สมดุลเคมี

สมดลุ เคมี Chemical Equilibrium

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   สมดลุ เคมี (Chemical Equilibrium) By K.nan 1  

เคมี (ครูแนน) สมดุลเคมี   สมดลุ เคมี 1. การเปลยี่ นแปลงของสาร ( Change of substance) สารสามารถเปลยี่ นแปลงได 3 ชนิด คอื 1.1 การเปลย่ี นสถานะ เปนการเปลีย่ นแปลงของสาร เนอื่ งมาจากแรงยดึ เหน่ียวระหวางอนภุ าค ของสารกับพลงั งานจลนข องสาร ซง่ึ สารมี 3 สถานะ คอื ของแขง็ ของเหลว แกส เพม่ิ อุณหภูมิ, ลดความดนั เพมิ่ อณุ หภูมิ,ลดความดนั ลดอณุ หภมู ิ , เพ่มิ ความดนั ของแข็ง ของเหลว แกส ของแขง็ ลดอุณหภมู ิ, เพิ่มความดนั ลดอุณหภูมิ , เพิม่ ความดนั เพมิ่ อุณหภูมิ , ลดความดนั ** เพิ่มอณุ หภูม:ิ เพ่มิ พลงั งานจลนข องสาร ลดแรงยดึ เหน่ยี วของสาร ** ลดอุณหภมู ิ:ลดพลงั งานจลนข องสาร เพ่ิมแรงยดึ เหนี่ยวของสาร 1.2 การละลายของสาร เปน การเปล่ียนแปลงเนอื่ งมาจากการแยกแลว สารแทรกตวั ระหวาง อนุภาคของสารตางชนดิ กนั ซง่ึ แตล ะสารตอ งมีลกั ษณะแบบเดยี วกนั จงึ จะเกดิ การละลายไดด ี ไดแก นา้ํ กับนํา้ ตาล , NaCl กับ KNO3 ถาสารใดสารหน่งึ เกนิ กวา ความสามารถในการรับสารใหอยูรว มกนั กเ็ กดิ การแยกตวั ออก ถา สารแยกตวั ออกเปนของแข็ง มักจะเรยี กวา การตกผลึก การเปล่ยี นแปลงนี้จะ เปลยี่ นเฉพาะความกลมกลนื ของเน้อื สารเทา น้นั องคป ระกอบทางเคมไี มเปลยี่ นแปลง 1.3 ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เปน การเปล่ียนแปลงของสารทเ่ี กดิ ขน้ึ จากการเปลี่ยนองคประกอบทางเคมี ของสาร ซ่งึ มผี ลทาํ ใหสมบตั ิทางกายภาพเปล่ียนโดยสิน้ เชิง ไดแ ก ไฮโดรเจนทําปฏกิ ิริยากบั ออกซิเจนได นํ้า , ทองแดงเผารวมกับกาํ มะถนั ไดท องแดงซลั ไฟด ฯลฯซ่ึงการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี จะแบงออกเปน / ประเภท คอื ปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ได และปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ไมไ ด 2. ทศิ ทางการเปลี่ยนแปลงของสาร การเปลี่ยนแปลงของสารจะมี 2 ทศิ ทาง คือ การเปล่ยี นแปลงไปขางหนา (Forward change , F) กับการเปลี่ยนแปลงดําเนินยอนกลับ ( Backward change, B)การเปล่ียนแปลงใดๆของสาร การที่เราจะทราบวามีการเปลี่ยนแปลงดําเนินไปทิศทางใด ตองรูวามีจุดเริ่มตนตรงสารใด แสดงวา สิ่งที่เปลี่ยนไปนี้เปนการเปล่ียนแปลงดําเนินการไปขางหนา และการเปลี่ยนแปลงท่ีไดยอนกลับมาเปน สารเดิมอีก เรียกวา การเปล่ียนแปลงดําเนินยอนกลับ ไดแก นํ้าระเหยกลายเปนไอนํ้า เปนการ เปลี่ยนแปลงดําเนินไปขางหนา สวนไอนํ้ากล่ันตัวกลับมาเปนน้ําฝน แสดงวา เปนการเปล่ียนแปลง ดาํ เนินไปยอ นกลบั ฯลฯ 2  

เคมี (ครูแนน) สมดุลเคมี   3. การเปลยี่ นแปลงทผ่ี นั กลบั ไดแ ละกลบั ไมไ ด (Reversible & Irreversible change) 3.1 การเกิดปฏกิ ิรยิ าท่ผี ันกลับไมได (การเกดิ ปฏิกิริยาทเี่ กดิ ขึ้นอยางสมบูรณ) สารต้งั ตน กลายเปน ผลิตภณั ฑ สารตั้งตน ลดลงเกิดผลติ ภณั ฑม ากขึน้ สารตัง้ ตนหมดปฏิกริ ยิ าหยดุ เกดิ ไมเกิดการเปล่ยี นแปลงยอ นกลบั (ในบางปฏกิ ิรยิ าสารตง้ั ตนมมี ากวา 1 ชนดิ เชน A + B C ถาตัวใดตวั หนง่ึ หมด เชน A หมด B คือมากเกนิ พอ ถา B หมด A คือมากเกนิ พอ ปฏกิ ริ ยิ าหยุด ไมเ กดิ ปฏกิ ิรยิ ายอ นกลบั กถ็ อื วา เปน ปฏกิ ริ ิยาทีเ่ กดิ ขน้ึ อยางสมบรู ณ ) เชน การเผาลวด แมกนเี ซียม 3.2 การเกิดปฏกิ ิรยิ าท่ผี ันกลบั ได (การเกดิ ปฏกิ ิรยิ าท่ีเกิดขึน้ ไมอ ยา งสมบูรณ) การเกิดปฏิกิริยาที่ผันกลับได คือ สารต้ังตนทําปฏิกิริยากันกลายเปนผลิตภัณฑ สารผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นสามารถทําปฏิกิริยากันกลายเปนสารตั้งตนไดอีก การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได ตางจากการเกิดปฏิกิริยาเคมีท่ีผันกลับไดกลาวคือ การเปล่ียนแปลงที่ผันกลับไดสารต้ังตนและ ผลิตภัณฑจะมีคุณสมบัติเหมือนกัน เชน นํ้าตาลกับน้ําเชื่อมจะมีรสหวานแมสถานะจะเปล่ียนไป แตถา เปนปฏิกิริยาท่ีผันกลับได สารตั้งตนเม่ือเกิดปฏิกิริยาเคมีจะไดผลิตภัณฑท่ีมีคุณสมบัติตางไปจากสารตั้ง ตน และผลิตภัณฑจะมกี ารทาํ ปฏกิ ิรยิ าหรอื สลายตวั กลายมาเปนสารต้ังตนเหมอื นเดิม • สารตั้งตนกลายเปน ผลิตภณั ฑเ รียกวา ปฏิกิริยาไปขา งหนา (Forward reaction) • ผลติ ภณั ฑกลายเปน สารต้งั ตนเรยี กวาปฏกิ ิรยิ ายอนกลับ(Backward reaction) •ถาในปฏกิ ริ ยิ าใดๆ มที ง้ั ปฏกิ ริ ิยาไปขา งหนา และปฏกิ ิริยายอ นกลบั จะเปน ปฏิกริ ยิ าท่ผี นั กลบั ได ปฏกิ ริ ยิ าทผ่ี นั กลบั ได (ภาชนะเปด ) Fe3+(aq) + 2I-(aq) ปฏกิ ริ ยิ าเคมี CH3COOH(l) + C2H5OH(l) I2(aq) + 2Fe2+ (aq) Zn(s) + Cu 2+ (aq) CH3COOC2H5(l) + H2O(l) Zn2+ (aq) + Cu(s) ปฏกิ ริ ยิ าทผ่ี นั กลบั ไมไ ด (ภาชนะเปด ) ปฏิกริ ยิ าเคมี Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g) NaHCO3(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l) Na2CO3(aq) + 2HNO3(aq) 2NaNO3(aq) + CO2(g) + H2O(l) 3  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   ปฏกิ ริ ยิ าทผี่ นั กลบั ไดเ มอื่ อยใู นภาชนะปด 2CO(g) + O2(g) ปฏกิ ริ ยิ าเคมี NO(g) + SO3(g) H2(g) + SO3(g) 2CO2(g) CaCO3(s) NO2(g) + SO2(g) CoO(s) + H2(g) H2SO3(g) CaO(s) + CO2(g) Co(s) + H2O(g) นยิ ามศพั ท ระบบเปด (Opened system) คอื ระบบที่มีการถา ยเทไดท ัง้ มวลสารและพลงั งานกับสิง่ แวดลอ ม ระบบปด (Closed system) คือ ระบบที่มกี ารถา ยเทเฉพาะพลังงานอยางเดียวแตไ มมีการถายเทมวลสาร ระบบโดดเด่ียว (Isolated system) คือ ระบบทีไ่ มมกี ารถา ยเทท้ังพลังงานและมวลสารแกสง่ิ แวดลอม 4. ภาวะสมดลุ (Equilibrium state) ภาวะสมดลุ หมายถงึ ภาวะทสี่ ารทกุ ชนดิ ในระบบมปี ริมาณคงทีห่ รือภาวะทร่ี ะบบมีสมบตั คิ งที่ หรอื ภาวะทอี่ ตั ราการเปลีย่ นแปลงไปขางหนา เทากบั อตั ราการเปลย่ี นแปลงยอ นกลับ ภาวะสมดลุ จะ เกิดขน้ึ ไดกต็ อ เมื่อ 1. เปน การเปล่ยี นแปลงผนั กลับได 2. เปน การเปลย่ี นแปลงภายในระบบปด ดังน้นั ภาวะสมดลุ จงึ สามารถแบงออกไดเ ปน 3 ประเภท ไดแก 1. ภาวะสมดุลระหวางสถานะ 2. ภาวะสมดลุ ในสารละลายอ่ิมตัว 3. ภาวะสมดุลในปฏกิ ริ ยิ าเคมี 4.1 ภาวะสมดลุ ระหวา งสถานะ ตัวอยางการเกิดภาวะสมดุลระหวางสถานะ เชน เมื่อใสเกล็ดไอโอดีนในขวดรูปกรวยแลวปดฝา ขวดดวยจุกยาง ตั้งทิ้งไวที่อุณหภูมิหอง สักครูหนึ่งจะพบวา เกิดไอสีมวงของไอโอดีนและสีคอยๆเขมขึ้น จนในที่สุดสีจะคงท่ี และปริมาณเกล็ดไอโอดีนจะคงที่ (สมบัติของระบบคงท่ี) แสดงวา ไอของไอโอดีนมี ความเขมขนคงท่ีและไมวาต้ังท้ิงไวนานเทาใด สีก็จะไมเปล่ียนแปลงถาอุณหภูมิคงที่ แสดงวา ขณะนั้นได เกดิ ภาวะสมดุลแลว คอื เปนสมดุลระหวางไอโอดีนที่มีสถานะเปนของแข็งกับไอโอดีนที่มีสถานะเปนไอใน 4  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   ระบบปด ณ อุณหภูมินั้น (ถาใหระบบอยูในภาวะสมดุลนานๆ จะพบวา มีเกล็ดไอโอดีนบางสวนหายไป หรือเลก็ ลง แตมเี กลด็ ไอโอดีนบางสวนเกิดข้ึนใหมหรือใหญกวาเดิม โดยสีของไอโอดีนจะคงท่ีตลอดเวลา) ภาวะที่ระบบไมไดอยูนิ่งและมีอัตราการเปลี่ยนแปลงไปขางหนาเทากับอัตราการเปล่ียนแปลงยอนกลับ เรียกวา สมดุลไดนามิก (Dynamic equilibrium) 4.2 ภาวะสมดลุ ในสารละลายอ่ิมตัว เม่ือใหตัวถูกละลาย (Solute) ละลายในตัวทําละลาย (Solvent) ตัวถูกละลายก็จะละลายไดเร็ว ในตอนแรกแลวละลายไดชาลงและเมื่อเกิดสารละลายอ่ิมตัว เราจะพบวาตัวถูกละลายไมละลายอีกตอไป ไมวาจะคนสารละลายเปนเวลานานเทาใดถาอุณหภูมิคงท่ี ตัวอยางเชน การนําเกลือแกง (NaCl) มาละลายน้ํา จนไดสารละลาย และละลายตอจนไดสารละลายอ่ิมตัว เมื่อตั้งสารละลายอิ่มตัวไวจะเกิด ผลึกของ NaCl เกิดขึ้น แลวจะมีปริมาณเพิ่มข้ึนเร่ือยๆจนในที่สุดผลึกคงท่ี เรายังดูเหมือนวาไมเกิดผลึก อีก แตในระบบผลึกยังคงเกิดขึ้นเร่ือยๆแลวก็ละลายในสารละลายอีกดวย ดังนั้น ภาวะสมดุลใน สารละลายอิม่ ตัวก็เปน สมดุลไดนามิก 4.3 ภาวะสมดลุ ในปฏกิ ิรยิ าเคมี ภาวะสมดลุ ในปฏกิ ิริยาเคมี จะเกิดขน้ึ ไดก ็ตอเมอื่ 1. เปนปฏิกิริยาผันกลับได 2. ปฏกิ ิริยาเกดิ ในระบบปด เมื่อใหสารตั้งตน (Reactants) ทําปฏิกิริยากันจนเกิดเปนสารผลิตภัณฑ (Products) ถาทํา ปฏิกิริยาจนสารต้ังตนเปล่ียนแปลงไปเปนสารผลิตภัณฑจนหมด (สารตั้งตนสารใดสารหนึ่งหรือทุกสาร หมด) แสดงวา ปฏิกริ ยิ าเกิดขน้ึ อยางสมบูรณ ตวั อยางเชน 2Na (s) + 2H2O 2NaOH (aq) + H2 (g) แตเม่ือใดท่ีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนไมสมบูรณ เราจะพบวา เม่ือใหสารตั้งตนทําปฏิกิริยากันจนเกิด สารผลิตภัณฑ ไมวาจะปลอยใหเกิดปฏิกิริยานานเทาใด เม่ือตรวจสอบจะพบวา สารผลิตภัณฑและสาร ตง้ั ตน จะเหลืออยู หรอื เมอื่ ใหสารตั้งตนทําปฏิกริ ยิ ากนั จะเกดิ สารผลติ ภัณฑ จนระบบมีสมบัติคงที่ แสดง วา ระบบเขาสูภาวะสมดุลแลว ดังนั้น เราจะไมเห็นการเปล่ียนแปลงใดๆเกิดขึ้นอีก แตในความเปนจริง ระบบไมไ ดอยูน่ิง ยังคงมีการเปลยี่ นแปลงไปขา งหนา และยอ นกลับ แตเกดิ ในอัตราทเี่ ทากนั ดงั นั้นเราจึง สามารถเรยี กสมดุลในปฏิกริ ิยาเคมไี ดวา สมดลุ ไดนามกิ 5  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   ตัวอยางการเกิดภาวะสมดลุ CO(g) + 3H2 (g) CH4 (g) + H2O(g) ถาเร่ิมตนเราใส CO จํานวน 1.0 โมล และ H2จํานวน 3.0 โมล ลงในภาชนะขนาด 10.0 ลิตร ท่ี 1200 K อัตราการเกิดปฏิกิริยาระหวาง CO กับ H2ข้ึนกับความเขมขนของ CO และ H2คือ ตอน แรกๆ สารทั้งสองชนิดมีความเขมขนมาก แตเมื่อสารทําปฏิกิริยากัน ความเขมขนจะลดลงเร่ือยๆ น่ัน คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะสูงในชวงแรกๆ แลวจะคอยๆลดลง ในขณะที่ความเขมขนของผลผลิต (ที่มีคาเทากับศูนยในตอนแรก) จะคอยๆเพิ่มขึ้น