アンリ・ルイ・ル・シャトリエ[ 1 ](フランス語発音:[ ɑ̃ʁi lwi lə ʃɑtəlje ]、1850年10月8日 - 1936年9月17日)は、19世紀後半から20世紀初頭にかけて活躍したフランスの化学者。彼は、化学平衡状態にある系に変化する条件が及ぼす影響を予測するために化学者が用いるル・シャトリエの原理を考案した。
ル・シャトリエは1850年10月8日にパリで生まれ、フランスの材料技師ルイ・ル・シャトリエとルイーズ・デュランの息子であった。彼の父は影響力のある人物で、フランスのアルミニウム産業の誕生、鉄鋼産業へのマルタン・ジーメンス法の導入、鉄道輸送の発展において重要な役割を果たした。ル・シャトリエの父は息子の将来に大きな影響を与えた。アンリ・ルイには姉のマリーと、ルイ(1853年~1928年)、アルフレッド(1855年~1929年)、ジョルジュ(1857年~1935年)、アンドレ(1861年~1929年)という4人の兄弟がいた。彼の母親は、ヘンリー・ルイスが描写したような厳格な規律で子供たちを育てた。「私は非常に厳しい規律に慣れていました。時間通りに起き、義務や授業の準備をし、皿にあるものをすべて食べるなど、必要なことばかりでした。私は生涯を通して秩序と法律を尊重してきました。秩序は文明の最も完璧な形態の一つです。」[ 2 ]
幼少期、ル・シャトリエはパリのロラン学院に通った。19歳で、専門工学の教育をわずか1年受けた後、父の跡を継いで1869年10月25日にエコール・ポリテクニークに入学した。ポリテクニークの学生全員と同様に、ル・シャトリエは1870年9月に少尉に任官され、後にパリ包囲戦に参加した。技術学校での輝かしい成績の後、1871年にパリの鉱山学校に入学した。
ル・シャトリエは、家族ぐるみの付き合いがあり、ポリテクニーク時代の同級生4人の妹であるジュヌヴィエーヴ・ニコラと結婚した。二人の間には7人の子供(娘4人、息子3人)が生まれ、うち5人が科学分野に進んだ。2人はル・シャトリエの死に先立って亡くなった。
ル・シャトリエは、エンジニアとしての訓練を受け、産業問題にも関心を持っていたにもかかわらず、産業界でのキャリアを追求するよりも化学を教える道を選んだ。1887年、彼はパリの鉱山学校の予備課程における一般化学の主任に任命された。彼は1884年と1897年にエコール・ポリテクニークで化学の教職を得ようと試みたが、いずれも失敗に終わった。

コレージュ・ド・フランスでは、ル・シャトリエはシュッツェンベルガーの後任として無機化学の教授に就任した。その後、ソルボンヌ大学で教鞭を執り、アンリ・モアッサンの後任となった。
コレージュ・ド・フランスで、ル・シャトリエは次のように教えました。
4回の選挙運動(1884年、1897年、1898年、1900年)が失敗に終わった後、ル・シャトリエは1907年に科学アカデミーに選出された。彼はまた、 1907年にスウェーデン王立科学アカデミーにも選出された。1924年には、ポーランド化学会の名誉会員となった。[ 3 ]
化学において、ルシャトリエは化学平衡の原理(ルシャトリエの原理)と理想溶液における塩の溶解度の変化に関する研究で最もよく知られている。彼は1884年から1914年の間に、これらのテーマに関して30本もの論文を発表した。化学平衡に関する彼の研究成果は、1884年にパリ科学アカデミーで発表された。
ル・シャトリエは冶金学に関する広範な研究も行い、技術新聞『冶金学評論』(La revue de métallurgie )の創刊者の一人でもあった。
ル・シャトリエの研究の一部は産業界に捧げられていた。例えば、彼はセメント会社であるラファージュセメント社(現在のラファージュセメント社)のコンサルティングエンジニアを務めていた。1887年に提出した博士論文はモルタルに関するもので、「水硬性モルタルの組成に関する実験的研究」と題されている。
ル・シャトリエの論文で、酸素とアセチレンを等量混合して燃焼させると3000℃を超える炎が発生すると述べられていたことから[ 4 ] 、 1899年にシャルル・ピカール(1872-1957)はこの現象の研究を始めたが、煤の堆積のために失敗した。1901年、ピカールはエドモン・フーシェに相談し、二人で完全に安定した炎を得て、オキシアセチレン産業が誕生した[ 5 ] 。 1902年、フーシェはフランス特許番号325,403のガス溶接ツールを発明し、1910年にピカールはニードルバルブを開発した[ 6 ] 。
