เคมี

ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล

สร้างเมื่อ 13 ก.ค. 2555 15:53:22

ระดับม.5
3,823 view

ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล

ปฏิกิริยาเคมีที่อยู่ในภาวะสมดุล ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับเกิดขึ้นต่อเนื่องกันตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วที่เท่ากัน รวมทั้งมีสมบัติต่าง ๆ ของระบบคงที่ เช่น ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในระบบ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงภาวะสมดุลของระบบจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ ในหัวข้อนี้จะได้ศึกษาว่าปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ และระบบเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น

การเปลี่ยนความเข้มข้นจะมีผลต่อภาวะสมดุลอย่างไร ศึกษาได้จากการทดลองต่อไปนี้

การทดลอง 7.4 การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นกับภาวะสมดุล

1. ใส่น้ำกลั่นลงในหลอดทดลองขนาดเล็ก 4 หลอด หลอดละ 5 หยด แล้วหยดสารละลาย $\displaystyleFe(NO_3)_30.05mol/dm^3$ และสารละลาย $\displaystyleNH_4SCN0.5mol/dm^3$ ชนิดละ 1 หยด ลงไปในแต่ละหลอด เขย่าจนเป็นเนื้อเดียวกัน

2. นำสารในข้อ 1 มาทดลองต่อโดย
          หลอดที่ 1 เก็บไว้สำหรับเปรียบเทียบสี
          หลอดที่ 2 หยดสารละลาย $\displaystyleFe(NO_3 )_30.05mol/dm^3$ 2 หยด
          หลอดที่ 3 หยดสารละลาย $\displaystyleNH_4SCN0.5mol/dm^3$ 2 หยด
          หลอดที่ 4 หยดสารละลาย $\displaystyleNa_2HPO_40.05mol/dm^3$ 2 หยด
สังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงสีโดยเปรียบเทียบกับหลอดที่ 1 บันทึกผลในแต่ละหลอด
- เมื่อเติมสารละลาย $\displaystyleFe(NO_3)_3$ ลงในหลอดที่ 2 และเติมสารละลาย $\displaystyleNH_4SCN$ ลงในหลอดที่ 3 ความเข้มข้นของสารใดเปลี่ยนแปลง ทราบได้อย่างไร
          - การเปลี่ยนแปลงในหลอดที่ 4 แตกต่างจากหลอดที่ 2 และ 3 อย่างไร
          - เมื่อเติมสารละลาย $\displaystyleFe(NO_3)_3NH_4SCN$ และ $\displaystyleNa_2HPO_4$ ลงในแต่ละหลอด ภาวะสมดุลของระบบเปลี่ยนไปหรือไม่ และระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลหรือไม่ ทราบได้อย่างไร
   เมื่อผสมสารละลาย $\displaystyleFe(NO_3 )_3$ กับสารละลาย $\displaystyleNH_4SCN$ เข้าด้วยกัน จะได้สารละลายสีแดงของ $\displaystyle[FeSCN]^{2+}$ จากการศึกษาเรื่องการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ที่ผ่านมาทำให้ทราบว่า เมื่อความเข้มข้นของสีคงที่แสดงว่าขณะนั้นระบบอยู่ในภาวะสมดุล สมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

$\displaystyleFe^{3+}(aq)+SCN^-(aq)\Leftrightarrow[FeSCN]^{2+}(aq)$ .........…..(1)
สีเหลือง    ไม่มีสี    สีแดง
     เมื่อเติม $\displaystyleFe(NO_3)_3$ ลงในระบบที่อยู่ในภาวะสมดุลพบว่าสารละลายมีสีแดงเข้มขึ้น เนื่องจากในระบบมีปริมาณของ $\displaystyleFe^{3+}$ เพิ่มขึ้นระบบจึงปรับตัวไปในทิศทางที่จะลดปริมาณ $\displaystyle Fe^{3+}$ โดยทำปฏิกิริยากับ $\displaystyleSCN^-$ เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ $\displaystyle[FeSCN]^{2+}$ เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มข้นของสีคงที่แสดงว่าระบบปรับตัวเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้งหนึ่ง ณ ภาวะสมดุลนี้ ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะแตกต่างไปจากภาวะสมดุลเดิม ในทำนองเดียวกันถ้าเติม $\displaystyleNH_4 SCN$ ลงในระบบที่อยู่ในภาวะสมดุล $\displaystyleSCN^-$ ก็จะทำปฏิกิริยากับ $\displaystyleFe^{3+}$ ได้ $\displaystyle[FeSCN]^{2+}$ เพิ่มมากขึ้น สารละลายจึงมีสีแดงเข้มขึ้นและในที่สุดระบบจะเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้งโดยที่สารในระบบมีความเข้มข้นแตกต่างจากภาวะสมดุลเดิม

