Prinsip Le Chatelier dalam Apa yang Terdiri dan Aplikasi

The Prinsip Le Chatelier menerangkan respon sistem dalam keseimbangan untuk mengatasi kesan yang disebabkan oleh agen luar. Ia dirumuskan pada 1888 oleh ahli kimia Perancis, Henry Louis Le Chatelier. Ia digunakan untuk sebarang reaksi kimia yang mampu mencapai keseimbangan dalam sistem tertutup.

Apakah sistem tertutup? Di sinilah pemindahan tenaga di antara sempadannya (contohnya, kiub), tetapi bukan perkara. Walau bagaimanapun, untuk melakukan perubahan dalam sistem, ia perlu membukanya, dan kemudian menutupnya sekali lagi untuk mengkaji bagaimana ia bertindak balas terhadap gangguan (atau perubahan).

Setelah ditutup, sistem akan kembali ke keseimbangan dan cara untuk mencapainya dapat diramalkan terima kasih kepada prinsip ini. Adakah keseimbangan baru sama seperti sebelumnya? Ia bergantung kepada masa yang mana sistem itu tertakluk kepada gangguan luaran; jika ia cukup lama, baki baru adalah berbeza.

Indeks

• 1 Apa itu terdiri daripada??
• 2 Faktor yang mengubah suai keseimbangan kimia
  • 2.1 Perubahan dalam kepekatan
  • 2.2 Perubahan tekanan atau kelantangan
  • 2.3 Perubahan suhu
• 3 Aplikasi
  • 3.1 Dalam proses Haber
  • 3.2 Dalam berkebun
  • 3.3 Dalam pembentukan gua-gua
• 4 Rujukan

Apa itu terdiri daripada??

Persamaan kimia berikut sepadan dengan reaksi yang telah mencapai keseimbangan:

aA + bB <=> cC + dD

Dalam ungkapan ini a, b, c dan d ialah koefisien stoikiometrik. Oleh kerana sistem ditutup, tiada reaktan (A dan B) atau produk (C dan D) yang mengganggu baki masuk dari luar.

Tetapi, apakah maksudnya kira-kira? Apabila ini ditubuhkan, kelajuan tindak balas langsung (ke kanan) dan sebaliknya (ke kiri) disamakan. Oleh itu, kepekatan semua spesies tetap berterusan dari masa ke masa.

Di atas boleh difahami dengan cara ini: hanya bertindak balas sedikit A dan B untuk menghasilkan C dan D, ini bertindak balas antara satu sama lain pada masa yang sama untuk menanam semula A dan B yang digunakan, dan sebagainya manakala sistem kekal dalam keseimbangan.

Walau bagaimanapun, apabila digunakan untuk sistem gangguan-be dengan penambahan A, haba, D atau pengurangan kelantangan-, prinsip Le Chatelier meramalkan bagaimana ia akan bertindak untuk mengatasi kesan-kesan yang disebabkan, tetapi tidak menjelaskan mekanisme molekul yang membolehkan anda kembali ke keseimbangan.

Oleh itu, bergantung kepada perubahan yang dibuat, rasa reaksi dapat disukai. Sebagai contoh, jika B adalah sebatian yang dikehendaki, perubahan dilakukan dengan cara yang keseimbangan bergerak ke arah pembentukannya.

Faktor-faktor yang mengubah suai keseimbangan kimia

Untuk memahami prinsip Le Chatelier pendekatan yang sangat baik adalah untuk menganggap bahawa baki terdiri daripada keseimbangan.

Dilihat dari pendekatan ini, reagen ditimbang di plat kiri (atau keranjang) dan produk ditimbang di sebelah kanan. Dari sini, ramalan respon sistem (baki) menjadi mudah.

Perubahan dalam kepekatan

aA + bB <=> cC + dD

Anak panah dua dalam persamaan mewakili baki keseimbangan dan menekankan piring. Kemudian, jika kuantiti (gram, miligram, dll.) A ditambahkan ke dalam sistem, akan ada lebih banyak berat dalam hidangan yang tepat dan skala akan miring ke arah itu.

Akibatnya, pan C + D meningkat; iaitu, ia menjadi penting di hadapan hidangan A + B. Dalam erti kata lain: sebelum penambahan A (dari B) keseimbangan bergerak produk C dan D ke atas.

Dalam istilah kimia, baki berakhir bergerak ke kanan: ke arah pengeluaran lebih banyak C dan D.

Sebaliknya berlaku dalam hal sistem ditambahkan jumlah C dan D: piring kiri menjadi lebih berat, menyebabkan yang tepat akan naik.

Sekali lagi, ini menyebabkan peningkatan kepekatan A dan B; Oleh itu, peralihan keseimbangan ke kiri dihasilkan (reaktan).

Perubahan tekanan atau kelantangan

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

Perubahan dalam tekanan atau volum yang disebabkan oleh sistem hanya mempunyai kesan yang ketara ke atas spesies dalam keadaan gas. Walau bagaimanapun, bagi persamaan kimia yang unggul, tiada perubahan ini akan mengubah keseimbangan.

