ปฏิกิริยาแบบย้อนกลับเกิดขึ้นในทั้งสองทิศทาง แต่ทุกปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้จะตกลงไปที่ตำแหน่ง "สมดุล" หากคุณต้องการอธิบายลักษณะสมดุลของปฏิกิริยาดังกล่าว ค่าคงที่สมดุลจะอธิบายความสมดุลระหว่างผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้น การคำนวณค่าคงที่สมดุลต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นในปฏิกิริยาเมื่ออยู่ที่สมดุล ค่าของค่าคงที่ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและปฏิกิริยาจะเป็นแบบคายความร้อนหรือดูดความร้อนหรือไม่
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
สำหรับปฏิกิริยาทั่วไป:
aA(g) + bB(g) ⇌ gG(g) + hH(g)
ในที่นี้ ตัวอักษรตัวพิมพ์เล็กคือจำนวนโมลของแต่ละตัว ตัวอักษรตัวพิมพ์ใหญ่แทนองค์ประกอบทางเคมีของปฏิกิริยา และตัวอักษรในวงเล็บแสดงถึงสถานะของสสาร คุณพบค่าคงที่สมดุลของความเข้มข้นด้วยนิพจน์:
Kค = [ก]g [H]ห่า ÷ [A][B]ข
สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน การเพิ่มอุณหภูมิจะลดค่าของค่าคงที่ และสำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อน การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มค่าของค่าคงที่
การคำนวณค่าคงที่สมดุล
สูตรสำหรับค่าคงที่สมดุลอ้างอิงถึงปฏิกิริยาทั่วไป "ที่เป็นเนื้อเดียวกัน" (โดยที่สถานะของสสารสำหรับผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นเหมือนกัน) ซึ่งก็คือ:
aA(g) + bB(g) ⇌ gG(g) + hH(g)
โดยที่ตัวพิมพ์เล็กแทนจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบในปฏิกิริยาและตัวพิมพ์ใหญ่ ยืนในสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาและตัวอักษร (g) ในวงเล็บแสดงถึงสถานะของสสาร (ก๊าซในนี้ กรณี).
นิพจน์ต่อไปนี้กำหนดค่าคงที่สมดุลของความเข้มข้น (Kค):
Kค = [ก]g [H]ห่า ÷ [A][B]ข
ในที่นี้ วงเล็บเหลี่ยมใช้สำหรับความเข้มข้น (เป็นโมลต่อลิตร) สำหรับแต่ละองค์ประกอบของปฏิกิริยาที่สมดุล โปรดสังเกตว่า โมลของแต่ละองค์ประกอบในปฏิกิริยาเริ่มต้นเป็นเลขชี้กำลังในนิพจน์ หากปฏิกิริยาตอบสนองผลิตภัณฑ์ ผลลัพธ์จะมากกว่า 1 ถ้ามันชอบตัวทำปฏิกิริยา มันจะน้อยกว่า 1
สำหรับปฏิกิริยาที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน การคำนวณจะเหมือนกัน ยกเว้นของแข็ง ของเหลวบริสุทธิ์ และตัวทำละลายทั้งหมดจะถูกนับเป็น 1 ในการคำนวณ
ค่าคงที่สมดุลของความดัน (Kพี) คล้ายกันมาก แต่ใช้สำหรับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ แทนที่จะใช้ความเข้มข้น มันใช้แรงกดบางส่วนของแต่ละส่วนประกอบ:
Kพี = พีGg พีโฮห่า ÷ pอา พีบีข
ที่นี่ (pG) คือความดันของส่วนประกอบ (G) เป็นต้น และตัวอักษรตัวพิมพ์เล็กแทนจำนวนโมลในสมการของปฏิกิริยา
คุณทำการคำนวณในลักษณะเดียวกัน แต่ขึ้นอยู่กับว่าคุณทราบปริมาณหรือแรงกดดันของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นที่จุดสมดุลมากน้อยเพียงใด คุณสามารถกำหนดค่าคงที่ได้โดยใช้จำนวนเริ่มต้นที่ทราบและจำนวนดุลยภาพหนึ่งค่าโดยใช้พีชคณิตเล็กน้อย แต่โดยทั่วไปจะตรงไปตรงมากว่าเมื่อใช้ความเข้มข้นหรือความดันสมดุลที่ทราบ
อุณหภูมิมีผลต่อค่าคงที่สมดุลอย่างไร
การเปลี่ยนความดันหรือความเข้มข้นของสิ่งต่าง ๆ ที่มีอยู่ในส่วนผสมนั้นไม่ได้เปลี่ยนค่าคงที่สมดุล แม้ว่าทั้งสองสิ่งนี้อาจส่งผลต่อตำแหน่งของสมดุล การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มักจะยกเลิกผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงที่คุณทำ
ในทางกลับกัน อุณหภูมิจะเปลี่ยนค่าคงที่สมดุล สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน (ปฏิกิริยาที่ปล่อยความร้อน) การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ค่าคงที่สมดุลลดลง สำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อนซึ่งดูดซับความร้อน การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มค่าของค่าคงที่สมดุล ความสัมพันธ์เฉพาะมีอธิบายไว้ในสมการ van't Hoff:
ln (K2÷ K1) = (−∆H0÷ ร) × ( 1/T2 - 1/ที1)
ที่ไหน (∆H0) คือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยา (R) คือค่าคงที่แก๊สสากล (T1) และ (T2) คืออุณหภูมิเริ่มต้นและสุดท้าย และ (K1) และ (K2) คือค่าเริ่มต้นและค่าสุดท้ายของค่าคงที่