Prinzip Le Chatelier: ein wissenschaftlicher Durchbruch des 18. Jahrhunderts

Viele Menschen wissen von der Schulbank, dass Le Chatelier existiert. Aber wenige verstehen und können erklären, was dieses bekannte Prinzip ist.

Französisch Wissenschaftler erzählte der Welt über das Gesetzdynamisches Gleichgewicht im Jahr 1884. Für das späte 19. Jahrhundert war die Entdeckung sehr bedeutend und zog sofort die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf sich. Aber wegen der fehlenden internationalen wissenschaftlichen Zusammenarbeit vor anderthalb Jahrhunderten wussten nur seine Landsleute vom wissenschaftlichen Durchbruch von Le Chatelier. Im Jahre 1887 sagte der deutsche Wissenschaftler Karl Ferdinand Brown, der das gleiche wissenschaftliche Gesetz unabhängig von der Entdeckung des Franzosen ignorierte, über die Verschiebung des chemischen Gleichgewichts unter sich ändernden äußeren Bedingungen. Es ist kein Zufall, dass dieses Prinzip oft Le Chatelier-Brown-Prinzip genannt wird.

Was ist das Prinzip von Le Chatelier?

Die Systeme, die im Gleichgewicht sind, neigen immer dazuDas Gleichgewicht halten und externen Kräften, Faktoren und Bedingungen entgegenwirken. Diese Regel gilt für alle Systeme und für jeden Prozess: chemisch, elektrisch, mechanisch, thermisch. Das Le-Chatelier-Prinzip hat eine besondere praktische Bedeutung für reversible chemische Reaktionen.

Einfluss der Temperatur auf die DurchflussrateDie Reaktion hängt direkt von der Art der Reaktion für den thermischen Effekt ab. Mit steigender Temperatur verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung der endothermen Reaktion. Das Absenken der Temperatur führt zu einer Verschiebung des chemischen Gleichgewichts hin zu der exothermen Reaktion. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, dass, wenn das System durch äußere Kräfte aus dem Gleichgewicht gebracht wird, es sich in einen Zustand weniger Abhängigkeit von externen Faktoren verwandelt. Die Abhängigkeit der endothermen und exothermen Prozesse vom Gleichgewichtszustand wird durch die Van't-Hoff-Gleichung ausgedrückt:

V2 = V1 * y (T2-T1) / 10,

wobei V2 die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion bei einer veränderten Temperatur ist, V1 ist die Anfangsreaktionsgeschwindigkeit und y ist der Temperaturdifferenzparameter.

Der schwedische Wissenschaftler Arrhenius leitete die Formel für die exponentielle Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit vom Temperaturregime ab.

K = A · e (-E (RT)), wobei E die Aktivierungsenergie, R die universelle Gaskonstante und T die Temperatur im System ist. Der Wert von A ist eine Konstante.

Wenn der Druck ansteigt, wird eine Verschiebung beobachtetchemisches Gleichgewicht in der Richtung, in der die Stoffe ein kleineres Volumen einnehmen. Wenn das Volumen der Ausgangssubstanzen größer ist als das Volumen der Reaktionsprodukte, verschiebt sich das Gleichgewicht zu den ursprünglichen Komponenten hin. Wenn daher das Volumen der Reaktionsprodukte das Volumen der Reagenzien übersteigt, verschiebt sich das Gleichgewicht zu den resultierenden chemischen Verbindungen. Es wird angenommen, dass jedes Mol Gas unter normalen Bedingungen das gleiche Volumen einnimmt. Die Änderung des Drucks im System beeinflusst jedoch nicht immer das chemische Gleichgewicht. Das Le-Chatelier-Prinzip zeigt, dass die Zugabe eines Inertgases zu der Reaktion den Druck ändert, aber das System nicht aus dem Gleichgewicht entfernt. In diesem Fall ist nur der Druck, der mit den reagierenden Substanzen verbunden ist, für die Reaktion signifikant (Helium hat keine freien Elektronen, es interagiert nicht mit Substanzen in dem System).

Die Zugabe einer bestimmten Menge einer Substanz zu der Reaktion führt zu einer Verschiebung des Gleichgewichts zu dem Prozess, bei dem diese Substanz kleiner wird.

Gleichgewicht hat einen dynamischen Charakter. Es wird im Verlauf der Reaktion auf natürliche Weise "gestört" und "eingeebnet". Lassen Sie uns diese Situation anhand eines Beispiels erklären. Die Hydrierung der Bromlösung erzeugt Bromwasserstoffsäure. Es kommt eine Zeit, wenn das Endprodukt zu viel gebildet wird, überschreitet sein Volumen das Gesamtvolumen der Monomoleküle von Wasserstoff und Brom, verlangsamt sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn Sie dem System Wasserstoff oder Brom hinzufügen, wird die Reaktion in die entgegengesetzte Richtung gehen.