勒沙特列（Ｈｅｎｒｉ Ｌｏｕｉｓ Ｌｅ Ｃｈａｔｅｌｉｅｒ，1850～1936），法国科学家，大、中学化学课本里有一个原理，叫做勒沙特列原理，就是以他的名字命名的，今年是勒沙特列诞生150周年。我觉得，在这个特殊的年头，很有必要写篇小文，作些评论，因为不论是对勒沙特列原理，还是对勒沙特列其人，都曾经甚至至今仍然有激烈的争议。
勒沙特列原理，即平衡移动原理，对这个原理的表述，各种教材上的表述是大同小异的。例如，中学课本上是这样写的：“如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动”（高中化学课本第三册，人民教育出版社，1995）。
有的人认为，勒沙特列原理决不只是适用于化学平衡，而是宇宙间的普适原理，从生物学到生理学，从经济学到社会学，无一不遵从“泛化的勒沙特列原理”——承受外加限制条件的系统具有反抗外加限制条件改变的能力（Ｖ．Ｂ．Ｔｈｏｍｓｅｎ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄ．，２０００，７７，１７３）。以至有人说，人类的情绪也符合勒沙特列原理——你有一个快乐的系统，你若使之不快乐，它会自己找回快乐!
相反，另一些人却持完全相反的意见。有人写文章说，勒沙特列原理“既非勒沙特列，又非原理”。不但对勒沙特列原理提出异议，甚至对该原理该不该以勒沙特列命名也提出了异议。对勒沙特列原理的正确性提出质疑则更为多见。某些很基础的教科书也对勒沙特列原理对化学平衡的移动的普适性提出异议。例如，一本在美国很常见的大一教科书说：“聪明的化学家们已经发现，在某些情况下，它（指勒沙特列原理）并不正确”，为保险起见，应该添加如下的修饰语：“……它对几乎所有情况是正确的，而且很容易学懂”。又例如，有一本教科书说：“某些类型的系统并非对所有情形都遵从勒沙特列原理”，若要普遍地应用勒沙特列原理，“这个原理的表述必须比此处的（指简单的表述）以及其他初级讨论更为复杂”。
很普遍的现象是，如今的许多教科书，尽管提到勒沙特列原理，却并不着重强调它。
勒沙特列原理究竟怎么了?
让我们先来读一读勒沙特列自己是怎么表述后人以它的名字命名的这条原理的。
1884年，范特霍夫指出，对于一个处于平衡态的可逆反应，降低温度将会使平衡向着有利于放热的方向移动。事隔不久，勒沙特列把范特霍夫的观察结果与热力学的卡诺定理联系起来，得到了更为普遍的表述：
任何稳定化学平衡系统承受外力的影响，无论整体地还是仅仅部分地导致其温度或压缩度（压强、浓度、单位体积的分子数）发生改变，若它们单独发生的话，系统将只作内在的纠正，使温度或压缩度发生变化，该变化与外力引起的改变是相反的。
看来，要加入争辩，需先搞清勒沙特列这一表述的内涵。
勒沙特列的表述明白无误地告诉我们，勒沙特列原理是一个热力学原理。它指出：若维持化学平衡状态的因素发生改变，化学平衡遭到破坏，平衡移动的热力学趋向是：系统会自发地趋向于减弱外来的影响。
这一理解至少包含着如下要点：
●勒沙特列原理对达成化学平衡状态的系统才是有效的，若系统没有达成化学平衡状态，无效。例如，你若把氢气、氧气和水蒸气混合在一个封闭的容器里，无论你如何改变温度，氢气、氧气和水蒸气的量不会有任何改变，因为容器里的三种气体并没有达成化学平衡。
●勒沙特列原理对维持化学平衡状态的因素的改变才是有效的，若改变的不是维持化学平衡状态的因素，无效。例如，对于化学平衡ＣＯ（ｇ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ） == ＣＯ２（ｇ）＋Ｈ２（ｇ），你改变系统的总压，不会引起平衡移动，因为总压不是维持这一平衡状态的因素。同样，你若改变催化剂的用量或组成，也不会引起平衡移动，因为催化剂不是维持化学平衡的因素。
●勒沙特列原理指出了化学平衡的自发趋向，这种趋向是化学平衡系统的内部机制，无须外力帮助。由此，可判断勒沙特列原理能否扩大到非化学平衡系统。首先，应指出所谓化学平衡，不仅仅指化学反应，也包括相平衡（如水蒸气和冰的平衡）、溶解平衡（如啤酒瓶里的二氧化碳气体和溶解在啤酒里的二氧化碳的平衡或者氯化钠晶体与它的饱和溶液之间的平衡）等。所有这些平衡，都是物质状态相互转化的平衡。化学平衡是元素存在形态的相互转化，相互平衡和溶解平衡是原子或分子形态的转化，等等。
新编中学课本讨论化学平衡的一章开头有一张画，如上图所示。显然，作者给出这张画的意图是形象地表明化学平衡是一个动态平衡。但却容易使读者以为，化学平衡和如图的这种“收支平衡”没有差别。其实，两者是不可同日而语的。化学平衡只有在封闭系统里才能达成，收支平衡却是一个开放系统。化学平衡是平衡态，而收支平衡却是稳态。化学平衡遵从勒沙特列原理，而收支平衡却不遵从。试设想，若我们减小图中入水管的流量，该系统会不会 自发地减小出水管的流量来维持收支平衡呢?显然不会。除非你在出水管上装个节门，用手（即外力）旋转节门，把出水管的流量减小，以维护收支平衡。经常听到有的大、中学教师用进出展览馆的人数相等来比喻化学平衡状态，跟这张画寓意是相同的，也是开放系统的“收支平衡”。用勒沙特列原理一检验，就可明白，收支平衡不同于化学平衡，不遵从勒沙特列 原理。这种比喻的不恰当之处不指明，肯定会导致误解。在英文里，化学平衡的“平衡”是 ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ，而收支平衡的“平衡”却是ｂａｌａｎｃｅ，也是不同的。关于这两个英文字的差别，可以从Ｗｅｂｓｔｅｒ同义词词典查到，不再赘述。总之，勒沙特列原理指出是系统变化的自发趋势。
●勒沙特列原理不涉及动力学因素。例如，氢气和氮气合成氨的反应是放热反应。按照勒沙特列原理，降低温度有利于平衡向合成氨的方向移动。这本是毫无疑义的事情。它说的是，如果计算热力学理论产率，单改变反应温度的话，低温的热力学理论产率大于高温。可是，有人却以合成氨的工业生产条件来否定勒沙特列原理。还有人寻根究底，指出勒沙特列先于哈伯在自己的实验室里研究了合成氨。言外之意似乎是，勒沙特列被自己的原理误了，没找到合成氨的最佳条件，而作为敌对国一方的哈伯恰恰不理睬勒沙特列原理，才成功了，可见勒沙特列原理有局限性。我们的理解是，单用勒沙特列原理不能找到合成氨的工业条件，并不能就此说勒沙特列原理有局限性，倒是应该归根结底地说热力学有局限性。对于工业生产，“时间就是金钱”，时间是耽搁不起的。勒沙特列原理预言了低温可以提高合成氨的热力学理论产率，并不能预言需要多长时间才能有这样高的产率。氨的工业合成条件没有采取低温而采取了高温，牺性了热力学理论产率，却换来了生产的时间效率，后者决非热力学所能及。
由此可见，如果一个化学平衡移动了，用勒沙特列原理来解释移动的方向是毫无问题的，例如，打开啤酒瓶，泛起了泡沫，你可用勒沙特列原理来解释。冰刀压在冰上，冰融化了，你也可用勒沙特列原理解释。而对于尚未实现的化学反应，你可用勒沙特列原理预言的只是它的热力学性自发性方向与温度、压强等因素的关系，却根本不能预言实施这个反应时是否应当采取热力学最佳条件，因为，从可能性变为现实性，热力学管不了了，需要研究动力学，需要讨论用多长时间合适。
●还需指出的是，常常看到有的教科书对勒沙特列原理作诸如如下的表述：“当某一平衡物系受到干扰时，物系相应地趋向消除其影响”。有的人对“消除”一词的理解是错误的，以为系统会消除干扰，使平衡“恢复”。有许多书，确实用了“恢复平衡”这样的词眼。其实，勒沙特列原理并没有这样表述。前述的“减弱”，或者“削弱”、“抵御”等，都比“消除”或者“抵消”好。而“恢复平衡”，最好改为“建立新平衡”。用勒沙特列原理，我们预言的只是：干扰因素破坏了原平衡，平衡会移动，有可能在另一稳定条件下建立新平衡，但新平衡决不等于旧平衡。或者说平衡移动是从一个平衡点移到另一个平衡点，这两个平衡点决不会一样。例如有的教科书说：压缩装在密闭注射器里的ＮＯ２（ｇ）和Ｎ２Ｏ4（ｇ）混合气体，我们看到注射器里的混合气体颜色“先变深，后变浅”，说明平衡向生成Ｎ２Ｏ4（ｇ）的方向移动了。这种描述很容易使读者误解，以为系统的颜色“先”因压缩引起的体积变化而“变深”，“后”发生化学平衡移动，“消除”了体积变化对平衡的影响，“恢复”了原来的颜色。我听说有许多认真的教师自己动手做了实验，发现这种“先变深，后变浅”的“现象”并不能观察到。但教科书这样写的，他们只怪自己走了神，没有观察到，姑且承认教科书写的是事实吧!其实，这种“先变深后变浅”的“现象”只是写书人的想像。动力学实验证明，ＮＯ２（ｇ）和Ｎ２Ｏ4（ｇ）的平衡移动速率，在常温下是进行得很快的，根本看不到压缩了的气体的“不平衡状态”，新平衡的达成在推活塞的倾刻之间。因此，如果我们的视线垂直于注射器的长轴，我们看到的总是注射器颜色不断加深。体积变小引起的ＮＯ２（ｇ）浓度的加大（相当于稀释定律ｃＶ＝ｃ′Ｖ′），完全淹没了化学平衡移动引起的ＮＯ２分子数的减少引起的外观现象!除非你从注射器的长轴方向进行观察，这才能看到，注射器里混合气体的颜色随活塞的推进，渐渐变浅了，因为在该方向，体积改变引起的物理变化不会显示，这才看到平衡移动使有色的ＮＯ２变成了无色的Ｎ２Ｏ4（ｇ），分子总数降低的现象。当然也有例外，那就是你推进活塞的速度太快，结果由于注射器玻璃的相对绝热，压缩引起平衡向ＮＯ２（ｇ）的方向移动，混合气体的温度上升了，因为ＮＯ２（ｇ）变为Ｎ２Ｏ4（ｇ）有新化学键形成，放出了热量。不信你可以计算一下，该反应在常温针筒因温度引起平衡移动的效应远远高于浓度!这时，看到“先变深后变浅”的现象才有些可能。不过，即使这样，也不是减小混合气体的体积引起平衡移动的外观表现。我们教课，永远不能拿不符合本质的表象来唬人。就如同你绝对不应说，大家看见了吗，太阳是从东方升起向西方落下的，可见太阳绕着地球转。
总而言之，勒沙特列原理是热力学原理，只有在化学平衡没有动力学障碍时，才与现实现象不产生矛盾。人们所说的勒沙特列原理的局限性，不是勒沙特列原理本身有什么问题。说到这里，有的读者会以为，可能勒沙特列本人是个脱离实际的理论家。其实恰恰相反。历史事实是，勒沙特列是个极其务实的科学家，而且，也正因为如此，导致当时人对他的颇多非议。
关于勒沙特列生平的材料较少，笔者愿借此机会作一较详实的介绍。
