14.3
Le Chatelier Prensibi: Konsantrasyon Değiştirme
Dengedeki bir sistem, ileri ve geri reaksiyonların eşit oranlarda gerçekleştiği dinamik bir denge halindedir. Bir denge sistemi, bu reaksiyon hızların…
İleri reaksiyonun hızı, ters reaksiyonun hızına eşit olduğunda, bir sistem dinamik denge içindedir. Reaksiyon her iki yönde de devam etse de, reaktanların ve ürünlerin net konsantrasyonları sabit kalır. Bu noktada, örneğin ilave A molekülü ekleyerek veya bir miktar C molekülü çıkararak bir reaktan veya ürünün konsantrasyonu değiştirilirse denge bozulur.
Bu tür değişiklikler sistem üzerindeki baskılardır. Le Châtelier ilkesine göre, konsantrasyondaki bir değişiklik, hacim veya basınçtaki bir değişiklik veya sıcaklıktaki bir değişiklik nedeniyle dengede bir sistem gerildiğinde, denge konumu, gerilimi en aza indirecek ve dengeyi yeniden sağlayacak bir yönde kayar. Bir sistemin konsantrasyondaki değişikliklere tepkisini anlamak için birbirine bağlı A ve B adındaki iki su tankını düşünün.
Başlangıçta, iki tanktaki su seviyesi eşittir ve sistem dengededir. Daha sonra B tankına su eklenir. Bu değişiklik B tankındaki su seviyesini yükseltir ve dengeyi bozar.
Bu değişikliği dengelemek için, suyun bir kısmı dengeyi yeniden sağlamak amacıyla A tankına akar. Tersine, B tankından su çekilirse su seviyesinin düşürülmesi de değişikliği tetikler. Sonuç olarak, dengeyi yeniden sağlamak için A tankından gelen su B tankına akar.
Dengedeki bir sistem için, reaksiyon katsayısı denge sabitine eşittir. Denge karışımına daha fazla reaktan eklemek Q'yu azaltır. Le Châtelier ilkesine göre, sistem, eklenen reaktanı harcamak ve dengeyi yeniden kurmak için denge konumunu ürünlere doğru kaydırarak bu değişikliği en aza indirir.
Aynı şekilde, denge karışımından bir ürünün çıkarılması, dengeyi yeniden sağlamak için benzer bir tepkiye yol açacaktır. Aksine, daha fazla ürün eklemek Q'yu artırır. Bu nedenle, denge konumu, eklenen ürünü tüketmek ve dengeyi yeniden sağlamak için reaktanlara doğru kayar.
Yoğunlaşmadaki bir değişiklik, K'nin değerini değiştirmeden denge konumunu değiştirir.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What happens to an equilibrium system when you add more reactant?
Adding reactant decreases the reaction quotient (Q), causing the equilibrium to shift toward products. This shift consumes the added reactant and re-establishes equilibrium. The system minimizes the stress by expending the extra reactant molecules to restore balance between forward and reverse reaction rates.
Q2: How does removing a product affect a system at equilibrium?
Removing product decreases the reaction quotient, triggering a forward shift in equilibrium. The system responds by shifting toward products to replace the removed molecules and restore equilibrium. This shift consumes reactants and produces more product until balance is reestablished between reaction rates.
Q3: What is Le Châtelier's principle and how does it explain concentration changes?
Le Châtelier's principle states that when an equilibrium system is stressed by a concentration change, the system shifts to minimize that stress and restore equilibrium. The equilibrium position shifts in the direction that counteracts the stress, whether reactants or products are added or removed, without changing the equilibrium constant value.
Q4: Why does adding product to an equilibrium mixture cause a leftward shift?
Adding product increases the reaction quotient (Q) above the equilibrium constant (K), making Q greater than K. The system responds by shifting left toward reactants to consume the excess product and re-establish equilibrium. This leftward shift reduces product concentration back to its equilibrium value.
Q5: Does the equilibrium constant change when you alter the concentration of reactants or products?
No, the equilibrium constant remains unchanged when concentrations are altered. Although the equilibrium position shifts to a new composition, the value of K stays the same. Concentration changes shift equilibrium without affecting the fundamental relationship defined by the equilibrium constant expression.
Q6: How can you predict which direction an equilibrium will shift using the reaction quotient?
Compare the reaction quotient (Q) to the equilibrium constant (K). If Q is less than K, the equilibrium shifts right toward products. If Q is greater than K, the equilibrium shifts left toward reactants. This comparison allows you to predict the direction of shift before the system reaches equilibrium.
Q7: What is the difference between a stress on an equilibrium system and the system's response?
A stress is the change applied to the system, such as adding or removing a reactant or product. The response is the equilibrium shift that occurs afterward to counteract that stress. The system's shift continues until the forward and reverse reaction rates are equal again, restoring dynamic equilibrium.