SlideShare a Scribd company logo
1 of 22
รายงาน
    เรื่องภาวะสมดุลเคมี
             เสนอ
     คุณครูวีระพงษ์ บรรจง

            จัดทำาโดย
  นางสาวทิพวรรณ ดีดวงพันธ์
 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่5/1 เลขที่ 14

รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา
         เคมี(ว 40222)

  โรงเรียนดงเย็นวิทยาคม




              คำำนำ ำ
ในปั จจุบันกำรเรียนรู้เร่ ืองเคมีมีควำมสำำคัญอย่ำงมำกใน
กำรศึกษำ ทั่งตูองใชูในกำรเรียนและยังรวมไปถึงกำรใชูชีวิตประจำำ
วันของเรำดูวยซ่ึงอำจตูองพบเจอกับสำรเคมีต่ำงๆดังนั ้นเรำจึงตูอง
เรียนรู้เก่ียวกับเร่ ืองรำวของสำรเคมีท่ีมีอย่้ในบนเรียนวิชำเคมี
            ผู้จัดทำำเห็นว่ำกำรเรียนรู้เร่ ืองวิชำเคมีเป็ นส่ิงจำำเป็ นดังนั ้น
จึงไดูรวบรวมเร่ ืองของภำวะสมดุลเคมีท่ีมำไวูใหูผู้อ่ำนไดูศึกษำต่อไป
หำกมีขูอผิดพลำดประกำรใดผู้จัดทำำตูองขออภัยมำ ณ โอกำสนี้
ดูวย
            ขอขอบคุณคุณคร้วีระพงษ บรรจงเป็ นอย่ำงย่ิงท่ีช่วยใหู
                                  ์
คำำแนะนำ ำใหูแนวทำงในกำรจัดทำำจนสำำเร็จลุล่วงไปไดูดูวยดี




                                                            ทิพวรรณ ดีดวงพันธ์
สำรบัญ

เร่ ือง              หนู ำ
ภำวะสมดุล            1
สมดุลเคมี (Eguilibrium)

นั กเคมีมักพบปั ญหาจากปฏิกิริยาเคมีใดๆว่า ผลิตภัณฑ์ท่ีได้มกได้ไม่
                                                            ั
ถึง 100% โดยอาจมีสาเหตุมาจากเทคนิ คของการทดลอง หรือ
ปฏิกริยาเกิดไม่สมบูรณ์ จากหลักปริมาณสารสัมพันธ์จะพิจารณาว่า
       ิ
ในการเกิดปฏิกิริยาใดๆ ปฏิกิริยาต้องดำาเนิ นไปจนสมบูรณ์กล่าวคือ
เม่ ือสารทำาปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นจนกว่าสารตังต้นสารใดสาร
                                                       ้
หน่ ึงหมดไป ปฏิกิริยาจึงจะหยุด
Ex 1.CaCO3(s)— CaO(s) + CO2(g)………………..(1)
CaO(s) + CO2(g)— CaCO3(s)…………………(2)
เม่ ืออัตราการเกิดปฏิกิรยาไปข้างหน้ า(Rate of forward
                         ิ
Reaction) ปฏิกิริยา (1)เท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิรยาย้อน   ิ
กลับ(Rate of backward Reaction)ปฏิกริยา(2) แล้วใน    ิ
ขณะนั ้นระบบมีสมบัติคงท่ี เรียกว่า เกิดภาวะสมดุล(Equilibrium
State)
ลักษณะทั่วไปของภำวะสมดุล
1. การเปล่ียนแปลงท่ีเข้าสู่ภาวะสมดุล โดยระบบมิได้หยุดน่ิง แต่จะมี
การเปล่ียนแปลงอยู่ตลอดเวลา เรียกว่าสมดุลไดนามิก(Dynamic
Equilibrium) ซ่ ึงเป็ นสมดุลท่ีโมเลกุลของสารในระบบยังคงมีการ
เปล่ียนแปลงท่ีผันกลับได้และเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาในระบบ
ปิ ด(Closed system)
2. ระบบจะดำาเนิ นเข้าสู้ภาวะสมดุลได้เอง โดยอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ไปข้างหน้ าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิรยาย้อนกลับ
                                    ิ
3. การดำาเนิ นเข้าสู่ภาวะสมดุลของระบบอาจเร่ิมจากทางซ้ายหรือทาง
ขวาก็ได้
Ex 2.PCl5(g) =PCl3(g) + Cl2(g)

ปัจจัยที่มีผลต่อสภาวะสมดุล

             ทีสภาวะสมดุลสมบัติของสารต่างๆในระบบ สามารถถูก
                ่
รบกวนได้จากปัจจัยภายนอก อันได้แก่ ความเข้มข้น อุณหภูมิ และ
ความดัน ทำาให้ระบบเกิดการเสียสมดุล ดัง นั้นระบบจึงต้องมีการ
ปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ อี ก ครั้ ง หนึ่ ง เพื่อ ลดผล ของการ
รบกวนนั้น โดยผู้ที่ศึกษาในเรื่อง ของการรบกวนสมดุลและสรุปไว้
เป็นหลักเกณฑ์ไว้คือ เลอชา เตอริเย

           ความ เข้มข้นกับภาวะสมดุล

               ถ้ า ใ ห้ ส ม ก า ร เ ค มี ทั่ ว ไ ป เ ป็ น            A +
B                                              C+D

           หากมีการไปรบกวนสภาวะสมดุลของ ระบบ โดยการไป
เปลียนความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึง จะ ทำาให้ระบบมีการปรับ
    ่                             ่
ตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ได้ดังนี้

          ก.                      ถ้า เพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น (A
หรือ B)

            ระบบ จะปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ เพื่ อ ลดความ
เข้ ม ข้ น ของสารที่ เ ติ ม เข้ า ไป (A หรื อ B) โดยสารตั้ ง ต้ น จะทำา
ปฏิกิริยากันมากขึ้น ส่ง ผลให้ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าเพิ่มมากขึ้น
จึ ง ได้ สารผลิตภัณฑ์ C และ D เข้ มข้ นมากขึ้ น (สมดุ ล เลื่ อนไป
ทางขวา)

       ข.                      ถ้า เพิ่มความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์
(C หรือ D)

         ระบบ จะปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ เพื่ อ ลดความ
เข้มข้นของสารที่เติมเข้าไป (C หรือ D) โดยสารผลิตภัณฑ์ คือ C
และ D ทำา ปฏิกิริยากันมากขึ้น ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยา ย้อนกลับได้
มากขึ้น ทำาให้ได้สารตั้งต้น A และ B เข้มข้นมากขึ้น (สมดุลเลื่อน
ไปทางซ้าย)

         ค.                          ถ้ า ลดความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น
(A หรือ B)

            ระบบ จะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ เพื่อ เพิ่มความ
เข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น ให้ ม ากขึ้ น โดยสาร ผลิ ตภั ณ ฑ์ C และ D
ทำาปฏิกิริยากันเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้มากขึ้น (สมดุล เลื่อนไป
ทางซ้าย)
ง.              ถ้ า ลดความเข้ ม ข้ น ของสารผลิ ต ภั ณ ฑ์
(C หรือ D)

          ระบบ จะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ เพื่อ เพิ่มความ
เข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ให้มากขึ้น โดยสารตั้งต้น A และ B ทำา
ปฏิกิริยากันเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเพิ่มมากขึ้น (สมดุล เลื่อนไป
ทางขวา)




ค่ำคงท่ีสมดุล
ในปฏิกริยาเคมีใดๆ จะมีค่าคงท่ีค่าหน่ ึงซ่ ึงบอกให้ทราบถึงความ
       ิ
สัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้น
ของสารต่างๆท่ีภาวะสมดุล เรียกว่า ค่าคงท่ีสมดุล(Equilibrium
Constant)
Ex 3.H2(g) + I2(g) =2HI(g) ท่ี 4250C

 การทดลองท่ี    [N2] [I2] [HI] K = [HI]2 / [H2][I2]
                4.56
                       0.73
                   5
                         8
      1         3.56        13.54    54.79
                      1.250
      2            0        15.59    54.67
                       2.33
      3         2.25        16.85     54.14
                         6
      4            3        17.67    54.79
                      3.130
      5         1.831       3.531    54.35
                       0.47
      6         0.47        8.410    54.35
                         9
                   9
                      1.141
                1.141