เมื่อเติมสารละลาย $\displaystyleNa_2HPO_4$ ลงไปในระบบที่อยู่ในภาวะสมดุล $\displaystyleHPO_4 ^{2-}$ จะทำปฏิกิริยากับ $\displaystyleFe^{3+}$ ได้ตะกอนขาวของไอร์ออน (III) ฟอสเฟต $\displaystyle(FePO_4)$ และสารละลายมีสีจางลง เขียนสมการได้ ดังนี้

$\displaystyleFe^{3+}(aq)+2HPO_4^{2 -} (aq)\LeftrightarrowFePO_4(s)+H_2PO_4^-(aq)$ .........……(2)ตะกอนขาว

การเกิดปฏิกิริยา (2) เกิดขึ้น ดังนี้

$\displaystyleHPO_4^{2-}(aq)+HPO_4^{2-}(aq)\LeftrightarrowH_2PO_4^-(aq)+PO_4^{3 -}(aq)$

$\displaystyleFe^{3+}(aq)+PO_4^{3-}(aq)\LeftrightarrowFePO_4(s)$

$\displaystyleFe^{3+}(aq)+2HPO_4^{2-}(aq)\LeftrightarrowFePO_4 (s)+H_2PO_4^-(aq)$

เมื่อ $\displaystyleFe^{3+}$ ทำปฏิกิริยากับ $\displaystyleHPO_4^{2-}$ ความเข้มข้นของ $\displaystyleFe^{3+}$ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นจะลดลง $\displaystyle[FeSCN]^{2+}$ ในสมการ (1) จึงเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับโดยสลายให้ $\displaystyleFe^{3+}$ และ $\displaystyleSCN^-$ ทำให้สารละลายสีแดงมีสีจางลงพร้อมกับเกิดตะกอนสีขาวของ $\displaystyleFePO_4$ เมื่อสีของสารละลายคงที่แสดงว่าระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้ง

จากการทดลองนี้นักเรียนคงสรุปได้ว่า เมื่อเปลี่ยนความเข้มข้นของสารในระบบ ภาวะสมดุลของระบบจะเปลี่ยนแปลงด้วย ส่วนค่าคงที่สมดุลของระบบจะเปลี่ยนแปลงหรือไม่ ให้พิจารณาข้อมูลเกี่ยวกับระบบที่ภาวะสมดุล ณ อุณหภูมิ $\displaystyle458{}^\circC$ CCจากตาราง 7.5

ตาราง 7.5 ข้อมูลเกี่ยวกับระบบที่ภาวะสมดุล อุณหภูมิ $\displaystyle458{}^\circC$ CC

$\displaystyleH_2(g)+I_2(g)\Leftrightarrow2HI(g)$
ณ ภาวะสมดุลเริ่มต้นเมื่อเพิ่ม $\displaystyle[H_2 ]$ เป็นสองเท่า ณ ภาวะสมดุลสุดท้าย
$\displaystyle[H_2 ]=0.010$
$\displaystyle[I_2 ]=0.010$
[HI]=0.068
$\displaystyleK=\frac{{[HI]^2}}{{[H_2][I_2]}}=\frac{{(0.068)^2}}{{0.010\times0.010}}$
K=46.2 $\displaystyle[H_2 ]=0.020$
$\displaystyle [I_2 ]=0.010$
[HI]=0.068
$\displaystyle[H_2 ]=0.017$
$\displaystyle [I_2 ]=0.007$
[HI]=0.074
$\displaystyle K=\frac{{[HI]^2}}{{[H_2][I_2]}}=\frac{{(0.074)^2}}{{0.017\times0.007}}$
K=46.0
จากข้อมูล แสดงว่าค่าที่คำนวณจากอัตราส่วนระหว่าความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์กับสารตั้งต้นตามปริมาณสัมพันธ์ของสมการ ณ ภาวะสมดุลเริ่มต้นและสมดุลสุดท้ายมีค่าใกล้เคียงกัน จึงสรุปได้ว่า ความเข้มข้นมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ แต่ไม่มีผลต่อค่าคงที่สมดุล

