สมดุลเคมี

5,875 views
5,648 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
5,875
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
28
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

สมดุลเคมี

  1. 1. สมดุลเคมี จัดทำำโดย นำงสำวกุสุมำ โพธิไทรย์ ์ ชันมัธยมศึกษำปี ท่ี ٥/١ ้ เลขท่ี ٩ เสนอ คุณครูวีระพงษ บรรจง ์ รำยงำนเล่มนี้เป็ นส่วนหน่งของรำยวิชำเคมีพ้ืน ึ ฐำน (ว٤٠٢٢٢) สำำนั กงำนเขตพ้ืนท่ีกำรศึกษำมุกดำหำร
  2. 2. กระทรวงศึกษำธิกำร คำำนำ ำ ในกำรเรียนกำรสอนในวิชำเคมีนี้ซ่ึงมี เน้ือหำสำระท่ีสำำคัญ จึงมีส่วนจัดทำำรำยงำนนี้ เพ่ ือเสริมควำมรููแกูผูอ่ืนและตนเอง รำยงำนนี้มเน้ือหำสำระในเร่ ือง สภำวะสมดุล ี เคมี กำรเปล่ียนแปลงในกำรกระทำำสภำวะ เคมี ตัวอย่ำงแสดงกำรหำสมดุล เป็ นตูน
  3. 3. กุสมำ โพธิ ์ ุ ไทรย์ สำรบัญ เร่ ือง หนู ำ สมดุลเคมี ١
  4. 4. ข้อควรรู้เกี่ยว กับค่าคงที่สมดุล 9 การเปลี่ยนแปลงที่ทำาให้เกิดภาวะสมดุล 11 ภาวะสมดุล 13 สมดุลในปฏิกิริยาเคมี 18 ลักษณะทั่วไปของภาวะสมดุล 19
  5. 5. สมดุลเคมี ใน ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ท ่ีส ารตั ง ต้ น เกิ ด การเปล่ีย นแปลงไปเป็ นสาร ้ ผลิตภัณฑ์แล้วเม่ ือ เวลาผ่า นไปสารผลิตภัณฑ์เ กิดการเปล่ียนแปลงย้ อ นกลับ กลั บ มาเป็ นสารตั ง ต้ น ได้ อี ก เรี ย กปฏิ กิ ริ ย าเคมี ป ระเภทนี้ ว่ า นี้ ว่ า เกิ ด การ ้ เปล่ียนแปลงผ่านสภาวะสมดุลเคมี สภำวะสมดุล ใน ปฏิกริยาท่ีผันกลับได้นั้น เม่ ือระบบเข้าส่่สภาวะ สมดุล สมบัติของ ิ ระบบไม่ว่า จะเป็ นความเข้มข้น สี หรือ ความดัน (ถ้า เป็ นแก๊ส) จะคงท่เสมอ ี และ เรียกสภาวะสมดุลท่ี ระบบไม่หยุดน่ง แต่ มีการเกิดปฏิกริยาไปข้างหน้ าและ ิ ิ ย้อนกลับตลอดเวลานี้ว่า สมดุล ไดนามิก ปั จจัยท่ีมีผลต่อสภำวะสมดุล ท่สภาวะสมดุลสมบัตของสารต่างๆในระบบ สามารถถ่กรบกวนได้จาก ี ิ ปั จจัยภายนอก อันได้แก่ ความเข้มข้น อุณหภ่มิ และ ความดัน ทำา ให้ระบบเกิด การเสียสมดุล ดัง นั ้นระบบจึงต้องมีการปรับตัวเข้าส่่สภาวะสมดุลใหม่อีกครัง ้ หน่ ึง เพ่อลด ผล ของการรบกวนนั ้ น โดยผ้่ ท ่ีศึ ก ษาในเร่ ือ ง ของการรบกวน ื สมดุลและสรุปไว้เป็ นหลักเกณฑ์ไว้คือ เลอชา เตอริเย ความ เข้มข้นกับภาวะสมดุล ถ้ า ใ ห้ ส ม ก า ร เ ค มี ทั ว ไ ป เ ป็ น ่ A + B C+D หากมีการไปรบกวนสภาวะสมดุลของ ระบบ โดยการไปเปล่ยนความเข้ม ี ข้นของสารตัวใดตัวหน่ง จะ ทำาให้ ระบบมีการปรับ ตัวเข้า ส่่สภาวะสมดุล ใหม่ได้ ึ ดังนี้ ก. ถ้า เพ่ิมความเข้มข้นของสารตังต้น (A หรือ B) ้ ระบบ จะปรับตัวเข้าส่่สภาวะสมดุลใหม่ เพ่ ือ ลดความเข้มข้นของสาร ท่ีเ ติ ม เข้ า ไป (A หรื อ B) โดยสารตั ง ต้ น จะทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั น มากขึ้ น ส่ ง ผลให้ ้
  6. 6. ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้ าเพ่ิมมากขึ้น จึง ได้สารผลิตภัณฑ์ C และ D เข้มข้นมาก ขึ้น (สมดุล เล่ ือนไปทางขวา) ข. ถ้า เพ่ิมความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ (C หรือ D) ระบบ จะปรับตัวเข้าส่่สภาวะสมดุลใหม่ เพ่ ือ ลดความเข้มข้นของสาร ท่ีเติมเข้าไป (C หรือ D) โดยสารผลิตภัณฑ์ คือ C และ D ทำา ปฏิกิริยากันมาก ขึ้น ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยา ย้อนกลับได้มากขึ้น ทำาให้ได้สารตังต้น A และ B เข้ม ้ ข้นมากขึน (สมดุลเล่ ือนไปทางซ้าย) ้ ค. ถ้าลดความเข้มข้นของสารตังต้น (A หรือ B) ้ ระบบ จะปรับ ตัวเข้าส่่สภาวะสมดุล ใหม่ เพ่ ือ เพ่ิมความเข้มข้น ของ สารตั ง ต้ น ให้ ม ากขึ้ น โดยสาร ผลิ ต ภั ณ ฑ์ C และ D ทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั น เกิ ด ้ ปฏิกิริยาย้อนกลับได้มากขึ้น (สมดุล เล่ ือนไปทางซ้าย) ง. ถ้า ลดความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ (C หรือ D) ระบบ จะปรับ ตัวเข้าส่่สภาวะสมดุล ใหม่ เพ่ ือ เพ่ิมความเข้มข้น ของ สารผลิตภัณฑ์ให้มากขึ้น โดยสารตังต้น A และ B ทำาปฏิกิริยากันเกิดปฏิกิริยา ้ ไปข้างหน้ าเพ่ิมมากขึ้น (สมดุล เล่ ือนไปทางขวา) EX. ใ น ป ฏิ กิ ริ ย า Fe3+ + SCN- [FeSCN]2+ เกิดการ เปลี่ยนแปลงเช่น ใด ¬ ห า ก เ ติ ม NH4SCN ล ง ไ ป ใ น ปฏิกิริยา  ห า ก ดึ ง [FeSCN]2+ อ อ ก จ า ก ป ฏิ กิ ริ ย า ทำำ ¬ เติม NH4SCN เกิด ปฏิกิริยาไปข้างหน้ าเพ่ิมมากขึ้น สมดุล เล่ ือนไป ทางขวา  ลด [FeSCN]2+
