More Related Content
Similar to Equilibrium mahidol (20)
More from สุรัชนี ภัทรเบญจพล (8)
Equilibrium mahidol
- 1. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 1
สมดุลเคมี
(Chemical equilibrium)
1. สมดุลเคมี เปนสมดุลแบบไดนามิกหรือสมดุลพลวัต (dynamic equilibrium) หมายถึง
การเปลี่ยนแปลงปฏิกริยาไปขางหนาและปฏิกิริยายอนกลับอยูตลอดเวลา ไมหยุดนิ่ง
ิ
2. ประเภทของสมดุลไดนามิก
2.1 ภาวะสมดุลระหวางสถานะ เกิดจากสถานะที่แตกตางกัน
ประเภทสมดุล การเปลี่ยนแปลง ภาวะของสมดุล ตัวอยาง
อัตราการ
สมดุลของการ
solid liquid หลอมเหลวเทากับ H2O(s) H2O(l)
หลอมเหลว
อัตราการแข็งตัว
อัตราการระเหย
สมดุลของการ
liquid gas เทากับอัตราการ H2O(l) H2O(g)
กลายเปนไอ
กลั่นตัว
อัตราการระเหิด
สมดุลของการ
solid gas เทากับอัตราการ I2(s) I2(g)
ระเหิด
เกิดผลึก
2.2 ภาวะสมดุลในสารละลาย
1) สมดุลของการแตกตัว เกิดขึ้นกับสารละลายอิเล็กโทรไลตออนในน้ํา สวนหนึ่ง
แตกตัวเปนไอออน ในขณะที่บางสวนของไอออนจะรวมกันเปนโมเลกุล เชน
HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq)
2) สมดุลของการละลาย เกิดขึนกับสารละลายอิเล็กโทรไลตแกหรือนอนอิเล็ก
้
โทรไลตที่อยูในภาวะอิ่มตัว(ถาไมอิ่มตัวจะไมเกิดสมดุลเกิดขึ้น) ซึ่งกลาวไดวาอัตราการละลาย
เทากับอัตราการตกผลึก
CuSO4(s) + H2O(l) Cu2+(aq) + SO42-(aq)
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 2. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 2
2.3 ภาวะสมดุลในปฏิกิริยาเคมี เชน
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq)
3. ปฏิกิริยาทีผันกลับได (Reversible reaction)
่
ในการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เมื่อสารตั้งตนเขาทําปฏิกิริยากันไดสารผลิตภัณฑจะเรียกวา
ปฏิกิริยาไปขางหนา และเมื่อสารผลิตภัณฑทําปฏิกิริยากันแลวไดเปนสารตั้งตนเรียกวาปฏิกิรยา
ิ
ยอนกลับ สําหรับการเปลี่ยนแปลงปฏิกริยาเคมีทั้งไปขางหนาและปฏิกิริยายอนกลับจะเรียกวาการ
ิ
เปลี่ยนแปลงทีผันกลับไดหรือปฏิกิริยาที่ผันกลับได (reversible reaction)
่
ปฏิกิริยาไปขางหนา Reactant Product
ปฏิกิริยายอนกลับ Reactant Product
ปฏิกิริยาที่ผันกลับได Reactant Product
ปฏิกิริยาผันกลับไดของสารละลาย
[Co(H2O)6]2+ + 4Cl- [CoCl4]2- + 6H2O
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 3. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 3
ณ อุณหภูมิหองไอออนทั้งสองของโคบอลตจะปะปนกันอยูในสารละลาย และเปน
สารละลายสีมวง ตอเมื่อเราใหความรอนแกสารละลาย ปฏิกิรยาไปขางหนาจะเกิดไดมากขึ้น
ิ
สารละลายจะเปลี่ยนเปนสีนาเงินในรูปของ [CoCl4]2- และเมือนําสารละลายนี้มาทําใหเย็น
้ํ ่
ปฏิกิรยายอนกลับจะเกิดไดมากขึ้นใหสารละลายสีชมพูในรูปของ [Co(H2O)6] 2+ ในบทนี้เราจะ
ิ
ศึกษาเรื่องสมดุลเคมี รวมถึงปจจัยตาง ๆ ที่มีผลตอสมดุลเคมี
ปฏิกิริยาเคมีสวนใหญมักจะเปนปฏิกิริยาทีผันกลับได คือมีการเปลี่ยนแปลงในทิศทางที่
่
เกิดสารผลิตภัณฑหรือการเปลี่ยนแปลงไปขางหนาและการเปลี่ยนแปลงยอนกลับหรือการ
เปลี่ยนแปลงในทิศทางที่เกิดสารตั้งตนเมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาและอัตราการ
เกิดปฏิกิริยายอนกลับมีคาเทากัน แสดงวาระบบเขาสู สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium)
4. ระบบกับสิ่งแวดลอม (System and surrounding)
1) ระบบ สิ่งที่เราศึกษาหรือทดลอง
2) สิ่งแวดลอม คือสิ่งที่อยูนอกระบบ
5. ชนิดของระบบ
1) ระบบเปด (Opened system) คือระบบที่มีการถายเทไดทั้งมวลสารและพลังงาน
กับสิ่งแวดลอม
2) ระบบปด (Closed system) คือระบบที่มีการถายเทเฉพาะพลังงานอยางเดียว แตไม
มีการถายเทมวลสาร
3) ระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) คือระบบที่ไมมีการถายเททังพลังงานและมวล
้
สารแกสิ่งแวดลอม
Energy Energy Energy
Matter Matter Matter
Opened system Closed system Isolated system
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 4. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 4
ตัวอยาง การเปลี่ยนแปลงตอไปนี้จัดวาเปนระบบแบบใด
1) การหลอมเหลวแนพธารีนในชามกระเบื้อง ระบบ.............................
