Le Chateliers princip i hvad der består og applikationer



den Princippet om Le Chatelier beskriver svaret af et system i ligevægt for at modvirke virkningerne forårsaget af et eksternt middel. Den blev formuleret i 1888 af den franske kemiker Henry Louis Le Chatelier. Det anvendes til enhver kemisk reaktion, der er i stand til at opnå ligevægt i lukkede systemer.

Hvad er et lukket system? Det er hvor der er overførsel af energi mellem dets grænser (for eksempel en terning), men ikke af materie. Men for at udøve en ændring i systemet er det nødvendigt at åbne det og derefter lukke det igen for at studere, hvordan det reagerer på forstyrrelsen (eller forandringen).

Når systemet er lukket, vender systemet tilbage til ligevægt, og dets måde at opnå det på kan forudsiges takket være dette princip. Er den nye ligevægt den samme som den forrige? Det afhænger af, hvornår systemet udsættes for ekstern forstyrrelse; hvis det varer længe nok, den nye balance er anderledes.

indeks

  • 1 Hvad består den af??
  • 2 Faktorer, der ændrer den kemiske ligevægt
    • 2.1 Koncentrationsændringer
    • 2.2 Ændringer i tryk eller volumen
    • 2.3 Temperaturændringer
  • 3 applikationer
    • 3.1 I Haber-processen
    • 3.2 I havearbejde
    • 3.3 I dannelsen af ​​huler
  • 4 referencer

Hvad består det af??

Den følgende kemiske ligning svarer til en reaktion, der har opnået ligevægt:

aA + bB <=> cC + dD

I dette udtryk er a, b, c og d de støkiometriske koefficienter. Da systemet er lukket, kommer ingen reaktanter (A og B) eller produkter (C og D), som forstyrrer balancen, ind fra udefra.

Men hvad betyder nøjagtigt balance? Når dette er fastslået, udlignes hastigheden af ​​den direkte reaktion (til højre) og omvendt (til venstre). Derfor forbliver koncentrationerne af alle arter konstant over tid.

Ovennævnte kan forstås på denne måde: Reagere kun en smule A og B for at producere C og D, disse reagerer med hinanden på samme tid for at regenerere A og B forbruges osv., Mens systemet forbliver i ligevægt.

Men når en forstyrrelse anvendes på systemet - hvad enten det ved at tilføje A, varme, D eller volumenreduktion - Le Chateliers princip forudsiger, hvordan det vil opføre sig for at modvirke de forårsagede virkninger, selvom det ikke forklarer mekanismen molekylær, hvormed det giver dig mulighed for at vende tilbage til ligevægt.

Afhængigt af de foretagne ændringer kan følelsen af ​​en reaktion således begunstiges. For eksempel, hvis B er den ønskede forbindelse, udføres en ændring på en sådan måde, at ligevægten bevæger sig til dens dannelse.

Faktorer, der ændrer den kemiske balance

For at forstå Le Chateliers princip er en fremragende tilgang at antage, at balancen består af en balance.

Set fra denne tilgang vejes reagenserne på den venstre (eller kurv) plade, og produkterne vejes til højre. Herfra bliver forudsigelsen af ​​systemets reaktion (balancen) let.

Koncentrationsændringer

tilA + bB <=> cC + dD

Den dobbelte pil i ligningen repræsenterer balancens skaft og understregningen underfatene. Så, hvis der tilsættes en mængde (gram, milligram osv.) Af A til systemet, vil der være mere vægt i den højre skål og skalaen vil vippe mod den side.

Som et resultat stiger C + D-panelen; det vil sige, det får betydning for A + B skålen. Med andre ord: før tilsætningen af ​​A (fra B) bevæger balancen produkterne C og D opad.

I kemiske termer slutter balancen til højre: mod produktion af flere C og D.

Det modsatte sker i tilfælde af at systemet tilsættes mængder af C og D: den venstre skål bliver tungere, hvilket får den rigtige til at stige.

Igen resulterer dette i en stigning i koncentrationerne af A og B; derfor genereres en balanceforskydning til venstre (reaktanterne).

Ændringer i tryk eller volumen

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

Ændringer i tryk eller volumen forårsaget af systemet har kun bemærkelsesværdige virkninger på arter i gasform. For den overlegne kemiske ligning ville ingen af ​​disse ændringer imidlertid ændre ligevægten.

