ले चेटेलियर का सिद्धांत

ले चेटेलियर का सिद्धांत (उच्चारण UK: /lə ʃæˈtɛljeɪ/ या US: /ˈʃɑːtəljeɪ/) जिसे चेटेलियर का सिद्धांत (या संतुलन कानून) भी कहा जाता है। रासायनिक संतुलन पर स्थितियों में बदलाव के प्रभाव की भविष्यवाणी करने के लिए प्रयोग किया जाने वाला रसायन शास्त्र का एक सिद्धांत है। सिद्धांत का नाम फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी लुइस ले चेटेलियर के नाम पर रखा गया है और कभी-कभी इसका श्रेय कार्ल फर्डिनेंड ब्रौन को भी दिया जाता है जिन्होंने इसे स्वतंत्र रूप से खोजा था। इसे इस प्रकार कहा जा सकता है:

जब थर्मोडायनामिक संतुलन में एक साधारण प्रणाली को एकाग्रता, तापमान, आयतन या दबाव में परिवर्तन के अधीन किया जाता है। (1) प्रणाली एक नए संतुलन में बदल जाती है और (2) यह परिवर्तन आंशिक रूप से लागू परिवर्तन का प्रतिकार करता है।

ले चेटेलियर के सिद्धांत के स्पष्ट विरोधाभास में घटनाएं एक साथ संतुलन की प्रणालियों में भी उत्पन्न हो सकती हैं।

ले चेटेलियर के सिद्धांत को कभी-कभी ऊष्मप्रवैगिकी के अतिरिक्त अन्य विषयों की चर्चा में भी सम्मिलित किया जाता है।

थर्मोडायनामिक स्टेटमेंट

परिचय निम्नलिखित थर्मोडायनामिक कथन सामान्य शब्दों में सारगर्भित है लेकिन परिचय के लिए यह पाठक को एक सरल उदाहरण को ध्यान में रखने में मदद कर सकता है। पिस्टन के साथ एक सिलेंडर में गैस का एक पिंड पिस्टन पर दबाव के माध्यम से बाहरी रूप से नियंत्रित होता है। गैस का पिंड अपनी स्वयं की मात्रा निर्धारित करके आंतरिक थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में शुरू होता है। बाह्य रूप से नियंत्रित दबाव तब एक नियंत्रित परिमित मात्रा द्वारा 'परेशान' होता है, कहते हैं $\Delta P$ और गैस का शरीर आयतन में परिवर्तन के माध्यम से फिर से अपना आयतन निर्धारित करता है $\Delta V.$ यदि पिस्टन और सिलेंडर को इन्सुलेट किया जाता है ताकि गैस गर्मी के रूप में ऊर्जा प्राप्त या खो न सके तो ले चेटेलियर-ब्रौन सिद्धांत के पास कहने के लिए कुछ नहीं है क्योंकि गैस का तापमान बदल सकता है और 'प्रतिक्रिया' की कोई संभावना नहीं है। अगर पिस्टन और सिलेंडर की दीवारें गैस के शरीर और बाहरी नियंत्रित तापमान और आंतरिक ऊर्जा के एक बंद बाहरी 'गर्मी जलाशय' के बीच गर्मी का संचालन करती हैं तो परिवर्तित या 'फीडबैक' हो सकता है या तापमान परिवर्तन के माध्यम से जांच की जा सकती है या गैस के शरीर से या गर्मी हस्तांतरण और ले चेटेलियर-ब्रौन सिद्धांत इसके बारे में बताता है।

