Le Chatelierov princip v tem, kaj je sestavljen in kako se uporablja



The Načelo Le Chatelierja opisuje odziv sistema v ravnovesju, da bi preprečil učinke, ki jih povzroči zunanji agent. Leta 1888 ga je oblikoval francoski kemik Henry Louis Le Chatelier. Uporablja se za vsako kemično reakcijo, ki je sposobna doseči ravnotežje v zaprtih sistemih.

Kaj je zaprt sistem? Tam je prenos energije med njenimi mejami (npr. Kocka), vendar ne s snovjo. Vendar, da bi izvedli spremembo v sistemu, jo je treba odpreti in jo nato ponovno zapreti, da preuči, kako se odziva na motnjo (ali spremembo)..

Ko bo sistem zaprt, se bo sistem vrnil v ravnovesje in njegov način doseganja je mogoče predvideti zaradi tega načela. Je novo ravnovesje enako kot prejšnje? Odvisno od časa, ko je sistem izpostavljen zunanjim motnjam; če traja dovolj dolgo, je novo ravnotežje drugačno.

Indeks

  • 1 Kaj vsebuje??
  • 2 Dejavniki, ki spreminjajo kemijsko ravnovesje
    • 2.1 Spremembe koncentracije
    • 2.2 Spremembe tlaka ali prostornine
    • 2.3 Spremembe temperature
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 V Haberjevem procesu
    • 3.2 Pri vrtnarjenju
    • 3.3 Oblikovanje kavern
  • 4 Reference

Od česa je sestavljen??

Naslednja kemijska enačba ustreza reakciji, ki je dosegla ravnotežje:

aA + bB <=> cC + dD

V tem izrazu so a, b, c in d stehiometrični koeficienti. Ker je sistem zaprt, noben reaktant (A in B) ali proizvodi (C in D), ki motijo ​​ravnotežje, ne vstopajo od zunaj.

Toda kaj točno pomeni ravnovesje? Ko je to ugotovljeno, se hitrosti neposredne reakcije (na desno) in vzvratno (na levo) izenačijo. Zato koncentracije vseh vrst ostajajo konstantne skozi čas.

Zgoraj navedeno je mogoče razumeti na ta način: samo reagirajte malo A in B za proizvodnjo C in D, ti reagirata med seboj hkrati, da regenerirajo porabljene A in B, in tako naprej, medtem ko sistem ostane v ravnotežju..

Vendar, kadar se na sistem uporabi motnja, bodisi z dodajanjem A, toplote, D ali zmanjšanja volumna, LeMatelierjevo načelo napoveduje, kako se bo obnašalo, da bi preprečilo povzročene učinke, čeprav ne pojasnjuje mehanizma molekula, s katero vam omogoča vrnitev v ravnovesje.

Tako se lahko glede na opravljene spremembe daje prednost občutku reakcije. Na primer, če je B želena spojina, se izvede sprememba tako, da se ravnotežje premakne v njegovo formacijo..

Dejavniki, ki spreminjajo kemijsko ravnotežje

Za razumevanje načela Le Chatelier je odličen pristop domnevati, da je bilanca sestavljena iz ravnotežja.

Na podlagi tega pristopa se reagenti stehtajo na levi (ali košarski) plošči in proizvodi se stehtajo na desni. Od tod postane napoved odziva sistema (ravnotežje) preprosta.

Spremembe koncentracije

aA + bB <=> cC + dD

Dvojna puščica v enačbi predstavlja steblo tehtnice in podčrtaj krožnike. Če se sistemu doda količina (gramov, miligramov, itd.) A, bo v desni posodi več teže, lestvica pa bo nagnjena proti tej strani..

Zaradi tega se plošča C + D dvigne; to pomeni, da je pomemben pred A + B posodo. Z drugimi besedami: pred dodatkom A (od B) ravnotežje premakne proizvode C in D navzgor.

S kemičnega vidika se ravnovesje konča v desno: v smeri proizvodnje več C in D.

Nasprotno se zgodi v primeru, da se sistemu dodajo količine C in D: levi krožnik postane težji, zaradi česar se pravica dvigne..

Tudi to povzroči povečanje koncentracij A in B; zato se ustvari premik ravnotežja v levo (reaktanti).

Spremembe tlaka ali prostornine

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

Spremembe v tlaku ali volumnu, ki so nastale v sistemu, imajo le opazne učinke na vrste v plinastem stanju. Za boljšo kemijsko enačbo pa nobena od teh sprememb ne bi spremenila ravnotežja.

