เดี๋ยวเรามาดูกันต่อเลยนะครับว่า ปฏิกิริยาเคมีกับอุณหภูมิสัมพันธ์กันอย่างไร ?

         แคลเซียมออกไซด์ (CaO) หรือปูนสุก (quicklime) เป็นสารอนินทรีย์ที่มีประโยชน์มากในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้า (steelmaking) การผลิตโลหะแคลเซียม (Ca) และการผลิตกระดาษ ซึ่งแคลเซียมออกไซด์ (CaO) สามารถเตรียมได้จากการสลายตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตหรือหินปูน (CaCO₃) ในเตาเผาที่อุณหภูมิสูง

         ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้ โดย CO₂ สามารถรวมตัวกับ CaO กลับมาเป็น CaCO₃ ได้เหมือนเดิม ซึ่งความดันที่มาจากแก๊ส CO₂ ที่อยู่ในสมดุลกับ CaO และ CaCO₃ จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิเพิ่ม ความดันก็จะเพิ่มตาม

         ดังนั้น ในกระบวนการผลิตแคลเซียมออกไซด์หรือปูนสุก จึงต้องมีการดูดเอาแก๊ส CO₂ ที่เกิดขึ้นออกจากปฏิกิริยา เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดไปข้างหน้าได้ดีขึ้น นั่นก็คือ เพื่อที่จะเพิ่มปริมาณของแคลเซียมออกไซด์ให้มากขึ้น

ถ้าเราอยากทำให้ปฏิกิริยาการเตรียมแคลเซียมออกไซด์เป็นกระบวนการที่เกิดได้เองได้ เราต้องทำอย่างไรครับ ?

         เราสามารถคำนวณหาอุณหภูมิที่ทำให้ปฏิกิริยาการเตรียมแคลเซียมออกไซด์เป็นกระบวนการที่เกิดได้เองได้ โดยเราต้องคำนวณหา DH^o สำหรับปฏิกิริยาที่ 25 ^oC ก่อน

จากค่า S^o เราก็จะคำนวณหา DS^o สำหรับปฏิกิริยาที่ 25 ^oC ได้

สำหรับปฏิกิริยาที่สภาวะมาตรฐาน จะได้ว่า

      

        เนื่องจาก DG^o มีค่าเป็นบวก แสดงว่าที่ 25 ^oC ปฏิกิริยานี้จะเกิดเองไม่ได้ แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ TDS^o จะมีค่าเพิ่มขึ้น จนในที่สุดจะเท่ากับ DH^o เมื่อ DG^o = 0

      

         แสดงว่าที่อุณหภูมิสูงกว่า 835 ^oC ค่า DG^o จะเป็นลบ และปฏิกิริยานี้ก็จะเกิดขึ้นได้เอง เช่น ที่อุณหภูมิ 850 ^oC หรือ 1123 K จะได้ว่า

ในการคำนวณเราต้องคำนึงถึงอะไรบ้างครับ ?

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการคำนวณ

       1.ค่าของ DG^o ที่คำนวณได้อาจคลาดเคลื่อนไปบ้าง เนื่องจาก DH^o และ DS^o ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

       2. การที่ DG^o มีค่าเป็นศูนย์ที่ 835 ^oC
                 ไม่ได้หมายความว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่านี้ ปฏิกิริยาการเตรียมแคลเซียมออกไซด์จะไม่เกิดขึ้นเลย
                 ไม่ได้หมายความว่าแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) จะสลายตัวทันทีเมื่ออุณหภูมิเพิ่มถึง 835 ^oC

       3. การที่ DG^o มีค่าเป็นบวกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 835 ^oC
                 ไม่ได้หมายความว่ายังไม่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้น หากแต่หมายความว่ามีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นแต่มีความดันต่ำกว่า 1 atm