Henri Louis le Chatelier

1850-1936 yılları arasında yaşamış fransız kimyacı ve metalürji uzmanıdır.Kendisi Ecole des Mines'de sanayi kimyası profesörü olmuştur.Fiziksel ve kimyasal dengelerin yer değiştirmesi üstüne genel yasanın açıklanmasını bugün ona borçluyuz.Aynı zamanda çimentolar üzerine ilk araştırma yapan,metal ve alaşımların yapısıyla ilgili ilk incelemeleri gerçekleştiren de odur.

Günlük Yaşam Ve Denge
Le Chatelier ilkesi daha çok kimya alanında kullanılsa da günlük hayatta da karşımıza çeşitli örneklerle çıkmaktadır.Örnek olarak;

İnsan vücudundaki biyolojik olaylar
Dünyada doğan ve buna karşılık ölen insanlarla nüfus dengesinin korunması
Ekonomide arz talep dengesinde
İnsani duyguların dengesi
Sosyal olaylarda insan topluluklarının yönetimi verilebilir.

Le Chatelier Prensibi Nedir?

Dengedeki bir sistem,bir dış etkiyle bozulursa,sistem bu etkiyi azaltıp yeniden dengeye varacak şekilde bir tepki gösterir.Gösterilen bu tepki yeni denge oluşana kadar devam eder buna Le Chatelier Prensibi(ilkesi) diyoruz.

Bir tepkimede çarpışma sayısını arttırıcı etkiler yapıldığında tepkime azaltma yönünde tepki gösterir.
Bu etkiler;

Derişim Etkisi

Basınç Ve Hacim Etkisi

Sıcaklık Etkisi

Katalizör Etkisi

1.Derişim Etkisi
Denge bağıntısında yer alan maddelerden birinin eklenmesi ya da çıkarılması anında denge bozulur.

Bir tepkimede bulunan katı maddelerden ekleme ya da çıkarmanın dengeye etkisi olmaz.
Bir tepkimede bulunan sıvı maddelerden ekleme ya da çıkarmanın dengeye etkisi olmaz.
Bir tepkimede bulunan gaz maddelerden biri eklenirse tepkime bu maddeyi azaltma yönünde tepki gösterir.

X(g) + Y(g) ⟷ Z(k) + T(g)
tepkimesi dengede iken ortama X ilave edilirse;

Tepkime X maddesini azaltma yönünde tepki gösterir.Ancak X'in derişimi ilk haline gelemez.
Tepkime ürünler yönüne kayar.
Y harcanır ve azalır.
Daha fazla Z ve T oluşur bu yüzden ikisinin de mol sayısı artar ama Z katı olduğundan derişimi sabit kalmalıdır.

Tepkimeden bir miktar Y uzaklaşırsa;

X miktarı artacaktır.
Tepkime girenler yönüne kayar.
Z katı olduğundan mol sayısı azalır ama derişimi hep sabittir.
T'nin molü ve derişimi azalır.
Tepkime B'yi arttırmak için tepki gösterir.Azalan maddenin derişimi ilk haline gelemez.

2.Basınç-Hacim İlişkisi

Gazların yer aldığı tepkimelerde sabit sıcaklıkta hacim küçültülürse,tüm gazların derişimi artar.Kısmi basınçlar ve toplam basınç artar.Denge bozulur.Sistem yüksek basınçtan kurtulmak için molekül sayısını azaltma yönünde ilerler.
Basınç hacim ilişkisinin incelenmesi için girenlerin mol sayısının toplamının ürünlerinkine eşit olmaması gerekir.
Girenlerin kat sayıları toplamı,ürünlerin kat sayıları toplamından fazla ise,hacim azaltılarak basınç arttırılırsa tepkime ürünler tarafına gider.Tüm maddelerin derişimi artar.Girenlerin mol sayısı azalırken ürünlerin mol sayısı artar.

A(g) + 2 B(g) ⟷C(g)

tepkimesi dengede iken hacim azaltılarak basınç arttırılırsa A,B ve C'nin derişimi artar.Birim hacimdeki molekül sayısı artar.Sistem bozulan dengeyi yeniden kurmak ve birim hacimdeki molekül sayısını azaltmak için ürünler tarafına gider.C'nin mol sayısı artarken A ve B'nin mol sayısı azalır.Ancak A, ve C'nin denge derişimi artmış olur.

Dengede iken t1 anında hacim azaltılıyor, t2 anında yeniden denge kuruluyor.

