Ле Шателье принципі
Ле Шателье принципі (Ле Шателье — француз физигі және химигі, 1850-1936 жж.) химиялық реакциялардың тепе-теңдігін зерттейтін маңызды тұжырымдама болып табылады. Бұл принцип химиялық реакциялардың сыртқы жағдайлар өзгерген кезде қалай жауап беретінін түсіндіреді.
Ле Шателье принципінің мәні
Ле Шателье принципі былай дейді:
Егер жүйеге сыртқы әсер қолданылса (мысалы, температура, қысым, концентрация өзгерсе), онда жүйе бұл өзгерістерді бәсеңдету үшін тепе-теңдікті қайта қалпына келтіруге тырысады.
Бұл принцип химиялық реакциялардың жылжуы мен динамикасын түсіндіруде маңызды рөл атқарады. Басқаша айтқанда, егер сыртқы факторлар әсер етсе, химиялық реакциялардың бағыты сол өзгерісті болдырмау үшін өзгереді.
Принциптің қолданылуы
- Температураның әсері:
Температураның өзгеруі химиялық реакцияның жылдамдығына және тепе-теңдігіне әсер етеді.- Егер экзотермиялық (жылу бөлетін) реакцияға жылу қосылса, реакция қайтымды болады, яғни реакция өнімдері мен реагенттерінің арақатынасы тепе-теңдікке қайта келуі үшін бастапқыға қарай жылжиды.
- Ал егер эндотермиялық (жылу сіңіретін) реакцияға жылу қосылса, реакция өнімдерінің көбеюіне әсер етеді, себебі жүйе өзіне жылу сіңіруге тырысады.
- Қысымның әсері:
Қысымның өзгеруі көбінесе газдар қатысатын химиялық реакцияларға әсер етеді.- Егер газдар қатысатын реакцияның көлемі төмендесе (мысалы, газдардың санын азайтатын реакция болса), қысымның артуы жүйеге пайдалы болады, себебі жүйе қысымды азайту үшін реакцияның бағытын өзгертуге тырысады.
- Егер газдардың саны артатын реакция болса, онда қысымның төмендеуі жүйеге пайдалы болады.
- Концентрацияның өзгеруі:
Реагенттер мен өнімдердің концентрациясы да тепе-теңдікті өзгертуі мүмкін.- Егер жүйеге қосымша реагент қосылса, реакция өнімдерінің артуына бағытталады, яғни тепе-теңдік өнімдерге қарай жылжиды.
- Егер өнімдердің концентрациясы көбейсе, реакция реагенттерге қарай жылжиды.
- Катализаторлардың әсері:
Катализаторлар реакцияның жылдамдығын арттырады, бірақ олар тепе-теңдікті өзгертпейді. Яғни, катализатор реакцияның бағытында ешқандай өзгеріс жасамайды, бірақ тек тепе-теңдікке жету уақытын қысқартады.
Ле Шателье принципінің мысалдары
- Аммиак синтезі (Габер процесі)
Н2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g)
Бұл реакция экзотермиялық (жылу бөлетін) реакция болып табылады.- Егер температура жоғарыласа, реакция кері жүріп, аммиактың түзілуі азаяды.
- Егер температура төмендетілсе, реакция өнімдерге қарай жылжиды, яғни аммиак көбеюі мүмкін.
- Гидролиз реакциясы
H2O + CO2 ⇌ H2CO3
Бұл реакцияның тепе-теңдігі судағы көмірқышқыл газының концентрациясына байланысты. Егер CO2 газын көбейтсе, реакция өнімдеріне қарай жылжып, көмірқышқыл қышқылы (H2CO3) көбірек түзіледі.
Қорытынды
Ле Шателье принципі химиялық реакциялардың тепе-теңдігін зерттеуде маңызды тұжырымдама болып табылады. Бұл принциптің көмегімен химиктер сыртқы жағдайлардың реакциялардың жылжуына қалай әсер ететінін түсініп, оларды реттеу арқылы қажетті өнімдерді көбейтуге немесе азайтуға мүмкіндік алады. Ле Шателье принципі химиялық инженерияда, экологиялық процестерді басқаруда және көптеген өнеркәсіптік процестерде маңызды рөл атқарады.