การทดลองที่ 3

การทดลองท่ี 3 การหาค่าคงตวั สมดุลของปฏกิ ิริยาเคมี วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาภาวะสมดุลของปฏิกิริยาเคมี 2. เพื่อศึกษาหาค่าคงตวั สมดลุ 3. เพ่ือศึกษาวา่ ปฏกิ ิริยาเคมีใดทีเ่ กิดภาวะสมดลุ ความรู้พ้นื ฐาน เม่ือสารเคมีเข้าทาปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยาโดยท่ัวไปมกั เกิดไม่สมบูรณ์ ระบบเกิดภาวะเป็ น ปฏิกิริยามธั ยนั ตร์ (intermediate) ซ่ึงความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ และผลิตภณั ฑไ์ ม่เปลีย่ นแปลงเมื่อเวลา ผ่านไป เรียกว่าเกิดสมดุลเคมีข้ึน โดยสมดุลท่ีภาวะหน่ึงๆ น้ัน สารผสม (mixture) ในปฏิกิริยาจะ ประพฤติตวั ตามกฎสมดุลเคมี กลา่ วคอื ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ และผลิตภณั ฑจ์ ะมคี า่ หน่ึง ซ่ึงเป็ นค่า คงตวั จงึ ทาให้เกิดค่าคงตวั สมดุลของปฏิกริ ิยา (Equilibrium constant, KC) ในการทดลองน้ีจะศึกษาสมบัติของสมดุลของปฏิกิริยาระหว่าง เหล็ก (II) ไอออน และ ไทโอไซยาเนตไอออน Fe3+ (aq) + SCN– (aq) FeSCN2+ (aq) ……….. (1) เมื่อ Fe3+ ผสมกบั SCN– ดงั ปฏิกิริยา (1) และเกดิ ไอออนเชิงซ้อน FeSCN2+ ข้ึน ซ่ึงมีสีแดงเขม้ จากผลของปฏิกิริยาทส่ี มดุลพบว่าปริมาณของ Fe3+ และ SCN– ลดลง ถา้ เกดิ FeSCN2+ 1 โมล จะ ใช้ Fe3+ และ SCN– อยา่ งละ 1 โมล ตามกฎของสมดุลเคมี คา่ คงตวั สมดุลของปฏิกริ ิยา, KC เป็นดงั น้ี [FeSCN2+] = KC ………. (2) [Fe3+] [SCN–] คา่ ของ KC ตามสมการ (2) จะคงตวั ณ อณุ หภูมิหน่ึงๆ หมายถึงวา่ สารผสมจะมี Fe3+ และ SCN– ทาปฏกิ ริ ิยากนั จนกระทง่ั เป็นไปตามสมการ (2) นน่ั คือ ความเขม้ ขน้ ของ FeSCN2+, Fe3+ และ SCN– มคี ่า คงตวั คา่ KC จะเกย่ี วขอ้ งกบั ปริมาณเร่ิมตน้ ของ Fe3+, SCN– และปริมาณท่ีใชใ้ นการทาปฏกิ ิริยา คา่ KC จะ มีเพียงค่าเดียวเท่าน้ัน จุดประสงค์ของการทดลองน้ีก็เพ่ือหาค่า KC ของปฏิกิริยาน้ี สาหรับสารผสม หลายๆ ตวั ซ่ึงเตรียมไดแ้ ตกต่างกนั และแสดงให้เหน็ วา่ KC ทแ่ี ทจ้ ริงมคี ่าเดียวสาหรบั ปฏิกิริยาชนิดหน่ึงๆ ไมว่ ่าเมอ่ื เริ่มตน้ จะมปี ริมาณของ Fe3+ และ SCN– เป็นเทา่ ใดก็ตาม ปฏิกริ ิยาน้ีจะเป็นตวั อยา่ งที่ดีในการหา KC เพราะสามารถเห็นการเกิดสีของ FeSCN2+ ไอออน (Thiocyanato iron (III) ion) ซ่ึงเป็ นการง่ายที่จะ วิเคราะห์สมดลุ ของสารผสม

- 17 - สารผสมน้ีเตรียมโดยการผสมระหว่างสารละลายที่ทราบความเขม้ ข้นของ Iron (III) nitrate, Fe(NO3)3 กบั Potassium thiocyanate, KSCN สีของ FeSCN2+ ไอออนที่เกดิ ข้ึนจะทาให้หาค่าความเขม้ ขน้ ทสี่ มดุลได้ เมื่อทราบความเขม้ ขน้ ท่ีสมดลุ ของ FeSCN2+ และความเขม้ ขน้ เริ่มตน้ กส็ ามารถคานวณหา KC ได้ ในการคานวณจะคานวณเป็นลาดบั ข้นั (step by step) เช่น การเตรียมสารผสม โดยผสม 10.0 ml ของ 2.00  10–3 M Fe(NO3)3 กับ 10.0 ml 2.00  10–3 M KSCN ผลจากปฏิกิริ ยาท่ี 1 จะมีสี ของ FeSCN2+ ไอออน ซ่ึงมีสีแดงเกิดข้ึน พบว่าความเขม้ ขน้ ท่ีสมดุลเป็ น 1.50  10–4 M การหาค่า KC ของ ปฏิกิริยาจากขอ้ มลู เหลา่ น้ีไดโ้ ดยเร่ิมจากหาค่าจานวนโมลของสารต้งั ตน้ ในสารผสม ข้นั ท่สี องหาจานวน โมลของผลิตภณั ฑ์ท่ีเกดิ ข้ึนท่ีสมดุล โดยผลิตภณั ฑท์ ี่เกิดข้ึนคานวณไดจ้ ากปริมาณของสารต้งั ตน้ ข้นั ที่ สามหาจานวนโมลของสารต้งั ตน้ ที่เหลืออยู่ของสารผสมที่สมดุล ข้นั ที่สี่หาความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ แตล่ ะตวั และสุดทา้ ยข้นั ทีห่ า้ คานวณหาคา่ KC ของปฏิกิริยา ข้ันท่ี 1 หาจานวนโมลเริ่มตน้ ของสารต้งั ตน้ แตล่ ะตวั ปริมาตรและความเขม้ ขน้ ของสารละลายแต่ละตวั หาได้จากจานวนโมลของสารต้งั ตน้ แตล่ ะตวั ในสารละลาย จากนิยามของ molarity, MA ของชนิด A (species A) MA = จานวนโมลของสาร A ………. (3) จานวนปริมาตร V (L) ของสารละลาย A หรือ จานวนโมลของ A = MA  V (L) จาก (3) สามารถหาจานวนโมลของ Fe3+ และ SCN– สาหรบั แต่ละสารละลาย ปริมาตรที่ใชเ้ ป็ น 10.0 ml หรือ 0.0100 L โมลาริตีของแต่ละสารละลายเป็น 2.00  10–3 M ดงั น้นั ในสารละลายพบว่า จานวนโมลของ Fe3+ เร่ิมตน้ = MFe3+  V = M  0.0100 L = 20.0 10–6 โมล จานวนโมลของ SCN– เริ่มตน้ = MSCN–  V = 2.00  10–3 M  0.0100 L = 20.0 10–6 โมล ข้ันท่ี 2 หาจานวนโมลของผลิตภณั ฑท์ ่เี กดิ ข้นึ จาก (3) ความเขม้ ขน้ ของ FeSCN2+ เป็น 1.50  10–4 M (mol/L) ที่สมดลุ ปริมาตรของสารผสม ทีส่ มดุลเป็นผลรวมของสองปริมาตรท่ีผสมเป็น 20.0 ml หรือ 0.0200 L ดงั น้นั จานวนโมลของ FeSCN2+ = MFeSCN2+  V = 1.50  10–4 M  0.0200 L = 3.00 10–6 โมล จานวนโมลของ Fe3+ และ SCN– ที่ถูกใช้ไปทาให้เกิด FeSCN2+ จะมีค่าเท่ากันคือ 3.00 10–6 โมล จาก (1) จะไดว้ ่า 1 โมล Fe3+ และ 1 โมล SCN– เพอ่ื เกดิ FeSCN2+ 1 โมล

- 18 - ข้ันท่ี 3 หาจานวนโมลของสารต้งั ตน้ ท่ีเหลือทภ่ี าวะสมดุล ในข้นั ที่ 1 จานวนโมลทเี่ ริ่มตน้ ของ Fe3+ เป็น 20.0 10–6 โมล, SCN– เป็น 20.0 10–6 โมล ในข้นั ท่ี 2 จานวนโมล Fe3+ ท่ใี ชไ้ ป = 3.00 10–6 โมล, SCN– = 3.00 10–6 โมล จานวนโมลท่เี หลอื อยู่ท่ภี าวะสมดลุ เทา่ กบั จานวนโมลเริ่มตน้ ลบดว้ ยจานวนโมลทเ่ี กิดปฏิกริ ิยาไป ดงั น้ัน ท่ีภาวะสมดุล จานวนโมลท่ภี าวะสมดลุ = จานวนโมลเร่ิมตน้ – จานวนโมลที่ใชไ้ ป .......... (4) จานวนโมล Fe3+ สมดลุ = 20.0 10–6 – 3.00 10–6 = 17.0 10–6 โมล จานวนโมล SCN– สมดลุ = 20.0 10–6 – 3.00 10–6 = 17.0 10–6 โมล ข้ันที่ 4 หาความเขม้ ขน้ ของทกุ ตวั ทภ่ี าวะสมดุล การทดลองจะหา [FeSCN2+] ได้โดยตรง = 1.50  10–4 M [Fe3+], [SCN–] หาไดจ้ าก (3) จานวน โมลของสารต่างๆ ท่ีภาวะสมดุลไดจ้ ากข้นั ท่ี 3 ปริมาตรของสารผสม = 20.0 ml หรือ 0.0200 L [Fe3+] = MFe3+ = จานวนโมล Fe3+ = 17.0 10–6 mols = 8.5 10–4 M ปริมาตรสารละลาย 0.0200 L [SCN–] = MSCN– = จานวนโมล SCN– = 17.0 10–6 mols = 8.5 10–4 M ปริมาตรสารละลาย 0.0200 L ข้ันท่ี 5 หาคา่ KC ของปฏิกริ ิยา จาก [สารต้งั ตน้ ], [ผลิตภณั ฑ]์ ทส่ี มดุล เมอื่ แทนคา่ ตามสมการ (2) จะได้ KC = [FeSCN2+] = (1.5 10–4) = 208 [Fe3+] [SCN–] (8.5 10–4) (8.5 10–4) จากการทดลองจะได้ขอ้ มูลต่างๆ เหมือนตวั อยา่ งน้ี การคานวณจะเกีย่ วขอ้ งกบั ขบวนการที่ผ่าน มาซ่ึงขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ะคลา้ ยๆ กนั (แต่ในความเป็ นจริงผลจะแตกต่างกบั ท่ีคานวณไดน้ ้ี เนื่องจากเราทาการ ทดลองทอี่ ุณหภูมติ า่ งกนั ดงั น้นั KC ที่ไดก้ ็แตกต่างกนั ) ในการวิเคราะห์จะต้ังสมมติฐานของปฏิกิริยาดังสมการ (1) ไม่มีเหตุผลใกล้เคียงว่าทาไม ปฏิกริ ิยาจึงไมเ่ ป็น Fe3+ (aq) + 2SCN– (aq) Fe(SCN)2+ ………. (5) ถ้าคุณสนใจเก่ียวกับสสารน้ี คุณต้องถามว่าปฏิกิริยาเป็ นปฏิกิริยา (1) หรือปฏิกิริยา (5) ถ้า ปฏิกิริยา (1) เกดิ ข้ึน KC ของปฏิกิริยาน้ีจะยงั คงคงท่ี เมื่อความเขม้ ขน้ ของสารผสมเปลี่ยนไป อย่างไรก็

- 19 - ตามจาก (5) ก็จะให้ KC คงที่ ในการคานวณแต่ละส่วนจะสมมตวิ ่า (5) เกิดข้ึน และวเิ คราะห์หา KC พบว่า ผลของท้งั สองชดุ ของการคานวณจะทาใหเ้ ขา้ ใจวา่ ปฏกิ ริ ิยาท่ี 1 เทา่ น้นั ที่ใชใ้ นการศึกษาคร้งั น้ี มีวธิ ีวิเคราะห์ 2 วิธีในการหา [FeSCN2+] ในสารผสมที่สมดุล วิธีที่ให้ความแม่นยากว่าก็คือใช้ สเปกโทรโฟโตมิเตอร์ (spectrophotometer) โดยวดั ปริมาณแสงท่ีถูกดูดกลืนโดยสารเชิงซ้อนสีแดงที่ 447 nm ซ่ึงเป็ นความยาวคลื่นที่สารเชิงซ้อนดูดกลืนแสงมากท่ีสุด ค่าการดูดกลืนแสง, A ของสาร เชิงซ้อนจะแปรผนั ตรงกับความเขม้ ขน้ เป็ นโมลาริตี, M และหาไดโ้ ดยตรงจากสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ โดยมีความสัมพนั ธ์ ดงั น้ี A = kM อาจารยผ์ ูค้ วบคุมจะแสดงวิธีการใช้สเปกโทรโฟโตมิเตอร์ และหาเส้นโค้งเทียบมาตรฐาน (calibration curve) หรือสมการซ่ึงสามารถนาไปหาความเขม้ ขน้ ของ FeSCN2+, [FeSCN2+] โดยการเทยี บ ค่าการดูดกลืนแสงของสารละลายมาตรฐานจากเส้นเทียบมาตรฐาน กับค่าการดูดกลืนแสงของ สารละลายแต่ละความเขม้ ขน้ วิธีที่สองของการหาความเข้มขน้ ของ FeSCN2+, [FeSCN2+] โดยการเปรียบเทียบความเขม้ ขน้ ของสีของสารละลายท่ีจะหากบั สารละลายท่ีทราบความเขม้ ขน้ แลว้ (known) วิธีน้ีเก่ียวขอ้ งกับการจบั คคู่ วามเขม้ ของสีของสารละลายท่ที ราบความเขม้ ขน้ กบั สารละลายท่ไี มท่ ราบความเขม้ ขน้ วิธีที่ถูกตอ้ ง และวิธีการคานวณจะมาอภิปรายในส่วนของการทดลอง ในการเตรียมสารผสม ในการทดลองน้ีจะรักษาความเข้มข้นของ H+ ไอออน เป็ น 0.5 M H+ ไม่ไดม้ ีส่วนร่วมโดยตรงในปฏิกิริยา แตม่ ีเพอื่ ป้องกนั การเกิดสีน้าตาลของ FeOH2+ ซ่ึงเป็ นการรบกวน (interfere) การวเิ คราะห์หา [FeSCN2+] อุปกรณ์และสารเคมี 1. สเปกโทรโฟโตมเิ ตอร์ 2. ปิ เปต 5 ml (มีขีดแบง่ ) 3. บีกเกอร์ 100 ml 4. แทง่ แกว้ คน 5. หลอดทดลอง 5 – 6 หลอด พร้อมท่วี าง 6. Fe(NO3)3 0.002 M (ใน 1 M HNO3) 7. KSCN 0.002 M

- 20 - วิธกี ารทดลอง (Experimental Procedure) 1. ตดิ ฉลาก (Label) หลอดทดลองที่ 1 – 5 และวางไวบ้ นทวี่ างหลอด (test tube rack) 2. เท 30 ml ของ 2.00  10–3 M Fe(NO3)3 ใน 1 M HNO3 ใส่ในบีกเกอร์ (แห้ง) ขนาด 100 ml ปิ เปตสารน้ีปริมาตร 5 ml ใส่ในหลอดทดลองแตล่ ะอนั 3. เท 2.00  10–3 M KSCN 20 ml ลงในบีกเกอร์ 100 ml ปิ เปต 1, 2, 3, 4, 5 ml KSCN ใน บีกเกอร์ลงในหลอดทดลอง 1 – 5 ตามลาดบั 4. ปรับปริมาตรด้วยน้าในหลอดทดลองแต่ละหลอดใหม้ ีปริมาตร 10.0 ml ดงั ตาราง 3.1 แลว้ คนสารแต่ละหลอดดว้ ยแท่งแกว้ คนทีแ่ ห้ง ตารางที่ 3.1 แสดงการปรับปริมาตรดว้ ยน้าในหลอดทดลองแต่ละหลอดใหม้ ีปริมาตรเป็น 10.0 ml สาร หลอดทดลองท่ี 12345 ปริมาตรสารละลาย Fe(NO3)3 (ml) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 ปริมาตรสารละลาย KSCN (ml) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 ปริมาตรของน้ากลน่ั (ml) 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 วธิ ที ่ี 1 วเิ คราะห์ดว้ ยเคร่ืองสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ 1. เทสารผสมในหลอดท่ี 1 ลงในเซลลข์ องสเปกโทรโฟโตมเิ ตอร์ (spectrophotometric cell) 2. วดั คา่ การดดู กลนื แสงที่ 447 nm 3. หาความเขม้ ขน้ ของ FeSCN2+ จากเส้นโคง้ เทียบมาตรฐาน ซ่ึงหาได้จากเครื่องมือแตล่ ะอนั หรือจากสมการ จากน้นั บนั ทกึ ขอ้ มูลทไี่ ด้ 4. ทาการทดลองซ้าโดยใชส้ ารผสมในหลอดทดลองอน่ื ๆ วธิ ที ี่ 2 วิเคราะห์โดยการเปรียบเทียบกบั มาตรฐาน 1. เตรียมสารละลายท่ีทราบความเขม้ ขน้ ของ FeSCN2+ โดยปิ เปต 10.0 ml 0.002 M Fe(NO3)3 ใน 1 M HNO3 ใส่ในหลอดทดลอง และเติม 2.0 ml 0.002 M KSCN และน้า 8.00 ml คนสารละลายด้วย แท่งแกว้ คน ในสารละลายน้ีพบวา่ [Fe3+] >> [SCN–] ดงั น้นั ปฏกิ ิริยาท่ี 1 จะเกิดไปทางขวา ซ่ึงคุณจะสามารถ สมมติว่าไม่มีความผิดพลาดไม่มากนัก โดย SCN– เพื่อเปล่ียนเป็ น FeSCN2+ ซ่ึงถ้าเป็ นไปตามกรณีน้ี คานวณ [FeSCN2+] ในสารละลายมาตรฐาน บนั ทกึ ผล 2. หา [FeSCN2+] ในสารผสมที่ตอ้ งการทราบ (unknown mixture) ในหลอดทดลอง 1 – 5 น้นั โดยการเปรียบเทียบความเขม้ ของสีแดงของสารละลายแต่ละอนั กับสารละลายมาตรฐาน ซ่ึงทาไดโ้ ดย

