by 
Δημοσιεύτηκε από το χρήστη Αντώνης Μπαλτζόπουλος στις 22 Οκτώβριος 2012 στις 15:54 στην ομάδα Χημεία Β΄Λυκείου
Στο σχολικό βιβλίο της Β Κατ περιγράφεται ο ορισμός της αρχής Le Chatelier.
Τα περισσότερα βοηθήματα προσθέτουν ότι το σύστημα αντιδρά και τείνει να αναιρέσει την μεταβολή αλλά δεν την εξουδετερώνει πλήρως.
Τι συμβαίνει όμως όταν το σύστημα που βρίσκεται σε Χημική Ισορροπία περιλαμβάνει ένα μόνο αέριο πχ
Α(S) + B(S) <=> Γ(g)
Εάν στην κατάσταση ισορροπίας μεταβάλλουμε την ποσότητα του αερίου ( προσθήκη ή αφαίρεση mol Γ ) η μετατόπιση της ΧΙ ( σύμφωνα με την κατεύθυνση που υποδεικνύει η αρχή Le Chatelier ) αναιρεί ΠΛΗΡΩΣ την επιφερόμενη αλλαγή.
Παράδειγμα άσκηση 6*43
Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγεται 1 mol CaCO3 , το οποίο θερμαίνεται σε ΘΟC, οπότε αποκαθιστάται η ισορροπία :
CaCO3(S) <=> CaO(S) + CO2(g)
Στην κατάσταση ΧΙ περιέχονται 0,5 mol CO2 , ενώ η πίεση είναι 2 atm
a) ποια είναι η Kp στους ΘΟC και πόση είναι η απόδοση της ΧΙ;
Β) Διατηρώντας την θερμοκρασία σταθερή εισάγουμε 0,3 mol CO2 και αποκαθίσταται νέα ΧΙ. Ποια είναι η σύσταση του μίγματος ισορροπίας και η πίεση στο δοχείο ;
Αυτό έρχεται (?) σε αντίθεση με την διατύπωση της αρχής Le Chatelier όπου η «…μετατόπιση της θέσης ΧΙ γίνεται προς την κατεύθυνση που τείνει να αναιρέσει την επιφερόμενη αλλαγή»
Ο καθηγητής Μανουσάκης στο πανεπιστημιακό του βιβλίο έχει την εξής διατύπωση της αρχής «…. Προς εκείνη την κατεύθυνση, προς την οποία αντισταθμίζεται το αποτέλεσμα της αλλαγής των εξωτερικών συνθηκών ή προς την οποία εξουδετερώνεται η εξωτερικώς επιβαλλόμενη αλλαγή.»
( δηλαδή προβλέπει και την περίπτωση της πλήρους εξουδετέρωσης της επιβαλλόμενης αλλαγής )
Ο καθηγητής Κλούρας στο δικό του πανεπιστημιακό βιβλίο δεν αναφέρει καθόλου την «αναίρεση» / «αντιστάθμιση» και γράφει περί «…προς την κατεύθυνση , προς την οποία εξουδετερώνεται η επιφερόμενη αλλαγή.»
Μπράβο Αντώνη, πολύ σωστή παρατήρηση.
Το διαβάζω, το ξαναδιαβάζω κι ακόμα δεν το πιστεύω! Θεωρούσα ότι είναι ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ να μην αναιρείται πλήρως η επιφερόμενη μεταβολή. Το τόνιζα με ιδιαίτερη έμφαση στους μαθητές μου! Ακόμα θέλω να σκέφτομαι ότι κάποιο λάθος θα έχει κάνει ο Αντώνης, δε μπορεί! Πραγματικά η έκπληξή μου είναι μεγάλη…
Το ίδιο συμβαίνει και στην ισορροπία υγρού – ατμών. Νομίζω ότι σε όλες τις ετερογενείςισορροπίες το σύστημα αναιρεί πλήρως την επιφερόμενη μεταβολή…
Εκτιμώ ότι δεν έχει να κάνει με όλες τις ετερογενείς ισορροπίες αλλά μόνο για αυτές στις οποίες συμμετέχει 1 μόνο αέριο ( στα αντιδρώντα ή στα προιόντα ) ή γενικότερα η σταθερά που περιγράφει το φαινόμενο είναι συνάρτηση ( ίση ή αντίστροφη ) με την συγκέντρωση μιας μόνο ουσίας .
Συμφωνώ. Έγραψα έχοντας στο μυαλό μου ισορροπίες με ένα αέριο, επειδή τις συναντάμε συχνά. Μάλλον δεν πρέπει να διακινδυνεύσουμε κωδικοποίηση, διότι αν ήταν δυνατή (και χρήσιμη)θα αναφερόταν στη βιβλιογραφία.
Συνεχίζω να μην το πιστεύω μετά από 2 χρόνια! Με βασανίζει ακόμα! Προσπάθησα να λάβω υπόψη, θεωρώντας ότι εκεί μπορεί να κρύβεται κάτι, το γεγονός ότι π.χ. σε ισορροπία νερού-ατμών του, σε κλειστό δοχείο και με σταθερά V, Τ, εάν προσθέσω και άλλη ποσότητα υδρατμών στο δοχείο τότε αυτή, με βάση αυτά που είπαμε παραπάνω, θα πρέπει όλη να υγροποιηθεί και να αναιρεθεί έτσι πλήρως η επιφερόμενη μεταβολή (αύξηση της συγκέντρωσης των υδρατμών), με το που αρχίζει να υγροποιείται ποσότητα των υδρατμών που προσθέσαμε, ο διαθέσιμος όγκος στο δοχείο για τους υδρατμούς μειώνεται, αφού αυξάνεται ο όγκος του υγρού νερού. Το αποτέλεσμα στο οποίο κατέληξα, με βάση την καταστατική εξίσωση, την τάση ατμών του νερού σε συγκεκριμένη Τ και το ότι ο όγκος των υδρατμών ελαττώνεται τόσο όσο αυξάνεται ο όγκος του υγρού νερού μέσα στο δοχείο, είναι ότι όχι μόνο αναιρείται πλήρως η μεταβολή αλλά θα πρέπει η ποσότητα των υδρατμών να γίνεται και ελάχιστα μικρότερη από αυτήν που είχαμε στην αρχική ισορροπία νερού-υδρατμών!!! Το μόνο που με προβληματίζει είναι ότι χρησιμοποίησα την καταστατική των ιδανικών αερίων και δεν ξέρω κατά πόσο αυτό επιφέρει σημαντικά σφάλματα, αφού υποθέτω ότι ο ατμός δεν πρέπει να συμπεριφέρεται και πολύ ιδανικά στις συγκεκριμένες συνθήκες… Πάντως το συμπέρασμα είναι, για μένα, εντυπωσιακό. Όχι μόνο αναιρείται η μεταβολή πλήρως, αλλά κάτι παραπάνω!!!! Κατέληξα στο αντίθετο συμπέρασμα από αυτό για το οποίο ξεκίνησα να δείξω…
Διορθώνω, δεν το διατύπωσα σωστά. Αυτό που ισχύει είναι αυτό που ανέφερε ο Αντώνης, ότι η επιφερόμενη μεταβολή αναιρειται πλήρως. Δηλαδή, όση είναι η συγκέντρωση των υδρατμώνστην αρχική ισορροπία τόση είναι και στην τελική ισορροπία. Αυτό που διαπίστωσα εγώ είναι ότι τα mol των υδρατμών στην τελική ισορροπία είναι ελάχιστα λιγότερα από τα mol των υδρατμών στην αρχική ισορροπία. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο όγκος των υδρατμών ελαττώνεται όσο αυξάνεται ο όγκος του υγρού νερού μέσα στο δοχείο, κατέληξα στη σχέση: χ/ψ = 1 – [Po . (Mr/1000) / RT], όπου
Χ: τα μολ υδραστμών που προσθέτω στο δοχείο, αφού έχει αποκατασταθεί η αρχική ισοροπία,
ψ: τα μολ που υγροποιούνται στη συνέχεια προκειμένου να καταλήξουμε σε νέα ισορροπία,
Μr: του νερού, Po: η τάση ατμών του νερού σε θερμοκρασία Τ.
Επειδή στην παραπάνω σχέση η ποσότητα μέσα στην αγκύλη είναι θετική, θα ισχύει χ/ψ<1, άρα ψ>χ !! (έστω και ελάχιστα).
Αντικαθιστώντας την τάση ατμών του νερού Po=0,1 atm σε θ=47 οC, δηλ. Τ = 320 Κ, βρήκα ότι χ/ψ=0,999931 ή ψ/χ=1,000069.
Εν ολίγοις η μεταβολή αναιρείται πλήρως (η συγκέντρωση υδρατμών στην αρχική ισορροπία είναι ίση με αυτήν στην τελική ισορροπία), ενώ τα μολ των υδρατμών θα πρέπει να είναι ελάχιστα λιγότερα στην τελική ισορροπία.