Принцип Ле Шателье (ЕГЭ-ОГЭ)

• Химическое равновесие — состояние, при котором скорости прямой и обратной реакций совпадают, а концентрации реагентов и продуктов остаются неизменными.
• Смещение равновесия — сдвиг концентраций реагентов и продуктов в ответ на внешнее воздействие.

Реакции разделяются на:

• Экзотермические — выделяют тепло (ΔH < 0).
• Эндотермические — поглощают тепло (ΔH > 0).

Согласно этому принципу:

• При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции.
• При понижении температуры — в сторону экзотермической реакции.

Например, в реакции синтеза аммиака:

 ${\displaystyle {\mathsf {N_{2}+3H_{2}\rightleftarrows 2NH_{3}+92\ \mathrm {kJ} }}}$

Это экзотермический процесс (выделяется 92 кДж). При увеличении температуры равновесие смещается влево, что приводит к снижению выхода аммиака.

Зависимость константы равновесия от температуры выражается уравнением Вант-Гоффа:

 ${\displaystyle {\frac {d\ln K}{dT}}={\frac {\Delta H^{\circ }}{RT^{2}}}}$

где:

• K — константа равновесия,
• ΔHᵒ — стандартный тепловой эффект реакции,
• R — универсальная газовая постоянная,
• T — температура.

Для газовых систем изменение давления влияет на положение равновесия:

• При повышении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа молей газа.
• При понижении давления — в сторону большего числа молей газа.

В реакции синтеза аммиака:

 ${\displaystyle {\mathsf {N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftarrows 2NH_{3}(g)}}}$

Слева участвует 4 моля газа, справа — 2 моля. При повышении давления равновесие смещается вправо, увеличивая выход аммиака.

Изменение концентраций компонентов системы приводит к следующему:

• Увеличение концентрации исходных веществ смещает равновесие вправо — в сторону продуктов реакции.
• Увеличение концентрации продуктов смещает равновесие влево — в сторону исходных веществ.

Так, при внесении дополнительного объёма водорода в систему синтеза аммиака равновесие сдвигается в сторону образования большего количества аммиака.

Принцип Ле Шателье — Брауна даёт возможность прогнозировать, как равновесная система отреагирует на изменение внешних факторов. Он имеет ключевое значение в химической промышленности при оптимизации условий проведения реакций для повышения выхода продуктов и эффективности процессов.