Принцип Ле Шателье: изменение объема (давления)

Принцип Ле Шателье можно использовать для предсказания того, как система в состоянии равновесия отреагирует на стресс, возникающее при изменении объема или давления. Объем газа обратно пропорционален его давлению;поэтому для системы, находящейся в состоянии равновесия, уменьшение объема увеличивает давление и нарушает равновесие. В ответ равновесие сместится в направлении минимизации стресса.

Закон идеального газа гласит, что давление газа прямо пропорционально количеству молей. Таким образом, направление смещения, необходимого для восстановления равновесия, зависит от количества молей частиц газа по обе стороны реакции. Поскольку большее количество молей газа приводит к более высокому давлению, увеличение давления смещает равновесие в сторону с меньшим количеством молей, чтобы снизить давление.

Точно так же снижение давления смещает равновесие в сторону с большим количеством молей газа. Рассмотрим химическое равновесие, при котором один моль газообразного пентахлорида фосфора разлагается на один моль треххлористого фосфора и один моль газообразного хлора всего два моля продукта. Если поршень опускается, объем равновесной системы уменьшается, увеличивая давление.

Это нарушает равновесие и приводит к тому, что Q становится больше, чем K.Таким образом, равновесие смещается в сторону исходных веществ с меньшим количеством молей частиц газа, чтобы снизить давление и восстановить равновесие. И наоборот, поднятие поршня вверх увеличивает объем и снижает давление. В этом случае Q становится меньше, чем K.Для повышения давления равновесие смещается в сторону продуктов, стороны с наибольшим количеством молей газа, и восстанавливает равновесие.

Повышение давления путем добавления инертного газа к равновесной смеси при постоянном объеме не влияет на равновесие, поскольку парциальные давления газообразных исходных веществ и продуктов реакции остаются неизменными. Для равновесных систем с равным числом молей газообразных исходных веществ и продуктов реакции, таких как реакция между газообразным йодом и газообразным хлором с образованием монохлорида йода, изменение объема системы не влияет на равновесие.