লা-শাতেলিয়ারের নীতি (The principle of La-Chatelier)
লা-শাতেলিয়ারের নীতি (The principle of La-Chatelier)
কোনো বিক্রিয়া সাম্যাবস্থায় থাকাকালীন যদি তাপ, চাপ, ঘনমাত্রা ইত্যাদি নিয়ামক পরিবর্তন করা হয় তবে সাম্যের অবস্থান এমনভাবে পরিবর্তিত হয় যেন তাপ, চাপ, ঘনমাত্রা ইত্যাদির পরিবর্তনের ফলাফল প্রশমিত হয়।
লা-শাতেলিয়ারের নীতির উপর ভিত্তি করে সাম্যাবস্থার উপর তাপ, চাপ, ঘনমাত্রার প্রভাব সম্পর্কে নিচে আলোচনা করা হলো:
সাম্যাবস্থার উপর তাপের প্রভাব (Effect of Heat on Equilibrium)
কোনো উভমুখী বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর তাপের প্রভাব নির্ভর করে বিক্রিয়াটি তাপোৎপাদী না তাপহারী সেটির উপর।
যেসকল বিক্রিয়ায় \mathrm{\Delta H=0}, সেসব বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর তাপের কোনো প্রভাব নেই।
বিক্রিয়া তাপোৎপাদী হলে,
তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে → বিক্রিয়াটির পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পাবে, অর্থাৎ বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে অগ্রসর হবে।
তাপমাত্রা হ্রাস করলে → বিক্রিয়াটির সম্মুখমুখী বিক্রিয়ার হার হ্রাস পাবে, অর্থাৎ বিক্রিয়াটি সামনের দিকে অগ্রসর হবে।
\mathrm{CO}(g)+2 \mathrm{H}_2(g) \rightleftharpoons \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(g), \Delta H=+90 \mathrm{kj}
যেহেতু সম্মুখমুখী বিক্রিয়াটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া তাই বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে অগ্রসর হবে এবং তাপমাত্রা হ্রাস করে তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত করবে। এক্ষেত্রে উৎপাদের শতকরা পরিমাণ হ্রাস পাবে এবং বিক্রিয়কের শতকরা পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।
আবার তাপমাত্রা হ্রাস করলে বিক্রিয়াটি সামনের দিকে অগ্রসর হবে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে তাপমাত্রা হ্রাসের প্রভাবকে প্রশমিত করবে। এক্ষেত্রে উৎপাদের শতকরা পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে এবং বিক্রিয়কের শতকরা পরিমাণ হ্রাস পাবে।
বিক্রিয়া তাপহারী হলে,
তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে → বিক্রিয়াটির সম্মুখমুখী বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পাবে, অর্থাৎ বিক্রিয়াটি সামনের দিকে অগ্রসর হবে।
তাপমাত্রা হ্রাস করলে → বিক্রিয়াটির পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পাবে, অর্থাৎ বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে অগ্রসর হবে।
2 \mathrm{NH}_3(g) \rightleftharpoons \mathrm{N}_2(g)+3 \mathrm{H}_2(g)
যেহেতু সম্মুখমুখী বিক্রিয়াটি একটি তাপহারী বিক্রিয়া তাই বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়াটি সামনের দিকে অগ্রসর হবে এবং তাপমাত্রা হ্রাস করে তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত করে। এক্ষেত্রে উৎপাদের শতকরা পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে এবং বিক্রিয়কের শতকরা পরিমাণ হ্রাস পাবে।
আবার তাপমাত্রা হ্রাস করলে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে অগ্রসর হবে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে তাপমাত্রা হ্রাসের ফলাফলকে প্রশমিত করবে। এক্ষেত্রে উৎপাদের শতকরা পরিমাণ হ্রাস পাবে এবং বিক্রিয়কের শতকরা পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।
সাম্যাবস্থার উপর চাপের প্রভাব (Effect of Pressure on Equilibrium)
কোনো উভমুখী বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর চাপের প্রভাব থাকবে যদি ও কেবল যদি-
১. বিক্রিয়ক ও উৎপাদ উভয়ই গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।
২. বিক্রিয়ক ও উৎপাদের মোট মোলার আয়তনের পরিবর্তন থাকতে হবে।
বিক্রিয়কের মোট মোলসংখ্যা উৎপাদের মোট মোলসংখ্যা থেকে বেশি হলে,
১. চাপ বৃদ্ধি পেলে → বিক্রিয়াটির গ্যাসীয় উপাদান বেশি মোল থেকে কম মোলের দিকে যাবে। অর্থাৎ বিক্রিয়াটি সম্মুখদিকে অগ্রসর হবে।
২. চাপ হ্রাস পেলে → বিক্রিয়াটির গ্যাসীয় উপাদান কম মোল থেকে বেশি মোলের দিকে যাবে। অর্থাৎ বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে আগাবে।
যেমন:
\mathrm{CO}(g)+2 \mathrm{H}_2(g) \rightleftharpoons \mathrm{CH}_3 \mathrm{OH}(g)
বিক্রিয়াটিতে বিক্রিয়ক ও উৎপাদ উভয়ই গ্যাসীয় অবস্থায় আছে। বিক্রিয়ক ও উৎপাদের মোলসংখ্যা ভিন্ন। সুতরাং বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় চাপের প্রভাব আছে।
বিক্রিয়কের মোলসংখ্যা= 1+2=3 উৎপাদের মোলসংখ্যা=1। অর্থাৎ বিক্রিয়কের মোলসংখ্যা উৎপাদের মোলসংখ্যা হতে বেশি। এক্ষেত্রে সাম্যাবস্থায় চাপ বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়াটি সম্মুখদিকে অগ্রসর হবে এবং চাপ হ্রাস করে চাপ বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত করবে।
চাপ হ্রাস করলে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে অগ্রসর হবে এবং চাপ বৃদ্ধি করে চাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত করবে।
বিক্রিয়কের মোট মোলসংখ্যা উৎপাদের মোট মোলসংখ্যা হতে কম হলে,
চাপ বৃদ্ধি পেলে → বিক্রিয়াটির গ্যাসীয় উপাদান বেশি মোলসংখ্যা থেকে কম মোলসংখ্যার দিকে যাবে। অর্থাৎ বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে আগাবে।
চাপ হ্রাস পেলে → বিক্রিয়াটির গ্যাসীয় উপাদান কম মোলসংখ্যা থেকে বেশি মোলসংখ্যার দিকে যাবে। অর্থাৎ বিক্রিয়াটি সম্মুখদিকে অগ্রসর হবে।
2 \mathrm{NH}_3(g) \rightleftharpoons \mathrm{N}_2(g)+3 \mathrm{H}_2(g)
যেহেতু বিক্রিয়ক ও উৎপাদ উভয়ই গ্যাসীয় অবস্থায় আছে এবং বিক্রিয়ক ও উৎপাদের মোলসংখ্যা ভিন্ন সেহেতু বিক্রিয়ার উপর চাপের প্রভাব আছে।
এখানে বিক্রিয়কের মোলসংখ্যা=2 উৎপাদের মোলসংখ্যা= 1+3=4। অর্থাৎ বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা উৎপাদের মোল সংখ্যা অপেক্ষা কম। এক্ষেত্রে সাম্যাবস্থায় চাপ বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে আগাবে এবং চাপ হ্রাস করে চাপ বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত করবে।
আবার সাম্যাবস্থায় চাপ হ্রাস করলে বিক্রিয়াটি সম্মুখদিকে অগ্রসর হবে এবং চাপ বৃদ্ধি করে চাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত করবে।
সাম্যাবস্থার উপর ঘনমাত্রার প্রভাব (Effect of Density on Equilibrium)
বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বাড়ালে → বিক্রিয়াটি সম্মুখদিকে অগ্রসর হবে
উৎপাদের ঘনমাত্রা বাড়ালে → বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে অগ্রসর হবে।
যেমন:
\mathrm{N}_2(g)+3 \mathrm{H}_2(g)\rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_3(g)
সাম্যাবস্থায় বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বাড়ালে সাম্যাবস্থা সম্মুখদিকে অগ্রসর হয়ে অ্যামোনিয়ার (\mathrm{NH}_3) উৎপাদন বৃদ্ধির মাধ্যমে বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হবে।
বিপরীতে, সাম্যাবস্থায় উৎপাদ (\mathrm{NH}_3) ঘনমাত্রা বাড়ালে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎদিকে আগানোর মাধ্যমে উৎপাদের ঘনমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ \mathrm{NH}_3 ভেঙে \mathrm{N}_2 ও \mathrm{H}_2 উৎপন্ন হবে।