Вездесущий Ле Шателье Кто такой Ле Шателье

Вездесущий Ле Шателье

Кто такой Ле Шателье ? • Анри-Луи Ле- Шателье родился 8 октября 1850 года в Париже. Будущий открыватель знаменитого принципа был широко образованным и эрудированным человеком. Ле-Шателье стал уже профессором Высшей горной школы, а тридцать лет спустя - Парижского университета. Тогда же он был избран в действительные члены Парижской Академии наук. Наиболее важный вклад французского ученого в науку был связан с изучением химического равновесия, исследованием смещения равновесия под действием температуры и давления

Принцип Ле-Шателье • Изменение любого фактора, могущего влиять на состояние химического равновесия системы веществ, вызывает в ней реакцию, стремящуюся противодействовать производимому изменению. Повышение температуры вызывает реакцию, стремящуюся понизить температуру, то есть идущую с поглощением тепла. Увеличение давления вызывает реакцию, стремящуюся вызвать уменьшение давления, то есть сопровождающуюся уменьшением объема. . . ".

Влияние температуры • В каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое эндотермическому. • N 2 + 3 H 2 s 2 NH 3 + Q • Прямая реакция - экзотермическая, а обратная реакция – эндотермическая. • При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции.

Влияние давления • Во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переоходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе. • Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: • При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; • при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом схема реакции • Таким образом, при переходе от исходных веществ к продуктам объем газов уменьшился вдвое. Значит, при повышении давления равновесие смещается в сторону образования NH 3, о чем свидетельствуют следующие данные для реакции синтеза аммиака при 400 0 С: • давление, МПа 0, 1 10 20 30 60 100 • объемная доля NH 3, % 0, 4 26 36 46 66 80

Влияние концентрации • Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам: • При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; • при повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

Рассмотрим теперь, как применил принцип Ле Шателье, принцип противодействия, для смещения равновесия реакции синтеза аммиака. • 1. Изменение равновесных концентраций, то есть концентрация веществ после установления равновесия. Чтобы сместить равновесие в сторону обраловакия аммиака, необходимо увеличить концентрацию исходных веществ, то есть концентрацию азота и водорода, и уменьшить концентрацию продукта, то есть аммиака. Равновесные концентрации принято обозначать квадратными скобками, в отличие от неравновесных, которые обозначают буквой с. Следовательно, чтобы сместить равновесие нашей реакции вправо, нужно увеличить концентрацию азота и водорода и уменьшить концентрацию аммиака то есть вывести его из сферы реакция. Понятно, что для смещения равновесия влево нужно поступить наоборот.

• 2. Изменение давления. Сиител аммиака из водорода и азота сопровождается уменьшением объема: на четырех молей исходных веществ образуется только два моля аммиака. Очевидно, что в закрытом сосуде или аппарате (он называется колонной синтеза) продукты этой реакции создают меньшее давление, чем создавали исходные вещества. Значит, прямая реакция — синтез аммиака — сопровождается понижением давления. • Наоборот, разложение аммиака на водород и азот ведет к увеличению числа газообразных молекул, а потому и к увеличению давления. При сжатии реакционной смеси равновесие смещается вправо, в сторону опряноипинн аммиака, так как этот процесс приводит к уменьшению давления, то есть противодействует внешнему воздействию. Наоборот, уменьшение давления смещает равновесие влево, в направлении разложения аммиака. • Необходимо отметить, что изменение давления смещает равновесие лишь в том случае, если в реакции принимают участие газообразные вещества и она сопровождается изменением их количества. Если же количество газообразных веществ в процессе реакции не изменяется, то увеличение или уменьшение давления не влияет на равновесие такой обратимой реакции. Например, в реакции синтеза оксида азота (II) общее количество исходных газов N 2 и 02 равно количеству продукта N 0 (по два моля). • Поэтому изменение давления не нарушает равновесие этой реакции.

Литература : • ↑ Строгий (не формульный) вывод сокращённого принципа Ле Шателье-Брауна уже дан словесно Гиббсом в работе «О равновесии гетерогенных веществ» — своего рода парадокс: формулы Д. У. Гиббса обычно преобразуют в описательный эквивалент — см. статью А. И. Русанова и М. М. Шульца (1960) Русанов А. И. , Шульц М. М. Вестник Ленинградского университета. 1960. № 4. С. 60 -65 • ↑ И. П. Базаров. Термодинамика. — М. : Высшая школа, 1991. — С. 133.

Спасибо за внимание !