การเปลี่ยนความดันและอุณหภูมิ

จากการทดลอง 7.4 ช่วยให้ทราบว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นจะมีผลต่อภาวะสมดุล นักเรียนคิดว่าถ้าเปลี่ยนความดันและอุณหภูมิ จะมีผลต่อภาวะสมดุลหรือไม่สามารถศึกษาได้จากภาวะสมดุลระหว่างแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์กับแก๊สไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์ จากการทดลองต่อไปนี้

การทดลอง 7.5 การศึกษาผลของความดันและอุณหภูมิต่อภาวะสมดุล (สาธิต)

ตอนที่ 1 การเตรียมแก๊ส $\displaystyleNO_2$

1. เตรียมหลอดทดลองขนาดใหญ่พร้อมจุกยางที่มีหลอดนำแก๊สเสียบอยู่และต่ออยู่กับสายยางที่มีคลิปสำหรับหนีบ เพื่อไม่ให้แก๊สที่เกิดขึ้นรั่วออกมาได้
2. ใส่ชิ้นโลหะทองแดงประมาณ 1 กรัม ลงในหลอดทดลองในข้อ 1 แล้วเติมสารละลายกรดไนตริกเข้มข้น 5 $\displaystylecm^3$ ลงไป ปิดจุกยางทันที

3.. เก็บแก๊สใส่ในหลอดฉีดยาพลาสติกที่แห้งและดึงก้านหลอดฉีดยาออก รวมทั้งมีด้านปลายที่ต่อกับเข็มฉีดยาปิดสนิท เมื่อได้แก๊สเต็มกระบอกแล้วรีบปิดหลอดฉีดยาด้วยก้านสูบทันที และเก็บไว้ใช้ในการทดลองตอนที่ 2

4. เก็บแก๊สใส่หลอดทดลองขนาดเล็กและแห้ง 3 หลอดปิดจุกยางให้แน่นเพื่อเก็บไว้ใช้ในการทดลองตอนที่ 3

รูป 7.11 การเก็บแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ในหลอดฉีดยา

ผลของไนโตรเจนไดออกไซด์ต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

-แก๊ส $\displaystyleNO_2$ มีพิษ ควรหลีกเลี่ยงการหายใจเอาแก๊สนี้เข้าสู่ร่างกาย การสูดดมในปริมาณมากจะทำให้เกิการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจและปอด

-การได้รับหรือสูดดมแก๊ส $\displaystyleNO_2$ อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานานจะทำให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ และมีผลต่อสภาพภายในของปอดอย่างถาวร

-แก๊ส $\displaystyleNO_2$ ทำปฏิกิริยากับละอองน้ำในบรรยากาศหรือน้ำฝน ทำให้เกิดเป็นฝนกรด ดังสมการ $\displaystyle2NO_2(g)+H_2O(l)\toHNO_2(aq)+HNO_3(aq)$

ตอนที่ 2

การเปลี่ยนความดันกับภาวะสมดุล

1. สังเกตสีของแก๊สในหลอดฉีดยาที่เตรียมไว้แล้วจากตอนที่ 1 บันทึกผล

2. กดก้านหลอดฉีดยาลงอย่างเร็วจนปริมาตรลดลงครึ่งหนึ่งหรือน้อยกว่านั้นพร้อมกับสังเกตสีของแก๊ส กดให้อยู่ ณ ตำแหน่งนั้นประมาณ 15 วินาที สังเกตสีของแก๊สเทียบกับเมื่อกดอยู่ที่ตำแหน่งนั้นใหม่ ๆ

3. ดึงก้านหลอดฉีดยาขึ้นมาอย่างเร็วให้อยู่ที่ระดับเดิมหรือใกล้เคียงกับที่เก็บแก๊สไว้ สังเกตสีของแก๊สและดึงให้อยู่ ณ ตำแหน่งนั้นประมาณ 15 วินาที สังเกตสีเทียบกับเมื่อดึงให้อยู่ในตำแหน่งนั้นใหม่ ๆ