และมีคาคงที่เม่ือถึงภาวะสมดุล หรือกลาวไดอีกอยาง หน่ึงวา ตอนแรกๆอัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับมีคาเปนศูนยแลวคอยๆเพ่ิมข้ึนจนเทากับอัตราการ เกิดปฏิกิริยาไปขางหนา เม่ือถึงสมดุล ที่ภาวะสมดุล ความเขมขนของสารตางๆ มีคาคงท่ี และเราจะไม เห็นการเปลี่ยนแปลงใดๆ อีกถึงแมวาปฏิกิริยายังคงดําเนินไปดังนั้น ในปฏิกิริยาใดจะเกิดสมดุลได จะตอ ง 1. เกดิ ในระบบปด 2. มสี มดุลไดนามกิ 3. ยงั มสี ารตง้ั ตนเหลอื อยู 4. ระบบสามารถเขา สสู มดลุ ไดไมว า จะเรม่ิ ตนจากไปขา งหนา/ยอ นกลบั 5. เกดิ การเปลีย่ นแปลงท่ผี ันกลับได 6. ความเขมขน, ความดนั และ อณุ หภูมิมผี ลตอภาวะสมดุล 5. การดาํ เนนิ เขา สภู าวะสมดลุ ของระบบ การดําเนนิ เขาสูสภาวะสมดลุ ของระบบไมขนึ้ อยกู บั ทศิ ทาง ไมว าจะเรมิ่ จากการเปล่ยี นแปลงไป ขา งหนา หรอื เริ่มจากการเปล่ยี นแปลงยอนกลับ เม่อื ระบบเขาสสู มดุล ภาวะสมดลุ ทเ่ี กดิ ขน้ึ จะมีลกั ษณะ เหมอื นกันทกุ ประการ การเขยี นกราฟแสดงการเกดิ ภาวะสมดลุ เขยี นได2 ลักษณะ คอื 1. กราฟแสดงความสมั พนั ธร ะหวา งอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั เวลา 6  

เคมี (ครูแนน) สมดุลเคมี   2. เขยี นกราฟแสดงความสมั พนั ธร ะหวา งความเขม ขน ของสารกบั เวลา ก. ทีภ่ าวะสมดลุ ที่เวลา t1 ความเขม ขนของสาร A มากกวาความเขม ขนของสาร B (ความเขมขน ของสารตัง้ ตน มากกวา ความเขม ขน ของผลติ ภณั ฑ) ข.ทภ่ี าวะสมดลุ ทเ่ี วลา t1ความเขม ขน ของสาร A นอ ยกวาความเขม ขน ของสาร B (ความเขม ขน ของสารตงั้ ตนนอ ยกวา ความเขมขน ของผลิตภณั ฑ) ค. ที่ภาวะสมดลุ ทเ่ี วลา t1 ความเขม ขน ของสาร A เทา กบั ความเขม ขน ของสาร B (ความเขม ขน ของสารตั้งตน เทา กับความเขม ขนของผลติ ภณั ฑ) 7  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   6. คา คงทส่ี มดลุ ของปฏกิ ริ ยิ าเคมี คา คงทีส่ มดลุ (K) เปน สัดสว นระหวางความเขมขน ของสารผลิตภัณฑต อความเขมขน ของ สารตงั้ ตน ณ ภาวะสมดุลและแตล ะสารยกกาํ ลงั สัมประสทิ ธห์ิ นา สาร ดังตารางที่แสดงผลการทดลอง ของปฏกิ ิรยิ า N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) การ ความเขม ขนเร่มิ ตน ความเขมขน ณ ภาวะสมดลุ คา คงท่สี มดุล(K) ทดลอง [N2] [H2] [NH3] [N2] [H2] [NH3] K = [NH3]2/[N2][H2]3 1.00 1.00 0 0.921 0.763 0.157 1 0 0 1.00 0.399 1.197 0.203 6.02 x 10 -2 2 2.00 1.00 3.00 2.59 2.77 1.82 6.02 x 10 -2 3 6.02 x 10 -2 คาคงท่ีสมดุลสมมารถพิสูจนไดจากกฎมวลกิริยา (law of action) มีใจความวา “อัตราการ เกิดปฏกิ ริ ิยาแปรผันตามความเขมขน ของสารทท่ี าํ ปฏิกิริยาและแตละสารยกกําลงั เทา กบั สมั ประสทิ ธหิ์ นา สารหรือจากการทดลอง” สาํ หรับภาวะสมดลุ ยกกําลงั เทา กับหนาสัมประสทิ ธห์ิ นาสาร aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) rf α [A]a[B]b rf = kf [A]a[B]b rb α [C]c[D]d rb = kb [C]c[D]d ที่ภาวะสมดลุ rf = rb kf [A]a[B]b = kb [C]c[D]d kf = [C]c[D]d kb [A]a[B]b Kc = [C]c[D]d [A]a[B]b * สารท่ีเปลี่ยนแปลงความเขมขนมีเฉพาะสารท่ีอยูในสถานะแกสและสารละลายเทาน้ัน ดวยเหตุนี้ สารอยูสถานะของแข็ง,ของเหลวบริสทุ ธจิ์ งึ มคี วามเขมขนคงท่ี ไมน ํามาเขียนในสมการคาคงทีส่ มดลุ H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) K = [HCl]2 [H2][Cl2] 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) K = …………………………… CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) K = …………………………….. C(s) + O2 (g) CO2(g) K = …………………………….. Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) K =…………………………….. 8  

เคมี (ครูแนน) สมดลุ เคมี   7. สมบตั เิ กยี่ วกบั คา คงทสี่ มดลุ ก. สมการคา คงทส่ี มดลุ ขนึ้ อยกู บั สมการเคมี , สภาวะของสารและปรมิ าณสารผลติ ภณั ฑ ณ ภาวะสมดลุ O2(g) 2CO(g) K = [CO]2 N2(g) + 3H2(g) 2C(s) + [O2] K = [N2][H2]3 2NH3(g) [NH3]2 ข. คา คงทส่ี มดลุ ขน้ึ อยกู บั ปรมิ าณของสารผลติ ภณั ฑ และสารตง้ั ตน A(g) + B(g) AB(g) K ท่ี 25 c = 4 x 10 -5 , K ท่ี 60 c = 10 -2 ถานาํ A , B ปรมิ ารที่เทากันทัง้ 2 อุณหภมู ิ สามารถบอกไดว า ปรมิ าณของ AB ที่ 25 C นอยกวา 60 C เนอ่ื งจากคา K ที่ 25 C < Kท่ี 60 C ฯลฯ ถา เปรยี บเทยี บระหวางปริมาณของสาร ผลติ ภัณฑก บั สารต้งั ตนวา สารกลุมใดมปี รมิ าณมากกวา สามารถดไู ดจากคา K K > 1 สารผลิตภัณฑม ากกวาสารตงั้ ตน K < 1 สารผลติ ภณั ฑน อ ยกวาสารต้ังตน 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K = 10 4 แสดงวา [NO] , [O2] < [NO2] 2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) K = 10 -5 แสดงวา [HCl] > [H2] , [Cl2] ถาเปรยี บเทียบระหวา งสารผลิตภัณฑที่เกดิ ขนึ้ อยูในภาวะสมดุลมากกวาหรือนอ ยกวา หรอื