化学自习室移动版

化学平衡必须在一定条件下才能达成，如一定的温度、一定的浓度或分压等。早在1888年，法国科学家勒沙特列(Le Chatelier，1850—1936 )就总结道:一 旦改变维持化学平衡的条件，平衡就会向着减弱这种改变的方向移动。后人就 把这一平衡移动的原理称为勒沙特列原理。

试设想，把氢气、氧气和水放进一个密闭容 器。氢气、氧气和水的量都是一定的，放上千年 也不会改变。你改变温度或者气体的压力(如压缩密闭容器的容积)，容器内各种物质的量一 点也没有改变。这种状态是不是化学平衡状态 呢？单从现象我们是无法判断的。只有通过热 力学计算，才可判断该状态是否平衡态，这时，我们用勒沙特列原理，可以判定，若氢气、氧气、水混合物没有达到平衡，反应将向哪个方向移 动而使之达到平衡。当然，创造条件使反应实 际发生，如在上述混合物中加入一小片镀满铂 黑的铂片，这时，反应的方向将符合勒沙特列原理的预言。这个例子告诉我们，勒沙特列原理并不能实际判定某一系统是否达 到平衡，而只是预言了平衡态的破坏将导致系统自发地向新的平衡移动的方向。

再看，把啤酒瓶打开，立即泛起泡沫。这个事实表明，原先啤酒瓶里存在一 个化学平衡——溶解在啤酒里的二氧化碳和二氧化碳气体之间是达成动态平衡 的。打开瓶盖，溶解在啤酒里的二氧化碳释放出来，不但表明一定的二氧化碳气 体压力是维持这种平衡的条件，而且表明平衡是向着减弱二氧化碳气体压力引 起平衡破坏的影响因素的方向移动了。如果把原先冰镇的啤酒倒入常温的酒 杯，泡沫更多，表明除二氧化碳气体的分压外，温度也是维持平衡的条件，倒入酒 杯的啤酒温度上升了，溶解在啤酒里的二氧化碳就会放出来，因为二氧化碳从溶 解态变成气体是吸热的，可以减弱温度上升这种引起平衡移动的因素。

然而，并不是所有人对勒沙特列原理都有正确的认识。

首先，我们应该注意，并不是改变任何条件，化学平衡都会移动，而只有改变维持平衡的条件，平衡才会移动。

例如，CO气体和水蒸气转化为CO₂气体和氢 气的反应，在一定温度下，在催化剂存在下，可以达到化学平衡：CO(g〉＋ H₂O(g)CO₂( g) ＋ H₂(g)。在密闭容器中达到平衡后，4种气体各保持一 定的分压，系统的总压当然也是一定的。如果我们改变任何一种气体的分压，平 衡就会向着减弱这种影响的方向移动。然而，如果我们改变总压，平衡并不会移 动。这说明，一定的总压并不是维持这个平衡的条件。同样，如果我们改变催化剂的用量，平衡也不会移动，说明催化剂的量也不是维持这个平衡的条件。然 而，若将化学反应改为3H₂＋N₂2NH₃，尽管改变催化剂的量也没有引起平衡移动，改变总压却能引起平衡移动，说明总压对于合成氨的反应是维持平衡的 条件。

其次，我们应该注意，勒沙特列原理说平衡向着减弱引起平衡破坏的因素的方向移动，却决没有说移动的结果可以完全抵消这种引起平衡破坏的因素而使平衡恢复到原来的状态。勒沙特列原理说的只是平衡移动的方向。平衡移动的结果呢？是打破了旧平衡，建立了新平衡，从一个平衡态变成另一个平衡态，而决非恢复到原来的状态。举例来说，向饱和氯化钠溶液通入氯化氢气体(若忽略 溶液体积的变化，添加浓盐酸也可以)，我们立即见到氯化钠固体从溶液里析出。 这说明平衡移动了，结果是，溶液中氯化钠的溶解度下降了，不再是原来的溶解 度，可见，平衡移动决不会恢复到原先的平衡态，当然也更不会使被减弱的因素 变得比维持原平衡的因素更强大。例如，有人这样比喻勒沙特列原理：“你有一 个快乐系统，你若使之不快乐，它将自己变得快乐”。这种比喻显然是错误的。

此外，还见到有人说，勒沙特列原理是片面的，有时并不有效。例如，按照勒沙特列原理，氢气和氮气合成氨气的反应是一个放热反应，降低温度才有利于氨 的合成，可是事实上工业上合成氨却选择了500°C左右的高温，而没有按照勒沙特列原理选择室温甚至低温。这种说法错在哪里呢？错在把热力学与动力学混 为一谈。我们永远不要忘记，勒沙特列原理说的只是热力学自发趋势，是一种可能性。旧平衡破坏新平衡建立所需多少时间，勒沙特列原理是无能为力的。其 实，如果工业合成氨，不考虑时间，不考虑效率，只考虑氢气和氮气合成氨的转化率，还是温度越低越好，勒沙特列原理不会失效。问题是工业生产必然讲究效 率，“时间就是金钱”，容不得你不考虑时间，怎么能怪对此无能为力的勒沙特列原理呢？

又有人问：若啤酒瓶预先经过摇动，冒泡现象将更明显，而相反，若倒啤酒时顺杯壁下流，并没有大量冒泡，这能不能用勒沙特列原理来解释？显然不能。因 为这涉及的同样是动力学问题，是啤酒液体内部产生气泡的快慢问题，平衡移动的快慢问题，不是平衡移动的方向问题。

勒沙特列原理也有缺点一不是进行定量计算的方程，不能首先判断某系 统是否处于平衡态。为此，对化学平衡的研究必须建立定量计算的方程。这个定量计算就是利用平衡常数的计算。