सामान्य परिदृश्य ले चेटेलियर-ब्रौन सिद्धांत एक थर्मोडायनामिक प्रणाली के गुणात्मक व्यवहार का विश्लेषण करता है जब इसके बाहरी रूप से नियंत्रित राज्य चरों में से एक निर्दिष्ट होता है कहते हैं $L,$ राशि से बदलता है $\Delta L,$ 'ड्राइविंग परिवर्तन' का कारण बनता है $\delta _{\mathrm {i} }M,$ इसके संयुग्म राज्य चर में 'प्रमुख रुचि की प्रतिक्रिया' $M,$ अन्य सभी बाह्य रूप से नियंत्रित स्थिति चर स्थिर रहते हैं। प्रतिक्रिया 'निष्क्रिय प्रतिक्रिया' को दर्शाती है और इसलिए दो संबंधित थर्मोडायनामिक संतुलनों में स्पष्ट रूप से 'परिवर्तित ' है। $L,$ $M$ गहन और व्यापक गुण होना चाहिए। साथ ही परिदृश्य के एक आवश्यक भाग के रूप में एक निर्दिष्ट सहायक परिवर्तित या 'फीडबैक' स्थिति चर है $X$ इसके संयुग्म राज्य चर के साथ $Y.$ इसके लिए रुचिकर होने के लिए परिवर्तित चर $X$ परिवर्तन से गुजरना होगा $\Delta X\neq 0$ या $\delta X\neq 0$ प्रायोगिक प्रोटोकॉल के कुछ भाग में यह या तो परिवर्तन लागू करके हो सकता है $\Delta Y$ या की होल्डिंग के साथ $Y$ स्थिर लिखित $\delta Y=0.$ सिद्धांत के लिए पूर्ण सामान्यता के साथ धारण करने के लिए $X$ तदनुसार व्यापक या गहन होना चाहिए। $M$ इस परिदृश्य को भौतिक अर्थ देने के लिए 'ड्राइविंग' चर और परिवर्तित या 'फीडबैक' चर अलग-अलग स्वतंत्र प्रयोगात्मक नियंत्रण और माप के अधीन होना चाहिए।

स्पष्ट कथन

सिद्धांत को दो तरह से कहा जा सकता है औपचारिक रूप से अलग लेकिन काफी हद तक समतुल्य और एक अर्थ में पारस्परिक रूप से 'पारस्परिक' दो तरीके मैक्सवेल संबंधों को दर्शाते हैं और थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिरता एक आरोपित परिवर्तन के जवाब में प्रणाली के राज्य चर के बीच एंट्रॉपी (ऊर्जा फैलाव) के रूप में स्पष्ट है।

कथन के दो तरीके एक 'अनुक्रमणिका' प्रायोगिक प्रोटोकॉल साझा करते हैं (निरूपित ${\mathcal {P}}_{\mathrm {i} }),$ जिसे 'बदले हुए ड्राइवर फीडबैक की अनुमति' के रूप में वर्णित किया जा सकता है। साथ में ड्राइवर चेंज किया $\Delta L,$ यह एक स्थिरांक लगाता है $Y,$ साथ $\delta _{\mathrm {i} }Y=0,$ और अनियंत्रित परिवर्तित चर प्रतिक्रिया की अनुमति देता है $\delta _{\mathrm {i} }X,$ ब्याज की 'सूचकांक' प्रतिक्रिया के साथ $\delta _{\mathrm {i} }M.$ कथन के दो तरीके उनके संबंधित प्रोटोकॉल में भिन्न हैं। एक तरह से 'बदला हुआ ड्राइवर कोई प्रतिक्रिया नहीं' प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है (निरूपित ${\mathcal {P}}_{\mathrm {n} }).$ दूसरा तरीका एक 'फिक्स्ड ड्राइवर, थोपा गया फीडबैक' प्रोटोकॉल (निरूपित ${\mathcal {P}}_{\mathrm {f} }.$) प्रस्तुत करता है।

'फीडबैक' परिवर्तनीय परिवर्तन अवरुद्ध या अनुमत

इस प्रकार तुलना करता है ${\mathcal {P}}_{\mathrm {i} }$ साथ ${\mathcal {P}}_{\mathrm {n} },$ लगाए गए परिवर्तन के प्रभावों की तुलना करने के लिए $\Delta L$ प्रतिक्रिया के साथ और बिना। प्रोटोकॉल ${\mathcal {P}}_{\mathrm {n} }$ इसे लागू करके 'प्रतिक्रिया' को रोकता है $\Delta X=0$ एक समायोजन के माध्यम से $\Delta Y,$ और यह 'नो-फीडबैक' प्रतिक्रिया को देखता है $\Delta M.$ बशर्ते कि देखी गई प्रतिक्रिया वास्तव में यही हो $\delta _{\mathrm {i} }X\neq 0,$ तब सिद्धांत कहता है $|\delta _{\mathrm {i} }M|<|\Delta M|$.

दूसरे शब्दों में परिवर्तित चर में बदलाव करें $X$ में ड्राइविंग परिवर्तन के प्रभाव को परिवर्तित करता है $L$ अनुक्रियाशील संयुग्म चर पर $M.$

'ड्राइविंग' चर परिवर्तित या अपरिवर्तित

इस तरह भी दो प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल का उपयोग करता है ${\mathcal {P}}_{\mathrm {i} }$ और ${\mathcal {P}}_{\mathrm {f} }$ सूचकांक प्रभाव की तुलना करने के लिए $\delta _{\mathrm {i} }M$ प्रभाव के साथ $\delta _{\mathrm {f} }M$ केवल प्रतिक्रिया का। 'इंडेक्स' प्रोटोकॉल ${\mathcal {P}}_{\mathrm {i} }$ पहले क्रियान्वित किया जाता है; प्रधान रुचि की प्रतिक्रिया $\delta _{\mathrm {i} }M,$ मनाया जाता है और प्रतिक्रिया $\Delta X$ 'प्रतिक्रिया' चर का भी मापन किया जाता है। उस ज्ञान के साथ फिर 'फिक्स्ड ड्राइवर, फीडबैक थोपा' प्रोटोकॉल ${\mathcal {P}}_{\mathrm {f} }$ इसे लागू करता है $\Delta L=0,$ ड्राइविंग चर के साथ $L$ स्थिर रखा प्रोटोकॉल भी एक समायोजन के माध्यम से $\Delta _{\mathrm {f} }Y,$ परिवर्तन लगाता है $\Delta X$ (पिछले माप से सीखा) 'प्रतिक्रिया' चर में और परिवर्तन को मापता है $\delta _{\mathrm {f} }M.$ बशर्ते कि 'फीडबैक' प्रतिक्रिया वास्तव में यही हो $\Delta X\neq 0,$ तब सिद्धांत बताता है कि के संकेत $\delta _{\mathrm {i} }M$ और $\delta _{\mathrm {f} }M$ विपरीत हैं। दूसरे शब्दों में 'फीडबैक' स्टेट चर में बदलाव करें $X$ में ड्राइविंग परिवर्तन के प्रभाव का विरोध करता है $L$ अनुक्रियाशील संयुग्म चर पर $M.$

अन्य कथन

समायोजन की अवधि प्रारंभिक शॉक (यांत्रिकी) को निष्क्रिय प्रतिक्रिया की ताकत पर निर्भर करती है। सिद्धांत प्राय: बंद निष्क्रिय-प्रतिक्रिया प्रणालियों का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है लेकिन सामान्य रूप से थर्मोडायनामिक रूप से बंद और प्रकृति में पृथक प्रणालियों के लिए लागू होता है क्योंकि ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम यह सुनिश्चित करता है कि तात्कालिक झटके के कारण होने वाला असंतुलन अंततः एक नए संतुलन के बाद होता है।

जबकि रासायनिक संतुलन में अच्छी तरह से निहित है ले चेटेलियर के सिद्धांत का उपयोग यांत्रिक प्रणालियों का वर्णन करने में भी किया जा सकता है जिसमें तनाव (यांत्रिकी) के तहत रखी गई प्रणाली उस तनाव को कम करने या कम करने के लिए इस तरह से प्रतिक्रिया देगी। इसके अतिरिक्त प्रतिक्रिया प्राय: उस तंत्र के माध्यम से होगी जो उस तनाव को सबसे आसानी से दूर करती है। कतरनी पिन और अन्य ऐसे बलिदान उपकरण डिजाइन तत्व हैं जो प्रणाली को अवांछित तरीके से लगाए गए तनाव से बचाते हैं ताकि पूरे प्रणाली को अधिक व्यापक क्षति से बचाया जा सके ले चेटेलियर के सिद्धांत का एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोग।

रसायन विज्ञान

एकाग्रता में परिवर्तन का प्रभाव

किसी रसायन की सांद्रता को बदलने से संतुलन उस तरफ शिफ्ट हो जाएगा जो उस एकाग्रता में बदलाव का मुकाबला करेगा। रासायनिक प्रणाली आंशिक रूप से संतुलन की मूल स्थिति से प्रभावित परिवर्तन का विरोध करने का प्रयास करेगी। बदले में प्रतिक्रिया की दर, सीमा और उत्पादों की उपज प्रणाली पर प्रभाव के अनुरूप बदल जाएगी।

