લ શૅટલિયરનો સિદ્ધાંત : સમતોલન પામેલી પ્રણાલીના સમતોલનને નિર્ધારિત કરનાર પરિવર્તીય (variables) પૈકી એકમાં ફેરફાર કરવામાં આવે ત્યારે પ્રણાલીનો પ્રતિભાવ દર્શાવતો (રસાયણશાસ્ત્રનો) સિદ્ધાંત. આ સિદ્ધાંત ઊર્જાસંચયના નિયમનું પરિણામ છે. ફ્રેન્ચ રસાયણવિદ હેન્રી લુઈ લ શૅટલિયરે તેને 1888માં રજૂ કરેલો. આ સિદ્ધાંત મુજબ જો સમતોલનમાં રહેલી પ્રણાલીને અસર કરનાર સ્વતંત્ર પરિવર્તીય (દા.ત., દબાણ, તાપમાન વગેરે) પૈકી એકમાં ફેરફાર કરવામાં આવે તો પ્રણાલી એવી દિશામાં ખસવાનો પ્રયત્ન કરશે કે જેથી પ્રયુક્ત ફેરફારની અસર નાબૂદ થાય; જેમ કે, દબાણમાં વધારો કરવામાં આવે તો સમતોલન એવી દિશામાં ખસશે કે જે પ્રક્રિયામાં અણુઓની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય. તે જ પ્રમાણે તાપમાનમાં વધારો કરવામાં આવે તો સમતોલન એવી દિશામાં ખસશે કે જેથી ગરમીની અસર નાબૂદ થાય એટલે કે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા થાય; દા.ત., એમોનિયાના ઉત્પાદનની પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે છે :
N2 + 3H2 ⇌ NH3 + Q ……………………………….. (i)
(નાઇટ્રોજન) (હાઇડ્રોજન) (એમોનિયા) (ઉષ્મા)
આ પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયકોના ચાર અણુઓ ભાગ લઈ એમોનિયાના બે અણુ બને છે એટલે કે પ્રક્રિયાને કારણે અણુઓની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે. સાથે સાથે ગરમી પણ ઉત્પન્ન થાય છે. તે ઉષ્માક્ષેપક (exothermic) પ્રક્રિયા છે. આથી જો તાપમાન ઊંચું લઈ જવામાં આવે તો સમતોલન ડાબી બાજુએ ખસશે એટલે કે એમોનિયાનું વિઘટન થશે, કારણ કે તે પ્રક્રિયા ઉષ્માશોષક (endothermic) છે. પણ જો પ્રણાલી ઉપરનું દબાણ વધારવામાં આવે તો કદમાં ઘટાડો થાય તેવી પ્રક્રિયા થશે એટલે કે એમોનિયાનું ઉત્પાદન વધુ થશે. કારણ કે તેમ થતાં અણુઓની સંખ્યા ઘટે છે અને તેથી દબાણના વધારાની અસર નાબૂદ થાય છે. લ શૅટલિયરના સિદ્ધાંતની ઘણી ટીકા થઈ છે અને તેની બદલીમાં વાન્ટ હૉફના બે નિયમો રજૂ કરવામાં આવ્યા છે : (1) દબાણમાં વધારો એવી પ્રણાલી પસંદ કરે છે કે જેનું કદ ઓછું હોય, અને (2) તાપમાનમાં વધારો ઉષ્માનું શોષણ થતું હોય એવી પ્રણાલી પસંદ કરે છે.
મંદ દ્રાવણમાં ઉદભવતા સમતોલનની બાબતમાં પણ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતી એક જાતિ(species)નો થોડો જથ્થો ઉમેરવામાં આવે તો ઉમેરેલ જાતિનો જથ્થો વપરાઈ જાય તેવી દિશામાં પ્રક્રિયા-સમતોલન ખસે છે.
ઘણી વાર એવું પણ બને છે કે અચળ તાપમાને અને દબાણે સમતોલનને પામેલી આદર્શવાયુસમ પ્રણાલીમાં પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતી એક જાતિનો થોડો જથ્થો ઉમેરવાથી સમતોલન એવી દિશામાં ખસે છે કે જેમાં ઉમેરેલ જાતિ વધુ ઉત્પન્ન થાય અથવા ઉમેરેલ પદાર્થ વપરાઈ જાય. આ સૃતિ(shift)ની દિશાનો આધાર પ્રક્રિયા, તેમાં ઉમેરવામાં આવતી રાસાયણિક જાતિ, અને સમતોલનમાં રહેલ મિશ્રણના પ્રારંભિક સંઘટન ઉપર રહેલો હોય છે.
એમોનિયાના ઉપરના ઉદાહરણમાં જો પ્રારંભમાં નાઇટ્રોજનનો મોલ-અંશ (mole fraction) 0.5 કરતાં વધુ હોય તો સમતોલન ડાબી તરફ ખસી વધુ નાઇટ્રોજન ઉત્પન્ન કરશે, પણ જો તેનો મોલ-અંશ 0.5 કરતાં ઓછો હોય તો સમતોલ જમણી તરફ ખસશે અને નાઇટ્રોજનનો થોડો જથ્થો વપરાઈ જશે. પણ અચળ દબાણે જો હાઇડ્રોજન કે એમોનિયા ઉમેરવામાં આવે તો સમતોલન હમેશાં એવી તરફ જશે કે જેમાં ઉમેરેલા પદાર્થનો થોડો જથ્થો વપરાઈ જતો હોય. ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર દ્વારા આ અંગે વધુ માહિતી મળી શકે છે.
પરિવર્તીયના ફેરફાર સાથે પ્રક્રિયકો કે નીપજોની સાંદ્રતામાં ફેરફાર થતો હોવાથી સમતોલન અચળાંકમાં ફેરફાર થાય છે. આમ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયાના સમતોલન અચળાંકમાં તાપમાનના વધારાથી ઘટાડો થાય છે, જ્યારે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયાની બાબતમાં તેથી ઊલટું બને છે.
લ શૅટલિયરના સિદ્ધાંતની મદદથી પ્રક્રિયા પર નિષ્ક્રિય વાયુની અસરની પણ ગુણાત્મક આગાહી કરી શકાય છે. સમતોલનને પામેલી પ્રણાલીમાં નિષ્ક્રિય વાયુ ઉમેરવામાં આવે તો તેની હાજરીથી પ્રક્રિયકો અને નીપજોનું આંશિક (partial) દબાણ ઘટે છે અને તેમની સાંદ્રતા ઘટે છે. પરિણામે નિષ્ક્રિય વાયુની હાજરી કદમાં વધારો થતો હોય તેવી પ્રક્રિયા માટે અનુકૂળ બનશે. પ્રક્રિયા દરમિયાન કદમાં વધારો થતો ન હોય તો નિષ્ક્રિય વાયુની હાજરીની સમતોલન પર અસર થશે નહિ.
કલ્પેશ સૂર્યકાન્ત પરીખ