- 21 - การวางหลอดทดลองของสารผสมหน่ึง ตอ่ จากหลอดทดลองทมี่ ีสารมาตรฐาน แลว้ มองจากดา้ นบนของ หลอดท้งั สองโดยใช้กระดาษขาวรองขา้ งล่างหลอดท้ังสอง ในกรณีที่ความเข้มข้นของสารละลาย มาตรฐานเข้มกว่า ให้เทสารละลายมาตรฐานออกไวใ้ นบีกเกอร์ที่แห้งจนกระท่ังความเข้มสีในสาร มาตรฐานเท่าหรือใกลเ้ คียงกบั สีในสารละลายหลอดที่ 1 โดยใช้กระดาษขาวเป็ นตวั ท่ีวางดา้ น ล่างก้น หลอด เมื่อสีเทา่ กันแลว้ วดั ความลึกของสารละลายที่มีความเขม้ ขน้ ของสีเท่ากันดว้ ยไมบ้ รรทดั บนั ทึก ขอ้ มูล แลว้ นาไปคานวณหาความเขม้ ข้นของ FeSCN2+ โดยหลกั การที่ว่าเมื่อความเข้มขน้ ของสีของ สารละลายมาตรฐานกบั สารละลายทตี่ อ้ งการหา เท่ากนั แลว้ ย่อมเป็นไปดงั สมการ (7) ดงั น้ี [FeSCN2+]unknown  depth of unknown soln = [FeSCN2+]known  depth of standard soln ….. (7) 3. ทาวิธีการเดียวกนั กบั ขอ้ 2. แลว้ นาไปคานวณหาความเขม้ ขน้ ของสารในหลอดท่ี 2 – 5 โดยวดั ความลึกแตล่ ะหลอดทตี่ อ้ งการทราบ (unknown) และสารมาตรฐาน (standard) ซ่ึงมีความเขม้ สีเท่ากนั

- 22 รายงานผลการทดลองเรื่อง การหาค่าคงตัวสมดลุ ของปฏกิ ริ ิยาเคมี นักศึกษาทที่ าการทดลอง ........................................................... รหสั ........................ ผ้รู ่วมงาน 1....................................................................... รหัส ....................... 2....................................................................... รหัส ....................... 3....................................................................... รหสั ....................... 4....................................................................... รหัส ....................... วนั เดือน ปี ที่ทดลอง ........................................................ กลมุ่ ท่ี ................... 1. การหาความเข้มข้นของ FeSCN2+, [FeSCN2+] สารผสม ปริมาตร, ml ของ ปริมาตร, ml ของ ปริมาตร, ml การ หลอดท่ี 2.00  10–3 M 2.00  10–3 M ของน้า 1 Fe(NO3)3 KSCN 4.0 2 5.0 1.0 3.0 3 5.0 2.0 2.0 4 5.0 3.0 1.0 5 5.0 4.0 0.0 5.0 5.0 ถา้ ใชว้ ิธีที่ 2 [FeSCN2+]standard = ……….  10–4 M ; [FeSCN2+] ในสารผสม 1 – 5

2- ..... หมเู่ รียน .................. ...... ...... ...... ...... วธิ ีท่ี 1 วธิ ีท่ี 2 รดดู กลนื แสง ความลกึ , mm [FeSCN2+] สารมาตรฐาน สารทีห่ า ……….  10–4 M ……….  10–4 M ……….  10–4 M ……….  10–4 M ……….  10–4 M 5 หาไดต้ ามสมการ (7)

