Le Chateliers princip i vad som består av och tillämpningar



den Principen för Le Chatelier beskriver svaret hos ett system i jämvikt för att motverka effekterna som orsakas av ett externt medel. Den formulerades 1888 av den franska kemisten Henry Louis Le Chatelier. Den appliceras för någon kemisk reaktion som kan uppnå jämvikt i slutna system.

Vad är ett slutet system? Det är där det finns överföring av energi mellan dess gränser (till exempel en kub), men inte av materia. Men för att utöva en förändring i systemet är det nödvändigt att öppna det och sedan stänga det igen för att studera hur det reagerar på störningen (eller förändringen).

När systemet är stängd kommer systemet att återvända till jämvikt och dess sätt att uppnå det kan förutsägas tack vare denna princip. Är den nya jämvikten densamma som den föregående? Det beror på den tid då systemet utsätts för yttre störningar. Om det varar tillräckligt länge, är den nya balansen annorlunda.

index

  • 1 Vad består det av??
  • 2 Faktorer som ändrar kemikaliebalansen
    • 2.1 Förändringar i koncentrationen
    • 2.2 Förändringar i tryck eller volym
    • 2.3 Temperaturförändringar
  • 3 applikationer
    • 3.1 I Haber-processen
    • 3.2 I trädgårdsarbete
    • 3.3 Vid bildandet av grottor
  • 4 referenser

Vad består det av??

Följande kemiska ekvation motsvarar en reaktion som har uppnått jämvikt:

aA + bB <=> cC + dD

I detta uttryck är a, b, c och d de stökiometriska koefficienterna. Eftersom systemet är stängd, kommer inga reaktanter (A och B) eller produkter (C och D) som stör balansen in från utsidan.

Men, vad betyder balans exakt? När detta fastställs, utjämnas hastigheten för den direkta reaktionen (till höger) och omvänden (till vänster). Därför förblir koncentrationen av alla arter konstant över tiden.

Ovanstående kan förstås på detta sätt: reagera bara lite A och B för att producera C och D, dessa reagerar med varandra samtidigt för att regenera A och B konsumeras och så vidare medan systemet förblir i jämvikt.

Men när en störning appliceras på systemet - vare sig genom att lägga till A, värme, D eller volymreduktion - Le Chateliers princip förutspår hur det kommer att verka för att motverka de orsakade effekterna, även om det inte förklarar mekanismen molekylär genom vilken den låter dig återgå till jämvikt.

Således, beroende på de förändringar som gjorts, kan känslan av en reaktion gynnas. Om exempelvis B är den önskade föreningen utövas en förändring på ett sådant sätt att jämvikten flyttar till dess bildning.

Faktorer som ändrar kemikaliebalansen

För att förstå Le Chateliers princip är ett utmärkt tillvägagångssätt att anta att balansen består av en balans.

Sett från detta tillvägagångssätt vägs reagenserna på vänster (eller korg) plattan och produkterna vägs till höger. Härifrån blir prediktionen av systemets svar (balansen) lätt.

Förändringar i koncentrationen

tillA + bB <=> cC + dD

Den dubbla pilen i ekvationen representerar balans skaft och understrykning underlagsskivorna. Sedan, om en mängd (gram, milligram, etc.) av A läggs till systemet, kommer det att bli mer vikt i rätt maträtt och skalan lutar mot den där sidan.

Som ett resultat stiger C + D-panelen; det innebär att det blir viktigt framför A + B-skålen. Med andra ord: för tillsatsen av A (från B) flyttar balansen produkterna C och D uppåt.

I kemiska termer slutar saldot att röra sig till höger: mot produktion av mer C och D.

Det motsatta inträffar i det fall att systemet läggs till mängderna C och D: den vänstra plattan blir tyngre vilket gör att den rätta stiger.

Återigen resulterar detta i en ökning av koncentrationerna av A och B; därför genereras en balansskift till vänster (reaktanterna).

Förändringar i tryck eller volym

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

Förändringar i tryck eller volym som orsakas i systemet har endast märkbara effekter på arter i gasform. För den överlägsna kemiska ekvationen skulle emellertid ingen av dessa förändringar förändra jämvikten.

