Princip Le Chatelier v Co obsahuje a aplikace



Princip Le Chatelier popisuje odezvu systému v rovnováze proti účinkům způsobeným externím činidlem. To bylo formulováno v roce 1888 francouzským chemikem Henry Louis Le Chatelier. Používá se pro jakoukoli chemickou reakci, která je schopna dosáhnout rovnováhy v uzavřených systémech.

Co je uzavřený systém? Je to tam, kde dochází k přenosu energie mezi jejími hranicemi (například krychle), ale nikoli hmoty. Chcete-li však provést změnu v systému, je nutné ji otevřít a poté ji znovu zavřít, abyste zjistili, jak reaguje na poruchu (nebo změnu)..

Po zavření se systém vrátí do rovnováhy a díky tomuto principu lze předvídat jeho způsob jeho dosažení. Je nová rovnováha stejná jako předchozí? Záleží na době, kdy je systém vystaven vnějšímu rušení; pokud to trvá dost dlouho, nová rovnováha je jiná.

Index

  • 1 Z čeho se skládá??
  • 2 Faktory, které modifikují chemickou rovnováhu
    • 2.1 Změny v koncentraci
    • 2.2 Změny tlaku nebo objemu
    • 2.3 Teplotní změny
  • 3 Aplikace
    • 3.1 V Haberově procesu
    • 3.2 V zahradnictví
    • 3.3 Při tvorbě jeskyní
  • 4 Odkazy

Z čeho se skládá??

Následující chemická rovnice odpovídá reakci, která dosáhla rovnováhy:

aA + bB <=> cC + dD

V tomto výrazu a, b, c a d jsou stechiometrické koeficienty. Vzhledem k tomu, že systém je zavřený, žádné reaktanty (A a B) ani produkty (C a D), které narušují rovnováhu, nevstupují zvenčí.

Ale co přesně znamená rovnováha? Když toto je určeno, rychlosti přímé reakce (napravo) a reverzní (doleva) být vyrovnán. Proto koncentrace všech druhů zůstávají v průběhu času konstantní.

Výše uvedené je možné chápat tímto způsobem: stačí, když na bitch A a B vytvoříte C a D, které spolu reagují na regeneraci spotřebovaného A a B a tak dále, zatímco systém zůstává v rovnováze.

Nicméně, když je na systém aplikována porucha - ať už přidáním A, tepla, D nebo redukcí objemu - Le Chatelierův princip předpovídá, jak se bude chovat, aby působil proti účinkům způsobeným, i když mechanismus nevysvětluje molekulární molekula, pomocí které se můžete vrátit do rovnováhy.

V závislosti na provedených změnách tak může být upřednostněn smysl reakce. Například, jestliže B je požadovaná sloučenina, je změna prováděna takovým způsobem, že rovnováha se pohybuje k jejímu vytvoření..

Faktory, které modifikují chemickou rovnováhu

Pro pochopení principu Le Chatelier je vynikajícím přístupem předpokládat, že bilance sestává z rovnováhy.

Z tohoto přístupu jsou činidla zvážena na levé (nebo košové) desce a produkty jsou naváženy vpravo. Odtud se stává snadná predikce odezvy systému (váhy).

Změny v koncentraci

aA + bB <=> cC + dD

Dvojitá šipka v rovnici představuje stopku váhy a podtržítko talíře. Pokud se do systému přidá množství (gramy, miligramy atd.) A, bude větší hmotnost v pravé misce a váha se nakloní k této straně..

V důsledku toho se C + D pánev zvedne; to znamená, že získává význam před miskou A + B. Jinými slovy: před přidáním A (jako B) váha pohybuje produkty C a D nahoru.

Z chemického hlediska končí rovnováha doprava: směrem k produkci více C a D.

Opak nastává v případě, že systém přidává množství C a D: levý talíř se stává těžším, což způsobuje, že pravý talíř stoupá..

To opět vede ke zvýšení koncentrací A a B; proto je generován posun rovnováhy doleva (reaktanty).

Změny tlaku nebo objemu

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

Změny tlaku nebo objemu způsobené v systému mají pouze významné účinky na druhy v plynném stavu. Nicméně, pro lepší chemickou rovnici žádná z těchto změn by změnila rovnováhu.

