Équilibres Chimiques et Principe de Le Chatelier
Un équilibre chimique est atteint quand les vitesses des réactions directe et inverse sont égales.
1. Constante d'Équilibre K
Pour une réaction: aA + bB ⇌ cC + dD
K = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
- K > 1: équilibre favorise les produits
- K < 1: équilibre favorise les réactifs
- K = 1: concentrations comparables
2. Principe de Le Chatelier
"Un système à l'équilibre oppose une modification imposée."
| Modification | Déplacement | Exemple |
|---|---|---|
| ↑ Concentration réactif | → Produits | N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ |
| ↑ Pression (gaz) | → Moins de moles | Déplacement vers NH₃ |
| ↑ Température (exothermique) | → Réactifs | Pour ΔH < 0 |
| Ajout catalyseur | Aucun | Équilibre atteint plus vite |
3. Quotient Réactionnel Q
Comparaison avec K pour prédire le sens d'évolution:
- Q < K: réaction progresse → (vers produits)
- Q = K: système à l'équilibre
- Q > K: réaction régresse ← (vers réactifs)
Exercice: Pour N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), K = 4,3×10⁻³ à 300°C. Si [N₂]=0,1M, [H₂]=0,3M, [NH₃]=0,02M, dans quel sens évolue le système?
Q = 0,0004/(0,1 × 0,027) = 0,0004/0,0027 ≈ 0,148
K = 0,0043
Q (0,148) > K (0,0043) donc ← vers les réactifs
Exercice: Réaction exothermique A ⇌ B (ΔH = -50 kJ/mol). Quel effet a une augmentation de température?
Augmentation température = ajout de chaleur.
Selon Le Chatelier: le système s'oppose en favorisant la réaction qui absorbe la chaleur (réaction inverse endothermique).
Déplacement ← vers les réactifs (A).
Chemical Equilibria and Le Chatelier's Principle
A chemical equilibrium is reached when forward and reverse reaction rates are equal.
1. Equilibrium Constant K
For reaction: aA + bB ⇌ cC + dD
K = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
- K > 1: equilibrium favors products
- K < 1: equilibrium favors reactants
- K = 1: comparable concentrations
2. Le Chatelier's Principle
"A system at equilibrium opposes an imposed change."
| Change | Shift | Example |
|---|---|---|
| ↑ Reactant concentration | → Products | N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ |
| ↑ Pressure (gases) | → Fewer moles | Shift toward NH₃ |
| ↑ Temperature (exothermic) | → Reactants | For ΔH < 0 |
| Add catalyst | None | Equilibrium reached faster |
3. Reaction Quotient Q
Compare with K to predict evolution direction:
- Q < K: reaction proceeds → (toward products)
- Q = K: system at equilibrium
- Q > K: reaction proceeds ← (toward reactants)
Exercise: For N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), K = 4.3×10⁻³ at 300°C. If [N₂]=0.1M, [H₂]=0.3M, [NH₃]=0.02M, which way does the system shift?
Q = 0.0004/(0.1 × 0.027) = 0.0004/0.0027 ≈ 0.148
K = 0.0043
Q (0.148) > K (0.0043) so ← toward reactants
Exercise: Exothermic reaction A ⇌ B (ΔH = -50 kJ/mol). What effect does increasing temperature have?
Increasing temperature = adding heat.
According to Le Chatelier: system opposes by favoring heat-absorbing reaction (reverse endothermic reaction).
Shift ← toward reactants (A).
