If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah

Le Chatelierův princip

Le Chatelierův princip (nebo zákon o rovnováhách) říká, že pokud dojde k narušení systému (jako je změna koncentrace složek, teploty nebo tlaku), bude docházet k ustanovení nové rovnováhy. Například pokud je do systému dodáno více reaktantů, Le Chatelierův princip předpovídá, že dojde ke vzniku více produktů, aby se tato změna vyrovnala a nastalo obnovení rovnováhy. Tvůrce: Sal Khan.

Chceš se zapojit do diskuze?

Zatím žádné příspěvky.
Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.

Transkript

Řekněme, že máme reakci molekuly A a molekuly B, které jsou v dynamické rovnováze s molekulami C a D. Což znamená, že rychlost přímé reakce je stejná jako rychlost zpětné reakce. Máme tedy nějaké rovnovážné koncentrace molekul A, B, C a D a můžeme zjistit hodnotu rovnovážné konstanty. A řeknu to znovu. A už jsem to řekl asi čtyřikrát. Fakt, že rychlost přímé reakce je stejná jako rychlost zpětné reakce, neznamená, že všechny koncentrace jsou stejné. Koncentrace jednotlivých molekul se mohou značně lišit. Jen se dále nemění, protože rychlosti přímé a zpětné reakce jsou stejné. A vzhledem k tomu, že jsme teď v rovnováze, co se stane, když do systému přidám více látky A? Pamatujte, měli jsme rovnováhu. Koncentrace byly konstantní. Ale teď najednou přidávám do systému více látky A. Takže teď je šance, že se částice A a B srazí, třebaže nepřidávám do systému více molekuly B, šance, že se A a B příhodně srazí, je mírně vyšší, takže přímá reakce bude pravděpodobnější. Takže, když přidáme do systému více A, budeme mít více A, budou se více narážet s B, takže B budou vlastně lehce klesat. Protože bude spotřebováváno více B. A co je ještě podstatnější, množství C a D budou rozhodně stoupat. Stane se to tak, že přidáte více A, a tyto A naráží na více B a tato přímá reakce náhle probíhá rychleji než zpětná reakce. Takže reakce by probíhala v tomto směru. Potom byste měli více C a D a možná některé z nich do sebe naráží častěji a vrací se zpět v tomto směru. Nakonec můžeme docílit nové rovnováhy. Ale sečteno podtrženo zbyde více A a trochu méně B, protože jste nepřidali více B. Takže se spotřebuje více molekul B těmito extra A, které jste přidali. A potom tyto budou produkovat v rovnováze více C a D. Pokud byste přidali více A a více B, pokud jste přidali také více B, potom reakce poběží v přímém směru ještě více. Nemyslím si, že toto je nějaký světový objev. Myslím si, že je celkem jasné, že když narušíte rovnováhu reakce přidáním více na jednu stranu, bude se přirozeně pohybovat ve směru, který uvolní toto napětí. Takže když přidáte více A, budete mít více srážek A s B, reakce poběží tímto směrem a spotřebuje se více B. Pokud přidáte více obou, celá věc poběží v tom směru. Podobně, přepíšu celou reakci. A plus B, dynamická rovnováha, C plus D. Když přidám více C, asi je vám to už jasné, co se stane? Dobře, zvýší to A a B a možná spotřebuje trochu D navíc. A když jste přidali více C a D, samozřejmě se bude tvořit mnohem víc A a B. Tato myšlenka celkem dává smysl a má také fešácký název. Nazývá se Le Chatelierův princip. Pokud jste viděli už více těchto videí, víte, že hláskování není moje silná stránka. Říká nám, že jestliže narušujete rovnováhu reakce, reakce bude upřednostňovat ten směr, který uvolní to napětí. Když řekneme napětí reakce, znaméná to přidat více A, takže reakce se posune více ve směru uvolnění napětí z přidání