ル・シャトリエの原理は、動的平衡にある系が外部から変化やストレスを受けたとき、どの方向に応答するかを予測するための定性的な法則である。この原理によれば、乱された平衡は、その乱れの影響を小さくする方向へ移動する。化学平衡、相平衡、および、相反する要因のあいだに釣り合いが成立する多くの物理過程に適用される。

よくあるストレスと典型的な応答

代表的な外乱と、それに対するル・シャトリエの原理に基づく反応は次のとおりである。

  • 濃度: 反応物を加える、または生成物を取り除くと、平衡は一般に生成物側へ移動する。反応物を取り除く、または生成物を加えると、反応物側へ移動する。
  • 圧力と体積: 気体が関与する平衡では、圧力を上げる（または体積を下げる）と、気体の物質量が少ない側が有利になる。圧力を下げると、気体の物質量が多い側が有利になる。
  • 温度: 温度変化による移動の向きは、反応エンタルピーに依存する。加熱すると吸熱方向が有利になり、冷却すると発熱方向が有利になる。温度変化は平衡定数そのものも変化させる。

熱力学との関係

ル・シャトリエの原理は定性的なものであり、移動の大きさまでは与えない。定量的な記述には、反応商 Q と平衡定数 K を用いる。系は Q が K に近づくように移動する。ギブズ自由エネルギーの変化などの熱力学的関係は、変化の方向と程度を数値的に示すが、ル・シャトリエの原理は方向を直感的に示すだけである。

応用と例

工業では、この原理が最適収率のための条件設定に役立つ。たとえば、ハーバー法（N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3）は、アンモニア生成を有利にするため高圧で運転され、収率と反応速度のバランスを取るために温度が選ばれる。目的生成物を連続的に除去することも、反応を前進させる実用的な方法である。

限界と注意点

この原理は、平衡から大きく離れた系、速度が生成物形成を制限する反応速度論支配の系、または物質をやり取りしつつ閉じた平衡に達しない開放系にはそのまま当てはまらない。複数のストレスが同時に作用する場合や、濃度ではなく活量が重要な場合には、正確な予測のために定量的な熱力学解析が必要である。

歴史的背景

この法則は、19世紀後半にその考えを定式化したフランスの化学者アンリ・ルイ・ル・シャトリエにちなんで名付けられた。今日でも、化学教育と実務の双方で基礎的な経験則として用いられている。