Mengapa? Kerana jumlah mol jumlah gas pada kedua-dua belah persamaan adalah sama.

Baki akan berusaha untuk menyeimbangkan perubahan tekanan, tetapi kerana kedua-dua reaksi (langsung dan songsang) menghasilkan jumlah gas yang sama, ia tetap tidak berubah. Sebagai contoh, untuk persamaan kimia yang berikut, baki tidak bertindak balas terhadap perubahan ini:

aA (g) + bB (g) <=> eE (g)

Di sini, sebelum penurunan jumlah (atau peningkatan tekanan) dalam sistem, skala akan meningkatkan plat yang membolehkan mengurangkan kesan ini. 

Bagaimana? Mengurangkan tekanan, melalui pembentukan E. Ini kerana, kerana A dan B memberikan lebih banyak tekanan daripada E, mereka bertindak balas untuk mengurangkan kepekatan mereka dan meningkatkan E.

Begitu juga, prinsip Le Chatelier meramalkan kesan kenaikan volum. Apabila ini berlaku, keseimbangan itu perlu mengatasi kesannya dengan mempromosikan pembentukan tahi lalat yang lebih gas yang memulihkan kehilangan tekanan; kali ini, mengalihkan keseimbangan ke kiri, mengangkat piring A + B.

Perubahan suhu

Haba boleh dianggap sebagai reaktif dan produk. Oleh itu, bergantung kepada entalpi tindak balas (ΔHrx), tindak balas adalah eksotermik atau endotermik. Kemudian haba diletakkan di sebelah kiri atau kanan persamaan kimia.

aA + bB + haba <=> cC + dD (reaksi endotermik)

aA + bB <=> cC + dD + haba (tindak balas eksotermik)

Di sini, pemanasan atau penyejukan sistem menjana tindak balas yang sama seperti dalam kes perubahan kepekatan.

Contohnya, jika tindak balas adalah exothermic, penyejukan sistem ini menyukai anjakan keseimbangan ke kiri; sedangkan jika ia dipanaskan, tindak balas akan terus berlaku dengan kecenderungan yang lebih tinggi ke arah kanan (A + B).

Permohonan

Antara aplikasinya yang tidak terhitung banyaknya, kerana banyak reaksi mencapai keseimbangan, kami mempunyai yang berikut:

Dalam proses Haber

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

Persamaan kimia yang unggul sepadan dengan pembentukan amonia, salah satu sebatian terbesar yang dihasilkan pada skala perindustrian.

Di sini, keadaan ideal untuk mendapatkan NH₃ mereka adalah orang-orang di mana suhu tidak terlalu tinggi dan, juga, di mana terdapat tekanan tinggi (200 hingga 1000 atm).

Dalam berkebun

Hydrangeas ungu (imej atas) mewujudkan keseimbangan dengan aluminium (Al³⁺) yang terdapat dalam tanah. Kehadiran logam ini, asid Lewis, membawa akibat pengasidannya.

Walau bagaimanapun, di tanah asas bunga hydrangeas adalah merah, kerana aluminium tidak larut dalam tanah tersebut dan tidak boleh digunakan oleh tumbuhan.

Seorang tukang kebun dengan pengetahuan mengenai prinsip Le Chatelier dapat mengubah warna hidrangeya melalui pengasidan bijak tanah.

Dalam pembentukan gua-gua

Alam juga mengambil kesempatan daripada prinsip Le Chatelier untuk menutup bumbung gua dengan stalaktit.

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

The CaCO₃ (batu kapur) tidak larut dalam air, serta CO₂. Sebagai CO₂ melarikan diri, baki beralih ke kanan; iaitu, ke arah pembentukan lebih banyak CaCO₃. Ini menyebabkan pertumbuhan mereka menonjol, seperti yang terdapat di atas imej.

Rujukan

1. Kim Brown's Doc. (2000). Teoretikal-Fizikal Tahap Kimia Lanjutan - Equilibria - Nota Pembaharuan Keseimbangan Kimia BAHAGIAN 3. Diperoleh pada 06 Mei 2018, dari: docbrown.info
2. Jessie A. Key. Peralihan Equilibria: Prinsip Le Chatelier. Diperoleh pada 06 Mei 2018, dari: opentextbc.ca
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19 Mei 2017). Definisi Prinsip Le Chatelier. Diperoleh pada 6 Mei 2018, dari: thoughtco.com
4. Binod Shrestha. Prinsip Le-chatelier dan aplikasinya. Diambil pada 6 Mei 2018, dari: chem-guide.blogspot.com
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). CENGAGE Learning, p 671-678.
6. Advameg, Inc. (2018). Keseimbangan Kimia - Aplikasi kehidupan sebenar. Diperoleh pada 6 Mei 2018, dari: scienceclarified.com
7. James St. John. (12 Mei 2016). Travertine Dripstone (Luray Caverns, Luray, Virginia, Amerika Syarikat) 38. Diperoleh pada 6 Mei 2018, dari: flickr.com
8. Stan Shebs. Hydrangea macrophylla Blauer Prinz. (Julai 2005). [Rajah] Diperoleh pada 6 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org