इसे [कार्बन मोनोआक्साइड]और हाइड्रोजन गैस के संतुलन द्वारा चित्रित किया जा सकता है जो मेथनॉल बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है।

कार्बन ऑक्सीजन + 2 एच₂ ⇌ सीएच₃ओह

मान लीजिए हमें तंत्र में CO की सांद्रता बढ़ानी है। ले चेटेलियर के सिद्धांत का उपयोग करके हम भविष्यवाणी कर सकते हैं कि सीओ में कुल परिवर्तन को कम करते हुए मेथनॉल की एकाग्रता में वृद्धि होगी। यदि हमें समग्र प्रतिक्रिया में एक प्रजाति को जोड़ना है तो प्रतिक्रिया उस पक्ष का पक्ष लेगी जो प्रजातियों को जोड़ने का विरोध कर रहा है। इसी तरह एक प्रजाति का घटाव अंतर को भरने के लिए प्रतिक्रिया का कारण बनता है और उस पक्ष का पक्ष लेता है जहां प्रजातियों को कम किया गया था। यह अवलोकन टक्कर सिद्धांत द्वारा समर्थित है। जैसे-जैसे CO की सांद्रता बढ़ती है तो उस अभिकारक की सफल टक्करों की आवृत्ति भी बढ़ती जाएगी जिससे आगे की प्रतिक्रिया में वृद्धि होती है और उत्पाद का निर्माण होता है। यहां तक ​​कि अगर वांछित उत्पाद थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल नहीं है तो अंत-उत्पाद प्राप्त किया जा सकता है यदि इसे समाधान (रसायन विज्ञान) से लगातार हटा दिया जाता है।

सघनता में परिवर्तन का प्रभाव अक्सर संक्षेपण प्रतिक्रियाओं (यानी पानी को बाहर निकालने वाली प्रतिक्रियाएं) के लिए कृत्रिम रूप से उपयोग किया जाता है जो कि संतुलन प्रक्रियाएं हैं (उदाहरण के लिए कार्बोक्जिलिक एसिड और अल्कोहल से एस्टर का निर्माण या अमाइन और एल्डिहाइड)। यह शारीरिक रूप से पानी को अलग करके निर्जल मैग्नीशियम सल्फेट या आणविक छलनी जैसे जलशुष्ककों को जोड़कर या आसवन द्वारा पानी को लगातार हटाकर प्राप्त किया जा सकता है जिसे अक्सर डीन-स्टार्क तंत्र द्वारा सुगम बनाया जाता है।

तापमान में परिवर्तन का प्रभाव

प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया एन₂O₄(जी) ⇌ 2NO₂(जी) एंडोथर्मिक है, इसलिए तापमान को बदलकर संतुलन की स्थिति को स्थानांतरित किया जा सकता है।
जब गर्मी जोड़ा जाता है और तापमान बढ़ता है, तो प्रतिक्रिया दाईं ओर शिफ्ट हो जाती है और फ्लास्क NO में वृद्धि के कारण लाल भूरे रंग का हो जाता है।₂. यह ले चेटेलियर के सिद्धांत को प्रदर्शित करता है: संतुलन ऊर्जा की खपत की दिशा में बदलता है।
जब गर्मी हटा दी जाती है और तापमान कम हो जाता है, तो प्रतिक्रिया बाईं ओर स्थानांतरित हो जाती है और एन में वृद्धि के कारण फ्लास्क रंगहीन हो जाता है।₂O₄: फिर से, ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार।

संतुलन में तापमान को बदलने के प्रभाव को 1) अभिकारक या उत्पाद के रूप में गर्मी को सम्मिलित करके और 2) यह मानते हुए स्पष्ट किया जा सकता है कि तापमान में वृद्धि से प्रणाली की गर्मी सामग्री बढ़ जाती है। जब प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक होती है (ΔH निष्क्रिय है और ऊर्जा प्रचलित होती है) गर्मी को एक उत्पाद के रूप में सम्मिलित किया जाता है और जब प्रतिक्रिया एन्दोठेर्मिक होती है (ΔH सकारात्मक होती है और ऊर्जा की खपत होती है) गर्मी को एक अभिकारक के रूप में सम्मिलित किया जाता है। इसलिए तापमान बढ़ाना या घटाना आगे या विपरीत प्रतिक्रिया का पक्ष लेगा उसी सिद्धांत को लागू करके निर्धारित किया जा सकता है जैसा कि एकाग्रता परिवर्तन के साथ होता है।

उदाहरण के लिए अमोनिया बनाने के लिए हाइड्रोजन गैस के साथ नाइट्रोजन गैस की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया लें:

एन₂(जी) + 3 एच₂(छ) 2 छोटे₃(छ)    ΔH = −92 किलोजूल मोल^-1

क्योंकि यह प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है यह गर्मी पैदा करती है:

एन₂(जी) + 3 एच₂(छ) 2 छोटे₃(जी) + गर्मी

यदि तापमान बढ़ा दिया जाता है तो प्रणाली की गर्मी की मात्रा बढ़ जाएगी इसलिए प्रणाली संतुलन को बाईं ओर स्थानांतरित करके उस गर्मी में से कुछ का उपभोग करेगा जिससे कम अमोनिया का उत्पादन होगा। यदि प्रतिक्रिया कम तापमान पर चलती है तो अधिक अमोनिया का उत्पादन होगा लेकिन कम तापमान भी प्रक्रिया की दर को कम करता है इसलिए व्यवहार में (हैबर प्रक्रिया) तापमान एक समझौता मूल्य पर सेट होता है जो अमोनिया को बनाने की अनुमति देता है। एक उचित दर पर एक संतुलन एकाग्रता के साथ जो बहुत प्रतिकूल नहीं है।

एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं में तापमान में वृद्धि से संतुलन स्थिरांक K कम हो जाता है जबकि एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में तापमान में वृद्धि K बढ़ जाती है।

ले चेटेलियर के सिद्धांत को एकाग्रता या दबाव में परिवर्तन पर लागू किया जा सकता है जिसे K को एक स्थिर मान देकर समझा जा सकता है। संतुलन पर तापमान के प्रभाव में हालांकि संतुलन स्थिरांक में परिवर्तन सम्मिलित है। तापमान पर K की निर्भरता ΔH के चिन्ह से निर्धारित होती है। इस निर्भरता का सैद्धांतिक आधार वैंट हॉफ समीकरण द्वारा दिया गया है।

दबाव में परिवर्तन का प्रभाव

उत्पादों और अभिकारकों की संतुलन सांद्रता सीधे प्रणाली के कुल दबाव पर निर्भर नहीं होती है। वे उत्पादों और अभिकारकों के आंशिक दबाव पर निर्भर हो सकते हैं लेकिन अगर गैसीय अभिकारकों के मोल्स की संख्या गैसीय उत्पादों के मोल्स की संख्या के बराबर है तो दबाव का संतुलन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

स्थिर आयतन पर एक अक्रिय गैस जोड़कर कुल दबाव को बदलने से संतुलन की सांद्रता प्रभावित नहीं होती है (नीचे एक अक्रिय गैस जोड़ने का प्रभाव देखें)।

प्रणाली के आयतन को बदलकर कुल दबाव को बदलने से उत्पादों और अभिकारकों के आंशिक दबाव में परिवर्तन होता है और यह संतुलन की सांद्रता को प्रभावित कर सकता है।

मात्रा में परिवर्तन का प्रभाव

प्रणाली के आयतन को बदलने से उत्पादों और अभिकारकों के आंशिक दबाव में परिवर्तन होता है और संतुलन सांद्रता को प्रभावित कर सकता है। आयतन में कमी के कारण दबाव में वृद्धि के साथ, कम मोल्स वाला संतुलन पक्ष अधिक अनुकूल होता है और आयतन में वृद्धि के कारण दबाव में कमी के साथ, अधिक तिल वाला पक्ष अधिक अनुकूल होता है। रासायनिक समीकरण के प्रत्येक पक्ष में गैस के मोल की संख्या समान होने पर प्रतिक्रिया पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

अमोनिया बनाने के लिए हाइड्रोजन गैस के साथ नाइट्रोजन गैस की प्रतिक्रिया को ध्यान में रखते हुए:

N₂ + 3 H₂4 moles ⇌ 2 NH₃2 moles    ΔH = -92kJ मोल^-1

बाईं ओर गैस के मोल (यूनिट) की संख्या और दाईं ओर गैस के मोल की संख्या नोट करें। जब प्रणाली का आयतन बदला जाता है तो गैसों का आंशिक दबाव बदल जाता है। यदि हम मात्रा बढ़ाकर दबाव कम करते हैं तो उपरोक्त प्रतिक्रिया का संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा क्योंकि अभिकारक पक्ष में उत्पाद पक्ष की तुलना में अधिक संख्या में मोल्स होते हैं। प्रणाली गैस के अणुओं के आंशिक दबाव में कमी को उस तरफ शिफ्ट करने की कोशिश करता है जो अधिक दबाव डालता है। इसी तरह अगर हम घटते आयतन से दबाव बढ़ाते हैं तो संतुलन दाहिनी ओर शिफ्ट हो जाता है कम दबाव डालने वाली गैस के कम मोल्स के साथ साइड में शिफ्ट होने से दबाव में वृद्धि होती है। यदि आयतन बढ़ जाता है क्योंकि अभिकारक पक्ष पर गैस के अधिक मोल होते हैं तो यह परिवर्तन संतुलन स्थिर अभिव्यक्ति के हर में अधिक महत्वपूर्ण होता है जिससे संतुलन में बदलाव होता है।

एक अक्रिय गैस जोड़ने का प्रभाव

एक अक्रिय गैस (या महान गैस), जैसे हीलियम वह है जो अन्य तत्वों या यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। स्थिर आयतन पर गैस-चरण संतुलन में एक अक्रिय गैस को जोड़ने से बदलाव नहीं होता है।ऐसा इसलिए है क्योंकि एक गैर-प्रतिक्रियाशील गैस के अतिरिक्त संतुलन समीकरण को नहीं बदलता है क्योंकि अक्रिय गैस रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण के दोनों तरफ दिखाई देती है। उदाहरण के लिए यदि A और B प्रतिक्रिया करके C और D बनाते हैं लेकिन X प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेता है: ${\ce {{\mathit {a}}A{}+{\mathit {b}}B{}+{\mathit {x}}X<=>{\mathit {c}}C{}+{\mathit {d}}D{}+{\mathit {x}}X}}$. हालांकि यह सच है कि प्रणाली का कुल दबाव बढ़ता है, कुल दबाव का संतुलन स्थिरांक पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है यह आंशिक दबावों में बदलाव है जो संतुलन में बदलाव का कारण बनेगा। यदि मात्रा को प्रक्रिया में बढ़ने की अनुमति दी जाती है तो सभी गैसों के आंशिक दबाव कम हो जाएंगे जिसके परिणामस्वरूप गैस की अधिक संख्या के साथ पक्ष की ओर बदलाव होगा। गैस के कम मोल्स वाली तरफ शिफ्ट कभी नहीं होगी। इसे ले चेटेलियर की अभिधारणा के नाम से भी जाना जाता है।

उत्प्रेरक का प्रभाव

एक उत्प्रेरक अभिक्रिया में सम्मिलित हुए बिना अभिक्रिया की दर को बढ़ा देता है। एक उत्प्रेरक का उपयोग किसी प्रतिक्रिया के संतुलन की स्थिति और संरचना को प्रभावित नहीं करता है क्योंकि आगे और पीछे दोनों प्रतिक्रियाएं एक ही कारक द्वारा गतिमान होती हैं।

उदाहरण के लिए अमोनिया के संश्लेषण के लिए हैबर प्रक्रिया पर विचार करें (NH₃):

एन₂ + 3 एच₂ ⇌ 2 एनएच₃

उपरोक्त प्रतिक्रिया में आयरन (Fe) और मोलिब्डेनम (Mo) स्थित होने पर उत्प्रेरक के रूप में कार्य करेंगे। वे किसी भी प्रतिक्रिया को गति देंगे लेकिन संतुलन की स्थिति को प्रभावित नहीं करते हैं।

ले चेटेलियर के सिद्धांत का सामान्य कथन

ले चेटेलियर का सिद्धांत थर्मोडायनामिक संतुलन की अवस्थाओं को संदर्भित करता है। उत्तरार्द्ध कुछ मानदंडों को पूरा करने वाले गड़बड़ी के विरुद्ध यांत्रिक संतुलन हैं और यह थर्मोडायनामिक संतुलन की परिभाषा के लिए आवश्यक है। इसमें कहा गया है कि एक प्रणाली के तापमान, दबाव, आयतन या एकाग्रता में परिवर्तन के परिणामस्वरूप एक नया थर्मोडायनामिक संतुलन प्राप्त करने के लिए प्रणाली में पूर्वानुमानित और विरोधी परिवर्तन होंगे।

इसके लिए थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति को मौलिक थर्मोडायनामिक संबंध के माध्यम से सबसे आसानी से वर्णित किया जाता है जो राज्य के एक कार्डिनल कार्य को निर्दिष्ट करता है ऊर्जा प्रकार का या एन्ट्रापी प्रकार का थर्मोडायनामिक संचालन को फिट करने के लिए चुने गए राज्य चर के एक कार्य के रूप में जिसके माध्यम से एक गड़बड़ी लागू की जानी है।

सिद्धांत रूप में और लगभग कुछ व्यावहारिक परिदृश्यों में एक पिंड स्थिर स्थिति में हो सकता है जिसमें शून्य मैक्रोस्कोपिक प्रवाह और रासायनिक प्रतिक्रिया की दर होती है (उदाहरण के लिए जब कोई उपयुक्त उत्प्रेरक स्थित नहीं होता है) फिर भी थर्मोडायनामिक संतुलन में नहीं होता है क्योंकि यह मेटास्टेबल होता है या अस्थिर तब ले चेटेलियर का सिद्धांत आवश्यक रूप से लागू नहीं होता है।

ले चेटेलियर के सिद्धांत से संबंधित सामान्य बयान

एक शरीर प्रवाह और रासायनिक प्रतिक्रिया की गैर-शून्य दरों के साथ स्थिर अवस्था में भी हो सकता है। कभी-कभी ऐसे राज्यों के संदर्भ में संतुलन शब्द का प्रयोग किया जाता है हालांकि परिभाषा के अनुसार वे थर्मोडायनामिक संतुलन नहीं हैं। कभी-कभी ऐसे राज्यों के लिए ले चेटेलियर के सिद्धांत पर विचार करने का प्रस्ताव है। इस अभ्यास के लिए प्रवाह की दर और रासायनिक प्रतिक्रिया पर विचार किया जाना चाहिए। ऐसी दरों की आपूर्ति संतुलन थर्मोडायनामिक्स द्वारा नहीं की जाती है। ऐसे राज्यों के लिए ले चेटेलियर के सिद्धांत को प्रतिध्वनित करने वाले वैध और बहुत सामान्य बयान देना मुश्किल या अक्षम्य हो गया है। प्रोगोगाइन और डिफे प्रदर्शित करते हैं कि इस तरह का परिदृश्य संयम प्रदर्शित कर सकता है या नहीं यह इस बात पर निर्भर करता है कि गड़बड़ी के बाद वास्तव में क्या शर्तें लगाई गई हैं।

संबंधित प्रणाली अवधारणाएं

सिद्धांत को प्रणाली के अधिक सामान्य अवलोकन के रूप में माना जाना आम है जैसे कि

जब एक स्थिर प्रणाली में गड़बड़ी होती है, तो इसमें किए गए परिवर्तन को कम करने के लिए इसे समायोजित किया जाएगा

या मोटे तौर पर कहा गया है:

यथास्थिति में कोई भी परिवर्तन प्रतिक्रिया प्रणाली में एक विरोधी प्रतिक्रिया का संकेत देता है।

