Le Chatelieri põhimõte mis sisaldab ja rakendusi



The Le Chatelieri põhimõte kirjeldab tasakaalus oleva süsteemi vastust, et neutraliseerida välise agendi poolt põhjustatud mõjusid. Seda sõnastas 1888. aastal Prantsuse keemik Henry Louis Le Chatelier. Seda kasutatakse igasuguse keemilise reaktsiooni jaoks, mis on võimeline saavutama suletud süsteemides tasakaalu.

Mis on suletud süsteem? Just seal on energia ülekandmine oma piiride vahel (näiteks kuubik), kuid mitte materjali. Süsteemi muutmise teostamiseks on vaja seda avada ja seejärel sulgeda uuesti, et uurida, kuidas see häiretele (või muutustele) reageerib.

Kui süsteem on suletud, naaseb süsteem tasakaalu ja selle saavutamise viis on tänu sellele põhimõttele ennustatav. Kas uus tasakaal on sama mis eelmine? See sõltub ajast, mil süsteem on välise häire all; kui see kestab piisavalt kaua, on uus tasakaal erinev.

Indeks

  • 1 Mis see koosneb??
  • 2 Tegurid, mis muudavad keemilist tasakaalu
    • 2.1 Kontsentratsiooni muutused
    • 2.2 Rõhu või mahu muutused
    • 2.3 Temperatuuri muutused
  • 3 Rakendused
    • 3.1 Haberi protsessis
    • 3.2 Aianduses
    • 3.3 Cavernide moodustamisel
  • 4 Viited

Mis see koosneb??

Järgmine keemiline võrrand vastab tasakaalule, mis on saavutanud tasakaalu:

aA + bB <=> cC + dD

Selles väljendis on a, b, c ja d stöhhiomeetrilised koefitsiendid. Kuna süsteem on suletud, siis väljastpoolt ei sisene tasakaalustavaid reaktiive (A ja B) ega tooteid (C ja D).

Aga mida tähendab tasakaal? Kui see on kindlaks tehtud, võrduvad otsese reaktsiooni kiirused (paremal) ja tagurpidi (vasakule). Seetõttu jäävad kõikide liikide kontsentratsioonid aja jooksul konstantseks.

Ülaltoodut saab mõista sel viisil: lihtsalt reageerige natuke A ja B, et toota C ja D, need reageerivad üksteisega samal ajal, et regenereerida tarbitud A ja B, ja nii edasi, kui süsteem jääb tasakaalus.

Samas, kui süsteemile rakendatakse häireid - kas A, soojuse, D või mahu vähendamise-Le Chatelieri põhimõte ennustab, kuidas see toimib, et neutraliseerida tekitatud mõjusid, kuigi see ei selgita mehhanismi molekulaarne, mille abil saate taastada tasakaalu.

Seega võib sõltuvalt tehtud muudatustest soodustada reaktsiooni tunnet. Näiteks kui B on soovitud ühend, avaldatakse muutus selliselt, et tasakaal liigub selle moodustumiseni.

Keemilise tasakaalu muutvad tegurid

Le Chatelieri põhimõtte mõistmiseks on suurepärane lähenemine eeldada, et saldo koosneb tasakaalust.

Sellest lähenemisviisist lähtudes kaalutakse reagendid vasakule (või korv) plaadile ja tooted kaalutakse paremal. Siit muutub süsteemi reageerimise prognoos (tasakaal) lihtsaks.

Kontsentratsiooni muutused

aA + bB <=> cC + dD

Kaksiknool võrrandis esindab tasakaalu varre ja alakeha alusplaate. Siis, kui süsteemile lisatakse A-kogus (grammides, milligrammides jne), siis on paremal tassi kaal suurem ja skaala kaldub selle külje suunas.

Selle tulemusena tõuseb C + D pan; see tähendab, et see muutub tähtsamaks A + B tassi ees. Teisisõnu: enne A lisamist (kui B-st) liigub tasakaal C ja D tooteid ülespoole.

Keemiliselt on tasakaal jõudnud paremale: rohkem C ja D tootmist.

Vastupidine on juhul, kui süsteemile on lisatud C- ja D-koguseid: vasakpoolne taldrik muutub raskemaks, põhjustades õige tõusu.

Jällegi põhjustab see A ja B kontsentratsioonide suurenemist; seetõttu tekib vasakpoolne tasakaal (reagentid).

Rõhu või mahu muutused

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

Süsteemi põhjustatud rõhu või mahu muutused avaldavad märkimisväärset mõju gaasilises olekus olevatele liikidele. Kõrgema keemilise võrrandi puhul ei muuda ükski neist muutustest tasakaalu.

