اصل لوشاتلیه

بر طبق اصل لوشاتلیه چنان چه عاملی موجب بر هم زدن حالت تعادلی یک سامانه شود سامانه در جهتی جا به جا می شود که با عامل مزاحم مقابله کند و تا آن جا که امکان دارد اثر آن را بر طرف کند بدین ترتیب در سامانه یک تعادل جدید برقرار می شود.

عوامل موثر بر تعادل :

عواملی چون تغییر غلظت , تغییر فشار و تغییر دما می توانند موجب بر هم زدن تعادل شوند.

با در نظر گرفتن اصل لوشاتلیه به بررسی یکایک عوامل موثر بر یک تعادل می پردازیم.

اثر تغییر غلظت :

تغییر غلظت موجب تغییر Q می شود . در این حالت Q با K دیگر برابر نیست و بنابراین بر طبق اصل لوشاتلیه باید با آن مقابله کند.

1-افزودن یک ماده به تعادل موجب جا به جایی تعادل به سمتی می شود که آن ماده را به مصرف برساند.

2- کاهش و یا حذف یک ماده از تعادل موجب جا به جایی تعادل به سمتی می شود که آن ماده را تولید کند.دقت داشته باشید که این جا به جایی به حدی نیست که مقدار ماده را به مقدار اولیه رساند بلکه تا حدی جا به جایی صورت می گیرد که Q با K برابر شود.

نکته بسیار مهم در پاسخ گویی به این سوالات این است که غلظت مواد جامد (s) و مایع (l) همواره ثابت است و تغییر مقدار آنها بر جا به جایی تعادل کاملا بی تاثیر است.

اثر تغییر فشار

کاهش حجم سیستم موجب افزایش فشار , افزایش حجم موجب کاهش فشار می شود. این تغییرات فشار هنگامی موجب جا به جایی تعادل می شود که اولا در تعادل حداقل یک ماده به فرم گازی باشد ثانیا تعداد مول های مواد گازی در دو طرف تعادل برابر نباشند.

1-افزایش فشار موجب جا به جایی تعادل به سمت مول های گازی کم تر می شود.

2- کاهش فشار موجب جا به جایی تعادل به سمت مول های گازی بیش تر می شود.

اثر تغییر دما

در سال سوم یاد گرفته اید که :

1- => واکنش گرماگیر =>q در سمت (چپ) واکنش دهنده ها قرار دارد.

2- = > واکنش گرماده =>q در سمت (راست) فراورده ها قرار دارد.

افزایش دما تعادل را در جهت گرماگیر بودن و کاهش دما تعادل را در جهت گرماده بودن جا به جا می کند.دقت کنید که تنها عامل موثر بر مقدار ثابت تعادل (K) تغییرات دما است.

یک واکنش تعادلی در دماهای مختلف ثابت تعادل مختلف دارد.

اثر کاتالیزگر

کاتالیزگر فقط سرعت واکنش را افزایش داده و به تعادل رسیدن را تسریع می کند هیچ تاثیری بر جا به جایی تعادل ها ندارد.

تغییر دما تنها عامل موثر بر ثابت تعادل است به طور کلی به خاطر داشته باشید که :

1-افزایش دما ثابت تعادل گرماگیر را افزایش و ثابت تعادل گرماده را کاهش می دهد.

2- کاهش دما ثابت تعادل گرماده را افزایش و ثابت تعادل گرماگیر را کاهش می دهد.

فرآیند هابر

آمونیاک در صنعت از فرآیند هابر طی واکنش تعادلی زیر تهیه می شود :

در ابتدا تصور می شود که با کاهش دما و افزایش فشار طبق اصل لوشاتلیه تعادل به سمت راست و افزایش مقدار آمونیاک جا به جا می شود. اما کاهش دما سرعت واکنش و برقراری تعادل را کاهش داده و این امر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

به همین دلیل آمونیاک تحت شرایط زیر تولید می شود :

1-استفاده از دماهای نسبتا بالا برای افزایش سرعت واکنش

2- افزایش فشار برای مقابله با اثر افزایش دما و جا به جایی تعادل به سمت راست

3- استفاده از کاتالیزگر

4- خارج کردن از محیط واکنش و جا به جایی تعادل به سمت تولید بیشتر

5- بازگردانی واکنش نداده به محیط واکنش که موجب جا به جایی تعادل به سمت راست می شود.