ค่าคงที่สมดุล (Equilibrium constant) หมายถึง อัตราส่วนของความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ที่ยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมล หารด้วยความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมล ณ ภาวะสมดุล ค่าคงที่สมดุลมีหน่วยขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีนั้นๆ
สมการของค่าคงที่สมดุลมีดังนี้
1 | K = [สารผลิตภัณฑ์]^n / [สารตั้งต้น]^m |
โดยที่
- K คือค่าคงที่สมดุล
- [สารผลิตภัณฑ์] คือความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ ณ ภาวะสมดุล
- n คือสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลของสารผลิตภัณฑ์
- [สารตั้งต้น] คือความเข้มข้นของสารตั้งต้น ณ ภาวะสมดุล
- m คือสัมประสิทธิ์บอกจำนวนโมลของสารตั้งต้น
ตัวอย่างการคำนวณค่าคงที่สมดุล
สมมติว่าปฏิกิริยาต่อไปนี้อยู่ในภาวะสมดุล
1 | 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) |
ที่อุณหภูมิ 298 K ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้มีค่าเท่ากับ 2.4 × 10^31
1 | K = [H2O]^2 / [H2]^2 * [O2] |
แทนค่าความเข้มข้นของสารต่างๆ ณ ภาวะสมดุลลงในสมการ ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้สามารถคำนวณได้ดังนี้
1 | K = (0.0035)^2 / (0.0002)^2 * 0.21 |
1 | K = 2.4 × 10^31 |
ความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่สมดุลกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ค่าคงที่สมดุลเป็นค่าคงที่ที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะแปรผันตามค่าคงที่สมดุล ดังนี้
- ถ้าค่าคงที่สมดุลมีค่ามาก ปฏิกิริยาจะดำเนินไปจนเกิดผลิตภัณฑ์ได้มาก
- ถ้าค่าคงที่สมดุลมีค่าน้อย ปฏิกิริยาจะดำเนินไปจนเกิดผลิตภัณฑ์ได้น้อย
สรุป
ค่าคงที่สมดุลเป็นค่าคงที่ที่อธิบายถึงสภาวะสมดุลของปฏิกิริยาเคมี ค่าคงที่สมดุลมีความสัมพันธ์กับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ดังนี้
- ถ้าค่าคงที่สมดุลมีค่ามาก ปฏิกิริยาจะดำเนินไปจนเกิดผลิตภัณฑ์ได้มาก
- ถ้าค่าคงที่สมดุลมีค่าน้อย ปฏิกิริยาจะดำเนินไปจนเกิดผลิตภัณฑ์ได้น้อย