สมดุลเคมี (Chemical equilibrium) คือสภาวะที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ภายใต้สภาวะสมดุล ปริมาณของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์จะไม่เปลี่ยนแปลงอีกแม้เวลาผ่านไป
สมการเคมีในภาวะสมดุล
สมการเคมีในภาวะสมดุลจะมีเครื่องหมายลูกศรสองหัวชี้ไปมา ตัวอย่างเช่น
1 | A + B <=> C + D |
ปัจจัยที่ส่งผลต่อสมดุลเคมี
ปัจจัยที่ส่งผลต่อสมดุลเคมีมีดังนี้
- อุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับเพิ่มขึ้น แต่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้นมากกว่า ทำให้ค่าคงที่สมดุล (Keq) มีค่าเพิ่มขึ้น
- ความดัน การเพิ่มความดันจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ความดันลดลงและปฏิกิริยาย้อนกลับที่ความดันเพิ่มขึ้น แต่อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ความดันลดลงจะเพิ่มขึ้นมากกว่า ทำให้ค่าคงที่สมดุล (Keq) มีค่าเพิ่มขึ้น
- ความเข้มข้น การเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าเพิ่มขึ้น ทำให้ค่าคงที่สมดุล (Keq) มีค่าเพิ่มขึ้น
ค่าคงที่สมดุล (Keq)
ค่าคงที่สมดุล (Keq) คืออัตราส่วนระหว่างความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นในภาวะสมดุล สมการของค่าคงที่สมดุลคือ
1 | Keq = [C]^a[D]^b / [A]^c[B]^d |
โดยที่
- [C] คือความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ C ในภาวะสมดุล
- [D] คือความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ D ในภาวะสมดุล
- [A] คือความเข้มข้นของสารตั้งต้น A ในภาวะสมดุล
- [B] คือความเข้มข้นของสารตั้งต้น B ในภาวะสมดุล
- a, b, c, d คือจำนวนโมลของสารแต่ละชนิดที่มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยา
การนำสมดุลเคมีไปใช้
สมดุลเคมีสามารถนำไปใช้ในการคำนวณและอธิบายปรากฏการณ์ทางเคมีมากมาย ตัวอย่างเช่น
- การคำนวณความเข้มข้นของสารในภาวะสมดุล
- การคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยา
- การออกแบบและควบคุมกระบวนการทางเคมี
สรุป
สมดุลเคมีเป็นปรากฏการณ์สำคัญที่เกิดขึ้นในธรรมชาติและอุตสาหกรรมมากมาย การศึกษาเกี่ยวกับสมดุลเคมีจึงมีความสำคัญต่อความเข้าใจและประยุกต์ใช้สารเคมีในชีวิตประจำวัน