Ang prinsipyo ng Le Chatelier ay naglalarawan ng tugon ng isang sistema sa balanse upang pigilan ang mga epekto na dulot ng isang panlabas na ahente. Nabuo ito noong 1888 ng chemist ng Pranses na si Henry Louis Le Chatelier. Inilapat ito sa anumang reaksiyong kemikal na may kakayahang maabot ang balanse sa mga saradong mga system.

Ano ang isang saradong sistema? Ito ay kung saan mayroong paglilipat ng enerhiya sa pagitan ng mga hangganan nito (halimbawa, isang kubo), ngunit hindi mahalaga. Gayunpaman, upang magsagawa ng pagbabago sa system kinakailangan upang buksan ito, at pagkatapos ay isara muli upang pag-aralan kung paano ito tumugon sa kaguluhan (o pagbabago).

Henry Louis Le Chatelier

Sa sandaling sarado, ang system ay babalik sa balanse at ang paraan ng pagkamit nito ay maaaring mahulaan salamat sa prinsipyong ito. Ang bagong balanse ay pareho sa dati? Depende ito sa oras kung saan ang system ay sumailalim sa panlabas na kaguluhan; kung magtatagal ito ng mahabang panahon, naiiba ang bagong balanse.

Ano ang binubuo nito?

Ang sumusunod na equation ng kemikal ay tumutugma sa isang reaksyon na umabot sa balanse:

aA + bB <=> cC + dD

Sa expression na ito a, b, c at d ang mga coefficients ng stoichiometric. Dahil sarado ang system, walang mga reaksyon (A at B) o mga produkto (C at D) ang pumasok mula sa labas na nakakagambala sa balanse.

Ngunit ano ang eksaktong ibig sabihin ng balanse? Kapag ito ay nakatakda, ang mga rate ng pasulong (sa kanan) at reverse (sa kaliwa) reaksyon ay magkatugma. Dahil dito, ang mga konsentrasyon ng lahat ng mga species ay mananatiling palaging sa paglipas ng panahon.

Ang nasa itaas ay mauunawaan sa ganitong paraan: sa sandaling ang isang maliit na A at B ay gumanti upang makagawa ng C at D, sila ay tumugon sa bawat isa nang sabay na muling mabuhay ang A at B na natupok, at iba pa habang ang sistema ay nananatili sa balanse.

Gayunpaman, kapag ang isang pagkabalisa ay inilalapat sa system -kung sa pamamagitan ng pagdaragdag ng A, heat, D o sa pamamagitan ng pagbawas ng lakas ng tunog -, hinuhulaan ng prinsipyo ng Le Chatelier kung paano ito kumilos upang pigilan ang mga sanhi na dulot, kahit na hindi nito ipinaliwanag ang mekanismo molekular sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa ito na bumalik sa balanse.

Kaya, depende sa mga pagbabagong nagawa, ang pakiramdam ng isang reaksyon ay maaaring mapaboran. Halimbawa, kung ang B ay ang nais na tambalang, ang isang pagbabago ay isinagawa na ang balanse ay nagbabago sa pagbuo nito.

Ang mga salik na nagpabago sa balanse ng kemikal

Upang maunawaan ang alituntunin ng Le Chatelier, isang mahusay na pag-akyat ay upang ipalagay na ang balanse ay binubuo ng isang scale.

Nakita mula sa pamamaraang ito, ang mga reagents ay tinimbang sa kaliwang kawali (o basket) at ang mga produkto ay tinimbang sa kanang kawali. Mula dito, ang hula ng tugon ng system (ang balanse) ay nagiging madali.

Mga pagbabago sa konsentrasyon

aA + bB <=> cC + dD

Ang dobleng arrow sa equation ay kumakatawan sa tangkay ng balanse at may salungguhit sa mga pans. Kaya kung ang isang dami (gramo, milligrams, atbp.) Ng A ay idinagdag sa system, magkakaroon ng mas maraming timbang sa tamang kawali at ang balanse ay ikiling sa panig na iyon.

Bilang isang resulta, ang C + D saucer ay bumangon; sa madaling salita, nakakakuha ito ng kahalagahan kumpara sa ulam A + B. Sa madaling salita: kasama ang pagdaragdag ng A (tulad ng B) ang balanse ay nagbabago ng mga produkto C at D pataas.

Sa mga termino ng kemikal, ang balanse ay nagtatapos sa paglilipat sa kanan: tungo sa paggawa ng mas maraming C at D.

