Henry-Louis Le Chatelier ชายผู้เข้าใจธรรมชาติของสมดุลเคมี

Henry-Louis Le Chatelier หรือที่คนส่วนมากนิยมเรียกสั้น ๆ ว่า Le Chatelier (เลอชาเตอลิเอ) เกิดเมื่อวันที่ 8 ตุลาคม พ.ศ. 2393 (วันนี้เมื่อ 174 ปีที่แล้ว) เลอชาเตอลิเอเป็นนักเคมีชาวฝรั่งเศสผู้มีอิทธิพลในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ถึงต้นศตวรรษที่ 20 เป็นที่รู้จักจากการเสนอ “หลักของเลอชาเตอลิเอ (Le Chatelier’s principle)” ที่ระบุว่า …

… เมื่อระบบที่สมดุลถูกรบกวนโดยการเปลี่ยนแปลงปัจจัยที่มีผลต่อสมดุลของระบบ เช่น อุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้นของสารในปฏิกิริยาเคมี ระบบจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่จะลดผลของการรบกวนนั้น เพื่อให้ระบบเข้าสู่สมดุลอีกครั้ง

โดยทั่วไปปฏิกิริยาเคมีที่สภาวะสมดุล (equilibrium state) ยังคงมีปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นตลอดเวลาด้วยอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เท่ากัน ทำให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คงที่ ซึ่งสมดุลอาจถูกรบกวนได้ด้วยปัจจัยบางประการที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ทำให้ปฏิกิริยามีการปรับเข้าสู่สมดุลใหม่ที่มีความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ต่างไปจากสมดุลเดิม

ความเข้าใจเกี่ยวกับ “หลักของเลอชาเตอลิเอ” ทำให้นักเคมีสามารถคาดการณ์และจัดการกับผลของการเปลี่ยนแปลงสภาวะที่อาจเกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีได้ เพื่อเพิ่มผลผลิตที่ต้องการให้มีปริมาณสูงสุด ปรับปรุงประสิทธิภาพของปฏิกิริยาเคมี โดยหลักการของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีคุณค่าอย่างยิ่งต่อวงการอุตสาหกรรมเคมี ช่วยให้เกิดการพัฒนากระบวนการทางเคมีให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

การผลิตแก๊สแอมโมเนีย (NH₃) ใช้สารตั้งต้นคือแก๊สไนโตรเจน (N₂) ที่แยกได้จากอากาศ และแก๊สไฮโดรเจน (H₂) ที่ได้จากการนำแก๊สมีเทน (CH₄) ในแก๊สธรรมชาติไปผ่านกระบวนการทางเคมี โดยปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน ดังสมการ [ N₂ + 3H₂ —> 2NH₃ + พลังงาน ] หากพิจารณาตามหลักของเลอชาเตอลิเอแล้ว การผลิตแก๊สแอมโมเนียให้ได้ปริมาณมากควรทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง

แต่เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีเกิดได้ช้าที่อุณหภูมิต่ำ และอุปกรณ์ที่ทนต่อความดันสูงมีราคาแพง ดังนั้น การผลิตจริงในอุตสาหกรรมจึงจำเป็นต้องเลือกใช้อุณหภูมิและความดันที่เหมาะสม และมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมด้วย กระบวนการผลิตแก๊สแอมโมเนียด้วยปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า กระบวนการฮาเบอร์ (Haber process)

ซึ่งในอุตสาหกรรมนิยมใช้อุณหภูมิประมาณ 400 – 530 องศาเซลเซียส และความดันประมาณ 200 – 300 บรรยากาศ โดยมีไอร์ออน(III)ออกไซด์ (Fe₂O₃) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ในอุตสาหกรรมยังมีกระบวนการแยกแก๊สแอมโมเนียออกจากระบบด้วย เพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้อย่างต่อเนื่องและผลิตแอมโมเนียได้มากขึ้น

• Facebook
• Twitter
• Line