Définition du principe de Le Chatelier

Perturbations

Lorsque nous parlons de perturbations, nous nous référons à des changements qui peuvent altérer le Équilibre d'une réaction chimique. En gros, Le Chatelier explique l'influence de trois les facteurs spécifiquement qui peuvent être perturbés, ce sont: Température, la pression et la concentration des espèces en jeu. Ensuite, nous verrons comment l'effet produit contre les différents chocs est étudié.

Température

La température affectera la constante d'équilibre de la réaction chimique. En ce sens, s'il y a une augmentation de température, le système cherchera à évoluer de manière à contrer cette augmentation de température. Si on est dans le cas où une réaction est exothermique au sens direct, la libération de

énergie calorique Elle n'aidera pas à contrecarrer l'augmentation de température observée, elle aura donc tendance à évoluer en sens inverse, la réaction inverse prévalant sur la réaction directe.

De même, supposons une réaction endothermique au sens direct, où la chaleur peut être vue comme un réactif, face à une augmentation de température. il aura tendance à consommer cette chaleur pour contrecarrer l'effet de l'augmentation de température, donc le système évolue vers des produits, au sens direct.

Pression

La pression et le volume ont un traitement similaire, car, comme on le sait, ils sont inversement proportionnels pour les gaz. C'est pourquoi les changements de pression n'influencent que les systèmes qui fonctionnent avec des espèces en état d'agrégation gazeuse et où il y a une variation appréciable du nombre de moles dans l'état gazeux.

Si la pression d'un système augmente, il évoluera de manière à contrecarrer l'augmentation de la pression, ce qui implique une baisse production de moles de gaz. De même, s'il y a une baisse de pression, le système évoluera vers une production plus importante de moles à l'état gazeux afin de restaurer la perte de charge.

L'étude peut se faire de la même manière à partir du volume, puisqu'une façon d'augmenter la pression est de diminuer le volume et vice versa.

Il est à noter que les variations de pression ou de volume n'affectent pas la constante d'équilibre de la réaction chimique.

Concentration

Des changements dans les concentrations de réactifs ou de produits amèneront le système à se déplacer à la recherche de la production de l'espèce qui a été diminuée ou de la consommation de l'espèce qui a été augmentée, à condition qu'elle soit travaillée à volume constant.

Ajout d'un catalyseur

L'ajout d'un catalyseur, c'est-à-dire d'une espèce qui ne participe pas à la réaction chimique, vise à réduire la énergie activation, par conséquent, l'équilibre est atteint plus rapidement. En d'autres termes, il n'a aucune influence sur le degré d'avancement de la réaction (il ne modifie pas l'équilibre) mais a plutôt une influence sur la la vitesse avec laquelle il se produit.

Les différentes perturbations sont utiles dans les procédés industriels pour augmenter la production de certains composés. Prenons comme exemple le procédé Haber pour la production d'ammoniac à partir d'azote et d'hydrogène :

N_{2 g)}+ 3H_{2 g)} NH_{3 (g)}

Voyons alors quelles sont les perturbations que l'on peut apporter au système en équilibre pour augmenter la production d'ammoniac. En premier lieu, en augmentant la pression (ou en diminuant le volume) à température constante, le système va évoluer vers où il y a moins de production de moles à l'état gazeux. Si l'on observe la réaction celle-ci se produit au sens direct, donc cette perturbation permettrait d'augmenter la production d'ammoniac.

Deuxièmement, c'est un processus exothermique (qui libère de la chaleur); par conséquent, une diminution de la température du système lui permettra d'évoluer vers l'endroit où il est généré énergie sous forme de chaleur pour contrer la perturbation, de sorte que, encore une fois, la production de ammoniac.

Enfin, en ce qui concerne les concentrations de l'espèce. L'ajout de l'un ou l'autre des deux réactifs entraînera le déplacement de la réaction vers l'avant en cherchant à former plus d'ammoniac. Parallèlement, l'élimination de l'ammoniac du système permettra également d'augmenter sa production grâce au fait que le système cherchera à évoluer pour contrer la baisse observée.

Thèmes du principe de Le Chatelier