ทบทวน "สมดุลเคมี" ให้ตัวเอง

เนื่องด้วยว่าพรุ่งนี้ผมจะต้องสอบเรื่อง "สมดุลเคมี" และด้วยความที่ว่าไม่ได้ทวนมานานแล้ว
ก็อาจจะมีหลงๆ ลืมๆ อะไรไปบ้าง วันนี้เลยมานั่งอ่านนิดๆ หน่อย ซึมซับทฤษฎีบางอย่างที่
อาจจะขาดหายไป แล้วก็วนๆ ไปดูแนวโจทย์บ้างเพื่อความคล่องตัวในการทำข้อสอบ

สิ่งที่ผมพอจะสรุปเกี่ยวกับเรื่องนี้ ก็คงไม่มีอะไรมาก และก็ไม่หวังว่าใครจะมาอ่าน เพราะว่าคง
จะอ่านเข้าใจยากนิดหน่อย เนื่องจากผมค่อนข้างจะสรุปจากสิ่งที่ผมยังไม่ค่อยรู้มากกว่า

สมดุลเคมี
เกิดได้เมื่อ

• เกิดปฏิกิริยาผันกลับได้
• เป็นสมดุลไดนามิก (เกิดปฏิกิริยาตลอดเวลา)

สมดุลเคมีคือ สภาวะที่อัตราการเกิดปฏิกริยาไปข้างหน้า กับผันกลับเท่ากัน (แค่นี้เท่านั้น)

ถ้าเรียนสมดุลเคมี ก็ต้องมีค่าคงที่สมดุล (K) ซึ่งหาได้จาก อัตราส่วนระหว่างผลคูณความเข้มข้น
ของผลิตภัณฑ์ยกกำลังเลขโมลกับผลคูณของความเข้มข้นสารตั้งต้นยกกำลังโมล

อาจจะเห็นภาพไม่ชัด ดูนี่ดีกว่า

สมมติปฏิกิริยาเป็น 2A + B -------> C + D

ค่าคงที่สมดุล (K) ของปฏิกิริยานี้จะเท่ากับ [C][D] / [A]^2[B]

ลืมบอกไป ค่า K ส่วนใหญ่มักไม่เอาสารที่มีสถานะเป็น solid, liquid มาคำนวณ เพราะ Conc. มาก

นอกจากค่าคงที่สมดุล (K) ธรรมดาแบบนี้แล้ว ยังมีค่า K รวม อีกด้วย ถ้ายังไม่ลืมมันต้องหา
เพราะว่าปฏิกิริยามีหลายปฏิกิริยา และมีค่า K เยอะแยะมากมาย

เงื่อนไขการหาค่า K รวมมีไม่มากแค่

1. ถ้าเอาสมการมาบวกกันให้เอา K มาคูณกัน
2. ถ้ากลับสมการค่า Kใหม่ จะเท่ากับ 1/Kเก่า
3. ถ้าเอาเลขอะไรไปคูณทั้งสมการ ก็เอาไป K ไปยกกำลังเลขนั้นด้วย

ต่อจากเรื่องของค่าคงที่สมดุล (จริงๆ แล้วยังมีมากกว่านี้อีก แต่ว่ามันเกินหลักสูตรเราแล้วหละ)
ก็จะเป็นเรื่องหลักของเลอชาเตอริเอ (Le' Chaterie's Principle) ซึ่งกล่าวเอาไว้ว่า "ถ้าระบบถูกรบกวน
สภาวะสมดุล ทำให้สูญเสียสภาวะสมดุลไป ระบบจะพยายามกระทำในสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิงที่
รบกวนระบบให้สูญเสียสภาวะสมดุล เพื่อปรับให้ระบบกลับเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่อีกครั้ง"

หรือสั้นๆ ง่ายๆ ก็คือ "ถ้าระบบถูกรบกวนให้เสียสมดุล ระบบจะทำตรงข้ามกับที่ถูกรบกวนให้กลับ
มาสมดุลใหม่อีกรอบหนึ่ง"

ตัวอย่างเช่น ถ้าให้ความร้อนกับระบบในสภาวะสมดุล ระบบจะพยายามลดความร้อนของระบบ
เพื่อปรับสมดุลให้ตัวเองใหม่อีกครั้ง

