1. สมดุลเคมี

2. การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ การเปลี่ยนแปลงของระบบที่ผันกลับได้ก่อให้เกิด สมดุลเคมีได้มี 3 ประเภท 1 การละลายเป็นสารละลาย 2 การเปลี่ยนสถานะของสาร KNO 3 (s) K + (aq) + NO 3 - (aq) ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ

3. ปฏิกิริยาไปข้างหน้าอย่างเดียว หรือ ปฏิกิริยาสมบูรณ์ (Irreversible reaction) ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นทำปฏิกิริยากัน จนหมด เกิดเป็นผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ โดยไม่ย้อนกลับ 3 การเกิดปฏิกิริยาเคมี 2H 2 + O 2 2H 2 O C + O 2 CO 2 Zn + 2H + Zn 2+ + H 2

4. 2. ปฏิกิริยาแบบมีสมดุล หรือปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์ สีน้ำตาลแก่ ไม่มีสี ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นทำปฏิกิริยากัน เกิด ผลิตภัณฑ์และขณะเดียวกันผลิตภัณฑ์บาง ส่วนทำปฏิกิริยากันกลับเป็นสารตั้งต้นใหม่ ทำให้ปฏิกิริยาเกิดไม่สมบูรณ์ไม่ว่าจะใช้ เวลานานเท่าใดก็ตาม เรียกว่า ปฏิกิริยาผันกลับได้ (Reversible reaction) NO 2 + NO 2 N 2 O 4

5. ตัวอย่าง การเปลี่ยนแปลงของระบบใดต่อไปนี้ผันกลับ ได้ ก . ถ้วยใส่น้ำแข็งวางไว้ในห้อง ข . น้ำโซดาในขวดปิดฝา ค . เกล็ด I 2 ในขวดชมพู่ปิดฝา ง . ละลายน้ำตาลในน้ำจนอิ่มตัวมีน้ำตาลเหลือ ในบิกเกอร์ จ . ผสม NaOH กับ NH 4 Cl ในบิกเกอร์ที่ไม่ได้ ปิดฝา ฉ . ผสม Al กับ HCl ในภาชนะที่ปิดฝาสนิท

6. ภาวะสมดุล ( Equilibrium state) ภาวะของระบบที่อัตราเร็วของการเปลี่ยนแปลง ไปข้างหน้าเท่ากับอัตราเร็วของการเปลี่ยนแปลง ย้อนกลับ - ที่สมดุลความเข้มข้นของสารตั้งต้นและ สารผลิตภัณฑ์คงที่

7. เงื่อนไขของการเกิดภาวะสมดุลเคมี 1. อยู่ในระบบปิด 2. สมบัติของระบบคงที่ 3. เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ 4 . อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าเท่ากับ อัตราการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ 5. ระบบนั้นต้องมีสารตั้งต้นเหลือ และสารผลิต ภัณฑ์เกิดขึ้น สารทุกชนิดในระบบต้องมี ปริมาณคงที่

8. ภาวะสมดุลในปฏิกิริยาเคมี เมื่อระบบคงที่เอาสารละลายมาทดสอบสารแต่ละ ชนิดในระบบ 2Fe 3+ + 2I - 2Fe 2+ + I 2

9. พบว่าทดสอบพบสารทุกชนิด - I 2 ทดสอบด้วยน้ำแป้ง ให้สีน้ำเงิน - Fe 2+ ทดสอบด้วย [Fe(CN) 6 ] 3- ให้ตะกอนสีน้ำเงิน - Fe 3+ ทดสอบด้วย SCN - ให้สารละลายสีแดง เลือดนก - I - ทดสอบด้วย AgNO 3 ให้ตะกอนสีเหลืองอ่อน

10. ในปฏิกิริยาผันกลับใดๆ ที่เกิดขึ้น จะมีการ เปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาจนถึงภาวะหนึ่ง ที่การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นและผลิต ภัณฑ์คงที่ เรียกว่า ภาวะสมดุล สรุป 2Fe 3+ + 2I - 2Fe 2+ + I 2 2Fe 2+ + I 2 2Fe 3+ + 2I -