หมายเหตุ lab 1-4 ได้จากการรวมตัวชอง H2 และ I2
lab 5-6 ได้จากการสลายตัวของ HI

จากตารางสรุปได้วาไม่ว่าจะเร่ิมต้นด้วยปริมาณสารเท่าใดก็ตาม
                ่
อัตราส่วนระหว่างผลคูณของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิ ดยก
กำาลังด้วย สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของผลิตภัณฑ์นั้นๆกับผลคูณ
                          ์
ของความเข้มข้นของสารตังต้นท่ีเหลือแต่ละชนิ ดยกกำาลังด้วย
                            ้
สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของสารท่ีเหลือท่ีสภาวะสมดุลจะมีคาคงท่ี
               ์                                                   ่
เสมอเม่ ืออุณหภูมิคงท่ี เรียกว่า ค่าคงท่ีสมดุล(k)
K = [HI]2 / [H2][I2]
จลนศาสตร์เคมีและค่าคงท่ีสมดุล
ค.ศ. 1866 C.M. Guldberg นั กคณิ ตศาสตร์ประยุกต์ และ
P .Waage นั กเคมีได้เสนอ
“ Law of mass action” กล่าวคือ “ อัตราการเกิดปฏิกิรยาจะ          ิ
 ต้องเป็ นปฏิภาคกับความเข้มข้นของสารตังต้นยกกำาลังด้วย
                                            ้
 สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของสารนั ้นๆ”
                   ์
 Ex aA + bB —cC + dD
 อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้ า
 Ratef = kf[A]a[B]b………………..(1)
 อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ
 Rater = kr [C]c[D]d………………..(2)
 เม่ ือระบบเข้าสู่สภาวะสมดุลจะได้
 (1)=(2) kf[A]a[B]b = kr [C]c[D]d
 เม่ ือ kf/ kr = K
 จะได้ K = [C]c[D]d/[A]a[B]b
 หลักการใช้ค่าคงท่ีสมดุล
 1.เม่ ืออุณหภูมิคงท่ี ค่าคงท่ีสมดุล k จะมีค่าคงท่ี และจะต้องอ้างถึง
 สมการหน่ ึงสมการใดด้วยเสมอ เพราะถ้าเขียนสมการโดยใช้
 สัมประสิทธิต่างกันไป 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
 K2 = K12
 ดังนั ้น 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
ดังนั ้นถ้าเขียนสมการกลับกัน K ใหม่ = 1/K เดิม
2.ในกรณี ท่ีปฏิกริยาเกิดขึ้นหลายๆขันตอน ค่า K ของปฏิกิริยารวม
                    ิ              ้
จะเท่ากับผลคูณของค่า K ของปฏิกิริยาย่อยๆนั ้น
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 ซ่ ึงสารตังต้นและสารผลิตภัณฑ์อยู่ใน
                                      ้
วัฏภาคเดียวกัน เช่น
Ex 7. จากปฏิกริยา 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 สารท่ีเป็ นของแข็งกำาหนดให้มีค่าคงท่ี
เท่ากับ 1
Ex 9. CaCO3(s) =CaO(s) + CO2(g)
Kc = [CO2] ; Kp = PCO2
การคำานวณเก่ียวกับค่าคงท่ีสมดุล
Ex 10. จากปฏิกิริยา 2SO2(g) + O2(g)= 2SO3(g) ท่ี
250 c
จงคำานวณหา Kc ท่ีสภาวะสมดุล (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. เม่ ือเติม ก๊าซ H2 และ I2 อย่างละ 0.5 mol ลงใน
ภาชนะขนาด 2 dm3 ท่ีอุณหภูมิ 520Oc เม่ ือระบบเข้าสุ่ภาวะ
สมดุลจากการวิเคราะห์พบว่าภายในภาชนะประกอบด้วยก๊าซ HI
0.06 mol จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล
วิธีทำา H2 (g) + I2(g) =2HI (g)
เร่ิมต้น 0.25 0.25 -
เปล่ียนแปลง 0.015 0.015 0.03
ท่ีสมดุล 0.235 0.235 0.03
K = [HI]2/[H2][I2]
= (0.03)2/(0.235)2
= 2 x 10-2
Ex 12. ท่ีอุณหภูมหน่ ึงก๊าซ HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้
                  ิ
20 % ดังสมการ
2HX =H2 + X2 จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล
วิธีทำา HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้ 20 %
ดังนั ้น HX สลายตัว= 20/100 X 1= 0.2 mol/dm3
2HX= H2 + X2
เร่ิมต้น 1 - -
เปล่ียนแปลง 0.2 0.1 0.1
ท่ีสมดุล 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 ทำาปฏิกริยากับก๊าซ H2 ดังสมการ
                          ิ
3H2(g) + N2(g)= 2NH3(g) ท่ีอุณหภูมิ 400oC
ท่ีภาวะสมดุลพบว่ามี N2 0.6mol/dm3 , H2 0.4
mol/dm3
และ NH3 0.14mol/dm3 จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล

K = [NH3]2/[H2]3[N2]
= (0.14)2/(0.6)(0.4)3
= 0.51

การเปล่ียนภาวะสมดุล
ท่ีภาวะสมดุลของปฏิกิริยาใดๆสมบัติต่างๆเช่น ความเข้มข้นของ
ผลิตภัณฑ์ท่ีเกิดขึ้นและความเข้มข้นของสารตังต้นท่ีเหลือจะมีค่าคงท่ี
                                            ้
ถ้ามีการเปล่ียนแปลงปั จจัยบางอย่างขึ้น เช่น การเปล่ียนความเข้มข้น
อุณหภูมิ หรือความดัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปล่ียนแปลงไป โดย
การเปล่ียนแปลงดังกล่าวจะมีผลต่อภาวะสมดุล
ปั จจัยท่ีมีผลต่อภาวะสมดุลได้แก่
1.การเปล่ียนความเข้มข้น
2.การเปล่ียนความดัน
3.การเปล่ียนอุณหภูมิ
การเปล่ียนความเข้มข้นของสารกับภาวะสมดุล
Ex 14. ปฏิกิริยาระหว่าง Fe(NO3)3 กับ NH4 SCN
Fe3+(aq) + SCN-(aq)= [FeSCN]2+(aq)
นำ ้ าตาล ไม่มีสี สีแดงเลือดนก
ทำาการทดลองโดยแบ่งสารละลายออกเป็ น 4 ส่วนดังนี้
1.เก็บไว้เปรียบเทียบ (blank)
2.เติม Fe(NO3)3 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงเพ่ิมขึ้น
3.เติม NH4 SCN ลงไปปรากฏว่าสีแดงเพ่ิมขึ้น(มากกว่าส่วนท่ี 1
แต่น้อยกว่าส่วนท่ี 2)
4.เติม Na2HPO4 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงจางลงและมีตะกอนสี
ขาวเกิดขึ้น
จากการทดลองอธิบายได้ดังนี้
2.การเติม Fe(NO3)3 ลงไปเท่ากับเป็ นการเพ่ิม Fe3+ซ่ ึงจะทำา
ปฏิกริยากับ SCN- ท่ีเหลืออยู่เกิดเป็ น [FeSCN]2+ทำาให้สีแดง
       ิ
เข้มขึ้น และ Fe3+ ท่ีเติมลงไปถูกใช้ไม่หมด
3.การเติม NH4 SCN เท่ากับเป็ นการเพ่ิม SCN-ซ่ ึงจะทำา
ปฏิกริยากับ Fe3+ ท่ีเหลืออยู่เกิดเป็ น [FeSCN]2+ ทำาให้สีแดง
         ิ
เข้มขึ้นแต่สีจะน้ อยกว่าส่วนท่ี 2 เน่ ืองจาก SCN-ไม่มีสี
4.การเติม Na2HPO4 ลงไปเท่ากับเป็ นการเพ่ิม HPO42- ท่ี
จะไปดึง Fe3+เกิดเป็ นตะกอนขาวของ FePO4 ทำาให้สีแดงของ
สารลายจางลงกว่าเดิม
Fe3+(aq) + 2 HPO42-(aq) =FePO4(s) + H2
PO4-(s)
จากตัวอย่างสรุปได้ว่า การเพ่ิมหรือลดความเข้มข้นของสารจะมีผล
ทำาให้ภาวะสมดุลเปล่ียนไปซ่ ึงท่ีสมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่าง
ไปจากสมดุลเดิม
การเปล่ียนความดันของสารกับภาวะสมดุล
Ex 15. ปฏิกิริยาการเตรียมก๊าซ NO2 ดังสมการ
Cu(s) + 4HNO3(aq)— Cu(NO3)2(aq) +2NO2(g)
+ 2H2O(l)
2NO2(g) =N2O4(g)
สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี
จากปฏิกริยาถ้าเพ่ิมความดันจะพบว่าสีของก๊าซในกระบอกฉี ดยาเข้ม
         ิ
ขึ้นและ
ค่อยๆจางลงจนคงท่ีแต่ถ้าลดความดันจะพบว่าสีของสารละลายใน
กระบอกฉี ดยา
จะจางลงและเข้มขึ้นจนคงท่ีจากตัวอย่างสรุปได้ว่าการเพ่ิมหรือ
ลดความดันของก๊าซจะมีผลทำาให้ภาวะสมดุลเปล่ียนไปท่าสมดุลใหม่
สมบัติของ
ระบบจะแตกต่างไปจากสมดุลเดิม
การเปล่ียนอุณหภูมิกับภาวะสมดุล
Ex 16 จากปฏิกิริยา 2NO2(g) =N2O4(g) +DH
สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี
จากปฏิกริยา ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิโดยการให้ความร้อน จะพบว่าสีของก๊าซ
           ิ
ในกระบอกฉี ดยาเข้มขึ้นแล้วคงท่ี แต่ถ้าลดอุณหภูมิจะพบว่าสีของก๊าซ
ในกระบอกฉี ดยาจางลงแล้วคงท่ี
จึงสรุปได้ว่าการเพ่ิมหรือลดอุณหภูมิของสาร จะมีผลทำาให้ภาวะสมดุล
ของระบบเปล่ียนไป และทีสมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่างไป
จากสมดุลเดิม