गड़बड़ी के बावजूद एक स्थिर स्थिति के प्रणालीगत रखरखाव की अवधारणा के कई नाम हैं और इसका अध्ययन विभिन्न संदर्भों में किया गया है मुख्यतः प्राकृतिक विज्ञान में। रसायन विज्ञान में सिद्धांत का उपयोग प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के परिणामों में हेरफेर करने के लिए किया जाता है अक्सर उनकी उपज (रसायन विज्ञान) को बढ़ाने के लिए। औषध में रिसेप्टर्स के लिए लिगैंड (बायोकेमिस्ट्री) का बंधन ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार संतुलन को स्थानांतरित कर सकता है जिससे रिसेप्टर सक्रियण और असंवेदीकरण की विविध घटनाओं की व्याख्या हो सकती है। जीव विज्ञान मेंसमस्थिति की अवधारणा ले चेटेलियर के सिद्धांत से अलग है जिसमें होमियोस्टैसिस को प्राय: सक्रिय चरित्र की प्रक्रियाओं द्वारा बनाए रखा जाता है जो ऊष्मप्रवैगिकी में ले चेटेलियर के सिद्धांत द्वारा वर्णित प्रक्रियाओं के निष्क्रिय या विघटनकारी चरित्र से अलग है। अर्थशास्त्र में ऊष्मप्रवैगिकी से भी आगे सिद्धांत के संकेत को कभी-कभी कुशल आर्थिक प्रणालियों के आर्थिक संतुलन की व्याख्या करने में सहायता के रूप में माना जाता है। कुछ गतिशील प्रणालियों में अंत-स्थिति को सदमे या परेशानी से निर्धारित नहीं किया जा सकता है।

अर्थशास्त्र

अर्थशास्त्र में 1947 में अमेरिकी अर्थशास्त्री पॉल सैमुएलसन द्वारा ले चेटेलियर के नाम पर एक समान अवधारणा प्रस्तुत की गई थी। वहां सामान्यीकृत ले चेटेलियर सिद्धांत आर्थिक संतुलन की अधिकतम स्थिति के लिए है: जहां एक कार्य के सभी अज्ञात स्वतंत्र रूप से चर बाधा (गणित) हैं। प्रारंभिक संतुलन को अपरिवर्तित छोड़ने पर एक पैरामीटर परिवर्तन की प्रतिक्रिया को कम करें। इस प्रकार कारक-मांग और कमोडिटी-आपूर्ति लोच (अर्थशास्त्र) को अल्पावधि में निश्चित लागत की कमी के कारण दीर्घावधि की तुलना में अल्पावधि में कम होने की परिकल्पना की जाती है।

चूंकि अधिकतम स्थिति के एक पड़ोस (गणित) में एक उद्देश्य कार्य के मूल्य में परिवर्तन को लिफाफा प्रमेय द्वारा वर्णित किया गया है और ले चेटेलियर के सिद्धांत को उसके परिणाम के रूप में दिखाया जा सकता है।

यह भी देखें

• होमियोस्टैसिस
• सामान्य-आयन प्रभाव
• प्रतिक्रिया प्रतिक्रियाएं

उद्धृत स्रोतों की ग्रंथ सूची

• Atkins, P.W. (1993). भौतिक रसायन विज्ञान के तत्व (3rd ed.). Oxford University Press.
• बेलीन, एम। (1994)। ऊष्मप्रवैगिकी का एक सर्वेक्षण, अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स प्रेस, न्यूयॉर्क, ISBN 0-88318-797-3.
• हर्बर्ट कैलन|कैलन, एच.बी. (1960/1985)। थर्मोडायनामिक्स एंड एन इंट्रोडक्शन टू थर्मोस्टैटिस्टिक्स, (पहला संस्करण 1960) दूसरा संस्करण 1985, विली, न्यूयॉर्क, ISBN 0-471-86256-8.
• मुंस्टर, ए. (1970), क्लासिकल थर्मोडायनामिक्स, ई.एस. द्वारा अनुवादित। हैलबर्स्टाट, विले-इंटर्ससाइंस, लंदन, ISBN 0-471-62430-6.
• प्रिगोगाइन, आई., डिफे, आर. (1950/1954)। रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी, डी.एच. एवरेट, लॉन्गमैन्स, ग्रीन एंड कंपनी, लंदन द्वारा अनुवादित।
• Samuelson, Paul A (1983). आर्थिक विश्लेषण की नींव. Harvard University Press. ISBN 0-674-31301-1.

बाहरी संबंध

• YouTube video of Le Chatelier's principle and pressure