. Đối với mọi hệ nhiệt động đều tồn tại hàm trạng thái được gọi là entropi và
b) Sự phụ thuộc củ aG vào áp suất
3.2.4. Nguyên lí Le.Chatelier
Qua ảnh hưởng của các yếu tố trên đây đối với cân bằng hoá học chúng ta đi đến một nguyên lí tổng quát sau đây do nhà bác học người Pháp là Lơ Satơliê (H.Le.Chatelier, 1850 - 1936) đưa ra năm 1884, được gọi là nguyên lí Lơ Satơliê
Một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu chịu tác dụng bên ngoài như sự thay đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng chuyển dịch về phía làm giảm tác dụng bên ngồi đó
Ngun lí Lơ Satơliê có ý nghĩa rất lớn đối với hóa học. Nó cho phép tìm các điều kiện tối ưu cho một phản ứng hố học để trong cơng nghiệp người ta tận dụng được tối đa nguyên liệu và nâng cao hiệu suất của phản ứng.
Ví dụ như đối với phản ứng thu nhiệt và làm giảm số phân tử ở trong hệ để nâng cao hiệu suất của phản ứng người ta kết hợp nhiệt độ cao và áp suất cao.
Còn đối với những phản ứng cũng làm giảm số phân tử nhưng lại phát nhiệt thì vấn đề trở nên phức tạp hơn. Ta xét q trình tổng hợp NH3 ở trong cơng nghiệp làm ví dụ. Vì là phản ứng phát nhiệt (H <0), hiệu suất tạo thành NH3 sẽ càng cao ở nhiệt độ càng thấp, nhưng ở nhiệt độ thấp, cân bằng của phản ứng được đạt đến rất chậm. Cho nên cần phải duy trì phản ứng ở một nhiệt độ cao nào đó. Điều bất lợi này phải được bù lại bằng cách dùng áp suất cao và xúc tác. trên thực tế quá trình tổng hợp NH3 trong công nghiệp được thực hiện ở nhiệt độ 400 - 500 0C, áp suất 400 - 1000 atm và chất xúc tác là bột Fe được hoạt hoá bằng Al2O3 và K2O với hiệu suất chuyển hoá nguyên liệu gần như hoàn toàn.
Ngoài các yếu tố nhiệt độ và áp suất, trong một vài trường hợp người ta cũng lợi dụng cả yếu tố nồng độ các chất.
Ví dụ như trong phản ứng CO + H2O CO2 + H2, muốn chuyển hố tốt khí CO người ta lấy rất dư hơi H2O; trong q trình nung vơi CaCO3 CaO + CO2, muốn nâng cao hiệu suất tạo thành CaO người ta hút hết khí CO2 do phản ứng sinh ra.
Cần chú ý rằng nguyên lí Lơ Satơliê cịn có thể áp dụng cho những q trình cân bằng khác không liên quan với những biến hố hố học như những q trình nóng chảy, sơi, kết tinh, hồ tan...
Câu hỏi và bài tập
1. Hằng số cân bằng của phản ứng: CO(k) + H2O(k) CO2 (k) + H2 (k) ở nhiệt độ T nào đó bằng 1.
a) Cần lấy mấy mol hơi nước cho 1 mol CO để 50% CO bị oxy hố thành CO2. b) Tính nhiệt độ T (coi Ho và So không biến đổi theo nhiệt độ).
Cho biết: H0(Kj/ mol) So(J/mol.K)
CO(k) -110,5 194,7 H2O(k) -241,6 188,6 CO2(k) -393,5 213,7 H2(k) 0 130,6 2. Cho phản ứng: CH4 (k) C(r) + 2H2 (k) H0 298 = - 74,9 kJ ở 500oC có K1 = 0,41. Tính K2 ở 850oC.