Principle Le Chatelier: ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 18

หลายคนรู้เกี่ยวกับหลักการ Le Chatelier จากโรงเรียน แต่มีเพียงไม่กี่คนที่เข้าใจและสามารถอธิบายได้ว่าหลักการที่เป็นที่รู้จักนี้เป็นอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ฝรั่งเศสบอกกับโลกเกี่ยวกับกฎหมายดุลยภาพแบบไดนามิกในปี 1884 ในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าการค้นพบนี้มีความสำคัญและได้รับความสนใจจากชุมชนวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมาก แต่เนื่องจากการขาดความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศมานานกว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาเฉพาะเพื่อนร่วมชาติของเขาเท่านั้นที่รู้เกี่ยวกับความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ของเลอ Chatelier ในปี ค.ศ. 1887 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Karl Ferdinand Brown ผู้ค้นพบกฎทางวิทยาศาสตร์เดียวกันโดยไม่สนใจการค้นพบของชาวฝรั่งเศสกล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงสมดุลทางเคมีภายใต้สภาวะภายนอกที่เปลี่ยนแปลงไป ไม่เป็นไรว่าหลักการนี้มักเรียกว่าหลักการ Le Chatelier-Brown

ดังนั้นหลักการของเลอ Chatelier คืออะไร?

ระบบที่อยู่ในภาวะสมดุลมักมีแนวโน้มที่จะเพื่อรักษาความสมดุลและต่อต้านแรงภายนอกปัจจัยและเงื่อนไข กฎนี้ใช้กับทุกระบบและสำหรับกระบวนการใด ๆ : เคมี, ไฟฟ้า, เครื่องกล, ความร้อน หลักการ Le Chatelier มีความสำคัญทางปฏิบัติเป็นพิเศษสำหรับปฏิกิริยาเคมีย้อนกลับ

ผลของอุณหภูมิต่ออัตราการไหลปฏิกิริยาโดยตรงขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาสำหรับผลกระทบความร้อน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยา endothermic การลดอุณหภูมิตามลําดับทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงสมดุลทางเคมีไปสูปฏิกิริยาคายความรอน สาเหตุของเรื่องนี้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อระบบถูกลบออกจากภาวะสมดุลโดยแรงภายนอกทำให้สภาพของการพึ่งพาปัจจัยภายนอกน้อยลง การพึ่งพาของกระบวนการ endothermic และคายความร้อนในสภาวะสมดุลจะถูกแสดงโดยสมการ Van't Hoff:

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

โดยที่ V2 เป็นอัตราของปฏิกิริยาทางเคมีที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง V1 คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นและ y คือพารามิเตอร์ความแตกต่างของอุณหภูมิ

นักวิทยาศาสตร์สวีเดน Arrhenius ชี้แจงสูตรสำหรับการพึ่งพาเลขขึ้นของอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่อระบบการปกครองของอุณหภูมิ

K = A • e (-E (RT)) โดยที่ E เป็นพลังงานกระตุ้น R เป็นค่าคงที่ของแก๊สสากลและ T คืออุณหภูมิในระบบ ค่าของ A คือค่าคงที่

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นการเคลื่อนที่จะสังเกตได้สมดุลทางเคมีในทิศทางที่สารมีปริมาณน้อยลง ถ้าปริมาตรของสารเริ่มต้นมากกว่าปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาแล้วสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ส่วนประกอบเดิม ดังนั้นถ้าปริมาตรของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเกินกว่าปริมาณของน้ำยาแล้วสมดุลจะเลื่อนไปสู่สารเคมีที่เกิดขึ้น สันนิษฐานว่าแต่ละโมลของก๊าซมีปริมาตรเท่ากันภายใต้สภาวะปกติ แต่การเปลี่ยนความดันในระบบไม่ส่งผลต่อสมดุลทางเคมีเสมอไป หลักการ Le Chatelier แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มก๊าซเฉื่อยให้กับปฏิกิริยาเปลี่ยนความดัน แต่ไม่ได้นำระบบออกจากสภาวะสมดุล ในกรณีนี้เฉพาะความดันที่เกี่ยวข้องกับสารปฏิชีวนะมีความสำคัญต่อปฏิกิริยา (ฮีเลียมไม่มีอิเล็กตรอนอิสระไม่มีผลต่อสารในระบบ)

การเพิ่มจำนวนของสารที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสมดุลให้กับกระบวนการที่สารนี้มีขนาดเล็กลง

ความสมดุลมีลักษณะแบบไดนามิก มันถูก "รบกวน" และ "leveled" ในลักษณะธรรมชาติในช่วงของปฏิกิริยา ให้เราอธิบายสถานการณ์นี้ด้วยตัวอย่าง ไฮโดรเจนของสารละลายโบรมีนจะผลิตกรดไฮโดรโบรมิค มีช่วงเวลาที่ผลิตภัณฑ์ปลายเกิดขึ้นมากเกินไปปริมาณของมันสูงกว่าปริมาณโมเลกุลของไฮโดรเจนและโบรมีนทั้งหมดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะช้าลง ถ้าคุณเพิ่มไฮโดรเจนหรือโบรมีนลงในระบบปฏิกิริยาจะไปในทิศทางตรงกันข้าม