ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ฟิสิกส์
เคมี
บทเรียนเคมี
ตารางธาตุ
ศัพท์เคมี
แบบฝึกหัดเคมี
ชีววิทยา
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกฟิสิกส์-เคมี-ชีวะ | หน้าแรกเคมี | บทเรียนเคมี

บทเรียนเคมี
   

สมดุลเคมี : ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล
 
ระดับชั้น : มัธยม 6

 
 
ปฏิกิริยาผันกลับได้
ภาวะสมดุล
ค่าคงที่สมดุล
ความสัมพันธ์ของค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี
การคำนวณเกี่ยวกับค่าคงที่สมดุล
ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล
หลักของเลอชาเตอลิเอ

 

 
ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล

ระบบสมดุลของปฏิกิริยาใดๆ จะพบว่ามีความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ และของสารตั้งต้นที่เหลือคงที่ แต่ถ้าเปลี่ยนแปลงบางอย่างในระบบ เช่น เปลี่ยนความเข้มข้น ความดัน และอุณหภูมิ จะมีผลต่อสมดุลอย่างไร ระบบของปฏิกิริยาจะดำเนินเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่หรือไม่ และถ้าเกิดสมดุลใหม่อีก ปริมาณของผลิตภัณฑ์และของสารตั้งต้นที่เหลือจะเท่าปริมาณที่มีอยู่ในสมดุลเดิมหรือไม่


ผลของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นที่มีต่อภาวะสมดุล

การเปลี่ยนความเข้มข้นของสารในระบบสมดุล ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือลดความเข้มข้น จะทำให้ระบบเสียภาวะสมดุล โดยระบบจะต้องมีการปรับตัวให้กลับสู่สภาวะสมดุลใหม่เสมอ เราลองพิจารณาตัวอย่างของปฏิกิริยาระหว่างไทโอโซยาเนตไอออน (SCN-) กับไอร์ออน (III) ไอออน จนเข้าสู่สมดุล ดังนี้



ระบบนี้เข้าสู่สมดุล พบว่า ความเข้มข้นของสีแดงคงที่ ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงภาวะสมดุลความเข้มข้นของสีแดงก็จะเปลี่ยนไป โดยที่สีแดงเข้ม แสดงว่ามีปริมาณ [FeSCN]2+ มาก และสีแดงจางลง แสดงว่าปริมาณ [FeSCN]2+ น้อย

การรบกวนสมดุลด้วยการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารต่างๆ ในระบบ จะทำให้ระบบเสียสมดุล และระบบจะต้องปรับตัวให้กลับเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่ ซึ่งอาจจะเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า หรือปฏิกิริยาย้อนกลับก็ได้ ทั้งนี้ จะพิจารณาความเข้มของสีแดง บอกปริมาณ [FeSCN]2+ ได้ กล่าวคือ ถ้าสีแดงเข้มขึ้น แสดงว่า ระบบเกิดการปรับตัวเข้าสู่สมดุลใหม่ด้วยการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าให้ [FeSCN]2+ เพิ่มขึ้น และในทางตรงข้าม ถ้าสีแดงจางลงแสดงว่า ระบบจะปรับตัวเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ให้ [FeSCN]2+ ลดลง

ในการทดลองระบบสมดุลของปฏิกิริยาระหว่าง SCN- กับ Fe3+



เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นชนิดใดชนิดหนึ่ง เช่น เติม Fe3+ จะทำให้เกิดปฏิกิริยากับ SCN- เกิด [FeSCN]2+ มากขึ้น จึงทำให้สารละลายมีสีแดงเข้มขึ้น แสดงว่า เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้ามากขึ้น และระบบจะปรับตัวเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่อีกครั้งหนึ่ง ซึ่งจะทำให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป

และถ้าลดความเข้มข้นของสารชนิดใดชนิดหนึ่ง เช่น ลด Fe3+ จะทำให้เกิดปฏิกิริยากับ SCN- น้อยลง จึงเกิด [FeSCN]2+ ลดลง จึงทำให้สารละลายสีแดงจางลง แสดงว่าเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าน้อยลง เป็นผลทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับมาก แล้วระบบจะปรับตัวเข้าสู่สมดุลใหม่อีกครั้ง ณ สมดุลใหม่จะพบว่ามีความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป

ในทำนองเดียวกัน ถ้าเพิ่มผลิตภัณฑ์ เช่น เติม [FeSCN]2+ จะทำให้ปริมาณ [FeSCN]2+ มากขึ้น จึงสลายตัวเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับมากขึ้น ทำให้สารละลายสีแดงจางลง แล้วคงที่ เมื่อระบบปรับตัวเข้าสู่สมดุลใหม่อีกครั้งหนึ่ง ที่สมดุลใหม่นี้จะพบว่า มีความเข้มข้นของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป

จากการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารต่างๆ ในระบบสมดุล สามารถสรุปได้ว่า ถ้าเติมสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ลงไป เมื่อระบบเข้าสูสมดุลแล้ว ความเข้มข้นของสารนั้นจะเพิ่มขึ้น ซึ่งมีผลรบกวนสมดุล โดยระบบจะพยายามปรับตัว เพื่อลดปริมาณสารที่เพิ่มขึ้น ด้วยการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า หรือปฏิกิริยาย้อนกลับมากขึ้น ในที่สุดระบบจะเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่อีกครั้งหนึ่ง


ผลของการเปลี่ยนแปลงความดันที่มีต่อภาวะสมดุล

ก่อนที่จะพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงความดันของระบบ มีผลต่อสมดุลอย่างไร ควรจะต้องทราบว่าความดันมีความสัมพันธ์กับสมบัติอื่นๆ ของก๊าซในระบบ เช่น ปริมาตร ความเข้มข้นและจำนวนโมลอย่างไร

เมื่อเราทำการศึกษาความสัมพันธ์จากกฎของบอยส์ที่ว่า

"ณ อุณหภูมิที่คงที่ ปริมาตรของก๊าซที่มีมวลคงที่ จะเป็นสัดส่วนผกผันกับความดันของก๊าซนั้นๆ"

จะได้ว่า
เมื่อ T และ m คงที่

อธิบาย : ที่อุณหภูมิ และมวลของก๊าซในระบบคงที่ ถ้าปริมาณของก๊าซเพิ่มชึ้น ความดันจะลดลง และถ้าปริมาณของก๊าซลดลง ความดันก็เพิ่มขึ้น

ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงในความดันในที่นี้ จึงหมายถึง การเปลี่ยนแปลงปริมาตร เช่น การเพิ่มความดันก็คือ ลดปริมาตรของระบบ การเปลี่ยนแปลงความดันจะมีผลต่อภาวะสมดุลในระบบนั้นจะต้องมีสารอย่างน้อย 1 ชนิด มีสถานะเป็นก๊าซ ส่วนระบบที่ไม่มีก๊าซอยู่เลย จะพบว่า การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่มีผลต่อการรบกวนสมดุล

การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของระบบจะทำให้ความดันและความเข้มข้นของก๊าซเปลี่ยนแปลงด้วย แต่การเพิ่มความดันของระบบโดยการเติมก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้องในระบบสมดุล จะไม่มีผลต่อภาวะสมดุล เพียงแต่ไปเพิ่มความดันรวมของระบบ แต่ปริมาณก๊าซที่เกี่ยวข้องในภาวะสมดุลไม่เปลี่ยนแปลง


ผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่มีต่อภาวะสมดุล

เมื่อระบบได้รับความร้อนเพิ่มขึ้นหรือลดลง ปริมาณความร้อนที่เกี่ยวข้องในระบบก็ย่อมเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งเราอาจจัดความร้อนเป็นสารตั้งต้นหรือเป็นผลิตภัณฑ์ของระบบ โดยสมดุลของปฏิกิริยาเคมี จำแนกตามการเปลี่ยนแปลงพลังงานในระบบเป็นเกณฑ์ได้เป็น 2 ประเภทคือ

  1. สมดุลของปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic reaction equilibrium)

    เขียนสมการแทนดังนี้

    X + Y Z + ความร้อน
    เช่น
    H2(g) + I2(g) 2HCl (g) H = -9.4 KJ
    หรือ
    H2(g) + I2(g) 2HCl (g) + 9.4 KJ

    สมดุลของปฏิกิริยาคายความร้อน เป็นสมดุลของระบบหลังเกิดปฏิกิริยาจะคายพลังงานให้แก่สิ่งแวดล้อม จากสมดุลของปฏิกิริยาคายความร้อน จะพบว่า ปฏิกิริยาไปข้างหน้า คายความร้อน และปฏิกิริยาย้อนกลับ ดูดความร้อน และจะเรียกชื่อสมดุลของปฏิกิริยาตามชื่อของปฏิกิริยาไปข้างหน้า คือปฏิกิริยาคายความร้อน


  2. สมดุลของปกิกิริยาดูดความร้อน (Endothermic reaction equilibrium)

    เขียนสมการแทนได้ดังนี้

    A + B + ความร้อน C + D
    เช่น
    N2O4(g) 2NO2(g) H = +57.2 KJ
    หรือ
    N2O4(g) + 57.2 KJ 2NO2(g)

    สมดุลของปฏิกิริยาดูดความร้อน จะพบว่าปฏิกิริยาไปข้างหน้าดูดความร้อน และ ปฏิกิริยาย้อนกลับ คายความร้อน และจะเรียกซื่อสมดุลของปฏิกิริยาตามซื่อของปฏิกิริยาไปข้างหน้า คือปฏิกิริยาดูดความร้อน
สรุปได้ว่า การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบใดๆ ณ ภาวะสมดุล ทำให้ค่าคงที่สมดุลเปลี่ยนแปลง ค่าคงที่สมดุลอาจจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน ถ้าปฏิกิริยานั้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน การลดอุณหภูมิจะทำให้ผลิตภัณฑ์มากขึ้น และค่าคงที่จะสูงขึ้น แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน การลดอุณหภูมิจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์น้อยลง ค่าคงที่สมดุลจะลดลง


 

ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนวิชาเคมี เล่ม 6 ว 035 หลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2533) กระทรวงศึกษาธิการ
www.lks.ac.th
http://chemsci.kku.ac.th
จำนวนคนอ่าน 53004 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved