ルシャトリエの原理は、外部エージェントによって引き起こされる影響を打ち消すために平衡状態にあるシステムの応答を説明しています。フランスの化学者ヘンリールイルシャトリエによって1888年に策定されました。閉鎖系で平衡に達することができるあらゆる化学反応に適用されます。

クローズドシステムとは これは、境界（たとえば、立方体）間でエネルギーの移動があるが、問題ではない場所です。ただし、システムに変更を加えるには、システムを開いてから再度閉じて、システムが障害（または変更）にどのように応答するかを調査する必要があります。

ヘンリールイルシャトリエ

いったん閉じると、システムは平衡状態に戻り、この原理により、これを達成する方法を予測できます。新しい均衡は古い均衡と同じですか？これは、システムが外部の妨害を受ける時間に依存します。それが十分に続く場合、新しい均衡は異なります。

それは何で構成されていますか？

次の化学式は、平衡に達した反応に対応しています。

aA + bB <=> cC + dD

この式では、a、b、c、dは化学量論係数です。システムが閉じているので、平衡を乱す反応物（AおよびB）または生成物（CおよびD）が外部から入ることはありません。

しかし、バランスとは正確にはどういう意味ですか？これを設定すると、順方向（右）と逆方向（左）の反応速度が等しくなります。その結果、すべての種の濃度は時間とともに一定のままです。

上記はこのように理解できます。少しのAとBが反応してCとDを生成するとすぐに、それらは同時に反応して消費されたAとBを再生します。

ただし、システムに外乱が加えられた場合（A、熱、Dを追加することによって、またはボリュームを減らすことによって）、ルシャトリエの原理は、メカニズムを説明していませんが、引き起こされる影響を打ち消すためにどのように動作するかを予測します分子が平衡状態に戻ることを可能にします。

したがって、行われた変更に応じて、反応の感覚を優先できます。たとえば、Bが目的の化合物である場合、平衡がその形成にシフトするように変更が加えられます。

化学バランスを変更する要因

ルシャトリエの原理を理解するための優れた近似は、平衡がスケールで構成されていると仮定することです。

このアプローチから見ると、試薬は左側の計量皿（またはバスケット）で計量され、製品は右側の計量皿で計量されます。ここから、システムの応答（天びん）の予測が容易になります。

濃度の変化

aA + bB <=> cC + dD

方程式の二重矢印は、天びんのステムと下線の付いたパンを表しています。したがって、システムにAの量（グラム、ミリグラムなど）を追加すると、右側の計量皿に重量が増え、天びんがその側に傾きます。

その結果、C + D受け皿が上昇します。つまり、料理A + Bと比較して重要度が増します。つまり、Aを追加すると（Bと同様に）、バランスによって積CとDが上にシフトします。

化学用語では、平衡は最終的に右にシフトします。より多くのCとDの生成に向けます。

システムにCとDの量を追加すると、反対のことが起こります。左のパンが重くなり、右のパンが持ち上げられます。

この場合も、AとBの濃度が上昇します。したがって、平衡シフトが左（反応物）に生成されます。

圧力または体積の変化

aA（g）+ bB（g）<=> cC（g）+ dD（g）

システムで発生した圧力または体積の変化は、気体状態の種にのみ顕著な影響を及ぼします。ただし、より高度な化学方程式の場合、これらの変更によって平衡が変更されることはありません。

どうして？方程式の両辺のガスの総モル数は同じだからです。

天びんは圧力変化のバランスをとろうとしますが、両方の反応（直接反応と逆反応）が同じ量のガスを生成するため、変化はありません。たとえば、次の化学式の場合、天びんはこれらの変化に反応します。

aA（g）+ bB（g）<=> eE（g）

ここでは、システム内の容量の減少（または圧力の増加）に直面すると、天びんが鍋を上げてこの影響を軽減します。

どうやって？Eの形成によって圧力が減少します。これは、AとBがEよりも圧力をかけると、それらが反応して濃度が減少し、Eの濃度が増加するためです。

同様に、ルシャトリエの原理は、ボリュームの増加の影響を予測します。これが発生した場合、天びんは、圧力の損失を回復するより多くのガス状モルの形成を促進することにより、その影響を打ち消す必要があります。今回は、天びんを左に移動し、パンA + Bを持ち上げます。

温度変化

熱は、反応性と生成物の両方と見なすことができます。したがって、反応のエンタルピー（ΔHrx）に応じて、反応は発熱性または吸熱性です。次に、熱は化学式の左側または右側に配置されます。

aA + bB +熱<=> cC + dD（吸熱反応）

aA + bB <=> cC + dD +熱（発熱反応）

ここでは、システムを加熱または冷却すると、濃度が変化した場合と同じ応答が生成されます。

たとえば、反応が発熱である場合、システムを冷却すると、平衡が左側に移動しやすくなります。一方、加熱すると、反応は右への傾向が大きくなります（A + B）。

用途

その無数のアプリケーションの中で、多くの反応が平衡に達することを考えると、以下があります。

ハーバーの過程で

N ₂（g）+ 3H ₂（g）<=> 2NH ₃（g）（発熱）

上の化学式は、工業規模で生産される主要な化合物の1つであるアンモニアの形成に対応しています。

ここで、NH ₃を得るための理想的な条件は、温度がそれほど高くなく、同様に、高レベルの圧力（200〜1000 atm）がある条件です。

ガーデニングで

紫のアジサイ（上の画像）は、土壌に存在するアルミニウム（Al ³⁺）とのバランスを確立します。この金属であるルイス酸が存在すると、酸性化します。

しかし、基本的な土壌では、アジサイの花は赤くなります。これは、アルミニウムがこれらの土壌に溶けず、植物が使用できないためです。

ルシャトリエの原理に詳しい庭師は、土壌を巧みに酸性化することにより、彼のアジサイの色を変えることができました。

洞窟の形成で