Principe Le Chatelier: een wetenschappelijke doorbraak van de 18e eeuw

Veel mensen weten het bestaan van het Le Chatelier-principe van de schoolbank. Maar weinig begrijpen en kan uitleggen wat dit bekende principe is.

De Franse wetenschapper vertelde de wereld over de wet van dynamisch evenwicht in 1884. Voor de late negentiende eeuw was de ontdekking zeer belangrijk en werd de aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap onmiddellijk aangetrokken. Maar als gevolg van het gebrek aan internationale wetenschappelijke samenwerking en anderhalf jaar geleden, wisten alleen zijn landgenoten over de wetenschappelijke doorbraak van Le Chatelier. In 1887 heeft de Duitse wetenschapper Karl Ferdinand Brown, die zelfstandig dezelfde wetenschappelijke wet ontdekte, onwetend zijn aan de ontdekking van de Fransman, gezegd over de verschuiving van het chemische evenwicht onder veranderende externe condities. Het is geen toeval dat dit principe vaak het Le Chatelier-Brown-principe wordt genoemd.

Dus wat is het principe van Le Chatelier?

De systemen die in evenwicht zijn, proberen altijd hun evenwicht te behouden en de externe krachten, factoren en condities tegen te gaan. Deze regel geldt voor alle systemen en voor elk proces: chemisch, elektrisch, mechanisch, thermisch. Het Le Chatelier-principe heeft een speciale praktische betekenis voor reversibele chemische reacties.

Het effect van temperatuur op de reactiesnelheid is direct afhankelijk van het type reactie voor het thermische effect. Met een toename van de temperatuur wordt een verschuiving in het evenwicht naar de endotherme reactie waargenomen. De respectievelijke verlaging van de temperatuur leidt tot een verschuiving in het chemische evenwicht naar de exotherme reactie. De reden hiervoor is te zien in het feit dat wanneer het systeem uit evenwicht wordt verwijderd door externe krachten, het in een toestand van minder afhankelijkheid van externe factoren verandert. De afhankelijkheid van endotherme en exotherme processen op de evenwichtstoestand wordt uitgedrukt in de Van't Hoffvergelijking:

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

Waar V2 de snelheid van de chemische reactie bij een gewijzigde temperatuur is, is V1 de initiële reactietempo en y is de temperatuurverschilparameter.

Zweedse wetenschapper Arrhenius leidde de formule af voor de exponentiële afhankelijkheid van de reactiesnelheid op het temperatuurregime.

K = A • e (-E (RT)), waar E de activeringsenergie is, R is de universele gasconstante en T is de temperatuur in het systeem. De waarde van A is een constante.

Naarmate de druk toeneemt, wordt een verschuiving in chemisch evenwicht waargenomen in de richting waar de stoffen een kleiner volume bezetten. Als het volume van de initiële stoffen groter is dan het volume van de reactieproducten, verschuift het evenwicht naar de oorspronkelijke componenten. Als het volume reactieproducten dan het volume reagentia overschrijdt, verschuift het evenwicht naar de resulterende chemische verbindingen. Er wordt aangenomen dat elke mol gas hetzelfde volume onder normale omstandigheden heeft. Maar de drukverandering in het systeem heeft niet altijd invloed op het chemische evenwicht. Het Le Chatelier-principe laat zien dat de toevoeging van een inert gas aan de reactie de druk verandert, maar het systeem niet uit evenwicht verwijdert. In dit geval is alleen de druk die geassocieerd wordt met de reactieve stoffen significant voor de reactie (helium heeft geen vrije elektronen, het interagereert niet met stoffen in het systeem).

De toevoeging van een bepaalde hoeveelheid van een stof aan de reactie resulteert in een verschuiving in het evenwicht naar het proces waarbij deze stof kleiner wordt.

Ewewig heeft een dynamisch karakter. Het wordt in de loop van de reactie op een natuurlijke manier "verstoord" en "geliquideerd". Laat ons deze situatie door een voorbeeld uitleggen. Hydrogenering van de broomoplossing produceert hydrobromzuur. Er komt een tijd wanneer het eindprodukt te veel wordt gevormd, het volume overschrijdt het totale volume monomoleculen van waterstof en broom, de reactie snelheid vertraagt. Als u waterstof of broom aan het systeem toevoegt, gaat de reactie in de tegenovergestelde richting.