2) ใสโลหะทองแดงลงในสารละลายกรดไนตริก ระบบ.............................
3) ผสมกรด HCl กับ NaOH ในบีกเกอร ระบบ.............................
4) ตั้งบีกเกอรใสน้ําปูนใสไวบนโตะจนกระทั่งมีฝาสีขาว
ลอยอยูบนน้ําปูนใส ระบบ.............................
6. ระบบที่อยูในภาวะสมดุล
1) เกิดในระบบปด
2) อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาเทากับปฏิกิริยายอนกลับ
3) เปนปฏิกิริยาทีผันกลับได
่
4) มีสมบัติคงที่ (สี อุณหภูมิ ความดัน ความเขมขน และ จํานวนโมล)
ตัวอยาง จากปฏิกิริยาเคมีตอไปนี้จงตอบคําถาม
A + B C + D
1) A B สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
2) C D สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
3) A C สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 5. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 5
4) B D สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
5) A B C สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
6) B C D สมดุล
ระบบเขาสูสภาวะสมดุลได หรือ ไมได สารใดเกิดใหม .................
สารใดที่มีจํานวนโมลเพิ่มขึน........................สารใดที่มีจานวนโมลลดลง........................
้ ํ
7. ภาวะสมดุล
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีไปขางหนาเทากับปฏิกิริยายอนกลับ
เริ่มตนอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาเริมลดลง ในขณะที่ปฏิกิริยายอนกลับเริ่มเพิ่มขึ้น ที่
่
ภาวะสมดุลอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาและปฏิกริยายอนกลับมีคาเทากันถาไมมีการรบกวน
ิ
สมดุลเกิดขึ้น ตัวอยางเชนการทดลองในระบบของสารตอไปนี้ดังสมการ
N2O4(g) 2NO2(g)
ไมมีสี สีน้ําตาล
เมื่อเรานํากาซไดไนโตรเจนเตตระออกไซดใสไวในขวดที่มีฝาปด และทําใหมีอณหภูมิ
ุ
100๐C กาซในขวดจะเริ่มเปลี่ยนเปนสีนาตาลและคอย ๆ เขมขึ้นเรื่อย ๆ จนความเขมสีคงที่ เมือ
้ํ ่
ทําการศึกษาในระดับโมเลกุลพบวา ในชวงแรกโมเลกุลของ N2O4 จะแพรกระจายไปทั่วขวด
จากนั้นจึงคอย ๆ สลายตัวเปน NO2 ซึ่งมีสีน้ําตาล และโมเลกุลของ NO2 จะคอย ๆ เพิ่มมากขึ้น
จึงเห็นเปนสีนาตาลเขมขึ้น เมื่อจํานวนโมเลกุลของ N2O4 นอยลง N2O4 ก็จะสลายตัวชาลงดวย
้ํ
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 6. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 6
ในขณะที่โมเลกุลของ N2O4 สลายตัว โมเลกุลของ NO2 จะเกิดขึ้น และเมื่ออัตราการ
เกิดปฏิกิรยาไปขางหนา (การสลายตัวของ N2O4 ) เทากับอัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับ (การ
ิ
เกิด N2O4 ) ภาวะนี้เรียกวา ภาวะสมดุล
8. กราฟแสดงความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมีกับเวลาในระบบที่มีภาวะสมดุล
ิ
R1
A B
R2
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกิริยาไปขางหนา A B
สมดุล
ปฏิกิริยายอนกลับ B A
เวลา
เมื่อเปรียบเทียบ R1 และ R2 ควรเปนอยางไร
ที่เริ่มตนปฏิกริยา
ิ R1………………R2
ที่ภาวะสมดุล R1………………R2
นอกจากการเกิดภาวะสมดุลนั้นจะตองเปนระบบปด เปนปฏิกิริยาที่ผนกลับไดแลว ภาวะสมดุลจะ
ั
เกิดขึ้นไดอีกประการหนึ่งทีสําคัญคือคุณสมบัติของระบบคงทีทั้ง สี กลิ่น และความเขมขนของสาร
่ ่
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 7. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 7
กราฟแสดงในเทอมของความเขมขนของสมดุลไดนามิกของสารแตละตัวในระบบได ซึ่งที่ภาวะ
สมดุลความเขมขนของสารทุกตัวในระบบจะคงที่ดังกราฟตอไปนี้
A + B C + D
A+B
[ ]
C+D
เวลา
กราฟแสดงความเขมขนที่ภาวะสมดุลเมื่อความเขมขนของสาร ผลิตภัณฑ เทากับ สารตั้งตน
A+B
[ ]
C+D
เวลา
กราฟแสดงความสัมพันธที่ภาวะสมดุลเมื่อความเขมขนของสารผลิตภัณฑ นอยกวา สารตั้งตน
C+D
[ ]
A+B
เวลา
กราฟแสดงความสัมพันธที่ภาวะสมดุลเมื่อความเขมขนของสารผลิตภัณฑ มากกวา สารตั้งตน
การแสดงกราฟสมดุลของระบบในแงความเขมขนไมจําเปนตองเขียนความสัมพันธ
ระหวางความเขมขนของสารทุกตัวกับเวลา อาจเขียนพิจาณาแคสารใดสารหนึ่ง
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 8. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 8
9. ภาวะสมดุลกับตัวเรงปฏิกิริยา
หากนําตัวเรงใสเขาไปในปฏิกิริยาที่สามารถเกิดภาวะสมดุลไดและปฏิกิริยาขณะนันยังไม
้
เขาสูสมดุล ตัวเรงจะเรงใหเขาสูภาวะสมดุลไดเร็วขึ้น โดยจะเรงใหปฏิกริยาไปขางหนาและ
ิ
ปฏิกิริยายอนกลับใหเทากัน แตถาภาวะนันเขาสูสมดุลแลวตัวเรงปฏิกิริยาจะไมมีผลตอระบบ
้
10. สมดุลเอกพันธและสมดุลวิวิธพันธ (Homogeneous and heterogeneous
equilibrium)
สมดุลเอกพันธคือสมดุลที่มีสามตั้งตนและผลิตภัณฑทกชนิดมีวฏภาคเดียวกันสวนสมดุลที่มีวฏภาค
ุ ั ั
ตางกันตั้งแต 2 ชนิดเรียกวาสมดุลวิวิธพันธ
ตัวอยางสมดุลวิวิธพันธไดแกสภาวะระหวางน้ําในสถานะของเหลวกับน้ําในสถานะไอ
H2O(l) H2O(g)
เลอชาเตอริเอ (Lechatelier) กลาวไววา ระบบใดก็ตามที่เขาสูภาวะสมดุล หากระบบถูกระกวน
ดวยภาวะตางๆ (ความเขมขน อุณหภูมิ หรือ ความดัน) จะทําใหระบบที่เขาสูสมดุลนั้นเสียไป แต
ระบบจะพยายามปรับสภาวะใหเขาสูสมดุลอีกครั้ง แตจะไมเหมือนสมดุลครั้งแรก
เชน จากปฏิกริยา A + B
ิ C + D ซึ่งอยูในภาวะสมดุลถาเปลี่ยนความเขมขนของสารตัว
หนึ่งตัวใดของระบบจะทําใหสมดุลเปลี่ยน
ถาเพิ่ม [A] จะทําใหสมดุลเปลี่ยนทิศทาง เพื่อลดความเขมขนของ A ตามหลักเลอชาเตอริเอ
สมดุลเปลี่ยนจากซายไปขวา ที่สมดุลใหม [A] เพิ่มขึ้น [B] ลดลง [C] และ [D] เพิ่มขึ้น เมื่อ
เทียบกับสมดุลเดิม
เวลา
สมดุลเกา สมดุล
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 9. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 9
ถาลด [A] จะทําใหสมดุลเปลี่ยนทิศทาง เพื่อเพิ่มความเขมขนของ A ตามหลักเลอชาเตอริเอ
สมดุลเปลี่ยนจากขวาไปซาย ที่สมดุลใหม [A] ลดลง [B] เพิ่มขึ้น [C] และ [D] ลดลง เมื่อ
เทียบกับสมดุลเดิม
เวลา
สมดุลเกา สมดุล
11. คาคงที่สมดุลกับสมการเคมี
กําหนดใหปฏิกิริยาเคมีคือ
aA + bB cC + dD
เมื่อเขียนคาคงที่สมดุล (K) จะไดความสัมพันธดังนี้
[C]c [D]d
K= ... (1)
[A]a [B]b
หากมีการเปลียนแปลงสมการเคมี เชนกลับสมการจากสารตั้งตนเปนสารผลิตภัณฑหรือ
่
จํานวนโมลของสมการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ก็จะมีผลตอคาคงที่สมดุลใหมดวย ดังตัวอยาง
กรณีที่ 1. ถากลับสมการจากสารตั้งตนเปนสารผลิตภัณฑคาคงที่สมดุลใหมจะเปนสวนกลับกับ
คาคงที่เดิมเชน
A+B C+D … K1
[C][D]
คาคงที่สมดุลคือ K1 =
[A][B]
ถากลับสมการ
C+D A+B … K2
คาคงที่สมดุลคือ K 2 = [A][B]
[C][D]
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 10. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 10
1
จะเห็นไดวา K2 =
K1
กรณีที่ 2. ถานําสมการเคมีมารวมกันจะสงผลตอคาคงที่เดิม คาคงที่ใหมจะเทากับคาคงที่ของ
ปฏิกิริยาแรกคูณดวยคาคงทีของปฏิกิริยาที่สองเชน
่
A+B C+D … K1
เขียนคาคงที่สมดุลได K 1 = [C][D]
[A][B]
E+F G+B … K2
เขียนคาคงที่สมดุลได K 2 = [G][B]
[E][F]
เมื่อรวมสมการเคมีจะได
A+E+F C+D+G
เขียนคาคงที่สมดุลได K 3 = [C][D][G]
[A][E][F]
จะเห็นไดวา K 1 × K 2 = [C][D][G] = K 3
[A][E][F]
กรณีที่ 3. ถานําจํานวนเต็มใดๆ (n = 1, 2, 3, …) คูณเขาไปในสมการจะพบวา คาคงที่ใหม
เทากับคาคงที่เดิมกําลัง n เชน
A+B C+D … K1
เขียนคาคงที่สมดุลได K 1 = [C][D]
[A][B]
เอาสองคูณทั้งสมการจะได
2A + 2B 2C + 2D … K2
2 2
เขียนคาคงที่สมดุลได K 2 = [C] 2[D]2
[A] [B]
จะเห็นไดวา K 2 = K 12
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 11. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 11
ดังนั้นสรุปไดวา
1) ถากลับสมการคา K จะกลับเศษเปนสวน
2) ถานําสมการมารวมกันคา K จะนํามาคูณกัน
3) ถาเอาเลขคูณทั้งสมการคา K นํามายกกําลัง
ตัวอยาง จงหาคา K ของปฏิกิริยาตอไปนี้
A+B C+D --- K1
G+B E+F --- K2
A+E+F C+D+G
K = ………………………
ตัวอยาง คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) เทากับ 1× 1012
คาคงที่สมดลุของปฏิกิริยา NO(g) + 1/2O2(g) NO2(g) เทากับเทาใด
K = …………………………………………….