เทา กนั พิจารณาจากสมั ประสทิ ธห์ิ นา สารในสมการเคมที ดี่ ุล ถา มากกวา ไดแ ก 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) K =10 6 แสดงวา [NO] > [O2] , ฯลฯ ค. คา K ขนึ้ กบั อณุ หภมู ิ ณ อณุ หภมู เิ ดยี วกนั หรอื อณุ หภมู เิ ทา เดมิ คา K เทา เดมิ ไมว า เพมิ่ หรอื ลดความดนั , ความเขม ขน หรอื ปรมิ าณของสาร K เปลย่ี นเมอื่ อณุ หภมู เิ ปลยี่ น ปฏกิ ริ ยิ าคายความรอ น K α 1/T อุณหภูมเิ พมิ่ คา K ลด อณุ หภมู ิลด คา K เพิม่ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) อุณหภมู ิ (K) 500 600 700 800 K 90 3 0.3 0.04 ปฏกิ ริ ยิ าดดู ความรอ น K α T อุณหภมู เิ พิ่มขนึ้ คา K เพม่ิ อณุ หภูมลิ ด คา K ลด อณุ หภมู ิ (K) 400 500 600 700 K 1 x 10-2 10 3 x 102 5 x 104 ง. คา K บอกไมไ ด คอื เวลาเขา สภู าวะสมดลุ , อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดดู หรอื คายความรอ น 9  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   8. คา คงทสี่ มดลุ กบั สมการเคมมี คี วามสาํ คญั ตอ กนั อยา งไร สมการเคมีเปล่ียนสมการคา คงทส่ี มดลุ เปลย่ี นมผี ลทาํ ใหค า K เปลยี่ นเน่ืองจากสารในปฏกิ ริ ิยามี ความสัมพันธก ันอยู ทําใหสามารถหาคา K ของสมการใหมจาก K ของสมการเดมิ ได ซ่งึ คา K กบั สมการเคมี มคี วามสมั พนั ธท ั้งหมด 4 แบบ 1. เขยี นสมการ (2) กลบั สมการ (1) K2 = 1/K1 PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) K1 = ………………………………………. เขยี นสมการใหม PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) K2 = ………………………………………. 2. สมการ (2) = สมการ (1) x n n= เลขจาํ นวนเตม็ หรอื เศษสว น K2 = K1n (1) H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) K1 = ………………………………………. เขยี นสมการใหม (1) x 2 …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………. (2) x 1/2 ………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………. 3. สมการ (3) = สมการ (1) + สมการ (2) K3 = K1 K2 NO(g) + 1/2O2(g) NO2(g) K1 =………………………………………. SO3(g) SO2(g) +1/2O2(g) K2 = ………………………………………. NO(g) + SO3(g) NO2(g) + SO2(g) K3 = ………………………………………. (3) = (1) + (2)…………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………….. 4. สมการ (3) = สมการ (1) - สมการ (2) K3 = K1/ K2 CO2(g) CO(g) +1/2O2(g) K1 = ………………………………………. SO3(g) SO2(g) + 1/2O2(g) K2 =………………………………………… CO2(g) + SO2(g) CO(g) + SO3(g) K3 =………………………………………… (4) = (1) + (2)………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………... 10  

เคมี (ครูแนน) สมดุลเคมี   จงหาคา K ของปฏกิ ริ ยิ าเคมตี ามสมการเคมที ม่ี คี วามสมั พนั ธก นั 1. PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) K1 = 2 x 10 -2 PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) K2 = ………………………………………. K1 = 1.6 x 10-5 2. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) K2 = ………………………………………. K1 = 2 x 10-2 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) 3. CO2(g) CO(g) + 1/2O2(g) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) K2 = ………………………………………. K1 = 3 x 102 4. NO2(g) 1/2N2O4(g) 2NO2(g) N2O4(g) K2 = ………………………………………. K1 = 1.6 x 10 3 5. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K2 = ………………………………………. K1 = 4 x 102 NO(g) + 1/2O2(g) NO2(g) K2 = 2.5 x 10-3 6. H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g) CO2 (g) CO(g) + 1/2O2(g) CO2 (g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) K3= ………………………………………. K1 = 4 x10 2 7. NO(g) + 1/2O2(g) NO2(g) K2 = 9 x 10 4 K3= ………………………………………. 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) K1 = 5 x 10 2 NO(g) + SO3(g) NO2(g) + SO2(g) 8. 2N2 (g) + 4O2(g) 2N2O4(g) N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g) K2 = 0.66 2NO2(g) N2O4(g) K3= ………………………………………. 9. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 = 5 K2 = 4 x 10 -4 2NO2(g) N2O4(g) K3= ………………………………………. K1 = 5 x10 2 2NO(g) + O2(g) N2O4(g) 10. CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) 11  

