Create your own awesome maps

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

-กระดาษกรอง

-เอธานอล

-อะซิโทน

-กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น (conc HCl)

เพิ่มเติม

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

2.1 ผลของการเติม HCl

2.2 ผลของการเติมน้ำ

ตอนที่ 3 ผลของอุณหภูมิต่อสภาวะสมดุล

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

เพิ่มเติม