Le Chatelierov princip
Le Šateljeov princip je hemijski princip koji govori o tome kako promene uslova pod kojima se odvija povratna hemijska reakcija utiču na hemijsku ravnotežu. Uopšteno, on bi mogao glasiti ovako: ako se na neki sistem u ravnoteži deluje silom (promena koncentracije, temperature ili pritiska), ravnoteža sistema će se pomeriti u smeru odupiranja ovim promenama. Dao ga je Anri Luj Le Šatelje.
Primeri uredi
Uticaj koncentracije uredi
Razmatranjem reakcije razlaganja azot-dioksida kao primera, može se uočiti uticaj koncentracija učesnika reakcije na hemijsku ravnotežu:
2NO2 ⇌ 2NO + O2
Na povećanje koncentracije npr. NO2 sistem će odreagovati pomeranjem ravnoteže u smeru direktne reakcije, tako težeći da delimično smanji nametnuto povećanje koncentracije. Po istom principu, ravnoteža će se pomeriti u desno i smanjenjem koncentracija NO i O2, dok će njihovo povećanje, kao i smanjenje koncentracije NO2, ravnotežu pomeriti u levo, odnosno u smeru povratne reakcije.
Uticaj temperature uredi
U sledećoj reakciji direktna reakcija je egzotermna.
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 ΔH = -92 kJ/mol
Budući da se sistem odupire promenama, smanjenjem temperature ravnoteža će se pomeriti u desno (jer se u direktnoj reakciji oslobađa temperatura nadoknađujući smanjenje) i obratno, povećanjem temperature reakcionog sistema, ravnoteža će se pomeriti u levo, favorizujući tako endotermnu reakciju razlaganja amonijaka.
Uticaj pritiska uredi
Prethodna reakcija je pogodna i za ilustraciju dejstva ovog faktora:
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
Prvo je potrebno uočiti broj molova sa jedne i druge strane reakcije. Kako po Avogadrovom zakonu jedan mol svakog gasa zauzima istu zapreminu, povećanje pritiska reakcione smeše ovih gasova će ravnotežu pomeriti u desno, budući da četiri mola zauzimaju veću zapreminu od dva mola pod istim uslovima. Naime, samo povećanje pritiska, ukoliko nije izazvano promenom zapremine reakcionog suda neće uzrokovati promene u ravnoteži sistema, jer parcijalni pritisci svih gasova ostaju u istom odnosu. Tako, na primer, dodavanje inertnog gasa u smešu neće uticati na ravnotežu reakcije (ukoliko se zapremina suda odražava konstantnom) iako će svakako povećati ukupni pritisak. Međutim, promenom zapremine zatvorenog reakcionog suda dolazi do promene parcijalnih pritisaka gasova u smeši, i to pomera ravnotežu u stranu sa manje molova. Ovo je posebno očigledno ukoliko se konstanta ravnoteže izrazi preko parcijalnih pritisaka reaktanata i proizvoda reakcije. Ukoliko je broj molova sa obe strane ravnoteže isti, promena zapremine neće uticati na ravnotežu.
Jedan od najboljih primera primene Le Šateljeovog principa je u Haber-Bošovom procesu. Evidentno je da se manipulasanjem reakcionim uslovima može uticati na odvijanje povratnih reakcija i tako pomeranjem ravnoteže dobijati bolji prinos željenog
Literatura uredi
- Atkins, P.W. (1993). The Elements of Physical Chemistry (3rd izd.). Oxford University Press.
- Le Chatelier, H. and Octave Leopold Boudouard (1898), "Limits of Flammability of Gaseous Mixtures", Bulletin de la Société Chimique de France (Paris), v. 19, pp. 483–488.
- Hatta, Tatsuo (1987), "Le Châtelier principle," The New Palgrave: A Dictionary of Economics, v. 3, pp. 155–57.
- Samuelson, Paul A. (1947, Enlarged ed. 1983). Foundations of Economic Analysis, Harvard University Press. ISBN 0-674-31301-1
- D.J. Evans, D.J. Searles and E. Mittag (2001), "Fluctuation theorem for Hamiltonian systems—Le Châtelier's principle", Physical Review E, 63, 051105(4).
- Also refer to Brown Lemay Bursten. 10th or 11e edition for this principle.