Le Chatelier Prensibi: Hacim (Basınç) Değiştirme

Gaz fazı dengeleri için, reaksiyona giren maddelerin ve ürünlerin konsantrasyonlarındaki değişiklikler, değişen hacim ve basınçla meydana gelebilir. İdeal bir gazın kısmi basıncı, P, molar konsantrasyonu, M ile orantılıdır.

Bu nedenle, herhangi bir reaktan veya ürünün kısmi basınçlarındaki değişiklikler esasen konsantrasyonlardaki değişikliklerdir; bu nedenle, bu değişiklikler denge üzerinde aynı etkileri verir. Reaktanların veya ürünlerin eklenmesi veya çıkarılmasının yanı sıra, gaz fazı dengesindeki türlerin basınçları (konsantrasyonları), sistem tarafından işgal edilen hacmi değiştirerek de değiştirilebilir. Bir gaz fazı dengesinin tüm türleri aynı hacmi işgal ettiğinden, hacimdeki belirli bir değişiklik hem reaktan hem de ürünler için konsantrasyonda aynı değişikliğe neden olacaktır. Varsa, bu tür bir stresin neden olacağı kaymayı ayırt etmek için, reaksiyonun stokiyometrisi dikkate alınmalıdır.

Dengede, N₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 NO (g) reaksiyonu, reaksiyon katsayısı tarafından tanımlanır

Bu türlerin bir denge karışımının kapladığı hacim 3 kat azalırsa, üç türün kısmi basınçları 3 kat artacaktır:

Ve bu nedenle, bu gaz fazı denge karışımının hacmini değiştirmek, dengede bir kaymaya neden olmaz.

Bununla birlikte, farklı bir sisteme benzer bir işlem 2 SO₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 SO₃ (g), farklı bir sonuç verir:

Bu durumda, hacimdeki değişiklik, denge sabitinden daha küçük bir reaksiyon katsayısıyla sonuçlanır ve bu nedenle denge sağa kayar.

Bu sonuçlar, bir gaz fazı dengesinin stokiyometrisi ile hacim kaynaklı basınç (konsantrasyon) değişikliğinin etkisi arasındaki ilişkiyi göstermektedir. İlk örnekte olduğu gibi, reaktanların ve ürünlerin toplam molar miktarları eşitse, hacimdeki bir değişiklik dengeyi değiştirmez. Reaktanların ve ürünlerin molar miktarları farklıysa, hacimdeki bir değişiklik, dengeyi hacim değişikliğine daha iyi “uyum sağlayan” bir yönde kaydıracaktır. İkinci örnekte, üç mol reaktan (SO₂ ve O₂) iki mol ürün (SO₃) verir ve bu nedenle sistem hacminin azaltılması dengenin sağa kaymasına neden olur, çünkü ileri reaksiyon ters reaksiyondan (3 mol) daha az gaz (2 mol) üretir. Tersine, bu denge sisteminin hacmini artırmak, reaktanlara doğru bir kaymaya neden olur.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 13.3 Shifting Equilibria: LeChatelier’s Principle.