قاعدة لو شاتليه

قاعدة لو شاتليه

وجد العالم الفرنسي لو شاتليه قاعدة تنص على أنه (إذا أثّر مؤثر خارجي، مثل تغير التركيز أو الحجم أو الضغط أو درجة الحرارة، على تفاعل ما في حالة اتزان، فإن هذا التفاعل يتجه بالاتجاه الذي يقلل من تأثير ذلك المؤثر ليصل التفاعل إلى حالة اتزان جديدة). ويشبه هذا المبدأ قانون نيوتن (لكل فعل رد فعل مساوٍ له بالقيمة ومعاكس له في الاتجاه).

1- تغير التركيز

• عند الإضافة للنواتج ينزاح التفاعل نحو المتفاعلات (اليسار).
• عند الإضافة للمتفاعلات ينزاح التفاعل نحو النواتج (اليمين).
• عند السحب من النواتج ينزاح التفاعل نحو النواتج (اليمين)، ولهذا تسحب الأمونيا باستمرار في طريقة هابر لزيادة الإنتاج.
• عند السحب من المتفاعلات ينزاح التفاعل نحو المتفاعلات (اليسار).

2- تغير الضغط أو حجم الإناء

عندما يحدث التفاعل في نظام مغلق وعند درجة حرارة ثابتة مع عدم حدوث تغير في تراكيز المواد المتفاعلة أو الناتجة، فإن تغير الضغط المسلط أو حجم إناء التفاعل يجعل التفاعل المتزن ينحرف باتجاه التقليل من تأثير هذا التغير:

• زيادة الضغط أو نقصان الحجم: باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الأقل.
• نقصان الضغط أو زيادة الحجم: باتجاه الطرف ذي عدد المولات الغازية الأكثر.
• إذا كانت $\Delta n_g = 0$ (مثل $C_{(s)} + O_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{2(g)}$) لا يؤثر تغير الضغط أو الحجم على موضع الاتزان.

3- تغير درجة الحرارة

• التفاعل الماص للحرارة ($\Delta H$ موجبة، الطاقة في طرف المتفاعلات): زيادة درجة الحرارة تزيحه نحو النواتج وتزداد قيمة $K_{eq}$، والتبريد يزيحه نحو المتفاعلات وتقل $K_{eq}$.
• التفاعل الباعث للحرارة ($\Delta H$ سالبة، الطاقة في طرف النواتج): زيادة درجة الحرارة تزيحه نحو المتفاعلات وتقل قيمة $K_{eq}$، والتبريد يزيحه نحو النواتج وتزداد $K_{eq}$.
• مثال: $N_2O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)}$ ماص للحرارة؛ التسخين يكوّن $NO_2$ البني والتبريد يكوّن $N_2O_4$ عديم اللون.

4- العامل المساعد

يخفض طاقة التنشيط فيزيد سرعتي التفاعل الأمامي $R_f$ والخلفي $R_b$ بالدرجة نفسها، لذا لا يؤثر على موضع الاتزان ولا على قيمة ثابت الاتزان، وإنما يسرّع الوصول إلى حالة الاتزان.