ปี ค.ศ. 1884 เลอ ชาเตอลิเอ นั กวิทยาศาสตร์ชาวฝรังเศสได้ศึกษา
                                                 ่
ค้นคว้าเก่ียวกับการ
เปล่ียนแปลงภาวะสมดุลของปฏิกิริยาต่างๆและได้ข้อสรุปว่า ‘ เม่ ือ
ระบบท่ีอยู่ในภาวะสมดุล
ถูกรบกวนโดยการเปล่ียนแปลงปั จจัยท่ีมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ
ระบบจะเกิดการเปล่ียนแปลงไปในทิศทางท่ีจะลดผลของการรบกวน
นั ้น
เพ่ ือให้ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่อีกครัง’
                                       ้

กรณี ท่ีความเข้มข้นเปล่ียน
Ex 17 A + B= C + D
1.ถ้าเพ่ิมความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยา
ไปข้างหน้ าผลท่ีได้คือ
สาร C และ D มากขึ้น สาร B ลดลง
2.ถ้าลดความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยา
ย้อนกลับผลท่ีได้คือ
สาร B เพ่ิมขึ้น สาร C และ D ลดลง
หมายเหตุ กรณี การเพ่ิมหรือลดสารผลิตภัณฑ์ก็ให้ใช้หลักในการ
พิจารณาเช่นเดียวกับสารตังต้น้
กรณี ท่ีความดันเปล่ียน
Ex 18 3A + B= C + 4D
1.ถ้าเพ่ิมความดัน ระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางท่ีจะลดความดัน
โดยการเกิด
ปฏิกริยาย้อน
      ิ
กลับ ผลท่ีเกิดขึ้นคือ สาร A และ B มากขึ้น สาร C และ D จะลด
ลง
2.ถ้าลดความดันระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางเพ่ิมความดันโดย
การเกิด
ปฏิกริยาไปข้างหน้ าผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร C และ D
        ิ
มากขึ้น สาร A และ B ลดลง
หมายเหตุ การเพ่ิมหรือลดความดันจะไม่มีผลต่อภาวะสมดุลของ
ปฏิกริยาถ้า
          ิ
จำานวนโมลของสารท่ีเป็ นก๊าซทังสองข้างเท่ากัน
                                ้
กรณี ท่ีอุณหภูมิเปล่ียนแปลง
Ex 19 X + Y =Z + D+H
1.ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิด
ปฏิกริยาย้อนกลับ ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร X และ Y มากขึ้น สาร Z ลด
            ิ
ลง และค่าคงท่าสมดุล(K)ลดลงด้วย
2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพ่ิมอุณหภูมิโดยเกิด
ปฏิกริยาไปข้างหน้ า ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร X และ Y ลดลง สาร Z
              ิ
เพ่ิมขึ้นและค่าคงท่าสมดุล(K)เพ่ิมขึ้นด้วย
Ex 20 A + B + D+H=C + D
1.ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิด
ปฏิกริยาไปข้างหน้ า ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร A และ B ลดลง สาร C
                ิ
และ D เพ่ิมขึ้น และค่าคงท่าสมดุล(K) เพ่ิมขึ้นด้วย
2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพ่ิมอุณหภูมิโดยเกิด
ปฏิกริยาย้อนกลับผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร A และ B เพ่ิมขึ้น สาร C และ
                  ิ
D ลดลงและค่าคงท่าสมดุล(K)ลดลงด้วย กรณี ตัวเร่งปฏิกิริยากับ
ภาวะสมดุล
การใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็ นการทำาให้ปฏิกิรยาเกิดขึ้นเร็วขึ้นโดยไม่มีผล
                                          ิ
ต่อภาวะสมดุลแต่อย่างใด เพียงแต่ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลเร็วเท่านั ้น
EX. ใ น ป ฏิ กิ ริ ย า Fe3+ + SCN-
[FeSCN]2+

            ¬                       หาก เติ ม NH4SCN ลงไปใน
ปฏิกิริยา

            k                  ห า ก ดึ ง [FeSCN]2+ อ อ ก จ า ก
ปฏิกิริยา

ทำา         ¬                                 เติม NH4SCN

                    เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า เพิ่ ม มากขึ้ น
สมดุล เลื่อนไปทางขวา

            k                               ลด [FeSCN]2+

                    เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า เพิ่ ม มากขึ้ น
สมดุล เลื่อนไปทางขวา




ค่าคง ที่สมดุล (Chemical Equilibrium)

ความสัมพันธ์ระหว่าง ความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะ
สมดุล         เมื่อปฏิกิริยาเคมีที่สาร A ทำาปฏิกิริยากับสาร B
ได้สาร C และสาร D เข้าสู่ภาวะสมดุล
                          A + B             C + D

           อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า (Ratef) และอัตรา
   การเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (Rater) สามารถเขียนได้ดังนี้

                         Kf และ Kr คือค่าคงที่ของ
   Ratef และ Rater ตามลำาดับที่ภาวะสมดุล
Ratef
=       Rater

                                            Kf [A] [B]
=     Kr [C] [D]


                                            K =

=                   [ ] แทนความเข้มข้นเป็น mol/dm3



นิยามของค่าคงที่สมดุล และ การหาค่าคงที่สมดุล
(Equilibrium constant)

         ผลคูณของความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ที่ยกกำาลัง
ด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำานวนโมล สารผลิตภัณฑ์ หารด้วยผลคูณ
ของความเข้มข้นของสารตั้งต้น ทียกกำาลังด้วยสัมประสิทธิ์บอก
                                 ่
จำานวนโมลสารตั้งต้น จะมีค่าคงทีที่อุณหภูมิหนึ่ง คือค่าคงที่
                               ่
สมดุล (Equilibrium constant) และมีสัญลักษณ์เป็น K
หรือ Kc

                   H2 (g) + I2 (g)           2HI

(g)        ที่ภาวะสมดุล               K =



                   2NO2Cl (g)         2NO2 (g) + Cl2

(g)                             K =



ขั้นตอนการคำานวณเกี่ยวกับค่า คงที่สมดุลเคมี

          1. เขียนสมการพร้อมดุล
2. เขียนความเข้มข้นของสารตั้งต้น

         3. เขียนความเข้มข้นของสารที่เปลี่ยนไป

           4. เขียนความเข้มข้นของสารที่ภาวะสมดุล ( จาก
ขั้นที่ 2 + ขั้นที่ 3 )

         5. เขียนค่าคงที่สมดุลจากขั้นที่ 1

           6. แทนค่าความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ที่ภาวะสมดุล
จากขั้นที่ 4 ลงในขั้นที่ 5

         7. คำานวณหาตัวแปร จากขั้นที่ 6

         8. ตอบคำาถามจากโจทย์ที่กำาหนด



ความสัมพันธ์ระหว่าง ค่า K กับความเข้มข้นของสารตั้ง
ต้นและสารผลิตภัณฑ์ และการดำาเนินไปของปฏิกิริยา



