普通化學/化學平衡/勒沙特列原理

勒沙特列原理

勒沙特列原理指出，當處於動態平衡的系統以某種方式受到干擾時，該系統將透過化學或物理變化來響應，以恢復新的平衡狀態。

有幾種變化會影響系統的平衡位置

• 濃度
• 壓力/體積
• 溫度

濃度

如果系統中的濃度發生變化，勒沙特列原理預測平衡位置將發生移動以最小化變化。

$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$

例如，假設上述反應處於平衡狀態。新增更多反應物（$CO(g)$ 和 $H_{2}O(g)$）會擾亂平衡系統，因為它會提高反應物濃度。然後該系統會生成更多的產物（$CO_{2}(g)$ 和 $H_{2}(g)$）並將減少反應物濃度以再次獲得平衡。該系統現在處於新的平衡位置，並且已經最小化了產生的變化。

上面的例子表明，增加平衡系統中的反應物有利於產物，因為該系統會生成更多的產物並減少反應物的量。下表顯示了平衡系統對濃度變化的響應

濃度變化	系統響應
增加反應物	有利於產物
減少反應物	有利於反應物
增加產物	有利於反應物
減少產物	有利於產物

壓力/體積

如果系統中的一些物質是氣體，改變其分壓與改變其濃度相同。

如果體積增加，則總壓力降低（反之亦然）。考慮反應 A + B → 3C。每兩摩爾反應物有 3 摩爾產物。產物側的壓力高於反應物側。因此，如果壓力增加（或體積減小），平衡將向低壓側移動。產物將被消耗（透過逆反應），並且將形成反應物。

如果壓力降低（或體積增加），平衡將向高壓側移動。

溫度

濃度、壓強和體積的變化會影響平衡位置，但平衡常數 K_eq 不會改變。這些變化可以使用平衡表示式以及已知的 K_eq 值和濃度來計算。

然而，溫度會改變 K_eq 的值。當給出 K 的值時，也會給出溫度，因為 K 依賴於溫度。

溫度升高將有利於反應的吸熱 (吸熱) 方向。溫度降低將有利於反應的放熱 (放熱) 方向。

例如，以下反應是強放熱的

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}$

由於它是放熱的，你可以這樣思考

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}+heat$

在室溫下，該反應的 K_eq 為 3.2 x 10⁸¹。如果該反應在非常高的溫度下發生，會發生什麼？生成的產物會減少（或者如果溫度足夠高，逆反應會發生），K_eq 會變小。如果該反應在非常低的溫度下發生，會發生什麼？生成的產物會增加，K_eq 會變大。