Equilibrium Disturbances Bozeman Science Thai English

Equilibrium DisturbancesYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 46K views 252 likes 9 dislikes 13 Feb 2014

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาเคมีพื้นฐานลำดับที่ 67 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของการรบกวนสมดุล

Hi. It's Mr. Andersen and this chemistry essentials video 67. It's on equilibrium disturbances.

ในปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้อันนี้ ครูมีสารละลายโคบอลท์อยู่สองตัว .. และหากครูผลักให้มันเลื่อนไปทางซ้าย

In this reversible reaction I have two aqueous solutions of cobalt. And so if I push it to

นั่นก็คือไปในด้านที่จะทำให้มีสารตั้งต้นมากขึ้น ครูจะเห็นว่าสีนั้น เปลี่ยนไปเป็นสีชมพู

the left, in other words if I have more of these reactants it's going to be a pink color.

ถ้าเลื่อนไปทางด้านขวา ก็จะมีผลิตภัณฑ์มากขึ้น สีก็จะเปลี่ยนเป็นสีฟ้า

If I push it to the right it's going to be more of the products and so I'm going to have

นั่นหมายความว่า ครูสามารถปรับเปลี่ยนสภาวะที่จะทำให้สีของสารละลายนี้

this blue color. And so what I can do is I can vary which way the reaction goes to the

เป็นชมพูเมื่ออยู่ทางด้านซ้าย และเป็นสีฟ้าเมื่ออยู่ทางด้านขวา แล้วจะใช้วิธีการอะไรได้บ้าง? .. อุณหภูมิ

left pink, to the right blue and I can change color. Now what's a good way to do that? Temperature.

เนื่องจากว่าการเปลี่ยนอุณหภูมินั้น จะทำให้เกิดการเปลี่ยนค่าคงที่สมดุล

Because as I change the temperature I'm actually changing the equilibrium constant so I can

ทำให้ครูสามารถเปลี่ยนสีไปมาได้ จึงกล่าวได้ว่า ในปฏิกริยาแบบที่ย้อนกลับได้ ที่มีทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์นี้

move it back and forth. So in a reversible reaction where we have reactants and products,

เมื่อผ่านไปถึงช่วงเวลานึง ก็จะเข้าสู่ภาวะสมดุล ซึ่งเราก็สามารถตรวจวัด

over time it will eventually establish an equilibrium. And we can measure that using

คงที่สมดุล ซึ่งโดยหลักแล้วก็คือค่าความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ หารด้วย

the equilibrium constant which is essentially the concentration of products divided by the

ค่าความเข้มข้นของสารตั้งต้นได้ ..ซึ่งค่านี้ จะคงที่อยู่ได้ในช่วงเวลาอันนึง .. ทีนี้ ก่อนที่เราจะ

concentration of reactants. And that's going to stay the same over time. Now before we

จะถึงจุดนั้น ค่าคงที่ของปฏิกริยาจะแทนด้วยค่า Q ซึ่งก็ยังคงเป็นค่าของความเข้มข้นผลิตภัณฑ์หารด้วยของสารตั้งต้น

get there, the reaction is going to be at Q, where we have the products and reactants

ณ เวลานั้น ซึ่งในที่สุดแล้วก็จะเข้าสู่ค่า K เมื่อถึงภาวะสมดุล

over time. And eventually those two are going to be the same when we reach equilibrium.

แต่สิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นได้ด้วยก็คือ เราสามารถที่จะทำให้เกิดการรบกวนได้ เป็นการรบกวนที่จะทำให้ค่า Q นั้น เปลี่ยนแปลงไป และจะทำให้

But what can happen is you can have disturbances, disturbances that change our Q and we have

เกิดค่า K อันใหม่ โดยที่การรบกวนเหล่านั้นจะเปลี่ยนค่า K โดยเริ่มจากการมีค่า Q อันใหม่ก่อน

to reestablish K. And some disturbances that actually change that K value and so Q has

แล้วจึงเลื่อนเข้าสู่ค่า K อันใหม่ในที่สุด .. ทีนี้ลองมาดูกันในรายละเอียด เกี่ยวกับค่า K อันใหม่นี้กัน

to approach a new K. Now let's dig in a little bit deeper and actually look at real K values.

