লা-শ্যাতেলিয়ারের নীতি (Le-Chatelier’s Principle):

কোন বিক্রিয়া সাম্যাবস্থায় পৌছানোর পর যদি কোন বাহ্যিক অবস্থার (তাপমাত্রা, চাপ, নিস্ক্রিয় পদার্থ সংযোগ ও ঘন পরিবর্তন করা না হয়, তবে সাম্যাবস্থা চিরকাল অপরিবর্তিত থাকবে। তাপমাত্রা, চাপ, নিস্ক্রিয় পদার্থ সংযোগ ও ঘনমাত্রা, প্রভৃতি নিয়ন্ত্রন, সাম্যাবস্থা নিয়ন্ত্রন করে । এসব নিয়ামকের যে কোন একটির পরিবর্তন হলে সাম্যাবস্থার পরিবর্তন ঘটবে অথাৎ বিক্রিয়ক ও উৎপাদের ঘনমাত্রার পরিবর্তন হয়। রাসায়নিক বিক্রিয়ার উপর এসব নিয়ামক পরিবর্তনের ফলাফল ব্যাখ্যা দেয়ার জন্য ফরাসী বিজ্ঞানী লা-শাতেলিয়ার একটি নীতি উপস্থাপন করেন, যা লা-শ্যাতেলিয়ার নীতি নামে পরিচিত বিজ্ঞানী লা-শ্যাতেলিয়ার নীতির সাহায্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর তাপমাত্রা, চাপ, নিস্ক্রিয় পদার্থ সংযোগ ঘনমাত্রার প্রভাব ব্যাখ্যা করে সাম্যের অবস্থান, বিক্রিয়ক ও উৎপাদের পরিবর্তন সম্পর্কে সঠিক ধারণা পাওয়া যায়, যা কাজে লাগিয়ে বিভিন্ন শিল্প রাসায়নিক বিক্রিয়া স্বল্প সময়ে এবং দ্রুতবেগে সম্পন্ন করা হয়।

লা-শাতেলিয়ার নীতি কী?

যে সকল শর্ত সাপেক্ষে কোনো বিক্রিয়া সাম্যাবস্থায় উপনীত হয়, সেগুলোর যেকোনো একটি পরিবর্তন করলে সাম্যের অবস্থা এমনভাবে বদলাবে, যাতে ঐ নিয়ামক পরিবর্তনের ফলাফল প্রশমিত হয়।

বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর তাপমাত্রা, চাপ ও ঘনমাত্রার প্রভাব

Effeet of Temperature, Pressure & Concetration on Equilibrium Constant of Reaction

তাপমাত্রার প্রভাব:

১.সাম্যের অবস্থার উপর তাপমাত্রার প্রভাব দ্বিমুখী। যথা:

ক.সাম্যের অবস্থানের উপর প্রভাব।

খ. সাম্যাংকের উপর প্রভাব।

ক) সাম্যের অবস্থানের তাপমাত্রার উপর প্রভাব: ও এ প্রভাব বিবেচনার জন্য আমরা দু’ধরনের বিক্রিয়া পর্যাচনা করতে পারি

ক. তাপহারী বিক্রিয়া : ↔

N₂(g) + O₂ (g) ↔ 2NO(g)  – 180.75Kj/mole

এ বিক্রিয়াটি একটি তাপহারী বিক্রিয়া। অর্থাৎ এ বিক্রিয়ার তাপ শোষিত হয়। সুতরাং তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে লা-শ্যাতেলিয়ার নীতি অনুসারে তাপহারী সম্মুখ বিক্রিয়াটি ঘটবে যার ফলে প্রযযোগকৃত তাপ শোষিত হয় এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হয়। সুতরাং তাপমাত্রা বাড়ালে (N₂ ও O₂) এর বিক্রিয়ায় NO এর উৎপাদনমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং সাম্যের অবস্থান বাম থেকে ডানে সরে যায়। এভাবে সকল উভমুখী তাপহারী বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যের অবস্থান ডানদিকে  এবং তাপমাত্রা হ্রাস করলে তা বামদিকে স্থানান্তরিত হয়।

Key Point:

তোমার প্রভাব	বিক্রিয়ার প্রভাব	বিক্রিয়ার দিক	উৎপাদের পরিমাণ
তাপমাত্রা বৃদ্ধি	তাপমাত্রা হ্রাস	সম্মূখ দিকে	বৃদ্ধি
তাপমাত্রা  হ্রাস	তাপমাত্রা বৃদ্ধি	পশ্চাৎ দিকে	হ্রাস

