Le Chatelier का सिद्धांत बाह्य एजेंट के कारण होने वाले प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए संतुलन में एक प्रणाली की प्रतिक्रिया का वर्णन करता है। यह 1888 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी लुई ले चेटेलियर द्वारा तैयार किया गया था। यह किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया पर लागू होता है जो बंद प्रणालियों में संतुलन तक पहुंचने में सक्षम है।

बंद प्रणाली क्या है? यह एक ऐसा स्थान है जहां अपनी सीमाओं के बीच ऊर्जा का स्थानांतरण होता है (उदाहरण के लिए, एक घन), लेकिन पदार्थ का नहीं। हालाँकि, सिस्टम में एक बदलाव लाने के लिए इसे खोलना आवश्यक है, और फिर यह अध्ययन करने के लिए इसे फिर से बंद करें कि यह गड़बड़ी (या परिवर्तन) पर कैसे प्रतिक्रिया करता है।

हेनरी लुइस ले चेटेलियर

एक बार बंद होने के बाद, सिस्टम संतुलन में वापस आ जाएगा और इसे प्राप्त करने के तरीके को इस सिद्धांत के लिए धन्यवाद दिया जा सकता है। क्या नया सन्तुलन पुराने जैसा ही है? यह उस समय पर निर्भर करता है जिस पर सिस्टम बाहरी गड़बड़ी के अधीन है; यदि यह लंबे समय तक रहता है, तो नया संतुलन अलग है।

इसमें क्या शामिल होता है?

निम्नलिखित रासायनिक समीकरण एक प्रतिक्रिया से मेल खाता है जो संतुलन तक पहुंच गया है:

एए + बीबी <=> सीसी + डीडी

इस अभिव्यक्ति में ए, बी, सी और डी स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं। चूंकि सिस्टम बंद हो गया है, कोई प्रतिक्रियावादी (ए और बी) या उत्पाद (सी और डी) बाहर से प्रवेश नहीं करते हैं जो संतुलन को परेशान करते हैं।

लेकिन वास्तव में संतुलन का क्या मतलब है? जब इसे सेट किया जाता है, तो फॉरवर्ड (दाएं) और रिवर्स (बाएं से) प्रतिक्रिया की दरें समान हो जाती हैं। नतीजतन, सभी प्रजातियों की सांद्रता समय के साथ स्थिर रहती है।

ऊपर इस तरह से समझा जा सकता है: जैसे ही ए और बी सी और डी का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, वे एक-दूसरे के साथ एक ही समय में खपत ए और बी को पुन: उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, और जब तक सिस्टम संतुलन में रहता है।

हालांकि, जब गड़बड़ी को सिस्टम में लागू किया जाता है-ए, हीट, डी के अतिरिक्त या वॉल्यूम को कम करके-, ले चेटेलियर का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि यह कैसे होने वाले प्रभावों का मुकाबला करने के लिए व्यवहार करेगा, हालांकि यह तंत्र की व्याख्या नहीं करता है। आणविक इसे संतुलन में लौटने की अनुमति देकर।

इस प्रकार, किए गए परिवर्तनों के आधार पर, प्रतिक्रिया की भावना का पक्ष लिया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि बी वांछित यौगिक है, तो एक परिवर्तन ऐसा होता है जो संतुलन इसके गठन में बदल जाता है।

रासायनिक संतुलन को संशोधित करने वाले कारक

ले चेटेलियर के सिद्धांत को समझने के लिए, एक उत्कृष्ट अनुमान यह माना जाता है कि संतुलन में एक पैमाने होता है।

इस दृष्टिकोण से देखा गया है, अभिकर्मकों को बाएं पैन (या टोकरी) पर तौला जाता है और उत्पादों को दाहिनी ओर तौला जाता है। यहां से, सिस्टम की प्रतिक्रिया (संतुलन) की भविष्यवाणी आसान हो जाती है।

एकाग्रता में बदलाव

एए + बीबी <=> सीसी + डीडी

समीकरण में दोहरा तीर संतुलन के तने और पैन को रेखांकित करता है। इसलिए यदि A की एक मात्रा (ग्राम, मिलीग्राम, आदि) को सिस्टम में जोड़ा जाता है, तो दाहिने तवे पर अधिक भार होगा और संतुलन उस तरह से झुकेगा।

नतीजतन, सी + डी तश्तरी उगता है; दूसरे शब्दों में, यह डिश ए + बी की तुलना में महत्व प्राप्त करता है। दूसरे शब्दों में: ए (बी के साथ) के अतिरिक्त शेष उत्पादों को सी और डी को ऊपर की ओर स्थानांतरित करता है।

रासायनिक शब्दों में, संतुलन दाईं ओर शिफ्ट होता है: अधिक सी और डी के उत्पादन की ओर।

इस मामले में विपरीत होता है कि सी और डी की मात्रा प्रणाली में जोड़ दी जाती है: बाएं पैन भारी हो जाता है, जिससे दायां पैन उठ जाता है।

फिर, यह ए और बी की सांद्रता में वृद्धि का परिणाम है; इसलिए, बाईं ओर (अभिकारकों) के लिए एक संतुलन पारी उत्पन्न होती है।

दबाव या आयतन में परिवर्तन

एए (जी) + बीबी (जी) <=> सीसी (जी) + डीडी (जी)

प्रणाली में होने वाले दबाव या आयतन में परिवर्तन से गैसीय अवस्था में प्रजातियों पर उल्लेखनीय प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, उच्च रासायनिक समीकरण के लिए इन परिवर्तनों में से कोई भी संतुलन को संशोधित नहीं करेगा।

क्यों? क्योंकि समीकरण के दोनों तरफ गैस के कुल मोल्स की संख्या समान है।

संतुलन दबाव परिवर्तनों को संतुलित करने की कोशिश करेगा, लेकिन चूंकि दोनों प्रतिक्रियाएं (प्रत्यक्ष और व्युत्क्रम) समान मात्रा में गैस का उत्पादन करती हैं, यह अपरिवर्तित रहता है। उदाहरण के लिए, निम्नलिखित रासायनिक समीकरण के लिए शेष राशि इन परिवर्तनों का जवाब देती है:

एए (जी) + बीबी (जी) <=> ईई (जी)

यहां, सिस्टम में वॉल्यूम में कमी (या दबाव में वृद्धि) के कारण, संतुलन इस प्रभाव को कम करने के लिए पैन को बढ़ाएगा।

कैसे? ई के गठन के माध्यम से दबाव को कम करना। ऐसा इसलिए है क्योंकि ए और बी ई की तुलना में अधिक दबाव डालते हैं, वे अपनी सांद्रता को कम करने और ई की वृद्धि करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं।

इसी तरह, Le Chatelier सिद्धांत बढ़ती मात्रा के प्रभाव की भविष्यवाणी करता है। जब ऐसा होता है, तो संतुलन को अधिक गैसीय मोल्स के गठन को बढ़ावा देकर प्रभाव का मुकाबला करने की आवश्यकता होती है जो दबाव के नुकसान को बहाल करते हैं; इस बार, शेष राशि को शिफ्ट करना, पैन A + B को उठाना।

तापमान में बदलाव

गर्मी को प्रतिक्रियाशील और उत्पाद दोनों माना जा सकता है। इसलिए, प्रतिक्रिया की प्रतिक्रिया ()Hrx) के आधार पर, प्रतिक्रिया एक्सोथर्मिक या एंडोथर्मिक है। फिर गर्मी को रासायनिक समीकरण के बाईं या दाईं ओर रखा जाता है।

एए + बीबी + गर्मी <=> cC + dD (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया)

एए + बीबी <=> cC + dD + गर्मी (एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया)

यहां, सिस्टम को गर्म या ठंडा करना उसी प्रतिक्रियाओं को उत्पन्न करता है जैसे सांद्रता में परिवर्तन के मामले में।

उदाहरण के लिए, यदि प्रतिक्रिया अतिशयोक्तिपूर्ण है, तो सिस्टम को ठंडा करना बाईं ओर संतुलन के विस्थापन का पक्षधर है; जबकि अगर इसे गर्म किया जाता है, तो प्रतिक्रिया सही (ए + बी) की अधिक प्रवृत्ति के साथ जारी रहती है।

अनुप्रयोग

इसके अनगिनत अनुप्रयोगों में, यह देखते हुए कि कई प्रतिक्रियाएँ संतुलन तक पहुँचती हैं, निम्नलिखित हैं:

हैबर की प्रक्रिया में

एन ₂ (जी) + 3 एच ₂ (जी) <=> 2 एनएच _३ (जी) (एक्सोथर्मिक)

ऊपरी रासायनिक समीकरण अमोनिया के गठन से मेल खाता है, जो औद्योगिक पैमाने पर उत्पादित प्रमुख यौगिकों में से एक है।

यहां, एनएच ₃ प्राप्त करने के लिए आदर्श स्थितियां वे हैं जिनमें तापमान बहुत अधिक नहीं है और इसी तरह, जहां उच्च स्तर के दबाव (200 से 1000 एटीएम) हैं।

बागवानी में

बैंगनी हाइड्रेंजस (शीर्ष छवि) मिट्टी में मौजूद एल्यूमीनियम (अल ³⁺) के साथ एक संतुलन स्थापित करता है। इस धातु की उपस्थिति, लुईस एसिड, उनके अम्लीकरण में परिणाम है।

हालांकि, बुनियादी मिट्टी में हाइड्रेंजस के फूल लाल होते हैं, क्योंकि इन मिट्टी में एल्यूमीनियम अघुलनशील होता है और पौधे द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है।

Le Chatelier सिद्धांत से परिचित एक माली मिट्टी को चतुराई से अम्लीय करके अपने हाइड्रेंजस के रंग को बदल सकता है।

गुफाओं के निर्माण में