Chemistry 7

ค่า K ของปฏิกิริยา
            ปฏิกิริยาใดๆ ก็ตาม ที่อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่งจะมีค่าคงที่อยู่ค่าหนึ่ง ซึ่งบอกให้ทราบถึงความสัมพันธ์ระหว่าง ความเข้มข้นของสารต่างๆ ที่สภาวะสมดุล เรียกค่าคงที่นี้ว่า ค่าคงที่สมดุล (equilibrium constant, K) พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้

aA + bB () cC + dD

เมื่อ a, b, c และ d คือ เลขสัมประสิทธิ์จำนวนโมลของสาร A, B, C และ D ตามลำดับ

สามารถเขียนอัตราส่วนแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้น (equilibrium expression) ได้ดังนี้

Kc =  ()

เมื่อ Kc คือค่าคงที่สมดุลที่แสดงในเทอมความเข้มข้นของสารในหน่วยโมลาร์ (โมล/ลิตร)

ถ้า K < 1 แสดงว่า ในสภาวะสมดุล [สารตั้งต้น] > [ผลิตผล] หรือปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นเกือบจะสมบูรณ์ ในขณะที่ปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเกิดน้อยมาก

ในทางกลับกัน ถ้า K > 1 แสดงว่า ในสภาวะสมดุล [สารตั้งต้น] < [ผลิตผล] หรือปฏิกิริยาไปข้างหน้าเกิดขึ้นเกือบจะสมบูรณ์ 

ในกรณีที่หาค่าอัตราส่วนนี้ก่อนถึงสภาวะสมดุลหรือเมื่อสมดุลถูกรบกวนจะเรียกอัตราส่วนนี้ว่า โควเตียนของปฏิกิริยา (reaction quotient, Q) ณ เวลาใด ๆ และแสดงในเทอมของมวลได้ดังนี้

Qc = () ที่เวลาใดๆ

เมื่อใดที่ระบบอยู่ในภาวะสมดุล Q จะมีค่าเท่ากับ Kc เสมอ

ตัวอย่าง

i. ปฏิกิริยา steam reforming : CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

Kc =  () หน่วย mol2 dm-6

ii. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนีย : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Kc =  () หน่วย mol -2 dm6

iii. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียลดลงเหลือเท่าตัว : 1/2 N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g)

Kc =  () หน่วย mol-1 dm3

ตัวอย่างการคำนวณโดยใช้ K

ตัวอย่าง ก๊าซไฮโดรเจน ไอโอไดด์สลายตัวได้ง่าย ดังสมการ : 2HI(g) () H2(g) + I2(g)

ถ้าบรรจุ HI 4.00 โมล ลงในภาชนะ 5.00 ลิตร ที่อุณหภูมิ 458oC พบว่าที่สมดุลจะมีปริมาณของ I2 0.442 โมล จงหาค่า Kc ของปฏิกิริยานี้

ตอบ 0.0201