லீ-சாட்லியர் கொள்கை ஒரு சமநிலைத் தாக்கத்திலிருந்து கூடிய விளைவை (yield) எவ்வாறு பெறுவது என்பதை எதிர்வு கூறுகின்றது. ஆனால் தொழிற்சாலையில் ஒரு தாக்கத்தை நடாத்தும்போது, கூடிய விளைவு ஒன்று மட்டும் போதாது. தாக்கம் போதிய வேகத்தில் (rate) நிகழ வேண்டும்; அத்துடன் தாக்கம் நிகழும் நிபந்தனைகள் பொருளாதார ரீதியாகச் (cost) செலவு குறைந்ததாகவும் இருக்க வேண்டும்.
பல சந்தர்ப்பங்களில், கூடிய விளைவைத் தரும் நிபந்தனை மெதுவான வீதத்தையும், விரைவான வீதத்தைத் தரும் நிபந்தனை குறைந்த விளைவையும் தருகின்றன. ஆகவே தொழிலதிபர் தேர்ந்தெடுக்கும் வெப்பநிலையும் அமுக்கமும் விளைவு, வீதம், செலவு ஆகிய மூன்றுக்கும் இடையிலான ஒரு சமரசமாக (compromise) அமைகின்றது. அமோனியா உற்பத்திக்கான ஏபர் முறையும், சல்பூரிக் அமில உற்பத்திக்கான தொடுகை முறையும் இந்தச் சமரசத்தின் எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.
அமோனியா (ammonia) நைதரசன் உரங்கள், நைதரிக் அமிலம், வெடிபொருட்கள் ஆகியவற்றுக்கு அடிப்படையானது. ஏபர் முறையில் நைதரசனும் ஐதரசனும் ஒரு மீளுருவாகும் தாக்கத்தின் மூலம் அமோனியாவாக இணைகின்றன:
இந்தத் தாக்கம் புறவெப்பத் தாக்கம் (exothermic) ஆகும்; தாக்கிகள் பக்கம் 4 மூல்கள் வாயுவும், விளைவுகள் பக்கம் 2 மூல்கள் வாயுவும் உள்ளன. ஐதரசன் பெரும்பாலும் நீராவி மறுவடிவாக்கம் (steam reforming) வழியாக மீத்தேனிலிருந்து பெறப்படுகின்றது: CH₄(g) + H₂O(g) → CO(g) + 3H₂(g).
வெப்பநிலை. தாக்கம் புறவெப்பமாதலால், லீ-சாட்லியர் கொள்கைப்படி தாழ் வெப்பநிலை அமோனியாவின் விளைவையும் சமநிலை மாறிலி K-ஐயும் அதிகரிக்கும். எனினும் தாழ் வெப்பநிலையில் தாக்க வீதம் மிகவும் மெதுவாகின்றது; வினையூக்கியும் செயலற்றுப் போகின்றது. ஆகவே ஏற்றுக்கொள்ளக் கூடிய ஒரு வீதம் கிடைக்க, விளைவைச் சற்றுத் தியாகம் செய்து ஏறத்தாழ 400–500 °C என்னும் ஒரு சமரச வெப்பநிலை தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றது.
அமுக்கம். முன்முகத் தாக்கம் 4 மூல்களை 2 மூல்களாகக் குறைப்பதால், உயர் அமுக்கம் சமநிலையை வலப்புறமாக நகர்த்தி விளைவை அதிகரிக்கின்றது. ஆனால் மிகவும் உயர்ந்த அமுக்கம் வலிமையான விலையுயர்ந்த தாக்கப் பாத்திரங்களைக் கோருகின்றது; பாதுகாப்பு அபாயமும் அதிகரிக்கின்றது. ஆகவே ஏறத்தாழ 130–300 atm என்னும் ஒரு சமரச அமுக்கம் பயன்படுத்தப்படுகின்றது.
வினையூக்கி. சில உலோக ஒட்சைட்டுகளுடன் (Al₂O₃, K₂O) கலக்கப்பட்ட நுண்துகள் இரும்பு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. வினையூக்கி முன்முக, பின்முகத் தாக்க வீதங்களை ஒரேயளவால் அதிகரித்து, சமநிலையை விரைவாக அடையச் செய்கின்றது; சமநிலைத் தானத்தையோ விளைவின் அளவையோ மாற்றுவதில்லை.
விளைவை அகற்றல். உருவாகும் அமோனியா குளிர்வித்துத் திரவமாக்கப்பட்டு தொடர்ந்து அகற்றப்படுகின்றது; தாக்கமுறாத N₂, H₂ ஆகியன மீண்டும் சுழற்சிக்கு அனுப்பப்படுகின்றன. இது சமநிலையைத் தொடர்ந்து வலப்புறமாக நகர்த்தி, ஒரு கடப்பின் குறைந்த விளைவைக் கணிசமாக உயர்த்துகின்றது.
| காரணி | லீ-சாட்லியர் விரும்புவது | பயன்படுத்தப்படும் பெறுமானம் |
|---|---|---|
| வெப்பநிலை | தாழ் (புறவெப்பம்) | 400–500 °C |
| அமுக்கம் | உயர் (4 மூல் → 2 மூல்) | 130–300 atm |
| வினையூக்கி | தேவையில்லை (விளைவை மாற்றாது) | இரும்பு + Al₂O₃ / K₂O |
| NH₃ அகற்றல் | தொடர்ந்து அகற்றல் | திரவமாக்கி + சுழற்சி |
சல்பூரிக் அமிலம் உலகின் மிக அதிகமாக உற்பத்தி செய்யப்படும் தொழில் இரசாயனமாகும்; இதன் பெரும் பகுதி பொசுபேற்று உரத் தயாரிப்புக்குப் பயன்படுகின்றது. தொடுகை முறை மூன்று படிகளைக் கொண்டது:
இந்த முறையில் சமநிலை சார்ந்த படியான படி 2 மட்டுமே மீளுருவாகும் தாக்கமாகும். இது புறவெப்பத் தாக்கம்; தாக்கிகள் பக்கம் 3 மூல்கள் வாயுவும், விளைவுகள் பக்கம் 2 மூல்கள் வாயுவும் உள்ளன.
வெப்பநிலை. படி 2 புறவெப்பமாதலால், தாழ் வெப்பநிலை SO₃-இன் விளைவை அதிகரிக்கும். எனினும் பயன்படுத்தப்படும் வனேடியம்(V) ஒட்சைட்டு (V₂O₅) வினையூக்கி ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைக்குக் கீழே செயலற்றுப் போகின்றது; தாக்க வீதமும் மிக மெதுவாகின்றது. ஆகவே ஏறத்தாழ 450 °C பயன்படுத்தப்படுகின்றது.
அமுக்கம். முன்முகத் தாக்கம் 3 மூல்களை 2 மூல்களாகக் குறைப்பதால் உயர் அமுக்கம் கொள்கையளவில் விளைவை அதிகரிக்க வேண்டும். ஆனால் 450 °C-இலும் 1–2 atm என்னும் கிட்டத்தட்ட சுற்றுச்சூழல் அமுக்கத்திலும், படி 2-இன் மாற்றம் ஏற்கனவே ஏறத்தாழ 98% அளவை எட்டுகின்றது. ஆகவே மேலதிக விளைவுக்காக விலையுயர்ந்த உயர் அமுக்க உபகரணங்களைப் பயன்படுத்துவது நியாயப்படுத்தப்படமாட்டாது; எனவே ஏறத்தாழ 1–2 atm மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றது.
வினையூக்கி. வனேடியம்(V) ஒட்சைட்டு (V₂O₅) வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றது; அது முன்முக, பின்முகத் தாக்க வீதங்களை ஒரேயளவால் அதிகரித்து, சமநிலையை விரைவாக எய்தச் செய்கின்றது; சமநிலைத் தானத்தையோ விளைவையோ மாற்றுவதில்லை.
SO₃-ஐ அமிலமாக்கல். SO₃-ஐ நேரடியாக நீருடன் இணைத்தால் ஒரு செறிந்த சல்பூரிக் அமிலப் புகார் (acid mist) உருவாகின்றது; இது அபாயகரமானது, உறிஞ்சவும் கடினமானது. ஆகவே SO₃ முதலில் செறிந்த H₂SO₄-இல் உறிஞ்சப்பட்டு ஓலியம் (H₂S₂O₇) உருவாக்கப்பட்டு, பின்னர் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் நீருடன் சேர்க்கப்படுகின்றது.
| காரணி | லீ-சாட்லியர் விரும்புவது | பயன்படுத்தப்படும் பெறுமானம் |
|---|---|---|
| வெப்பநிலை | தாழ் (புறவெப்பம்) | ஏறத்தாழ 450 °C |
| அமுக்கம் | உயர் (3 மூல் → 2 மூல்) | 1–2 atm மட்டுமே |
| வினையூக்கி | தேவையில்லை (விளைவை மாற்றாது) | வனேடியம்(V) ஒட்சைட்டு V₂O₅ |
| SO₃ உறிஞ்சல் | நேரடி நீர்ச்சேர்க்கை | ஓலியம் வழியாக |
இரு முறைகளிலும் சமநிலைப் படி புறவெப்பமானது; அத்துடன் முன்முகத் தாக்கம் வாயு மூல்களின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கின்றது. ஆகவே இரண்டிலும் லீ-சாட்லியர் கொள்கை தாழ் வெப்பநிலையையும் உயர் அமுக்கத்தையும் விரும்புகின்றது. வேறுபாடு அமுக்கத்தில் வெளிப்படுகின்றது: ஏபர் முறையில் சமநிலை மாறிலி சிறியதாக இருப்பதால் விளைவைப் பெருக்க உயர் அமுக்கம் (130–300 atm) தேவைப்படுகின்றது; ஆனால் தொடுகை முறையில் படி 2 ஏற்கனவே ஏறத்தாழ 98% மாற்றத்தை எட்டுவதால் உயர் அமுக்கம் தேவையில்லை.