และที่เห็นตรงนี้ก็คือกระบวนการฮาเบอร์ ซึ่งอยู่ที่ภาวะสมดุลเริ่มแรกแล้ว

And so this that Haber process. What we have here is our initial equilibrium. And then

จากนั้น ก็เกิดมีการรบกวนเข้ามา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปอยู่ทีภาวะสมดุลอันใหม่

we have some kind of a disturbance. And then we establish equilibrium at the end. Equilibrium

คงยังจำกันได้ว่า ค่าคงที่สมดุลนั้น อาจจะหาได้ด้วยสมการอันนี้

constant, remember to figure that out, this is going to be our equation for that. We're

เป็นค่าความเข้มข้นของแอมโมเนียยกกำลังสอง .. ได้มายังไง?

going to write the concentration of ammonia raised to the second power. Where am I getting

ถ้ายังจำกันได้ เนื่องจากว่าเรามีอยู่สองโมล ..เราจึงต้องยกกำลังสอง

that from? Remember we have two moles of that. So that's going to be raised to the second

ค่าความเข้มข้นของสารตั้งต้น ซึ่งในที่นี้ก็คือกาซไนโตรเจน คูณด้วยค่าความเข้มข้น

power over our reactants which is going to be concentration of nitrogen times the concentration

ของไฮโดรเจนยกกำลังสาม .. ทำไมต้องยกกำลังสาม? ก็เพราะว่าเรามี

of hydrogen raised to the third power. Why raised to the third power? It's because we

ไฮโดรเจนอยู่ 3 โมลดังที่เห็นข้างหน้านี้ .. ทีนี้ ก็มาลองคำนวณหาค่า K

have 3 moles right in front of here. And so let's figure out what our K value is going

เริ่มต้นกัน .. เริ่มจากการแทนค่าต่างๆลงไป .. ก็จะมีค่า

to be initially. Well to figure that out all we do is plug in the values. We plug in the

ความเข้มข้นของไฮโดรเจน ซึ่งตรงนี้จะมีค่าเท่ากับ 4 จากนั้นก็ NH3 ซึ่งก็จะมีค่าเท่ากับ 3

concentrations of our H, in this case it's going to be 4. Our NH3 which is going to be

แล้วก็ N ซึ่งก็จะเท่ากับ 1 .. แทนค่าทั้งหมดแล้วคำนวณออกมาก็จะได้เป็น 9 หารด้วย 64

3. And then our N which is going to be 1. So if I plug in those values I get 9 over

คือมีค่าประมาณ 0.14 .. ทีนี้ ถ้าเราเลื่อนมาตรงจุดที่มีการรบกวนเข้ามา

64. It's around 0.14. Now if we move to that point where the disturbance occurs, let's

ลองมาคำนวณกันอีกที ..ค่าไฮโดรเจนจะเป็นเท่าไร? ค่าไฮโดรเจนอันใหม่ก็จะมีค่าเท่ากับ 6

figure it out there. What's our new hydrogen value? Our new hydrogen value is going to

ครูก็จะเอาค่า 6 มาแทนที่นี่ ..แล้วแอมโมเนียกับไนโตรเจนล่ะ?

be 6. So I'm going to plug in a 6 here. What's going to be our ammonia and nitrogen values?