ü Girenlerin kat sayıları toplamı,ürünlerin katsayıları toplamından az ise,hacim azaltılarak basınç arttırılırsa tepkime girenler tarafına gider.Girenlerin mol sayıları artarken ürünlerinki azalır.Tüm maddelerin denge derişimi artar.Denge sabiti değişmez.Daha fazla ürün elde etmek için hacim artırılarak basınç azaltılmalıdır.Bu durumda tepkimedeki tüm maddelerin derişimi azalır.ancak ürünün mol sayısı artar.
2A(g) ⟷ B(g) + 3 C(g)
tepkimesi dengede iken hacim azaltılırsa tepkime girenler tarafına gider.Elde edilen ürünün mol sayısı azalır.Hacim artarsa sağa gider.Elde edilen ürünün mol sayısı artar.

Dengedeki tepkimede t1 anında hacim artırılıyor.A,B ve C’nin derişimleri azalıyor.Tepkime sağa gider.B ve C’nin mol sayısı artarken A’nın mol sayısı azalır.Ancak tüm maddelerin denge derişimi azalır.

3.Sıcaklık Etkisi
Bir tepkime dengede iken sıcaklık artırılırsa tepkime enerjiyi azaltacak şekilde tepki gösterir.Isının bulunduğu taraftan diğer tarafa geçer.

ü Tepkime endotermik ise enerji giren durumundadır.Sıcaklık artırılırsa tepkime enerjiyi dolayısıyla sıcaklığı azlatmak için ürünler tarafına gider.Ürünlerin mol sayısı ve denge derişimi artar.Girenlerin mol sayısı ve denge derişimi azalır.Denge sabitinin değeri artar.
N2(g) +O2(g) +43 kkal⟷ 2NO(g)

Tepkimesi endotermiktir.Dengede iken sıcaklık artırılırsa her iki yöndeki tepkimeler hızlanır,ancak sağa doğru olan daha çok hızlanır.Tepkime sağa gider.NO’nun mol sayısı ve denge derişimi artar.N2 ve O2 'nin mol sayıları ve denge derişimleri azalır.K denge sabiti artar.

Sistemin sıcaklığı azaltılırsa tepkime enerji ve sıcaklığı artırmak için sola gider.

Tepkime egzotermikse enerji ürün durumundadır.Sıcaklık artırılırsa tepkime enerjiyi azaltmak ve sıcaklığı düşürmek için girenler tarafına gider.Ürünlerin mol sayısı ve derişimi artar.K sabitinin sayısal değeri azalır.

N2(g) +3H2(g) ⟷ 2NH3(g) +22kkal

ü Tepkimesi dengede iken sıcaklık artırılırsa her iki yöne tepkime hızı artar,ancak geri tepkime daha çok hızlanır.Tepkime girenler tarafına gider.Ürün azalır.Girenler artar.N2 ve H2’nin mol sayıları ve derişimleri artarken NH3 gazının mol sayı ve derişimi azalır,K sabiti küçülür.

ü Denge sabitini etkileyen tek faktör sıcaklıktır.Tepkimenin türü K sabitlerini belirler,sıcaklık ise K sabitini etkiler.Bir tepkimenin her sıcaklıkta farklı bir K sabiti vardır.

Sonuç Olarak;

Tepkime endotermikse sıcaklık artınca denge sabiti artar.
Tepkime egzotermikse sıcaklık artınca denge sabiti küçülür.

4.Katalizör Etkisi

Denge tepkimesinde katalizör kullanılırsa,katalizör;ileri ve geri tepkimeleri aynı anda hızlandırır.İleri ve geri aktifleşme enerjilerini aynı oranda azaltır.Denge halini bozmaz.K sabitini etkilemez.Denge sabiti tepkimenin izlediği yola ve mekanizmaya bağlı olmadığından katalizör denge sabitini etkilemez.Denge sabiti tepkimenin başlangıç ve sonuç durumunda yer almaz.
Katalizör dengenin daha çabuk kurulmasını sağlar.

Bir tepkimede katalizör kullanmak;

Tepkime yönünü
Tepkime entalpisini
Oluşan ürünün cins ve miktarını
Denge sabitini etkilemez.
İleri ve geri aktifleşme enerjileri değişir.
İleri ve geri tepkimelerin hız sabitleri değişir.
Tepkime mekanizması değişir
Dengeye ulaşmamış bir tepkimenin dengeye ulaşması daha erken gerçekleşir.

Tersinir bir tepkimede katalizör kullanılırsa tepkime hızı 1.durumdan 2.duruma değişir.Katalizör ileri ve geri tepkimelerin hızını aynı oranda artırır.Bundan dolayı denge bozulmaz.Bir tepkimede katalizör kullanılması denge sırasındaki tepkime hızlarını artırırken denge durumunu değiştirmez.