খ) তাপোৎপাদী বিক্রিয়া:

N_2(g) + 3H_2(g)   ↔  2NH_3(g) + 92.38Kj/mol

এ বিক্রিয়াটি একটি তাপউৎপাদী বিক্রিয়া। অর্থাৎ তাপ নির্গত হয়। সুতরাং তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে লা-শ্যাতেলিয়ার নীতি অনুসারে তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত করার জন্য সাম্যের অবস্থান ডান থেকে বাম দিকে স্থানান্তরিত হবে ফলে NH₃ এর উৎপাদন কমবে এবং বিক্রিয়কের (N₂ ও H₂) পরিমাণ বাড়বে। অর্থাৎ তাপমাত্রা বাড়ালে বিক্রিয়া পশ্চাৎ দিকে অগ্রসর হবে, ফলে তাপমাত্রা শোষিত হয় এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হয়ে যায়। অপরপক্ষে তাপমাত্রা হ্রাস করলে সাম্যের অবস্থান ডানদিকে সরে যায় এবং NH₃ এর উৎপাদন বৃদ্ধি পায়। NH₃ উৎপাদনের মতে সকল তাপউৎপাদী বিক্রিয়ায় একই পরিবর্তন ঘটে ।

Key Point:

তোমার প্রভাব	বিক্রিয়ার প্রভাব	বিক্রিয়ার দিক	উৎপাদের পরিমাণ
তাপমাত্রা বৃদ্ধি	তাপমাত্রা হ্রাস	পশ্চাৎ দিকে	হ্রাস
তাপমাত্রা  হ্রাস	তাপমাত্রা বৃদ্ধি	সম্মূখ দিকে	বৃদ্ধি

নিম্ন তাপমাত্রায় সাম্যমিশ্রণের মধ্যে NH₃ এর পরিমাণ যথেষ্ট থাকে এবং সায্যাঙ্ক Kc এর মান বাড়ে। তাপমাত্রা সাথে NH₃ বিয়োজিত হয়ে N₂ ও H₂ এ পরিণত হয়। সাম্যাবস্থা বাম দিকে সরে যায় এবং সাম্যাঙ্ক Kc এর কমে যায়। অর্থাৎ তাপ উৎপাদী বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়ালে সাম্যধ্রুবকের মান হ্রাস পায়। নিম্নে NH₃ উৎপাদনে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে সাম্যধ্রুবক Kc এর মানের হ্রস দেখানো হলে।

সাম্যাবস্থার ওপর চাপের প্রভাব (Effect of Pressure on Equlibrium):

তরল এবং কঠিন পদার্থের উপর উপর চাপের কোন প্রভাব নেই। কিন্তু যে সব বিক্রিয়া গ্যাসীয় মাধ্যমে হয় তাদের ক্ষেত্রে চাপের প্রভাব রয়েছে। কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় সাম্যাবস্থায় চাপ(Pressure) প্রয়োগ করা হলে লা শ্যাতেলিয়ারের নীতি ক্রয়াটির সাম্যাবস্থা এমনভাবে বদলাবে যেন প্রয়োগকৃত চাপ প্রশমিত হয়।

ক. বিক্রিয়ক ও উৎপাদের মোল সংখ্যা সমান হলে: আমরা জানি, কোন গ্যাসীয় পদার্থের উপর চাপ প্রয়োগ করা হলে গ্যাসটি সংকুচিত হয়ে বা আয়তন কমে গিয়ে প্রয়োগকৃত চাপ প্রশমিত করার চেষ্টা করে। অতএব কোন সাম্য বিক্রিয়ায় চাপ হলে সাম্যের অবস্থান যে দিকে সরে গেলে বিক্রিয়ার মোট আয়তন কমে যায়, সে দিকে সরে যাবে। কিন্তু যদি কোন বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক এবং উৎপাদের মোল সংখ্যা সমান থাকে, তবে বিক্রিয়ক এবং উৎপাদের আয়তন সমান থাকে এ কারণে এ জাতীয় গ্যাসীয় বিক্রিয়ার উপর চাপের কোন প্রভাব থাকবে না। যেমন:

HI এর বিয়োজনে I₂ এবং H₂ উৎপাদনে বিক্রিয়ক (HI) ও উৎপাদের (I₂ এবং H₂)  মোল সংখ্যা সমান থাকে, তাই চাপের কোনো প্রভাব নেই।

2HI_(g)   ↔  I_2(g)+  H_2(g)

