Принцип Ле Шателье (или принцип смещения равновесия) гласит, что если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается воздействие, которое изменяет условия равновесия, то система смещается в направлении, противоположном этому воздействию, с целью установления нового равновесия.
Химическое равновесие - это состояние реакционной системы, при котором скорости прямой и обратной реакций становятся равными, и концентрации реагентов и продуктов перестают изменяться со временем. В химическом равновесии существует динамическое равновесие между прямой и обратной реакциями, и общая концентрация реагентов и продуктов остается постоянной.
Рассмотрим пример реакции:
CH4 + CO2 <=> 2CO + 2H2 - Q
В данной реакции метан (CH4) и углекислый газ (CO2) реагируют, образуя два молекулы оксида углерода (CO) и две молекулы водорода (H2). Знак Q указывает, что реакция сопровождается выделением тепла.
Если система находится в равновесии и происходит изменение условий равновесия (например, изменение концентрации реагентов или продуктов, изменение давления или температуры), то принцип Ле Шателье предсказывает, в каком направлении произойдет смещение равновесия.
Например, если увеличить концентрацию метана (CH4) или углекислого газа (CO2), равновесие сместится вправо (в сторону продуктов), чтобы уменьшить избыток реагентов. Если увеличить концентрацию оксида углерода (CO) или водорода (H2), равновесие сместится влево (в сторону реагентов), чтобы уменьшить избыток продуктов.
Температура также оказывает влияние на равновесие. В данном примере, если повысить температуру, равновесие сместится влево, в сторону реагентов, чтобы поглотить избыточную энергию. Если понизить температуру, равновесие сместится вправо, в сторону продуктов, чтобы выделить дополнительную энергию.
Принцип Ле Шателье является важным инструментом для понимания и управления равновесными химическими реакциями.