12. การหาคาคงที่ K
มีทั้งหมด 4 แนวทาง
1) ใหหา คาคงทีสมดุล โดยกําหนดความเขมขนใหทกคา
่ ุ
2) ใหหาคาคงที่สมดุล โดยกําหนดความเขมขนใหบางคา สวนคาที่เหลือหาจากสมการ
เคมี
3) กําหนดคาคงที่สมดุลให และหาความเขมขนของสารแตละตัว
4) การหาคา K เมื่อมีการรบกวนสมดุล
คา K ที่นํามาคิด คิดเฉพาะสารที่เปน aqueous และ gas เทานั้น
ตัวอยาง 12.1 จากปฏิกิริยา A(s) + 2B(g) + 2C(g) 4D(g) + 6E(s) + F(g) ที่
ภาวะสมดุลในภาชนะ 5 ลิตรซึ่งมีสารตางๆ ดังนี้ A = 15 mol, B = 5 mol, C = 10 mol,
D = 20 mol, E = 5 mol และ F = 5 mol จงหาคา K
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 12. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 12
ตัวอยาง 12.2 จากปฏิกิริยาเคมีตอไปนี้ N2O4(g) 2NO2(g) ที่ภาวะสมดุลพบวาความ
เขมขนของ N2O4 มีคาเทากับ 4.50 × 10 mol/dm และ ความเขมขนของ NO2 เทากับ
-2 3
1.61 × 10-2 mol/dm3 จงคํานวณหาคา K ของปฏิกิริยานี้
ตัวอยาง 12.3 3.0 โมลของ SO2 และ 1.50 โมลของ O2 บรรจุอยูในภาชนะ 2.0 dm3 ที่
อุณหภูมิ 1350 K จากการทดลองพบวาที่ภาวะสมดุลมี O2 0.90 โมล จงคํานวณหาคาคงที่
สมดุลของปฏิกิริยา
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
ตัวอยาง 12.4 1.24 โมลของ H2 และ 5.08 โมลของ N2 บรรจุอยูในภาชนะ 10 dm3 ที่
400 ๐C เมื่อถึงภาวะสมดุลมี NH3 0.159 โมลเกิดขึน จงคํานวณหาคา K สําหรับปฏิกิริยา
้
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 13. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 13
ตัวอยาง 12.5 การทดลองในการสันดาปใน combustion chamber ที่ 1800 K ความ
เขมขนเริ่มตนของ N2 และ O2 เทากับ 2.2 และ 0.060 mol/dm3 ตามลําดับคาคงที่สมดุลของ
ปฏิกริยา
ิ
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
เทากับ 1.2 × 10-4 ที่ 1800 K จงคํานวณหาความเขมขนของ N2, O2 และ NO ที่ภาวะสมดุล
ตัวอยาง 12.6 จากการเผา PCl5 0.08 โมล ในภาชนะ 2 ลิตรใหความรอน 250 ๐C รอใหถึง
ภาวะสมดุลพบวาจะให Cl2(g) 0.05 โมล จงคํานวณหาคาคงที่สมดุลของปฏิกิริยาที่ 250 ๐C
ตัวอยาง 12.7 ปฏิกิริยา A(g) + B(g) C(g) + D(g) ถาอุณหภูมิที่ 25๐C ปริมาตร
1 ลิตรมีกาซ A, B, C และ D อยู 2, 2, 1 และ 1 โมลตามลําดับถารบกวนสมดุลโดยการเติม A
ลงไปโดยไมเปลี่ยนอุณหภูมิพบวาเมื่อระบบเขาสูสมดุลใหมจะมีกาซ B เหลืออยู 1.5 โมล อยาก
ทราบวาเติมกาซ A ลงไปกี่โมล
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 14. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 14
12. การเปลี่ยนแปลงภาวะสมดุล
อิทธิพลที่มีตอภาวะสมดุลของระบบและสามารถทําใหสมดุลของระบบเปลี่ยนไปมีดังนี้
1) ความเขมขน
2) ความดัน
3) อุณหภูมิ
1) ความเขมขนกับการเปลี่ยนภาวะสมดุล จะสงผลใหสมดุลเกิดการเปลี่ยนแปลงแลวเกิด
สมดุลใหมเกิดขึ้น
ตัวอยางเชนการทดปฏิกิริยาระหวาง Fe(NO3)3 กับสารละลาย NH4SCN เมื่ออยูในระบบ
สมดุลเขียนสมการไดดังนี้
Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)
