คำนวณค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาและคำนวณความเข้มข้นของสารที่ภาวะสมดุล

ยกตัวอย่างที่ 1      

จากสมการเคมี 

H₂ (g) + I₂ (g)     2HI

หมายความว่า H₂ 1 โมล ทำปฏิกิริยากับ I₂ 1 โมล ได้ HI 2 โมล

จะได้ค่าคงที่สมดุล (K) เท่ากับ  [HI]² / [H₂][I₂]

ยกตัวอย่างที่ 2            

จากสมการเคมี  

2NO (g) + O₂ (g)  2NO₂ (g)

หมายความว่า NO 2 โมล ทำปฏิกิริยากับ O₂ 1 โมล ได้ NO₂ 2 โมล

จะได้ค่าคงที่สมดุล (K) เท่ากับ  [NO₂]² / [NO]² [O₂]

ยกตัวอย่างที่ 3

จากสมการเคมี   

Ag⁺ (aq)  +  Fe²⁺ (aq)       Fe³⁺ (aq)  +  Ag (s)

สามารถเขียนค่าคงที่สมดุลได้ ดังนี้  [Fe³⁺] / [Ag⁺] [Fe²⁺]   เนื่องจากมี Ag เป็นของแข็งบริสุทธิ์

ยกตัวอย่างที่ 4

จากสมการเคมี   

[CuCl₄]^2- (aq)  +  4H₂O (l)       [Cu(H₂O)₄]²⁺  (aq)  +  4Cl^-  (aq)

สามารถเขียนค่าคงที่สมดุลได้ ดังนี้   [ [Cu(H₂O)₄]²⁺ ] [ Cl^- ]⁴  /  [ [CuCl₄]^2- ] เนื่องจากมีน้ำสถานะของเหลว

นอกจากนี้ถ้าปฏิกิริยาเคมีมีความสัมพันธ์กัน ค่าคงที่สมดุลก็มีความสัมพันธ์ ดังนี้

• หากสมการเคมีใดๆ มีค่าคงที่สมดุล คือ K แต่มีการกลับสมการเคมี ค่าคงที่สมดุลจะคือ 1/K
• หากสมการเคมีใดๆ ตั้งแต่ 2 สมการนำมารวมกัน ค่าคงที่สมดุลจะนำมาคูณกัน
• หากสมการเคมีใดๆ ตั้งแต่ 2 สมการนำตัวเลขเข้าไปคูณที่สัมประสิทธิ์โมลด้านหน้า ค่าคงที่สมดุลจะยกำลังด้วยตัวเลขสัมประสิทธิ์นั้นๆ

ยกตัวอย่างที่ 5

จากสมการเคมี  

H₂ (g) + I₂ (g)     2HI 
ค่าคงที่สมดุล K₁ = [HI]² / [H₂][I₂]      สมการที่ 1

จากสมการเคมี

2HI     H₂ (g) + I₂ (g)  
ค่าคงที่สมดุล K₂ = [H₂][I₂] / [HI]²        สมการที่ 2

จากสมการเคมี

HI  ½ H₂ (g) + ½ I₂ (g)
ค่าคงที่สมดุล K₃ = [H₂]^1/2 [I₂]^1/2 / [HI]   สมการที่ 3

จะเห็นว่า K₂ = 1/K₁ เนื่องจากสมการที่ 2 คือส่วนกลับของสมการที่ 1

และ K₃ = K₂^1/2 เนื่องจากสมการที่ 3 เกิดจากการคูณสัมประสิทธิ์ ½ เข้าไปในสมการที่ 2

ค่าคงที่สมดุล บอกให้ทราบได้ว่า ณ ภาวะสมดุลมีผลิตภัณฑ์หรือสารตั้งต้นอยู่ในระบบมากน้อยเพียงใด แต่ไม่ได้บอกว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เร็วหรือช้า และการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาลงไปในปฏิกิริยาเคมีใดๆ ไม่มีผลต่อค่าคงที่สมดุล แต่การเปลี่ยนอุณหภูมิมีผลต่อค่าคงที่สมดุล ดังนั้น ค่าคงที่สมดุลใดๆ ต้องรายงานว่า ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ

และค่าคงที่ใดๆ ที่ยังไม่ถึงภาวะสมดุล (Q) สามารถทำนายทิศทางของการดำเนินไปของปฏิกิริยาได้ดังนี้

1. ปฏิกิริยาใดๆ ที่มีค่าคงที่ ณ ภาวะใดๆ (Q) น้อยกว่า ค่าคงที่สมดุล (K) จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดแบบไปข้างหน้า เพื่อให้ปฏิกิริยานั้นดำเนินไปสู่ ภาวะสมดุล
2. ปฏิกิริยาใดๆ ที่มีค่าคงที่ ณ ภาวะใดๆ (Q) มากกว่า ค่าคงที่สมดุล (K) จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดแบบย้อนกลับ เพื่อให้ปฏิกิริยานั้นดำเนินไปสู่ ภาวะสมดุล

ปฏิกิริยาใดๆ มีค่าคงที่สมดุล (K) มากกว่า 1 แสดงว่า ณ ภาวะสมดุลเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้ามากกว่าปฏิกิริยาย้อนกลับ จึงมีผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นมาก ทางตรงกันข้าม ปฏิกิริยาใดๆ มีค่าคงที่สมดุล (K) น้อยกว่า 1 แสดงว่า ณ ภาวะสมดุลเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับมากกว่าปฏิกิริยาไปข้างหน้า จึงมีสารตั้งต้นเกิดขึ้นมาก และผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นน้อย