ルシャトリエの原理は、平衡にある系の条件を変えたとき、どちら向きに変化するかを考える手がかりです。「変化を打ち消す」という説明は便利ですが、元の状態へ完全に戻るという意味ではありません。
目次
平衡は、何も起きていない状態ではない
AからBができる反応と、BからAへ戻る反応が同時に進み、二つの速さが等しい状態を考えます。見かけの量が変わらなくても、分子の入れ替わりは続いています。これが動的平衡です。
AとBが同じ量である必要はありません。量が1対9でも、行きと戻りの速さが等しければ平衡になり得ます。「量が等しい」と「速さが等しい」を分けることが最初のポイントです。
Aを足すと、なぜBが増える方向へ進む？
一定の温度でA⇌Bという単純な模型を考えます。平衡にあるところへAだけを加えると、条件が変わり、新しい平衡へ向かう正味の変化が起こります。この場合は加えたAの一部を使い、Bを作る方向を考えます。
Aを加えた事実が消えるわけではありません。外から加えた量があるので、最終的な組成は元と違っていて構いません。「戻ろうとする」は方向の説明であり、完全な復元の約束ではないのです。
圧力の話では、気体の数を確かめる
気体の平衡で、温度一定のまま体積を小さくする場合、気体の物質量が少ない側へ移ることがあります。ところが、両側の気体の係数の合計が同じなら、その理由では偏りません。
「圧力を上げれば必ず右へ」は誤りです。反応式をどう書いたか、どの操作で圧力を変えたかも大切です。別の気体を加える操作と、容器を縮める操作を同一視しないようにします。
温度と触媒は、同じ変更ではない
温度を変えると平衡定数が変わり、平衡の組成も変わり得ます。発熱反応か吸熱反応かを考える必要があります。一方、触媒は到達までの速さを変えますが、同じ温度での平衡定数を変えません。
たとえば、ある工場で「早く作ること」と「最終的にどれだけできるか」は別の目標です。一つの魔法の条件で両方解決する、と考えない方が設計の問いが見えてきます。
「人は変化を嫌う」という比喩へ飛ばさない
化学の系に意思があるわけではありません。条件を変えた後の反応と平衡を説明する原理であり、人の心理や社会制度をそのまま証明するものではありません。
名前の格好よさを楽しみながら、どの系・どの条件で使う原理かも覚えておく。「変化を打ち消す」の一言を、反応式と操作へ戻せると、理解がぐっと具体的になります。