在离今150年的1850年，勒沙特列出生在一个工程师的家庭中。勒沙特列的外祖父是个建筑师，对改进水泥的性能有很大兴趣。勒沙特列印象很深刻，他6岁时，外祖父叫他去点燃砖窑，燃起熊熊火焰。勒沙特列的父亲也是一名工程师，他当过法国矿务总监，还领导过在法国、西班牙和奥地利修建铁路。他科技贡献甚多。例如，他跟德维尔一起炼铝，跟西门斯一起发展了炼钢。这两位科学家都是科技史上的名人。勒沙特列还记得，著名科学家雪弗莱（Ｃｈｅｖｒｅｕｌ）和杜马曾到他家作客，激起他学科技的热情。后来，勒沙特列五兄弟全都选择了科学技术的职业。1869年，勒沙特列立志追随他父亲当名工程师，进了法国科技学院学习。但1870年爆发的普法战争中止了他的学习。战后，勒沙特列退役归来，进了法国矿业学院。同时，他还额外地到法兰西学院听课，特别是到巴黎大学去听了著名教授德维尔讲授的化学课。从矿业学院毕业后，他在政府机构当一名市政工程师。到了1877年，突然，他被矿业学院任命为化学教授。勒沙特列自己对此也感到惊讶。因为他并没有做化学研究。在此前仅发表过几篇冶金学方面和地学方面的论文。这一事件，很可能是由于勒沙特列在毕业考试中化学考试的成绩特别优秀，也可能是注重实际的院领导宁愿聘任一名有较多实践经验的非化学专业的人来当化学教授。勒沙特列应聘后，立即开展化学研究，以弥补自身的不足。他研究了水电站的水泥，并以此课题形成他1887年博士论文的基础，对水泥的化学问题作出了重要贡献。此间，他为研究该反应的热效应，学习了化学热力学，并总结出勒沙特列原理。
然而，勒沙特列的成就决非如此而已。勒沙特列为法国政府咨询委员会做出了重要贡献。他提出了减少采矿事故的措施，降低了可燃性气体爆炸的危险，帮助发展了后来被广泛采用的低温引爆炸药。他广泛涉足工业。对金属和合金很有研究。1904年，创刊了杂志《冶金评论》，该杂志后成为冶金领域的核心刊物。他还研究了制造气体、陶瓷、耐火砖的化学工程。1907年，他入选法国科学院。同年，受聘为巴黎大学无机化学主任。此事引起轩然大波，因为巴黎大学理学院的教师们鄙视工程师，无理地提出勒沙特列应聘的条件是先辞去矿业学院的职位。若此事发生在别人身上，不加理睬完事了，可是勒沙特列却公开迎战。校长支持了他，并预言不管他的背景如何，他将给巴黎大学带来荣誉。
事实完全证实了校长的预言。勒沙特列是一位鼓舞人心的教师。他备课细致入微；讲课时做大量演示实验；吸引了300多人来听课。他指导的研究生超过一打，却从来不在学生做的发表物上署名，尽管他是这些研究的主要贡献者。同时，他还在他的女儿帮助下继续主编刊物《冶金评论》。这不可避免地影响他出研究成果，他却仍然活跃在数个研究领域中。例如，他与著名的美国工程师泰勒的合作是富有成效的。他们成功地开发了高速削切钢材的特殊工具钢。勒沙特列把泰勒革命性的工业管理模式介绍给法国工业界。1914年后，勒沙特列还用泰勒的思想发展法国的军工企业，还为改进弹盒、钢盔、修筑工事的快干水泥等战略物资做出了贡献。
勒沙特列在晚年仍很忙碌，但也很幸福。1936年，勒沙特列跟他的妻子一起度过了结婚60周年纪念。他们有7个子女，34个孙子孙女，6个重孙。第二年勒沙特列带着对未来社会的美好愿望离开了人间。他在一篇文章里这样写道：
我希望，我们不要过于欺骗我们自己，如果人类值得继续庆幸在19世纪发展了实验科学和大规模的工业生产，到20世纪里，应当为理解社会问题和公正的爱做出杰出贡献。
法国矿业学院至今每年为最佳博士论文颁发着勒沙特列奖。巴黎大学的勒沙特列铜像经历了另一次战争洗礼，至今仍矗立着。勒沙特列的美好愿望并没有实现，看来，还要靠21世纪乃至以后若干个世纪，靠全人类的良知而不是尔虞我诈，靠全人类的努力而不是巧取豪夺，才有可能实现。
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