Принцип Ле Шателье

Французский физико-химик А. Л. Ле Шателье (1850—1936) в 1884 г. вывел, а немецкий физик Ф. Браун (1850—1918) в 1887 г. обосновал общий принцип смещения химического равновесия в зависимости от внешних факторов. Вот одна из его формулировок: «Если па систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие {изменяя, например, давление, температуру или концентрации веществ), то в результате протекающих в ней процессов равновесие начнет смещаться в таком направлении, что оказываемое воздействие начнет уменьшаться"К Так, если реакция идет с изменением объема газа, то при повышении давления равновесие смещается в сторону образования таких веществ, которые занимают меньший объем для того, чтобы противодействовать повышению концентрации молекул.

Вернемся к реакции синтеза аммиака:

Из четырех объемов газов получаются два, поэтому при увеличении давления увеличивается выход именно аммиака, имеющего меньший объем, чем суммарный объем водорода и азота.

При синтезе аммиака выделяется тепло (обозначим буквой Э — энергия):

Если нагревать смесь, то химическая система стремится уменьшить общее количество тепла, и реакция пойдет справа налево, синтез аммиака резко уменьшится, и обратная реакция станет преобладать над прямой.

Только в 1913 г. химики выяснили, что синтез аммиака может происходить на поверхности твердого катализатора (специально обработанного железа) при сдвиге равновесия за счет высоких давлений. При поиске катализатора химики пробовали на эту роль более 20 тыс. различных веществ. Сегодня эту реакцию проводят при повышенном давлении (до 350 атм.) и температуре 450—500°С на поверхности катализатора — пористого железа с примесями оксидов калия и алюминия. Важно увеличение площади поверхности катализатора, поэтому его изготавливают в виде губчатых гранул или таблеток.^[1]

• [1] Рэмсден Э. II. Начала современной химии. Л.: Химия, 1989. С. 246.