  7. 7. เกิด ปฏิกิริยาไปข้างหน้ าเพ่ิมมากขึ้น สมดุล เล่ ือนไป ทางขวา อุณหภูมิ กับสภาวะสมดุล ใน สมดุลเคมีของปฎิกิริยาด่ดหรือ คายความร้อ นการ เปล่ียนแปลง อุณหภ่มิของระบบจะมีผลต่อสภาวะสมดุลของระบบดังนี้ ด่ด ก ร ณี ท ่ีเ ป็ น ป ฏิ กิ ริ ย า ด่ ด ค ว า ม ร้ อ น A + B C+D คาย หากมีการเพ่มอุณหภ่มให้กบระบบ จะทำาให้ระบบปรับตัว เข้าส่สภาวะ ิ ิ ั ่ สมดุลใหม่โดยเกิดปฏิกรยาไปข้างหน้าได้ มากขึ้น ส่งผลให้สมดุลเล่อน ไปทางขวา ิ ิ ื คือเกิด C และ D มากขึ้น (A และ B ลดลง) หาก เป็ นการลดอุณหภ่มิของระบบ จะ ทำาให้ระบบปรับตัวเข้าส่สภาวะ ่ สมดุลใหม่โดยเกิดปฏิกรยาย้อนกลับ ส่ง ผลให้สมดุลเล่ ือนไปทางซ้าย เกิดสารตัง ิ ิ ้ ต้น A และ B มากขึ้น (C และ D ลดลง) คาย ก ร ณี ท ่ีเ ป็ น ป ฏิ กิ ริ ย า ค า ย ค ว า ม ร้ อ น A + B C+D ด่ด
  8. 8. หาก มี ก ารลดอุ ณ หภ่ มิ ใ ห้ กั บ ระบบ ระบบจะปรั บ ตั ว โดยการเกิ ด ปฏิกิริยาไปข้างหน้ า เกิดสารผลิตภัณฑ์ C และ D มากขึ้น (A และ B ลดลง) หาก เป็ นการเพ่ิม อุ ณ หภ่ มิ ข องระบบ ระบบจะปรั บ ตั ว โดยการเกิ ด ปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดสาร A และ B มากขึ้น (C และ D ลดลง) ความ ดันกับสภาวะสมดุล การ เปล่ียนแปลงความดัน มีผลกับสภาวะสมดุลใน ปฏิกิริยาท่ีมีแก๊ส เข้ามาเก่ียวข้องเท่านั ้น ก ร ณี ท ่ี 1 การเพ่ิมความดัน ท่ี สภาวะสมดุล เม่ ือมีการเพ่ิมความดันให้กับระบบ ระบบ จะปรับตัว โดยการลดความดัน โดยสมดุล จะเล่ ือนไปในทิศ ทางท่ีล ดความดัน โดยลดจำา นวนโมลของสาร ก ร ณี ท ่ี 2 การลดความดัน เม่ ือ มีการลดความดันให้กับระบบท่ีสภาวะสมดุล ระบบ จะปรับตัวโดย เพ่ิมความดัน โดยสมดุลจะเล่ ือนไปในทิศ ทางท่ีเพ่ิมความดัน โดยเพ่ิมจำา นวน โมล *** การ เพ่ิมหรือลดความดันจะไม่มีผลกับสภาวะสมดุล เม่ ือ จำานวนโมเลของแก๊สตัง ้ ต้นเท่ากับจำานวนโมเลของแก๊สผลิตภัณฑ์ *** EX. ใ น ป ฏิ กิ ริ ย า PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) เม่ ือ เพ่ิม ความดั น ระบบมี ก ารเปล่ีย นแปลง อย่างไร
  9. 9. ค่ำคงท่ีสมดุล (Equilibrium Constant) ห า ก ใ ห้ ส ม ก า ร ทั ว ไ ป ่ เป็ น aA + bB cC + dD ท ่ี ส ภ า ว ะ ส ม ดุ ล ความสัมพันธ์ระหว่างความ เข้มข้นของสารตังต้นกับผลิตภัณฑ์ เป็ นดังนี้ ้ ตามหลักของ ปริมาณสารสัมพันธ์ ปฏิกิริยาจะต้องดำาเนินไป จนสมบูรณ์ยก ตัวอย่างเช่น CO2 (g) + H2 (g) CO (g) + H2O (g) ......................................... (1) ในระบบเปิด CO2 (g) จะทำา ปฏิกิริยากับ H2 (g) จนหมด และได้ CO (g) และ H2O (g) ในระบบปิด เมื่อเกิดปฏิกิริยาปริมาณของ CO2 (g) และ H2 (g) จะลดลง ใน ขณะที่ปริมาณของ CO (g) และ H2O (g) จะเพิ่ม ขึ้น ทำาให้รวมตัวกันกลับ ไปเป็น CO2 (g) และ H2 (g) ดังสมการ CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) .........................................(2) เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ (1) เท่ากับ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ (2) เรียก ว่า เกิดสมดุลทาง เคมี และเรียกปฏิกิริยา ที่ (1) ว่า ปฏิกิริยาไปข้าง หน้า(forward reaction) เรียกปฏิกิริยาที่ (2) ว่าปฏิกิริยาย้อนกลับ(reversible reaction) นิยมเขียนปฏิกิริยาแสดงสมดุลระหว่างการเกิด ปฏิกิริยาที่ (1) และปฏิกิริยาที่ (2) ดังนี้ CO2 (g) + H2 (g) CO (g) + H2O (g) หลักการของสมดุลเคมี เมื่อระบบเข้าสู่สมดุลระบบจะต้อง : 1.1 อัตรา การเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อน กลับและความเข้ม ข้นของสาร ตั้งต้นและผลิตผลจะคงที่ ในปฏิกิริยาเคมีใด ๆ เมื่อเริ่มทำาปฏิกิริยา ความเข้มข้นของสารเริ่มต้นจะลด ลงเรื่อย ๆ ขณะ ที่ความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นตามลำาดับ จน กระทั่งเวลาผ่านไป ช่วงหนึ่ง ความเข้มข้นของสารทุกตัวในระบบจะไม่ เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป นั่นคือปฏิกิริยาอยู่ใน สภาวะสมดุล ที่สภาวะนี้ถ้าพิจารณาตามหลักการของจลนศาสตร์เคมี (chemical kinetics) พบว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยา
  10. 10. ย้อนกลับ และจากการทดลองพบว่า ที่สภาวะสมดุล ความเข้มข้นของสาร เริ่มต้นและสารผลิตภัณฑ์จะมีค่าคงที่ และไม่ขนกับเวลา ึ้ click ที่นี่ ถ้า นศ. สามารถต้องการดูกราฟแสดงการเข้าสู่สมดุลของ ปฏิกิริยา 1.2 ระบบ เป็นสมดุลไดนามิค (dynamic equilibrium) ถ้าศึกษาการ เปลี่ยนแปลงในระดับโมเลกุล หรืออะตอม จะพบว่าเมื่อระบบ เข้าสู่สภาวะสมดุลนั้น ระบบไม่ได้หยุดนิ่งแต่จะมีการเปลี่ยนแปลงตลอด เวลา นันคือปฏิกิริยาดำาเนินไปข้างหน้าและย้อนกลับได้อย่างต่อเนื่อง โดย ่ ปราศจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารในระบบ เรียกสภาวะสมดุล ลักษณะนี้ว่า สมดุลไดนามิค นักวิทยาศาสตร์ ทราบได้อย่างไรว่า สมดุลเป็นสมดุลไดนามิค กฎ ของสมดุลเคมี (Top) ปฏิกิริยาใดๆ ก็ตาม ที่อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่งจะมีค่าคงที่อยู่ค่าหนึ่ง ซึ่ง บอกให้ทราบถึงความสัมพันธ์ระหว่าง ความเข้มข้นของสารต่างๆ ที่สภาวะ สมดุล เรียกค่าคงที่นี้ว่า ค่าคงที่สมดุล (equilibrium constant, K) พิจารณา ปฏิกิริยาต่อไปนี้ aA + bB cC + dD เมื่อ a, b, c และ d คือ เลขสัมประสิทธิ์จำานวนโมลของสาร A, B, C และ D ตามลำาดับ สามารถเขียนอัตราส่วนแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความ เข้มข้น (equilibrium expression) ได้ดังนี้ Kc = เมื่อ Kc คือค่าคง ที่สมดุลที่แสดงในเทอมความเข้มข้นของสารในหน่วยโม ลาร์ (โมล/ลิตร) ถ้า K < 1 แสดงว่า ในสภาวะสมดุล [สารตั้งต้น] > [ผลิตผล] หรือปฏิกิริยา ย้อนกลับ เกิดขึ้นเกือบจะสมบูรณ์ ในขณะที่ปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเกิดน้อย มาก
  11. 11. ในทางกลับกัน ถ้า K > 1 แสดง ว่า ในสภาวะสมดุล [สารตั้งต้น] < [ผลิตผล] หรือปฏิกิริยาไปข้างหน้าเกิดขึ้นเกือบจะสมบูรณ์ ในกรณีที่หาค่าอัตราส่วนนี้ก่อนถึงสภาวะสมดุลหรือ เมื่อสมดุลถูกรบกวนจะ เรียกอัตราส่วนนี้ว่า โควเตียนของปฏิกิริยา (reaction quotient, Q) ณ เวลา ใด ๆ และแสดงในเทอมของมวลได้ ดังนี้ Qc = ที่เวลาใดๆ เมื่อใดที่ระบบอยู่ในภาวะสมดุล Q จะมีค่าเท่ากับ Kc เสมอ ตัวอย่าง i. ปฏิกิริยา steam reforming : CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) Kc = หน่วย mol2 dm-6 ii. ปฏิกิริยา การสังเคราะห์แอมโมเนีย : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Kc = หน่วย mol -2 dm6 iii. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียลดลงเหลือ เท่าตัว : 1/2 N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g) Kc = หน่วย mol-1 dm3 ตัวอย่างการคำานวณโดยใช้ K ตัวอย่าง ก๊าซ ไฮโดรเจน ไอโอไดด์สลายตัวได้ง่าย ดังสมการ : 2HI(g) H2(g) + I2(g) ถ้าบรรจุ HI 4.00 โมล ลงในภาชนะ 5.00 ลิตร ที่อุณหภูมิ 458oC พบว่าที่ สมดุลจะมีปริมาณของ I2 0.442 โมล จงหาค่า Kc ของปฏิกิริยานี้ ตอบ 0.0201 ทำาอย่างไรลอง >> click << ดูวิธีทำา ครับ
  12. 12. สรุปลักษณะทั่วไปของสมดุลเคมี 3 ประการ คือ 1. สมดุลเคมีเป็นสมดุลไดนามิค 2. สมดุลเคมีเป็นขบวนการที่เกิดขึ้นได้เอง 3. การดำาเนินเข้าสู่ภาวะสมดุลเริ่มจากทิศทางใด ก็ได้ สมดุลหลายวัฏภาค (Heterogeneous Equilibrium) (Top) มีมากกว่า 1 วัฏภาค(phase) ของสารในระบบสมดุล เช่น water -gas equilibrium : C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K= [C (s)] เป็นความเข้มข้นของ คาร์บอนในสถานะของแข็ง การทดลองพบว่า [C (s)] จะไม่เปลี่ยนแปลง นั่นคือจำานวน โมลต่อหน่วย ปริมาตรของของแข็ง จะคงเดิมเสมอ K ใหม่ = K [C (s)] = ดังนั้นจะไม่นำาความเข้มข้นของของแข็ง และของเหลว บริสุทธิ์ มาคิดในการหาค่า K ข้อควรรู้เกี่ยว กับค่าคงที่สมดุล (Top)
  13. 13. 4.1. ถ้าเขียนสมการกลับกัน ค่า K ก็จะกลับกันด้วย A + B = C + D .......................K C + D = A + B .......................K'= K-1 4.2 ใน กรณีที่ปฏิกิริยาเกิดเป็นขั้น ๆ ค่า K ของ ปฏิกิริยารวมจะเท่ากับผล คูณของค่า K ของ ปฏิกิริยาย่อย A + B = C ....................K1 C = D + E ....................K2 A + B = D + E .......K รวม = K1 x K2 4.3 ถ้า เขียนสมการโดยใช้สัมประสิทธิ์คูณ ค่า K ก็ จะต่างกันด้วย 2 A + 2 B = 2 C + 2 D ................K ใหม่ = K2 4.4 ค่าคงที่สมดุลในเทอมของความดันแก๊ส (Kp) aA + bB = cC + dD Kp = ; Kc = พิจารณา 2SO2 (g) + O2 (g) = 2 SO3 (g) Kc = จาก gas law. PV= nRT [SO3] = = [SO2] = = [O2] = =