খ. উৎপাদের মোল সংখ্যা কম হলে: যদি কোন গ্যাসীয় বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক অপেক্ষা উৎপাদের মোল সংখ্যা কম হয়, তবে সেসব বিক্রিয়ায় চাপ বাড়ালে উৎপাদ বৃদ্ধি পাবে। যেমন:

1 মোল N₂ ও 1 মোল H₂ গ্যাস অর্থাৎ মোট 4 মোল বিক্রিয়ক 2 মোল NH₃ গ্যাস উৎপাদিত হয়েছে।

N_2(g) + 3H_2(g)   ↔  2NH_3(g) + 92.38Kj/mol

অথাৎ বিক্রিয়কের আয়তনের চেয়ে উৎপাদের আয়তন কম। অতএব লা-শ্যাতেলিয়ার নীতি অনুসারে বিক্রিয়াটির উপর চাপ প্রয়োগ করা হলে প্রয়োগকৃত চাপ প্রশমিত করার জন্য সাম্যের অবস্থান ডান দিকে সরে যাবে। কারণ সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে গিয়েই আয়তন হ্রাস পেয়ে প্রয়োগকৃত চাপকে প্রশমিত করে। এক্ষেত্রে সাম্যাবস্থায় উৎপাদ NH₃ উৎপাদন বাড়বে এবং বিক্রিয়কের পরিমাণ কমবে। আবার বিক্রিয়াটির উপর থেকে চাপ অপসারণ করা হলে অপসারনকৃত চাপকে প্রশমিত করার জন্য সাম্যের অবস্থান বাম দিকে সরে যাবে। ফলে NH₃ উৎপাদন কমবে এবং বিক্রিয়কের পরিমাণ বাড়বে। ফলে এজাতীয় বিক্রিয়া অধিক চাপে সংঘটিত হয়। এ কারণেই 200 বায়ুমন্ডল চাপে বাণিজ্যিকভাবে NH₃ উৎপাদন বৃদ্ধি করা হয়।

Key Point:

তোমার প্রভাব	বিক্রিয়ার প্রভাব	বিক্রিয়ার দিক	উৎপাদের পরিমাণ
চাপ বৃদ্ধি	চাপ হ্রাস	সম্মূখ দিকে	বৃদ্ধি
চাপ হ্রাস	চাপ বৃদ্ধি	পশ্চাৎ দিকে	হ্রাস

গ. উৎপাদের মোল সংখ্যা বেশি হলে: যদি কোন গ্যাসীয় বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক অপেক্ষা উৎপাদের মোল সংখ্যা বেশি হয়, সেসব বিক্রিয়ায় চাপ বাড়ালে উৎপাদ হ্রাস পাবে। যে সব বিক্রিয়ায় গ্যাসীয় বিক্রিয়কের চেয়ে উৎপাদের আয়তন বেশি সে সব ক্ষেত্রে চাপের প্রভাব ঠিক উল্টা। যেমন:

2N₂O_5(g)  ↔  4NO_2(g) +  O_2(g)

এই বিক্রিয়ায় উৎপাদের গ্যাসের মোল সংখ্যা 5 এবং বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা 2। এখানে উৎপাদের আয়তন বেশী এবং বিক্রিয়কের আয়তন কম। অতএব লা-শ্যাতেলিয়ার নীতি অনুসারে বিক্রিয়াটির উপর চাপ প্রয়োগ করা হলে প্রয়োগকৃত চাপ প্রশমিত করার জন্য সাম্যের অবস্থান বাম দিকে সরে যাবে। কারণ সাম্যাবস্থা বামদিকে সরে গিয়েই আয়তন হ্রাস পেয়ে প্রয়োগকত চাপকে প্রশমিত হবে। এক্ষেত্রে সাম্যাবস্থায় N₂O₅ উৎপাদন বাড়বে এবং বিক্রিয়কের পরিমাণ কমবে। বিক্রিয়াটির উপর থেকে চাপ অপসারণ করা হলে অপসারনকৃত চাপকে প্রশমিত করার জন্য সাম্যের অবস্থানডান দিকে সরে যাবে। ফলে 4NO₂ ও O₂ উৎপাদন বাড়বে এবং বিক্রিয়কের (N₂O₅) পরিমাণ কমবে। ফলে এজাতীয় বিক্রিয়া কম চাপে করা হয় ।

Key Point:

তোমার প্রভাব	বিক্রিয়ার প্রভাব	বিক্রিয়ার দিক	উৎপাদের পরিমাণ
চাপ বৃদ্ধি	চাপ হ্রাস	পশ্চাৎ দিকে	হ্রাস
চাপ হ্রাস	চাপ বৃদ্ধি	সম্মূখ দিকে	বৃদ্ধি

