הגדרת העיקרון של לה שאטלייר

קנדלה רוסיו ברביסאן | דצמבר 2021
מהנדס כימי

הפרעות

כאשר אנו מדברים על הפרעות אנו מתייחסים לשינויים שיכולים לשנות את איזון של א תגובה כימית. בעצם, לה שאטלייה מסביר את ההשפעה של שלושה גורמים במיוחד שניתן להפריע, הם: ה טֶמפֶּרָטוּרָה, הלחץ והריכוז של המינים שעל כף המאזניים. לאחר מכן, נראה כיצד נחקר ההשפעה המופקת כנגד הזעזועים השונים.

טֶמפֶּרָטוּרָה

הטמפרטורה תשפיע על קבוע שיווי המשקל של התגובה הכימית. במובן זה, אם יש עלייה בטמפרטורה, המערכת תבקש להתפתח בצורה כזו שתתנגד לעלייה זו בטמפרטורה. אם אנחנו במקרה שבו תגובה היא אקסותרמית במובן הישיר, השחרור של אנרגיה קלורית זה לא יעזור לנטרל את עליית הטמפרטורה הנצפית, ולכן הוא נוטה להתפתח בכיוון ההפוך, כשהתגובה ההפוכה תגבר על התגובה הישירה.

באופן דומה, נניח תגובה אנדותרמית במובן הישיר, שבה ניתן לראות את החום כמגיב, מול עלייה בטמפרטורה. הוא נוטה לצרוך את החום הזה כדי לנטרל את ההשפעה של עליית הטמפרטורה, ולכן המערכת מתפתחת לכיוון מוצרים, במובן הישיר.

לַחַץ

ללחץ ולנפח יש טיפול דומה, שכן, כידוע, הם ביחס הפוך לגזים. לכן שינויים בלחץ משפיעים רק על מערכות שעובדות עם מינים ב מצב צבירה גזי והיכן שיש שונות ניכרת במספר השומות במצב גזי.

אם הלחץ של מערכת גדל, הוא יתפתח בצורה כזו שתנטרל את עליית הלחץ, מה שמרמז על ירידה נמוכה יותר הפקה של שומות גז. באופן דומה, אם יש ירידה בלחץ, המערכת תתפתח למקום שבו יש ייצור גדול יותר של שומות במצב גזי על מנת להחזיר את ירידת הלחץ.

ניתן לבצע את המחקר באותו אופן מהנפח, שכן אחת הדרכים להגביר את הלחץ היא להקטין את הנפח ולהיפך.

יש לציין כי שינויים בלחץ או בנפח אינם משפיעים על קבוע שיווי המשקל של התגובה הכימית.

ריכוז

שינויים בריכוזים של מגיבים או מוצרים יגרמו למערכת לנוע בחיפוש אחר הייצור של המין שהופחת או של צְרִיכָה מהמין שהוגדל, כל עוד הוא עובד בנפח קבוע.

הוספת קטליזטור

תוספת של זרז, כלומר מין שאינו משתתף בתגובה הכימית, מטרתה להפחית את אֵנֶרְגִיָה הפעלה, לכן, שיווי המשקל מושג מהר יותר. במילים אחרות, אין לה השפעה על מידת התקדמות התגובה (זה לא משנה את שיווי המשקל) אלא משפיעה על מְהִירוּת שאיתו זה מתרחש.

ההפרעות השונות שימושיות בתהליכים תעשייתיים כדי להגביר את הייצור של תרכובות מסוימות. בואו נראה כדוגמה את תהליך האבר לייצור אמוניה מחנקן ומימן:

נ_{2 גרם)}+ 3H_{2 גרם)} ⟷ NH_{3 (ג)}

בואו נראה אז מהן ההפרעות שניתן לעשות למערכת בשיווי משקל כדי להגביר את ייצור האמוניה. מלכתחילה, על ידי הגדלת הלחץ (או הקטנת הנפח) בטמפרטורה קבועה, המערכת תתפתח למקום שבו יש פחות ייצור של שומות במצב הגז. אם נצפה בתגובה זה מתרחש במובן הישיר, כך שההפרעה הזו תאפשר להגביר את ייצור האמוניה.

שנית, מדובר בתהליך אקסותרמי (המשחרר חום); לכן, ירידה בטמפרטורה של המערכת תאפשר לה להתפתח למקום שבו היא נוצרת אנרגיה בצורה של חום כדי לנטרל את ההפרעה, כך, שוב, ייצור של אַמוֹנִיָה.

לבסוף, לגבי ריכוזי המינים. הוספה של כל אחד משני המגיבים תגרום לתגובה לנוע בכיוון קדימה, בשאיפה ליצור יותר אמוניה. בינתיים, הוצאת האמוניה מהמערכת תאפשר גם להגביר את ייצורה בזכות העובדה שהמערכת תבקש להתפתח כדי לנטרל את הירידה שנצפתה.

מחבר: Candela Rocío Barbisan | אתר: ABC הגדרה | כותרת: Le Chatelier Principle | תאריך: דצמבר 2021 | כתובת אתר: https://www.definicionabc.com/ciencia/principio-le-chatelier.php

מהנדס כימי מ-UNMdP, ארגנטינה, עובד בניהול נכסים ויושרה בתעשיות שונות, בעיקר נפט וגז. מוסמך ב-API 580, בדיקה מבוססת סיכונים, על ידי המכון האמריקאי לנפט. פרופסור בפקולטה להנדסה ב-UNMdP, בכורסאות כימיה כללית I, מעבדת תפעול יחידה (שנה רביעית, Eng. כימיה) ומעבדת כורים ובקרה (שנה 5, Eng. כִּימִיָה).