สีเหลืองออน ไมมีสี สีแดง
เมื่อเติมสารละลาย Fe(NO3)3 ลงไปในระบบที่สมดุลแลวความเขมขนของ Fe3+ ใน
ระบบเพิ่มขึ้นจะพบวาสารละลายผสมมีสีแดงเขมขึ้นแสดงใหเห็นวาระบบเกิดการปรับตัวโดยมี
FeSCN2+ ไอออนเกิดเพิ่มขึ้นและในที่สุดสีคงทีอีกครั้ง แสดงวาระบบเขาสูสมดุลอีกครั้ง
เมื่อเติมสารละลาย NH4SCN จะทําใหความเขมขนของ SCN- ไอออนในระบบเพิมขึ้น ่
สารละลายผสมจะมีสีแดงเขมขึ้นแสดงวามี FeSCN2+ เพิ่มขึ้นไอออนเกิดเพิ่มขึ้นตอมาสีจะคงที่
แสดงวาระบบเขาสูสมดุลอีกครั้ง
ตัวอยางที่ 12.1 จงทํานายการดําเนินไปของปฏิกิริยาเมื่อรบกวนสมดุลวาทิศทางไปทางไหนเพื่อ
ปรับเขาสูสมดุลใหม
2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
เติม Fe(NO3)3 สมดุลเลื่อนไปทาง ……………………
เติม Pb(NO3)3 สมดุลเลื่อนไปทาง ……………………
เติม KI สมดุลเลื่อนไปทาง ……………………
เติม AgNO3 สมดุลเลื่อนไปทาง ……………………
เติม LiI สมดุลเลื่อนไปทาง ……………………
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 15. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 15
ตัวอยางที่ 12.2 A + 3B 2C
ถาเพิ่มความเขมขนของ A ลงไปจงวาดกราฟแสดงภาวะสมดุลใหม
A
[] B
C
เวลา
แตเมื่อลดความเขมขนของ C กราฟสมดุลใหมจะเปนอยางไร
A
[] B
C
เวลา
ในกรณีที่เปนปฏิกิริยาจําพวกกรดเบส
- ถาเติมกรดหรือเกลือที่เปนกรดเปรียบเสมือนเติม H+
- ถาเติมเบสหรือเกลือที่เปนเบส เปรียบเสมือนเติม OH-
2) ความดันกับการเปลี่ยนภาวะสมดุล จะมีผลเฉพาะกาซหรือไอเทานัน ระบบจะเขาสู
้
สมดุลเมื่อถูกรบกวนตามหลักของเลอชาเตอลิเอ โดยอาศัยกฎของบอยล (Boyle’s law): Vα 1
P
และกฎของอาโวกาโดร: V α n
ถารบกวนสภาวะสมดุลโดยการเพิ่มความดันของระบบ ระบบจะปรับตัวไปในทางทีจะลด่
ความดันของตัวเอง โดยการลดจํานวนโมลของแกส คือเกิดปฏิกิริยาจากดานที่มแกสมากไปยังดาน
ี
ที่มีแกสนอย แลวเขาสูสมดุลใหม
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 16. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 16
แตถารบกวนภาวะสมดุลโดยการลดความดันของระบบ ระบบจะปรับตัวไปในทางทีจะ ่
เพิ่มความดันของตัวเอง โดยการเพิ่มจํานวนโมลของแกส คือเกิดปฏิกริยาจากดานทีมแกสนอยไปยัง
ิ ่ ี
ดานที่มีแกสมาก แลวเขาสูภาวะสมดุลใหม
ดังนั้นสามารถสรุปไดดังนี้
ถาเพิ่มความดันสมดุลจะเลื่อนไปทางโมลนอย และ ถาลดความดันสมดุลจะเลื่อนไปทางโมลมาก
แตถาจํานวนโมลเทากันเมื่อเปลี่ยนความดันระบบจะเขาสูภาวะสมดุลใหมโดยไมมการปรับตัว
ี
เชน 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
3 mol 2 mol
ถาเพิ่มความดันระบบจะปรับตัวเขาสูสมดุลโดยเลื่อนไปทางโมลนอย นั้นคือเลื่อนจากซายไปขวา
ถาลดความดันระบบจะปรับตัวเขาสูสมดุลโดยเลื่อนไปทางโมลมาก นั้นคือเลื่อนจากขวาไปซาย
ตัวอยางที่ 12.3 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)
• เพิ่มความดันสมดุลเลื่อนไปทาง………………………..
• ลดความดันสมดุลเลื่อนไปทาง…………………………
• ถาตองการใหสมดุลเลื่อนจากซายไปขวา (สมดุลเลื่อนไปขางหนา) ตองลดหรือเพิ่มความ
ดัน………………..
ถาเพิ่มความดันใหระบบจะไดกราฟที่สมดุลใหมเปนเชนไร
CO
ความเขมขน
O2
CO2
เวลา
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 17. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 17
ถาลดความดันใหระบบจะไดกราฟที่สมดุลใหมเปนเชนไร
CO
ความเขมขน
O2
CO2
เวลา
3) อุณหภูมิกบการเปลี่ยนภาวะสมดุล อุณหภูมิมีผลตอสมดุลเคมีวาดําเนินไปขางหนาหรือ
ั
ยอนกลับตองพิจารณากอนวาปฏิกิรยาเคมีนั้นเปนดูดหรือคายความรอน หากปฏิกิรยาเปนปฏิกรยา
ิ ิ ิิ
ดูดความรอน เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะสงผลใหระบบดําเนินไปขางหนามากขึนแตหากลดอุณหภูมิจะ
้
สงผลใหปฏิกิริยาเกิดยอนกลับ ในทางกลับกันหากเปนปฏิกิริยาคายความรอนหากลดอุณหภูมิจะ
สงผลใหปฏิกิริยาดําเนินไปขางหนา แตเมือเพิ่มอุณหภูมปฏิกิริยาจะเกิดยอนกลับ
่ ิ
ตารางพิจารณาปฏิกิริยาวาดูดหรือคายความรอน
ปฏิกิริยาดูดความรอน(Endothermic ปฏิกิริยาคายความรอน (Exothermic
reaction) reaction)
A + B + 100 kJ C+D A + B - 100 kJ C+D
A+B C + D - 100 kJ A+B C + D + 100 kJ
A+B C+D ΔH เปนบวก A + B C+D ΔH เปนลบ
A+B C + D - heat A+B C + D + heat
A + B + heat C+D A + B - heat C+D
A C+D A+B C
ตัวอยาง 12.4 จากสมการ
N2O4(g) + 92 kJ 2NO2(g)
หากเพิ่มอุณหภูมิปฏิกิริยาจะปรับเขาสูภาวะสมดุลโดย……………………..
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 18. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 18
ตัวอยาง 12.5 จากสมการ 2CO2 2CO + O2 จงทํานายกราฟหลังจากรบกวนระบบ
ถาเพิ่มอุณหภูมิใหแกระบบ
CO
ความเขมขน
O2
CO2
เวลา
ถาลดอุณหภูมแกระบบ
ิ
CO
ความเขมขน
O2
CO2
เวลา
13 การใชหลักของเลอชาเตอริเอในอุตสาหกรรม
ในการผลิตทางดานอุตสาหกรรมผูลงทุนจะตองทําการผลิตและเลือกใชวิธีผลิตในการ
เปลี่ยนวัตถุดิบเพื่อใหไดผลิตภัณฑมากที่สด ในการผลิตกาซแอมโมเนียมีปฏิกิรยาดังนี้
ุ ิ
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92 kJ
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 19. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 19
จากปฏิกิริยาถาอาศัยหลักของเลอชาเตอลิเอเพื่อใหไดกาซมาก ๆ ทําไดดังนี้
1) ลดอุณหภูมิ
2) เพิ่มความดัน
3) เพิ่มความเขมขนของสารตั้นและลดความเขมขนของสารใหม
แตในทางปฏิบัติจะใชหลักของเลอชาเตอริเอ เพียงอยางเดียวไมไดในทางอุตสาหกรรมจะตอง
คํานึงถึงเวลาและเงินทุนดวย
จากการทดลองพบวาภาวะทีพอเหมาะคืออุณหภูมิที่เหมาะสมประมาณ 500๐C และใชตัวเรง
่
ปฏิกริยาดวย ซึ่งตัวเรงปฏิกริยาที่เหมาะสมคือเหล็ก
ิ ิ
ปฏิกิริยาการเติม H2
ปฏิกิริยาการเติม H2 และการดึง NH3
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 20. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 20
ตัวอยางที่ 13.1 การเตรียมกาซซัลเฟอรไตรออกไซด (SO3) เพื่อใชเปนสารตั้งตนในการเตรียม
กรดซัลฟวริก โดยการนํากาซซัลเฟอรไดออกไซด (SO2) มาทําปฏิกิริยากับกาซออกซิเจนดัง
สมการ
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
ซึ่งปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาคายความรอน จงใชหลักเลอชาเตอลิเอเพื่อใหไดผลิตภัณฑปริมาณมาก
แบบฝกหัดเพิมเติมเรื่อง สมดุลเคมี
่
1. จงหาคา K ของสมการตอไปนี้ ในกรณีที่เกียวกับกาซ ใหหาทั้ง Kp และ KC และเขียน
่
สมการแสดงความสัมพันธของ KP กับ KC ดวย
ก. 2NOCl(g) 2 NO (g) + Cl2 (g)
ข. COCl2(g) CO (g) + Cl2 (g)
ค. NO(g) ½ N2 (g) + ½ O2 (g)
ง. Zn (s) + CO2(g) ZnO (s) + CO (g)
จ. MgSO4(s) MgO (s) + SO3 (g)
……………………………………………………………………………
………………………………………….…………………………………
……………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………
………………………………………………….…………………………
……………………………………………………………………………
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 21. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 21
……………….……………………………………………………………
………………………………………………………….…………………
……………………………………………………………………………
……………………….……………………………………………………
………………………………………………………………….