1901年、ル・シャトリエは、金属鉄の存在下で、200気圧、600℃の圧力で窒素と水素の2つのガスを直接結合させようと試みた。空気圧縮機でガスの混合物を鋼鉄製のベルテロ爆弾に送り込み、そこで白金の螺旋がガスと還元鉄触媒を加熱した。 [ 7 ]凄まじい爆発が起こり、助手は危うく命を落とすところだった。ル・シャトリエは、爆発の原因は使用した装置内に空気が存在していたためだと突き止めた。こうして、テナール、サント・クレール・ドヴィル、そしてベルテロを含む多くの著名なフランス人化学者が失敗したことを、フリッツ・ハーバーが成し遂げることになった。それから5年も経たないうちに、ハーバーとカール・ボッシュは商業規模でアンモニアを製造することに成功した。晩年、ル・シャトリエは「アンモニア合成の発見を逃してしまった。これは私の科学者人生における最大の失策だった」と記している。[ 8 ]
彼の兄である元兵士のアルフレッド・ル・シャトリエは、 1897年にヴェルサイユ近郊のグラティニー(ル・シェネ)の田園地帯にアトリエ・ド・グラティニーを開設した。この工房では砂岩陶器、高品質の磁器、ガラス製品を製造していた。1901年、評論家のアンリ・カザリス(別名ジャン・ラオール)は、この工房をフランスで最も優れたアール・ヌーヴォー陶器の生産者の1つとして挙げた。[ 9 ]アンリ・ルイはアルフレッドの工房を奨励し、磁器の組成や石英の混入物の反応に関する実験を支援したほか、窯の温度を測定するための熱電式高温計も設計したようだ。[ 10 ]
ルシャトリエの原理は、システムは常に化学平衡の変化に抵抗するように作用し、平衡を回復するために、システムは擾乱を軽減または排除する化学経路を優先して熱力学的平衡で再安定化すると述べています。言い換えれば、
平衡状態にある化学系において、濃度、温度、または全圧に変化が生じた場合、平衡はその変化を最小限に抑えるように移動する。
この定性的な法則によって、化学反応の平衡位置のずれをイメージすることができる。
例えば、次の式で表される平衡反応における濃度の変化:
反応物の圧力を上げると、反応は生成物の方へ進み、反応物の圧力を下げようとする傾向がある。
しかし、別の例を考えてみましょう。硫酸製造の接触法では、第2段階は可逆反応です。
正反応は発熱反応であり、逆反応は吸熱反応である。ルシャトリエの原理によれば、系内の熱エネルギー量が多いほど、吸熱性の逆反応が促進される。これは、逆反応がエネルギー増加分を吸収するためである。言い換えれば、平衡は反応物側にシフトし、加えられた熱によるストレスを取り除く。同様の理由で、温度が低いほど発熱性の正反応が促進され、生成物が多く生成される。この場合、エントロピーの減少により、温度上昇に伴って反応の発熱性が低下するため、この原理は成り立つ。しかし、温度上昇に伴って発熱性が増す反応は、この原理に反するように思われる。
当時、科学者や技術者が産業に対して非常に科学的なビジョンを持つことは一般的でした。ル・シャトリエは『ラ・ルヴュ・ド・メタラージー』の創刊号で、フレデリック・ウィンズロー・テイラーの科学的管理理論について論じた記事を発表し、このテーマに関する自身の信念を述べました。 [ 11 ] 1928年には、テイラー主義に関する著書を出版しました。
ル・シャトリエは政治的には保守派だった。1934年には、ブリュッセルの出版物『Revue économique internationale』にフランスの週40時間労働法に関する意見を発表している。しかし、議会主義に反対する信念を持ちながらも、彼は過激派や急進派の運動には一切関わらなかった。
ル・シャトリエは1887年にレジオンドヌール勲章のシュヴァリエ(騎士)に叙せられ、1908年にオフィシエ(将校)、1919年にコマンドゥール(騎士司令官)となり、1927年5月にはついにグラン・オフィシエ(大将校)の称号を授与された。彼は1907年にフランス科学アカデミーの会員に選出された。
彼は1911年に英国鉄鋼協会のベッセマー金メダルを授与され、1913年に王立協会の外国人会員に認められ、 1916年には同協会のデービーメダルを授与された。 [ 12 ]彼は1927年にアメリカ機械学会の名誉会員に選出された。[ 13 ]