Proč? Protože množství plynných celkových krtků na obou stranách rovnice je stejné.

Váha se bude snažit vyrovnat změny tlaku, ale protože obě reakce (přímé i inverzní) produkují stejné množství plynu, zůstávají nezměněny. Například pro následující chemickou rovnici rovnováha reaguje na tyto změny:

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

Zde před poklesem objemu (nebo zvýšením tlaku) v systému stupnice zvedne desku, která umožňuje snížení tohoto efektu. 

Jak? Snížení tlaku prostřednictvím tvorby E. To proto, že A a B vyvíjejí větší tlak než E, reagují na snížení koncentrací a zvýšení E.

Stejně tak princip Le Chatelier předpovídá vliv zvýšení objemu. Když k tomu dojde, pak rovnováha musí působit proti účinku tím, že podporuje tvorbu více plynných molů, které obnovují ztrátu tlaku; tentokrát posunutím váhy doleva zvednutím talíře A + B.

Změny teploty

Teplo lze považovat za reaktivní i za produkt. V závislosti na entalpii reakce (ΔHrx) je tedy reakce exotermní nebo endotermní. Pak je teplo umístěno na levé nebo pravé straně chemické rovnice.

aA + bB + teplo <=> cC + dD (endotermní reakce)

aA + bB <=> cC + dD + teplo (exotermní reakce)

Zde vytápění nebo chlazení systému vytváří stejné odezvy jako v případě změn koncentrací.

Například, pokud je reakce exotermická, chlazení systému podporuje posun rovnováhy doleva; pokud se zahřívá, reakce probíhá s větší tendencí směrem doprava (A + B).

Aplikace

Mezi nesčetnými aplikacemi, protože mnoho reakcí dosahuje rovnováhy, máme následující:

V procesu Habera

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

Vynikající chemická rovnice odpovídá tvorbě amoniaku, jedné z největších sloučenin vyráběných v průmyslovém měřítku.

Zde jsou ideální podmínky pro získání NH3 jsou to ty, kde teplota není příliš vysoká a také tam, kde jsou vysoké tlaky (200 až 1000 atm).

V zahradnictví

Fialové hortenzie (horní obraz) vytvářejí rovnováhu s hliníkem (Al3+) přítomné v půdách. Přítomnost tohoto kovu, Lewisovy kyseliny, způsobuje jejich okyselení.

V základních půdách jsou však květy hortenzií červené, protože hliník je v uvedených půdách nerozpustný a nemůže být rostlinou použit..

Zahradník se znalostí principu Le Chatelier by mohl pomocí inteligentního okyselení půd upravit barvu svých hortenzií..

Při tvorbě jeskyní

Příroda také využívá principu Le Chatelier, který pokrývá jeskynní střechy krápníky.

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

CaCO3 (vápenec) je nerozpustný ve vodě, stejně jako CO2. Jako CO2 útěky, váha se posune doprava; to znamená směrem k tvorbě více CaCO3. To způsobuje růst těchto špičatých povrchů, jako jsou ty na horním obrázku.

Odkazy

  1. Doc Brownova chemie. (2000). Teoreticko-fyzikální pokročilá chemie - rovnováha - chemická rovnováha Poznámky k revizi ČÁST 3. Získáno dne 06.5.2018, z: docbrown.info
  2. Jessie A. Key. Posunutí rovnováhy: Princip Le Chateliera. Získáno dne 6. května 2018, z: opentextbc.ca
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (19. května 2017). Definice principu Le Chateliera. Získáno 6. května 2018, z: thoughtco.com
  4. Binod Shrestha. Le-chatelierův princip a jeho aplikace. Získáno 6. května 2018, z: chem-guide.blogspot.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Learning, str. 671-678.
  6. Advameg, Inc. (2018). Chemická rovnováha - skutečné-aplikace života. Získáno 6. května 2018, z: scienceclarified.com
  7. James St. John. (12. května 2016). Travertin Dripstone (Luray Caverns, Luray, Virginia, USA) 38. Získáno dne 6. května 2018, z: flickr.com
  8. Stan Shebs. Hydrangea macrophylla Blauer Prinz. (Červenec 2005). [Obrázek] Získáno 6. května 2018, z: commons.wikimedia.org