Miks? Kuna võrrandi mõlemal küljel on gaasiliste kogumoolide kogus sama.

Tasakaalu eesmärk on tasakaalustada rõhu muutusi, kuid kuna mõlemad reaktsioonid (otsesed ja vastupidised) tekitavad sama koguse gaasi, jääb see muutumatuks. Näiteks järgmise keemilise võrrandi puhul vastab tasakaal nendele muudatustele:

aA (g) + bB (g) <=> eE (g)

Siin tõstab skaala enne mahu vähenemist (või rõhu suurenemist) plaati, mis võimaldab seda efekti vähendada. 

Kuidas? Rõhu vähendamine E. moodustumise kaudu. See on sellepärast, et kuna A ja B avaldavad suuremat survet kui E, reageerivad nad nende kontsentratsioonide alandamiseks ja suurendavad E \ t.

Samuti eeldab Le Chatelieri põhimõte mahu kasvu mõju. Sellisel juhul peab tasakaal tasakaalustama mõju, soodustades rohkem gaasiliste moolide moodustumist, mis taastavad rõhu kadumise; seekord nihutades tasakaalu vasakule, tõstes aluse A + B.

Temperatuuri muutused

Soojust võib pidada nii reaktiivseks kui ka tooteks. Seega, sõltuvalt reaktsiooni entalpiast (ΔHrx), on reaktsioon eksotermiline või endotermiline. Seejärel asetatakse soojus keemilise võrrandi vasakule või paremale küljele.

aA + bB + soojus <=> cC + dD (endotermiline reaktsioon)

aA + bB <=> cC + dD + soojus (eksotermiline reaktsioon)

Siin tekitab süsteemi kuumutamine või jahutamine samad vastused kui kontsentratsioonide muutuste korral.

Näiteks, kui reaktsioon on eksotermiline, soodustab süsteemi jahutamine tasakaalu nihkumist vasakule; kui kuumutatakse, jätkub reaktsioon parema tendentsiga paremale (A + B);.

Rakendused

Arvukate rakenduste hulgas, kuna paljud reaktsioonid jõuavad tasakaalu, on meil järgmised võimalused:

Habeli protsessis

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

Kõrgem keemiline võrrand vastab ammoniaagi moodustumisele, mis on üks suurimaid tööstuslikes kaaludes toodetud ühendeid.

Siin on ideaalsed tingimused NH saamiseks3 need on need, kus temperatuur ei ole väga suur ja ka seal, kus on kõrge rõhu tase (200 kuni 1000 atm).

Aianduses

Purple hydrangeas (ülemine pilt) loob tasakaalu alumiiniumiga (Al3+) on mullas. Selle metalli, Lewise happe, olemasolu toob kaasa nende hapestumise.

Aluselistes muldades on hüdrangea õied punased, sest alumiinium on nimetatud pinnases lahustumatu ja taime ei saa seda kasutada..

Le Chatelieri põhimõtet tundev aednik võiks oma muldade värvi muuta muldade intelligentse hapestamise kaudu..

Kavandamisel koopad

Loodus kasutab ka Le Chatelieri põhimõtet, et katta stalaktiitidega koobaste katused.

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

CaCO3 (lubjakivi) on vees lahustumatu, samuti CO2. Nagu CO2 põgeneb, tasakaal liigub paremale; see tähendab rohkem CaCO moodustumist3. See põhjustab nende teravdatud viimistluste, nagu ülemise pildi, kasvu.

Viited

  1. Doc Brown'i keemia. (2000). Teoreetiline-füüsiline kõrgtasemeline keemia - tasakaal - keemiline tasakaal Revision Notes 3. OSA Välja otsitud 6. mail 2018, alates: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Tasakaalu nihutamine: Le Chatelieri põhimõte. Välja otsitud 06.05.2018, alates: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19. mai 2017). Le Chatelieri põhimõiste. Välja otsitud 6. mail 2018, alates: thinkco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chatelieri põhimõte ja selle kohaldamine. Välja otsitud 6. mail 2018 alates: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Keemia (8. väljaanne). CENGAGE Learning, p 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Keemiline tasakaal - tegelikud rakendused. Välja otsitud 6. mail 2018 kellelt: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12. mai 2016). Travertiini tilgakivi (Luray koopad, Luray, Virginia, USA) 38. Välja otsitud 6. mail 2018 kellelt: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hortensia macrophylla Blauer Prinz. (Juuli 2005). [Joonis] Välja otsitud 6. mail 2018 alates: commons.wikimedia.org