Varför? Eftersom mängden gasformiga totala moler på båda sidor av ekvationen är densamma.

Balansen kommer att försöka balansera tryckförändringarna, men eftersom båda reaktionerna (direkt och invers) producerar samma mängd gas, förblir det oförändrat. Till exempel svarar saldot för följande kemiska ekvation på dessa förändringar:

tillA (g) + bB (g) <=> ochE (g)

Här, innan en minskning av volymen (eller ökning av tryck) i systemet, kommer skalan höja plattan som gör det möjligt att minska denna effekt. 

Hur? Att minska trycket, genom bildandet av E. Detta beror på att, eftersom A och B utövar mer tryck än E, reagerar de på att sänka deras koncentrationer och öka E.

På samma sätt förutsäger Le Chateliers princip att effekten av volymökning ökar. När detta inträffar behöver balansen då motverka effekten genom att främja bildandet av mer gasformiga molar som återställer tryckförlusten. den här gången skiftar balansen till vänster och lyfter fatet A + B.

Temperaturförändringar

Värmen kan betraktas som både reaktiv och produkt. Beroende på reaktionens entalpy (ΔHrx) är reaktionen därför exoterm eller endoterm. Då placeras värmen på vänster eller höger sida av kemiska ekvationen.

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

aA + bB <=> cC + dD + värme (exoterm reaktion)

Här alstrar uppvärmning eller kylning av systemet samma svar som vid förändringar i koncentrationer.

Om exempelvis reaktionen är exoterm, favoriserar kylningen förskjutningen av jämvikten till vänster; medan om den upphettas fortsätter reaktionen med en större tendens mot höger (A + B).

tillämpningar

Bland de otaliga applikationerna, eftersom många reaktioner når jämvikt, har vi följande:

I process av Haber

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

Den överlägsna kemiska ekvationen motsvarar bildandet av ammoniak, en av de största föreningarna som produceras vid industriella skalor.

Här är de ideala förutsättningarna för att erhålla NH3 de är de där temperaturen inte är mycket hög och även där det finns höga trycknivåer (200 till 1000 atm).

I trädgårdsarbete

Lila hortensior (toppbild) skapar en balans med aluminium (Al3+) närvarande i marken. Närvaron av denna metall, Lewis-syra, leder till följd av försurningen av dem.

Men i grundjorden är blommorna av hortensiorna röda, eftersom aluminiumet är olösligt i sagda jordar och kan inte användas av växten.

En trädgårdsmästare med kunskap om Le Chateliers princip kan ändra färgen på sina hortensior genom den intelligenta försurningen av jordar.

Vid bildandet av grottor

Naturen utnyttjar också Le Chateliers princip för att täcka de cavernösa taken med stalaktiter.

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

CaCO3 (kalksten) är olöslig i vatten, såväl som CO2. Som CO2 flyr, balansen växlar till höger; det vill säga mot bildandet av mer CaCO3. Detta medför tillväxten av de spetsiga ytorna, såsom de i den övre bilden.

referenser

  1. Doc Browns Chemistry. (2000). Teoretisk-fysisk avancerad nivåkemi - Equilibria - Chemical Equilibrium Revisionsanmärkningar DEL 3. Hämtad den 6 maj 2018, från: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Equilibria Shifting: Le Chateliers princip. Hämtad den 6 maj 2018, från: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19 maj 2017). Le Chateliers principdefinition. Hämtad den 6 maj 2018, från: thoughtco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chateliers princip och dess tillämpning. Hämtad den 6 maj 2018, från: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, sid 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Kemisk jämvikt - Verkliga applikationer. Hämtad den 6 maj 2018, från: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12 maj 2016). Travertin Dripstone (Luray Caverns, Luray, Virginia, USA) 38. Hämtad den 6 maj 2018, från: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hydrangea macrophylla Blauer Prinz. (Juli 2005). [Bild]. Hämtad den 6 maj 2018, från: commons.wikimedia.org