สมดุลเคมี
(Chemical Equilibrium)
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่เกิดความสมดุล คือ ปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับปฏิกิริยาย้อนกลับ
โดยจะเกิดขึ้นในระบบปิดเท่านั้น ระบบปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ ปฏิกิริยาไปข้างหน้า และย้อนกลับ
ระบบและการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ (System and reversible process)
ชนิดของระบบ
1. ระบบใดๆที่เกิดขึ้นทั่วไปกระทำในภาชนะ 2 ประเภท คือ ภาชนะปิด และภาชนะเปิด
2. ระบบใดๆที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ การเปิดหรือปิดภาชนะ มีผลต่อมวลของระบบนั้นๆ
3. หากระบบใดเกี่ยวข้องกับก๊าซ ชนิดของภาชนะเป็นตัวกำหนดระบบ
4. สำหรับระบบที่ไม่มีก๊าซเข้ามาเกี่ยวข้อง การเปิดหรือปิดภาชนะ ไม่มีผลต่อชนิดของระบบ
การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้
หมายถึง ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นทำปฏิกิริยากันแล้วเกิดสารผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันสารผลิตภัณฑ์ก็ทำปฏิกิริยาแล้วให้สารตั้งต้นออกมาใหม่ ภายในระบบยังคงมีสารตั้งต้นเหลือยอยู่และผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นด้วย
โดยถือว่า ปฏิกิริยาที่ผันกลับได้เป็นปฏิกิริยาที่ไม่่สมบูรณ์
การละลายที่ผันกลับได้
เช่นการละลายของสารเมื่อเพิ่มอุณหภูมิแล้วลดอุณหภูมิทำให้เกิดการตกตะกอนขึ้น
ภาวะสมดุล (Equilibrium State)
3.เป็นการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นพร้อมกัน
4.อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้า เท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ
5.จะต้องมีสารตั้งต้นเหลืออยู่ และสารผลิตภัณฑ์เกิดขึ้น โดยเมื่ออยู่ภาวะสมดุลปริมาณคงที่
สมดุลพลวัต
สมดุลสถิติ คือสมดุลทางสถิติที่ ทุกอย่างในปฏิกิริยาจะหยุดนิ่ง
สมดุลพลวัต คือสมดุลที่ปฏิกิริยาจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เป็นสภาวะที่ระบบยังคงมีการเปลี่ยนแปลงในระบบตลอดเวลา ทั้งนี้อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับเหมือนกัน
ความสัมพันธ์ของความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ สภาวะสมดุล
อ้างจากกฏ Law of Chemical Reaction คือ อัตราเร็วของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิคงที่จะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยากัน และยกกำลังความเข้มข้นความเข้มข้นเป็นตัวเลขเท่ากับจำนวนโมลของสารในสมการที่ดุลแล้ว
การละลายที่ผันกลับได้
เช่นการละลายของสารเมื่อเพิ่มอุณหภูมิแล้วลดอุณหภูมิทำให้เกิดการตกตะกอนขึ้น
ภาวะสมดุล (Equilibrium State)
ในระบบหนึ่งๆ จะอยู่ในภาวะสมดุลก็ต่อเมื่้อ
1.อยู่ในระบบปิด
2.สมบัติของระบบคงที่3.เป็นการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นพร้อมกัน
4.อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้า เท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ
5.จะต้องมีสารตั้งต้นเหลืออยู่ และสารผลิตภัณฑ์เกิดขึ้น โดยเมื่ออยู่ภาวะสมดุลปริมาณคงที่
สมดุลพลวัต
สมดุลสถิติ คือสมดุลทางสถิติที่ ทุกอย่างในปฏิกิริยาจะหยุดนิ่ง
สมดุลพลวัต คือสมดุลที่ปฏิกิริยาจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เป็นสภาวะที่ระบบยังคงมีการเปลี่ยนแปลงในระบบตลอดเวลา ทั้งนี้อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับเหมือนกัน
ความสัมพันธ์ของความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ สภาวะสมดุล
อ้างจากกฏ Law of Chemical Reaction คือ อัตราเร็วของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิคงที่จะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยากัน และยกกำลังความเข้มข้นความเข้มข้นเป็นตัวเลขเท่ากับจำนวนโมลของสารในสมการที่ดุลแล้ว
จากสมการ aA + bB (
) cC + dD
) cC + dDK = 
เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับ
โดยค่า K คือค่าคงที่สำหรับปฏิกิริยา
หลักของเลอชาเตอลิเย (Le' Chaterlier's Priciple)
นักวิทยาศาสจร์ชาวฝรั่งเศส อองรี-หลุยส์ เลอ ชาเตอลิเย ได้สรุปผลของการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยา
ขณะที่ปฏิกิริยาอยู่สภาวะสมดุล ดังนี้
"เมื่อระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุลถูกรบกวนจะืทำให้สภาวะสมดุลของระบบเสียไป ระบบจะปรับตัวในทิศทางที่จะทำให้ปัจจัยที่รบกวนสภาวะนั้นลดลงเหลือน้อยที่สุด แล้วระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่"
ปัจจัยที่รบกวนสภาวะสมดุล
1.การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์จะทำให้ ระบบเสียและจะปรับตัวเข้าสู่สมดุลใหม่อโดยสมบัติของระบบจะเปลี่ยนไป คือ เมื่อเติมสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ลงไป ระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ และเมื่อลดสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ ทำให้สมดุลเลื่อน และเข้าสู่สมดุลใหม่
2.การเปลี่ยนแปลงความดันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ซึ่งมีผลมากในสถานะก๊าซ
เมื่อเพิ่มความดัน สมดุลจะเลื่อนไปทางด้านที่มีจำนวนโมลของก๊าซน้อยคือไปทางซ้าย ถ้าลดจะตรงข้าม
3.การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
3.1 ปฏิกิริยาประเภทดูดความร้อน แสดงว่าเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
3.2 ปฏิกิริยาประเภทคายความร้อน แสดงว่าเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ดีเมื่อลดอุณหภูมิ
การใช้หลักของเลอชาเตอลิเยในอุตสาหกรรม
ในอุตสาหกรรม ผู้ผลิตต้องเลือกใช้กรรมวิธีในการเปลี่ยนวัตถุดิบเป็นสารผลิตภัณฑ์ให้มากที่สุด จึงมีการใช้หลักเลอชาเตอลิเย ในการผลิดสารผลิตภัณฑ์ให้ได้อย่างสม่ำเสมอและปริมาณตามต้องการ
อธิบายกฏของเลอชาเตอลิเย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น