- 23 2. การคานวณ ก. คานวณ Kc โดยมสี มมตฐิ านของปฏิกิริยาเป็นดงั น้ี Fe3+ (aq) + SCN– (aq) FeSCN2+ (aq) การคานวณน้ีทาไดง้ ่ายโดยไดอ้ ภปิ รายในข้นั ที่ 1 – 5 และแสดงผลในตาราง ข้นั ท่ี 1 หาจานวนโมลเร่ิมตน้ ของ Fe3+, SCN– ในสารผสมในหลอดทดลองท ข้นั ท่ี 2 วดั ความเขม้ ขน้ [FeSCN2+] ที่ภาวะสมดุลสารผสม แลว้ นาไปเขยี นแ โมล [FeSCN2+] ในสารผสมแตล่ ะตวั แสดงในคอลมั นท์ ่ี 5 จานวนโมล Fe3+, SCN– ใ ข้นั ท่ี 3 จากจานวนโมลเร่ิมตน้ ของ Fe3+, SCN– ในสารผสม และจานวนโม เหลือท่ีภาวะสมดุลไดโ้ ดยใชส้ มการ (4) ไดข้ อ้ มูลค่าคอลมั น์ 3, 4 ข้นั ท่ี 4 ใชส้ มการ (3) และผลในข้นั ท่ี 3 หาความเขม้ ขน้ แต่ละตวั ท่ีสมดุล ซ่ ข้นั ที่ 5 คานวณ KC ของปฏิกิริยาของสารผสมโดยแทนค่าความเขม้ ขน้ Fe3+ สารผสม จานวนโมลเร่ิมตน้ จานวนโมลภาวะสม หลอดท่ี Fe3+ (1) SCN– (2) Fe3+ (3) SCN– (4) 1 2 …….  10–6 …….  10–6 …….  10–6 …….  10–6 3 4 5

3- ………. (1) งขา้ งลา่ งน้ี ท่ี 1 – 5 โดยใชส้ มการ (3) แสดงผลในคอลมั นส์ องคอลมั นแ์ รกในรายงานผลขอ้ 1. แสดงคา่ ในตารางขา้ งลา่ ง คอลมั น์รองสุดทา้ ย (คอลมั น์ท่ี 8) ใชส้ มการ (3) หาจานวน ในตารางทถ่ี กู ใชไ้ ป (ท่ภี าวะสมดลุ ) มล Fe3+, SCN– ที่ถกู ใชไ้ ปเพ่อื ทาให้เกิด FeSCN2+ คานวณจานวนโมล Fe3+, SCN– ท่ี ซึงใชป้ ริมาตรสารผสมเป็น 10.0 ml หรือ 0.010 L ไดด้ งั คอลมั น์ 6, 7 +, SCN– และ FeSCN2+ ลงในสมการ (2) แลว้ แสดงผลในคอลมั น์ 9 มดลุ ความเขม้ ขน้ ภาวะสมดลุ KC FeSCN2+ (5) Fe3+ (6) SCN– (7) FeSCN2+ (8) (9) …….  10–6 …….  10–4 …….  10–4 …….  10–4

- 24 ข. ในการคานวณหา KC จาก ก. น้นั เราสมมตวิ ่าสูตรไอออนเชิงซอ้ นเป็น Fe Fe3+ (aq) + 2SCN– (aq) Fe(SCN)2+ (aq) ถา้ ศึกษาระบบที่สมดุลแลว้ ในสมการ (5) เกดิ ไดด้ ีกว่า (1) ดงั น้นั KC ท่ีไดจ้ ะ การรวมกนั ระหวา่ ง Fe3+ กบั SCN– เนื่องจากเป็ นการใช้หลกั การเทียบมาตรฐานขอ สารละลายใน ก. ซ่ึง 2 โมลของ SCN– ถูกใชเ้ กิด 1 โมล Fe(SCN)2+ ซ่ึง KC จะเปลี่ย เร่ิมตน้ ของ SCN– คือ 2  จานวนโมลของ Fe(SCN)2+ จากผลใน ก. ส่ิงท่ไี ดจ้ ากแนวคิดสมดุลสรุปไดอ้ ยา่ งไร โดยใชส้ มการ (1) มา สารผสม จานวนโมลเริ่มตน้ จานวนโมลภาวะสม หลอดท่ี Fe3+ SCN– Fe3+ SCN– 1 2 3

4- eSCN2+ ซ่ึงในการทดลองอาจมีชนิดของ Fe(SCN)2+ เกิดข้นึ ตามสมการ ………. (5) ะไมค่ งที่ ถา้ ใชว้ ธิ ีใน ก. คานวณ KC ของสารผสม 1, 3 และ 5 โดย Fe(SCN)2+ เกดิ จาก องวธิ ีที่ 1 หรือ 2 ดังน้ัน [Fe(SCN)2+] จะเป็ นคร่ึงหน่ึงของ [FeSCN2+] ท่ีไดใ้ นแต่ละ ยนไป ดังน้ันในการคานวณจานวนโมลของ SCN– ท่ีสมดุลจะตอ้ งคูณจานวนโมล าเป็นตวั อยา่ ง สูตรไอออนเชิงซอ้ นของ Iron (III) thiocyanate ควรจะเป็นอยา่ งไร มดลุ ความเขม้ ขน้ ภาวะสมดลุ KC FeSCN2+ [Fe3+] [SCN–] [FeSCN2+]

- 25 - การบ้าน 1. นกั เรียนผสม 5.0 ml 2.00  10–3 M Fe(NO3)3 ดว้ ย 5.0 ml 2.00  10–3 M KSCN พบว่า ความเขม้ ขน้ สารผสมทส่ี มดลุ ของ FeSCN2+ เป็น 1.40  10–4 M หา KC จากปฏิกริ ิยา Fe3+ (aq) + SCN– (aq) FeSCN2+ (aq) ข้นั ท่ี 1 หาจานวนโมล Fe3+, SCN– เร่ิมตน้ (ใชส้ มการ (3)) ข้นั ที่ 2 หาจานวนโมล FeSCN2+ ในสารผสมท่ีสมดลุ และปริมาตรของสารผสมที่สมดลุ (ใชส้ มการ (3)) คานวณโมล Fe3+, SCN– ทถี่ ูกใชไ้ ปในการทาให้เกิด FeSCN2+ ข้นั ที่ 3 คานวณโมล Fe3+, SCN– ที่เหลืออยูท่ ่ีสมดลุ (ใชส้ มการ (4) และผลจากข้นั ที่ 1, 2) ข้นั ท่ี 4 อะไรคือความเขม้ ขน้ Fe3+, SCN–, FeSCN2+ ท่ีสมดุล, ปริมาตรสารผสมท่สี มดุล (ใชส้ มการ (3) และผลจากข้นั ท่ี 3) ข้นั ที่ 5 หา KC ของปฏิกิริยา (ใชส้ มการ (2) และผลจากข้นั ที่ 4) 2. ถา้ ปฏิกิริยาเป็น Fe3+ (aq) + 2SCN– (aq) Fe(SCN)2+ (aq) ใ ห้ ห า KC โ ด ย ก า ห น ด [Fe(SCN)2+] ทสี่ มดุล = 0.7  10–4 M a) หา KC b) KC จากขอ้ 1. ; ใช้ 2 โมล SCN– ตอ่ Fe(SCN)2+ ท่ีเกิดข้ึน ข้นั ท่ี 1 ผลจากขอ้ 1. ข้นั ท่ี 2 หาจานวนโมล Fe(SCN)2+ ในสารผสมทส่ี มดุล (ใชส้ มการ (3)) หาจานวนโมล Fe3+, SCN– ทถี่ ูกใชใ้ นการเกดิ Fe(SCN)2+ ข้นั ที่ 3 หาจานวนโมล Fe3+, SCN– ที่เหลอื ในสารละลายท่ีสมดุล โดยใช้ผลจากข้นั ที่ 1, 2 โดยจานวน โมล SCN– ท่สี มดลุ = จานวนโมลเร่ิมตน้ ของ SCN– (2  จานวนโมล Fe(SCN)2+) ข้นั ที่ 4 ความเขม้ ขน้ Fe3+, SCN–, Fe(SCN)2+ เป็นเท่าใด (ใชส้ มการ (3) และผลจากข้นั ท่ี 3) ข้นั ท่ี 5 คานวณ KC