Ang kabaligtaran ay nangyayari kung ang mga halaga ng C at D ay idinagdag sa system: ang kaliwang kawali ay nagiging mabigat, na nagiging sanhi ng pag-angat ng kanang kawali.

Muli, nagreresulta ito sa isang pagtaas sa mga konsentrasyon ng A at B; samakatuwid, ang isang balanse ng balanse ay nabuo sa kaliwa (ang mga reaksyon).

Mga pagbabago sa presyon o dami

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

Ang mga pagbabago sa presyon o dami na dulot ng system ay mayroon lamang kapansin-pansin na epekto sa mga species sa estado ng gas. Gayunpaman, para sa mas mataas na equation ng kemikal wala sa mga pagbabagong ito ay magbabago sa balanse.

Bakit? Dahil ang bilang ng kabuuang moles ng gas sa magkabilang panig ng ekwasyon ay pareho.

Hahanapin ng balanse ang balanse ng mga pagbabago sa presyon, ngunit dahil ang parehong reaksyon (direkta at kabaligtaran) ay gumagawa ng parehong halaga ng gas, nananatiling hindi nagbabago. Halimbawa, para sa sumusunod na equation ng kemikal ang balanse ay tumugon sa mga pagbabagong ito:

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

Dito, sa harap ng pagbaba ng dami (o pagtaas ng presyon) sa system, ang balanse ay itaas ang pan upang mabawasan ang epekto na ito.

Paano? Ang pagbawas ng presyur, sa pamamagitan ng pagbuo ng E. Ito ay dahil, habang ang A at B ay higit na nagpapahirap sa E kaysa sa E, gumanti sila upang bawasan ang kanilang mga konsentrasyon at dagdagan ang E.

Gayundin, ang prinsipyo ng Le Chatelier ay hinuhulaan ang epekto ng pagtaas ng dami. Kapag nangyari ito, ang balanse pagkatapos ay kailangang pigilan ang epekto sa pamamagitan ng pagtataguyod ng pagbuo ng mas maraming gas na moles na nagpapanumbalik ng pagkawala ng presyon; sa oras na ito, paglilipat ng balanse sa kaliwa, pag-aangat ng pan A + B.

Nagbabago ang temperatura

Ang init ay maaaring isaalang-alang parehong reaktibo at produkto. Samakatuwid, depende sa enthalpy ng reaksyon (ΔHrx), ang reaksyon ay exothermic o endothermic. Pagkatapos ang init ay inilalagay sa kaliwa o kanang bahagi ng equation ng kemikal.

aA + bB + heat <=> cC + dD (reothermic reaksyon)

aA + bB <=> cC + dD + heat (exothermic reaksyon)

Dito, ang pag-init o paglamig ng system ay bumubuo ng parehong mga tugon tulad ng sa kaso ng mga pagbabago sa konsentrasyon.

Halimbawa, kung ang reaksyon ay exothermic, pinapalamig ng system ang pag-aalis ng balanse sa kaliwa; habang kung ito ay pinainit, ang reaksyon ay patuloy na may isang higit na pagkahilig sa kanan (A + B).

Aplikasyon

Kabilang sa mga hindi mabilang na aplikasyon, dahil sa maraming reaksyon na umaabot sa balanse, mayroong mga sumusunod:

Sa proseso ng Haber

N ₂ (g) + 3H ₂ (g) <=> 2NH ₃ (g) (exothermic)

Ang pang-itaas na equation ng kemikal ay tumutugma sa pagbuo ng ammonia, isa sa mga pangunahing compound na ginawa sa isang pang-industriya scale.

Dito, ang mainam na mga kondisyon para sa pagkuha ng NH ₃ ay ang mga kung saan ang temperatura ay hindi masyadong mataas at, gayunpaman, kung saan may mataas na antas ng presyon (200 hanggang 1000 atm).

Sa paghahardin

Ang lila na hydrangeas (tuktok na imahe) ay nagtatag ng isang balanse kasama ang aluminyo (Al ³⁺ ) na naroroon sa mga soils. Ang pagkakaroon ng metal na ito, ang Lewis acid, ay nagreresulta sa kanilang asido.

Gayunpaman, sa mga pangunahing lupa ang mga bulaklak ng hydrangeas ay pula, sapagkat ang aluminyo ay hindi matutunaw sa mga soils na ito at hindi maaaring magamit ng halaman.

Ang isang hardinero na pamilyar sa prinsipyo ng Le Chatelier ay maaaring magbago ng kulay ng kanyang hydrangeas sa pamamagitan ng cleverly acidifying ang mga soils.

Sa pagbuo ng mga kuweba