เคมี (ครแู นน) H2O(g) สมดลุ เคมี   K2 = 2 x 10-4 K3= ………………………………………. H2(g) + 1/2O2(g) K1 = 3 K2 = 16 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) K3= ………………………………………. K1 = 4 x10 -2 11. NO2(g) NO(g) + O2(g) K2 = 2 x10 -2 K3= ………………………………………. 2SO2(g) + 1/2O2(g) 2SO3(g) K1 = 2.5 x 1033 K2 = 6 x 105 NO2(g) + 2SO2(g) NO(g) + 2SO3(g) K3 = 3.9 x 107 K4= ………………………………………. 12. 2CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) K1 = 44 K2 = 100 SO2(g) + 1/2O2(g) SO3(g) K3 = 4000 K4= ………………………………………. CO2(g) + SO3(g) CO2(g) + SO2(g) K1 = 49 K2 = 64 13. H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) K3 = 30 K4= ………………………………………. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) N2(g) + 4H2(g) + Cl2(g) 2NH4 Cl(s) NH3(g) + HCl(g) NH4 Cl(s) 14. N2(g) + 2O2(g) N2O4(g) 1/2N2(g) + 1/2O2(g) NO(g) NO2(g) NO(g) + 1/2O2(g) 1/2N2(g) + O2(g) NO2(g) 15. N2(g) + 2O2(g) N2O4(g) 1/2N2(g) + 1/2O2(g) NO(g) NO2(g) NO(g) + 1/2O2(g) N2O4(g) 2NO2(g) 12  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   9. การคาํ นวณเกย่ี วกบั คา คงทส่ี มดลุ กบั ความเขม ขน ของสารณ ภาวะสมดลุ การคํานวณเกีย่ วกบั คา คงที่สมดุลของปฏกิ ริ ยิ าเคมใี ดๆ ควรดาํ เนินการตามขน้ั ตอนตอ ไปน้ี 1. เขยี นสมการเคมที ด่ี ุลแลว และหาความเขม ขน ของสาร ณ ภาวะสมดลุ ตามรปู ดงั ตอไปนี้ 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 0 C เรม่ิ ตน a b Cเปลยี่ นแปลง -2a -x +2x C สมดุล a – 2x b-x 2x C เปลีย่ น เปน ปริมาณความเขมขน ของสารแตล ะสารท่เี กิดปฏกิ ริ ยิ าเปลี่ยนตามปรมิ าณสาร สมั พนั ธ เตมิ เครื่องหมายหนาปรมิ าณสาร ดังนี้ – คอื สารที่ทาํ ปฏิกิรยิ า + คอื สารทเี่ กดิ ข้ึน 2. เขยี นสมการคา คงท่ีสมดลุ จากสมการเคมีแลว นาํ ความเขม ขน ณ ภาวะสมดุล แทนคาในสมการ คา คงท่สี มดลุ ตวั อยา งท่ี 1 จงหาคา คงที่สมดุลของปฏกิ ิรยิ า A + B C + D ถา ณ ภาวะสมดลุ มี A 5 โมล, B 10 โมล, C 6 โมลและ D 20 โมล อยูในภาชนะทม่ี ปี รมิ าตร 1 ลติ ร ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  ตวั อยา งที่ 2 จงหาคา คงท่ีสมดลุ ของปฏกิ ิรยิ า A(g) + B(g) 2C(g) ถา A(g) 1 โมล, B 1.4 โมลและ C 0.5 โมล ถกู บรรจุในภาชนะท่ีมปี รมิ าตร 1 ลติ ร เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจนกระทัง้ เขาสภู าวะสมดุลมี C อยู 0.75 mol/dm3 ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 13  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   ตวั อยา งที่ 3 N2O4(g) 2NO2(g) ท่ี 50C นาํ N2O4 20 mole มาบรรจใุ นภาชนะทมี่ ี ปรมิ าตร 1 ลติ ร ปรากฏวา มกี ารสลายตัวของ N2O4 40 % จงหาคาคงทส่ี มดลุ ของ ปฏกิ ริ ยิ า ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ตวั อยา งท่ี 4 นํา H2 1 โมลผสมกับ I2 1 โมล ในภาชนะทม่ี ีปริมาตร 1 ลิตร เกดิ ปฏกิ ริ ิยา ดังสมการ H2(g) + I2(g) 2HI(g) พบวามีคา K = 9 ที่ 127 C อยากทราบ วา ภาวะสมดุลนจี้ ะมี HI ก่ีโมล/ลติ ร ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ แบบฝก หดั เพมิ่ เตมิ 1. แกส A2 เกดิ ปฏกิ ริ ิยากบั B2 ไดแกส AB ในการทดลองหนง่ึ นาํ A2 2 โมล ผสมกบั B2 1 โมล ในภาชนะปด ทม่ี ีปริมาตร 1 ลิตร เกดิ ปฏกิ ิรยิ าจนกระทัง่ เขาสูภ าวะสมดุล จากการวเิ คราะหพ บวา AB 1 โมล จงหาวา คา K ของปฏกิ ิริยาเปน เทา ไร A2(g) + B2(g) 2AB(g) ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 14  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   2. A2(g) + B2(g) 2D(g) ถาบรรจุ A 1.4 โมล, B 0.4 โมล ในภาชนะขนาด 2 ลติ ร หลังจากนนั้ ทง้ิ ใหเขาสูสมดลุ พบวา มี D อยู 2.0 โมล จงหาคา คงทส่ี มดลุ ของปฏกิ ริ ิยาน้ีมคี าเทา ไร ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  3. สาร A2B แยกสลายได 25% ที่ 27C และอยใู นสมดลุ ดังสมการ A2B(g) 2A(g) + B(g) ถาบรรจุแกส A2B 1 โมล ในภาชนะ 1 ลติ ร จงหาคา คงที่สมดลุ ทีป่ ฏิกริ ยิ าน้ที ี่ 27 C มคี าเทาไร ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  4. ท่ี 450C H2(g) + I2(g) 2HI(g) ถา นาํ H20.2 โมล ทําปฏิกริ ยิ ากบั I20.2 โมล ในภาชนะขนาด1 ลติ ร พบวา ณ ภาวะสมดลุ HI 0.1 โมลจงหาคา K ของปฏกิ ริ ยิ านี้ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 15  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   5. ที่ 1,200 K 2H2(g) + 2CO2(g) 2CO(g) + 2H2O(g) มีคา K = 2.25 ถานาํ H2 1 โมล ผสมกบั CO2 1 โมล บรรจุในภาชนะท่มี ปี รมิ าตร 2 dm3 ณ ภาวะสมดลุ จะ มี CO2 , CO อยา งละก่ีโมล ณ ภาวะสมดลุ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 6. ที่ 1,200 K H2(g) + SO3(g) SO2(g) + H2O(g) มีคา K = 6.25 ถานาํ H2 4 โมล ผสมกบั SO3 4 โมล บรรจุในภาชนะท่มี ปี รมิ าตร 2 ลติ รณ ภาวะสมดลุ จะ มี SO3 , SO2 อยา งละกโี่ มล ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 7. พจิ ารณาสมการ (ยังไมไดด ลุ ) SO2(g) + O2(g) SO3(g) พบวา ท่ีภาวะสมดุลมี SO2 y โมล O2 x โมล และ SO3 2y ในภาชนะ 1 ลติ ร และคา คงท่ขี องสมดลุ เทา กบั 100 จงหาคา x ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................    16  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   8. จากสมการ A(s) + B(g) C(s) K = 10 2จงคาํ นวณโมลของ B ทเ่ี กดิ ขน้ึ ทภ่ี าวะสมดุลในภาชนะปดขนาด 0.2 dm3เมอื่ นํา C มา 0.50 โมล ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 9. 2HI(g) H2(g) + I2(g) ท่ี 500C K=4 ถา นํา HI 2 โมล บรรจใุ น ภาชนะ 1 dm3 HI จะมกี ารสลายตวั กเ่ี ปอรเซนต ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 10. 2HI(g) H2(g) + I2(g) ที่ 500 C คา K = 4 ณ ภาวะสมดลุ มี HI อยู 0.4 mol/dm3HIจะมกี ารสลายตวั กี่เปอรเ ซน็ ต ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 11. เมือ่ ปลอยให 0.5 mol ของ A สลายตวั จนอยใู นสมดุลกบั B ในภาชนะขนาด 1 dm3 ท่ี 25C ตามสมการ A(g) 2B(g) ถาคา คงทสี่ มดลุ , K ของปฏกิ ิริยาเทา กับ 8 จงหาเปอรเ ซน็ ตการสลายตวั ของ A เทาไร ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 17  

เคมี (ครูแนน) สมดุลเคมี   9. การรบกวนภาวะสมดลุ ของปฏกิ ริ ยิ าเคมี ระบบจะปรบั ตวั อยา งไร ลักษณะทั่วไปของสมดุล คือ เมื่อระบบอยูในภาวะสมดุล สมบัติของระบบจะคงท่ีไมวาเวลาจะ ผานไปนานเทาใดก็ตาม ดวยเหตุน้ีถามีการรบกวนสมดุลของระบบ ระบบจึงการปรับตัวเพื่อเขาสูภาวะ สมดุลใหมภายใตเ งอ่ื นไขใหม การปรับตัวของระบบจะเกิดในทิศตรงกันขามกับการรบกวนระบบน้ัน เชน เพื่อความดันใหแกระบบ ระบบจะปรับตัวโดยลดความดันของระบบ , ลดอุณหภูมิแกระบบ ระบบจะ ปรบั ตัวโดยเพมิ่ อณุ หภูมแิ กระบบ ฯลฯ การปรับตวั ของระบบท่ีเกิดจากการรบกวนดวยหลักเลอ ชา เตอริแยร ซ่ึงมีการเสนอหลักการนี้ เม่ือป ค.ศ. 1884โดย อองรี หลุยส เลอ ชา เตอริแอร (Henry Louis Le Chaterier) มีใจความวา “เม่ือระบบอยูในภาวะสมดุล หากระบบถูกรบกวนดวยอุณหภูมิ , ความดัน , ความเขมขน อยา งใดอยา งหนงึ่ ระบบจะปรับตวั เขาสูภาวะสมดลุ ใหม ภายใตเ งอ่ื นไขใหม” สิ่งที่รบกวนสมดุลของระบบได คือ อุณหภูมิ , ความดัน , ความเขมขนของสารละลาย การปรับตวั ของระบบเขาสูภาวะสมดุลใหมไดดวยการปรับตัวดําเนินไปขางหนา หรือ ยอนกลับ ขอสังเกต เกยี่ วกบั การเปล่ียนแปลงปริมาณของสารตง้ั ตน สารผลติ ภัณฑเมอ่ื เปรยี บเทยี บกบั ภาวะสมดลุ เดมิ การปรับตวั ดาํ เนินไปขางหนา (F) ปริมาณสารต้งั ตนลดลงปริมาณสารผลติ ภัณฑจ ะเพมิ่ ขึ้น เสน กราฟ ดังรปู ก การปรับตัวดาํ เนนิ ยอนกลบั (B) ปรมิ าณสารต้ังตน เพิม่ ข้ึน ปรมิ าณสารผลิตภณั ฑจ ะลดลง เสน กราฟ ดงั รูป ข [ ] สมดุลเดิม สมดลุ ใหม [ ] สมดลุ เดิม สมดุลใหม (ก) เวลา (ข) เวลา การปรับตัวของระบบเขาสูภาวะสมดลุ เม่ือถกู รบกวน มีหลักการพิจารณา ดงั นี้ 1. การรบกวนสมดลุ ของระบบดว ยอณุ หภมู ใิ นการทาํ ปฏกิ ริ ยิ า มหี ลกั การคดิ ดงั นี้ “รบกวนดวย การเพิม่ อณุ หภูมิ ระบบจะปรับตวั ในทิศทางทใ่ี ชค วามรอน รบกวนดว ยการลดอุณหภมู ิ ระบบจะปรบั ตัว ไปในทิศทางทใ่ี หค วามรอน หรอื ปลดปลอ ยพลงั งานความรอ น” ปฏกิ ริ ยิ าเคมที ีเ่ ปน ปฏิกริ ยิ าดดู หรอื คาย ความรอน ปรับตวั ไปทศิ ทางใดเพ่อื ใหห รือใชความรอน พจิ ารณาจากกราฟระหวา งพลงั งานกบั การดาํ เนินไปของปฏกิ ิริยา 18  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   E            ปฏิกริ ิยาคายความรอ นจากกราฟระหวา งพลังงานของสารกบั การดําเนนิ ของปฏกิ ิริยา F – การดาํ เนนิ ปฏิกริ ิยาไปขา งหนา จะใหค วามรอนออกสู ส่ิงแวดลอ ม (ระดับพลงั งานของสารตง้ั ตน สูงกวาระดบั พลงั งานของสารผลติ ภณั ฑ ทาํ ใหส ารผลิตภณั ฑตองให พลังงานออกสสู ิ่งแวดลอม) การดําเนินปฏกิ ิรยิ า B – การดาํ เนินปฏิกริ ยิ ายอ นกลบั ตอ งใชความรอนจาก ภายนอกสูระบบเพอ่ื ดําเนินไปในทิศทางนี้ (ระดับพลังงาน ของสารตั้งตนสงู กวาผลติ ภัณฑ ทาํ ใหสารผลติ ภณั ฑต อง ดูดพลังงานจากภายนอกระบบหรอื สิ่งแวดลอ ม) สรุป : ปฏกิ ริ ิยาคายความรอ น ถารบกวนดว ยการเพิ่มอุณหภูมิแกร ะบบ ระบบจะปรับตัวดําเนินยอ นกลับ (B) เพอื่ ลดความรอ นของระบบ ถารบกวนดวยการลดอุณหภมู แิ กระบบ ระบบจะปรบั ตวั ดาํ เนนิ ไปขางหนา (F) เพอ่ื เพ่ิม ความรอนแกระบบ E            ปฏิกริ ิยาดดู ความรอน จากกราฟระหวางพลงั งานของสารกับ การดําเนนิ ของปฏกิ ิริยา F – การดําเนินปฏกิ ริ ิยาไปขา งหนา จะใชค วามรอนจาก ภายนอกระบบหรอื ส่ิงแวดลอม เพอื่ ดาํ เนินปฏิกิริยาไปใน ทศิ ทางน้ี(ระดับพลงั งานของสารต้ังตนตา่ํ กวาระดบั พลังงานของสารผลิตภัณฑ ทาํ ใหตองดูดพลงั งานในทิศทางน้ี) การดาํ เนนิ ปฏิกิริยา B – การดาํ เนินปฏิกริ ิยายอ นกลบั ตองใหค วามรอนออกสู สง่ิ แวดลอ ม (ระดับพลังงานของสารตง้ั ตน ต่ํากวา ผลิตภณั ฑ ทาํ ใหสารตัง้ ตนตองใหพ ลังงานออกมา จึงจะ ดําเนินไปในทิศทางน้ไี ด) สรุป :ปฏิกิริยาดูดความรอน ถารบกวนดวยการเพิ่มอุณหภูมิแกระบบ ระบบจะปรับตัวดําเนิน ไปขางหนาเพื่อนําความรอนไปใชในการปรับตัว ถารบกวนดวยการลดอุณหภูมิแกระบบ ระบบจะ ปรับตวั ดาํ เนนิ ยอนกลบั เพ่อื ใหค วามรอนแกระบบทดแทนที่สญู เสียไปจากการรบกวนดวยการลดอณุ หภูมิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เพม่ิ อณุ หภมู ิ ลดอณุ หภมู ิ 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ∆H = -196 kJ H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H = -92 kJ N2(g) + O2(g) 2NO(g) ∆H = +181 kJ N2O4(g) 2NO2(g) ∆H = +58 kJ 19  

เคมี (ครแู นน) สมดุลเคมี   2. การรบกวนดว ยความดนั ในการทาํ ปฏกิ ริ ยิ า มหี ลกั การในการคดิ ดังน้ี “รบกวนดวยการเพิม่ ความดันแกร ะบบ ระบบจะปรับตัวในทศิ ทางลดความดนั หรือลดจํานวนโมลรวม รบกวนโดยการลด ความดันแกร ะบบ ระบบจะปรับตัวโดยการเพม่ิ ความดนั หรือเพมิ่ จํานวนโมลรวมแกระบบ” จากสมการ สถานะ PV = nRT ถา V,T คงที่ P = nR หรอื P α n แสดงวา ความดันแปรผนั ตามจํานวนโมล จาํ นวนโมลดงั กลา วเปน ผลรวมสัมประสิทธ์หิ นาสารในสมการเคมีทดี่ ลุ แลว ของสารต้งั ตน , สารผลติ ภัณฑ สารตองอยใู นสถานะแกส เทา นน้ั สมมารถพิจาณาสมการตอ ไปนี้ aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) ∆โมลของสารหรอื โมลรวมของสาร = ผลรวมโมลของสารผลติ ภณั ฑ- ผลรวมโมลของสารตง้ั ตน = (c + d) – (a + b) ปฏกิ ริ ยิ าเคมพี วกแกส มี 3 พวก คือ ก. ผลรวมสมั ประสทิ ธหิ์ รอื โมลสมการของสารตง้ั ตน เทา กบั สารผลติ ภณั ฑ ปฏกิ ริ ยิ าพวกนค้ี วาม ดนั ไมม ผี ลตอ สภาวะสมดลุ หรอื รบบกวนสมดลุ ไมได ปฏกิ ริ ยิ า ผลรวมโมลของสารตั้งตน ผลรวมโมลของสารผลติ ภัณฑ โมลรวม H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) NO(g) + SO3(g) NO2(g) +SO2(g) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) CoO(s) + H2(g) Co(g) + H2O(g) Fe2O3(g) + 3CO(g) 2Fe(s) +3CO2(g) ข. ผลรวมสมั ประสทิ ธห์ิ รอื โมลสมการของสารตงั้ ตน มากกวา สารผลติ ภณั ฑ ปฏกิ ริ ยิ าพวกน้ี ความดนั มผี ลตอ สภาวะสมดลุ หรอื รบบกวนสมดลุ ได ปฏิกริ ยิ า ผลรวมโมลของสารต้งั ตน ผลรวมโมลของสารผลิตภณั ฑ โมลรวม 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 2NO2 N2O4(g) 20  

เคมี (ครูแนน) สมดลุ เคมี   2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ปฏิกริ ยิ านี้ ถา ปรับตวั ไปขางหนา โมลรวมลด สารตั้งตนหายไป 3 โมลสารผลติ ภัณฑเ กิดข้ึน 2 โมล ทําใหโมล รวมหายไป 1 โมลหรอื ลด 1 โมล ถาปรบั ตัวดําเนนิ ไปยอนกลับ สารตั้งตน เพิ่ม 3 โมล สารผลติ ภัณฑหายไป 2 โมล ทาํ ใหโมลรวม เพิม่ ข้ึน 1 โมล ปฏิกิรยิ าพวกนี้ ถา เพิม่ ความดนั แกร ะบบ ระบบจะปรับตัวไปขา งหนา เพือ่ ลดความดนั หรือลดจํานวน โมลรวม แตถ าลดความดันแกร ะบบ ระบบจะปรบั ตวั ยอ นกลับเพ่อื เพิ่มความดนั หรอื จาํ นวนโมลรวมเพม่ิ ค. ผลรวมสมั ประสทิ ธห์ิ นา สารหรอื โมลสมการของสารตง้ั ตน นอ ยกวา สารผลติ ภณั ฑ ปฏกิ ริ ยิ า พวกนค้ี วามดนั มผี ลตอ สภาวะสมดลุ หรอื รบบกวนสมดลุ ได ปฏิกริ ยิ า ผลรวมโมลของสารต้ังตน ผลรวมโมลของสารผลติ ภณั ฑ โมลรวม 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) 2NH3(g) N2(g) + 3H2 (g) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) ปฏกิ ิริยานี้ ถาเพ่มิ ความดนั แกร ะบบ ระบบจะปรบั ตัวยอนกลับ (B) เพมิ่ ลดความดันหรือลดจาํ นวนโมล แตถาลดความดนั แกระบบ ระบบจะปรับตัวไปขา งหนา (F) เพ่ือเพมิ่ ความดันหรอื เพิ่มจาํ นวนโมล ปฏิกิริยา ระบบจะปรับตวั เม่ือถกู รบกวนด้วย เพม่ิ ความดนั ลดความดนั H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) NO(g) + SO3(g) 2NH3(g) NO2(g) + SO2(g) 2NO2 N2(g) + 3H2 (g) 2SO2(g) + O2(g) 2NO(g) + O2(g) 2CO(g) + O2(g) 2SO3(g) 2CO2(g) 21  

เคมี (ครูแนน) สมดลุ เคมี   3. การรบกวนดว ยความเขม ขนของสารในปฏกิ ริ ิยา มหี ลักการคิด ดังน้ี “เติมหรอื เพ่ิมสาร ระบบปรบั ตัวโดยลดสารกลมุ น้ันออก หากเอาสารนน้ั ออกหรือลดสาร นั้นออก ระบบจะปรับตัวโดยเพ่ิมสารน้ัน” สารท่ีใชในการรบกวนตองเปนสารที่อยูในสถานะแกสหรือ สารทสี่ ามารถละลายไดใ นตัวทําละลายของระบบได ถาเติมสารต้ังตน ระบบจะปรับตัวดําเนินไปขางหนา เนื่องจากสารต้ังตนเพิ่มขึ้น ทําให rf>rb ทําใหสารต้ังตนลดลงจากท่ีเติม สวนสารผลิตภัณฑเพ่ิมขึ้น ส่ิงที่นาสังเกต คือ สารที่เติม เม่ือลดก็ ยงั คงมีปริมาณมากกวา เดิม ถาเอาสารต้ังตนออก ระบบจะปรับตัวดําเนินยอนกลับ เนื่องจากสารตั้งตนจะลดลง ทําให rf<rb สารต้งั ตนเพมิ่ ข้นึ จากท่ีลดลง แตยงั คงนอ ยกวาสมดุลเดิม (เฉพาะสารท่เี อาออก) ถาเติมสารผลิตภัณฑ ระบบจะปรับตัวดําเนินยอนกลับ เน่ืองจากสารต้ังตนเพิ่มขึ้น ทําให rf<rb ทาํ ใหสารตง้ั ตน เพ่ิม สว นสารผลติ ภัณฑล ดลง แตกย็ งั มากกวา สมดลุ เดิม (เฉพาะสารท่ีเตมิ ) ถาเอาสารผลิตภัณฑออก ระบบจะปรับตัวดําเนินไปขางหนา เนื่องจากสารผลิตภัณฑจะลดลง ทําให rf>rb ดวยเหตุนี้สารตั้งตนลดลง สารผลิตภัณฑเพ่ิมขึ้นแตก็ยังคงนอยกวาสมดุลเดิม (เฉพาะสาร ทเ่ี อาออก) ปฏกิ ิรยิ า เตมิ เอาออก การปรับตัว H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H2 - - Cl2 HCl - - HCl 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) SO2 - O2 SO3 - - SO3   10. การคาํ นวณเกยี่ วกบั การรบกวนสมดลุ เคมดี ว ยความเขม ขน ของสาร การรบกวนดวยความเขมขนของสารในปฏกิ ริ ิยา สมดลุ มกี ารปรับตัวแตคา K ไมเ ปลีย่ นแปลง เนอื่ งจากเปลยี่ น T ดว ยเหตนุ ้คี า K ของสมดลุ จึงตอ งการกอนทจี่ ะคํานวณเก่ยี วกับการรบกวนระบบ เสมอและสิง่ สาํ คญั คือ จะตอ งทราบทศิ ทางการปรบั ตัวเพ่ือสามารถคิดความเขมขนทเ่ี ปล่ยี นแปลงไปได 22  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   ขั้นตอนในการคาํ นวณมี ดงั น้ี 1. เขียนสมการเคมแี ละเขียนความเขม ขน ของสารหลงั จากรบกวนสมดลุ ณ ภาวะสมดลุ ใหม CO(g) + H2O(g) CO(g) + H2(g) C เรมิ่ ตน .............................................................................................................. C รบกวน .............................................................................................................. C เปล่ยี น .............................................................................................................. C สมดุล.............................................................................................................. 2. เขียนสมการคา คงที่สมดลุ และหา K ณ สมดลุ แรกกอนรบกวน (K สมดลุ เดิม = K สมดลุ ใหม) คา K และความเขม ขน ของแตล ะสาร ณ ภาวะสมดุลใหม มาแทนคา กจ็ ะไดส งิ่ ทต่ี องการ แบบเสรมิ ประสบการณ 1. CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) พบวาในภาชนะใบหน่งึ มีปรมิ าตร 1 ลติ ร มีCO2 , H2 ,CO, H2O = 0.6 , 0.2 ,0.8 , 0.3 mol/dm3 ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  2. ที่ 250 C NO2(g) + SO2(g) NO(g) + SO3(g) พบวา ณ ภาวะสมดุล มี NO2 , SO2 ,NO, SO3 = 0.8 , 3 ,1.2 , 1.2 โมล ซ่ึงท้ังหมดอยูในภาชนะทมี่ ปี ริมาตร 1 dm3 จะตองเตมิ NO2 ลงไปในปฏกิ ริ ยิ าเทา ไร จงึ จะทําให NO เพิม่ ขึน้ อกี 2.0 โมล ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 23  

เคมี (ครูแนน) สมดลุ เคมี   3. ที่ 250 C NO2(g) + SO2(g) NO(g) + SO3(g) พบวา ณ ภาวะสมดลุ มี NO2 , SO2 , SO3 ,NO = 0.3 , 0.1 ,0.3 , 0.3 โมล ซ่ึงทั้งหมดอยูในภาชนะทมี่ ปี ริมาตร 1 ลิตร จะตอ ง เอา SO3 ออกเทา ไร จึงจะทําให NO เหลือเพยี ง 2.0 โมล ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  4. ที่ 250 C CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) พบวา ณ ภาวะสมดุล มี CO2 , H2 , CO ,H2O = 0.5 , 0.2 ,0.2 , 0.2 mol/dm3 อยากทราบวาจะตอ งเตมิ H2เทา ไร จงึ จะทาํ ให CO เพิ่มข้นึ เปน 0.3 โมล ซงึ่ ทั้งหมดอยใู นภาชนะทมี่ ปี รมิ าตร 1 ลิตร ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  5. ปฏกิ ิริยา A(g) + B(g) C(g) + D(g) ถา ที่อณุ หภมู ิ 25C มีแกส A,B,C,Dอยู 2 , 2, 1 และ 1 โมล ตามลําดับ ถารบกวนสมดุลโดยเติมแกส A ลงไปโดยไมเปลี่ยนอณุ หภูมิ พบวา เมื่อระบบเขา สูสมดุลใหมจะมแี กส B เหลืออยู 1.5 โมล อยากทราบวา เติมแกส A ลงไปกี่โมล ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................  24  

เคมี (ครแู นน) สมดลุ เคมี   6. SO3(g) + CO(g) SO2(g) + CO2(g) ที่ 30C นาํ CO , SO3มา 2,3 โมลมาผสมกนั พบวา ณ ภาวะสมดุลมี CO20.75 โมล ถา รบกวนสมดุลดวยการเตมิ CO2ลงไปจํานวนหน่ึง พบวา ณ ภาวะสมดุล มี CO 1.6 โมล อยากทราบวา เตมิ แกส CO2ลงไปเทา ไร ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................  ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................    การหาคา K การละลายทําเชนเดยี วกับการหาคา K ท่ัวไป ตา งกนั ตรงทส่ี ารตง้ั ตน เปน ของแขง็ เสมอ ซึง่ สารน้ีไมต อ งนาํ มาคดิ ในคา K การคิดคา K จึงคํานวณไดเ ลย โดยไมต อ งหาแบบ ( มี ใช เหลอื ) 7. AgCl (s) ละลายนาํ้ ไดน อยมาก โดยมคี า K = 1.8 x 10 -10(mol/l)2ดงั สมการ AgCl(s) Ag+ + Cl–ถา AgClอยใู นสารละลายทีม่ ีความเขม ขนของคลอไรด0.001 (mol/l) สารละลาย น้จี ะมี Ag+เขมขน กี่ mol/l ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 8. ทอี่ ุณหภูมิ 25 C ผสม AgCl ละลายนํ้าอยู 0.00188 กรัม ในภาชนะ 1 dm3 ปฏกิ ริ ิยาน้มี ีคาคงที่ สมดุลเทา ใด ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................ 25