11. เป็นขบวนการที่ระบบมีการเปลี่ยนแปลงตลอด เวลาไม่หยุดนิ่ง โดยการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าและย้อนกลับเกิดขึ้นในอัตราที่เท่ากัน สมดุลไดนามิก ( D ymamic E quilibrium) สมดุลเคมี เป็นสมดุลพลวัต (dymamic equilibrium)

12. 1. สมดุลเคมีเนื้อเดียว ( สมดุลเอกพันธุ์ ) ( Homogeneous chemical equilibrium) สมดุลที่สารทุกชนิดอยู่ในสถานะเดียวกันหมด ประเภทของสมดุลไดนามิก N 2(g) + 2H 2(g) 2NH 3 CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O PbO + Sn Pb + SnO CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Fe 2+ Fe 3+ + e

13. 2. สมดุลเคมีเนื้อผสม ( สมดุลวิวิธพันธุ์ ) ( Heterogeneous chemical equilibrium) สมดุลที่มีสารต่างๆมากกว่า 2 สถานะอยู่ ในระบบเดียวกัน CaCO 3 CaO + CO 2 AgCl Ag + + Cl - H 2 + Br 2 2HBr

14. ปฏิกิริยาสามารถเริ่มจากด้านใดก็ได้ - ผลที่ได้จะมีลักษณะเช่นเดียวกัน การดำเนินเข้าสู่ภาวะสมดุลของระบบ N 2 O 4 NO 2 N N O O O O N O O N O O

15. ที่สมดุลความเข้มข้นของ NO 2 และ N 2 O 4 ไม่เท่ากัน NO 2 N 2 O 4 ความเข้มข้น เวลา เริ่มต้นมี NO 2 อย่างเดียว NO 2 N 2 O 4 ความเข้มข้น เวลา เริ่มต้นมี N 2 O 4 อย่างเดียว เริ่มต้นมี N 2 O 4 และ NO 2 NO 2 N 2 O 4 ความเข้มข้น เวลา

16. กราฟของสมดุลเคมี 1. กราฟอัตรากับเวลา X 2 + 2Y 2 2XY 2 อัตราการเกิดปฏิกิริยา เวลา ( s) X 2 + 2Y 2 2XY 2 X 2 + 2Y 2 2XY 2 2XY 2 X 2 + 2Y 2

17. 2. กราฟระหว่างความเข้มข้นกับเวลา ก . สารตั้งต้นเหลือน้อยกว่าผลิตภัณฑ์ [X] < [Y] [X] [Y] ความเข้มข้น เวลา X Y

18. ข . สารตั้งต้นเหลือมากกว่าผลิตภัณฑ์ [X] > [Y] [X] [Y] ความเข้มข้น เวลา X Y

19. ค . สารตั้งต้นเหลือเท่ากับผลิตภัณฑ์ [X] > [Y] [X] [Y] ความเข้มข้น เวลา X Y

20. ตัวอย่าง กำหนดสมดุลของปฏิกิริยา เริ่มต้นใส่ก๊าซ N 2 1.0 โมล และก๊าซ H 2 0.8 โมล ในภาชนะ 1 dm 3 ให้ทำปฏิกิริยากัน เกิดก๊าซ NH 3 ที่อุณหภูมิหนึ่ง โดยอัตราไปข้างหน้าลดลงช้า แต่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับเพิ่มขึ้น เมื่อเข้าสู่ สมดุลพบว่ามีก๊าซ NH 3 เกิดขึ้น 0.4 โมล ที่เวลา 30 วินาที จงเขียนกราฟแสดงสมดุล N 2 + 3H 2 2NH 3

21. 1. กราฟอัตรากับเวลา อัตราการเกิดปฏิกิริยา เวลา ( s) N 2 + 3H 2 2NH 3 N 2 + 3H 2 2NH 3 2NH 3 N 2 + 3H 2 30

22. 2. กราฟระหว่างความเข้มข้นกับเวลา [N 2 ] [H 2 ] ความเข้มข้น เวลา (s) [NH 3 ] 30