A. Není to napětí v klasickém pojetí, je to určité narušení rovnováhy. Je to změna. Před tím to bylo hezky pohodlně v hezkém a stabilním prostředí. Definovali jsme Le Chatelierův princip, podívejme se na další situace. Mám A plus B plus nějaké teplo a ty vytváří C a D. A možná vytváří také nějaké E. Takže, když bych přidal teplo do tohoto systému, co by se stalo? Aby reakce probíhala ve směru přímé reakce, potřebujete teplo. Čím více tepla máte, tím pravděpodobněji bude reakce probíhat v přímém směru. Takže Le Chatelierův princip říká, že stresujeme-li reakci přidáním tepla, bude reakce upřednostňovat směr, který uvolní stresor. A jak uvolnit stresor? Máte více reaktantu, takže budete spotřebovávat více A. Takže stabilní koncetrace A, když dosáhneme rovnováhy, bude klesat. B bude klesat, protože bude více spotřebováváno. Přímá reakce se děje více. A potom C, D a E budou vzrůstat. Co se stane, pokud uděláte opak? Řekněme, že namísto přidání tepla, teplo odebereme. Takže řekněme, že jsme odebrali teplo. Takže, když odebereme z reakce teplo, který směr bude preferovat? Bude zvýhodněn druhý směr, protože tady bude méně tepla. Bude méně tepla pro uskutečnění této reakce, takže rychlost zpětné reakce bude větší než rychlost dopředné reakce. Pokud odeberete teplo, rychlost dopředné reakce se zpomalí, rychlost zpětné bude vyšší a koncentrace bude narůstat v tomto směru, neboli bude upřednostňovaná zpětná reakce. Pojďme teď popřemýšlet o dalším stresoru, o tlaku. Teď si představme, že jsme měli... již jsme zmínili Haberův proces, a toto je reakce pro Haberův proces. Dusík plus 3 moly vodíku v rovnováze se 2 moly plynného amoniaku. Co se teď stane, pokud budu působit tlakem na tento systém? Použiji tlak. Přemýšlejme, co se stane s tlakem, vše se najednou stlačí, ačkoliv objem nemusí nutně klesnout, něco ale nějak nutí všechny molekuly být blíže u sebe. Teď, když se věci přibližují, stres způsobený tlakem může být uvolněn, pokud se zbavíme několika molekul. Přemýšlejme o tom takto. pV se rovná nRT. To už jsme se učili několikrát, že? A řekněme, že bychom mohli napsat p se rovná nRT/V. Teď, pokud zvýšíme tlak, jak se ho můžeme zase zbavit? Vzpomeňte si, Le Chatelierův princip říká, že cokoliv se stane, způsobí uvolnění stresu. Reakce poběží ve směru, který uvolní stresor. Pokud snížíme počet molekul, potom uvolníme tlak. Budeme mít méně věcí, které do sebe budou narážet. Takže pokud snížíme počet molekul… Asi bych to neměl psát tímto způsobem, protože to není rovnice, ale chci, abyste o tom takto přemýšleli. Raději to vymažu, nebyl to zrovna nejlepší příklad. Jestliže mám nádobu... Jestliže mám nádobu a působím na ni tlakem a v jednom případě mám 2 molekuly... Řekněme raději 4 molekuly v nějakém objemu. A v další situaci se molekuly sloučily a mám jen 2 molekuly. V každé z těchto situací se mohou 4 molekuly sloučit a vytvořit 2. Vlastně, použiju tady ten příklad nahoře. Řekněme, že molekula dusíku je tato modrá. Zvolím odlišnější barvu. Tato hnědá se může sloučit se 3 molekulami vodíku. A mohou vytvořit toto. Takže toto je názornější způsob, jak napsat tuto rovnici. Pokud působím tlakem, pokud působím tlakem na tento systém, tlak, který mám teď na mysli, je něco na způsob působení větší síly z každého směru. Která z těchto situací pravděpodobněji ten tlak zmírní? Ta, kde máme méně narážejících molekul, protože je snadnější je stlačit k sobě, než když jich máte kolem sebe víc. Dělám to od ruky, ale myslím, že vám to dá určitou představu. Takže, pokud působíte tlakem na systém, pokud se tlak zvýší… Tohle neznamená, že se tlak sníží. To znamená, že tlak působí na systém. Když se tlak zvyšuje, která strana reakce bude upřednostňována? Reakce bude upřednostňovat stranu, kde je méně molekul. A tato strana má 2 molekuly, ačkoli budou očividně větší, protože neztrácíme hmotu ani na jedné straně, na rozdíl od situace, kde máme 4 molekuly. Jeden mol dusíku a 3 moly vodíku. A abychom se vrátili zpátky k myšlence o kinetické rovnováze u dřívějška, představme si takovouto reakci. Ukážme si, že to funguje s Le Chatelierovým principem, že je to konzistentní se vším, co jsme se naučili o rovnovážných konstantách. Řekněme, že máme reakci, kde 2 moly, tedy stechiometrický koeficient 2, 2 A v plynné formě plus B v plynné formě jsou v rovnováze s C v plynné formě. A řekněme, že z počátku je naše první rovnováha, koncentrace A je 2 moly na litr neboli molarita je 2, koncentrace B je 6 molů na litr a koncentrace C je 8 molů na litr. Takže jaká je zde rovnovážná konstanta? Rovnovážná konstanta zde je rovna produkt, koncentrace C, která je 8, děleno 2 na druhou, na druhou kvůli koeficientu, krát šest, což je rovno 8/24, což je rovno 1/3. Teď přidejme více A a neřeknu přesně kolik. Teď bychom se mohli trochu zamotat v matematice, ale řekněme, že po přidání více A máme novou koncentraci. Řekněme, že naše nová koncentrace A jsou 3 moly na litr. Možná řeknete, hej Sale, nepřidal jsi 1 mol? Ne. Asi jsem přidal více než 1 mol. Co se stane je to, že cokoliv jsem přidal, tak to posune reakci do prava, neboli ve směru přímé reakce, a část toho bude spotřebována v té přímé reakci, ale vše, co zbyde, bude tady. Takže možná jsem do systému přidal více než jeden mol. Ale cokoliv bylo navíc než 1, bylo spotřebováno a zbyla mi tato rovnovážná koncentrace 3. Takže jsem nepřidal nezbytně 1. Mohl jsem přidat více. A řekněme, že naše nová rovnováha pro C je 12 molů na litr, což nám souhlasí. Pokud přidáme trochu A, pak by měla naše koncentrace C vzrůstat a koncentrace B by se měla trochu snížit, protože bude spotřebováno trochu více B, protože pravděpodobnějí srazí s více A částicemi nebo A molekulami. Takže se podívejme, jaká je nová koncentrace B. Pamatujte, rovnovážná konstanta zůstává stejná. Naše rovnovážná konstanta se teď bude rovnat koncentraci C. Vycházíme z této reakce. Takže je 12 molů na litr, nemusím sem psát ty jednotky... děleno naší novou koncentrací A, která je 3. Ale pamatujeme si tuto reakci. Koeficient u A je 2. Je to 3 na druhou krát nová koncentrace B. Tady není žádný koeficient, nemusím se zabývat žádnými exponenty. Pojďme to vyřešit. Takže máme 1/3 je rovno 12 děleno 9 krát B. Takže pokud budeme násobit do kříže, dostaneme 9 krát koncentrace B se rovná 3 krát 12, což je 36. Obě strany vydělíme 9. Nová koncentrace B je 4, neboli 4 moly na litr. Takže B je rovno 4 moly na litr. Což dává smysl. Přidali jsme do reakce trochu A . Začali jsme se 2 molárním A, 6 molárním B a 8 molárním C. Když jsme přidali více A, reakce šla oběma směry, tam a zpět, ale stabilizovala se na 3 molárním A, 12 molárním C, takže C se zvýšilo. A všimněte si, že se naše stabilní rovnovážná koncentrace B snížila, což souhlasí s tím, co jsme říkali. Reakce se pohybuje v dopředném směru, bylo vytvořeno více C a trochu více B spotřebováno. Doufám, že jste teď více obeznámeni s myšlenkou narušení rovnováhy reakce a s Le Chatelierovým principem.