ルシャトリエの原理：濃度の変更

順方向反応の速度が逆反応の速度と等しい場合、システムは動的平衡状態にあります。反応はまだ両方向に進行していますが、反応物と生成物の正味濃度は一定のままです。

この時点で、反応物や生成物の濃度が変化すると、例えば分子Aを追加したり、分子Cを除去したりすると、平衡が乱れます。このような変更は、システムに対するストレスです。

ル・シャトリエの原理によれば、濃度の変化、体積や圧力の変化、温度の変化などにより、平衡状態にある系に応力がかかると、平衡位置は応力を最小化し、平衡を回復する方向に移動します。

濃度の変化に対するシステムの応答を理解するために、接続された 2 つの水タンク A と B について考えてみます。最初は、2つのタンクの水位は等しく、システムは平衡状態にあります。次に、タンクBに水を追加します。

このストレスにより、タンクBの水位が上昇し、平衡が乱れます。このストレスを相殺するために、水の一部がタンクAに流れ込み、平衡状態を回復します。

逆に、タンクBから水を取り出すと、水位が下がることでストレスも引き起こされます。

その結果、タンクAの水がタンクBに流れ込み、平衡状態に戻ります。

平衡状態のシステムの場合、反応商は平衡定数に等しくなります。平衡混合物に反応物を追加すると、Qが減少します。ル・シャトリエの原理によれば、システムは平衡位置を生成物にシフトして追加された反応物を消費し、平衡を再確立することにより、この応力を最小限に抑えます。

同様に、平衡混合物から製品を取り除くと、平衡を回復するために同様の反応が得られます。

これに対して、製品を追加するとQが増加します。したがって、平衡位置は反応物に向かってシフトし、追加された生成物を消費して平衡を回復します。

濃度が変化すると、Kの値は変化せずに平衡位置がシフトします。