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Das Prinzip von Le Chatelier beschreibt, wie ein chemisches System im Gleichgewicht auf äußere Einflüsse reagiert, um den aufgezwungenen 'Zwang' zu minimieren.
In einem chemischen Gleichgewicht laufen die Hin- und Rückreaktion gleichzeitig und mit der gleichen Reaktionsgeschwindigkeit ab. Das bedeutet, dass sich die Konzentrationen der beteiligten Stoffe makroskopisch nicht mehr ändern, obwohl auf mikroskopischer Ebene ständig Teilchen umgewandelt werden. Dieses Gleichgewicht ist jedoch nicht starr, sondern reagiert empfindlich auf Änderungen der Umweltbedingungen.
Das Prinzip von Le Chatelier, auch als das 'Prinzip vom kleinsten Zwang' bekannt, besagt: Übt man auf ein System, das sich im Gleichgewicht befindet, einen Zwang aus, so verschiebt sich das Gleichgewicht so, dass es diesem Zwang ausweicht. Als 'Zwang' gelten Änderungen der Konzentration, des Drucks oder der Temperatur.
Eine Änderung der Konzentration führt dazu, dass das System versucht, den hinzugefügten Stoff zu verbrauchen oder den entnommenen Stoff nachzuproduzieren. Erhöht man die Konzentration der Edukte (Ausgangsstoffe), verschiebt sich das Gleichgewicht nach rechts zu den Produkten. Entfernt man hingegen ein Produkt kontinuierlich aus dem System, wird ständig neues Produkt nachgebildet.
Die Auswirkung der Temperatur hängt davon ab, ob eine Reaktion exotherm (Wärme wird frei) oder endotherm (Wärme wird verbraucht) ist. Man kann Wärme wie einen Reaktionspartner betrachten. Eine Temperaturerhöhung begünstigt die endotherme Reaktion, da das System die überschüssige Energie verbrauchen will. Eine Abkühlung hingegen begünstigt die exotherme Reaktion.
Änderungen des Drucks sind vor allem bei Reaktionen von Bedeutung, an denen Gase beteiligt sind. Erhöht man den Druck, weicht das System auf die Seite aus, die weniger Platz beansprucht, also die geringere Stoffmenge an Gasmolekülen aufweist. Verringert man den Druck, verschiebt sich das Gleichgewicht zur Seite mit der höheren Anzahl an Gasmolekülen.
Ein Katalysator hat eine besondere Rolle: Er beschleunigt zwar die Einstellung des Gleichgewichts, indem er die Aktivierungsenergie für beide Reaktionsrichtungen gleichermaßen senkt, aber er verändert die Gleichgewichtslage nicht. Die Ausbeute an Produkten bleibt also gleich, sie wird lediglich schneller erreicht.
Stellen Sie sich das Gleichgewicht wie eine Wippe vor, die perfekt ausbalanciert ist. Legt man auf eine Seite ein zusätzliches Gewicht (Konzentrationserhöhung), kippt die Wippe. Um wieder ins Gleichgewicht zu kommen, muss ein Teil des Gewichts auf die andere Seite wandern. Das Prinzip von Le Chatelier ist die physikalische Beschreibung dieses natürlichen Bestrebens nach Stabilität.
