Ero sivun ”Le Châtelier’n periaate” versioiden välillä
| [katsottu versio] | [katsottu versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
kh |
Ei muokkausyhteenvetoa |
||
Rivi 1:
'''Le Châtelier'n periaate''' ilmaisee [[Kemiallinen tasapaino|kemiallisen tasapainoreaktion]] siirtymissuunnan
▲'''Le Châtelier'n periaate''' ilmaisee [[Kemiallinen tasapaino|kemiallisen tasapainoreaktion]] siirtymissuunnan, jos reaktion tasapaino häiriintyy. Jos tasapainossa olevaan reaktioseokseen vaikuttaa jokin ulkoinen häiriö eli [[paine]]en, lämpötilan tai [[konsentraatio]]n muutos, pyrkii reaktio kulkemaan siihen suuntaan, jossa häiriö lievenee. Toisin sanoen tasapainossa oleva reaktio pyrkii kumoamaan ulkoisen pakotteen vaikutuksen.
Periaatteen keksi
▲Periaatteen keksi 1888 ranskalainen kemisti [[Henry Louis Le Châtelier]] (1850–1936).<ref name = beazley>{{Kirjaviite | Tekijä = Salonen, Lippo & Salonen, Sirkka (suom.) & Väänänen, Juha (toim.) | Nimeke =Kuka teki mitä, Kuvitettu elämäkerrallinen hakuteos | Vuosi =1986 | Luku =Le Chatelier, Henri Louis [sic] | Sivu = | Selite = Alkuteos Howat, Gerald & Wallis, Frank (toim.): ''Who Did What? Mitchell Beazley Illustrated Biographical Dictionary''. Mitchell Beazley 1985 | Julkaisupaikka = | Julkaisija =Suuri Suomalainen Kirjakerho | Tunniste = ISBN 951-643-251-4 }}</ref>
==Lämpötilan muutoksen vaikutus==
[[endoterminen reaktio|Endotermisessa reaktiossa]] lämpötilan lasku ja nousu vaikuttavat vastakkaisiin suuntiin kuin eksotermisessa reaktiossa eli lämpötilan
Jos reaktion tapahtuminen aikaansaa tilavuuden kasvua, niin reaktiopaineen lisäys siirtää tasapainotilaa lähtöaineiden puolelle. Nämä seikat voidaan kiteyttää [[Tasapainovakio#Painetasapainovakion lämpötilariippuvuus|yhtälöihin (1) ja (2)]]:<ref>E. Brian Smith, Basic Chemical Thermodynamics, 4. painos, (1990), Clarendon Press Oxford, s. 61, ISBN 0-19-855565-2</ref>
::(1)<math>\qquad \Bigg(\frac{\partial ln\,K_p}{\partial\,T}\Bigg)_P\,=\,\frac{\Delta H_{reaktio}^{\ominus}}{RT^2}</math>
Yhtälö (1) ilmaisee painetasapainovakion lämpötilariippuvuuden. Siinä <math>\Delta H_{reaktio}</math> on reaktioentalpia. Mooliosuustasapainovakion <math>K_x</math> ja painetasapainovakion <math>K_p</math> välillä on [[Tasapainovakio|yksinkertainen yhteys]]: <math>K_x = K_p \Big(\frac{P}{P^{\ominus}}\Big)^{-\Delta \nu}</math>, jossa <math>P^{\ominus}</math> on standardipaine ja <math>\Delta \nu</math> on reaktioyhtälön stoikiometristen kertoimien tuotteiden summan ja lähtöaineiden summan välinen ero eli kaasumaisten ainesosien moolilukumäärämuutos. Jos '''<math>\Delta \nu \ne 0</math>, niin tasapainotilan ainesosien mooliosuudet riippuvat kokonaispaineesta vaikka <math>K_p</math> ei riipu siitä'''.[[#Lisätieto|<sup>A</sup>]] Jos reaktioyhtälön mukaisesti kaasumaisten tuotteiden moolilukumäärä kasvaa, niin reaktio kokonaispaineen lisäys vähentää kaasumaisten tuotteiden mooliosuuksia lopullisessa tasapainoseoksessa. '''Paineen lisäys aiheuttaa reaktion etenemisen siihen suuntaan, jossa kaasumolekyylien lukumäärä on pienin'''. Kokonaispaineen pienentäminen taas aiheuttaa reaktion etenemisen siihen suuntaan, jossa kaasumolekyylien lukumäärä on suurin. Mooliosuustasapainovakion paineriippuvuus on todettavissa yhtälössä (2).[[#Lisätieto|<sup>B</sup>]]
::(2)<math>\qquad \Bigg(\frac{\partial ln\,K_x}{\partial\,P}\Bigg)_T\,=\,-\frac{\Delta V_{reaktio}^{\ominus}}{RT}</math>
Yhtälössä (2) <math>\Delta V_{reaktio}^{\ominus}</math> on tilavuuden muutos standardiolosuhteissa. Yhtälö (2) ilmaisee tasapainotilan mahdollisen muuttumisen liuosfaasissa.
==Konsentraation muutoksen vaikutus==
Jos reaktiotuotteita tuodaan lisää tai reaktion lähtöaineita vähennetään, reaktion tasapainotila siirtyy reaktioyhtälössä vasemmalle eli lähtöaineiden puolelle. Vastaavasti jos lähtöaineiden konsentraatiota
==Lisätieto==
<sup>A</sup> Tarkastellaan tasapainoreaktiota <chem>A_2 (g) = 2A (g)</chem>. Reaktion tasapainovakioksi saadaan merkitsemällä ainemäärille <math>n_A = 2 \alpha</math> ja <math>n_{A_2} = 1 - \alpha</math> yhtälö (3):
::(3)<math>\qquad K_p\,=\,\Bigg[\frac{\left (\frac{x_A P}{P^{\ominus}}\right )^2} {\left (\frac{x_{A_2} P}{P^{\ominus}}\right )^1} \Bigg ]_{tp}\,=\,\Bigg[\frac{\left (\frac{n_A}{n_A + n_{A_2}}\right )^2} {\left (\frac{n_{A_2}}{n_A + n_{A_2}}\right )^1}\frac{P}{P^{\ominus}} \Bigg ]_{tp}\,=\,\frac{4 \alpha^2}{(1-\alpha^2)}\frac{P}{P^{\ominus}}</math>
Yhtälöstä (3) on todettavissa, että kokonaispaineen <math>P</math> kasvaessa dissosioitumisasteen <math>\alpha</math> on pienennyttävä, koska <math>K_p</math> ei riipu kokonaispaineesta. Esim. typpitetroksidin tasapainoreaktiossa, <chem>N_2O_4 = 2 NO_2</chem>, dissosioitumisaste riippuu kokonaispaineesta: <math>\alpha = 0,18</math> kun
<math>P = 1\,\text{atm}</math> ja <math>\alpha = 0,06</math> kun
<math>P = 10\,\text{atm}</math>.
<sup>B</sup> Osittaisderivoimalla mooliosuustasapainovakio paineen suhteen saadaan
::(4)<math>\qquad \Bigg(\frac{\partial ln\,K_x}{\partial\,P}\Bigg)_T\,=\,\Bigg(\frac{\partial ln\,K_p}{\partial\,P}\Bigg)_T - \Delta \nu\,\Bigg(\frac{\partial ln\,P}{\partial\,P}\Bigg)_T</math>
Tästä saadaan yhtälö (2) sijoittamalla [[Ideaalikaasu|ihannekaasun]] tilanyhtälö lausekkeeseen.
==Lähteet==
{{Viitteet}}
[[Luokka:Termodynamiikka]]
| |||