23. ค่าคงที่สมดุล (Equilibrium Constant) เป็นค่าที่บอกให้ทราบถึงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารต่างๆ ที่ภาวะสมดุล ซึ่งหาได้จากอัตราส่วนระหว่างผลคูณของความเข้มข้นของ ผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลของผลิต - ภัณฑ์นั้นๆกับผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหลือแต่ละชนิด ยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลของสารที่เหลือที่สภาวะสมดุล จะมีค่าคงที่เสมอเมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าคงที่ของสมดุล แทนด้วยสัญลักษณ์ K

24. สมการที่ได้นี้เรียกว่า กฎของภาวะสมดุลทางเคมี (Law of Chemical Equilibrium) เศษส่วนทางขวามือ เรียกว่า Mass action expression

25. K = [ ผลิตภัณฑ์ ] โมล [ ผลิตภัณฑ์ ] โมล [ สารตั้งต้น ] โมล [ สารตั้งต้น ] โมล

26. ** ค่า K จะบอกปริมาณผลิตภัณฑ์ว่าเกิดมากหรือน้อย ** ค่า K ไม่ได้บอกความเร็วของปฏิกิริยา

27. ค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี ในปฏิกิริยาเนื้อผสม ถ้าสารที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยามี ของแข็ง (s)) หรือ ของเหลวบริสุทธิ์ (l) รวมอยู่ด้วย ไม่ต้อง นำความเข้มข้นของสารที่เป็น ของแข็งหรือของเหลวที่บริสุทธิ์มาเขียนไว้ในอัตราส่วนที่แสดงค่าคงที่ ของสมดุล เพราะสารที่เป็นของแข็งและของเหลวบริสุทธิ์จะมีความเข้มข้น คงที่ Fe 2+ (aq) + Ag + (aq) Fe 3+ (aq) + Ag(s)

28. CO 2 (g) + H 2 (g) CO(g) + H 2 O(l) 3Fe(s) + 4H 2 O(g) Fe 3 O 4 (s) + 4H 2 (g)

29. ** ของแข็งและของเหลวที่บริสุทธ์มีความเข้มข้น คงที่ให้นำความเข้มข้นไปรวมกับค่า K โจทย์ จงเขียนความสัมพันธ์ของค่าคงที่สมดุลและ หน่วยของค่าคงที่สมดุลจากปฏิกิริยาต่อไปนี้ ง . 2 HgO(s) 2Hg(l) + O 2 (g) จ . H 2 O(l) H + (aq) + OH - (aq) ก . 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O ข . 2SO 3 + 2Cl 2 2SO 2 Cl 2 + O 2 ค . SO 3 + H 2 SO 2 + H 2 O

30. ข้อสังเกตเกี่ยวกับค่าคงที่ของสมดุล (K) ค่า K ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิคือ เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่า K ก็จะคงที่ แต่ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนค่า K ก็จะเปลี่ยนด้วย ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงค่า K จะต้องอ้างถึงอุณหภูมิด้วยเสมอ ค่า K ในปฏิกิริยาต่างชนิดกันส่วนใหญ่จะมีหน่วยต่างกันและ บางปฏิกิริยาไม่มีหน่วย หน่วยของค่า K จะเป็นอย่างไรขึ้นอยู่กับ mass action expression เช่น N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)

31. N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g)

32. ความสำคัญของค่าคงที่สมดุล , K บอกให้ทราบว่าที่สมดุลมีสารตั้งต้นหรือ ผลิตภัณฑ์มากกว่ากัน K >> 1 สมดุลไปทางขวามีผลิตภัณฑ์มากกว่า K << 1 สมดุลไปทางซ้ายมีสารตั้งต้นมากกว่า

33. ความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี 1. ถ้าเขียนสมการย้อนกลับ k ใหม่จะเป็นส่วนกลับของ k เดิม K 2 = 1 k 1 K 1 • k 2 = 1