          1. ค่า K > 1 ถือว่า ค่า K มาก แสดงว่า
ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้ดีมาก ผลิตภัณฑ์เกิดมาก สารตั้ง
ต้นเหลือน้อย

          2. ค่า K < 1 ถือว่า ค่า K น้อย แสดงว่า
ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้น้อย เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ดี

             ผลิตภัณฑ์เกิดน้อย สารตั้งต้นเหลือมาก

          3. ค่า K = 1 ถือว่า ค่า K ปานกลาง แสดงว่า
สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ จะมีปริมาณพอ ๆ กัน

       4. ค่า K จะคงที่เสมอ ไม่วาสมดุลจะถูกรบกวน
                                ่
ยกเว้น อุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลง

         5. ค่า K > 1 หรือ K < 1 ได้ แต่จะไม่มีค่า
ติดลบ
สรุปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของ ค่า K
 1. สมการเป็นสมการที่กลับข้างสมการเดิม ค่า K ก็เป็นส่วน
กลับค่า K ของสมการเดิม    หรือเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับขอสมา
การเดิม

                             (K       =     )

          2H2 (g) + O2 (g)                 2H2O (g) ; K1

=

          2H2O (g)            2H2 (g) + O2 (g) ;      K2

=




                                          K1.K2   =        .

          = 1


จะได้วา
      ่              K2           =

        2. ถ้าสมการใหม่ได้จากการคูณสมการเดิมด้วย n ค่า K
ของสมการใหม่จะเท่ากับ K ของสมการเดิมยกกำาลังด้วย n ( n
อาจจะเป็นเลขจำานวนเต็มหรือ เศษส่วนก็ได้)

K   =                 เช่น

2H2 (g) + O2 (g)                  2H2O (g) ; K1 =
ถ้าคูณสมการดังกล่าวนี้ด้วย 1/2 จะได้สมการใหม่
เป็นดังนี้

                     H2 (g) + 1/2 O2 (g)              H2O

(g) ; K3 =

             เมื่อพิจารณา K1 และ K3 จะได้วา
                                          ่

                                                 K3 = [

             ]   = (K1)



         3. ถ้าสมการใหม่ได้จากการรวมสมการ 2 สมการ (
สมมติมีค่า K เป็น K1 และ K2 ตามลำาดับ) เข้าด้วยกัน ค่า K
ของสมการใหม่ จะเท่ากับผลคูณของค่า K ของสมการ
เดิม                              K   = K1 . K2

เช่น                  2BrCl (g)        Cl2 (g) + Br2

(g)                   ; K1 =

             Br2 (g) + I2 (g)             2 IBr (g)

             ; K2 =

เมื่อรวมสมการทังสองเข้าด้วยกัน จะได้
               ้

       2BrCl (g) + Br2 (g) + I2 (g)           2 IBr (g) + Cl2

(g) + Br2 (g) ;K3 =


                     K3 =             =          .
K3 = K1 . K2

 4. ถ้าสมการใหม่ได้จากการลบสมการที่ 2 ออกจากสมการที่
1 ค่า K ของสมการใหม่เท่ากับค่า K ของสมการที่ 1 หารด้วย

ค่า K ของสมการที่ 2                          K    =

ค่าคงที่สมดุลในเทอมของความ ดัน (Kp)

 ในปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและสาร ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซ ค่าคงที่
สมดุลสำาหรับระบบของก๊าซจะขึ้นอยู่กับความดันย่อยของก๊าซ
ไม่ใช้ความเข้มข้น มีสัญลักษณ์เป็น Kp

เช่น     ปฏิกิริยา N2 (g) + H2 (g)            2NH3 (g)


      KP =               ,    P   , P    และ P
แทนความดันของก๊าซ NH3 , N2 และ H2 ตามลำาดับ



ความสัมพันธ์ระหว่าง Kp และ Kc

ค่า Kp และ Kc อาจจะเท่ากันหรือไม่เท่ากันก็ได้ ความสัมพันธ์
ระหว่าง Kp และ Kc เป็นดังนี้

                  Kp         = Kc(RT)

                R       = ค่าคงที่ของก๊าซ 0.0823
dm3 . atm . mol-1 . K-1

                  T       = อุณหภูมิเคลวิน

                      = จำานวนโมลของสารผลิตภัณฑ์
(ก๊าซ ) - จำานวนโมลของสารตั้งต้น ( ก๊าซ )

         ถ้า             = 0 ค่า Kp = Kc
ค่าคงที่สมดุลของการละลาย



เมื่อเกลือละลายในนำ้า จะแตกตัวให้ไอออน  ถ้าละลายได้ดี
มากในนำ้า ละลายหมด ปฏิกิริยาจะ ไม่ เกิดภาวะสมดุล

                                           แต่ถ้าเป็นเกลือ
ทีละลายนำ้าได้น้อยมาก ยังมีเกลือเหลืออยู่ สามารถเกิดภาวะ
  ่
สมดุลได้



         ถ้าปฏิกิริยาการละลายเขียนแทนด้วยสมการทั่วไป
ดังนี้



                 AmBn (s)            mAn+ (aq) +
nBm- (aq)



                          ค่า Ksp จะเขียนได้ดังนี้
               Ksp      =      [An+]m [Bm-]n



        เช่น              CaF2 (s)          Ca2+ (aq)
+ 2F- (aq)

                          Ksp        =     [Ca2+] [F-]2



   ถ้าให้ a คือการละลายของ CaF2 เป็นโมล/ลิตร หมาย
ถึง CaF2 ละลายได้ a โมล/ลิตร ดังนั้น จะให้ Ca2+ a
โมล/ลิตร และ F- 2a โมล/ลิตร
CaF2 (s)        Ca2+ (aq) + 2F-
(aq)

                                          a           2a



               Ksp      = (a) (2a)2 = 4a3
              ค่า Ksp จะบอกให้ทราบว่าสารนั้นละลาย
ได้มากน้อยเพียงใด


                  ถ้า Ksp มีค่ามาก จะละลายได้มาก



ค่า Ksp กับการตกตะกอน



ค่า Ksp จะเป็นค่าที่กำาหนดการตกตะกอนของสาร     เช่น

        AgCl(s)     (Ksp = 1.7x 10-10)       ถ้า [Ag+]
[Cl-] = Ksp           AgCl จะเริ่มเกิดการตกตะกอน

[Ag+] [Cl-] คือ ความเข้มข้นเป็นโมล/ลิตรของ Ag+ และ
Cl- ในสารละลายขณะนั้น ซึ่งยังไม่มีตะกอนหรือของแข็งเกิด
ขึ้น ดังนั้นสรุปได้วา
                    ่



ถ้า    [Ag+] [Cl-]       Ksp (AgCl)
AgCl ตกตะกอน

        [Ag+] [Cl-] < Ksp (AgCl)
AgCl ไม่ตกตะกอน

           ร้อยละของการแตกตัว         =         ความ
เข้มข้นที่แตกตัว X 100
ความเข้ม
ข้นเริ่มต้น

หมายเหตุ การแก้สมการหาค่า x ในสมการข้อนี้ ใช้สมการค
วอดราติก ax2 + bx + c = 0


x =
อูำงอิง

http://www.kme10.com/equilibrium/index.html

http://elearning.spu.ac.th/content/chm100/chm/100_ch11.html

More Related Content

What's hot

ทบทวนเรื่องสมดุลเคมี
ทบทวนเรื่องสมดุลเคมีทบทวนเรื่องสมดุลเคมี
ทบทวนเรื่องสมดุลเคมีmaneerat kinnarat
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีchemnpk
 
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีweerabong
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีpaknapa
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57Pipat Chooto
 
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีพัน พัน
 
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมี
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมีบทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมี
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมีJariya Jaiyot
 
สื่อการสอน Chemical equilibrium
สื่อการสอน Chemical equilibriumสื่อการสอน Chemical equilibrium
สื่อการสอน Chemical equilibriumพัน พัน
 
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยาใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยาyaowaluk
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีNanmoer Tunteng
 
Rate มหิดลนุสรณ์
Rate มหิดลนุสรณ์Rate มหิดลนุสรณ์
Rate มหิดลนุสรณ์neena988
 

What's hot (15)

ทบทวนเรื่องสมดุลเคมี
ทบทวนเรื่องสมดุลเคมีทบทวนเรื่องสมดุลเคมี
ทบทวนเรื่องสมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
3.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี573.1 สมดุลเคมี57
3.1 สมดุลเคมี57
 
