ปฏิบัติการที่ 3 : เรื่อง สมดุลเคมี

Get Started. It's Free
or sign up with your email address
Rocket clouds
ปฏิบัติการที่ 3 : เรื่อง สมดุลเคมี by Mind Map: ปฏิบัติการที่ 3 : เรื่อง สมดุลเคมี

1. วิธีทดลอง

1.1. ตอนที่ 1 : สถานะสมดุล

1.1.1. 1. บันทึกสีของ CoCl2 • 6H2O และ Co(NO3)2 • 6H2O ที่อยู่ในรูปของแข็ง

1.1.2. 2. นำหลอดทดลองมา 2 หลอด หลอดหนึ่งใส่ CoCl2 • 6H2O 2-3 ผลึก อีกหลอดหนึ่งใส่ Co(NO3)2 • 6H2O 2-3 ผลึก เติมน้ำกลั่นหลอดละ 1 ลบ.ซม. เขย่าให้ละลาย บันทึกสีของสารละลาย (พยายามให้ผลึกในทั้ง 2 หลอดมีปริมาณใกล้เคียงกัน)

1.1.3. 3. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 2 แต่ใช้เอธานอล (ethanol) และอะซิโทน (acetone) เป็นตัวทำละลายแทนน้ำ บันทึกผลสีของสารละลาย อธิบายผลการทดลองโดยใช้หลักของสมดุลเคมี

1.2. ตอนที่ 2 :ผลของความเข้มข้นต่อสถานะสมดุล

1.2.1. 1. นำสารละลาย 0.4 M Co(NO3)2 ในน้ำมา 2.5 ลบ.ซม. ใส่ในขวดรูปชมพ่ขนาด 150 ลบ.ซม. เติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น (ทำในตู้ดูดควัน) ลงไปครั้งละ 20 หยด (1ลบ.ซม.) [ระวังอย่าให้กรดสัมผัสผิวหนัง] เขย่าให้เข้ากันทุกครั้งที่เติมกรดลงไป บันทึกสีของสารละลายภายหลังจากเติมกรดแต่ละครั้งลงในช่อง (ก) ของตารางที่2.1 ของใบรายงานผล และอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็น **เก็บสารละลายที่ได้เพื่อนำไปใช้ทดลองต่อในข้อ2**

1.2.2. 2. **นำสารละลายจากข้อ1** มาเติมน้ำกลั่นครั้วงละ 2 ลบ.ซม. 3 ครั้ง บันทึกสีของสารละลาย หลังจากเติมน้ำกลั่นแต่ละครั้งลงในช่อง (ก) ของตารางที่2.2 ของใบรายงานผล และอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็น

1.2.3. 3. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ1 และ ข้อ2 โดยใช้ 0.4 M Co(NO3)2 ในเอธานอล 2.5 ลบ.ซม. แทน *แต่*เติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นลงไปครั้ง 0.1 ลบ.ซม. หรือ 2 หยด บันทึกในช่อง(ข) ในตารางที่2.1 และนำมาเติมน้ำกลั่นครั้งละ 0.1 ลบ.ซม. หรือ 2 หยด บันทึกผลลงในช่อง (ข) ของตารางที่2.2

1.2.4. 4. เปรียบเทียบปริมาณของคลอไรด์ที่ต้องการใช้ในการทำให้สารละลายเกิดสีน้ำเงินในสารละลายที่มีแอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลายกับสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย

1.3. ตอนที่ 3 : ผลของอุณหภูมิต่อภาวะสมดุล

1.3.1. 1. นำสารละลาย 0.4 M CoCl2 มา 2.5 ลบ.ซม. ใส่ในขวดรูปชมพู่ขนาด 150 ลบ.ซม. เติมกรด HCl เข้มข้นลงไป 30 หยด (1.5 ลบ.ซม.) เขย่าให้เข้ากัน สารละลายที่ได้จะมีสีม่วง (ถ้าสารละลายไม่เป็นสีม่วงให้ปรับให้ปรับสีของสารละลายโดยการเติมน้ำกลั่นหรือกรด HCl เข้มข้นลงไปทีละหยด)

1.3.2. 2. แบ่งสารละลายสีม่วงใส่ในหลอดทดลอง 3 หลอด หลอดละเท่าๆกัน แล้วบันทึกผลที่เปลี่ยนแปลง อธิบายผลการทดลอง

1.3.2.1. - หลอดที่ 1 นำไปแช่ในน้ำแข็ง

1.3.2.2. - หลอดที่ 2 นำไปแช่ในน้ำร้อน อุณหภูมิประมาณ 80 -90 ๐C

1.3.2.3. - หลอดที่ 3 วางไว้ที่อุณหภูมิห้อง

2. การทดลอง

2.1. สารเคมีที่ใช้ในการทดลอง

2.1.1. - CoCl2 • 6H2O

2.1.2. - Co(NO3)2 • 6H2O

2.1.3. - สารละลาย 0.4 M CoCl2

2.1.4. - สารละลาย 0.4 M Co(NO3)2

2.1.5. - สารละลาย 0.4 M Co(NO3)2 ในเอธานอล

2.1.6. - เอธานอล

2.1.7. - อะซิโทน

2.1.8. - กรดไฮโดรตลอริกเข้มข้น (conc. HCl)

2.2. อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

2.2.1. - หลอดทดลองขนาด 10และ20 ลบ.ซม.

2.2.2. - ขวดรูปชมพู่ขนาด 150 ลบ.ซม.

2.2.3. - บีกเกอร์ขนาก 50 ลบ.ซม.

2.2.4. - กระบอกตวงขนาด 10 ลบ.ซม.

2.2.5. - เทอร์โมมิเตอร์

2.2.6. - กระดาษกรอง

3. วัตถุประสงค์

3.1. 1. เพื่อศึกษาลักษณะทั่วไปของสถานะสมดุล (Equilibrium State)

3.2. 2. เพื่อศึกษาผลของความเข้มข้นและอุณหภูมิต่อสถานะสมดุล

4. บทนำ

4.1. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีส่วนใหญ่เกิดขึ้นอย่างไม่สมบูรณ์ 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) ระบบจะเข้าสู่สมดุลเร็วหรือช้าขึ้นกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา

4.1.1. ในปฏิกิริยาทั่วๆไป aA + bB <=> cC + dD........(1)

4.1.2. ที่สถานะสมดุล Kc = [C]c[D]d/[A]a[B]b

4.1.2.1. - เมื่อ K คือ ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิหนึ่ง

4.1.2.2. - [A],[B],[C]และ[D] คือ ความเข้มข้นของสารขณะสมดุลในหน่วยโมล/ลิตร

4.2. หลักของเอลชาเตลอเยร์ (Le' Chatelier's Principle) กล่าวได้ว่า ถ้ารบกวนสมดุลของระบบ (เปลี่ยนความเข้มข้น,ความดัน,หรืออุณหภูมิ) ระบบจะเสียสมดุลไปแล้วระบบจะปรับตัวให้เข้าสู่สถานะสมดุลใหม่อีกครั้ง โดยเกิดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางที่ทำให้การรบกวนลดลง

4.3. จากสมการ(1) ถ้าเพิ่มความเข้ม้ขนของสาร C อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น เพื่อทำให้ความเข้มข้นของสาร C ลดลงและความเข้มข้นของสาร D ก็จะลดลงตามปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นด้วย ในขณะที่ความเข้มข้นของสาร A และ B จะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งระบบเข้าสู่สถานะสมดุลอีกครั้งหนึ่ง ดังนี้

4.3.1. [C]c[D]d/[A]a[B]b =Kc

4.4. ในการศึกษาผลของความเข้มข้นและอุณหภูมิที่มีต่อสถานะสมดุลนั้น ทำโดยใช้สารละลายของโคบอลต์(II)ไอออน ซึ่งเมื่ออยู่ในน้ำจะอยู่ในรูปของไอออนเชิงซ้อน (complex ion) [Co(H2O)6]2+ โดยที่น้ำถึง 6 โมเลกุลจะจัดตัวอยู่รอบๆ โคบอลต์ไอออนเป็นโครงสร้างแบบออะตะฮีดรัล สารละลายนี้มีสีชมพู แต่ถ้ามีคลอไรด์ไอออนอยู่ด้วยคลอไรด์ไอออนจะเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำใน [Co(H2O)6]2+ อย่างรวดเร็วเกิดเป็นไอออนเชิงซ้อน [CoCl4]2- ซึ่งเป็นสารละลายสีน้ำเงินมีการจัดโครงสร้างของคลอไรด์ไอออนรอบโคบอลต์เป็นไอออนแบบเตตระฮีดรัล สมดุลที่เกิดขึ้นเป็นไปตามสมการ และมีค่าคงที่สมดุล

4.5. ในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ จะถูกแทนที่โดยโมเลกุลของแอลกอฮอล์หรืออะซิโตนได้ดีกว่าเข้าแทนที่โมเลกุลของน้ำ ดังนั้น ถ้าความเข้มข้นของคลอไรดืไอออนเท่ากัน จะเห็นสีน้ำเงินของ [CoCl4]2- ในตัวทำละลายอินทรีย์เข้มกว่าสีน้ำเงินของ [CoCl4]2- ในน้ำ