Princip Le Chatelier: vědecký průlom 18. století

Mnoho lidí ví o existenci principu Le Chatelier ze školní lavice. Ale málokdo rozumí a může vysvětlit, jaký je tento známý princip.

Francouzský vědec řekl v roce 1884 zákonu o dynamické rovnováze. Na konci devatenáctého století byl objev velmi významný a okamžitě přitahoval pozornost vědecké obce. Ale kvůli nedostatku mezinárodní vědecké spolupráce před sto lety a půl jen jeho krajané věděli o vědeckém průlomu Le Chatelier. V roce 1887, přemístění chemické rovnováhy ve vnějším změnám podmínek, řekl německý vědec Karl Ferdinand Braun, nezávisle objevil stejný vědecký zákon, jak nedostatečně informováni o French Open. Není náhodou, že tento princip se často nazývá princip Le Chatelier-Brown.

Tak jaký je princip Le Chatelier?

Systémy, které jsou v rovnováze, mají vždy tendenci udržovat rovnováhu a působit proti vnějším silám, faktorům a podmínkám. Toto pravidlo platí pro všechny systémy a pro všechny procesy: chemické, elektrické, mechanické, tepelné. Zásada Le Chatelier má zvláštní praktický význam pro reverzibilní chemické reakce.

Účinek teploty na reakční rychlost je přímo závislý na typu reakce pro tepelný účinek. Při zvýšení teploty se rovnováha posune směrem k endotermické reakci. Snížení teploty vede k posunu chemické rovnováhy směrem k exotermní reakci. Důvodem toho je skutečnost, že když je systém odstraněn z rovnováhy vnějšími silami, stává se stavem méně závislé na vnějších faktorech. Závislost endotermických a exotermických procesů na rovnovážném stavu je vyjádřena Van`t Hoffovou rovnicí:

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

kde je V2 chemická reakční rychlost při změněné teplotě je V1 počáteční reakční rychlost a y je indikátorem teplotního rozdílu.

Švédský vědec Arrhenius odvodil vzorec pro exponenciální závislost reakční rychlosti na teplotním režimu.

K = A • e (-E (RT)), kde E je aktivační energie, R je univerzální plynová konstanta a T je teplota v systému. Hodnota A je konstanta.

Jak tlak stoupá, pozoruje se posun chemické rovnováhy ve směru, kde látky zaujímají menší objem. Je-li objem počátečních látek větší než objem reakčních produktů, pak se rovnováha posune směrem k původním složkám. Pokud tedy objem reakčních produktů přesáhne objem činidel, pak se rovnováha posune směrem k výsledným chemickým sloučeninám. Předpokládá se, že každý mól plynu za normálních podmínek zaujímá stejný objem. Ale změna tlaku v systému neovlivní vždy chemická rovnováha. Z principu Le Chatelier vyplývá, že doplnění reakce inertním plynem Změní tlak, ale nevyváží systém do rovnováhy. V tomto případě je pro reakci významný pouze tlak, který je spojen s reakčními látkami (helium nemá volné elektrony, nereaguje s látkami v systému).

Přidání určitého množství látky k reakci vede k posunu rovnováhy k procesu, kdy se tato látka stává menší.

Rovnováha má dynamický charakter. Je to "narušeno" a "vyrovnané" přirozeným způsobem v průběhu reakce. Vysvětlete tuto situaci příkladem. Když se roztok bromu hydrogenuje, kyselina bromovodíková. Přichází čas, kdy se konečný produkt vytváří příliš, jeho objem přesahuje celkový objem monomolekul vodíku a bromu, reakční rychlost se zpomaluje. Pokud do systému přidáte vodík nebo brom, reakce bude probíhat opačným směrem.