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
เอกสารประกอบการเรียน เรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
 
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมี
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมีบทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมี
บทที่ 2 ปฏิกิริยาเคมี
 
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of reaction
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of reactionอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of reaction
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of reaction
 
สื่อการสอน Chemical equilibrium
สื่อการสอน Chemical equilibriumสื่อการสอน Chemical equilibrium
สื่อการสอน Chemical equilibrium
 
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยาใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Rate มหิดลนุสรณ์
Rate มหิดลนุสรณ์Rate มหิดลนุสรณ์
Rate มหิดลนุสรณ์
 
Bk
BkBk
Bk
 

Similar to รายงานเรียน

สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีpaknapa
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีpaknapa
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีpaknapa
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีgusuma
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีkorng001
 
ค่าคงที่สมดุล (K)
ค่าคงที่สมดุล (K)ค่าคงที่สมดุล (K)
ค่าคงที่สมดุล (K)Manchai
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีkamonmart
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีkamonmart
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมีkamonmart
 
3210000000000000000
32100000000000000003210000000000000000
3210000000000000000Awirut619
 
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อม
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อมสมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อม
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อมKittivut Tantivuttiki
 
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีweerabong
 

Similar to รายงานเรียน (20)

สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Bk
BkBk
Bk
 
Bk
BkBk
Bk
 
Bk
BkBk
Bk
 
Bk
BkBk
Bk
 
Bk
BkBk
Bk
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
ค่าคงที่สมดุล (K)
ค่าคงที่สมดุล (K)ค่าคงที่สมดุล (K)
ค่าคงที่สมดุล (K)
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Rate
RateRate
Rate
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
สมดุลเคมี
สมดุลเคมีสมดุลเคมี
สมดุลเคมี
 
Metal
MetalMetal
Metal
 
3210000000000000000
32100000000000000003210000000000000000
3210000000000000000
 
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อม
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อมสมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อม
สมดุลเคมีในสิ่งแวดล้อม
 