34. A + B C ; K 1 = 2 C A + B ; K 2 = ? K 2 = 1 1 K 1 2

35. N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) เช่น =0.36 ( ที่ 100’C) เมื่อเขียนสมการย้อนกลับ จะได้ 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g)

36. 2. ถ้าสมดุลเดิมถูกคูณด้วยจำนวนเต็ม n K ใหม่จะมีค่าเท่ากับ k เดิมยกกำลัง n ค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี K 2 = (K 1 ) n

37. 1/2N 2 O 4 (g) NO 2 (g) ถ้าคูณสมการด้วย 2 จะได้ N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)

38. 3. ถ้าสมการใหม่ เกิดจากสมการย่อยรวมกัน k ใหม่จะเท่ากับ k ย่อยคูณกัน K 3 = K 1 • K 2 ค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี

39. SO 2 (g) + 1/2O 2 (g) SO 3 (g) ;K 1 =20 NO 2 (g) NO(g) + 1/2O 2 (g) ;K 2 =0.01 จงหาค่า K ของสมการ SO 2 (g) + NO 2 (g) SO 3 (g) + NO(g) ; K 3 = ?

40. Ex1 ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา 2NO(g)+O 2 (g) 2NO 2 (g) เท่ากับ 1 x 10 12 จงหาค่าคงที่ของสมการ NO(g)+1/2O 2 (g) NO 2 (g) K 2 = (K 1 ) 1/2 K 2 = (1x10 12 ) 1/2

41. Ex2 กำหนดค่าคงที่ของสมการต่างๆ ดังนี้ +  +  -   x2

42.  +  x2 -  3  +(  x2)-  K 4 =K 1 (K 3 ) 2 x1/K 2

43. โจทย์ จากปฏิกิริยา จงหาค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาต่อไปนี้

44. การคำนวณเกี่ยวกับค่าคงที่สมดุล Ex1 ปฏิกิริยา 2SO 2 (g)+O 2 (g) 2SO 3 (g) ซึ่งเกิดในภาชนะขนาด 2 ลิตร เมื่อปฏิกิริยาเข้าสู่สมดุลพบว่าในภาชนะ ประกอบด้วย SO 3 1.2 mol SO 2 0.4 mol และ O 2 0.6 mol จงหาค่าคงที่สมดุล วิธีทำ จากโจทย์ [SO 3 ] = 0.6M [SO 2 ] = 0.2M [O 2 ] = 0.3M แทนค่า = 30

45. Ex2 จากปฏิกิริยา 2H 2 S(g) 2H 2 (g)+S 2 (g) เมื่อถึงสมดุลมี H 2 S 2 mol, H 2 0.4 mol และ S 2 1.6 mol ในภาชนะขนาด 500 cm 3 จงหาค่าคงที่สมดุลของ ปฏิกิริยานี้ Ex3 จากปฏิกิริยา PCl 5 (g) PCl 3 (g)+Cl 2 (g) ที่ภาวะเริ่มต้น PCl 5 และ PCl 3 มีค่าเท่ากับ 0.84M และ 0.18M ตามลำดับ ถ้าที่ภาวะสมดุล PCl 5 มีความเข้มข้นเท่ากับ 0.72M ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้มีค่าเท่าใด

46. Ex4 ปฏิกิริยา A + B C + D มีค่าคงที่สมดุล เท่ากับ 9 ถ้าผสม A และ B อย่างละ 2 mol/dm 3 เข้าด้วยกัน จะมี B และ C อยู่อย่างละกี่ mol/dm 3 ที่ภาวะสมดุล Ex5 จากสมดุล I 2 (g) + Br 2 (g) 2IBr(g) มีค่าคงที่สมดุล 256 ที่ 150’C ถ้าเริ่มต้นด้วย I 2 และ Br 2 ปริมาณเท่ากันในภาชนะปิด ณ สมดุลมี IBr อยู่ 4 mol/dm 3 จงหาความเข้มข้นของ I 2 ที่เหลือในหน่วย mol/dm 3

47. จากปฏิกิริยา 2A C + X ; K1 = 5 X + B A + D ; K2 = 8 จงหาค่า K ของปฏิกิริยา C + D A + B