4. ทำการทดลองตามข้อ 2-3 ซ้ำอีกครั้ง

ตอนที่ 3

การเปลี่ยนอุณหภูมิกับภาวะสมดุล
1.    นำหลอดทดลองบรรจุแก๊ส $\displaystyleNO_2$ (ที่เตรียมไว้ในตอนที่ 1) มา 3 หลอด หลอดทดลองที่ 1 จุ่มในน้ำร้อนอุณหภูมิประมาณ $\displaystyle70{}^\circC$ หลอดทดลองที่ 2 จุ่มในน้ำแข็ง ตั้งไว้สักครู่ สังเกตสีและเปรียบเทียบกับสีของแก๊สในหลอดทดลองที่ 3
2.    นำหลอดทดลองที่จุ่มในน้ำร้อนมาจุ่มในน้ำแข็งและหลอดทดลองที่จุ่มในน้ำแข็งมาจุ่มในน้ำร้อนตั้งไว้สักครู่ สังเกตสีและเปรียบเทียบกับสีของแก๊สในหลอดทดลองที่ 3
3.    นำหลอดทดลองทั้งสองตั้งไว้ที่อุณหภูมิห้องหรือปรับอุณหภูมิให้เท่ากันโดยการแช่น้ำที่อุณหภูมิห้องสักครู่ สังเกตสีและเปรียบเทียบกับสีของแก๊สในหลอดทดลองที่ 3

- เมื่อกดและดึงก้านหลอดฉีดยา ภาวะสมดุลของระบบจะเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียวกันหรือไม่
          - ความดันมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบหรือไม่อย่างไร
          - เมื่อเปลี่ยนความดันของระบบ ระบบจะเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกหรือไม่ อย่างไร
          - เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดแก๊ส $\displaystyleNO_2$ เพิ่มขี้นหรือลดลง
          - ปฏิกิริยาการสลายตัวของ $\displaystyleN_2O_4$ เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน
          - เมื่อเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบ ระบบจะเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกหรือไม่
          - อุณหภูมิมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบหรือไม่อย่างไร

แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ในการทดลองนี้เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะทองแดงกับกรดไนตริกเข้มข้นเขียนสมการแสดง ได้ดังนี้

$\displaystyleCu(s)+4HNO_3(aq) \toCu(NO_3)_2(aq)+2H_2O(l)+2NO_2 (g)$

ในระบบปิด แก๊ส $\displaystyleNO_2$ สามารถรวมตัวกันเกิดเป็นแก๊ส $\displaystyleN_2O_4$ และมีภาวะสมดุลเกิดขึ้นดังสมการ

$\displaystyle2NO_2(g)\LeftrightarrowN_2 O_4 (g)$

ไนโตรเจนไดออกไซด์ ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์

(สีน้ำตาลแดง) (ไม่มีสี)

ความดันของแก๊ส ณ อุณหภูมิหนึ่ง เกิดจากโมเลกุลของแก๊สชนกับผนังภาชนะ ถ้าจำนวนโมเลกุลมีมากความดันก็จะยิ่งมาก ในการทดลองตอนที่ 2 การกดก้านหลอดฉีดยาเป็นการลดปริมาตรของระบบ ทำให้ระบบมีความดันรวมเพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของแก๊สสูงขึ้น จึงพบว่าแก๊สผสมมีสีเข้มขึ้นชั่วขณะหนึ่งแล้วจางลงเล็กน้อยและมีสีคงที่ แสดงว่าระบบเข้าสู่สมดุลอีกครั้ง การที่แก๊สผสมมีสีจางลงอธิบายได้ว่า เนื่องจากความเข้มข้นของ

$\displaystyleNO_2$ ลดลง หรือกล่าวได้ว่า $\displaystyleNO_2$ จำนวนหนึ่งรวมตัวกันเกิด $\displaystyleN_2O_4$ เพื่อลดความดันรวมภายในระบบ (การรวมตัวของ $\displaystyleNO_2$ 2 โมล จะได้ $\displaystyleN_2O_4$ 1 โมล ทำให้จำนวนโมลรวมของระบบลดลง ความดันรวมของระบบจึงลดลง) ทำให้ความเข้มข้นของ $\displaystyleN_2 O_4$ เพิ่มขึ้นดังรูป 7.12

รูป7.12การเปลี่ยนความเข้มข้นของสีในระบบที่ประกอบด้วยแก๊ส $\displaystyleNO_2$ และ $\displaystyleN_2O_4$

