สมดุลเคมี
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

สมดุลเคมี

on

  • 7,797 views

 

Statistics

Views

Total Views
7,797
Views on SlideShare
7,762
Embed Views
35

Actions

Likes
3
Downloads
117
Comments
0

3 Embeds 35

http://chemistrymwk.wordpress.com 32
https://twitter.com 2
http://webcache.googleusercontent.com 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    สมดุลเคมี สมดุลเคมี Document Transcript

    • 04/10/54 สมดุลเคมี โดย จิรฎฐ์ สุขใจเหลือ ั โรงเรียนแม่ใจวิทยาคม เอกสารสาหรับเผยแพร่ วิชาเคมี ว.40223 ปี การศึกษา 2551 สมดุลเคมี การเปลียนแปลงทีผนกลับได้ ่ ่ ั การเปลียนแปลงของระบบทีผนกลับได้ ก่อให้ เกิด ่ ่ ั สมดุลเคมีได้ มี 3 ประเภท I) การละลายเป็ นสารละลาย KNO3(s) K+(aq) + NO3- (aq) II) การเปลียนสถานะของสาร ่ ของแข็ง ของเหลว ก๊าซจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 1
    • 04/10/54 สมดุลเคมี III) การเกิดปฏิกริยาเคมี ิ ปฏิกริยาเคมี ิ 1. ปฏิกริยาไปข้ างหน้ าอย่ างเดียว หรือ ิ ปฏิกริยาสมบูรณ์ (Irreversible reaction) ิ • ปฏิกริยาทีสารตั้งต้ นทาปฏิกริยากัน จนหมด เกิดเป็ น ิ ่ ิ ผลิตภัณฑ์ อย่ างสมบูรณ์ โดยไม่ ย้อนกลับ 2H2 + O2 2H2O C + O2 CO2 Zn + 2H+ Zn2+ + H2จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี III) การเกิดปฏิกริยาเคมี ิ 2. ปฏิกริยาแบบมีสมดุล หรือปฏิกริยาไม่ สมบูรณ์ ิ ิ • ปฏิกริยาทีสารตั้งต้ นทาปฏิกริยากัน เกิด ผลิตภัณฑ์ และขณะเดียวกันผลิตภัณฑ์ ิ ่ ิ บางส่ วนทาปฏิกริยากันกลับเป็ นสารตั้งต้ นใหม่ ทาให้ ปฏิกริยาเกิดไม่ สมบูรณ์ ไม่ ิ ิ ว่ าจะใช้ เวลานานเท่ าใดก็ตาม • เรียกว่ า ปฏิกริยาผันกลับได้ (Reversible reaction) ิ NO2 + NO2 N2O4 สีนาตาลแก่ ้ ไม่ มสี ีจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 2
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ปฏิกริยาผันกลับได้คือปฏิกิริยาที่สารผลิตภัณฑ์สามารถเกิด ปฏิกิริยา ิ ย้อนกลับและได้สารตั้งต้นกลับคืนมา สารตั้งต้ น (reactant) ผลิตภัณฑ์ (product) N2O4(g) 2NO2(g) กระบวนการเดินหน้ า (forward reaction) N2O4(g) 2NO2(g) กระบวนการย้อนกลับ (backward reaction) 2NO2(g) N2O4(g)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี N2O4(g) 2NO2(g)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 3
    • 04/10/54 สมดุลเคมี N2O4(g) 2NO2(g) การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ NO2 และ N2O4 (A) เมื่อ N2O4 เป็ นสารตั้งต้ น (B) เมื่อ NO2 เป็ นสารตั้งต้ นจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่ าง การเปลียนแปลงของระบบใดต่ อไปนีผนกลับได้ ่ ้ ั ก. ถ้ วยใส่ นาแข็งวางไว้ ในห้ อง ้ ข. นาโซดาในขวดปิ ดฝา ้ ค. เกล็ด I2 ในขวดชมพู่ปิดฝา ง. ละลายนาตาลในนาจนอิมตัวมีนาตาลเหลือในบิกเกอร์ ้ ้ ่ ้ จ. ผสม NaOH กับ NH4Cl ในบิกเกอร์ ทไม่ ได้ ปิ ดฝา ี่ ฉ. ผสม Al กับ HCl ในภาชนะทีปิดฝาสนิท ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 4
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ภาวะสมดุล (Equilibrium state) • ภาวะของระบบที่อตราเร็วของการเปลียนแปลงไปข้ างหน้ าเท่ ากับ ั ่ อัตราเร็วของการเปลียนแปลง ย้อนกลับ ่ - ทีสมดุลความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นและสารผลิตภัณฑ์ คงที่ ่ equilibrium equilibrium equilibriumจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี เงื่อนไขของการเกิดภาวะสมดุลเคมี 1. อยู่ในระบบปิ ด 2. สมบัติของระบบคงที่ 3. เป็ นการเปลียนแปลงทีผันกลับได้ ่ ่ 4. อัตราการเปลียนแปลงไปข้ างหน้ าเท่ ากับอัตราการเปลียน ่ ่ แปลงย้ อนกลับ 5. ระบบนั้นต้ องมีสารตั้งต้ นเหลือ และสารผลิตภัณฑ์ เกิดขึน ้ สารทุกชนิดในระบบต้ องมีปริมาณคงที่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 5
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ภาวะสมดุลในปฏิกริยาเคมี ิ 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 เมือระบบคงที่เอาสารละลายมาทดสอบสารแต่ ละชนิดในระบบ ่ พบว่ าทดสอบพบสารทุกชนิด - I2 ทดสอบด้ วยนาแป้ ง ให้ สีนาเงิน ้ ้ - Fe 2+ ทดสอบด้ วย [Fe(CN) ]3- ให้ ตะกอนสี นาเงิน ้ 6 - Fe3+ ทดสอบด้ วย SCN- ให้ สารละลายสีแดงเลือดนก - I- ทดสอบด้ วย AgNO3 ให้ ตะกอนสีเหลืองอ่ อน 2Fe2+ + I2 2Fe3+ + 2I- สรุป 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ประเภทของสมดุลไดนามิก 1.สมดุลเคมีเนือเดียว (Homogeneous chemical equilibrium) ้ • สมดุลทีสารทุกชนิดอยู่ในสถานะเดียวกันหมด ่ N2 (g) + 2H2 (g) 2NH3 (g) CH3COOH (l) + CH3CH2OH (l) CH3COOCH2CH3 (l) + H2O (l) 2.สมดุลเคมีเนือผสม (Heterogeneous chemical equilibrium) ้ • สมดุลทีมสารต่ างๆมากกว่ า 2 สถานะอยู่ในระบบเดียวกัน ่ ี CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 6
    • 04/10/54 สมดุลเคมี การดาเนินเข้ าสู่ ภาวะสมดุลของระบบ • ปฏิกริยาสามารถเริ่มจากด้ านใดก็ได้ ิ - ผลทีได้ จะมีลกษณะเช่ นเดียวกัน ่ ั O O O O N N N N O O O O N2O4 NO2จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี การดาเนินเข้ าสู่ ภาวะสมดุลของระบบ equilibrium equilibrium equilibrium เริ่มต้ นมี NO2 อย่ างเดียว เริ่มต้ นมี N2O4อย่ างเดียว เริ่มต้ นมี N2O4 และ NO2 ทีสมดุลความเข้ มข้ นของ NO2 และ N2O4 ไม่ เท่ากัน ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 7
    • 04/10/54 สมดุลเคมี กราฟของสมดุลเคมี 1. กราฟอัตรากับเวลา X2 + 2Y2 2XY2 X2 + 2Y2 2XY2 อัตราการเกิดปฏิกริยา X2 + 2Y2 2XY2 ิ 2XY2 X2 + 2Y2 เวลา (s)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี 2.กราฟระหว่ างความเข้ มข้ นกับเวลา ก. สารตั้งต้ นเหลือน้ อยกว่ าผลิตภัณฑ์ X Y ความเข้ มข้ น [Y] [X] [X] < [Y] เวลาจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 8
