รายงาน
    เรื่องภาวะสมดุลเคมี
             เสนอ
     คุณครูวีระพงษ์ บรรจง

            จัดทำาโดย
  นางสาวทิพวรรณ ดีดวงพัน...
ในปั จจุบันกำรเรียนรู้เร่ ืองเคมีมีควำมสำำคัญอย่ำงมำกใน
กำรศึกษำ ทั่งตูองใชูในกำรเรียนและยังรวมไปถึงกำรใชูชีวิตประจำำ
วันข...
สำรบัญ

เร่ ือง              หนู ำ
ภำวะสมดุล            1
สมดุลเคมี (Eguilibrium)

นั กเคมีมักพบปั ญหาจากปฏิกิริยาเคมีใดๆว่า ผลิตภัณฑ์ท่ีได้มกได้ไม่
                               ...
รบกวนนั้น โดยผู้ที่ศึกษาในเรื่อง ของการรบกวนสมดุลและสรุปไว้
เป็นหลักเกณฑ์ไว้คือ เลอชา เตอริเย

           ความ เข้มข้นกับภ...
ง.              ถ้ า ลดความเข้ ม ข้ น ของสารผลิ ต ภั ณ ฑ์
(C หรือ D)

          ระบบ จะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ เพื่อ ...
อัตราส่วนระหว่างผลคูณของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิ ดยก
กำาลังด้วย สัมประสิทธิบอกจำานวนโมลของผลิตภัณฑ์นั้นๆกับผลคูณ
  ...
2NO2(g) =2NO(g) + O2(g)
K2 = [NO]2[O2] /[NO2]2
K2 = 1/K1
ดังนั ้นถ้าเขียนสมการกลับกัน K ใหม่ = 1/K เดิม
2.ในกรณี ท่ีปฏิกริ...
0.06 mol จงคำานวณหาค่าคงท่ีสมดุล
วิธีทำา H2 (g) + I2(g) =2HI (g)
เร่ิมต้น 0.25 0.25 -
เปล่ียนแปลง 0.015 0.015 0.03
ท่ีสมดุ...
ปั จจัยท่ีมีผลต่อภาวะสมดุลได้แก่
1.การเปล่ียนความเข้มข้น
2.การเปล่ียนความดัน
3.การเปล่ียนอุณหภูมิ
การเปล่ียนความเข้มข้นของ...
จากปฏิกริยาถ้าเพ่ิมความดันจะพบว่าสีของก๊าซในกระบอกฉี ดยาเข้ม
         ิ
ขึ้นและ
ค่อยๆจางลงจนคงท่ีแต่ถ้าลดความดันจะพบว่าสีข...
ย้อนกลับผลท่ีได้คือ
สาร B เพ่ิมขึ้น สาร C และ D ลดลง
หมายเหตุ กรณี การเพ่ิมหรือลดสารผลิตภัณฑ์ก็ให้ใช้หลักในการ
พิจารณาเช่น...
EX. ใ น ป ฏิ กิ ริ ย า Fe3+ + SCN-
[FeSCN]2+

            ¬                       หาก เติ ม NH4SCN ลงไปใน
ปฏิกิริยา

     ...
Ratef
=       Rater

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


                           ...
2. เขียนความเข้มข้นของสารตั้งต้น

         3. เขียนความเข้มข้นของสารที่เปลี่ยนไป

           4. เขียนความเข้มข้นของสารที่ภ...
สรุปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของ ค่า K
 1. สมการเป็นสมการที่กลับข้างสมการเดิม ค่า K ก็เป็นส่วน
กลับค่า K ของสมการเดิม    หรือเ...
ถ้าคูณสมการดังกล่าวนี้ด้วย 1/2 จะได้สมการใหม่
เป็นดังนี้

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

(g) ;...
K3 = K1 . K2

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



เมื่อเกลือละลายในนำ้า จะแตกตัวให้ไอออน  ถ้าละลายได้ดี
มากในนำ้า ละลายหมด ปฏิกิริยาจะ ไม่ เกิดภ...
CaF2 (s)        Ca2+ (aq) + 2F-
(aq)

                                          a           2a



               Ksp      ...
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
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

รายงานเรียน

2,006 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,006
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
18
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

รายงานเรียน

  1. 1. รายงาน เรื่องภาวะสมดุลเคมี เสนอ คุณครูวีระพงษ์ บรรจง จัดทำาโดย นางสาวทิพวรรณ ดีดวงพันธ์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่5/1 เลขที่ 14 รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา เคมี(ว 40222) โรงเรียนดงเย็นวิทยาคม คำำนำ ำ
  2. 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. 3. สำรบัญ เร่ ือง หนู ำ ภำวะสมดุล 1
  4. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 21. ความเข้ม ข้นเริ่มต้น หมายเหตุ การแก้สมการหาค่า x ในสมการข้อนี้ ใช้สมการค วอดราติก ax2 + bx + c = 0 x =
  22. 22. อูำงอิง http://www.kme10.com/equilibrium/index.html http://elearning.spu.ac.th/content/chm100/chm/100_ch11.html

×