14.7:
Zasada Le Chateliera: zmiana koncentracji
Układ w stanie równowagi znajduje się w stanie równowagi dynamicznej, w którym reakcje do przodu i do tyłu zachodzą w równych odstępach. Jeśli układ równowagi jest poddany zmianie warunków, która w różny sposób wpływa na te szybkości reakcji (stres), to szybkości nie są już równe i układ nie jest w równowadze. Układ następnie doświadczy reakcji netto w kierunku większej szybkości (przesunięcia), która przywróci równowagę. Zjawisko to podsumowuje zasada Le Châteliera: jeśli układ równowagi jest naprężony, system doświadczy zmiany w odpowiedzi na naprężenie, która przywróci równowagę.
Na szybkość reakcji wpływają przede wszystkim stężenia, opisane przez prawo szybkości reakcji, oraz temperatura, opisana równaniem Arrheniusa. W związku z tym zmiany stężenia i temperatury to dwa naprężenia, które mogą przesunąć równowagę.
Wpływ zmiany stężenia
Jeśli układ równowagi zostanie poddany zmianie stężenia reagenta lub gatunku produktu, szybkość reakcji do przodu lub do tyłu ulegnie zmianie. Jako przykład rozważmy reakcję równowagi:
Gdy ten układ jest w równowadze, szybkość reakcji do przodu i do tyłu jest równa.
Jeśli układ jest naprężony przez dodanie reagenta, N2 lubO2, wynikający z tego wzrost stężenia powoduje wzrost szybkości reakcji postępowej, przekraczającej szybkość reakcji odwrotnej:
Układ doświadczy tymczasowej reakcji netto w kierunku do przodu, aby przywrócić równowagę (równowaga przesunie się w prawo). To samo przesunięcie nastąpi, jeśli część produktu NO zostanie usunięta z układu, co zmniejszy szybkość reakcji odwrotnej, ponownie powodując tę samą nierównowagę szybkości.
Ta sama logika może być użyta do wyjaśnienia przesunięcia w lewo, które wynika albo z usunięcia reagenta, albo dodania produktu do układu równowagi. Oba te naprężenia powodują zwiększenie szybkości reakcji odwrotnej
oraz tymczasowa reakcja netto w odwrotnym kierunku w celu przywrócenia równowagi.
Jako alternatywę dla tej interpretacji kinetycznej wpływ zmian stężenia na równowagę można zracjonalizować pod względem ilorazów reakcji. Gdy system jest w równowadze,
Jeśli doda się reagent (zwiększając mianownik ilorazu reakcji) lub usunie się produkt (zmniejszając licznik), to Qc < Kc i równowaga przesunie się w prawo. Należy zauważyć, że trzy różne sposoby wywoływania tego stresu powodują trzy różne zmiany w składzie mieszaniny równowagi. Jeśli doda sięN2, przesunięcie w prawo zużyje O2 i wytworzy NO po przywróceniu równowagi, dając mieszaninę o większym stężeniu N2 i NO oraz mniejszym stężeniu O2 niż było wcześniej. Jeżeli doda sięO2, nowa mieszanina równowagi będzie miała większe stężenia O2 i NO oraz mniejsze stężenie N2. Wreszcie, jeśli NO zostanie usunięty, nowa mieszanina równowagi będzie miała większe stężeniaN2 iO2 oraz mniejsze stężenie NO. Pomimo tych różnic w składzie, wartość stałej równowagi będzie taka sama po naprężeniu, jak była wcześniej (zgodnie z prawem działania mas). Tę samą logikę można zastosować do naprężeń polegających na usuwaniu reagentów lub dodawaniu produktu, w którym to przypadku Qc > Kc i równowaga przesunie się w lewo.
Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 13.3 Przesuwanie równowagi: zasada LeChateliera.
Related Videos
Chemical Equilibrium
48.4K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
45.0K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
23.2K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
29.7K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
47.1K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
46.0K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
56.3K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
33.2K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
28.2K Wyświetlenia
Chemical Equilibrium
45.3K Wyświetlenia