Online Mind Mapping and Brainstorming

Create your own awesome maps

Online Mind Mapping and Brainstorming

Even on the go

with our free apps for iPhone, iPad and Android

Get Started

Already have an account? Log In

ปฏิบัติการที่ 3 สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium) by Mind Map: ปฏิบัติการที่ 3 สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium)
0.0 stars - 0 reviews range from 0 to 5

ปฏิบัติการที่ 3 สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium)

เนื้อหาโดยรวมของเรื่อง สมดุลเคมี

Keywords : Equilibrium, Reversible, Le’ Chatelier’s Principle

วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาลักษณะทั่วไปของสถานะสมดุล (Equilibrium State) 2. เพื่อศึกษาผลของความเข้มข้นและอุณหภูมิต่อสถานะสมดุล

เนื้อหาและปฏิกิริยาทั่วไปที่เกิดขึ้น

       การเปลี่ยนแปลงทางเคมีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นอย่างไม่สมบรูณ์ ไม่ว่าจะใช้เวลานานเท่าใด เนื่องจากเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ย้อนกลับได้ (reversible process) ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า (forward reaction rate) จะลดลงเรื่อยๆ เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้น (reactants) ลดลง และอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (reverse reaction rate) จะสูงขึ้น เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ จะเกิดสถานะสมดุล ซึ่งที่สถานะสมดุลนี้สมบัติทางกายภาพของระบบจะคงที่ แต่ระบบไม่ได้หยุดนิ่ง ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นตลอดเวลา จึงเรียกสถานะสมดุลนี้ว่า สมดุลไดนามิก (dynamic equilibrium) ระบบจะเข้าสู่สมดุลเร็วช้าขึ้นกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา หลักของเลอชาเตลิเยร์ (Le’ Chatelier’s Principle) กล่าวไว้ว่า ถ้ารบกวนสมดุลของระบบ (เปลี่ยนความเข้มข้น, ความดัน หรือ อุณหภูมิ) ระบบจะเสียสมดุลไปแล้วระบบจะปรับตัวให้เข้าสู่สถานะสมดุลใหม่อีกครั้งโดยเกิดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางที่ทำให้การรบกวนลดลง ในการศึกษาผลของความเข้มข้นและอุณหภูมิที่มีต่อสถานะสมดุลนั้น ทำโดยใช้สารละลายของโคบอลต์(II)ไอออน ซึ่งเมื่ออยู่ในรูปของไอออนเชิงซ้อน (complex ion)[Co(H 2O) 6] 2+ โดยที่น้ำถึง 6 โมเลกุลจะจัดตัวอยู่รอบๆ โคบอลต์ไอออนเป็นโครงสร้างแบบออกตะฮีดรัล (octahedral) สารละลายนี้มีสีชมพู แต่ถ้ามีคลอไรด์ไอออนอยู่ด้วยคลอไรด์ไอออนจะเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำใน [Co(H 2O) 6] 2+  อย่างรวดเร็วเกิดเป็นไอออนเชิงซ้อน [CoCl4] 2- ซึ่งเป็นสารละลายสีน้ำเงิน มีการจัดโครงสร้างของคลอไรด์ไอออนรอบโคบอลต์ไอออนเป็นแบบเตตระฮีดรัล (tetrahedral) สมดุลที่เกิดขึ้นเป็นไปตามสมการ ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ (non-aqueous) เช่น แอลกอฮอล์และอะซิโทน โมเลกุลของน้ำบางโมเลกุลใน [Co(H 2O) 6] 2+  จะถูกแทนที่โดยโมเลกุลของแอลกอฮอล์หรืออะซิโทน และคลอไรด์ไอออนสามารถเข้าแทนที่ของแอลกอฮอล์หรืออะซิโตนได้ดีกว่าเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำดังนั้นถ้าความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออนเท่ากัน จะเห็นสีน้ำเงินของ [CoCl4] 2-  ในตัวทำละลายอินทรีย์เข้มกว่าสีนำเงินของ [CoCl4] 2-  ในน้ำ  

สมการและรูปภาพเพิ่มเติม

       จากสมการ  (1) ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสาร C อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น เพื่อทำให้ความเข้มข้นของสาร C ลดลงและความเข้มข้นของสาร D ก็จะลดลงตามปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นด้วยในขณะที่ความเข้มข้นของสาร A และ  B จะเพิ่มขึ้นจนกระทั้งระบบเข้าสู่สมดุลอีกครั้งหนึ่งดังนี้

อุปกรณ์และสารเคมี

-หลอดทดลองขนาด 10 และ 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร

-ขวดรูปชมพู่ขนาด 150 ลูกบาศก์เซนติเมตร

-บีกเกอร์ขนาด 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร

กระบอกตวงขนาด 10 ลูกบาศก์เซนติเมตร

-เทอร์โมมิเตอร์

-เอธานอล

-กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น (conc HCl)