  14. 14. Kc = RT Kc = KpRT หรือ Kp=Kc(RT)-1 จากสมการ aA (g) + bB (g) + …… = gG (g) + hH (g) +…… ................. Kp=Kc(RT) = (g + h +…) - (a + b +…) ตัวอย่าง 1. KP ของปฏิกิริยา 2NO2(g) N2O4(g) ที่ 25oC มีค่าเท่ากับ 7.04 x10-2 kPa-1 ทีสภาวะสมดุล ่ ความดันย่อยของ NO2 ภายในภาชนะเท่ากับ 15 kPa จงคำานวณหาความดันย่อยของ N2O4 ในก๊าซผสมนี้ ตัวอย่าง 2. KP ของปฏิกิริยา 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ที่ 25oC เท่ากับ 3.0x1024 atm-1 จงหาค่า KC ของ ปฏิกิริยานี้ แสดงวิธีทำา 1 และ 2 >>click<< ที่นี่ ค่าคงที่กับการ กำาหนดทิศทางของปฏิกิริยา (Top) ระบบที่ปฏิกิริยายังไม่อยู่ในสภาวะ สมดุล การหาค่าโควเตียนของปฏิกิรยาเพื่อ นำามาเปรียบเทียบกับค่า KC ิ สามารถคาดคะเนทิศทางของการเกิดปฏิกิริยาได้ ดัง นี้ : - ถ้า Q > KC ปฏิกิริยาจะดำาเนินไปทางซ้าย (ปฏิกิริยาย้อนกลับ) - ถ้า Q < KC ปฏิกิริยาจะดำาเนินไปทางขวา (ปฏิกิริยาไปข้างหน้า) - ถ้า Q = KC ปฏิกิริยาจะอยู่ในภาวะสมดุล ตัวอย่าง เมือบรรจุ N2 1.00 โมล H2 3.00 โมล และ NH3 0.500 โมล ลงในภาชนะ 50 ลิตร ระบบจะปรับ ่ ตัวอย่างไร เพือเข้าสู่สมดุล ่ ์N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ; KC = 69.5 ที่ 350oC วิธีทำา จากโจทย์ความเข้มข้น ของสารเริ่มต้น ในหน่วยโมล่าร์ เป็น [N2]o = 0.0200 M [H2]o = 0.0600 M และ [NH3]o = 0.0100 M แทนค่าลงใน reaction quotient ;
  15. 15. Q= = = 23.1 จะเห็นว่า Q = 23.1 ซึ่งมีค่าน้อยกว่า KC = 69.5 ดังนั้นปฏิกิริยาจะดำาเนินจากซ้ายไปขวา เมื่อเข้าสู่สภาวะ สมดุล จะมี NH3 เพิ่มมากขึ้น การประยุกต์ใช้ ค่าคงที่สมดุลในเชิงอุตสาหกรรม (Top) ในเชิงอุตสาหกรรมนิยมเขียนกราฟ ระหว่าง [สารตั้งต้น] และ [ผลิตผล] เพือหาค่า K ่ >> click << เพื่อทำาโจษย์ ต่อไปนี้ 6.1 ถ้าเริ่มต้นผสม 2 M n-butane จงหาความเข้มข้นของ n- และ iso-butane ที่สภาวะสมดุล 6.2 ถ้าที่สภาวะสมดุลมี n-butane อยู่ 2 M จงหาความเข้มข้นของ iso-butane ทีจดสมดุลนี้ ่ ุ ภาวะสมดุล เมื่อนำาของเหลวที่ระเหยได้จำานวนหนึ่งใส่ในภาชนะที่มีฝาปิดตั้งทิ้งไว้ใน ห้อง ที่มีอุณหภูมิคงที่ จะพบว่าระดับของเหลวจะลดลงจนในที่สุดจะคงที่ การที่เป็นเช่น นี้เพราะของเหลวบางส่วนระเหยกลายเป็นไอ และไอบางส่วนก็ควบแน่นกลับมาเป็น ของเหลวอีก ในตอนแรกการระเหยจะมากกว่าการควบแน่น ทำาให้ระดับของเหลวลดลง แต่เมื่อเวลาผ่านไป การควบแน่นจะมากขึ้นและในที่สุดอัตราการระเหยและการควบแน่น จะเท่ากัน ทำาให้ระดับของของเหลวคงที่ เรียกภาวะทีระบบมีการเปลี่ยนแปลงเท่ากันนี้ว่า ่ ภาวะสมดุล เมื่อระบบอยู่ในภาวะสมดุล สมบัติต่าง ๆ ของระบบจะคงที่ เช่น ความดัน ความหนาแน่น ความถ่วงจำาเพาะ ความเข้มข้น และความเข้มของสีเป็นต้น การพิจารณาว่าระบบหนึ่ง ๆ อยู่ในภาวะสมดุลหรือไม่ ต้องใช้เวลาเท่าใดจึงจะ อยู่ในภาวะสมดุลให้พิจารณาจากสมบัติต่าง ๆ ของระบบดังที่กล่าวมาแล้ว เช่นอาจจะดู จากสีของระบบ จากปริมาณของตะกอนในระบบหรือจากความดันของระบบ นอกจากจะ ดูด้วยตาเปล่าแล้วอาจจะทำาให้เห็นชัดขึ้นโดยการนำาสมบัติต่าง ๆ ของระบบมาเขียน กราฟร่วมกับเวลาที่ใช้ ถ้าเป็นระบบที่เกิดภาวะสมดุล เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่งสมบัติเหล่า นั้นจะคงที่ ดังกราฟตัวอย่างต่อไปนี้
  16. 16. สมบัตของระบบอาจจะค่อย ๆ ลดลงจนถึงเวลา t แล้วคงที่ หรือค่อย ๆ เพิ่ม ิ ขึ้นจนถึงเวลา t แล้วคงที่ ดังนั้น t จึงเป็นเวลาที่ระบบเริ่มอยู่ในภาวะสมดุล ถ้าไม่มีสิ่งใด มารบกวนสมดุล สมบัตของระบบจะคงทีตลอดไป ลักษณะของกราฟจะเป็นเส้นตรง ิ ่ ขนานกับแกนเวลา ในกรณีที่ระบบนั้นไม่มีภาวะสมดุล หรือในกรณีที่ปฏิกิรยานั้นเกิดขึ้น ิ อย่างสมบูรณ์ กราฟที่แสดงสมบัติของระบบจะไม่คงที่ ถ้าสมบัติเหล่านั้นลดลงก็จะลดลง จนกลายเป็นศูนย์ เช่นการเผา CaCO3 ในภาชนะเปิดตามสมการ เนื่องจากเป็นระบบที่ไม่เกิดภาวะสมดุล ดังนั้นถ้าเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง มวลของ CaCO3 ที่เหลือกับเวลา หรือปริมาตรของก๊าซ CO2 กับเวลาจะได้ดังนี้ สมดุลไดนามิก (Dynamic equilibrium) สมดุลไดนามิก เป็นภาวะสมดุลที่เกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของสาร “หมายถึงภาวะสมดุลทีระบบมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการ เกิด ่ ปฏิกิริยาย้อนกลับ หรือมีอัตราการเปลี่ยนแปลงสุทธิเท่ากับศูนย์” เมื่อระบบอยู่ในภาวะสมดุลจะมีอัตราเร็วสุทธิของปฏิกิริยาเท่ากับศูนย์ ทำาให้ความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ในระบบคงที่ อย่างไรก็ตามที่ภาวะสมดุลไม่ได้
  17. 17. หมายความว่าจะไม่มีการเปลียนแปลงใด ๆ เกิดขึ้น การเปลียนแปลงยังคงเกิดขึ้นตลอด ่ ่ เวลาทั้งปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยา ย้อนกลับ เพียงแต่มีอัตราเร็วเท่ากัน เมื่อดูจาก ลักษณะภายนอกจึงคล้ายกับไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่นเมื่อใส่นำ้าลงใส่ถ้วย แก้วที่ฝาปิด นำ้าจะกลายเป็นไอทำาให้ระดับนำ้าในถ้วยแก้วลดลง ในขณะเดียวกันไอนำ้า บางส่วนจะกลั่นตัวกลายเป็นนำ้า เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่งระดับนำ้าในถ้วยแก้วจะคงที่ซึ่งเป็น ภาวะทีระบบกำาลัง สมดุล ดูจากภายนอกจะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น ทั้ง ๆ ที่ใน ่ ขณะนั้นการระเหยและการกลั่นตัวยังคงเกิดขึ้นตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วเท่า กัน ประเภทของสมดุลไดนามิก โดยทั่ว ๆ ไป แบ่งประเภทสมดุลไดนามิกตามลักษณะการเปลี่ยนแปลงของ สาร คือสมดุลไดนามิก เนื่องจากการเปลี่ยนสถานะ การเกิดสารละลายและการเกิด ปฏิกิริยาเคมี ซึ่งจะได้กล่าวถึงรายละเอียดของแต่ละประเภทต่อไป ภาวะสมดุลระหว่างสถานะ เนื่องจากสารแต่ละชนิดสามารถมีได้ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ โดยที่ สถานะต่าง ๆ ของสารสามารถจะเปลียนกลับไปกลับมาได้โดยการเพิ่มหรือลดพลังงาน ่ ให้แก่ระบบ ดังนั้นการเปลี่ยนสถานะของสารจึงมีภาวะสมดุลเกิดขึ้นได้ เช่น สมดุล ระหว่างของแข็งกับของเหลว ของเหลวกับก๊าซ และของแข็งกับก๊าซ โดยมีชื่อเรียกต่าง ๆ กันตามลักษณะของการเปลี่ยนแปลง ภาวะสมดุลในสารละลาย ดังที่ได้กล่าวมาในตอนต้นแล้วว่าการละลายของสามารถทำาให้เกิดภาวะสมดุล ขึ้น ได้ ทั้งสารที่เป็นอิเล็กโทรไลต์และนอน – อิเล็กโทรไลต์ โดยแบ่งลักษณะสมดุล ของการละลายเป็น 2 ประเภทดังนี้ ก. สมดุลของการแตกตัว เกิดขึ้นกับการละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อนในนำ้า บางส่วน จะแตกตัวเป็นไอออน ในขณะที่บางส่วนของไอออนจะรวมกันโมเลกุลเมื่อถึงภาวะสมดุล อัตราการแตกตัว เป็นไอออนจะเท่ากับอัตราการรวมกันเป็นโมเลกุล เรียกว่า สมดุลของ การแตกตัว ตัวอย่างเช่นการละลายของกรดไฮโดรไซยานิก (HCN) ในน้อ HCN จะแตก ตัวบางส่วนเป็นไอออนซึ่งจัดว่าเป็นปฏิกิรยาไปข้างหน้า ิ
  18. 18. ข. สมดุลของการละลาย เกิดขึ้นกับการละลายของอิเล็กโทรไลต์แก่หรือนอน – อิเล็ก โทรไลต์ที่อยู่ในภาวะอิ่มตัวและมีของแข็งเหลืออยู่ เมื่อนำาอิเล็กโทรไลต์แก่เช่น NaCI หรือนอน-อิเล็กโทรไลต์ เช่น C6H12O6 ละลายในนำ้า ในตอนแรกของแข็งเหล่านี้จะ ละลายได้หมดไม่มีภาวะสมดุลเกิดขึ้น แต่เมื่อเติมของแข็งลงไปในนำ้าเรื่อย ๆ จนได้ สารละลายอิ่มตัวจะมีภาวะสมดุลเกิดขึ้น ผลึกของแข็งส่วนหนึ่งจะละลายในนำ้าซึ่งเป็น ปฏิกิริยาไปข้างหน้า ในขณะเดียวกันสารที่อยู่ในสารละลายอิ่มตัวจะรวมกันเกิดเป็นผลึก ของแข็งขึ้น มาใหม่ซึ่งเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับ ทีภาวะสมดุลอัตราการเกิดปฏิกิรยาไปข้าง ่ ิ หน้า (อัตราการละลาย) จะเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (อัตราการตกผลึก) เรียกว่า สมดุลของการละลาย ตัวอย่างเช่นสมดุลของการละลายของ I2 ในตัวทำาละลายผสมระหว่างนำ้ากับเอธานอล ซึ่งจัดว่าเป็นการละลายของนอน – อิเล็กโทรไลต์เมื่อ I2 ละลายในเอธานอลจนได้ สารละลายอิ่มตัว มีผลึกของ I2 เหลืออยู่จะมีภาวะสมดุลเกิดขึ้น ในกรณีการละลายของอิเล็กโทรไลต์แก่ก็เช่นเดียวกัน จะมีสมดุลของการละลายเกิดขึ้น เช่น การละลายของ CuSO4 ในนำ้า เมื่อสารละลายอิ่มตัวสีของสารละลายจะคงที่ (สีฟ้า ของ Cu2+) และมีผลึก CuSO4 เหลืออยู่
  19. 19. จะเห็นได้ว่าการเกิดสารละลายสามารถมีภาวะสมดุลได้ 2 ประเภทคือสมดุลของการแตก ตัวและสมดุลของการละลาย สมดุลของการแตกตัวจะเกิดขึ้นกับการเกิดสารละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อน และสมดุล ของการละลายจะเกิดขึ้นกับการเกิดสารละลายของอิเล็กโทรไลต์แก่ หรือนอนอิเล็กโทรไลต์ โดยที่สารละลายนั้นจะต้องอยู่ในภาวะอิ่มตัว (ถ้าไม่ใช่ สารละลายอิ่มตัวจะไม่เกิดภาวะสมดุล) 7.2.1 สมดุลในปฏิกิริยาเคมี การเปลียนแปลงทางเคมีก็สามารถเกิดภาวะสมดุลได้เช่นเดียวกับการเปลียน แปลงทาง ่ ่ กายภาพ โดยมีชื่อเรียกต่าง ๆ กันตามลักษณะของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เช่น โดยทั่ว ๆ ไปปฏิกิรยาเคมีที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบผันกลับได้ จะเกิดสมดุลไดนามิกได้ ิ ทั้งสิ้น แต่อาจจะใช้เวลาในการดำาเนินเข้าสู่ภาวะสมดุลไม่เท่ากับ เขียนเป็นสมการทั่ว ๆ ไปได้ดังนี้
  20. 20. สมดุลเคมี (Eguilibrium) นักเคมีมักพบปัญหาจากปฏิกิริยาเคมีใดๆว่า ผลิตภัณฑ์ที่ได้มักได้ไม่ถึง 100% โดยอาจมีสาเหตุมาจากเทคนิคของการทดลอง หรือปฏิกิริยาเกิดไม่ สมบูรณ์ จากหลักปริมาณสารสัมพันธ์จะพิจารณาว่า ในการเกิดปฏิกิริยาใดๆ ปฏิกิริยาต้องดำาเนินไปจนสมบูรณ์กล่าวคือ เมื่อสารทำาปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยา จะเกิดขึ้นจนกว่าสารตั้งต้นสารใดสารหนึ่งหมดไป ปฏิกิริยาจึงจะหยุด Ex 1.CaCO3(s)— CaO(s) + CO2(g)………………..(1) CaO(s) + CO2(g)— CaCO3(s)…………………(2) เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า(Rate of forward Reaction) ปฏิกิริยา (1) เท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ(Rate of backward Reaction)ปฏิกิริยา(2) แล้วในขณะนั้นระบบมีสมบัติคงที่ เรียกว่า เกิดภาวะสมดุล(Equilibrium State) ลักษณะทั่วไปของภาวะสมดุล 1. การเปลี่ยนแปลงที่เข้าสู่ภาวะสมดุล โดยระบบมิได้หยุดนิ่ง แต่จะมีการ เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เรียกว่าสมดุลไดนามิก(Dynamic Equilibrium) ซึ่ง เป็นสมดุลที่โมเลกุลของสารในระบบยังคงมีการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ และเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาในระบบปิด(Closed system) 2. ระบบจะดำาเนินเข้าสู้ภาวะสมดุลได้เอง โดยอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้าง หน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ 3. การดำาเนินเข้าสู่ภาวะสมดุลของระบบอาจเริ่มจากทางซ้ายหรือทางขวา ก็ได้ Ex 2.PCl5(g) =PCl3(g) + Cl2(g) ค่าคงที่สมดุล ในปฏิกิริยาเคมีใดๆ จะมีค่าคงที่ค่าหนึ่งซึ่งบอกให้ทราบถึงความสัมพันธ์ ระหว่างความเข้มข้น ของสารต่างๆที่ภาวะสมดุล เรียกว่า ค่าคงที่สมดุล(Equilibrium Constant)
  21. 21. Ex 3.H2(g) + I2(g) =2HI(g) ที่ 4250C การทดลองที่ [N2] [I2] [HI] K = [HI]2 / [H2][I2] 1 4.565 0.738 13.54 54.79 2 3.560 1.250 15.59 54.67 3 2.253 2.336 16.85 54.14 4 1.831 3.130 17.67 54.79 5 0.479 0.479 3.531 54.35 6 1.141 1.141 8.410 54.35 หมายเหตุ lab 1-4 ได้จากการรวมตัวชอง H2 และ I2 lab 5-6 ได้จากการสลายตัวของ HI จากตารางสรุปได้ว่าไม่ว่าจะเริ่มต้นด้วยปริมาณสารเท่าใดก็ตาม อัตราส่วน ระหว่างผลคูณของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดยกกำาลังด้วย สัมประสิทธิ์บอกจำานวนโมลของผลิตภัณฑ์นั้นๆกับผลคูณของความเข้มข้น ของสารตั้งต้นที่เหลือแต่ละชนิดยกกำาลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำานวนโมล ของสารที่เหลือที่สภาวะสมดุลจะมีค่าคงที่เสมอเมื่ออุณหภูมิคงที่ เรียกว่า ค่าคงที่สมดุล(k) K = [HI]2 / [H2][I2] จลนศาสตร์เคมีและค่าคงที่สมดุล ค.ศ. 1866 C.M. Guldberg นักคณิตศาสตร์ประยุกต์ และ P .Waage นักเคมีได้ เสนอ “Law of mass action” กล่าวคือ “ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะต้องเป็น ปฏิภาคกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นยกกำาลังด้วยสัมประสิทธิ์บอก จำานวนโมลของสารนั้นๆ” Ex aA + bB —cC + dD อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า Ratef = kf[A]a[B]b………………..(1) อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ Rater = kr [C]c[D]d………………..(2) เมื่อระบบเข้าสู่สภาวะสมดุลจะได้ (1)=(2) kf[A]a[B]b = kr [C]c[D]d เมื่อ kf/ kr = K จะได้ K = [C]c[D]d/[A]a[B]b หลักการใช้ค่าคงที่สมดุล 1.เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าคงที่สมดุล k จะมีค่าคงที่ และจะต้องอ้างถึงสมการ หนึ่งสมการใดด้วยเสมอ เพราะถ้าเขียนสมการโดยใช้สัมประสิทธิ์ต่างกันไป ค่า k จะแตกต่างกันด้วย Ex4. H2(g) + I2(g) =2HI(g)…………………………..(1) K1 = [HI]2/[H2][I2] 2 x(1) 2H2(g) + 2 I2(g)= 4HI(g) K2 = [HI]4/[H2]2[I2]2
  22. 22. K2 = K12 ดังนั้น ถ้าคูณสมการเดิมด้วย n ค่า K ใหม่เท่ากับ Kn เดิม 2.ถ้าเขียนสมการกลับกัน ค่า k ก็จะกลับกันด้วย Ex 5. 2NO(g) + O2(g) =2NO2(g)……………………(2) K1 =[NO2]2/[NO]2[O2] ถ้าเขียนสมการกลับกัน 2NO2(g) =2NO(g) + O2(g) K2 = [NO]2[O2] /[NO2]2 K2 = 1/K1 ดังนั้นถ้าเขียนสมการกลับกัน K ใหม่ = 1/K เดิม 2.ในกรณีที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นหลายๆขั้นตอน ค่า K ของปฏิกิริยารวม จะเท่ากับ ผลคูณของค่า K ของปฏิกิริยาย่อยๆนั้น Ex 6. 2NO(g) + O2(g) =2NO2(g)………………..(1) 2NO2(g) N2O4(g)…………………(2) (1)+(2) ได้ 2NO(g) + O2(g) =N2O4(g) K3 =K1.K2=[N2O4]/[NO2]2[O2] การใช้ค่า K ในสมดุลเอกพันธ์ ซึ่งสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์อยู่ในวัฏภาค เดียวกัน เช่น Ex 7. จากปฏิกิริยา aA + bB= cC +dD Kc = [C]c [D]d /[A] a[B] b Kp = PCc PDd / PAa PBb ; P = n/v RT จาก Kp = Kc(RT) n ; n = (c+d)-(a+b) ถ้า n = 0 จะได้ Kp = Kc(RT)0 ; Kp = Kc Ex 8. N2(g) + 3H2(g) =2NH3(g) Kc = [ NH3]2 /[ N2][ H2 ]3 หรือ Kp = ( P NH3)2/ (PN2)(PH2)3 การใช้ค่า K ในสมดุลวิวิธภัณฑ์ สารที่เป็นของแข็งกำาหนดให้มีค่าคงที่ เท่ากับ 1 Ex 9. CaCO3(s) =CaO(s) + CO2(g) Kc = [CO2] ; Kp = PCO2 การคำานวณเกี่ยวกับค่าคงที่สมดุล Ex 10. จากปฏิกิริยา 2SO2(g) + O2(g)= 2SO3(g) ที่ 250 c จงคำานวณหา Kc ที่สภาวะสมดุล (กำาหนด Kp = 2.5 x 1024 atm-1) วิธีทำา จาก Kp = Kc(RT) n Kc = Kp(RT)- n Kc = (2.5 x 1024)(0.0821)(298)-(1) = 6.2 x 1025 dm3 mol-1 Ex 11. เมื่อเติม ก๊าซ H2 และ I2 อย่างละ 0.5 mol ลงในภาชนะขนาด 2 dm3 ที่ อุณหภูมิ 520Oc เมื่อระบบเข้าสุ่ภาวะสมดุลจากการวิเคราะห์พบว่าภายใน ภาชนะประกอบด้วยก๊าซ HI 0.06 mol จงคำานวณหาค่าคงที่สมดุล วิธีทำา H2 (g) + I2(g) =2HI (g) เริ่มต้น 0.25 0.25 - เปลี่ยนแปลง 0.015 0.015 0.03 ที่สมดุล 0.235 0.235 0.03
  23. 23. K = [HI]2/[H2][I2] = (0.03)2/(0.235)2 = 2 x 10-2 Ex 12. ที่อุณหภูมิหนึ่งก๊าซ HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้ 20 % ดังสมการ 2HX =H2 + X2 จงคำานวณหาค่าคงที่สมดุล วิธีทำา HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้ 20 % ดังนั้น HX สลายตัว= 20/100 X 1= 0.2 mol/dm3 2HX= H2 + X2 เริ่มต้น 1 - - เปลี่ยนแปลง 0.2 0.1 0.1 ที่สมดุล 0.8 0.1 0.1 K =[H2][X2]/[HX]2 =(0.1)2/(0.8)2 =1.56 X 10-2 Ex 13. ก๊าซ N2 ทำาปฏิกิริยากับก๊าซ H2 ดังสมการ 3H2(g) + N2(g)= 2NH3(g) ที่อุณหภูมิ 400oC ที่ภาวะสมดุลพบว่ามี N2 0.6mol/dm3 , H2 0.4 mol/dm3 และ NH3 0.14mol/dm3 จงคำานวณหาค่าคงที่สมดุล K = [NH3]2/[H2]3[N2] = (0.14)2/(0.6)(0.4)3 = 0.51 การเปลี่ยนภาวะสมดุล ที่ภาวะสมดุลของปฏิกิริยาใดๆสมบัติต่างๆเช่น ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ ที่เกิดขึ้นและความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหลือจะมีค่าคงที่ ถ้ามีการ เปลี่ยนแปลงปัจจัยบางอย่างขึ้น เช่น การเปลี่ยนความเข้มข้น อุณหภูมิ หรือ ความดัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงไป โดยการเปลี่ยนแปลงดัง กล่าวจะมีผลต่อภาวะสมดุล ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุลได้แก่ 1.การเปลี่ยนความเข้มข้น 2.การเปลี่ยนความดัน 3.การเปลี่ยนอุณหภูมิ การเปลี่ยนความเข้มข้นของสารกับภาวะสมดุล Ex 14. ปฏิกิริยาระหว่าง Fe(NO3)3 กับ NH4 SCN Fe3+(aq) + SCN-(aq)= [FeSCN]2+(aq) นำ้าตาล ไม่มีสี สีแดงเลือดนก ทำาการทดลองโดยแบ่งสารละลายออกเป็น 4 ส่วนดังนี้ 1.เก็บไว้เปรียบเทียบ (blank) 2.เติม Fe(NO3)3 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงเพิ่มขึ้น 3.เติม NH4 SCN ลงไปปรากฏว่าสีแดงเพิ่มขึ้น(มากกว่าส่วนที่ 1 แต่น้อยกว่า ส่วนที่ 2) 4.เติม Na2HPO4 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงจางลงและมีตะกอนสีขาวเกิดขึ้น
