Le Chatelier Prensibi: Sıcaklık Değiştirme

Kütle eylem yasasına uygun olarak, konsantrasyondaki bir değişiklikle vurgulanan bir denge, denge sabiti K değerinde herhangi bir değişiklik olmaksızın dengeyi yeniden kurmak için kayacaktır. Bununla birlikte, bir sıcaklık değişikliğine yanıt olarak bir denge kayması olduğunda, denge sabiti için farklı bir değer sergileyen farklı bir bağıl bileşim ile yeniden kurulur.

Bu fenomeni anlamak için temel reaksiyonu göz önünde bulundurun:

 

Bu temel bir reaksiyon olduğundan, ileri ve geri için oran yasaları doğrudan dengeli denklemin stokiyometrisinden türetilebilir:

 

Sistem dengede olduğunda,

 

Oran yasalarının bu eşitlikle değiştirilmesi ve yeniden düzenlenmesi

 

Denge sabiti, ileri ve geri reaksiyonlar için hız sabitlerinin matematiksel bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir. Hız sabitleri Arrhenius denklemi tarafından tanımlandığı gibi sıcaklıkla değiştiğinden, denge sabitinin benzer şekilde sıcaklıkla değişeceği mantıklıdır (hız sabitlerinin sıcaklık değişiminden farklı düzeylerde etkilendiği varsayılırsa). Çok adımlı reaksiyon mekanizmalarını içeren daha karmaşık reaksiyonlar için, benzer ancak daha karmaşık bir matematiksel ilişki, mekanizmadaki adımların denge sabiti ile hız sabitleri arasında mevcuttur. Reaksiyon ne kadar karmaşık olursa olsun, denge sabitinin sıcaklığa bağımlılığı devam eder.

Sıcaklıktaki bir değişime tepki olarak bir dengenin yaşayacağı kaymayı tahmin etmek, en uygun şekilde reaksiyonun entalpi değişimi dikkate alınarak gerçekleştirilir. Örneğin, Haber süreci ile amonyak oluşumu ekzotermik (ısı üreten) bir süreçtir:

 

Le Châtelier prensibinin uygulanması amacıyla ısı, q, bir ürün olarak görülebilir:

 

Sistemin sıcaklığını yükseltmek, bir ürünün miktarını artırmaya benzer ve bu nedenle denge sola kayar. Sistem sıcaklığının düşürülmesi de aynı şekilde dengenin sağa kaymasına neden olacaktır. Endotermik süreçler için ısı, reaksiyonun bir reaktanı olarak görülür ve bu nedenle ters sıcaklık bağımlılığı gözlemlenir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 13.3 Shifting Equilibria: Le Châtelier’s Principle.