формирању каверни
  • 4 Референце

Од чега се састоји??

Следећа хемијска једначина одговара реакцији која је достигла равнотежу:

аА + бБ <=> цЦ + дД

У овом изразу а, б, ц и д су стехиометријски коефицијенти. Пошто је систем затворен, нема реактаната (А и Б) или производа (Ц и Д) који ометају равнотежу.

Али, шта тачно значи баланс? Када се то утврди, брзине изравне реакције (десно) и обрнуто (лијево) су изједначене. Према томе, концентрације свих врста остају константне током времена.

Наведено се може схватити на овај начин: само реагирајте мало А и Б да би произвели Ц и Д, они реагују једни са другима у исто време да регенеришу А и Б конзумирану, и тако даље док систем остаје у равнотежи.

Међутим, када се сметња примени на систем - било додавањем А, топлоте, Д, или смањења запремине - Ле Цхателиеровим принципом предвиђа како ће се понашати како би се супротставили изазваним ефектима, иако не објашњава механизам молекула којом се омогућава повратак у равнотежу.

Дакле, у зависности од промена које се врше, осећај реакције се може фаворизовати. На пример, ако је Б жељено једињење, промена се врши на такав начин да се равнотежа помера ка њеној формацији.

Фактори који модификују хемијски баланс

Да би се схватио принцип Ле Цхателиера, одличан приступ је претпоставити да се равнотежа састоји од равнотеже.

Гледано из овог приступа, реагенси се извлаче на левој (или кошари) плочи и производи се извлаче на десној страни. Одавде, предвиђање одговора система (равнотеже) постаје лако.

Промене концентрације

аА + бБ <=> цЦ + дД

Двострука стрелица у једнаџби представља кундак равнотеже и наглашавање тањура. Затим, ако се систему дода количина (грама, милиграма, итд.) А, у десној посуди ће бити већа тежина и скала ће се нагнути према тој страни.

Као резултат, Ц + Д пан подиже; то јест, добија на значају испред А + Б јела. Другим речима: пре додавања А (од Б) равнотежа помера производе Ц и Д према горе.

У хемијском смислу, равнотежа завршава на десној страни: према производњи више Ц и Д.

Супротно се догађа у случају када се систему додају количине Ц и Д: леви тањир постаје тежи, узрокујући да се десно повећа.

Ово опет резултира повећањем концентрација А и Б; дакле, генерише се померање равнотеже у лево (реактанти).

Промене притиска или запремине

аА (г) + бБ (г) <=> цЦ (г) + дД (г)

Промене притиска или запремине изазване у систему имају само значајан утицај на врсте у гасовитом стању. Међутим, за супериорну хемијску једначину ниједна од ових измена не би модификовала равнотежу.

Зашто? Зато што је укупна количина гасовитих молова на обе стране једначине иста.

Равнотежа ће настојати да балансира промене притиска, али пошто обе реакције (директне и инверзне) производе исту количину гаса, остаје непромењена. На пример, за следећу хемијску једначину баланс реагује на ове промене:

аА (г) + бБ (г) <=> еЕ (г)

Овде, пре смањења запремине (или повећања притиска) у систему, скала ће подићи плочу која омогућава смањење овог ефекта. 

Како? Смањење притиска, кроз формирање Е. То је зато што, пошто А и Б врше већи притисак од Е, они реагују на снижавање њихових концентрација и повећавају Е.

Исто тако, принцип Ле Цхателиер предвиђа ефекат повећања обима. Када се то догоди, баланс тада треба да се супротстави ефекту промовишући формирање више гасовитих молова који враћају губитак притиска; овај пут, пребацујући равнотежу улево, подижући тањир А + Б.

Промене температуре

Топлота се може сматрати реактивном и производном. Према томе, у зависности од енталпије реакције (ΔХрк), реакција је егзотермна или ендотермна. Тада се топлота ставља на леву или десну страну хемијске једначине.

аА + бБ + топлота <=> цЦ + дД (ендотермна реакција)

аА + бБ <=> цЦ + дД + топлота (егзотермна реакција)

Овде, грејање или хлађење система генерише исте одговоре као у случају промена концентрација.

На пример, ако је реакција егзотермна, хлађење система погодује померању равнотеже улево; док се, ако се загрева, реакција наставља са већом тенденцијом десно (А + Б).

Апплицатионс

Међу његовим безбројним применама, пошто многе реакције достижу равнотежу, имамо следеће:

У процесу Хабера

Н2(г) + 3Х2(г) <=> 2НХ3(г) (егзотермно)

Супериорна хемијска једначина одговара формирању амонијака, једног од највећих једињења произведених у индустријским скалама.

Овде су идеални услови за добијање НХ3 то су оне у којима температура није веома висока и, такође, где су високи нивои притисака (200 до 1000 атм).

У башти

Љубичасте хортензије (горња слика) успостављају равнотежу са алуминијумом (Ал3+) присутна у земљишту. Присуство овог метала, Левис-ове киселине, доводи до њиховог закисељавања.

Међутим, у основним земљиштима цветови хортензија су црвени, јер је алуминијум нерастворљив у наведеним тлима и не може се користити у постројењу.

Вртлар са знањем о принципу Ле Цхателиер могао би модификовати боју својих хортензија кроз интелигентно закисељавање земљишта.

У формирању каверни

Природа такође користи принцип Ле Цхателиера да покрије кавернозне кровове сталактитима.

Ца2+(ац) + 2ХЦО3-(ац) <=> ЦаЦО3(с) + ЦО2(ац) + Х2О (л)

Тхе ЦаЦО3 (кречњак) је нерастворљив у води, као и ЦО2. Као ЦО2 побегне, равнотежа се помера у десно; то јест, ка формирању више ЦаЦО3. Ово доводи до раста ових истакнутих завршетака, као што су они на горњој слици.

Референце

  1. Доц Бровн'с Цхемистри. (2000). Теоријско-физички напредни ниво хемије - Еквилибрија - хемијска равнотежа Ревизија Напомене 3. део Преузето 6. маја 2018. године, из: доцбровн.инфо
  2. Јессие А. Кеи. Екуилибриа Схифтинг: Ле Цхателиеров принцип. Преузето 6. маја 2018. године, из: опентектбц.ца
  3. Анне Марие Хелменстине, Пх.Д. (19. мај 2017.). Дефиниција принципа Ле Цхателиер. Преузето 6. маја 2018. године, са: тхоугхтцо.цом
  4. Бинод Схрестха. Ле-цхателиеров принцип и његова примена. Преузето 6. маја 2018. године, од: цхем-гуиде.блогспот.цом
  5. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 671-678.
  6. Адвамег, Инц. (2018). Цхемицал Екуилибриум - Реал-лифе апликације. Преузето 6. маја 2018. године, са: сциенцецларифиед.цом
  7. Јамес Ст. Јохн. (12. мај 2016). Травертин Дрипстоне (Лураи Цавернс, Лураи, Вирџинија, САД) 38. Ретриевед он Маи 6, 2018, фром: флицкр.цом
  8. Стан Схебс. Хортензија макрофила Блауер Принз. (Јули 2005). [Фигуре] Преузето 6. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг