Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
General Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

 
Click here for the English version

עקרון לה שאטלייה

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר לין אוקונל — מכללת בוסטון

כאשר התנאים של מערכת בשיווי משקל משתנים, המערכת מגיבה באופן כזה כדי לשמור על שיווי המשקל. בשנת 1888, אנרי-לואיס לה שאטלייה תיאר תופעה זו בעיקרון הקובע, "כאשר שינוי בטמפרטורה, בלחץ או בריכוז מפריע למערכת בשיווי משקל כימי, השינוי יתובל על ידי שינוי בהרכב שיווי המשקל".

ניסוי זה מדגים את העיקרון של Le Châtelier בעבודה בתגובה הפיכה בין ברזל (III) יון ויון thiocyanate, אשר מייצר ברזל (III) יון thiocyante:

Fe3+(aq) + SCN- (aq) Reversibly Equals FeSCN2+ (aq)

הריכוז של אחד היונים משתנה או על ידי הוספת כמות של יון אחד לפתרון או על ידי הסרה סלקטיבית של יון מהפתרון באמצעות היווצרות מלח בלתי מסיס. תצפיות של שינויי צבע מצביעות אם שיווי המשקל עבר לטובת היווצרות של המוצרים או המגיבים. בנוסף, ניתן לראות את ההשפעה של שינוי טמפרטורה על הפתרון בשיווי משקל, מה שמוביל ליכולת להסיק אם התגובה היא אקסותרמית או אנדותרמית.

Principles

כדי להבין באופן מלא את עקרון לה שאטלייה, תגובה הפיכה מהסוג המובע על ידי המשוואה הכימית הבאה נחשבת:

aA + bB Reversibly Equals cC + dD

תגובה זו מורכבת למעשה משני תהליכים מתחרים: התגובה קדימה, שבה נוצרים המוצרים C ו- D מהמגיבים, והתגובה ההפוכה, שבה נוצרים המגיבים A ו- B מהמוצרים. כאשר שיעורי שני התהליכים האלה שווים זה לזה, אין שינוי נטו בריכוז של המוצרים או המגיבים, והתגובה אמורה להיות בשיווי משקל. היחס בין ריכוזי שיווי המשקל של המוצרים לריכוז שיווי המשקל של המגיבים הוא קבוע, כפי שמוצג במשוואה הבאה:

Generic Kc Equation

כאשר Kc הוא קבוע שיווי המשקל. הסוגריים מסמלים את ריכוזי המינים השונים, והאותיות באותיות קטנות מייצגות את מספר המולים של כל חומר המעורב במשוואה המאוזנת. במקרה של התגובה בין ברזל(III) ויונים תיוצינאט שהוצגו בעבר, קבוע שיווי המשקל הוא:

Specific Kc Equation

כאשר הריכוז של מגיב או מוצר בתמיסת שיווי משקל משתנה, הריכוזים של המינים האחרים חייבים להשתנות על מנת לשמור על היחס המתמיד של מוצרים למגיבים. שינויים אלה מכונים "משמרות" בשיווי המשקל. שיווי המשקל יכול לנוע שמאלה, כלומר הוא ממשיך בכיוון ההפוך והריכוזים של המגיבים גדלים, או זזים ימינה, כלומר הוא ממשיך בכיוון קדימה והריכוזים של המוצרים גדלים. בתגובה בין ברזל(III) ויונים תיוצינאט, שינוי שמאלה פירושו היווצרות של יותר ברזל(III) ויונים תיוצינאטים, בעוד מעבר ימינה פירושו היווצרות של יותר ברזל (III) יונים תיוצינאט.

קבוע שיווי המשקל תלוי בטמפרטורה; לכן, שינוי בטמפרטורה של פתרון שיווי משקל יכול גם לגרום לשינוי ימינה או שמאלה, תלוי אם התגובה היא אקסותרמית או אנדותרמית. עבור תגובה אקסותרמית, החום שנוצר על ידי התגובה יכול להיות מיוצג כמגורים בצד המוצר של המשוואה, שכן חום מיוצר יחד עם המוצרים:

aA + bB Reversibly Equals cC + dD + חום

אם החום מתווסף למערכת על ידי הגדלת הטמפרטורה, שיווי המשקל משתנה שמאלה, וריכוז המגיבים גדלים. לתגובה אנדותרמית, תוספת החום תגרום לשינוי ימינה.

aA + bB + Reversibly Equals חום cC + dD

במקרה זה, ריכוזי המגיבים יגדלו עם עלייה בטמפרטורה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

1. הכנת פתרונות שיווי משקל תיוצינאט ברזל(III)

  1. מניחים 1 טיפה של 1 M Fe(NO3)3 פתרון במבחנה לדלל עם 2 מ"ל של מים. מניחים 1 טיפה של 1 M KSCN במבחנה אחרת לדלל עם 2 מ"ל של מים. שתי מבחנות אלה משמשות כפקדים להשוואה לעומת המבחנות האחרות.
  2. מקם 1 טיפה של 1 M Fe(NO3)3 פתרון במבחנה.
  3. הוסף טיפה אחת של 1 M KSCN למבחנה.
  4. מוסיפים 16 מ"ל מים למבחנה ומערבבים היטב את התוכן.
  5. תקליט תצפיות.
  6. מחלקים את התערובת ל-2 מ"ל ב-8 מבחנות. אחת המבחנות נותרה ללא פגע ומשמשת כשליטת FeSCN2+ . מספר המבחנות האחרות 1-7.

2. הוספת ברזל(III) ויונים תיוצינאטים לפתרון שיווי המשקל

  1. כדי מבחן 1, להוסיף 1 טיפה של 1 M Fe(NO3)3 פתרון.
  2. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  3. כדי מבחן 2, להוסיף 1 טיפה של פתרון KSCN אחד.
  4. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.

3. הוספת חנקות כסף לפתרון שיווי המשקל

  1. כדי מבחן 3, להוסיף 3 טיפות של פתרון 0.1 M AgNO3.
  2. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  3. הוסף 3 טיפות של 1 M Fe (NO3)3 למבחנה.
  4. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  5. כדי מבחן 4, להוסיף 3 טיפות של פתרון 0.1 M AgNO3.
  6. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  7. הוסף 3 טיפות של 1 M KSCN למבחנה.
  8. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.

4. תוספת אשלגן פוספט לתמיסת שיווי המשקל

  1. כדי מבחנה 5, להוסיף 3 טיפות של 0.5 M K3PO4 פתרון.
  2. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  3. הוסף 3 טיפות של 1 M Fe (NO3)3 למבחנה.
  4. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  5. כדי מבחנה 6, להוסיף 3 טיפות של 0.5 M K3PO4 פתרון.
  6. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.
  7. הוסף 3 טיפות של 1 M KSCN למבחנה.
  8. לנער כדי לערבב ולהקליט כל תצפיות.

5. שינוי טמפרטורת פתרון שיווי המשקל

  1. מניחים מבחנה 7 באמבט מים 70-80 מעלות צלזיוס למשך 1-2 דקות.
  2. השווה את הפתרון החם לפתרון במבחנה הלא מחוממת (בקרת FeSCN2+), ותיעד תצפיות כלשהן.
  3. לאסוף את התוכן של מבחנות 3 ו 4 בצנצנת פסולת המעבדה שכותרתו "כסף". יוצקים את התוכן של כל המבחנות האחרות לביוב.

על פי עיקרון לה שאטלייה, אם שיווי המשקל של מערכת מופרע על ידי מתח, המערכת תעבור כדי לפצות.

כאשר מערכת כימית נמצאת בשיווי משקל, אין שינוי נטו בריכוז המגיבים או המוצרים שלה. אם פרמטר כלשהו, כגון ריכוז או טמפרטורה, משתנה, שיווי המשקל יופרע.

המערכת מסתגלת מחדש על ידי הסטת כיוון התגובה עד להשגת שיווי משקל חדש.

וידאו זה ידגים את עקרון Le Châtelier על ידי הצגת ההשפעה של ריכוז וטמפרטורה על תגובות כימיות בשיווי משקל.

תגובות כימיות הפיך מורכבות משני תהליכים מתחרים: התגובה הקדמית, והתגובה ההפוכה. כאשר שני תהליכים אלה מתרחשים באותו קצב, המערכת נמצאת בשיווי משקל. עיקרון לה שאטלייה קובע שכאשר מערכת בשיווי משקל נלחצת, היא תעבור כדי לנטרל את ההפרעה.

לדוגמה, אם ריכוז המינים המגיבים בתמיסת שיווי משקל גדל, שיווי המשקל יעבור לכיוון המוצרים, ויגדיל את קצב התגובה הקדמית. בסופו של דבר, המערכת תגיע לשיווי משקל חדש.

טמפרטורה יכולה להיחשב גם כרכיב תגובה. בתגובות אקסותרמיות, חום משתחרר, מה שהופך אותו למוצר. בתגובות אנדותרמיות, החום נספג מהסביבה, מה שהופך אותו מגיב. לכן, הוספה או הסרה של חום יפריעו לשיווי המשקל, והמערכת תתאים את עצמה.

ניסוי זה יבחן את התגובה היונית של ברזל (III) עם תיוציאנט כדי ליצור קומפלקס תיוציאנט ברזל (III). המוצר אדום, בעוד המגיבים צהובים או חסרי צבע, ומאפשרים משמרות בשיווי משקל להיות נצפה חזותית.

הריכוזים של רכיבים אלה ישתנו על ידי הוספת יונים ישירות לפתרון, או על ידי הסרה סלקטיבית שלהם באמצעות היווצרות של מלחים מסיסים. ההשפעה של שינוי טמפרטורה על פתרון זה תיצפה גם.

עכשיו שאתה מבין את העיקרון של לה שאטלייה, אתה מוכן להתחיל את ההליך.

כדי להתחיל את ההליך, למקם טיפה אחת של 1 M ברזל חנקתי פתרון לתוך מבחנה. מניחים טיפה אחת של 1 M אשלגן תיוצינאט פתרון במבחנה שנייה. לדלל כל אחד עם 2 מ"ל של מים. שני הצינורות האלה ישמשו כפקדים לשארית הניסוי.

לאחר מכן, בצינור חדש, להוסיף טיפה של כל פתרון. מוסיפים 16 מ"ל מים ומערבבים היטב. תקליט תצפיות.

מחלקים את התערובת הזו ל-2 מ"ל בשבע מבחנות מסומנות. מניחים את הצינור הראשוני בצד כשליטת תיוציאנט ברזל.

לאחר מכן, הוסף מגיבים לצינורות 1 – 6 לפי טבלה 2 להלן. לנער לערבב בכל פעם מינוס זן מתווסף, ולתעד כל תצפיות.

מניחים מבחנה 7 לתוך אמבט מים חמים במשך 1 - 2 דקות. השווה את הפתרון החם לשליטת תיוציאנט הברזל, ותיעד תצפיות כלשהן.

בפתרונות 1 ו -2, הצבע האדום התעצם ככל שריכוז המגיבים גדל. זה מצביע על כך שיווי המשקל עבר ימינה, מה שהוביל לייצור יותר ברזל (III) thiocyanate.

הפתרונות שקיבלו כסף חנקתי הפכו חסרי צבע ויצרו משקעים. התוספת של יון תיוצינאט גרמה לצבע האדום להופיע שוב. הצבע האדום לא הופיע שוב כאשר יון ברזל נוסף. מתוך תצפיות אלה, ניתן להסיק כי יון thiocyanate הוסר באופן סלקטיבי מן הפתרון המשקעים. ככל שריכוזו ירד, שיווי המשקל זז שמאלה. הוספת יון תיוצינאט בחזרה לפתרון גרמה לשיווי המשקל לנוע חזרה ימינה.

הפתרונות שקיבלו אשלגן פוספט נצפו לדעוך ולהיות צהוב. כאשר ריכוז יון הברזל גדל, הצבע האדום הופיע מחדש והפתרון הפך מעונן. הגדלת ריכוז היונים של תיוציאנט לא השפיעה. לכן, ניתן להסיק כי ברזל הוסר באופן סלקטיבי מן הפתרון כדי ליצור מלח פוספט ברזל, גרימת שיווי המשקל לעבור שמאלה. מלח פוספט הברזל בסופו של דבר התפוגג כאשר נוספה ברזל נוסף, ושיווי המשקל נע חזרה ימינה.

הצבע האדום של פתרון 7 דהה לכתום ככל שהטמפרטורה עלתה. שינוי שיווי משקל זה שמאלה מצביע על כך שהתגובה היא אקסותרמית, וכי חום נוצר כאשר המוצר תיוציאנט ברזל נוצר.

הרעיון של שיווי משקל יש מספר יישומים במגוון רחב של תחומים מדעיים.

עיקרון לה שאטלייה מסביר מדוע פתרונות חיץ מתנגדים לשינוי pH. בדוגמה זו, פתרון חיץ אצטט נתרן שימש כדי לשמור על pH כמעט קבוע.

בתמיסה מימית, דיסוציאציה חומצית היא תגובה הפיכה שבה האנונים מתנתקים מיוני המימן. פתרונות חיץ הם לעתים קרובות תערובת שיווי משקל של יוני מימן מנותקים, חומצה חלשה, ואניון שלה — הידוע גם כבסיס מצומד שלה.

אם מוסיפים חומצה חזקה, היא תתנתק לחלוטין, ותגדיל את ריכוז יוני המימן בתמיסה. שיווי המשקל של תגובת החומצה החלשה משתנה שמאלה בתגובה, ומפחית את ריכוז יוני המימן עד שהוא מגיע לשיווי משקל חדש. מסיבה זו, פתרונות חיץ משמשים כאמצעי לשמירה על pH בערך כמעט קבוע במגוון רחב של יישומים כימיים.

פילמור, תהליך של מולקולות מגיבות יחד ליצירת שרשראות פולימר, חיוני לחלוקת תאים חיידקיים. בדוגמה זו, העיקרון של Le Châtlelier נצפה על ידי ביצוע בדיקות משקעים FtsZ בתנאים שונים. תשעה מאגרים נוצרו, כל אחד עם קומפוזיציות ייחודיות וערכי pH. פילמור הושרה, ואז היה מנוטר על ידי פיזור אור בזווית של 90°. נמצא כי הן ה- pH והן הרכב החיץ השפיעו על פילמור, שכן כל אחד מהם סיפק מאמץ שהזיז את שיווי המשקל של התגובה.

לבסוף, העיקרון של Le Châtlelier יכול לשמש בייצור והתאוששות של חומרים בתגובות אורגניות. בדוגמה זו, אמוניום התאושש מזרמים עשירים בחנקן.

הנחל הועבר דרך מערכת אלקטרוכימית, חמצון המים ומאפשר הפרדה של יונים אמוניום. יונים אלה היו נתונים לאחר מכן ל- pH גבוה, הסטת שיווי המשקל שלהם, והניעו את ההמרה של אמוניום לאמוניה נדיפה.

אמוניה שנתפסה זו הועברה לאחר מכן דרך עמוד הפשטה וספיגה כדי ללכוד את האמוניה במדיום חומצי, תוך הסטת שיווי המשקל לכיוון השני.

הרגע צפית בהקדמה של JoVE להשפעת הטמפרטורה וההתמקדות בתגובות על פי עיקרון לה שאטלייה. עכשיו אתה צריך להבין את הרעיון של שיווי משקל, איך שינויים בריכוז יגרום לשינויים, וכי חום יכול להיחשב מרכיב תגובה.

תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Results

תצפיות על הפתרונות הראשוניים ואת התערובת של שני הפתרונות ניתן לראות בטבלה 1.

תצפיות של תערובות שיווי משקל על תוספת של ריאגנטים שונים ניתן לראות בטבלה 2.

תצפית כאשר הטמפרטורה משתנה: במבחנה 7, הפתרון הופך כתום יותר בצבע (פחות אדום, יותר צהוב) כאשר מחומם.

במבחנות 1 ו -2, כאשר ברזל (III) חנקתי, המכיל מגיב, נוסף לפתרון שיווי המשקל, הצבע האדום של הפתרון התעצם. תצפית זו מצביעה על כך שיווי המשקל עבר ימינה כמו ריכוז של המוצר, ברזל (III) יון thiocyanate, גדל. באופן דומה, כאשר אשלגן thiocyanate, אשר מכיל את המגיב האחר, נוספה פתרון שיווי המשקל, הצבע האדום של הפתרון התעצם. תצפית זו גם מצביעה על כך שיווי המשקל עבר ימינה כמו ריכוז של המוצר גדל.

במבחנות 3 ו -4, כאשר כסף חנקתי (AgNO3) נוספהלפתרון שיווי המשקל, הצבע האדום של המוצר דהה והפתרון הפך חסר צבע. תצפית זו מצביעה על כך שיווי המשקל עבר שמאלה ככל שריכוז המגיבים גדל. בנוסף, נצפתה משקעים. הצבע האדום הופיע מחדש בתוספת יון תיוצינאט (SCN-). תצפית זו מצביעה על כך שיווי המשקל זז ימינה ככל שריכוז המוצר גדל. הצבע האדום לא הופיע שוב כאשר יון ברזל (III) נוספה.

מתצפיות אלה, ניתן להסיק כי תיוצינאט כסף (AgSCN) היה המשקעים שנוצרו כאשר חנקת כסף נוספה לפתרון שיווי המשקל. היווצרות של מוצק זה אחראי לעננות שנצפו בשתי המבחנות. כאשר יון thiocyanate הוסר מהפתרון על ידי משקעים, שיווי המשקל עבר שמאלה, כי הריכוז של אחד המגיבים הופחת. כאשר נוספו אז עוד יון תיוצינאט, שיווי המשקל נע חזרה ימינה כדי לבסס מחדש את יחס שיווי המשקל של ריכוזים על ידי יצירת מחדש של ברזל (III) תיוצינאט. תוספת של יותר ברזל (III) יון לא העבירה את שיווי המשקל בחזרה ימינה, כי יון thiocyanate הוסר מהפתרון כמו מזרז תיוצינאט כסף כבר לא היה זמין להגיב עם ברזל (III) כדי ליצור את ברזל (III) יון thiocyanate.

במבחנות 5 ו -6, כאשר אשלגן פוספט יון (K3PO4) נוספה לפתרון שיווי המשקל, הצבע האדום של המוצרים דהה והפתרון הפך צהוב. תצפית זו מצביעה על כך שיווי המשקל עבר שמאלה ככל שריכוז המגיבים גדל. הצבע האדום הופיע מחדש בתוספת ברזל (III) יון (Fe3+). תצפית זו מצביעה על כך שיווי המשקל זז ימינה ככל שריכוז המוצר גדל. בנוסף, נצפתה משקעים. הצבע האדום לא הופיע שוב כאשר יון תיוצינאט (SCN-) נוסף.

מתוך תצפיות אלה, ניתן להסיק כי ברזל (III) פוספט (FePO4)מלח נוצר כאשר אשלגן פוספט נוספה לתמיסת שיווי המשקל. כאשר יון הברזל (III) הוסר מהתמיסה על ידי היווצרות מלח זה, שיווי המשקל עבר שמאלה, כי הריכוז של אחד המגיבים צומצם. כאשר נוסף אז יותר ברזל(III) יון, שיווי המשקל נע חזרה ימינה כדי לבסס מחדש את יחס שיווי המשקל של ריכוזים על ידי יצירת ברזל מחדש (III) thiocyante. למרות שלא זוהתה עננות על ידי ראייה כאשר יון הפוספט נוספה בתחילה, עננות הופיעה כאשר יון הברזל (III) נוספה לאחר מכן, שהוא מלח ברזל מוצק (III). התוספת של יותר יון תיוצינאט לא הסיטה את שיווי המשקל בחזרה ימינה, מכיוון שיון הברזל (III) הוסר מהתמיסה כמלח פוספט מברזל(III) וכבר לא היה זמין להגיב עם יון תיוצינאט כדי ליצור את יון הטיוצינאט הברזל(III).

במבחנה 7, ככל שהטמפרטורה עלתה, הצבע האדום של המוצרים דהה, מה שמצביע על שיווי משקל שמאלה ככל שנוצרו יותר מגיבים. תצפית זו מובילה למסקנה כי התגובה היא אקסותרמית. עבור תגובה אקסותרמית, החום שנוצר על ידי התגובה שוכן בצד המוצר של המשוואה:

Fe3+ + SCN- Reversibly Equals FeSCN2 + חום

כאשר החום נוסף למערכת (על ידי הגדלת הטמפרטורה), שיווי המשקל עבר שמאלה.

תמיסה תצפית
Fe(NO3)3 צהוב, ברור
KSCN חסר צבע, ברור
Fe (SCN)2+ כתום-אדום, ברור

טבלה 1. תצפיות על הפתרונות הראשוניים ועל התערובת של שני הפתרונות.

מבחנה # ריאגנט ראשון תצפית על פתרון שיווי משקל ריאגנט שני תצפית על פתרון שיווי משקל
1 Fe(NO3)3

אדום, ברור
2 KSCN

אדום, ברור
3 AgNO3 (חסר צבע, ברור) חסר צבע (לבן), מעונן Fe(NO3)3 צהוב, עדיין מעונן
4 אגנו3 חסר צבע (לבן), מעונן KSCN כתום-אדום, עדיין מעונן
5 K3PO4 (חסר צבע, ברור) צהוב, ברור Fe(NO3)3 כתום-אדום, מעונן
6 K3PO4 צהוב, ברור KSCN צהוב, עדיין ברור

טבלה 2. תצפיות על תערובות שיווי המשקל על תוספת של ריאגנטים שונים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

העיקרון של לה שאטלייה פועל בגופי אדם. חמצן מועבר מהריאות לשרירים ולרקמות אחרות על ידי חלבון הנקרא המוגלובין (Hb) שנמצא בדם. מולקולת החמצן נקשרת לחלבון זה בתגובה הפיכה שניתן לתאר על ידי משוואת שיווי משקל:

Hb + 4 O2 Reversibly Equals Hb(O2)4

בריאות, הלחץ החלקי של גז חמצן גבוה (בסדר גודל של 100 טור). שיווי המשקל זז ימינה בסביבה זו, ומולקולות החמצן נקשרות למולקולות המוגלובין עד שהחלבון רווי בחמצן. כאשר המוגלובין רווי זה מגיע לתאי רקמת השריר, שם לחץ החמצן נמוך בהרבה, שיווי המשקל זז שמאלה, והחמצן משתחרר. אם השריר נמצא במנוחה, לחץ החמצן הוא כ -30 טור, וכ -40% מהחמצן משתחרר. כאשר השריר פעיל, לחץ החמצן נע בין 3 ל 18 torr, וכ -85% מהחמצן משתחרר כדי לספק את הביקוש המטבולי המוגבר.

דוגמה פיזיולוגית נוספת של מערכת שיווי משקל כרוכה בוויסות של pH דם. פחמן דו חמצני בדם מגיב באופן הפיך עם מים כדי לייצר חומצה פחמתית, אשר dissociates לייצר הידרוניום ויונים ביקרבונט:

CO2 (aq) + H2O(l) Reversibly Equals H2CO3 (aq)   Reversibly Equals H3O+ (aq) + HCO3-(aq)

במהלך פעילות גופנית מאומצת, כמות הפחמן הדו חמצני המיוצר על ידי התאים עולה כתוצאה מפעילות מטבולית גבוהה. הריכוז המוגבר של פחמן דו חמצני בדם גורם לשינוי ימינה בשיווי משקל זה כדי לייצר יותר חומצה פחמתית. כאשר זה קורה, רמת ה- pH של הדם יורדת ככל שריכוז ההידרוניום יונים עולה. אחת התגובות של הגוף לחוסר איזון זה ב- pH בדם היא להגביר את קצב הנשימה כך שיותר גז פחמן דו חמצני נושף מהריאות, ובכך להסיט את שיווי המשקל בחזרה שמאלה ולהעלות את ה- pH בחזרה לרמות נורמליות.

יש לקחת בחשבון את העיקרון של לה שאטלייה גם בתהליכים תעשייתיים רבים. אמוניה היא כימיקל חשוב המשמש דשנים, חומרי ניקוי, וכקן בניין בתגובות אורגניות סינתטיות. הייצור התעשייתי של אמוניה מושג באמצעות תהליך הבר, אשר מסתמך על התגובה ההיכונה בין מימן וחנקן:

3 H2 (ז)+ N2 (ז) Reversibly Equals 2 NH3 (ז)

על מנת לייעל את הייצור של אמוניה, התגובה מופעלת בלחץ גבוה, בדרך כלל סביב 200 atm. יש 4 מולים של גז בצד שמאל של המשוואה ו-2 מולים של גז בצד ימין. העיקרון של לה שאטלייה מכתיב כי הגברת הלחץ על המערכת מעבירה את שיווי המשקל ימינה, מכיוון שהנפח של 2 מולים של גז קטן מהיקף של 4 מולים של גז. מכיוון שהנפח והלחץ הם פרופורציונליים ישירות, שינוי בהפחתת הנפח גם מפחית את הלחץ, והמערכת חוזרת לשיווי משקל. בנוסף, התהליך כרוך בהנזלת גז האמוניה במדחה, ולכן הוא מוסר מתא התגובה. ירידה זו אמוניה גם מעבירה את שיווי המשקל ימינה, למקסם את כמות האמוניה המיוצרת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter