עיקרון Le Chatelier: פריצת דרך מדעית במאה ה -18

אנשים רבים יודעים על קיומו של עיקרון Le Chatelier מספסל בית הספר. אבל מעטים מבינים ויכולים להסביר מהו העיקרון הידוע הזה.

המדען הצרפתי אמר לעולם על החוקשיווי משקל דינמי בשנת 1884. בסוף המאה התשע-עשרה, התגלית היתה משמעותית מאוד ומיד משכה את תשומת הלב של הקהילה המדעית. אך בשל היעדר שיתוף הפעולה המדעי הבינלאומי, לפני מאה וחמישים שנה, ידעו ארצו רק על פריצת הדרך המדעית של לה שטלייה. בשנת 1887, המדען הגרמני קארל פרדיננד בראון, שגילה באופן עצמאי את אותו חוק מדעי, בורות על גילויו של הצרפתי, אמר על שינוי שיווי המשקל הכימי תחת שינוי התנאים החיצוניים. אין זה מקרה כי עקרון זה נקרא לעתים קרובות העיקרון Le Chatelier-Brown.

אז מהו העיקרון של לה שאטלייה?

המערכות הנמצאות בשיווי משקל תמיד נוטותלשמור על שיווי המשקל שלה ולנטרל כוחות חיצוניים, גורמים ותנאים. כלל זה חל על כל המערכות ועל כל תהליך: כימי, חשמל, מכני, תרמי. לעקרון Le Chatelier יש משמעות מעשית מיוחדת לתגובות כימיות הפיכות.

השפעת הטמפרטורה על קצב הזרימההתגובה תלויה באופן ישיר בסוג התגובה לתוצאה התרמית. עם עליית הטמפרטורה, שיווי משקל הוא זז לכיוון התגובה endothermic. הורדת הטמפרטורה, בהתאמה, מובילה לשינוי בשיווי המשקל הכימי לכיוון התגובה אקסותרמית. הסיבה לכך מתבטאת בכך שכאשר המערכת מוסרת משיווי משקל על ידי כוחות חיצוניים, היא הופכת למצב של תלות פחותה בגורמים חיצוניים. תלותם של תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים על מצב שיווי המשקל באה לידי ביטוי במשוואת ואן הוף:

V2 = V1 * y (T2-T1) / 10,

כאשר V2 הוא שיעור התגובה הכימית בטמפרטורה שונה, V1 הוא קצב התגובה הראשונית, ו- y הוא הפרמטר הפרש הטמפרטורה.

המדען השוודי ארניוס הסיק את הנוסחה לתלות מעריכית של קצב התגובה על משטר הטמפרטורה.

K = A (E) (E (RT)), כאשר E הוא אנרגיית ההפעלה, R הוא קבוע הגז האוניברסלי, ו- T היא הטמפרטורה במערכת. הערך של A הוא קבוע.

ככל שהלחץ עולה, תזוזה נצפיתשיווי משקל כימי בכיוון שבו חומרים תופסים נפח קטן יותר. אם נפח של חומרים ראשוניים הוא גדול יותר מאשר נפח של מוצרים התגובה, ואז שיווי משקל עובר לכיוון הרכיבים המקוריים. לפיכך, אם נפח של מוצרים התגובה עולה על נפח של ריאגנטים, ואז שיווי המשקל נע לעבר תרכובות כימיות וכתוצאה מכך. ההנחה היא כי כל שומה של גז תופסת נפח זהה בתנאים רגילים. אבל שינוי הלחץ במערכת לא תמיד משפיע על שיווי המשקל הכימי. העיקרון Le Chatelier מראה כי תוספת של גז אינרטי לתגובה שינויים בלחץ, אבל לא להסיר את המערכת משיווי משקל. במקרה זה, רק הלחץ המשויך לחומרים המגיבים הוא משמעותי לתגובה (בהליום אין אלקטרונים חופשיים, היא אינה פועלת עם חומרים במערכת).

תוספת של כמות מסוימת של חומר לתגובה גורמת לשינוי בשיווי משקל לקראת התהליך שבו החומר הזה הופך להיות קטן יותר.

שיווי המשקל יש אופי דינמי. זה "מוטרד" ו "מפולס" באופן טבעי במהלך התגובה. תן לנו להסביר את המצב באמצעות דוגמה. הידרוגנציה של תמיסת הברום מייצרת חומצה הידרו-כרומית. מגיע הזמן שבו המוצר הסופי נוצר יותר מדי, נפח שלו עולה על נפח הכולל של מונומולקולות של מימן ברום, קצב התגובה מאט. אם תוסיף מימן או ברום למערכת, התגובה תלך בכיוון ההפוך.