ก็จะมีค่าเท่าเดิม .. ตกลงว่าถ้าครูจะหาค่า Q อันใหม่ .. ก็อย่างที่บอกไปแล้ว

Those are going to be the same. So if I figure out what my new Q value is, again there's

ว่ามีการรบกวน .. ค่าที่ได้ก็จะเป็น 0.042 ดังนั้นค่า Q ที่ได้ออกมาตอนนี้

been some kind of a disturbance, our value is going to be 0.042. So our Q value now is

จะเห็นได้ว่ามีค่าต่ำกว่าค่า K .. คิดว่าปฏิกริยาจะมีทิศทางต่อไปอย่างไร? .. ก็จะต้องเลื่อนไปทางขวา

lower than our K. And so where is this reaction going to go? It's going to move towards the

ก็เป็นอันว่าจะมีการเลื่อนไปทางขวาเพื่อเข้าสู่สมดุลอันใหม่

right. And so we're going to move it to the right and establish a new equilibrium. So

จะเกิดขึ้นอย่างไร? .. ก็จะมีการลดลงของไฮโดรเจน และขณะที่ไฮโดรเจนลดลงนั้น

how does that occur? Well we're going to decrease the amount of hydrogen. And as we decrease

ก็จะเห็นได้ว่าลดลงจาก 6 ลงทาเป็น 5 .. ก็จะต้องมีการปรับค่าตัวอื่นๆด้วย

the amount of hydrogen, it goes from 6 down to 5, we're going to have to adjust our other

ตกลงว่า นี่ก็คือค่าใหม่ของเรา ก็จะได้ว่าค่า K เท่ากับ 0.14 และปฏิกิริยาก็จะ

values as well. So here is our new value. It's again K equals 0.14 and that reaction

เลื่อนไปทางว่าเพื่อให้ได้ค่านั้นกลับมาอีกครั้งนึง และนี่ก็เป็นไปตามกฎของเลอชาเตอลิเยร์ เพราะว่า

moved to the right to reestablish that. Again that's Le Chatelier's Principle since our

ค่า K นั้นมีค่า"ตู๋ง" (ต่ำ + สูง) กว่าค่า Q .. ปฏิกริยาจึงเลื่อนไปทางขวา

K value is going to be lower that Q value the whole thing moved over to the right. Let's

ทีนี้มาดูกันว่าอุณหภูมิจะมีผลต่อค่า K อย่างไร .. กลับมาที่รูปนี้ ซึ่งเรามี

look at temperature now and see how temperature affects K. And so in the reaction we have

ไดไนโตรเจนเตเตระออกไซด์ที่ไม่มีสี แล้วก็จะทำปฏิกริยาแบบที่ย้อนกลับได้ กลายไปเป็น

colorless dinitrogen tetraoxide and there's a reversible reaction where that can become

ไนโตรเจนไดออกไซด์ซึ่งมีสีน้ำตาลแดง .. และอันนี้เป็นปฏิกริยาดูดความร้อน

nitrogen dioxide which is going to be reddish brown. Now this is an endothermic reaction.

หมายความว่าอย่างไร? .. ก็หมายความว่า เมื่อเราเลื่อนจากด้านซ้ายไปขวาก็จะมีการดูดเอาพลังงานเข้าไป

What does that mean? As we move from the left to the right side it's actually consuming

เราจึงใส่สัญญลักษณ์ของความร้อนไว้ที่ด้าน "สว๋า" (ซ้าย + ขวา) ของสมการ .. ตกลงว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเพิ่มอุณหภูมิ?

energy. And so let's put that heat over on left side. So what happens if we increase

การเพิ่มอุณหภูมิก็เสมือนเป็นการใส่สารตั้งต้นเพิ่มเข้าไป

our temperature? If we increase our temperature it's really like adding more reactants on

ก็จะผลักให้เกิดปฏิกิริยาเลื่อนไปทางด้านขวา ..ก็จะทำให้

the left side and so it's going to push that reaction over to the right side. And so we're

มีการเลื่อนไปทางขวา ..แล้วค่า K จะเป็นอย่างไร? ค่า K ของเรา

going to get a movement to the right. What's going to happen to our K value? Our K value