化学平衡与勒夏特列原理
当正反应和逆反应速率相等时，达到化学平衡。
1. 平衡常数 K
对于反应: aA + bB ⇌ cC + dD
K = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
- K > 1: 平衡有利于产物
- K < 1: 平衡有利于反应物
- K = 1: 浓度相当
2. 勒夏特列原理
"处于平衡的系统会抵抗外界施加的变化。"
| 变化 | 移动方向 | 示例 |
|---|---|---|
| ↑ 反应物浓度 | → 产物 | N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ |
| ↑ 压力（气体） | → 摩尔数少的方向 | 向NH₃移动 |
| ↑ 温度（放热） | → 反应物 | 对于ΔH < 0 |
| 添加催化剂 | 无 | 更快达到平衡 |
3. 反应商 Q
与K比较以预测演化方向：
- Q < K: 反应正向进行 → (向产物)
- Q = K: 系统处于平衡
- Q > K: 反应逆向进行 ← (向反应物)
练习： 对于 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)，在300°C时 K = 4.3×10⁻³。如果 [N₂]=0.1M, [H₂]=0.3M, [NH₃]=0.02M，系统向哪个方向移动？
Q = 0.0004/(0.1 × 0.027) = 0.0004/0.0027 ≈ 0.148
K = 0.0043
Q (0.148) > K (0.0043) 所以 ← 向反应物
练习： 放热反应 A ⇌ B (ΔH = -50 kJ/mol)。升高温度有什么影响？
升高温度 = 加热。
根据勒夏特列原理：系统通过 favoring 吸热反应（逆向吸热反应）来抵抗。
移动 ← 向反应物 (A)。
តុល្យភាពគីមី និងគោលការណ៍លេឆាតេលីយេ
តុល្យភាពគីមីគឺជាពេលដែលល្បឿនប្រតិកម្មទៅមុខ និងបញ្ច្រាសស្មើគ្នា។
១. ថេរតុល្យភាព K
សម្រាប់ប្រតិកម្ម៖ aA + bB ⇌ cC + dD
K = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
- K > 1: តុល្យភាពផ្តល់អាទិភាពផលិតផល
- K < 1: តុល្យភាពផ្តល់អាទិភាពប្រតិករ
- K = 1: កំហាប់ប្រហាក់ប្រហែល
២. គោលការណ៍លេឆាតេលីយេ
"ប្រព័ន្ធនៅក្នុងតុល្យភាពរារាំងការផ្លាស់ប្តូរដែលបានដាក់បង្ខំ។"
| ការផ្លាស់ប្តូរ | ការផ្លាស់ទី | ឧទាហរណ៍ |
|---|---|---|
| ↑ កំហាប់ប្រតិករ | → ផលិតផល | N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ |
| ↑ សម្ពាធ (ឧស្ម័ន) | → ការបញ្ចេញម៉ូលតិច | ផ្លាស់ទីឆ្ពោះទៅ NH₃ |
| ↑ សីតុណ្ហភាព (ផ្តល់កំដៅ) | → ប្រតិករ | សម្រាប់ ΔH < 0 |
| ការបន្ថែមជាតិអំពូន | គ្មាន | ឈានដល់តុល្យភាពលឿនជាង |
៣. កូតាប្រតិកម្ម Q
ប្រៀបធៀបជាមួយ K ដើម្បីទស្សន៍ទាយទិសដៅវិវត្តន៍៖
- Q < K: ប្រតិកម្មឈានទៅមុខ → (ឆ្ពោះទៅផលិតផល)
- Q = K: ប្រព័ន្ធនៅក្នុងតុល្យភាព
- Q > K: ប្រតិកម្មឈានទៅក្រោយ ← (ឆ្ពោះទៅប្រតិករ)
លំហាត់៖ សម្រាប់ N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g), K = 4,3×10⁻³ នៅ 300°C។ បើ [N₂]=0,1M, [H₂]=0,3M, [NH₃]=0,02M តើប្រព័ន្ធផ្លាស់ទីទៅរកទិសណា?
Q = 0,0004/(0,1 × 0,027) = 0,0004/0,0027 ≈ 0,148
K = 0,0043
Q (0,148) > K (0,0043) ដូច្នេះ ← ឆ្ពោះទៅប្រតិករ
លំហាត់៖ ប្រតិកម្មផ្តល់កំដៅ A ⇌ B (ΔH = -50 kJ/mol)។ ការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពមានផលប៉ះពាល់អ្វី?
ការកើនឡើងសីតុណ្ហភាព = ការបន្ថែមកំដៅ។
យោងតាមលេឆាតេលីយេ៖ ប្រព័ន្ធរារាំងដោយផ្តល់អាទិភាពដល់ប្រតិកម្មទទួលកំដៅ (ប្រតិកម្មបញ្ច្រាសដែលទទួលកំដៅ)។
ផ្លាស់ទី ← ឆ្ពោះទៅប្រតិករ (A)។