เมื่อดึงก้านหลอดฉีดยาขึ้นอย่างรวดเร็วจนปริมาตรของแก๊สในระบบใกล้เคียงกับตอนเริ่มต้น สีของแก๊สจะจางลงและค่อย ๆ เข้มขึ้นเล็กน้อยและในที่สุดจะคงที่ อธิบายได้ว่าการดึงก้านหลอดฉีดยาทำให้ปริมาตรของระบบเพิ่มขึ้นเป็นผลให้ความดันรวมและความเข้มข้นของแก๊ส $\displaystyleNO_2$ ในระบบลดลง สีของแก๊สจึงจางลง ส่วนการที่สีค่อย ๆ เข้มขึ้นอีกเล็กน้อย แสดงว่าแก๊ส $\displaystyleN_2O_4$ สลายตัวเกิดเป็น $\displaystyleNO_2$ เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสลายตัวของแก๊ส $\displaystyleN_2 O_4$ ทำให้จำนวนโมเลกุลของแก๊สในระบบเพิ่มขึ้น (เพราะว่า $\displaystyleN_2 O_4$ 1 โมล สลายตัวให้ $\displaystyleNO_2$ 2 โมล) และมีผลทำให้ความดันภายในระบบเพิ่มขึ้นด้วย ในที่สุดเมื่อสีคงที่แสดงว่าระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้งดังนั้นการกดหรือดึงก้านหลอดฉีดยาซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความดันของระบบ จึงทำให้ภาวะสมดุลของระบบเปลี่ยนแปลงไป และมีทิศทางตรงข้ามกัน

การเปลี่ยนแปลงความดันไม่มีผลต่อภาวะสมดุลของสารในสถานะของเหลวหรือของแข็ง เนื่องจากของเหลวและของแข็งมีปริมาตรคงที่ แต่มีผลโดยตรงต่อภาวะสมดุลของปฏิกิริยาที่มีสารในสถานะแก๊สเท่านั้น ทั้งนี้ปฏิกิริยานั้นต้องมีจำนวน โมลรวมของแก๊สที่เป็นสารตั้งต้นไม่เท่ากับจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์ เช่น

$\displaystyleCH_4(g)+H_2O(g)\LeftrightarrowCO(g)+3H_2(g)$
$\displaystyle2SO_2(g)+O_2(g)\Leftrightarrow2SO_3(g)$

สำหรับปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นกับผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สและมีจำนวนโมลรวมเท่ากัน เช่น

           $\displaystyleH_2(g)+Cl(g)\Leftrightarrow2HCl(g)$
           $\displaystyleCO_2(g)+H_2 (g)\LeftrightarrowCO(g)+H_2 O(g)$

การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงภาวะสมดุลของระบบในลักษณะนี้ เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าหรือปฏิกิริยาย้อนกลับไม่ทำให้จำนวนโมลรวมของแก๊สในระบบเปลี่ยนแปลง
          ในการทดลองตอนที่ 3 บรรจุแก๊ส $\displaystyleNO_2$ ไว้ในหลอดทดลองสามหลอดและเป็นระบบปิด แก๊ส $\displaystyleNO_2$ จึงรวมตัวกันเป็นแก๊ส $\displaystyleN_2O_4$ เกิดภาวะสมดุลดังสมการ
   $\displaystyle2NO_2 (g)\LeftrightarrowN_2O_4(g)$

สีน้ำตาลแดง ไม่มีสี

เมื่อจุ่มหลอดทดลองบรรจุแก๊สผสมในน้ำร้อน แก๊สที่อยู่ในหลอดทดลองจะมีสีน้ำตาลแดงเข้มขึ้นเมื่อเทียบกับหลอดทดลองที่ 3 แสดงว่าเกิดแก๊ส $\displaystyleNO_2$ เพิ่มขึ้น อธิบายได้ว่าเนื่องจากปฏิกิริยาการแยกสลายแก๊ส $\displaystyleN_2 O_4$ เกิดเป็นแก๊ส $\displaystyleNO_2$ เป็นแบบดูดความร้อน การเพิ่มพลังงานให้แก่ระบบจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดีและมีปริมาณผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น ดังนั้นการจุ่มหลอดบรรจุแก๊สผสมในน้ำร้อน จึงทำให้แก๊ส $\displaystyleN_2 O_4$ แยกสลายเป็นแก๊ส $\displaystyleNO_2$ เพิ่มขึ้น แก๊สจึงมีสีเข้มขึ้น ในที่สุดเมื่อสีของแก๊สคงที่แสดงว่าระบบเข้าสู่สมดุลอีกครั้งหนึ่ง