  24. 24. จากการทดลองอธิบายได้ดังนี้ 2.การเติม Fe(NO3)3 ลงไปเท่ากับเป็นการเพิ่ม Fe3+ซึ่งจะทำาปฏิกิริยากับ SCN- ที่เหลืออยู่เกิดเป็น [FeSCN]2+ทำาให้สีแดงเข้มขึ้น และ Fe3+ ที่เติมลง ไปถูกใช้ไม่หมด 3.การเติม NH4 SCN เท่ากับเป็นการเพิ่ม SCN-ซึ่งจะทำาปฏิกิริยากับ Fe3+ ที่ เหลืออยู่เกิดเป็น [FeSCN]2+ ทำาให้สแดงเข้มขึ้นแต่สีจะน้อยกว่าส่วนที่ 2 ี เนื่องจาก SCN-ไม่มีสี 4.การเติม Na2HPO4 ลงไปเท่ากับเป็นการเพิ่ม HPO42- ที่จะไปดึง Fe3+เกิด เป็นตะกอนขาวของ FePO4 ทำาให้สแดงของสารลายจางลงกว่าเดิม ี Fe3+(aq) + 2 HPO42-(aq) =FePO4(s) + H2 PO4-(s) จากตัวอย่างสรุปได้ว่า การเพิ่มหรือลดความเข้มข้นของสารจะมีผลทำาให้ ภาวะสมดุลเปลี่ยนไปซึ่งที่สมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่างไปจาก สมดุลเดิม การเปลี่ยนความดันของสารกับภาวะสมดุล Ex 15. ปฏิกิริยาการเตรียมก๊าซ NO2 ดังสมการ Cu(s) + 4HNO3(aq)— Cu(NO3)2(aq) +2NO2(g) + 2H2O(l) 2NO2(g) =N2O4(g) สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี จากปฏิกิริยาถ้าเพิ่มความดันจะพบว่าสีของก๊าซในกระบอกฉีดยาเข้มขึ้นและ ค่อยๆจางลงจนคงที่แต่ถ้าลดความดันจะพบว่าสีของสารละลายในกระบอก ฉีดยา จะจางลงและเข้มขึนจนคงที่จากตัวอย่างสรุปได้ว่าการเพิ่มหรือ ้ ลดความดันของก๊าซจะมีผลทำาให้ภาวะสมดุลเปลี่ยนไปท่าสมดุลใหม่ สมบัติของ ระบบจะแตกต่างไปจากสมดุลเดิม การเปลี่ยนอุณหภูมิกับภาวะสมดุล Ex 16 จากปฏิกิริยา 2NO2(g) =N2O4(g) +DH สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี จากปฏิกิริยา ถ้าเพิ่มอุณหภูมิโดยการให้ความร้อน จะพบว่าสีของก๊าซใน กระบอกฉีดยาเข้มขึ้นแล้วคงที่ แต่ถ้าลดอุณหภูมิจะพบว่าสีของก๊าซใน กระบอกฉีดยาจางลงแล้วคงที่ จึงสรุปได้ว่าการเพิ่มหรือลดอุณหภูมิของสาร จะมีผลทำาให้ภาวะสมดุลของ ระบบเปลี่ยนไป และทีสมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่างไปจากสมดุล เดิม ปี ค.ศ. 1884 เลอ ชาเตอลิเอ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ศึกษาค้นคว้า เกี่ยวกับการ เปลี่ยนแปลงภาวะสมดุลของปฏิกิริยาต่างๆและได้ข้อสรุปว่า ‘เมือระบบที่ ่ อยู่ในภาวะสมดุล ถูกรบกวนโดยการเปลี่ยนแปลงปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ ระบบจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่จะลดผลของการรบกวน
  25. 25. นั้น เพื่อให้ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่อีกครั้ง’ กรณีที่ความเข้มข้นเปลี่ยน Ex 17 A + B= C + D 1.ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยาไปข้าง หน้าผลที่ได้คือ สาร C และ D มากขึ้น สาร B ลดลง 2.ถ้าลดความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยาย้อน กลับผลที่ได้คือ สาร B เพิ่มขึ้น สาร C และ D ลดลง หมายเหตุ กรณีการเพิ่มหรือลดสารผลิตภัณฑ์ก็ให้ใช้หลักในการพิจารณา เช่นเดียวกับสารตั้งต้น กรณีที่ความดันเปลี่ยน Ex 18 3A + B= C + 4D 1.ถ้าเพิ่มความดัน ระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางที่จะลดความดันโดย การเกิด ปฏิกิริยาย้อน กลับ ผลที่เกิดขึ้นคือ สาร A และ B มากขึ้น สาร C และ D จะลดลง 2.ถ้าลดความดันระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางเพิ่มความดันโดยการเกิด ปฏิกิริยาไปข้างหน้าผลที่เกิดขึ้นคือสาร C และ D มากขึ้น สาร A และ B ลดลง หมายเหตุ การเพิ่มหรือลดความดันจะไม่มีผลต่อภาวะสมดุลของปฏิกิริยาถ้า จำานวนโมลของสารที่เป็นก๊าซทั้งสองข้างเท่ากัน กรณีที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง Ex 19 X + Y =Z + D+H 1.ถ้าเพิ่มอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิดปฏิกิริยา ย้อนกลับ ผลที่เกิดขึ้นคือสาร X และ Y มากขึ้น สาร Z ลดลง และค่าคงท่า สมดุล(K)ลดลงด้วย 2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพิ่มอุณหภูมิโดยเกิดปฏิกิริยาไป ข้างหน้า ผลที่เกิดขึ้นคือสาร X และ Y ลดลง สาร Z เพิ่มขึ้นและค่าคงท่า สมดุล(K)เพิ่มขึ้นด้วย Ex 20 A + B + D+H=C + D 1.ถ้าเพิ่มอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิดปฏิกิริยาไป ข้างหน้า ผลที่เกิดขึ้นคือสาร A และ B ลดลง สาร C และ D เพิ่มขึ้น และค่า คงท่าสมดุล(K) เพิ่มขึ้นด้วย 2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพิ่มอุณหภูมิโดยเกิดปฏิกิริยา ย้อนกลับผลที่เกิดขึ้นคือสาร A และ B เพิ่มขึ้น สาร C และ D ลดลงและค่า คงท่าสมดุล(K)ลดลงด้วย กรณีตัวเร่งปฏิกิริยากับภาวะสมดุล การใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นการทำาให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วขึ้นโดยไม่มีผลต่อ ภาวะสมดุลแต่อย่างใด เพียงแต่ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลเร็วเท่านั้น
  26. 26. บรรณานุกรม http://www.google.com/search?hl=th&q=สภาวะสมดุลใน ปฏิกิริยาเคมี&btnG http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem18/7.2.htm

×