สมดุลเคมี เป็นหัวข้อที่สำคัญและออกข้อสอบบ่อยในสนามสอบ TCAS วิชาสามัญ และ PAT2 เคมี เพราะเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของระบบเคมีในภาวะที่มีปฏิกิริยาไปทั้งทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ การเข้าใจหลักการสมดุลเคมีจะช่วยให้นักเรียนสามารถคิดวิเคราะห์สถานการณ์ในโจทย์ และหาคำตอบได้อย่างแม่นยำ
เนื้อหาหลักเรื่องสมดุลเคมี
สมดุลเคมี คืออะไร?
สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium) คือสภาวะที่ปฏิกิริยาเคมีเดินไปข้างหน้าและย้อนกลับในอัตราที่เท่ากัน ส่งผลให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป
ตัวอย่าง: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
เมื่อระบบเข้าสู่สมดุล ความเข้มข้นของ N₂, H₂ และ NH₃ จะคงที่
ลักษณะของสมดุลเคมี
- เกิดในระบบปิด (ไม่มีสารเข้าออก)
- ความเข้มข้นของสารต่าง ๆ คงที่
- มีปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับตลอดเวลา
- อัตราการเกิดของปฏิกิริยาทั้งสองทิศทางเท่ากัน
สูตรและหลักการที่ควรรู้ในสมดุลเคมี
1. ค่าคงที่สมดุล (K)
ค่าคงที่สมดุลจะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ณ จุดสมดุล
K = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
(A + B ⇌ C + D)
- ถ้า K > 1 → สมดุลอยู่ทางผลิตภัณฑ์
- ถ้า K < 1 → สมดุลอยู่ทางสารตั้งต้น
2. การเปรียบเทียบ Q กับ K
ใช้เปรียบเทียบว่า “ระบบเข้าสู่สมดุลแล้วหรือยัง”
- Q < K → ปฏิกิริยาไปข้างหน้า
- Q > K → ปฏิกิริยาย้อนกลับ
- Q = K → ระบบอยู่ในภาวะสมดุล
ปัจจัยที่มีผลต่อสมดุลเคมี (ตามหลักของ Le Chatelier)
เมื่อระบบสมดุลถูกรบกวน ระบบจะ “ปรับสมดุลใหม่” เพื่อต้านการเปลี่ยนแปลง
1. การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น
- เพิ่มสารตั้งต้น → สมดุลเลื่อนไปทางผลิตภัณฑ์
- เพิ่มผลิตภัณฑ์ → สมดุลเลื่อนไปทางสารตั้งต้น
2. การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
- ปฏิกิริยาดูดความร้อน → เพิ่ม T สมดุลไปทางผลิตภัณฑ์
- ปฏิกิริยาคายความร้อน → เพิ่ม T สมดุลไปทางสารตั้งต้น
3. การเปลี่ยนแปลงความดัน (ในระบบแก๊ส)
- เพิ่มความดัน → สมดุลไปทางที่มีโมลแก๊สน้อย
- ลดความดัน → สมดุลไปทางที่มีโมลแก๊สมาก
ตัวอย่างโจทย์สมดุลเคมี ที่ออกสอบบ่อย
ตัวอย่าง:
ในระบบ: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
หากเพิ่มความเข้มข้นของ H₂ ระบบจะเกิดอะไรขึ้น?
✅ เฉลย: ระบบจะปรับสมดุลโดยการสร้าง NH₃ เพิ่มขึ้น → สมดุลเลื่อนไปทางขวา
เทคนิคเรียนสมดุลเคมีให้เข้าใจ
- วาดแผนภาพสมดุล เพื่อเห็นภาพการเปลี่ยนแปลง
- จำสูตร K และ Q ให้แม่น
- ทำแบบฝึกหัดจากข้อสอบเก่าย้อนหลัง
- ฝึกวิเคราะห์โจทย์ด้วย Le Chatelier’s Principle
สมดุลเคมีอาจดูซับซ้อนในตอนแรก แต่หากเข้าใจโครงสร้างและหลักการเบื้องต้น ก็สามารถทำข้อสอบได้อย่างมั่นใจ และเป็นหมวดที่ช่วยดันคะแนนให้โดดเด่นขึ้นได้ไม่ยาก สนใจศึกษาเรื่องสมดุลเคมีเพิ่มเติม แนะนำคอร์สเรียนเคมี StepUp ตะลุยโจทย์ แนวข้อสอบ 240 ข้อ ความยาวคลิปเรียน 6 ชม. ซึ่งใช้เวลาเรียนจริง 12 ชม. (โดยประมาณ) แถมยังมีอายุคอร์ส 5 เดือน ดูคอร์สทั้งหมด คลิก