Equilibrium mahidol
Equilibrium mahidolEquilibrium mahidol
Equilibrium mahidol
 
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี
 

รายงานเรียน

  • 1. รายงาน เรื่องภาวะสมดุลเคมี เสนอ คุณครูวีระพงษ์ บรรจง จัดทำาโดย นางสาวทิพวรรณ ดีดวงพันธ์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่5/1 เลขที่ 14 รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา เคมี(ว 40222) โรงเรียนดงเย็นวิทยาคม คำำนำ ำ
  • 2. ในปั จจุบันกำรเรียนรู้เร่ ืองเคมีมีควำมสำำคัญอย่ำงมำกใน กำรศึกษำ ทั่งตูองใชูในกำรเรียนและยังรวมไปถึงกำรใชูชีวิตประจำำ วันของเรำดูวยซ่ึงอำจตูองพบเจอกับสำรเคมีต่ำงๆดังนั ้นเรำจึงตูอง เรียนรู้เก่ียวกับเร่ ืองรำวของสำรเคมีท่ีมีอย่้ในบนเรียนวิชำเคมี ผู้จัดทำำเห็นว่ำกำรเรียนรู้เร่ ืองวิชำเคมีเป็ นส่ิงจำำเป็ นดังนั ้น จึงไดูรวบรวมเร่ ืองของภำวะสมดุลเคมีท่ีมำไวูใหูผู้อ่ำนไดูศึกษำต่อไป หำกมีขูอผิดพลำดประกำรใดผู้จัดทำำตูองขออภัยมำ ณ โอกำสนี้ ดูวย ขอขอบคุณคุณคร้วีระพงษ บรรจงเป็ นอย่ำงย่ิงท่ีช่วยใหู ์ คำำแนะนำ ำใหูแนวทำงในกำรจัดทำำจนสำำเร็จลุล่วงไปไดูดูวยดี ทิพวรรณ ดีดวงพันธ์
  • 3. สำรบัญ เร่ ือง หนู ำ ภำวะสมดุล 1
  • 4. สมดุลเคมี (Eguilibrium) นั กเคมีมักพบปั ญหาจากปฏิกิริยาเคมีใดๆว่า ผลิตภัณฑ์ท่ีได้มกได้ไม่ ั ถึง 100% โดยอาจมีสาเหตุมาจากเทคนิ คของการทดลอง หรือ ปฏิกริยาเกิดไม่สมบูรณ์ จากหลักปริมาณสารสัมพันธ์จะพิจารณาว่า ิ ในการเกิดปฏิกิริยาใดๆ ปฏิกิริยาต้องดำาเนิ นไปจนสมบูรณ์กล่าวคือ เม่ ือสารทำาปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นจนกว่าสารตังต้นสารใดสาร ้ หน่ ึงหมดไป ปฏิกิริยาจึงจะหยุด Ex 1.CaCO3(s)— CaO(s) + CO2(g)………………..(1) CaO(s) + CO2(g)— CaCO3(s)…………………(2) เม่ ืออัตราการเกิดปฏิกิรยาไปข้างหน้ า(Rate of forward ิ Reaction) ปฏิกิริยา (1)เท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิรยาย้อน ิ กลับ(Rate of backward Reaction)ปฏิกริยา(2) แล้วใน ิ ขณะนั ้นระบบมีสมบัติคงท่ี เรียกว่า เกิดภาวะสมดุล(Equilibrium State) ลักษณะทั่วไปของภำวะสมดุล 1. การเปล่ียนแปลงท่ีเข้าสู่ภาวะสมดุล โดยระบบมิได้หยุดน่ิง แต่จะมี การเปล่ียนแปลงอยู่ตลอดเวลา เรียกว่าสมดุลไดนามิก(Dynamic Equilibrium) ซ่ ึงเป็ นสมดุลท่ีโมเลกุลของสารในระบบยังคงมีการ เปล่ียนแปลงท่ีผันกลับได้และเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาในระบบ ปิ ด(Closed system) 2. ระบบจะดำาเนิ นเข้าสู้ภาวะสมดุลได้เอง โดยอัตราการเกิดปฏิกิริยา ไปข้างหน้ าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิรยาย้อนกลับ ิ 3. การดำาเนิ นเข้าสู่ภาวะสมดุลของระบบอาจเร่ิมจากทางซ้ายหรือทาง ขวาก็ได้ Ex 2.PCl5(g) =PCl3(g) + Cl2(g) ปัจจัยที่มีผลต่อสภาวะสมดุล ทีสภาวะสมดุลสมบัติของสารต่างๆในระบบ สามารถถูก ่ รบกวนได้จากปัจจัยภายนอก อันได้แก่ ความเข้มข้น อุณหภูมิ และ ความดัน ทำาให้ระบบเกิดการเสียสมดุล ดัง นั้นระบบจึงต้องมีการ ปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ อี ก ครั้ ง หนึ่ ง เพื่อ ลดผล ของการ
  • 5. รบกวนนั้น โดยผู้ที่ศึกษาในเรื่อง ของการรบกวนสมดุลและสรุปไว้ เป็นหลักเกณฑ์ไว้คือ เลอชา เตอริเย ความ เข้มข้นกับภาวะสมดุล ถ้ า ใ ห้ ส ม ก า ร เ ค มี ทั่ ว ไ ป เ ป็ น A + B C+D หากมีการไปรบกวนสภาวะสมดุลของ ระบบ โดยการไป เปลียนความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึง จะ ทำาให้ระบบมีการปรับ ่ ่ ตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ได้ดังนี้ ก. ถ้า เพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น (A หรือ B) ระบบ จะปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ เพื่ อ ลดความ เข้ ม ข้ น ของสารที่ เ ติ ม เข้ า ไป (A หรื อ B) โดยสารตั้ ง ต้ น จะทำา ปฏิกิริยากันมากขึ้น ส่ง ผลให้ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าเพิ่มมากขึ้น จึ ง ได้ สารผลิตภัณฑ์ C และ D เข้ มข้ นมากขึ้ น (สมดุ ล เลื่ อนไป ทางขวา) ข. ถ้า เพิ่มความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ (C หรือ D) ระบบ จะปรั บ ตั ว เข้ า สู่ ส ภาวะสมดุ ล ใหม่ เพื่ อ ลดความ เข้มข้นของสารที่เติมเข้าไป (C หรือ D) โดยสารผลิตภัณฑ์ คือ C และ D ทำา ปฏิกิริยากันมากขึ้น ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยา ย้อนกลับได้ มากขึ้น ทำาให้ได้สารตั้งต้น A และ B เข้มข้นมากขึ้น (สมดุลเลื่อน ไปทางซ้าย) ค. ถ้ า ลดความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น (A หรือ B) ระบบ จะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ เพื่อ เพิ่มความ เข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น ให้ ม ากขึ้ น โดยสาร ผลิ ตภั ณ ฑ์ C และ D ทำาปฏิกิริยากันเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้มากขึ้น (สมดุล เลื่อนไป ทางซ้าย)
  • 6. ง. ถ้ า ลดความเข้ ม ข้ น ของสารผลิ ต ภั ณ ฑ์ (C หรือ D) ระบบ จะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ เพื่อ เพิ่มความ เข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ให้มากขึ้น โดยสารตั้งต้น A และ B ทำา ปฏิกิริยากันเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเพิ่มมากขึ้น (สมดุล เลื่อนไป ทางขวา) ค่ำคงท่ีสมดุล ในปฏิกริยาเคมีใดๆ จะมีค่าคงท่ีค่าหน่ ึงซ่ ึงบอกให้ทราบถึงความ ิ สัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้น ของสารต่างๆท่ีภาวะสมดุล เรียกว่า ค่าคงท่ีสมดุล(Equilibrium Constant) Ex 3.H2(g) + I2(g) =2HI(g) ท่ี 4250C การทดลองท่ี [N2] [I2] [HI] K = [HI]2 / [H2][I2] 4.56 0.73 5 8 1 3.56 13.54 54.79 1.250 2 0 15.59 54.67 2.33 3 2.25 16.85 54.14 6 4 3 17.67 54.79 3.130 5 1.831 3.531 54.35 0.47 6 0.47 8.410 54.35 9 9 1.141 1.141 หมายเหตุ lab 1-4 ได้จากการรวมตัวชอง H2 และ I2 lab 5-6 ได้จากการสลายตัวของ HI จากตารางสรุปได้วาไม่ว่าจะเร่ิมต้นด้วยปริมาณสารเท่าใดก็ตาม ่
  • 7. อัตราส่วนระหว่างผลคูณของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิ ดยก กำาลังด้วย สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของผลิตภัณฑ์นั้นๆกับผลคูณ ์ ของความเข้มข้นของสารตังต้นท่ีเหลือแต่ละชนิ ดยกกำาลังด้วย ้ สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของสารท่ีเหลือท่ีสภาวะสมดุลจะมีคาคงท่ี ์ ่ เสมอเม่ ืออุณหภูมิคงท่ี เรียกว่า ค่าคงท่ีสมดุล(k) K = [HI]2 / [H2][I2] จลนศาสตร์เคมีและค่าคงท่ีสมดุล ค.ศ. 1866 C.M. Guldberg นั กคณิ ตศาสตร์ประยุกต์ และ P .Waage นั กเคมีได้เสนอ “ Law of mass action” กล่าวคือ “ อัตราการเกิดปฏิกิรยาจะ ิ ต้องเป็ นปฏิภาคกับความเข้มข้นของสารตังต้นยกกำาลังด้วย ้ สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของสารนั ้นๆ” ์ Ex aA + bB —cC + dD อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้ า Ratef = kf[A]a[B]b………………..(1) อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ Rater = kr [C]c[D]d………………..(2) เม่ ือระบบเข้าสู่สภาวะสมดุลจะได้ (1)=(2) kf[A]a[B]b = kr [C]c[D]d เม่ ือ kf/ kr = K จะได้ K = [C]c[D]d/[A]a[B]b หลักการใช้ค่าคงท่ีสมดุล 1.เม่ ืออุณหภูมิคงท่ี ค่าคงท่ีสมดุล k จะมีค่าคงท่ี และจะต้องอ้างถึง สมการหน่ ึงสมการใดด้วยเสมอ เพราะถ้าเขียนสมการโดยใช้ สัมประสิทธิต่างกันไป 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 K2 = K12 ดังนั ้น 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
  • 8. 2NO2(g) =2NO(g) + O2(g) K2 = [NO]2[O2] /[NO2]2 K2 = 1/K1 ดังนั ้นถ้าเขียนสมการกลับกัน K ใหม่ = 1/K เดิม 2.ในกรณี ท่ีปฏิกริยาเกิดขึ้นหลายๆขันตอน ค่า K ของปฏิกิริยารวม ิ ้ จะเท่ากับผลคูณของค่า K ของปฏิกิริยาย่อยๆนั ้น 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 ซ่ ึงสารตังต้นและสารผลิตภัณฑ์อยู่ใน ้ วัฏภาคเดียวกัน เช่น Ex 7. จากปฏิกริยา 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 สารท่ีเป็ นของแข็งกำาหนดให้มีค่าคงท่ี เท่ากับ 1 Ex 9. CaCO3(s) =CaO(s) + CO2(g) Kc = [CO2] ; Kp = PCO2 การคำานวณเก่ียวกับค่าคงท่ีสมดุล Ex 10. จากปฏิกิริยา 2SO2(g) + O2(g)= 2SO3(g) ท่ี 250 c จงคำานวณหา Kc ท่ีสภาวะสมดุล (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. เม่ ือเติม ก๊าซ H2 และ I2 อย่างละ 0.5 mol ลงใน ภาชนะขนาด 2 dm3 ท่ีอุณหภูมิ 520Oc เม่ ือระบบเข้าสุ่ภาวะ สมดุลจากการวิเคราะห์พบว่าภายในภาชนะประกอบด้วยก๊าซ HI
  • 9. 0.06 mol จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล วิธีทำา H2 (g) + I2(g) =2HI (g) เร่ิมต้น 0.25 0.25 - เปล่ียนแปลง 0.015 0.015 0.03 ท่ีสมดุล 0.235 0.235 0.03 K = [HI]2/[H2][I2] = (0.03)2/(0.235)2 = 2 x 10-2 Ex 12. ท่ีอุณหภูมหน่ ึงก๊าซ HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้ ิ 20 % ดังสมการ 2HX =H2 + X2 จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล วิธีทำา HX 1.0 mol/dm3 สลายตัวได้ 20 % ดังนั ้น HX สลายตัว= 20/100 X 1= 0.2 mol/dm3 2HX= H2 + X2 เร่ิมต้น 1 - - เปล่ียนแปลง 0.2 0.1 0.1 ท่ีสมดุล 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 ทำาปฏิกริยากับก๊าซ H2 ดังสมการ ิ 3H2(g) + N2(g)= 2NH3(g) ท่ีอุณหภูมิ 400oC ท่ีภาวะสมดุลพบว่ามี N2 0.6mol/dm3 , H2 0.4 mol/dm3 และ NH3 0.14mol/dm3 จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล K = [NH3]2/[H2]3[N2] = (0.14)2/(0.6)(0.4)3 = 0.51 การเปล่ียนภาวะสมดุล ท่ีภาวะสมดุลของปฏิกิริยาใดๆสมบัติต่างๆเช่น ความเข้มข้นของ ผลิตภัณฑ์ท่ีเกิดขึ้นและความเข้มข้นของสารตังต้นท่ีเหลือจะมีค่าคงท่ี ้ ถ้ามีการเปล่ียนแปลงปั จจัยบางอย่างขึ้น เช่น การเปล่ียนความเข้มข้น อุณหภูมิ หรือความดัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปล่ียนแปลงไป โดย การเปล่ียนแปลงดังกล่าวจะมีผลต่อภาวะสมดุล
  • 10. ปั จจัยท่ีมีผลต่อภาวะสมดุลได้แก่ 1.การเปล่ียนความเข้มข้น 2.การเปล่ียนความดัน 3.การเปล่ียนอุณหภูมิ การเปล่ียนความเข้มข้นของสารกับภาวะสมดุล Ex 14. ปฏิกิริยาระหว่าง Fe(NO3)3 กับ NH4 SCN Fe3+(aq) + SCN-(aq)= [FeSCN]2+(aq) นำ ้ าตาล ไม่มีสี สีแดงเลือดนก ทำาการทดลองโดยแบ่งสารละลายออกเป็ น 4 ส่วนดังนี้ 1.เก็บไว้เปรียบเทียบ (blank) 2.เติม Fe(NO3)3 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงเพ่ิมขึ้น 3.เติม NH4 SCN ลงไปปรากฏว่าสีแดงเพ่ิมขึ้น(มากกว่าส่วนท่ี 1 แต่น้อยกว่าส่วนท่ี 2) 4.เติม Na2HPO4 ลงไป ปรากฏว่าสีแดงจางลงและมีตะกอนสี ขาวเกิดขึ้น จากการทดลองอธิบายได้ดังนี้ 2.การเติม Fe(NO3)3 ลงไปเท่ากับเป็ นการเพ่ิม Fe3+ซ่ ึงจะทำา ปฏิกริยากับ SCN- ท่ีเหลืออยู่เกิดเป็ น [FeSCN]2+ทำาให้สีแดง ิ เข้มขึ้น และ Fe3+ ท่ีเติมลงไปถูกใช้ไม่หมด 3.การเติม NH4 SCN เท่ากับเป็ นการเพ่ิม SCN-ซ่ ึงจะทำา ปฏิกริยากับ Fe3+ ท่ีเหลืออยู่เกิดเป็ น [FeSCN]2+ ทำาให้สีแดง ิ เข้มขึ้นแต่สีจะน้ อยกว่าส่วนท่ี 2 เน่ ืองจาก SCN-ไม่มีสี 4.การเติม Na2HPO4 ลงไปเท่ากับเป็ นการเพ่ิม HPO42- ท่ี จะไปดึง Fe3+เกิดเป็ นตะกอนขาวของ FePO4 ทำาให้สีแดงของ สารลายจางลงกว่าเดิม Fe3+(aq) + 2 HPO42-(aq) =FePO4(s) + H2 PO4-(s) จากตัวอย่างสรุปได้ว่า การเพ่ิมหรือลดความเข้มข้นของสารจะมีผล ทำาให้ภาวะสมดุลเปล่ียนไปซ่ ึงท่ีสมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่าง ไปจากสมดุลเดิม การเปล่ียนความดันของสารกับภาวะสมดุล Ex 15. ปฏิกิริยาการเตรียมก๊าซ NO2 ดังสมการ Cu(s) + 4HNO3(aq)— Cu(NO3)2(aq) +2NO2(g) + 2H2O(l) 2NO2(g) =N2O4(g) สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี
  • 11. จากปฏิกริยาถ้าเพ่ิมความดันจะพบว่าสีของก๊าซในกระบอกฉี ดยาเข้ม ิ ขึ้นและ ค่อยๆจางลงจนคงท่ีแต่ถ้าลดความดันจะพบว่าสีของสารละลายใน กระบอกฉี ดยา จะจางลงและเข้มขึ้นจนคงท่ีจากตัวอย่างสรุปได้ว่าการเพ่ิมหรือ ลดความดันของก๊าซจะมีผลทำาให้ภาวะสมดุลเปล่ียนไปท่าสมดุลใหม่ สมบัติของ ระบบจะแตกต่างไปจากสมดุลเดิม การเปล่ียนอุณหภูมิกับภาวะสมดุล Ex 16 จากปฏิกิริยา 2NO2(g) =N2O4(g) +DH สีนำ้าตาลแดง ไม่มีสี จากปฏิกริยา ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิโดยการให้ความร้อน จะพบว่าสีของก๊าซ ิ ในกระบอกฉี ดยาเข้มขึ้นแล้วคงท่ี แต่ถ้าลดอุณหภูมิจะพบว่าสีของก๊าซ ในกระบอกฉี ดยาจางลงแล้วคงท่ี จึงสรุปได้ว่าการเพ่ิมหรือลดอุณหภูมิของสาร จะมีผลทำาให้ภาวะสมดุล ของระบบเปล่ียนไป และทีสมดุลใหม่สมบัติของระบบจะแตกต่างไป จากสมดุลเดิม ปี ค.ศ. 1884 เลอ ชาเตอลิเอ นั กวิทยาศาสตร์ชาวฝรังเศสได้ศึกษา ่ ค้นคว้าเก่ียวกับการ เปล่ียนแปลงภาวะสมดุลของปฏิกิริยาต่างๆและได้ข้อสรุปว่า ‘ เม่ ือ ระบบท่ีอยู่ในภาวะสมดุล ถูกรบกวนโดยการเปล่ียนแปลงปั จจัยท่ีมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ ระบบจะเกิดการเปล่ียนแปลงไปในทิศทางท่ีจะลดผลของการรบกวน นั ้น เพ่ ือให้ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่อีกครัง’ ้ กรณี ท่ีความเข้มข้นเปล่ียน Ex 17 A + B= C + D 1.ถ้าเพ่ิมความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยา ไปข้างหน้ าผลท่ีได้คือ สาร C และ D มากขึ้น สาร B ลดลง 2.ถ้าลดความเข้มข้นของสาร A ระบบจะปรับตัวโดยการเกิดปฏิกิริยา
  • 12. ย้อนกลับผลท่ีได้คือ สาร B เพ่ิมขึ้น สาร C และ D ลดลง หมายเหตุ กรณี การเพ่ิมหรือลดสารผลิตภัณฑ์ก็ให้ใช้หลักในการ พิจารณาเช่นเดียวกับสารตังต้น้ กรณี ท่ีความดันเปล่ียน Ex 18 3A + B= C + 4D 1.ถ้าเพ่ิมความดัน ระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางท่ีจะลดความดัน โดยการเกิด ปฏิกริยาย้อน ิ กลับ ผลท่ีเกิดขึ้นคือ สาร A และ B มากขึ้น สาร C และ D จะลด ลง 2.ถ้าลดความดันระบบจะเกิดการปรับตัวในทิศทางเพ่ิมความดันโดย การเกิด ปฏิกริยาไปข้างหน้ าผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร C และ D ิ มากขึ้น สาร A และ B ลดลง หมายเหตุ การเพ่ิมหรือลดความดันจะไม่มีผลต่อภาวะสมดุลของ ปฏิกริยาถ้า ิ จำานวนโมลของสารท่ีเป็ นก๊าซทังสองข้างเท่ากัน ้ กรณี ท่ีอุณหภูมิเปล่ียนแปลง Ex 19 X + Y =Z + D+H 1.ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิด ปฏิกริยาย้อนกลับ ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร X และ Y มากขึ้น สาร Z ลด ิ ลง และค่าคงท่าสมดุล(K)ลดลงด้วย 2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพ่ิมอุณหภูมิโดยเกิด ปฏิกริยาไปข้างหน้ า ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร X และ Y ลดลง สาร Z ิ เพ่ิมขึ้นและค่าคงท่าสมดุล(K)เพ่ิมขึ้นด้วย Ex 20 A + B + D+H=C + D 1.ถ้าเพ่ิมอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางลดอุณหภูมิโดยเกิด ปฏิกริยาไปข้างหน้ า ผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร A และ B ลดลง สาร C ิ และ D เพ่ิมขึ้น และค่าคงท่าสมดุล(K) เพ่ิมขึ้นด้วย 2.ถ้าลดอุณหภูมิ ระบบจะปรับตัวในทิศทางเพ่ิมอุณหภูมิโดยเกิด ปฏิกริยาย้อนกลับผลท่ีเกิดขึ้นคือสาร A และ B เพ่ิมขึ้น สาร C และ ิ D ลดลงและค่าคงท่าสมดุล(K)ลดลงด้วย กรณี ตัวเร่งปฏิกิริยากับ ภาวะสมดุล การใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็ นการทำาให้ปฏิกิรยาเกิดขึ้นเร็วขึ้นโดยไม่มีผล ิ ต่อภาวะสมดุลแต่อย่างใด เพียงแต่ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลเร็วเท่านั ้น