Hvorfor? Fordi mængden af ​​gasformige totale mol på begge sider af ligningen er den samme.

Saldoen vil søge at balancere trykændringerne, men da begge reaktioner (direkte og omvendte) producerer samme mængde gas, forbliver det uændret. For eksempel svarer saldoen til følgende ændringer for følgende kemiske ligning:

tilA (g) + bB (g) <=> ogE (g)

Her, før et fald i volumen (eller forøgelse i tryk) i systemet, vil skalaen hæve pladen, der gør det muligt at reducere denne effekt. 

Hvordan? Sænkning af trykket gennem dannelsen af ​​E. Dette skyldes, da A og B udøver mere tryk end E, reagerer de på at sænke deres koncentrationer og øge E.

Ligeledes forudsiger princippet om Le Chatelier effekten af ​​volumenforøgelse. Når dette sker, skal balancen da modvirke effekten ved at fremme dannelsen af ​​mere gasformige mol, der genopretter trykforløbet. denne gang skifter balancen til venstre, løftes tallerkenen A + B.

Temperaturændringer

Varmen kan betragtes som både reaktiv og produkt. Derfor er reaktionen afhængig af reaktionens entalpier (ΔHrx) eksoterm eller endoterm. Derefter placeres varmen på venstre eller højre side af kemisk ligning.

aA + bB + varme <=> cC + dD (endoterm reaktion)

aA + bB <=> cC + dD + varme (eksoterm reaktion)

Her frembringer opvarmning eller afkøling af systemet de samme svar som i tilfælde af ændringer i koncentrationer.

Hvis for eksempel reaktionen er eksoterm, favoriserer køling systemet forskydningen af ​​ligevægten til venstre; hvorimod reaktionen fortsætter med en større tendens til højre (A + B), hvis den opvarmes.

applikationer

Blandt de utallige anvendelser, da mange reaktioner når ligevægt, har vi følgende:

I processen med Haber

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

Den overlegne kemiske ligning svarer til dannelsen af ​​ammoniak, en af ​​de største forbindelser fremstillet ved industrielle skalaer.

Her er de ideelle betingelser for at opnå NH3 de er dem, hvor temperaturen ikke er meget høj, og også hvor der er store trykniveauer (200 til 1000 atm).

I havearbejde

Lilla hortensiaer (topbillede) skaber balance med aluminium (Al3+) til stede i jordbunden. Tilstedeværelsen af ​​dette metal, Lewis-syre, fører som følge heraf til forsuring af dem.

Men i grundjorden er blomsterne af hortensiaerne røde, fordi aluminiumet er uopløseligt i jorden og kan ikke bruges af planten.

En gartner med kendskab til Le Chateliers princip kunne ændre farven på hans hortensiaer gennem den intelligente forsuring af jordbunden.

I dannelsen af ​​huler

Naturen udnytter også princippet om Le Chatelier til at dække de cavernøse tage med stalaktitter.

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

CaCO3 (kalksten) er uopløseligt i vand såvel som CO2. Som CO2 undslipper, balancen skifter til højre; det vil sige mod dannelsen af ​​mere CaCO3. Dette forårsager væksten af ​​de spidse overflader, som dem i det øverste billede.

referencer

  1. Doc Browns Chemistry. (2000). Teoretisk-Fysisk Avanceret Niveau Kemi - Equilibria - Kemisk Ligevægt Revision Notes PART 3. Hentet den 6. maj 2018, fra: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Equilibria Shifting: Le Chateliers princip. Hentet den 6. maj 2018, fra: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19. maj 2017). Le Chateliers Principle Definition. Hentet den 6. maj 2018, fra: thoughtco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chateliers princip og dets anvendelse. Hentet den 6. maj 2018, fra: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s. 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Kemisk ligevægt - Real-life applikationer. Hentet den 6. maj 2018, fra: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12. maj 2016). Travertin Dripstone (Luray Caverns, Luray, Virginia, USA) 38. Hentet den 6. maj 2018, fra: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hydrangea macrophylla Blauer Prinz. (Juli 2005). [Figur]. Hentet den 6. maj 2018, fra: commons.wikimedia.org