Gaz fazında gerçekleşen denge tepkimesinde basınç ve sıcaklık dengeyi ters yöne kaydırıyorsa, sıcaklık arttığında denge ne tarafa kayar(n ve V sabit)?

Denge kesinlikle girenler yönüne, yani sola kayar ve bu sonucu öngörmek için hiçbir sayısal veriye ihtiyaç yoktur. Buradaki kafa karışıklığı, sabit hacimli kapta sıcaklık artışının getirdiği basınç yükselmesi ile hacim değişiminden kaynaklanan gerçek basınç etkisinin birbirine karıştırılmasından doğuyor.

Denge konusunu işlerken tahtaya bu soruyu yazdığım an sınıftan hemen "Hocam gazlar sıkışmıyor mu, basınç arttıysa neden ürünlere kaçmıyoruz?" fısıltıları yükselir, sıralar arasında kısa süreli tatlı bir kafa karışıklığı başlar. Oysa Le Chatelier ilkesinde basınç etkisi dediğimiz kavram, doğrudan kabın hacmi değiştirildiğinde anlam kazanır. Bir pistonu itip hacmi daralttığınızda birim hacme düşen tanecik sayısı artar, yani gazların derişimleri yükselir. Sistem de bu derişim artışını hafifletmek için gaz mol sayısının az olduğu tarafa yönelir.

Sabit hacimli kapalı bir kapta ise sıcaklık yükseldiğinde hacim değişmez, molekül sayısı da ilk anda aynıdır. Hacim sabit kaldığı için hiçbir gazın başlangıçtaki molar derişimi değişmez. Sıcaklık arttığı için gaz moleküllerinin kinetik enerjisi ve çeperlere çarpma sıklığı artar, manometredeki basınç da sırf bu yüzden fırlar. Fakat bu basınç artışı derişim oranını değiştirmediği için dengeyi ileriye doğru itecek bir neden yaratmaz.

Sıcaklık artışının asıl ve tek belirleyici etkisi, denge sabitinin değerini değiştirmesidir. Amonyak sentezi ekzotermik bir tepkime olduğu için ürünler tarafında ısı açığa çıkar. Sisteme dışarıdan fazladan ısı verildiğinde sistem bu etkiyi azaltmak ister ve ısıyı tüketeceği yöne, yani endotermik olan sol tarafa doğru kayar. Bu süreçte denge sabiti küçülür, amonyak molekülleri parçalanır ve yeni denge kurulana kadar girenlerin miktarı artar.

Kısacası ortada basınç ve sıcaklığın birbiriyle çekiştiği bir yarış yoktur. Sabit hacimli bir kapta sıcaklık değiştiğinde söz hakkı yalnızca sıcaklığındır ve sistem tereddütsüz sola, girenler tarafına ilerler.