  • 13. EX. ใ น ป ฏิ กิ ริ ย า Fe3+ + SCN- [FeSCN]2+ ¬ หาก เติ ม NH4SCN ลงไปใน ปฏิกิริยา k ห า ก ดึ ง [FeSCN]2+ อ อ ก จ า ก ปฏิกิริยา ทำา ¬ เติม NH4SCN เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า เพิ่ ม มากขึ้ น สมดุล เลื่อนไปทางขวา k ลด [FeSCN]2+ เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า เพิ่ ม มากขึ้ น สมดุล เลื่อนไปทางขวา ค่าคง ที่สมดุล (Chemical Equilibrium) ความสัมพันธ์ระหว่าง ความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะ สมดุล เมื่อปฏิกิริยาเคมีที่สาร A ทำาปฏิกิริยากับสาร B ได้สาร C และสาร D เข้าสู่ภาวะสมดุล A + B C + D อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า (Ratef) และอัตรา การเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (Rater) สามารถเขียนได้ดังนี้ Kf และ Kr คือค่าคงที่ของ Ratef และ Rater ตามลำาดับที่ภาวะสมดุล
  • 14. Ratef = Rater Kf [A] [B] = Kr [C] [D] K = = [ ] แทนความเข้มข้นเป็น mol/dm3 นิยามของค่าคงที่สมดุล และ การหาค่าคงที่สมดุล (Equilibrium constant) ผลคูณของความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ที่ยกกำาลัง ด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำานวนโมล สารผลิตภัณฑ์ หารด้วยผลคูณ ของความเข้มข้นของสารตั้งต้น ทียกกำาลังด้วยสัมประสิทธิ์บอก ่ จำานวนโมลสารตั้งต้น จะมีค่าคงทีที่อุณหภูมิหนึ่ง คือค่าคงที่ ่ สมดุล (Equilibrium constant) และมีสัญลักษณ์เป็น K หรือ Kc H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) ที่ภาวะสมดุล K = 2NO2Cl (g) 2NO2 (g) + Cl2 (g) K = ขั้นตอนการคำานวณเกี่ยวกับค่า คงที่สมดุลเคมี 1. เขียนสมการพร้อมดุล
  • 15. 2. เขียนความเข้มข้นของสารตั้งต้น 3. เขียนความเข้มข้นของสารที่เปลี่ยนไป 4. เขียนความเข้มข้นของสารที่ภาวะสมดุล ( จาก ขั้นที่ 2 + ขั้นที่ 3 ) 5. เขียนค่าคงที่สมดุลจากขั้นที่ 1 6. แทนค่าความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ที่ภาวะสมดุล จากขั้นที่ 4 ลงในขั้นที่ 5 7. คำานวณหาตัวแปร จากขั้นที่ 6 8. ตอบคำาถามจากโจทย์ที่กำาหนด ความสัมพันธ์ระหว่าง ค่า K กับความเข้มข้นของสารตั้ง ต้นและสารผลิตภัณฑ์ และการดำาเนินไปของปฏิกิริยา 1. ค่า K > 1 ถือว่า ค่า K มาก แสดงว่า ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้ดีมาก ผลิตภัณฑ์เกิดมาก สารตั้ง ต้นเหลือน้อย 2. ค่า K < 1 ถือว่า ค่า K น้อย แสดงว่า ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้น้อย เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ดี ผลิตภัณฑ์เกิดน้อย สารตั้งต้นเหลือมาก 3. ค่า K = 1 ถือว่า ค่า K ปานกลาง แสดงว่า สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ จะมีปริมาณพอ ๆ กัน 4. ค่า K จะคงที่เสมอ ไม่วาสมดุลจะถูกรบกวน ่ ยกเว้น อุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลง 5. ค่า K > 1 หรือ K < 1 ได้ แต่จะไม่มีค่า ติดลบ
  • 16. สรุปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของ ค่า K 1. สมการเป็นสมการที่กลับข้างสมการเดิม ค่า K ก็เป็นส่วน กลับค่า K ของสมการเดิม หรือเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับขอสมา การเดิม (K = ) 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g) ; K1 = 2H2O (g) 2H2 (g) + O2 (g) ; K2 = K1.K2 = . = 1 จะได้วา ่ K2 = 2. ถ้าสมการใหม่ได้จากการคูณสมการเดิมด้วย n ค่า K ของสมการใหม่จะเท่ากับ K ของสมการเดิมยกกำาลังด้วย n ( n อาจจะเป็นเลขจำานวนเต็มหรือ เศษส่วนก็ได้) K = เช่น 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g) ; K1 =
  • 17. ถ้าคูณสมการดังกล่าวนี้ด้วย 1/2 จะได้สมการใหม่ เป็นดังนี้ H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O (g) ; K3 = เมื่อพิจารณา K1 และ K3 จะได้วา ่ K3 = [ ] = (K1) 3. ถ้าสมการใหม่ได้จากการรวมสมการ 2 สมการ ( สมมติมีค่า K เป็น K1 และ K2 ตามลำาดับ) เข้าด้วยกัน ค่า K ของสมการใหม่ จะเท่ากับผลคูณของค่า K ของสมการ เดิม K = K1 . K2 เช่น 2BrCl (g) Cl2 (g) + Br2 (g) ; K1 = Br2 (g) + I2 (g) 2 IBr (g) ; K2 = เมื่อรวมสมการทังสองเข้าด้วยกัน จะได้ ้ 2BrCl (g) + Br2 (g) + I2 (g) 2 IBr (g) + Cl2 (g) + Br2 (g) ;K3 = K3 = = .
  • 18. K3 = K1 . K2 4. ถ้าสมการใหม่ได้จากการลบสมการที่ 2 ออกจากสมการที่ 1 ค่า K ของสมการใหม่เท่ากับค่า K ของสมการที่ 1 หารด้วย ค่า K ของสมการที่ 2 K = ค่าคงที่สมดุลในเทอมของความ ดัน (Kp) ในปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและสาร ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซ ค่าคงที่ สมดุลสำาหรับระบบของก๊าซจะขึ้นอยู่กับความดันย่อยของก๊าซ ไม่ใช้ความเข้มข้น มีสัญลักษณ์เป็น Kp เช่น ปฏิกิริยา N2 (g) + H2 (g) 2NH3 (g) KP = , P , P และ P แทนความดันของก๊าซ NH3 , N2 และ H2 ตามลำาดับ ความสัมพันธ์ระหว่าง Kp และ Kc ค่า Kp และ Kc อาจจะเท่ากันหรือไม่เท่ากันก็ได้ ความสัมพันธ์ ระหว่าง Kp และ Kc เป็นดังนี้ Kp = Kc(RT) R = ค่าคงที่ของก๊าซ 0.0823 dm3 . atm . mol-1 . K-1 T = อุณหภูมิเคลวิน = จำานวนโมลของสารผลิตภัณฑ์ (ก๊าซ ) - จำานวนโมลของสารตั้งต้น ( ก๊าซ ) ถ้า = 0 ค่า Kp = Kc
  • 19. ค่าคงที่สมดุลของการละลาย เมื่อเกลือละลายในนำ้า จะแตกตัวให้ไอออน ถ้าละลายได้ดี มากในนำ้า ละลายหมด ปฏิกิริยาจะ ไม่ เกิดภาวะสมดุล แต่ถ้าเป็นเกลือ ทีละลายนำ้าได้น้อยมาก ยังมีเกลือเหลืออยู่ สามารถเกิดภาวะ ่ สมดุลได้ ถ้าปฏิกิริยาการละลายเขียนแทนด้วยสมการทั่วไป ดังนี้ AmBn (s) mAn+ (aq) + nBm- (aq) ค่า Ksp จะเขียนได้ดังนี้ Ksp = [An+]m [Bm-]n เช่น CaF2 (s) Ca2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Ca2+] [F-]2 ถ้าให้ a คือการละลายของ CaF2 เป็นโมล/ลิตร หมาย ถึง CaF2 ละลายได้ a โมล/ลิตร ดังนั้น จะให้ Ca2+ a โมล/ลิตร และ F- 2a โมล/ลิตร
  • 20. CaF2 (s) Ca2+ (aq) + 2F- (aq) a 2a Ksp = (a) (2a)2 = 4a3 ค่า Ksp จะบอกให้ทราบว่าสารนั้นละลาย ได้มากน้อยเพียงใด ถ้า Ksp มีค่ามาก จะละลายได้มาก ค่า Ksp กับการตกตะกอน ค่า Ksp จะเป็นค่าที่กำาหนดการตกตะกอนของสาร เช่น AgCl(s) (Ksp = 1.7x 10-10) ถ้า [Ag+] [Cl-] = Ksp AgCl จะเริ่มเกิดการตกตะกอน [Ag+] [Cl-] คือ ความเข้มข้นเป็นโมล/ลิตรของ Ag+ และ Cl- ในสารละลายขณะนั้น ซึ่งยังไม่มีตะกอนหรือของแข็งเกิด ขึ้น ดังนั้นสรุปได้วา ่ ถ้า [Ag+] [Cl-] Ksp (AgCl) AgCl ตกตะกอน [Ag+] [Cl-] < Ksp (AgCl) AgCl ไม่ตกตะกอน ร้อยละของการแตกตัว = ความ เข้มข้นที่แตกตัว X 100
  • 21. ความเข้ม ข้นเริ่มต้น หมายเหตุ การแก้สมการหาค่า x ในสมการข้อนี้ ใช้สมการค วอดราติก ax2 + bx + c = 0 x =