    • 04/10/54 สมดุลเคมี 2.กราฟระหว่ างความเข้ มข้ นกับเวลา ข. สารตั้งต้ นเหลือมากกว่ าผลิตภัณฑ์ X Y [X] ความเข้ มข้ น [X] > [Y] [Y] เวลาจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี 2.กราฟระหว่ างความเข้ มข้ นกับเวลา ค. สารตั้งต้ นเหลือเท่ ากับผลิตภัณฑ์ X Y ความเข้ มข้ น [X] [X] = [Y] [Y] เวลาจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 9
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุล (Equilibrium Constant) ่ อัตราส่ วนระหว่ างผลคูณของผลิตภัณฑ์ ยกกาลังสั มประสิ ทธิ์ของ มันหารด้ วยผลคูณของสารตั้งต้ นยกกาลังสั มประสิ ทธิ์ของมันใน สมการทีดุล ่ aA + bB cC + dD K = [C]c[D]d [A]a[B]b K = ค่าคงที่สมดุล (equilibrium constant)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุล (Equilibrium Constant) ่ Chemical equilibrium N2O4 (g) 2NO2 (g) เมื่อ rateforward = ratereverse จะได้ kforward[reactants]m = kreverse[products]n kforward [products]n = =K the equilibrium constant kreverse [reactants]m the LAW OF MASS ACTION.จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 10
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุล (Equilibrium Constant) ่ kforward [products]n = =K the equilibrium constant kreverse [reactants]m ่ ตัวเลข m และ n คือตัวเลขที่อยูหน้าสารประกอบในสมการเคมี ควรใส่ ใจไว้วา ่ equilibriumไม่ใช่ kinetic อัตราเร็ วของปฏิกิริยาไปข้างหน้ากับปฏิกิริยาย้อนกลับ เท่ากัน ไม่ได้หมายความว่าความเข้มข้นของสารตั้งต้นกับผลิตภัณฑ์เท่ากันจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุล (Equilibrium Constant) ่1. สาหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในขั้นตอนเดียว (single-step reaction) kfaA + bB cC + dD ทีภาวะสมดุลจะได้ ่ kbk [ A ] a[ B ] b = k [ C ] c[ D ] d K เป็ นค่ าคงทีสมดุล (ขึนกับ ่ ้ f b อุณหภูม) ิ kf [C ]c [ D]eq Products d K มาก มีผลิตภัณฑ์ K  eq kb [ A]eq [ B]b a มาก (kf >> kb) eq Reactants K น้ อย มีสารตั้งต้ น มาก (kf << kb)จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 11
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ตัวอย่าง กาหนดสมดุลของปฏิกริยา ิ พิจารณาผลการทดลองปฏิกริยาการเปลียนแปลง NO2 – N2O4 ที่ 25 ๐c ิ ่ Initial concentrations Equilibrium Ratio of concentration concentration at equilibrium [NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4] [NO2]/[N2O4] [NO2]2/[N2O4] 0.000 0.670 0.0547 0.643 0.0851 4.65x10-3 0.0500 0.446 0.0457 0.448 0.102 4.66x10-3 0.0300 0.500 0.0475 0.491 0.0967 4.60x10-3 0.0400 0.600 0.0523 0.594 0.0880 4.60x10-3 0.200 0.000 0.0204 0.0898 0.227 4.63x10-3จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่าง กาหนดสมดุลของปฏิกริยา ิ พบว่ าทีสมดุล [NO2]2/[N2O4] มีค่าคงที่ ่ K = [NO2]2/[N2O4] = 4.63x10-3 K = [0.0204]2/[0.0898] = 4.63x10-3 ความสาคัญของค่ าคงทีสมดุล, K ่ • บอกให้ ทราบว่ าทีสมดุลมีสารตั้งต้ นหรือ ผลิตภัณฑ์ มากกว่ ากัน ่ • K >> 1 สมดุลไปทางขวามีผลิตภัณฑ์ มากกว่ า • K << 1 สมดุลไปทางซ้ ายมีสารตั้งต้ นมากกว่ าจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 12
    • 04/10/54 สมดุลเคมี โจทย์ จงเขียนความสัมพันธ์ ของค่ าคงทีสมดุลและหน่ วยของค่ าคงทีสมดุลจาก ่ ่ ปฏิกริยาต่ อไปนี้ ิ ก. 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO (g)+ 6H2O(g) ข. 2SO3(g) + 2Cl2 (g) 2SO2(g)+Cl2(g) + O2(g) ค. SO3 (g)+ H2 (g) SO2 (g)+ H2O(g) ง. 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g) จ. H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) ** ของแข็งและของเหลวทีบริสุทธ์ มความเข้ มข้ นคงทีให้ นาความเข้ มข้ นไปรวมกับค่ า K ่ ี ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ความสั มพันธ์ ของอัตราการเกิดปฏิกริยาและค่ าคงทีสมดุล ิ ่ 2A + B A2B ให้ Rf แทนอัตราไปข้ างหน้ ามีค่าคงที่ kf ให้ Rr แทนอัตราย้อนกลับมีค่าคงที่ kr Rf = kf[A]2[B] kf[A]2[B] = kr[A2B] Rr = kr[A2B] kf [A2B] ทีสมดุลจะได้ ว่า ่ = kr [A]2[B] Rf = Rr ณ อุณหภูมิคงที่ K = kf / k rจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 13
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ความสั มพันธ์ ของอัตราการเกิดปฏิกริยาและค่ าคงทีสมดุล ิ ่ CO + 2H2 CH3OH [CH3OH] K1 = [CO][H2]2 • ถ้ ากลับสมการ CH3OH CO + 2H2 [CO][H2]2 K2 = = 1/K1 [CH3OH]จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ความสั มพันธ์ ของอัตราการเกิดปฏิกริยาและค่ าคงทีสมดุล ิ ่ • ถ้ าคูณหรือหารสมการด้ วยตัวเลข ต้ องนาค่ า K เดิมมายกกาลังด้ วยตัว เลขทีคูณนั้น ่ 2CO + 4H2 2CH3OH [CH3OH]2 K3 = [CO]2[H2]4 K3 = K12 • ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาทีเ่ กิดจากปฏิกริยาย่ อยมารวมกันจะมีค่าเท่ ากับผลคูณของ ่ ิ ิ ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาย่ อยเหล่ านั้น ่ ิจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 14
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ความสั มพันธ์ ของอัตราการเกิดปฏิกริยาและค่ าคงทีสมดุล ิ ่ • ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาทีเ่ กิดจากปฏิกริยาย่ อยมารวมกันจะมีค่าเท่ ากับผลคูณของ ่ ิ ิ ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาย่ อยเหล่ านั้น ่ ิ SO2 + NO2 SO3 + NO NO2 NO + ½O2 …… (2) [SO3][NO] K= [NO] ][O2]1/2 [SO2][NO2] K2 = [NO2] ถ้ าปฏิกริยานีมีปฏิกริยาย่อยคือ ิ ้ ิ SO2 + NO2 SO3 + NO SO2 + ½O2 SO3 …… (1) [SO3] [SO3][NO] K1 = K= [SO2][O2]1/2 [SO2][NO2]จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ความสั มพันธ์ ของอัตราการเกิดปฏิกริยาและค่ าคงทีสมดุล ิ ่ • ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาทีเ่ กิดจากปฏิกริยาย่ อยมารวมกันจะมีค่าเท่ ากับผลคูณของ ่ ิ ิ ค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยาย่ อยเหล่ านั้น ่ ิ SO2 + NO2 SO3 + NO NO2 NO + ½O2 …… (2) [SO3][NO] K= [NO] ][O2]1/2 [SO2][NO2] K2 = [NO2] ถ้ าปฏิกริยานีมีปฏิกริยาย่อยคือ ิ ้ ิ ผลคูณของค่ าคงทีสมดุลของ (1) และ (2) ่ SO2 + ½O2 SO3 …… (1) [SO3] [NO] ][O2]1/2 K1 K2 = [SO3] [SO2][O2]1/2[NO2] K1 = [SO2][O2]1/2 K1K2 = Kจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 15
    • 04/10/54 สมดุลเคมี การคานวณเกียวกับค่ าคงทีสมดุล ่ ่ 1. เขียนสมการเคมีพร้ อมดุล 2. หาความเข้ มข้ นของสารทั้งหมดทีภาวะสมดุล ่ 3. เขียนสมการแสดงค่ าคงทีสมดุล ่ 4. แทนค่ าความเข้ มข้ นของสารต่ างๆ ทีภาวะสมดุล ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่างการหาความเข้มข้นที่สมดุล H2(g) + I2(g) 2Hl(g) Initial 1.0 0.5 0.0 Changes –x –x +2x Equilibrium 1.0 –x 0.5–x 2x [ HI ] 2 [2 x ]2 K = = [H ] [I ] [ 1 . 0 - x ][ 0 . 5 - x ] 2 2จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 16
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ตัวอย่าง ก๊าซไนโตรซิลคลอไรด์ (NOCl) 2.5 mol ในภาชนะ 1.5 dm3 สลายตัว ที่ 400 ๐c หลังจากเข้ าสู่ สมดุลพบว่ า NOCl สลายตัว 28% จงคานวณค่ า Kของ ปฏิกริยานี้ ิ 2NOCl 2NO + Cl2 [NO]2[Cl ] เริ่มต้ น 2.5/1.5 0 0 K = [NOCl]22 เปลียนไป ่ -0.47 +0.470 0.47/2 2 K = (0.47) (0.235) 2 สมดุล 1.67-0.47 0+0.470 0+(0.47/2) (1.2) K = 3.6 x 10-2 mol/dm3จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุลของระบบทีเ่ ป็ นก๊ าซ ่ • ในระบบที่เป็ นก๊ าซจะใช้ ความดันย่ อยแทนความเข้ มข้ น จาก PV = nRT KP = (PB)b/(PA)a P = n RT nBRT b V V n/V = ความเข้ มข้ นเป็ นโมลต่ อลิตร KP = nART a aA bB V KP = [B]b (RT)b-a KC = [B]b/[A]a [A]a KP = KC (RT)Dn Δn = b-aจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 17
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุลของระบบทีเ่ ป็ นก๊ าซ ่ ความสั มพันธ์ ระหว่ าง KC และ KP ความเข้มข้น(M) คือปริ มาณสาร(โมล)ต่อปริ มาตร(ลิตร) n กฎของแก๊ส PV  nRT  P    RT PA   nA  RT  [ A]RT   V  V  atm·L mol-1 K-1 mol PB  [ B]RT n  atm P    RT K V  Lจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ค่ าคงทีสมดุลของระบบทีเ่ ป็ นก๊ าซ ่ aA + bB cC + dD P P [C ] RT   [ D]d RT  [C ]c  [ D]d c d c c d Kp  C  D  RT Dn( g ) P P [ A] RT   [ B] RT  [ A]a  [ B]b a b a a b b A B K P  KC RT  Dn ( g ) Dn( g )  (c  d )  (a  b) Dn(g) คือ ผลต่ างจานวมโมลของแก๊ส เมื่อ Dn(g) = 0 K P  KC เมื่อ Dn(g)  0 K P  KC RT  Dn ( g ) KC  K P RT   Dn ( g )จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 18
    • 04/10/54 สมดุลเคมี จงหาค่ าคงทีสมดุลของปฏิกริยา ่ ิ 2 NO2(g) N2O4(g) ที่ 25 °C ทีภาวะสมดุล PNO2= 0.150 atm PN2O4= 0.160 atm ่ PN 2O4 0.160 atm KP    7.111 atm1  7.111 P 2 NO2 0.150 atm2 Kc = Kp(RT) -Dn = 7.111 atm-1 (RT) -Dn Dn = 1-2 = -1 Kc = 7.111 atm-1 (0.082 L atm mol-1 K-1 x 298.15 K) –(-1) = 173.85จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี หลักของเลอชาเตอลิเยร์ (Le Chatelier’s Principle) ่ เมื่อระบบที่อยูในสภาวะสมดุลถูกรบกวนทาให้สมดุล ของระบบเสี ยไป ระบบจะปรับตัวไปในทิศทางที่จะทา ให้ผลกระทบจากปัจจัยที่รบกวน ระบบนั้นลดลงหรื อ เหลือน้อยที่สุดแล้วระบบจะเข้าสู่ สมดุลใหม่อีกครั้ง การเข้าสู่ สมดุลของระบบจะเริ่ มจากทิศใดก็ได้จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 19
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ปัจจัยทีมีผลต่ อสมดุลเคมี ่ • ความเข้ มข้ น • ความดัน • ปริมาตร • อุณหภูมิจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ปัจจัยทีมีผลต่ อสมดุลเคมี ่ ความเข้ มข้ น: การเพิมหรือลดความเข้ มข้ นของสารในปฏิกริยาจะทาให้ ่ ิ สมดุลเคมี เสี ยไป (QK) ปฏิกริยาจะปรับตัวเพือให้ ค่าผลคูณความเข้ มข้ น (Q) ิ ่ เท่ ากับค่ าคงทีสมดุล (K) อีกครั้ง (ไม่ มีผลต่ อ K) ่ FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN- สีแดงเลือดนก สีเหลืองอ่ อน ไม่ มสี ีจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 20
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ปัจจัยทีมีผลต่ อสมดุลเคมี ่ SCN- FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN- สีแดงเลือดนก สีเหลืองอ่ อน ไม่ มสี ี • ถ้ าเติม NaSCN ลงไปในระบบ - รบกวนสมดุลโดยเพิมความเข้ มข้ นของ SCN- ่ - ระบบจะปรับตัวเพือลดการรบกวนโดย Fe3+ ่ บางไอออนจะทาปฏิกริยากับ SCN-ทีเ่ ติมลงไป ิ - สมดุลเลือนจากขวาไปซ้ าย ่ - สารละลายมีสีแดงเพิมขึน ่ ้จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ปัจจัยทีมีผลต่ อสมดุลเคมี ่ Fe3+ FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN- สีแดงเลือดนก สีเหลืองอ่ อน ไม่ มสี ี • ถ้ าเติม Fe(NO3)3 ลงไปในระบบ - สมดุลเลือนจากขวาไปซ้ าย ่ - รบกวนสมดุลโดยเพิมความเข้ มข้ นของ Fe3+ ่ - สารละลายมีสีแดงเพิมขึน ่ ้ - ระบบจะปรับตัวเพือลดการรบกวนโดย SCN- ่ บางไอออนจะทาปฏิกริยากับ Fe3+ ทีเ่ ติมลงไป ิจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 21
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ปัจจัยทีมีผลต่ อสมดุลเคมี ่ FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN- - สมดุลเลือนจากซ้ ายไปขวา ่ สีแดงเลือดนก สีเหลืองอ่ อน ไม่ มสี ี -สารละลายเปลียนเป็ นสีเหลือง ่ • ถ้ าเติมกรดออกซาลิก (H2C2O4) ลงไปในระบบ เนื่องจาก Fe(C2O4)33- - รบกวนสมดุลโดยลดความเข้ มข้ นของ Fe3+ - เนื่องจาก Fe3+(aq) + C2O42- Fe(C2O4)33-(aq) สีเหลือง - FeSCN 2+ แตกตัวเพือให้ Fe3+ ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่าง ที่ 720 องศาเซลเซียส ค่ าคงทีสมดุลสาหรับปฏิกริยา ่ ิ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) เท่ ากับ 2.37x10-3 ในการทดลองหนึ่งทีสภาวะสมดุล พบว่ า [N2] = 0.683 M [H2] ่ = 8.80 M และ [NH3] = 1.05 M เมือเติม NH3 ลงไปในของผสมทีสภาวะสมดุล ่ ่ จนได้ ความเข้ มข้ นเป็ น 3.65 M ก. จงใช้ หลักของเลอชาติลเิ ยร์ ทานายทิศทาง การเลือนของสมดุลไปสู่ สมดุลใหม่ ่ ข. พิสูจน์ สิ่งทีได้ จากการทานายในข้ อ ก โดยการคานวณค่ า reaction quotient, ่ Qc เปรียบเทียบกับค่ า Kcจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 22
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ตัวอย่าง ที่ 720 องศาเซลเซียส ค่ าคงทีสมดุลสาหรับปฏิกริยา ่ ิ ก. จงใช้ หลักของเลอชาติลเิ ยร์ ทานายทิศทาง การเลือนของสมดุลไปสู่ สมดุลใหม่ ่ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) การรบกวนสมดุลเกิดขึนโดยการเติม NH3 ้ แตกต ัว NH3 ้ สมดุลเลือนจากขวาไปซาย ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่าง ที่ 720 องศาเซลเซียส ค่ าคงทีสมดุลสาหรับปฏิกริยา ่ ิ ข. ขณะทีเ่ ติม NH3 ระบบไม่ อยู่ทสมดุล reaction quotient จะเท่ ากับ ี่ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Qc = [NH3]2 [N2] [H2]3 ปฏิกริยาเลือนจากขวาไปซ้ ายจนกว่า ิ ่ = (3.65)2/(0.683)(8.80)3 Qc = Kc = 2.86x10-2 แต่ Kc = 2.37x10-3 Qc > Kcจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 23
    • 04/10/54 สมดุลเคมี การเปลียนแปลงปริมาตรและความดัน ่ • มีผลน้ อยมากต่ อความเข้ มข้ นของของแข็งและของเหลว - เพราะไม่ สามารถบีบอัดได้ ทาให้ ปริมาตรเปลียนแปลงน้ อยมาก ่ • มีผลอย่างมากต่ อการเปลียนแปลงความเข้ มข้ นของก๊าซ ่ - โดยเฉพาะระบบทีมีทมีจานวนโมลของสารตั้งต้ นและผลิตภัณฑ์ ่ ี่ ต่ างกันจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) สรุป 1. ถ้ าเพิมความดันให้ แก่ ระบบ ่ 1 โมล 3 โมล 2 โมล ทีอยู่ในสภาวะสมดุลตาแหน่ ง ่ปริมาตร 22.4 3x22.4 2x22.4 ของสมดุลจะเลือนไปในทิศ ่ที่ STP (l) ทางทีมจานวนโมลของก๊ าซ ่ ี ถ้ าเพิมความดันหรือลดปริมาตร ่ น้ อยกว่ า • ระบบจะพยายามลดความดันโดยเลือนตาแหน่ ง ่ 2. ถ้ าจานวนโมลของสารตั้ง ของสมดุลไปทางขวาโดยทีค่า K ยังคงที่ ่ ต้ นและผลิตภัณฑ์ เท่ ากันการ เปลียนแปลงความดันไม่ มผล ่ ี ต่ อสมดุลจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 24
    • 04/10/54 สมดุลเคมี การเปลียนแปลงอุณหภูมิ ่ • ทาให้ ระบบปรับตัวเข้ าสู่ สมดุลใหม่ และค่ าคงทีสมดุลเปลียนไป โดย ่ ่ ขึนอยู่กบชนิดของปฏิกริยา ้ ั ิ ปฏิกริยาไปข้ างหน้ าคายความร้ อน (Exothermic reaction) ิ • การเพิมอุณหภูมิจะทาให้ สมดุลเปลียนไปในทิศทางทีทาให้ เกิดปฏิกริยา ่ ่ ่ ิ ย้อนกลับ - ความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นเพิมขึน ่ ้ - ความเข้ มข้ นของสารผลิตภัณฑ์ ลดลงจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี การเปลียนแปลงอุณหภูมิ ่ • ทาให้ ระบบปรับตัวเข้ าสู่ สมดุลใหม่ และค่ าคงทีสมดุลเปลียนไป โดย ่ ่ ขึนอยู่กบชนิดของปฏิกริยา ้ ั ิ ปฏิกริยาไปข้ างหน้ าคายความร้ อน (Exothermic reaction) ิ • การเพิมอุณหภูมจะทาให้ สมดุล ่ ิ • การลดอุณหภูมจะทาให้ สมดุล ิ เปลียนไปในทิศทางที่ทาให้ ่ เปลียนไปในทิศทางที่ทาให้ ่ เกิดปฏิกริยาย้ อนกลับ ิ เกิดปฏิกริยาไปข้ างหน้ า ิ - ความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นเพิมขึน ่ ้ - ความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นลดลง - ความเข้ มข้ นของสารผลิตภัณฑ์ ลดลง - ความเข้ มข้ นของสารผลิตภัณฑ์ เพิมขึน ่ ้จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 25
    • 04/10/54 สมดุลเคมี การเปลียนแปลงอุณหภูมิ ่ • ทาให้ ระบบปรับตัวเข้ าสู่ สมดุลใหม่ และค่ าคงทีสมดุลเปลียนไป โดย ่ ่ ขึนอยู่กบชนิดของปฏิกริยา ้ ั ิ ปฏิกริยาไปข้ างหน้ าดูดความร้ อน (Endothermic reaction) ิ • การเพิมอุณหภูมจะทาให้ สมดุล ่ ิ • การลดอุณหภูมจะทาให้ สมดุล ิ เปลียนไปในทิศทางทีทาให้ เกิดปฏิกริยาไป ่ ่ ิ เปลียนไปในทิศทางทีทาให้ เกิดปฏิกริยา ่ ่ ิ ข้ างหน้ า ย้ อนกลับ - ความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นลดลง - ความเข้ มข้ นของสารตั้งต้ นเพิมขึน ่ ้ - ความเข้ มข้ นของสารผลิตภัณฑ์ เพิมขึน ่ ้ - ความเข้ มข้ นของสารผลิตภัณฑ์ ลดลงจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี สรุปผลของการเปลียนแปลงอุณหภูม ิ ่ การ ปฏิกรยาคายความร้อน ิ ิ ปฏิกรยาดูดความร้อน ิ ิ เปลียนแปลง ่ ผลิตภ ัณฑ์ ค่า K ผลิตภ ัณฑ์ ค่า K เพิมอุณหภูม ิ ่ ลดลง ลดลง ่ ้ เพิมขึน ่ ้ เพิมขึน ลดอุณหภูม ิ ่ ้ เพิมขึน ่ ้ เพิมขึน ลดลง ลดลงจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 26
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ตัวอย่ าง N2O4(g) 2NO2(g) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) DH = +57.2 kJ ΔH = -92 kJ KP KP ดูดความร้ อน อุณหภูมิ อุณหภูมิจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม สมดุลเคมี ตัวอย่ าง คายความร้ อน H2(g) + I2(g) 2HI(g) ดูดความร้ อน การทดลอง [Co(H2O)6]2+ + 4Cl- [CoCl4]2- + 6H2O สีชมพู สีนาเงิน ้ • เป็ นปฏิกริยาดูดความร้ อน ิ • ทีสมดุลมีสีม่วง ่จิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 27
    • 04/10/54 สมดุลเคมี ผลของตัวเร่ งปฏิกริยา (catalyst) ิ ระบบก่ อนสภาวะสมดุลการเติมตัวเร่ งจะทาให้ H2(g) + O2 (g) Pt black 2H2O(g) ที่ 25 ๐c • ระบบเข้ าสู่ สมดุลเร็วขึน ้ [H2O]2 • ตัวเร่ งจะไปลด activation energy ของ K= [H2]2 [O2] ปฏิกริยาไปข้ างและย้ อนกลับลง ิ • ถ้ าไม่ มี Pt black อาจไม่ เกิดปฏิกริยา ิ ระบบทีอยู่ในสภาวะสมดุล ่ • การเติมตัวเร่ งไม่ ทาให้ สมดุลเปลียน ่ • แต่ จะไปเร่ งอัตราการเกิดปฏิกริยา ิจิรัฎฐ์ สุขใจเหลือ โรงเรียนแม่ ใจวิทยาคม 28