Vận dụng nguyên lí Lowssatolie làm tăng nồng độ trong dung dich

Đáp án:

Thay đổi nồng độ của một chất (phản ứng hoặc sản phẩm) sẽ làm cân bằng chuyển dịch sang phía làm giảm sự thay đổi nồng độ đó. Cân bằng hóa học sẽ cố gắng làm giảm sự thay đổi ảnh hưởng đến nguyên trạng trạng thái cân bằng ban đầu. Lần lượt, tốc độ phản ứng, nồng độ và sản lượng của sản phẩm sẽ được thay đổi tương ứng với tác động trên hệ thống.

Sự thay đổi của nồng độ được minh họa bởi phản ứng của cacbon monoxit và khí hydro, tạo thành methanol:

CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH

Giả sử nồng độ CO trong hệ thống được tăng lên. Bằng cách áp dụng nguyên lý Le Chatelier, chúng ta có thể dự đoán rằng nồng độ của methanol sẽ tăng, làm giảm sự thay đổi nồng độ CO. Nếu chúng ta thêm một chất khác vào phản ứng, phản ứng sẽ thay đổi theo hướng loại bỏ chất mới đó. Tương tự, loại bớt một chất sẽ gây ra phản ứng "lấp đầy khoảng trống" và cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra chất bị loại bỏ. Quan sát này được hỗ trợ bởi lý thuyết va chạm: Khi nồng độ CO tăng lên, tần số va chạm thành công của chất phản ứng đó cũng sẽ tăng lên, cho phép tăng phản ứng theo chiều thuận và tạo ra sản phẩm. Thậm chí nếu các sản phẩm mong muốn không được nhiệt động lực học hỗ trợ, các sản phẩm này có thể có được nếu nó liên tục bị loại khỏi dung dịch.

Tác động của sự thay đổi nồng độ thường được ứng dụng trong các phản ứng ngưng tụ (tức là các phản ứng tạo ra nước) là các cân bằng hóa học (ví dụ, tạo ra este từ axit cacboxylic và rượu hoặc tạp ra imine từ một amin và andehit). Hiệu suất tạo ra sản phẩm có thể được gia tăng được bằng cách cô lập nước vật lý, bằng cách thêm chất hút ẩm như magie sunfat khan hoặc sàng phân tử, hoặc loại bỏ nước liên tục bằng cách chưng cất bởi thiết bị Dean–Stark.

Giải thích các bước giải:

Thay đổi nồng độ của một chất (phản ứng hoặc sản phẩm) sẽ làm cân bằng chuyển dịch sang phía làm giảm sự thay đổi nồng độ đó. Cân bằng hóa học sẽ cố gắng làm giảm sự thay đổi ảnh hưởng đến nguyên trạng trạng thái cân bằng ban đầu. Lần lượt, tốc độ phản ứng, nồng độ và sản lượng của sản phẩm sẽ được thay đổi tương ứng với tác động trên hệ thống.

Sự thay đổi của nồng độ được minh họa bởi phản ứng của cacbon monoxit và khí hydro, tạo thành methanol:

CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH

Giả sử nồng độ CO trong hệ thống được tăng lên. Bằng cách áp dụng nguyên lý Le Chatelier, chúng ta có thể dự đoán rằng nồng độ của methanol sẽ tăng, làm giảm sự thay đổi nồng độ CO. Nếu chúng ta thêm một chất khác vào phản ứng, phản ứng sẽ thay đổi theo hướng loại bỏ chất mới đó. Tương tự, loại bớt một chất sẽ gây ra phản ứng "lấp đầy khoảng trống" và cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra chất bị loại bỏ. Quan sát này được hỗ trợ bởi lý thuyết va chạm: Khi nồng độ CO tăng lên, tần số va chạm thành công của chất phản ứng đó cũng sẽ tăng lên, cho phép tăng phản ứng theo chiều thuận và tạo ra sản phẩm. Thậm chí nếu các sản phẩm mong muốn không được nhiệt động lực học hỗ trợ, các sản phẩm này có thể có được nếu nó liên tục bị loại khỏi dung dịch.

Tác động của sự thay đổi nồng độ thường được ứng dụng trong các phản ứng ngưng tụ (tức là các phản ứng tạo ra nước) là các cân bằng hóa học (ví dụ, tạo ra este từ axit cacboxylic và rượu hoặc tạp ra imine từ một amin và andehit). Hiệu suất tạo ra sản phẩm có thể được gia tăng được bằng cách cô lập nước vật lý, bằng cách thêm chất hút ẩm như magie sunfat khan hoặc sàng phân tử, hoặc loại bỏ nước liên tục bằng cách chưng cất bởi thiết bị Dean–Stark.