Zakaj? Ker je skupna količina plinastih molov na obeh straneh enačbe enaka.

Ravnotežje bo poskušalo uravnotežiti spremembe tlaka, vendar ker obe reakciji (neposredna in inverzna) proizvajajo enako količino plina, ostane nespremenjena. Na primer, za naslednjo kemijsko enačbo se ravnotežje odziva na te spremembe:

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

Tukaj, pred zmanjšanjem volumna (ali povečanjem tlaka) v sistemu, bo lestvica dvignila ploščo, ki omogoča zmanjšanje tega učinka. 

Kako? Zmanjšanje tlaka z nastankom E. To je zato, ker, ko A in B izvajajo večji pritisk kot E, reagirajo na znižanje njihovih koncentracij in povečajo E.

Prav tako načelo Le Chatelier napoveduje učinek povečanja obsega. Ko se to zgodi, mora ravnovesje preprečiti učinek s spodbujanjem nastajanja več plinastih molov, ki obnavljajo izgubo tlaka; tokrat, premik ravnotežja na levo, dviganje krožnika A + B.

Temperaturne spremembe

Toplota je lahko reaktivna in produktna. Zato je reakcija, odvisno od entalpije reakcije (ΔHrx), eksotermna ali endotermna. Nato se toplota postavi na levo ali desno stran kemijske enačbe.

aA + bB + toplota <=> cC + dD (endotermna reakcija)

aA + bB <=> cC + dD + toplota (eksotermna reakcija)

Pri tem ogrevanje ali hlajenje sistema ustvari enake odzive kot pri spremembah koncentracij.

Na primer, če je reakcija eksotermna, hlajenje sistema daje prednost premiku ravnotežja v levo; ker se reakcija pri segrevanju nadaljuje z večjo tendenco v desno (A + B);.

Aplikacije

Med neštetimi aplikacijami, saj veliko reakcij dosega ravnotežje, imamo naslednje:

V procesu Haber

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

Vrhunska kemijska enačba ustreza nastajanju amoniaka, ki je ena največjih spojin, proizvedenih v industrijskih merilih.

Tukaj so idealni pogoji za pridobitev NH3 to so tiste, v katerih temperatura ni zelo visoka in tudi tam, kjer obstajajo visoke ravni tlakov (200 do 1000 atm).

V vrtnarstvu

Vijolične hortenzije (top image) vzpostavijo ravnotežje z aluminijem (Al3+) v tleh. Prisotnost te kovine, Lewisove kisline, povzroča njihovo zakisljevanje.

Vendar pa so v osnovnih tleh rože hortenzij rdeče, ker je aluminij v navedenih tleh netopen in ga rastlina ne more uporabljati.

Vrtnar, ki pozna načelo Le Chatelier, lahko s pomočjo inteligentnega zakisljevanja zemlje spremeni barvo svojih hortenzij..

V nastanku kaverne

Narava izkorišča tudi načelo Le Chatelierja, da pokrije kavernozne strehe s stalaktiti.

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

CaCO3 (apnenec) je netopen v vodi in CO2. Kot CO2 pobegne, ravnotežje se premakne v desno; to je za oblikovanje več CaCO3. To povzroča rast koničastih koncev, kot so tisti na zgornji sliki.

Reference

  1. Doc Brown's Chemistry. (2000). Teoretično-fizikalno napredna kemija - Equilibria - Kemijsko ravnovesje Opombe k reviziji 3. del. Vzpostavljeno 6. maja 2018, iz: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Premik ravnotežja: Le Chatelierov princip. Vzpostavljeno 6. maja 2018, od: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, dr. (19. maj 2017). Opredelitev Le Chatelierovega načela. Vzpostavljeno 6. maja 2018, iz: thoughtco.com
  4. Binod Shrestha. Načelo Le-chatelierja in njegova uporaba. Pridobljeno 6. maja 2018, od: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Learning, str. 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Chemical Equilibrium - Realne aplikacije. Pridobljeno 6. maja 2018, iz: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12. maj 2016). Travertin kapnik (Luray Caverns, Luray, Virginia, ZDA) 38. Vzpostavljeno 6. maja 2018, iz: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hortenzija makrofila Blauer Prinz. (Julij 2005). [Slika] Pridobljeno 6. maja 2018, iz: commons.wikimedia.org