ルシャトリエの原理とその応用



の ルシャトリエの原理 外的要因によって引き起こされる影響を打ち消すために平衡状態にあるシステムの応答について説明します。 1888年にフランスの化学者Henry Louis Le Chatelierによって調合されました。それは閉鎖系で平衡を達成することができるあらゆる化学反応に適用されます.

クローズドシステムとは何ですか？それはその境界の間でエネルギーの移動があるところ（例えば立方体）ですが、問題ではありません。しかし、システムの変更を実行するには、システムを開いてから再度閉じて、システムが外乱（または変更）にどのように反応するかを調べる必要があります。.

一旦閉じられると、システムは平衡状態に戻り、それを達成する方法はこの原理のおかげで予測することができます。新しい均衡は前の均衡と同じですか？システムが外乱を受ける時間に依存します。それが十分に長持ちするならば、新しいバランスは異なります.

索引

  • 1それは何で構成されていますか？?
  • 2化学平衡を変える要因
    • 2.1濃度の変化
    • 2.2圧力または容積の変化
    • 2.3温度変化
  • 3アプリケーション
    • 3.1 Haberプロセス
    • 3.2園芸では
    • 3.3洞窟の形成
  • 4参考文献

それは何で構成されていますか？?

次の化学式は、平衡に達した反応に対応します。

aA + bB <=> cC + dD

この式において、ａ、ｂ、ｃおよびｄは化学量論的係数である。システムが閉じているので、バランスを乱す反応物（AとB）または生成物（CとD）は外部から入りません。.

しかし、バランスとはどういう意味ですか？これが確立されると、直接反応（右方向）と逆方向（左方向）の速度が等しくなります。したがって、すべての種の濃度は時間が経っても一定のままです。.

これは、AとBを少し反応させてCとDを生成し、これらが同時に反応して消費されたAとBを再生するというように、システムが平衡状態にある間に以下のように理解できます。.

しかし、システムに外乱が適用された場合、A、熱、D、または体積の減少のいずれであろうと、Le Chatelierの原理は、メカニズムを説明するものではありませんが、引き起こされる影響を相殺するための振る舞いそれがあなたが平衡に戻ることを可能にする分子.

したがって、行われた変更に応じて、反応の感覚が優先されることがあります。例えば、Ｂが所望の化合物である場合、平衡がその形成へと移動するように変化がもたらされる。.

化学バランスを変える要因

Le Chatelierの原理を理解するための優れたアプローチは、バランスがバランスからなると仮定することです。.

このアプローチからわかるように、試薬は左側（またはバスケット）のプレートで計量され、製品は右側で計量されます。ここから、システムの応答（バランス）の予測が容易になります.

濃度の変化

あるA + bB <=> cC + dD

式の中の二重矢印は天秤のシャンクを表し、アンダースコアは受け皿を表します。その後、Aの量（グラム、ミリグラムなど）がシステムに追加されると、正しい皿に重さが増え、体重計はその側に傾斜します。.

その結果、C + Dパンが上昇します。つまり、それはA + B皿の前で重要性を増しています。言い換えれば、（Bの時点で）Aを追加する前に、残高は商品CとDを上方に移動します。.

化学的には、バランスは最終的には右に移動します：より多くのCとDの生産に向かって.

システムにCとDの量が追加されている場合は、反対のことが起こります。左側の受け皿が重くなり、右側の受け皿が上がります。.

これもまた、ＡおよびＢの濃度の増加をもたらす。したがって、左へのバランスシフトが発生します（反応物）。.

圧力または容積の変化

あるA（g）+ bB（g） <=> cC（g）+ dD（g）

系内で引き起こされる圧力または体積の変化は、気体状態の種に顕著な影響を与えるだけです。しかし、優れた化学式では、これらの変更のいずれも平衡を変更することはありません。.

なんで？式の両側の気体の総モル数は同じであるため.

バランスは圧力変化のバランスを取ろうとします、しかし、両方の反応（直接と逆）が同じ量のガスを生産するので、それは変わりません。たとえば、次の化学式では、天びんはこれらの変化に反応します。

あるA（g）+ bB（g） <=> eE（g）

ここでは、システム内の体積が減少する（または圧力が増加する）前に、スケールがプレートを上昇させてこの影響を軽減する. 

どうですか？これは、AとBがEよりも大きな圧力をかけると、それらが反応して濃度が下がり、Eが上昇するためです。.

同様に、Le Chatelierの原理は、音量の増加の影響を予測します。これが起こるとき、バランスはそれから圧力の損失を元通りにするより多くのガス状のほくろの形成を促進することによって効果を打ち消す必要があります。今度は、バランスを左に移動し、受け皿A + Bを持ち上げます。.

温度変化

熱は反応性と生成物の両方と考えることができます。したがって、反応エンタルピー（ΔＨｒｘ）に応じて、反応は発熱性または吸熱性である。それから熱は化学方程式の左側または右側に置かれる.

aA + bB +熱 <=> cC + dD（吸熱反応）

aA + bB <=> cC + dD +熱（発熱反応）

ここで、システムの加熱または冷却は、濃度の変化の場合と同じ応答を生成します。.

例えば、反応が発熱性であるならば、系を冷却することは平衡の左への移動に有利に働く。それが加熱されると、反応は右に向かってより大きな傾向で進行する（Ａ ＋ Ｂ）。.

アプリケーション

その無数のアプリケーションの中で、多くの反応が平衡に達するので、我々は以下のものを持っています：

Haberの過程で

N2（g）+ 3H2（g） <=> 2NH3（g）（発熱）

優れた化学式は、工業規模で製造される最大の化合物の1つであるアンモニアの生成に対応しています.

ここで、NHを得るための理想的な条件3 それらは、温度がそれほど高くないものであり、そしてまた、高レベルの圧力（２００〜１０００気圧）があるものである。.

ガーデニングに

紫色のアジサイ（上の画像）がアルミニウム（Al）とのバランスを確立3+）土壌中に存在する。この金属、ルイス酸の存在は結果としてそれらの酸性化をもたらす.

しかしながら、塩基性の土壌では、アジサイの花は赤くなっています。なぜなら、アルミニウムは土壌に溶けず、植物には使えないからです。.

Le Chatelierの原理についての知識を持つ庭師は、土壌のインテリジェントな酸性化によって、アジサイの色を変えることができます。.

洞窟の形成に

自然はまた、鍾乳石の屋根を鍾乳石で覆うためにLe Chatelierの原理を利用します。.

Ca2+（ac）+ 2HCO3-（ac） <=> CaCO3+ CO2（ac）+ H2O（l）

CaCO3 （石灰岩）は水だけでなくCOにも溶けません2. COとして2 逃げると、バランスは右にシフトします。つまり、より多くのCaCOの形成に向けて3. これにより、上の図のような尖った仕上がりが成長します。.

参考文献

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