ঘনমাত্রার প্রভাব (Effect of Concentration) : লা-শ্যাতেলিয়ার নীতির আলোকে উভমুখী বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় উপাদানের ঘনমাত্রার প্রভাব ব্যাখ্যা করা যায়। উদাহরণস্বরুপ: একটি বদ্ধপাত্রে PCl₅ কে উত্তপ্ত করলে উভমুখীভাবে বিয়োজিত হয়ে PCl₃ এবং Cl₃ উৎপন্ন হয়। যেমন:

PC1₅  ↔ PCl₃ + Cl₂

মোলার ঘনমাত্রায় এ বিক্রিয়াটির সাম্যাংক,

$$Kc=\frac{PCl_3\times Cl_2}{PCl_5}$$

এ বিক্রিয়ায় PC1₅ আংশিকভাবে বিয়োজিত হয় এবং এক পর্যায়ে উৎপন্ন PCl₃ ও Cl₂ এর সঙ্গে অবিয়োজিত PC1₅ এর সাম্যাবস্থা সৃষ্টি হয়। এ সাম্য মিশ্রণে PC1_5, PCl₃ এবং Cl₂ এ তিনটি উপাদানই উপস্থিত থাকে।

সাম্য মিশ্রণটি যদি কিছু পরিমাণ PC1₅ যোগ করা হয় তবে সাম্য মিশ্রণে PC1₅  ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায় যায়। PC1₅ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সাম্যাংক (Kc) এর মান বৃদ্ধি পাওয়ার কথা। কিন্তু ন্থির তাপমাত্রায় বিক্রিয়াটির সাম্যাংক (Kc) এর মান পরিবর্তন হয় না তাই সংযোগকৃত PC1₅ বিয়েজিত হয়ে PC1₅ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করে PC1₅ সংযোগের প্রভাব প্রশমিত করে। ফলে সাম্যেবস্থা ডান দিকে সরে যায়।

অপরপক্ষে, সাম্য মিশ্রণটি যদি কিছু পরিমাণ Cl₂ যোগ করা হয় তবে সাম্য মিশ্রণে Cl₂  ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায় যায়। Cl₂ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সাম্যাংক (Kc) এর মান বৃদ্ধি পাওয়ার কথা। কিন্তু ন্থির তাপমাত্রায় সাম্যাংক (Kc) এর মান পরিবর্তন হয় না তাই সংযোগকৃত Cl₂, PCl₃ এর সাথে বিক্রিয়া করে PC1₅ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করে Cl₂ সংযোগের প্রভাব প্রশমিত করে। ফলে সাম্যেবস্থা বাম দিকে সরে যায়।

আবার, যদি বিক্রিয়াস্থল থেকে কিছু পরিমাণ PCl₃ ও Cl₂ সরিয়ে নেওয়া হয় তবে শূন্য স্থান, পূরনের জন্য তথা সাম্যাবস্থা অক্ষুন্ন রাখার জন্য আরও কিছু PC1₅ বিয়োজিত হয়ে PCl₃ ও Cl₂ উপন্ন করে। ফলে সামে ডান দিকে সরে যায়। অতএব দেখা যাচ্ছে যে, ঘনমাত্রা পরিবর্তন করলে সাম্যাবস্থার পরিবর্তন হয় কিন্তু সাম্যাংক (Kc) এর মানের কোন পরিবর্তন হয় না।

Key Point:

তোমার প্রভাব	বিক্রিয়ার প্রভাব	বিক্রিয়ার দিক	উৎপাদের পরিমাণ
PC15 এর পরিমাণ বৃদ্ধি	PC15 এর পরিমাণ হ্রাস	সম্মূখ দিকে	বৃদ্ধি
Cl2 এর পরিমাণ বৃদ্ধি	Cl2 এর পরিমাণ  হ্রাস	পশ্চাৎ দিকে	হ্রাস

নিচের বিক্রিয়াগুলির ওপর তাপমাত্রা  চাপ এবং ঘণমাত্রার প্রভাব বর্ণনা কর:

১. H_2(g) + N_2(g)  ↔ 2NH_3(g) + তাপ

২. 2SO₂(g) + O₂(g)   ↔ 2SO₃(g) + তাপ

৩. N_2(g) + O_2(g)  ↔ 2NO_(g) – তাপ

৪. N₂O_4(g)  ↔ 2NO₂(g) + তাপ

৫. 2N₂O_5(g)  ↔ 4NO_2(g) + O_2(g) + তাপ