2. สมการของปฏิกิริยา CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) ที่อุณหภูมิ 800 °C
ความดันของ CO2 เทากับ 0.236 atm จงคํานวณ (ก) KP
(ข) KC ที่อุณหภูมินี้
……………………………………………………………………………
………………………………………….…………………………………
……………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………
………………………………………………….…………………………
……………………………………………………………………………
……………….……………………………………………………………
………………………………………………………….
3. แอมโมเนียมคารบาเมต ( NH4CO2NH2 ) สลายตัวดังสมการ
NH4CO2NH2 (s) 2NH3 (g) + CO2 (g)
ตอนเริ่มตนปฏิกิริยามีแอมโมเนียมคารบาเมตที่เปนของแข็งเพียงอยางเดียว และเมื่ออุณหภูมิ
40°C พบวามีความดันของกาซ (NH3 และ CO2) เทากับ 0.363 atm จงคํานวณหาคาคงที่
สมดุล (KP)
……………………………………………………………………………
………………………………………….…………………………………
……………………………………………………………………………
……….
4.ที่ภาวะสมดุล คา KC ของสมการ H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
เทากับ 4.2 ที่อุณหภูมิ 1650 ° C เมื่อเริ่มตนปฏิกิริยานํา CO2 0.8 โมล ฉีดเขาไปในภาชนะ
ขนาด 5 ลิตร ที่มี H2 อยู 0.80 โมล จงคํานวณหาความเขมขนของสารตั้งตนและสารผลิตภัณฑ
ที่ภาวะสมดุล
……………………………………………………………………………
………………………………………….…………………………………
……………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………
………………………………………………….…………………………
……………………………………………………………………………
…………….………………………………………………………………
……………………………………………………….
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 22. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 22
5. จงเติมคําวา “เพิ่มขึ้น” “ลดลง” หรือ “ไมเปลี่ยนแปลง” ถามีการรบกวนสมดุลของปฏิกิริยา
ตอไปนี้ลงในชองวางใหถกตอง
ู
H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) + 68 kJ
การเปลี่ยนแปลง [Cl2] [HCl] K
เติม H2 ลงไป
เพิ่มอุณหภูมใหกับระบบ
ิ
เพิ่มปริมาตรใหกับระบบ
6. ปฏิกิริยาการเตรียมแอมโมเนีย N2 (g) + 3H2 (g) 2 NH3 (g) ปฏิกิริยานี้เปน
ปฏิกริยาดูดความรอน ในอุตสาหกรรมตองการใหไดผลิตภัณฑมากทีสุดคือปฏิกิริยาเลื่อนจากซาย
ิ ่
ไปขวา อาศัยความรูเรื่องหลักของเลอชาเตอลิเอในการทําใหได NH3 มาก ๆ สามารถทําไดโดย
……………………………………………………………………………
………………………………………….…………………………………
……………………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………
………………………………………………….…………………………
……………………………………………………………………………
……………….……………………………………………………………
………………………………………………………….…………………
……………………………………………………………………………
……………………….……………………………………………………
………………………………………………………………….…………
……………………………………………………………………………
……………………………….
นายสาโรจน บุญเส็ง
- 23. สาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ
สมดุลเคมี / 23
ในทางปฏิบัตจริงไดมีการเปลี่ยนแปลงสภาวะตาง ๆ ใหนักเรียนเติมขอดีและขอเสียของการ
ิ
เปลี่ยนแปลงนัน ๆ ลงในตาราง
้
สภาวะ การเปลี่ยนแปลง ขอดี ขอเสีย
อุณหภูมิ สูง …………………… ……………………
…………………… ……………………
ต่ํา
……………… ……………….
ความดัน สูง …………………… ……………………
…………………… ……………………
ต่ํา
……………… ………………
ในอุตสาหกรรมเลือกใชอุณหภูมท……………….. ความดันที………………………
ิ ี่ ่
และเมื่อเติมตัวเรงปฏิกิริยาจะมีผลตอสมดุลเคมีหรือไม……………………………
นายสาโรจน บุญเส็ง