ในทางตรงกันข้าม เมื่อนำหลอดบรรจุแก๊สผสมไปจุ่มในน้ำเย็น แก๊สมีสีจางลงกว่าหลอดทดลองที่ 3 แสดงว่าความเข้มข้นของแก๊ส $\displaystyleNO_2$ ลดลง เนื่องจากปฏิกิริยาการรวมตัวของแก๊ส $\displaystyleNO_2$ เกิดเป็นแก๊ส $\displaystyleN_2 O_4$ เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนเมื่อลดอุณหภูมิของระบบโดยการจุ่มในน้ำเย็น ระบบจะถ่ายเทพลังงานออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ดี ทำให้แก๊ส $\displaystyleNO_2$ รวมตัวเกิดเป็นแก๊ส $\displaystyleN_2 O_4$ ได้ดีขึ้น แก๊สจึงมีสีจางลง ในที่สุดเมื่อสีของแก๊สคงที่แสดงว่าระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้ง
จากผลการทดลอง 7.5 นักเรียนสรุปได้ว่าความดันและอุณหภูมิมีผลต่อภาวะสมดุลของระบบ
เมื่อปฏิกิริยาดำเนินเข้าสู่ภาวะสมดุล ณ อุณหภูมิหนึ่งพบว่าการรบกวนสมดุล โดยการเปลี่ยนความดันของระบบหรือการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารไม่มีผลต่อค่าคงที่สมดุลถ้ามีการเปลี่ยนแปลงอุณหภุมิจะมีผลต่อค่าคงที่สมดุลหรือมไม่ให้พิจารณาข้อมูลในตาราง 7.6

ตาราง 7.6 แสดงความเข้มข้นของแก๊ส $\displaystyleNO_2N_2O_4$ และค่าคงที่สมดุล ณ อุณหภูมิต่าง ๆ ของปฏิกิริยา $\displaystyleN_2 O_4(g)\Leftrightarrow2NO_2(g)$

อุณหภูมิ $\displaystyle{}^\circC$

ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล $\displaystyle(mol/dm^3)$

$\displaystyleK=\frac{{[NO_2 ]^2 }}{{[N_2 O{}_4]}}$

$\displaystyle[NO_2]$

$\displaystyle[N_2O_4]$

0.076

0.108

0.149

0.201

0.962

0.946

0.899

0.048

$\displaystyle6.0\times10^{-3}$

$\displaystyle1.2\times10^{-2}$

$\displaystyle2.5\times10^{-2}$

8.4 x 10-1

ปฏิกิริยาการสลายตัวของแก๊ส $\displaystyleN_2O_4$ เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน เมื่อใช้ข้อมูลในตาราง 7.6 เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับอุณหภูมิจะได้กราฟดังรูป 7.13
สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน เช่น
$\displaystyleN_2(g)+3H_2(g)\Leftrightarrow2NH_3(g)$
ซึ่งมีค่าคงที่สมดุลเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิดังตาราง 7.7

ตาราง 7.7 ค่าคงที่สมดุล ณ อุณหภูมิต่าง ๆ ของปฏิกิริยา $\displaystyleN_2(g)+3H_2(g)\Leftrightarrow2NH_3(g)$

อุณหภูมิ $\displaystyle{}^\circC$	ค่าคงที่สมดุล (K)
25	$\displaystyle6.0\times10^5$
200	065
300	0.011
400	$\displaystyle6.2\times10^{- 4}$
500	$\displaystyle7.4\times10^{-5}$

เมื่อเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับอุณหภูมิ จะได้ดังรูป 7.14

รูป 7.13 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับอุณหภูมิของปฏิกิริยาดูดความร้อน

รูป 7.14 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับอุณหภูมิของปฏิกิริยาคายความร้อน

จากข้อมูลดังกล่าวช่วยให้สรุปได้ว่า การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบมีผลทำให้ค่าคงที่สมดุลเปลี่ยนแปลง โดยค่าคงที่สมดุลจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนหรือคายความร้อน ถ้าเป็น ปฏิกิริยาคายความร้อน การลดอุณหภูมิทำให้ได้ผลิตภัณฑ์มากขึ้นและค่าคงที่สมดุลสูงขึ้น แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน การลดอุณหภูมิทำให้ได้ผลิตภัณฑ์น้อยลงและค่าคงที่สมดุลลดลง ดังนั้นในการบอกค่าคงที่สมดุลใด ๆ จึงต้องระบุอุณหภูมิไว้ด้วย

บทเรียนที่เกี่ยวข้อง

	การเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้
	การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดภาวะสมดุล
	ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะสมดุล
	ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะสมดุล
	ปัจจัยที่มีผลต่อภาวะสมดุล
	หลักของเลอชาเตอลิเอ
	สมดุลเคมีในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม