Принцип Ле Шателье

Если находящаяся в химическом равновесии система подвергается внешнему воздействию, в ней возникают процессы, стремящиеся ослабить это воздействие.

Чтобы легче понять принцип Ле Шателье, рассмотрим простую химическую реакцию. Два вещества (реактивы) взаимодействуют друг с другом, в результате взаимодействия образуется третье вещество (продукт), которое стремится к расщеплению на исходные вещества. Это можно изобразить в виде следующего уравнения:

A + B <—> C

Двойная стрелка обозначает обратимую реакцию. При протекании прямой реакции слева направо происходит образование вещества C из веществ A и B. В случае обратной реакции (справа налево) вещество C расщепляется на вещества A и B. Когда эта система находится в химическом равновесии, скорости прямой и обратной реакций одинаковы — в одной точке данной системы образуется молекула вещества C, а где-то в другом месте другая молекула вещества С распадается.

Если в систему добавить избыток вещества A, равновесие временно нарушится, так как вырастет скорость образования вещества C. Но чем быстрее будет расти концентрация вещества C, тем быстрее оно будет расщепляться — пока снова не будет достигнуто равновесие между прямой и обратной реакциями. Тогда скорость образования вещества C из веществ A и B сравняется со скоростью расщепления вещества С на вещества A и B.

Действие принципа Ле Шателье можно проследить на примере изменения химического состава дождя или растворения шипучей антацидной (снижающей кислотность желудочного сока) таблетки в воде. В обоих случаях в химической реакции участвуют углекислый газ (CO2), вода(H2O) и угольная кислота (H2CO3):

CO2 + H2O <—> H2CO3

Когда дождевая капля попадает в воздух, она поглощает углекислый газ, и концентрация в левой части реакции возрастает. Для поддержания равновесия образуется большее количество угольной кислоты. В результате дождь становится кислотным (смКислотный дождь). Добавление углекислого газа смещает равновесие реакции вправо. Противоположная реакция происходит при опускании в воду таблетки антацида (вещества, нейтрализующего кислоту). Бикарбонат натрия (антацид) вступает в реакцию с водой, и образуется угольная кислота, что приводит к увеличению концентрации вещества в правой части реакции. Чтобы восстановилось равновесие, угольная кислота разлагается на воду и углекислый газ, который мы и наблюдаем в виде пузырьков.

Анри Луи ЛЕ ШАТЕЛЬЕ
Анри Луи ЛЕ ШАТЕЛЬЕ
Henri Louis Le Chatelier, 1850–1936

Французский химик. Родился в городе Мирибель-лез-Эшель в семье ученых. Получил образование в престижной Парижской политехнической школе. Был профессором в Высшей горной школе и в Сорбонне, позже был назначен Генеральным инспектором шахт и рудников Франции (до него этот пост занимал его отец). Ле Шателье изучал химические реакции, связанные с несчастными случаями на шахтах и в металлургическом производстве, участвовал в исследовании детонации рудничного газа. Разработал термоэлектрический пирометр (оптический прибор для определения температуры раскаленных тел по цвету) и гидравлические тормоза для железнодорожных составов; изобрел кислородно-ацетиленовую сварку.


4
Показать комментарии (4)
Свернуть комментарии (4)

  • larochka502  | 14.07.2010 | 17:54 Ответить
    Мой любимый принцип в школе)
    Спасибо за статью, было интересно!!!
    Ответить
    • il63 > larochka502 | 28.09.2010 | 00:40 Ответить
      Тогда попробуйте объяснить с помощью "любимого принципа" такой факт. Растворение NaOH или KOH в воде сопровождается очень сильным нагревом раствора (почти как с серной кислотой!). То есть этот процесс экзотермический. Тогда, в соответствии с принципом Ле Шателье, повышение температуры равновесной системы (насыщенный раствор щелочи <-> твердая щелочь на дне сосуда) должно приводить к уменьшению растворимости щелочи. Однако хорошо известно, что растворимость щелочей с повышением температуры растет, и очень быстро! Сможете объяснить, нарушается ли в этом примере принцип Ле Шателье, или нет?
      Ответить
      • vv11 > il63 | 28.02.2011 | 17:24 Ответить
        При растворении щелочи в воде, при условиях первой части задачи, происходит увеличение энтропии системы, т.к. изначально были две системы: твердая щелочь и чистая вода, а после растворения - раствор щелочи в воде. Увеличение энтропии привело к увеличению температуры.
        Когда же у нас равновесная система твердая щелочь - раствор при растворении твердой щелочи не происходит резкого увеличения энтропии, а растворимость увеличивается только из-за увеличения подвижности молекул.
        Ответить
        • il63 > vv11 | 28.02.2011 | 21:42 Ответить
          Вы написали "Увеличение энтропии привело к увеличению температуры".
          Это с какой стати? Ведь все эндотермические реакции идут только за счет увеличения энтропии (СаСО3 = СаО + СО2), но увеличение энтропии не приводит к увеличению температуры. Наоборот, нужно все время подводить тепловую энергию для поддержания температуры.
          Еще более наглядный пример: при растворении нитрата аммония в воде энтропия увеличивается, а температура сильно понижается (мокрый стакан может примерзнуть к подставке).
          Еще более разительный пример: реакция CoCl2.6H2O + 6SOCl2 = CoCl2 + 6SO2 + 12HCl. Сильнейшее увеличение энтропии и также сильнейшее понижение температуры (у меня доходило до минус 30оС).
          В случае щелочи причина другая - баланс энергии, идущей на разрушение решетки (эндотермический процесс) и энергии гидратации ионов (экзотермический процесс). При равновесии твердая щелочь - насыщенный раствор твердая фаза - это кристаллогидрат(!), растворение которого эндотермично, т.е. идет с поглощением теплоты, в точном соответствии с Ле Шателье. При этом почти все молекулы воды в растворе уже "заняты" гидратацией ионов щелочи, поэтому "новые ионы" от вновь растворившейся порции щелочи уже плохо гидратируются и потому процесс в целом эндотермический.
          Ответить
Написать комментарий

1888
Принцип Ле Шателье
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»