วิธีทดลอง

ตอนที่ 1. สถานะสมดุล

1.)     บันทึกสีของ CoCl2 . 6H 2O และ  Co(NO3) 2 . 6H 2O ที่อยู่ในรูปของแข็ง 2.)     นำหลอดทดลองมา 2 หลอด หลอดหนึ่งใส่ CoCl2 . 6H 2O 2-3 ผลึก อีกหลอดหนึ่งใส่ Co(NO3) 2 . 6H 2O 2-3 ผลึก เติมน้ำกลั่นหลอดละ 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร เขย่าให้ละลาย (พยายามให้ผลึกในทั้ง 2 หลอดมีปริมาณใกล้เคียงกัน) 3.)     ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 2 แต่ใช้เอธานอล (ethanol) อะซิโทน (acetone) เป็นตัวทำละลายแทนน้ำ บันทึกสีของสารละลาย อธิบายผลการทดลองโดยใช้หลักของสมดุลเคมี

ตอนที่ 2. ผลของความเข้มข้นต่อสถานะสมดุล

1.)     นำสารละลาย 0.4 M Co(NO3) 2 ในน้ำมา  2.5 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใส่ในขวดรูปชมพู่ขนาด 150 ลูกบาศก์เซนติเมตร เติมกรดไฮโดรคลอริก เข้มข้น (ทำในตู้ดูดควัน) ลงไปครั้งละ 20 หยด (1 ลูกบาศก์เซนติเมตร) (ระวังอย่าให้กรดสัมผัสผิวหนัง) เขย่าให้เข้ากันทุกครั้งที่เติมกรดลงไป บันทึกสีของสารละลายหลังจากเติมกรดแต่ละครั้งลงในช่อง (ก) ของตารางที่ 2.1 ของใบรายงานผล และอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็น เก็บสารละลายที่ได้เพื่อนำไปใช้ทดลองต่อในข้อ 2 2.)     นำสารละลายจากข้อ 1  มาเติมน้ำกลั่นครั้งละ 2 ลูกบาศก์เซนติเมตร 3 ครั้ง บันทึกสีของสารละลายหลังจากเติมน้ำกลั่นแต่ละครั้งลงในช่อง (ก) ของตารางที่ 2.2 ของใบรายงานผล และอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่สังเกต 3.)     ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 1 และข้อ 2 โดยใช้ 0.4 M Co(NO3) 2 ในเอธานอล 2.5 ลูกบาศก์เซนติเมตรแทน แต่ เติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นลงไปครั้งละ 0.1 ลูกบาศก์เซนติเมตร หรือ 2 หยด บันทึกผลในช่อง (ข) ในตารางที่ 2.1 และนำมาเติมน้ำกลั่นครั้งละ 0.1 ลูกบาศก์เซนติเมตร หรือ 2 หยด บันทึกผลลง ในช่อง (ข) ของตารางที่ 2.2 4.)     เปรียบเทียบปริมาณของคลอไรด์ที่ต้องการใช้ในการทำสารละลายเกิดสีน้ำเงินในสารละลายที่มีแอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลายกับสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย

ตอนที่ 3. ผลของอุณหภูมิต่อภาวะสมดุล

นำสารละลาย 0.4 M CoCl2 มา 2.5 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใส่ในขวดรูปชมพู่ขนาด 150 ลูกบาศก์เซนติเมตร เติมกรด HCl เข้มข้นลงไป 30 หยด (1.5 ลูกบาศก์เซนติเมตร) เขย่าให้เข้ากัน สารละลายที่ได้จะมีสีม่วง (ถ้าสารละลายไม่เป็นสีม่วงให้ปรับสีของสารละลายโดยการเติมน้ำกลั่นหรือกรด HCl เข้มข้นลงไปทีละหยด) แบ่งสารละลายสีม่วงใส่ในหลอดทดลอง 3 หลอด หลอดละเท่าๆกัน         หลอดที่ 1 นำไปแช่ในน้ำแข็ง                 หลอดที่ 2 นำไปแช่ในน้ำร้อน อุณหภูมิประมาณ 80-90 °C                 หลอดที่ 3 วางไว้ที่ อุณหภูมิห้อง                 บันทึกผลที่เปลี่ยนแปลง อธิบายผลการทดลอง      

ผลการทดลอง

ตอนที่ 1 สถานะสมดุล

       ความแตกต่างของสีของสารละลาย เนื่องมาจากโครงสร้างที่แตกต่างกันของไอออนเชิงซ้อนที่เกิดขึ้น กล่าวคือ [CoCl4] 2- มีโครงสร้างเป็นแบบ   เตตระฮีดรัล   ทำให้สารละลายมีสี  น้ำเงิน  ส่วน [Co(H 2O) 6] 2+ มีโครงสร้างแบบ  ออกตะฮีดรัล  ทำให้สารละลายมีสี  ชมพู  

ตอนที่ 2 ผลของความเข้มข้นต่อสถานะสมดุล

ตอนที่ 3 ผลของอุณหภูมิต่อสภาวะสมดุล

 -ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับได้หรือไม่เพราะเหตุใด ย้อนกลับได้ เพราะ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีอุณหภูมิเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ก็คือ ถ้าเพิ่มอุณหภูมิปฏิกิริยาก็จะไปข้างหน้าเกิดเป็นสีน้ำเงิน และสารละลายก็สามารถเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ถ้ามีการลดอุณหภูมิลงก็จะทำให้ย้อนกลับเกิดเป็นสีชมพู -อธิบายผลของอุณหภูมิต่อตำแหน่งของสมดุล เมื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้นทำให้สมดุลเลื่อนกลับมาทางด้านไอออนเชิงซ้อนอะไร [CoCl4] 2-