การรบกวนสมดุลใหญ่ๆ แล้วเค้าจะทำกันแบบนี้

1. เปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสาร
          ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสารไหน ระบบก็จะพยายามลดความเข้มข้นของสารนั้น
          อย่างเช่นถ้าเพิ่มความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ ระบบก็จะพยายามลดความเข้มข้น
          ของผลิตภัณฑ์โดยการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ให้กลับมาเป็นสารตั้งต้น
2. เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
          ถ้าอ่านในหนังสือจะแยกกรณีจนวุ่นวายไปหมด เอาเป็นว่าง่ายๆ เลย ถ้าเพิ่มอุณหภูมิ
          ระบบจะพยายามเอา energy มาใช้ เพื่อลดอุณหภูมิ และถ้าลดอุณหภูมิก็จะตรงข้าม
          หากยังไม่เห็นภาพตัวอย่างง่ายๆ ก็เช่น สมการ A + B + energy ------> C + D
          ถ้าเพิ่มอุณหูมิให้ระบบนี้ ระบบก็จะพยายามเอา energy มาใช้ ในที่นี้ก็คือดำเนินปฏิกิริยา
          ไปข้างหน้าเพื่อเอา energy มาใช้เปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นผลิตภัณฑ์
3. เปลี่ยนแปลงความดัน
          ถ้าเรียนเรื่องกฎของแก๊สมาจะรู้ว่า การเปลี่ยนแปลงความดัน ก็คือการเปลี่ยนแปลง
          ปริมาตรด้วย โดยถ้าเพิ่มความดัน ปริมาตรจะลดลง ในทางตรงข้ามถ้าลดความดัน
          ปริมาตรก็จะเพิ่มมากขึ้น หลักการรบกวนสมดุลโดยการเปลี่ยนแปลงความดันก็
          เหมือนกับข้ออื่นๆ คือระบบจะทำในทางตรงกันข้าม คือ ถ้าเพิ่มความดัน ระบบก็จะ
          พยายามลดความดัน ทีนี้ความดันเนี่ยมันขึ้นอยู่กับจำนวนโมลของแก๊สด้วย ดังนั้น
          การจะเพิ่มความดันก็คือการเพิ่มจำนวนโมล การลดความดันก็คือการลดจำนวนโมล
          คิดแบบง่ายๆ คือ ถ้าเราไปเพิ่มความดันให้ระบบ ระบบจะลดความดันลงโดยการ
          ดำเนินปฏิกิริยาไปในทางที่ได้จำนวนโมลของสารน้อยกว่า
          ตัวอย่างเช่น 2A + B ------->  C + D อย่างนี้ถ้าเพิ่มความดันให้ระบบ ระบบจะ
          ลดความดันโดยการเปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นผลิตภัณฑ์ เพราะจะเห็นได้ว่าทาง
          ฝั่งซ้ายมีจำนวนโมลรวมกันได้ 2 + 1 = 3 ส่วนทางขวานั้นมีน้อยกว่าคือ 1 +1  = 2
          หมายเหตุ: การเปลี่ยนแปลงความดัน ความเข้มข้นของสารจะไม่เปลี่ยน เมื่อเทียบ
          กับสมดุลเดิม และทำได้แต่กับแก๊ส O_o
4. การเติมก๊าซเฉื่อย
          อันนี้ไปอ่านเจอมา เลยเอามาแบ่งปัน โดยที่ไปอ่านมาเค้าอธิบายว่าถ้าเราเติม
          ก๊าซเฉื่อยลงไปในระบบจะทำให้ความดันของระบบโดยรวมเพิ่มขึ้น แต่ไม่ส่งผล
          ต่อสภาวะสมดุล
5. เติมตัวเร่ง
          ตัวเร่งไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุล แต่จะทำให้เกิดสมดุลเร็วขึ้นเพราะปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น

สำหรับแนวโจทย์ในเรื่องนี้มีไม่มาก ดังนี้

1. ให้ค่า K หาความเข้มข้นของสารที่สภาวะสมดุล 
2. ให้ความเข้มข้นสาร ให้หาค่า K
3. หาค่า K รวมของสมการที่กำหนดจากสมการที่ให้
4. บอกว่าถ้ารบกวนสมดุลแบบนี้ ปฏิกิริยาจะเป็นแบบไหน สารไหนเพิ่ม ลด ไม่เปลี่ยนแปลง

สองแนวแรก แค่รู้ว่า เริ่มต้น มีสารเท่าไหร่ เปลี่ยนไปเท่าไหร่ และที่สมดุลมีเท่าไหร่ก็พอ
แนวต่อมาก็ทำตามหลักที่ได้บอกไว้คือ สมการบวกกันเอา K มาคูณกัน
ส่วนแนวสุดท้ายนั้นก็อ่านตามที่ได้บ่นเอาไว้แล้ว ก็น่าจะเอาไปใช้ได้ไม่ยาก (ระวังโดนโจทย์หลอก)