ก็จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีผลิตภัณฑ์มากขึ้น .. ทั้งหมดก็จะ

is actually going to increase because we're going to have more products. And that whole

เลื่อนไปทางขวา .. เราจะสังเกตเห็นอะไรอีกบ้างเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น?

thing is going to shift to the right. Now what would this appear as, as we increase

ก็จะเห็นว่ามีสีเข้มขึ้น เนื่องจากสีน้ำตาลแดงของ

temperature? It's going to be darker in color because we're getting more of this reddish

กาซที่ด้านขวา .. ตกลงว่าในปฏิกริยาดูดความร้อนนั้น ถ้ามีการเพิ่มอุณหภูมิแล้ว

brown gas on the right side. And so in an endothermic reaction what happens as you increase

ค่า K ก็จะเพิ่มขึ้น ... ทีนี้มาดูว่าจะเป็นอย่างไรถ้าลดอุณหภูมิลง

the temperature? You increase your K value. Let's look at what happens if we decrease

การลดอุณหภูมิลงจะทำให้ปฏิกริยาเลื่อนไปทางซ้าย

temperature. As we decrease temperature we're actually going to shift that to the left side.

แล้วค่า K จะเป็นอย่างไร? ... ค่า K ก็จะลดลง

What's going to happen to our K value? Now our K value is actually going to go down where

ก็หมายความว่ามีความสัมพันธ์ทางตรงระหว่างอุณหภูมิและค่า K

it's going to decrease. And so so there's a direction relationship between temperature

ในกรณีของปฏิกริยาดูดความร้อน .. ทีนี้มาดูกรณีของปฏิกริยาคายความร้อนบ้าง

and K as long as it's an endothermic reaction. Now let's look at an exothermic reaction.

อย่างในกระบวนการฮาเบอร์ที่เป็นปฏิกริยาคายความร้อน เราก็สามารถใส่ "ความร้อน" ไว้ที่ด้านขวาได้

So in the Haber process it's an exothermic. So we could put heat on the right side. What

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น? ก็จะผลักให้เลื่อนไปทางซ้าย

happens if we increase temperature now? That's actually going to push it to the left side.

แล้วค่า K จะเป็นอย่างไร? ..ก็จะลดลง ..เช่นเดียวกัน ถ้าเพิ่มขึ้น

What's going to happen to our K value? It's going to go down. Likewise if we were to increase

ก็จะเลื่อนไปทิศตรงกันข้าม ..ที่เห็นตรงนี้ก็คือค่าอุณหภูมิและค่าคงที่สมดุลจริง

it, it's going to go in the opposite direction. Here are some actually temperature and equilibrium

ของกระบวนการฮาเบอร์ ..เราก็จะเห็นว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมินั้น .. ค่า K

constants for the Haber process. And you can see as we increase temperature our K value

จะลดลงเพราะเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นเราต้องการที่จะเพิ่มผลผลิต

is actually decreasing in an exothermic reaction. So if you wanted to increase yield, if we

คือต้องการที่จะเพิ่มปริมาณของแอมโมเนียที่ เราก็ต้องลดอุณหภูมิลง

wanted to increase the amount of ammonia we would actually lower the temperature. It's

และในความเป็นจริงจะมีความซับซ้อนมากว่านั้น เนื่องจากเราต้องการ ให้ปฏิกริยาเดินเร็วขึ้นด้วยเช่นกัน ..ตกลงว่า

more complex than that because we want to speed up the reaction as well. And so did

พวกเราได้เรียนรู้การใช้หลักของเลอชาเตอลิเยร์มาอธิบายค่า K และ Q แล้วหรือไม่? ครูหวังว่าคงเป็นเช่นนั้น ..และก็หวังว่า

you learn to really apply LeChatelier's Principle to values of K and Q? I hope so. And I hope

ทั้งหมดนี้ คงเป็นประโยชน์บ้าง

that was helpful.