Minboi
- 1. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 58
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ห น่ว ย ก าร เรีย นรู้ ท ี่ 4
เรื่อ ง ป ฏิ ก ิ ร ิย าเ ค มี แ ล ะ อั ต ร า ก า รเ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
เ ค มี
*******************************************************
**********************
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ต่ า งๆ อาจจะเกิ ด ขึ้ นได้ เ ร็ ว หรื อช้ า ต่ า งกั น ซึ่งขึ้น
อยู่ กั บชนิ ดของป ฏิ กิ ริ ยา เช่ น การ ร ะ เ บิ ดของดิ น ปื น จั ด ว่ า เ ป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ด ขึ้ นได้ เ ร็ ว มาก เพราะใช้เ วลาไม่ ถึ ง นาที การลุ กไหม้
ของเชื้ อ เพ ลิ ง เช่ น ก๊ าซหุ ง ต้ ม แล ะนำ้า มั น เ บ น ซิ น ก็ จั ด ว่ า เ ป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าที่ เกิ ดได้ เ ร็ ว การลุ กไหม้ ข องถ่ า นหรื อของไม้ จั ด ว่ า เป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ด ขึ้ น เร็ ว ปานกลาง การเน่ า เปื่ อยของผั ก ผลไม้ จัด ว่ า
เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ดขึ้ น ค่ อ นข้ างช้ า การเกิ ด สนิ ม ของเหล็ ก จั ด ว่ า เป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ดขึ้ นช้า มาก เป็ น ต้ น
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ที่ มี ค วามสำา คั ญ ทางด้ า นอุ ต สาหกรรมก็ เกี่ ยวข้ อง
กั บ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าเช่ น เดี ย วกั น ปฏิ กิ ริ ย าเหล่ า นี้ ให้ผ ลผลิ ต
ที่ มี ผ ลต่ อ สภาวะเศรษฐกิ จของประเทศ จึงจำา เป็ น ที่ จ ะต้ อ งผลิ ตให้ได้
จำา นวนมากและต้ นทุ นตำ่า ซึ่ง ก็ คื อ ต้ อ งได้ ผ ลผลิ ต มากที่ สุ ดในเวลา
น้ อ ยที่ สุ ด นั่ นเอง ในการนี้ จึ ง จำา เป็ นที่ จ ะต้ อ งเรี ย นรู้ เกี่ ยวกั บอั ต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า เรี ย นรู้ ส ภาวะต่ า งๆ ที่ใช้ในการควบคุ มการผลิ ต
หรื อ สภาวะต่ า งๆ ที่ใช้ควบคุ ม การเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า ต้ อ งทราบว่ า ปั จ จั ย
อะไรบ้ า งที่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า จะทำาให้ ป ฏิ กิ ริ ย าเกิ ด เร็ ว
หรื อช้าได้อย่ างไร เป็ น ต้ น
ในบทนี้ จ ะได้ เ รี ยนรู้ เกี่ ยวกั บควา มห ม า ยของอั ต รากา ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ยา ปั จ จั ย ที่ มี ผ ลต่ ออั ตร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าแ ล ะ ก ลไกของ
ปฏิ กิ ริ ย า
- 2. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 59
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
1. การเ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
การเ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี หมายถึ ง การที่ ส ารสร้ า งพั น ธะเคมี
ต่ อกั น แล้ วได้ ส ารใหม่ ที่ มี ส มบั ติ ต่ า งไปจากสารเดิ ม อาจสั งเกตได้
จากการเกิ ด ตะกอน การเกิ ด ก๊ าซ การเปลี่ ยนสี และความเป็ น กรด เบสของสารเปลี่ ยนไป ตัวอย่ า งเช่ น
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 1 ปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า งแก๊ สไฮโดรเจนกั บ แก๊ ส
ออกซิ เจน ได้นำ้า เป็ นผลิ ต ภั ณฑ์ ซึ่งเขียนแทนสมการดั ง นี้
+ O2 (g) 2H2O (l)
2H2 (g)
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 2 ปฏิ กิ ริ ย าการเผาไหม้ ของถ่ า นไม้ ได้ก๊ าซ
คาร์ บ อนไดออกไซด์ เขียนแทนด้ ว ยสมการเคมี ดั ง นี้
O2 (g) CO2 (g)
C(s) +
2. การเขีย น ส ม ก า ร เ ค มี
สมการเคมี เขียนขึ้นเพื่ อ แสดงสู ต รหรื อ สั ญ ลั ก ษณ์ ของสารตั้ ง
ต้ นที่ ทำา ปฏิ กิ ริ ย าพอดี กั น และสารที่ เ กิ ด จากปฏิ กิ ริ ย า
อง ค์ ป ร ะ ก อ บ ข อ ง ส ม ก า ร เ ค มี
1) ส าร ตั้ ง ต้ น (reactant) หมายถึ ง สารเดิ ม ก่ อ นเกิ ด การ
เปลี่ ย นแปลงหรื อ สารที่ เข้า ทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั น อาจมี ส ารเพี ย งชนิ ด
เดี ยวหรื อ มากกว่ า 1 ชนิดเขียนสู ต รหรื อ สั ญ ลั ก ษณ์ ไว้ท างซ้ ายของ
สมการ
2) เ ค รื่ อ ง ห ม า ย ลู ก ศ ร เครื่ อ งหมายลู ก ศรเขี ย นเพื่ อ แสดง
ทิ ศ ทางการเปลี่ ยนแปลง เขียนไว้ ร ะหว่ า งสารตั้ ง ต้ น และผลิ ต ภั ณฑ์
ลู ก ศรที่ ใช้มี 2 ลั กษณะ คือ
- 3. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 60
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
→ แสดงการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจากซ้ า ยไปขวามื อ ซึ่งเป็ น การ
เปลี่ ย นแปลงไปข้ างหน้ า ทางเดี ย ว
แสดงการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าที่ ผั น กลั บได้ ซึ่งมี ทั้ ง ปฏิ กิ ริ ย าไป
ข้างหน้ า (→ )และปฏิ กิ ริ ย าย้ อ นกลั บ (←)
ป ฏิ ก ิ ร ิ ย าไ ปข้า งห น้ า หมายถึ ง ปฏิ กิ ริ ย าที่ ส ารตั้ ง ต้ น
เปลี่ ย นแปลงไปเป็ น สารผลิ ต ภั ณฑ์
ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ย้ อ น ก ลั บ หมายถึ ง ปฏิ กิ ริ ย าที่ ส ารผลิ ต ภั ณฑ์
เปลี่ ย นแปลงกลั บไปเป็ น สารตั้ งต้ น
3. ส าร ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์
สารผลิ ต ภั ณฑ์ (product) หมายถึ ง สารที่ เ กิ ดจากปฏิ กิ ริ ย า
หรื อ สารใหม่ ที่ เ กิ ดจากการเปลี่ ยนแปลง อาจมี ส ารเพี ย งชนิ ด เดี ย ว
หรื อ มากกว่ า 1 ชนิดก็ได้ เขียนสู ต รหรื อ สั ญ ลั ก ษณ์ ไว้ทางขวาของ
สมการเคมี
4. การ บ อ ก ส ถ า น ะข อ ง ส า รใน ส ม ก า ร เ ค มี
สมการเคมี ที่ ส มบู ร ณ์ ต้ อ งบอกสถานะหรื อ สภาวะของสารใน
ปฏิ กิ ริ ย าดั ง นี้
ของแข็ง (solid)
= (s)
ของเหลว (liquid)
= (l)
แก๊ ส (gas)
= (g)
สารละลายที่ มีนำ้า เป็ นตั ว ทำา ละลาย (aqueous) = (aq)
ตั ว อ ย่ า ง ส ม ก า ร เ ค มี
“ หิน ปู น ทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั บ สารละลายกรดไฮโดรคลอริ กได้
สารละลายแคลเซี ย มคลอไรด์ นำ้า และแก๊ ส คาร์ บ อนไดออกไซด์ ”
เขียนแทนด้ ว ยสมการเคมี ดั งนี้
- 4. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 61
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
CaCO 3 (s) + HCl (aq) → CaCl 2 (aq) + H2O (l)
+ CO2 (g)
3. การ ดุ ล ส ม ก า ร เ ค มี
การดุ ล สมการเคมี เป็ น การนำา ตั ว เลขที่ เหมาะสมเติ ม ลงข้ า ง
หน้ า สั ญลั กษณ์ ห รื อ สู ต รเคมี ในสมการ เพื่ อให้จำานวนอะตอมน
แต่ ล ะธาตุ ของสารตั้ งต้ น เท่ า กั บ จำา นวนอะตอมของธาตุ ชนิ ด
เดี ยวกั นในผลิ ต ภั ณฑ์
เช่น
H2 (g) + O2 (g) → H2O (l)
สมการที่ ดุ ล แล้ ว คื อ
2H2 (g) + O2 (g) → 2H 2O (l)
ห ลั ก ก า ร ดุ ล ส ม ก า ร เ ค มี
1. ให้ดุล จำา นวนอะตอมของสารในโมเลกุ ล ที่ มี จำา นวนอะตอม
มากก่ อ น โมเลกุ ล ที่ มี จำา นวนอะตอมน้ อ ยดุ ล ที ห ลั ง
2. นำ้า (H 2O) และธาตุ อิ ส ระ เช่น O2 H2 Zn
Na
Al ให้
ดุ ล เป็ น อั น ดั บ สุ ด ท้ า ย
ตั ว อ ย่ า ง ก าร ดุ ล ส ม ก า ร เ ค มี
C3H8 (g) + O2(g) → CO2 (g) + H2O (l)
1. ดุ ล ที่ ธ าตุ C ใน C3H8 และ CO2 ให้เท่ ากั น ก่ อ นโดยการ
เติ ม 3 หน้ า CO2 จะได้
C3H8 (g) + O2(g) → 3CO2 (g) + H2O (l)
2. ดุ ล จำา นวนอะตอม H ใน C3H8 และ H2O ให้เท่ ากั น โดย
การเติ ม 4 หน้ า H2O จะได้
C3H8 (g) + O2(g) → 3CO2 (g) + 4H2O (l)
3. อันดั บ สุ ด ท้ า ยดุ ล จำา นวนอะตอมของ O ทั้ งสองข้างให้เท่ า
กั นโดยการเติ ม 5 หน้ า O2 จะได้ส มการที่ ดุ ล แล้ ว เป็ น ดั ง นี้
C3H8 (g) + 5O2(g) → 3CO2 (g) + 4H2O (l)
- 5. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 62
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
4. ชนิด ของ ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
แบ่ งชนิ ดของปฏิ กิ ริ ย าเคมี อ ย่ า งง่ า ยได้ ดั งนี้
1. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ก า รรว ม ตั ว (combination reaction) เป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ที่ เ กิ ด การรวมตั วของสารตั้ ง ต้ น ตั้ งแต่ ส องชนิ ดขึ้ นไป
อาจได้ ส ารผลิ ต ภั ณฑ์ เพี ย งชนิ ด เดี ย วหรื อ มากกว่ า หนึ่ งชนิ ด ก็ ได้
เช่น
C (s) + O2 (g) → CO2(g)
C2H4 (g) + Cl2(g) → C2H4Cl2
2. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ก า ร ส ล า ย ตั ว (decomposition
reaction) เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ที่ ส ารประกอบสลายตั ว หรื อ แตกตั ว
ออกเป็ น องค์ ป ระกอบย่ อ ยเป็ น ธาตุ ห รื อ สารประกอบ เมื่ อได้ รั บ
ความร้ อ น เช่น
2KMnO 4 (s) → K2MnO 4 (s) + MnO 2 (s) + O2 (g)
CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g)
3. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ก า ร แ ท น ที่ (displacement reaction)
เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าเคมี ที่ มี ก ารแทนที่ ไอออนหรื อ ะตอมในสารประกอบ
ด้ วยไอออนหรื อ ะตอมของอี ก ธาตุ ห นึ่ ง เช่น
เผา
เผา
2Fe(s) + 3H 2O (l) → Fe 2O3 (s) + 3H2(g)
Zn (s) + HCl(aq) → ZnCl 2 (aq) + H2 (g)
5. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี ท ี่ พ บใ นชีว ิ ต ป ร ะ จำา วั น
1. การ ผุ ก ร่ อ นของโ ล ห ะ เช่น การผุ ก ร่ อ นเนื่ อ งจากการ
เกิ ด สนิ ม การเกิ ด ออกไซด์ของอะลู มิ เ นี ย ม เป็ น ต้ น
- 6. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 63
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
การเกิ ด สนิ มของเหล็ ก เกิ ด จากเหล็ ก สั ม ผั ส กั บนำ้า และ
ออกซิ เจนในอากาศ ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ดขึ้ นเป็ น ดั ง นี้
4Fe (s) + 3O 2(g) + 2H2O (g) → 2Fe 2O3•2H2O(s)
สนิ ม เหล็ ก สีนำ้า ตาลแดง
การเกิ ด ออกไซด์ของอลู มิ เ นี ย มเกิ ด จากอะลู มิ เ นี ย มรวมกั บ
ออกซิ เจนในอากาศ ดังสมการ
4Al (s) + 3O 2(g) → 2Al2O3(s)
สีขาว
2. การ ผุ ก ร่ อ นของ หิ น ปู น เ นื่ อ ง จา ก ก ร ด
การผุ ก ร่ อ นของหิ น ปู นซึ่ ง มี แ คลเซี ย มคาร์ บ อเนต (CaCO 3)
เป็ น องค์ ป ระกอบ เมื่ อ ถู กนำ้า ฝนที่ ละลายแก๊ ส คาร์ บ อนไดออกไซด์ จะ
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าดั ง นี้
H2O(l) + CO 2 (g)
→
H2CO3 (aq)
กรดคาร์ บ อนิ ก
CaCO 3 (s) + H2CO3 (aq) → Ca(HCO 3) 2 (aq)
แคลเซี ย มไฮโดรเจนคาร์ บ อเนต
แคลเซี ย มไฮโดรเจนคาร์ บ อเนตเป็ น สารละลายใสเมื่ อ ถู ก
ความร้ อ นจะเปลี่ ยนเป็ น CaCO 3 H2O และ CO2 ซึ่งเป็ น กระ
บวนการเกิ ด หิ น งอกและหิ น ย้ อ ยตามถำ้า ต่ างๆ
Ca(HCO 3) 2 (aq)
→ CaCO 3 (s) + H2O (l)
+ CO 2
(g)
3. การเ ผ าไ ห ม้
การเผาไหม้ เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ด จากสารรวมกั บออกซิ เจนได้
พลั งงานความร้ อ นและแสงสว่ า ง สารที่ เ กิ ด จากการเผาไหม้ จั ด เป็ น
สารประเภทเชื้ อ เพลิ ง ซึ่งส่ว นใหญ่ มี ธ าตุ ค าร์ บ อนและไฮโดรเจน
เป็ น องค์ ป ระกอบ
- 7. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 64
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
การเ ผ าไ ห ม้ อ ย่ า ง ส ม บู ร ณ์
เป็ น การเผาไหม้ ของสารที่ มี
เชื้อเพลิ งที่ ได้นำ้า และก๊ าซคาร์ บ อนไดออกไซด์ เ ป็ น สารผลิ ต ภั ณฑ์
เช่น
เชื้อเพลิ ง + O2 (g) → H2O (l)
+ CO 2 (g)
การเ ผ าไ ห ม้ ท ี่ ไ ม่ ส ม บู ร ณ์
เป็ น การเผาไหม้ ของเชื้อเพลิ งที่ มี ธ าตุ ค าร์ บ อนและไฮโดรเจน
เป้ น องค์ ป ระกอบ แล้ ว มี ป ริ ม าณของก๊ าซออกซิ เจนไม่ เพี ย งพอ จะ
เกิ ด การเผาไหม้ ที่ ไม่ ส มบู ร ณ์ ได้สารผลิ ต ภั ณฑ์ เ ป็ น ก๊ าซ
คาร์ บ อนมอนอกไซด์ (CO) นำ้า และ คาร์ บ อนไดออกไซด์
ปั จ จั ย ที่ ม ี ผ ล ต่ อ ก า ร เ ผ าไ ห ม้
1. เชื้อเพลิ ง
2. ความร้ อ น
3. ก๊ าซ
ออกซิ เจน
4. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย าของกร ด กั บ เ บ ส
ปฏิ กิ ริ ย าที่ ก รดรวมกั บเบสได้ ส ารผลิ ต ภั ณฑ์ ที่ เ ป็ น เกลื อ กั บนำ้า
เรี ย กปฏิ กิ ริ ย านี้ ว่ า ปฏิ กิ ริ ย าสะเทิ น เขียนแทนด้ ว ยสมการดั ง นี้
กรด + เบส เกลื อ + นำ้า
เช่น
HCl (aq) + KOH (aq) → KCl(aq) + H2O
(l)
6. ผ ล ก ร ะ ท บ ข อ ง ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี ท ี่ มี ผ ล ต่ อ สิ่ ง มี ช ีว ิ ต แ ล ะ
สิ่ ง แ ว ด ล้ อ ม
6.1) การเ กิ ด ฝ น ก ร ด
ฝนกรดเกิ ด จากการทีนำ้า ฝนละลายแก๊ ส คาร์ บ อนไดซ์ ออกไซด์
่
(CO 2) แก๊ สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2) และก๊ าซซั ล เฟอร์ ได
- 8. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 65
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ออกไซด์ (SO 2) ที่เกิ ดจากการเผาไหม้ ของเชื้อเพลิ ง ทำาให้ฝนมี
สมบั ติ เ ป็ น กรด เช่น
H2O(l) + CO 2 (g) →
H2CO3 (aq)
กรดคาร์ บ อนิ ก
ผ ล ก ร ะ ท บ จ า ก ฝ น ก ร ด มี ดั ง นี้
1. ป่ าไม้ ถู ก ทำา ลาย ต้ นไม้ ต าย ทำาให้เกิ ด ความแห้ ง แล้ ง
2. สั ตว์นำ้า ถู กทำา ลาย ทำาให้เกิ ด การขาดของโซ่อาหาร
3. อาคารที่ ส ร้ า งจากโลหะหรื อ หิ น ปู น ถู ก กั ด กร่ อ น
การ แ ก้ ป ั ญ ห า
1. เลื อ กใช้พลังงานสะอาดจากธรรมชาติ แ ทนเชื้ อเพลิ ง
ฟอสซิ ล เช่น การใช้พลังงานนำ้า พลั งงานจากลม และพลั ง งานแสง
อาทิ ต ย์ เป็ น ต้ น
เพลิ ง
2. แยกธาตุ กำา มะถั น ออกจากฟอสซิ ส ก่ อ นนำา ไปเป็ น เชื้ อ
3. ใช้ปูนขาวหรื อหิ น ปู น ทำา ให้ แ ก๊ ส มี ค วามเป็ น กลาง ก่ อน
ปล่ อ ยออกจากปล่ อ งควั น สู่ บ รรยากาศ
6.2) ป ร า ก ฏ ก า ร ณ์ เ รื อ น ก ร ะ จ ก
ปรากฏการณ์ เ รื อ นกระจก เกิ ดจากการที่ ก๊ าซ
คาร์ บ อนไดออกไซด์ซึ่งได้จากการเผาไหม้ ของเชื้อเพลิ ง ปกคลุ ม ชั้ น
บรรยากาศของโลกเอาไว้ ทำาให้ความร้ อ นในรู ปของรั ง สี อิ นฟาเรด
ซึ่งเป็ นพลั งงานตำ่า ไม่ ส ามารถทะลุ ผ่ า นชั้ นของแก๊ ส คาร์ บ อนไดออก
ไซด์ไซด์ออกไปได้ ทำาให้อุณหภู มิ ของโลกร้ อ นขึ้ น
แ น ว ท า ง ก า ร แ ก้ ไ ข
1. ลดปั ญ หาการเกิ ด ฝนกรด โดยการใช้เชื้อเพลิ งที่ มี กำา มะถั น
อยู่ น้ อย
- 9. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 66
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
2. ลดการเผาไหม้ เชื้ อเพลิ ง ประเภทไฮโดรคาร์ บ อน
3. กำา จั ด แก๊ สจากการเผาไหม้ ก่ อ นปล่ อ ยสู่ บ รรยากาศ
4. ปลู ก ป่ า เพื่ อ ดู ดซั บ แก๊ ส คาร์ บ อนไดออกไซด์
6.3) แ ก๊ ส ค า ร์ บ อ น ม อ น อ ก ไซ ด์
แก๊ ส คาร์ บ อนมอนอกไซด์ (CO) เป็ น แก๊ สไม่ มี สี ไม่ มี ก ลิ่ น ไม่
ละลายนำ้า เกิ ดจาการเผาไหม้ ที่ ไม่ ส มบู ร ณ์ ผลกระทบต่ อ มนุ ษ ย์ คื อ
เมื่ อ เข้ าไปในร่ างกายจะมี ผ ลต่ อ สุ ขภาพของมนุ ษ ย์ เนื่ องจากแก๊ ส ดั ง
กล่ าวนี้ จ ะเข้าไปขัดขวางการทำา งานของเม็ ด เลื อ ดแดง โดยจะไป
รวมกั บ ฮี โ มโกลบิ น ได้ดีกว่ าออกซิ เจน 200 เท่ า เกิ ด เป็ น คาร์ บ อก
ซีฮีโมโกบิ น ทำาให้แก็ ส คาร์ บ อนมอนนอกไซด์ไปแทนที่ แ ก๊ ส
ออกซิ เจนที่ จะถู ก นำา ไปยั งอวั ย วะต่ า งๆ ของร่ างกาย ผลก็ คื อ เมื่ อ
หายใจเอาอากาศที่ มี แ ก๊ ส คาร์ บ อนมอนอกไซด์ 0.15% ติ ด ต่ อ กั น
นาน 1 ชัวโมง มะมี อ าการปวดศรี ษ ะรุ น แรง ถ้ าได้ รั บ ปริ ม าณ
่
มากกว่ า 60% นาน 3 ชัวโมง มี อั นตรายถึ ง แก่ ชีวิ ต
่
6.4 ) การเ กิ ด ห ม อ ก แ ด ด
หมอกแดดเกิ ด จากสารประกอบไฮโดรคาร์ บ อนทำา ปฏิ กิ ริ ย า
กั บ ออกซิ เจนและไนโตรเจนไดออกไซด์ ที่ เกิ ดจากธรรมชาติ ป ะปน
อยู่ในอากาศ เกิ ด เป็ น สารประกอบเปอร์ อ อกซี เอซี ทิ ลไนเตรต
(PAN) ซึ่งมี พิ ษอั น ตรายต่ อ นั ย น์ ต าและรบกวนระบบหายใจ
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
7.1 ค ว า ม ห ม า ย ข อ ง อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
- 10. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 67
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า เ ค มี ห ม า ย ถึ ง “ ป ริ ม า ณ ข อ ง
ผลิ ต ภั ณ ฑ์ ที่ เ กิ ด ขึ้ น จากปฏิ กิ ริ ยาใน 1 หน่ ว ยเวลา ” การวั ด อั ต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจึ ง เป็ น การวั ดปริ มาณของผลิ ต ภั ณ ฑ์ ที่ เ กิ ด ขึ้ นใน
1 หน่ วยเวลา เขียนเป็ น ความสั ม พั น ธ์ ดั ง นี้
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี =
ปริมาณของผ ณฑ์เพิ่มขึ้น
ลิตภั
่่ ที
เวลา
เวลา หมายถึ ง ระยะเวลาที่ เ กิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
เนื่ อ งจากการเปลี่ ยนแปลงทางเคมี เป็ นกระบวนการที่ สารตั้ ง
ต้ น เปลี่ ยนเป็ น ผลิ ต ภั ณ ฑ์ การที่ มี ป ฏิ กิ ริ ย าเคมี เกิ ด ขึ้ น ก็ เ นื่ อ งจากมี
ผลิ ต ภั ณ ฑ์ เ กิ ด ขึ้ น ดั ง นั้ น จึ ง สามารถวั ดอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจาก
ปริ ม าณของผลิ ต ภั ณฑ์ ที่ เ กิ ดขึ้ นได้ ในระหว่ า งเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ในขณะ
ที่ สา ร ผ ลิ ต ภั ณฑ์ เ กิ ด เ พิ่ ม ม า ก ขึ้ น ส า ร ตั้ ง ต้ น ก็ จ ะ ล ด ล ง ซึ่ ง ก า ร
เ ป ลี่ ย น แ ป ล ง ป ริ ม า ณข อ ง ส า ร ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์ แ ล ะ ส า ร ตั้ ง ต้ น มี ส่ ว น
สั ม พั น ธ์ กั น ยิ่ ง สารผลิ ต ภั ณ ฑ์ เ กิ ด ขึ้ น มากขึ้ น เท่ าใด สารตั้ งต้ น ก็ จ ะ
ยิ่ งลดลงเท่ า นั้ น ดั งนั้ นในกรณี ที่ ผ ลิ ต ภั ณฑ์ ที่ เ กิ ดขึ้ นไม่ อ ยู่ในสภาพที่
วั ด ปริ ม าณได้ สะด วก ก็ ส าม า ร ถ วั ดอั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าจาก
ปริ ม าณของสารตั้ ง ต้ นที่ ล ดลงแทน โดยอาศั ย ความสั ม พั น ธ์ ดั ง นี้
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี =
ปริมาณของผ ณฑ์่่ลดลง
ลิตภั
่่ที
เวลา
เขียนรวมกั นได้ เ ป็ น
ปริมาณของผ ณฑ์เพิ่มขึ้น
ลิตภั
่่ ที
เวลา
ปริมาณของผ ณฑ์่่ลดลง
ลิตภั
่่ที
เวลา
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี =
=
ไม่ ว่ า จะวั ดอั ต ร า การเ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าจ า ก ส า ร ตั้ งต้ นที่ ล ด ล ง
หรื อ จากสารผลิ ตภั ณฑ์ ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น จะต้ อ งได้ ค่ า เท่ า กั น เพราะเป็ น
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี เ ดี ย วกั น การที่ จ ะเลื อ กวั ด ปริ ม าณของสารตั้ งต้ น หรื อ
ผลิ ต ภั ณฑ์ ก็ขึ้นอยู่ กั บ ความสะดวกของการวั ด ปริ ม าณสารนั้ นๆ
- 11. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 68
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
อาจจะกล่ า วได้ ร วมๆ ได้ว่ า อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าก็ คื อ อั ต รา
การเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของสารตั้ งต้ น ที่ ล ดลง หรื อ อั ต ราการเพิ่ ม
ขึนของสารตั้ งต้ น
้
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
= อัต ราการลดลงของสารตั้ ง ต้ น
= อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของสารผลิ ต ภั ณฑ์
วิธ ีก ารวั ด อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
การวั ด อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะพิ จ ารณาจากการวั ด ปริ มาณ
ของสารตั้ งต้ น หรื อ สารผลิ ต ภั ณ ฑ์ ก็ ไ ด้ ทั้ ง นี้ ขึ้ นอยู่ กั บ ความสะดวก
ของการทดลอง ขึ้น อยู่ กั บ ลั กษณะและส ม บั ติ ข องสารที่ เกี่ ยวข้ อ ง
ตั วอย่ างเช่ น
1. ถ้ าในปฏิ กิ ริ ย าเกี่ ยวข้ อ งเป็ น ก๊ า ซ อาจจะวั ด อั ต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าจากปริ มาณของก๊ า ซที่ เ กิ ด ขึ้ น หรื อ วั ด จากความดั นของ
ระบบที่ เ ปลี่ ย นแปลงไป
2. ถ้ าในปฏิ กิ ริ ย าเกี่ ยวข้ อ งกั บ สารที่ มี สี อาจจะวั ด อั ต ราการ
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจากความเข้ มข้ นของสี ที่ ล ดลงของสาตั้ ง ต้ น หรื อ ความ
เข้มของสี ที่ เพิ่ มขึ้ นของผลิ ต ภั ณฑ์
3. ถ้ าในปฏิ กิ ริ ย าเกี่ ยวข้ อ งกั บ สารละลาย จะวั ด อั ต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าจากความเข้ มข้ นของสารละลายที่ เ ปลี่ ย นไป
นอกจากนี้ ก็ ยั ง สามารถวั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าด้ ว ยวิ ธี ก าร
อย่ างอื่ น เช่น ถ้ า เป็ นของแข็ ง ใช้วธีการชั่ ง มวล ถ้ า เป็ น สารละลายที่
ิ
เกี่ ย วข้องกั บ กรด -เบส ใช้วธีวั ด pH เป็ น ต้ น
ิ
ห น่ ว ย ข อ ง เ ว ล า ขึ้ น อ ยู่ กั บ ช นิ ด ข อ ง ป ฏิ กิ ริ ย า ถ้ า
ปฏิ กิ ริ ย าเกิ ดเร็ วก็ อ าจจะวั ด เป็ นนาที หรื อ วิ น าที ถ้ า เกิ ด ช้ า อาจจะ
วั ด เป็ นชั่ วโมงหรื อ เป็ น วั น
- 12. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 69
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ห น่ ว ยขอ งอั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ขึ้ น อ ยู่ กั บ ห น่ ว ย
ปริ ม าณของสารและเวลา เช่ น ก๊ า ซใช้ลู ก บาศก์ เ ซนติ เ มตร /วิ น าที
หรื อ มิ ล ลิ เ มตร /วิ น าที ของแข็ งใช้เ ป็ น กรั ม /วิ น าที สารละลายใช้
เป็ น โมล/ลิ ต ร -วินาที เป็ น ต้ น
หน่ วยของอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าที่ ใช้มากคื อ โมล/ลิ ต ร -
วิ นาที
พิจารณาตั วอย่ า งการวั ด อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าต่ อไปนี้
1. ปฏิ กิ ริ ย า Mg (s)
H2 (g)
ได้ดังนี้
+ 2HCl (aq)
→ MgCl2 (aq) +
ปฏิ กิ ริ ย านี้ อาจวั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจากสารต่ างๆ
I
วัดจากปริ ม าตรของก๊ าซ H2 ที่ เกิ ดขึ้ น
II
วัดจากความดั นของก๊ าซ H2 ที่ เกิ ดขึ้ น
III
วัดจากความเข้ มข้ นของ HCl ที่ เกิ ดขึ้ น
IV
วัดจาก pH ของสารละลายที่ เพิ่ มขึ้ น
V
วัดจากมวลของ Mg ที่ ล ดลง
VI
วัดจากความเข้ มข้ นของ MgCl2 ที่ เพิ่ มขึ้ น
ทุ ก วิ ธี ส ามารถนำา ไปหาอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าได้ ทั้ ง สิ้ น
แต่ วิ ธี ที่ ส ะดวกที่ สุ ด สำา หรั บปฏิ กิ ริ ยาดั งกล่ าว คื อ วั ด จากปริ มาตร
ของก๊ าซ H2 ที่ เกิ ดขึ้น
2. ปฏิ กิ ริ ย า
2MnO 4- (aq) +5C 2O42- (aq) +16H + (aq) → 2Mn 2+
(aq) + 8H2O (l) + 10CO 2(g)
อาจจะวั ด อั ต รากา ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ยาจากสี ข อง MnO 4- ที่
หายไป หรื อจาก pH ที่ เพิ่ มขึ้ น
- 13. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 70
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
3. ปฏิ กิ ริ ย า
2H+ (aq) + S 2O32- (aq) → S (s) + SO 2 (g) +
H2O (l)
อาจจะวั ด อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจากปริ มาณของตะกอน
(ของ แข็ ง ) ของ กำา ม ะ ถั น ที่ เ กิ ด ขึ้ น ห รื อ จ า ก ค ว า ม เ ข้ ม ข้ นข อ ง
สารละลาย (H + ) ที่ล ดลง
การใช้ส ัญ ลั ก ษ ณ์ แ ท น อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
พิจารณาปฏิ กิ ริ ย า
(aq) + H2 (g)
Mg(s)
→
+ H2SO 4 (aq)
MgSO 4
สามารถจะวั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าได้ ทั้ ง จากปริ มาณ Mg
หรื อ H2SO 4 ที่ ล ดลง และจากปริ มาณของ MgSO 4 หรื อ H2 ที่ เ กิ ด
ขึ้น ซึ่ง อาจจะเขี ย นสั ญ ลั ก ษณ์ แ ทนอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจากสาร
ต่ างๆ ได้ดังนี้
ให้
[ ] แทนความเข้ มข้ น หรื อ ปริ ม าตรของสาร
∆
แทนการเปลี่ ยนแปลง
t
แทนระยะเวลาที่ เ กิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
เครื่ องหมาย + แทนการเพิ่ มขึ้ น
การลดลง
แ ท น
-
ถ้ าอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจากความเข้ มข้ นของกรด H2SO 4 ที่
ลดลง
เมื่ อ เวลาเริ่ มต้ น (t 1) มี H2SO 4 เข้มข้น C1
เมื่ อ เวลา
มี H2SO 4 เข้มข้น C2
t2
เวลาที่ ใช้ =
t2 - t 1
ความเข้ มข้นที่ ล ดลง =
=
∆t
C2 - C1 = - ∆ [H 2SO 4]
อั ต ร า ก า ร ล ด ล ง ข อ ง ก ร ด
ปริมาณของผ ณฑ์่่ลดลง
ลิตภั
่่ที
เวลา
H2SO 4
=
- 14. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 71
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
∴
อั ต ร า ก า ร ล ด ล ง ข อ ง ก ร ด H2SO 4 =
−
………………………… (1)
∆[H 2 SO 2 ]
∆t
ใ น ทำา น อ ง เ ดี ย ว กั น ส า ร อื่ น ๆ ก็ ส า ม า ร ถ ห า อั ต ร า ก า ร
เปลี่ ย นแปลงได้ เช่นเดี ย วกั น
อัต ราการลดลงของ Mg
………………………… (2)
=
อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ MgSO 4
−
=
+
+
………………………… (4)
=
∆[MgSO 4 ]
∆t
∆[H 2 ]
∆t
………………………… (3)
อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ H2
∆ Mg ]
[
∆t
อัต ราการเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของสารตั้ ง ต้ น สมการ (1) (4) ยั งไม่ใช่อัตราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
เป็ น เพี ย งอั ต ราการเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของสารเท่ า นั้ น แต่
สามารถสร้ า งความสั ม พั น ธ์ ร ะหว่ า งอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย ากั บ
อัต ราการเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของสารได้
พิจารณาจากสมการ Mg + H2SO 4 → MgSO 4 + H2
จะเห็ นได้ว่ า Mg ลดลง 1 โมล H2SO 4 จะลดลง 1 โม
ลด้ ว ย พร้ อ มกั น นั้ น MgSO 4 และ H2 ก็ จะเกิ ดขึ้ นอย่ างละ 1 โมล ดั ง
นั้ นในเวลา 1 หน่ วยเวลา การเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของ Mg,
H2SO 4 , MgSO 4 และ H2 จะเท่ า กั น
เช่น ถ้ าในเวลา 10 นาที ใช้ Mg ไป 0.1 โมล
0.1
อัต ราการลดลงของ Mg = 10
= 0.01 โมล/นาที
อัต ราการเปลี่ ยนแปลงของ H2SO 4 ,MgSO 4 ,และ H2 ก็ จะ
เป็ น 0.01 โมล/นาที เช่นเดี ย วกั น
- 15. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 72
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
เนื่ องจากอั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสารทุ ก ตั ว ต่ อ 1 หน่ วย
เวลามี ค่ า เท่ า กั น ดั งนั้ นอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจึ งสามารถพิ จ ารณา
จากการเปลี่ ยนแปลงของสารใดก็ได้ และในกรณี นี้ อั ต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าจึ งเท่ า กั บ อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสาร
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
−
∆[H 2 SO 2 ]
∆t
= อัต ราการลดลงของ H2SO 4
= อัต ราการลดลงของ Mg
=
= อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ MgSO 4
+
∆ Mg ]
[
∆t
=
∆[MgSO 4 ]
∆t
= อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ H2
ถ้ าให้
R
+
−
∆[H 2 ]
∆t
+
= อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
R
=
=
−
∆[H 2 SO 2 ]
∆t
=
−
∆ Mg ]
[
∆t
=
+
=
∆[H 2 ]
∆t
∆[ MgSO 4 ]
∆t
=
ในกรณี ที่ ป ฏิ กิ ริ ย าเคมี นั้ น เกี่ ย วข้องกั บ สารมากกว่ า 1 โมล
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะไม่ เท่ า กั บ อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสาร
นั้ น จะต้ องมี ก ารเพิ่ มแฟกเตอร์ บ างอย่ า งเข้ าไปจึ งจะหาอั ต ราการ
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าได้
พิจารณาตั วอย่ า งของปฏิ กิ ริ ย า
Mg (s)
+ 2HCl (aq)
→ MgCl2 (aq)
+ H2 (g)
อัต ราการลดลงของ Mg
=
−
∆ Mg ]
[
∆t
อัต ราการลดลงของ HCl
……….(2)
=
−
∆ HCl]
[
∆
t
………(1)
- 16. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 73
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
+
∆[ MgCl]
∆t
อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ MgSO 4
…….. (3)
อัต ราการเพิ่ มขึ้ นของ H2
กั น
=
=
+
∆[H 2 ]
∆t
………(4)
อัต ราการเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของสารทั้ ง 4 ชนิดจะไม่ เท่ า
จากสมการถ้ าใช้ Mg 1 โมล จะต้ องใช้ HCl 2 โมล จึงจะ
ได้ MgCl2 และ H2 อย่ างละ 1 โมล
สมมติ ว่ าในเวลา 10 นาที ใช้ Mg ไป 0.1 โมล จะหาอั ต รา
การเปลี่ ยนแปลงของสารต่ า งๆ ได้ดังนี้
จากสมการ ถ้ าใช้ Mg 0.1 โมลจะใช้ HCl 0.2 โมล และได้
MgCl2 กั บ H2 อย่ างละ 0.1 โมล
อัต ราการลดลงของ Mg
=
0.1
10
=
0.01
อัต ราการลดลงของ HCl
=
0.2
10
=
0.02
อัต ราการลดลงของ MgCl2
=
0.1
10
=
0.01
อัต ราการลดลงของ H2
=
0.1
10
=
0.01
โมล/นาที
โมล/นาที
โมล/นาที
โมล/นาที
จะเห็ นได้ ว่ า อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสารมี ค่ าไม่ เ ท่ า กั น ถ้ า
อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า คื อ อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสาร อั ต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าที่ คิ ด จากสารต่ างๆ ก็ จ ะมี ค่ าไม่ เ ท่ า กั น ซึ่ง เป็ นไป
ไม่ได้ ทั้ งนี้ เพราะ อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าของปฏิ กิ ริ ย าเคมี ห นึ่ ง ๆ จะ
- 17. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 74
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ต้ อ ง มี ค่ า เ ท่ า กั นไ ม่ ว่ า จ ะ คิ ด จ า ก ส า ร ใ ด ดั ง นั้ น อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าจึ ง ไม่ ใช่ อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสาร แต่ ส ามารถคิ ด
จากอั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสารได้
การที่ จ ะทำา ให้ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย ามี ค่ า เท่ า กั นไม่ ว่ า จะคิ ด
จากสารใด ต้องมี ก ารเพิ่ ม แฟกเตอร์ บ างอย่ า งเข้ าไป
พิ จ ารณากรณี ข อง HCl ถ้ า คู ณ อั ต ราการลดของ HCl ด้ ว ย
1/2 จะพบว่ าอั ต ราการเกิ ด เปลี่ ยนแปลงจะเท่ า กั บ สารอี่ น ๆ
1/2 x อั ต ร า ก า ร ล ด ล งขอ ง HCl = 1/2 x
0.01 โมล/นาที
0.2
10
=
ตั ว เลข “ 2” ที่ เพิ่ ม เข้ าไป ก็ คื อ จำา นวนโมลของ HCl นั่ นเอง ซึ่ง
เป็ น แฟกเตอร์ ที่ ต้ อ งเพิ่ มเข้ า ไป เพื่ อ ทำา ให้ อั ต ราการเปลี่ ยนแปลง
เท่ า กั น
อัต ราการลดลงของ Mg
=
1/2 x อัต ราการลดลงของ HCl =
0.01 โมล/นาที
0.01 โมล/นาที
อัต ราการลดลงของ MgCl2
=
0.01 โมล/นาที
อัต ราการลดลงของ H2
=
0.01 โมล/นาที
จะเห็ นว่ าทุ ก กรณี เ ท่ า กั น
ดั งนี้
ดั งนั้ นจึ งเขียนอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี จ ากสารต่ า งๆ ได้
R =
−
∆ Mg ]
[
∆t
=
−
1 ∆ HCl]
[
2
∆
t
=
+
∆[ MgCl]
∆t
=
+
∆[ H 2 ]
∆t
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี จึ ง มี ส่ ว นสั ม พั น ธ์ กั บ อั ต ราการ
เปลี่ ย นแปลงของสารผ่ า นทางแฟกเตอร์ เ กี่ ย วกั บ จำา นวนโมล ซึ่ง
เขียนความสั ม พั น ธ์ ทั่ ว ๆ ไป ได้ดังนี้
R
=
1
n
x อัต ราการเปลี่ ยนแปลงของสาร
- 18. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 75
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
หรื อ R
เมื่ อ
n
=
1
n
.
∆ X]
[
∆
t
= จำา นวนโมลของสาร X
[X] = ความเข้ มข้ นของสาร X
ในกรณี ที่ พิจารณาสมการทั่ วๆ ไป
aA + bB
→ cC + dD
จะเขียนอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าไดเป็ น
R =
+
−
1 ∆ D]
[
d ∆
t
1 ∆ A]
[
a ∆
t
=
−
1 ∆ B]
[
b ∆
t
=
+
1 ∆ C]
[
c ∆t
=
+
∆ C]
[
∆
t
=
ตั วอย่ างเช่ น
2A +
R =
+
1 ∆ D]
[
4 ∆t
3B
−
→ C +
1 ∆ A]
[
2 ∆t
=
−
4D
1 ∆ B]
[
3 ∆
t
=
นั่ นคื อ อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี คิ ด จากสารใดก็ ได้ แต่ ต้ อง
คิ ด ตามความสั ม พั น ธ์ ดั ง กล่ า ว
ป ร ะ เ ภ ท ข อ ง อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าแบ่ ง ออกเป็ น 2 ประเภท
ก . อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เฉ ลี่ ย หมายถึ ง อัต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าที่ คิ ดจากการเปลี่ ยนแปลงปริ มาณของผลิ ต ภั ณฑ์ (หรื อ
สารตั้ ง ต้ น ) ทั้งหมดใน 1 หน่ วยเวลา
ข. อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ณ ขณะห นึ่ ง หมายถึ ง อัต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ณ เวลาใดเวลาหนึ่ ง ซึ่งคื อ ค่ าความชั น (slope)
ของกราฟระหว่ า งปริ ม าณของสารที่ เ ปลี่ ย นแปลงกั บ เวลา
- 19. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 76
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
โดยทั่ ว ๆ ไป อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า 2 ประเภทจะไม่ เ ท่ า กั น
ในปฏิ กิ ริ ย าทั่ ว ๆ ไป ช่วงแรกของการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะค่ อ นข้ าง
เร็ ว และค่ อ ยๆ ช้าลงตามลำา ดั บ ทำาให้อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ณ
ขณะใดขณะหนึ่ ง มี ค่ าไม่ เท่ า กั น
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.1 จากปฏิ กิ ริ ย า
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 8H2O
+ 5Cl2
จงเขียนอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าในเทอมของสารต่ า งๆ
วิธ ี ท ำา
จากสมการทั่ ว ๆ ไปที่ กล่ าวมาในตอนต้ น สามารถเขี ย น
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าได้ ดั งนี้
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
=
+
1 ∆[ KCl]
2
∆t
=
+
1 ∆[Cl 2 ]
5 ∆t
+
=
1 ∆[H 2 O]
8
∆t
−
1 ∆[KMnO 4 ]
2
∆t
=
+
=
−
1 ∆[ MnCl 2 ]
2
∆t
1 ∆ HCl]
[
16
∆t
=
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.2 เมื่ อสาร A ทำา ปฏิ กิ ริ ยากั บสาร B ได้ ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์
เป็ น สาร C เพี ย งชนิ ด เดี ยวจากการทดลองพบว่ า อั ต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย า ถ้ า คิ ดจากสาร A จะเท่ า กั บ 1/2 เท่ าของอั ต ราการลดลง
ของสาร A ถ้ า คิ ดจากสาร B จะเท่ า กั บ 2 เท่ าของอั ต ราการลดลง
ของสาร B และถ้ า คิ ด จากสาร C จะเท่ า กั บ 1/3 เท่ า ของอั ต รา
การเพิ่ มขึ้ นของสาร C สมการที่ ใช้แสดงปฏิ กิ ริ ย านี้ คื ออะไร ?
วิธ ี ท ำา
−
2 ∆ B]
[
1 ∆
t
จากโจทย์ อั ต ราก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า =
=
+
1 ∆ C]
[
3 ∆t
−
1 ∆ A]
[
2 ∆t
=
- 20. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 77
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
เลขที่ อยู่ข้างหน้ า อั ต ราการเปลี่ ยนแปลงของสารเกี่ ยวข้อง
กั บ จำา นวนโมลของสารนั้ น ๆ ใน สมการ
ในสมการจะมี A 2 โมล
เช่น
−
1 ∆ A]
[
2 ∆t
แสดงว่ า
∴เขียนเป็ น สมการได้ ดั ง นี้
2A + 1/2 B
→ 3C หรื อ
4A
+
B
→
6C
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.3 เมื่ อ นำา ก๊ าซ N2O5 ไปละลายในตั ว ทำา ละลาย
อินทรี ย์ ชนิ ดหนึ่ ง N2O5 จะสลายตั ว ดั ง สมการ
2N2O5 (g) → 4NO 2 (g) + O2 (g)
ถ้ า NO2 ละลายในตั ว ทำา ล ะล า ยอิ นท รี ย์ นั้ น และ O2 ไม่
ละลาย วิธี ก ารวั ด อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าต่ อไปนี้ วิธใดบ้ างใช้ได้
ี
ก. วัด ปริ ม าตรของก๊ าซ O2 ที่ เกิ ดขึ้ น
ข. วัด ความดั นของก๊ าซ O2 ที่ เกิ ดขึ้ น
ค. วัด การนำา ไฟฟ้ าของสารละลาย
ง. วัด มวลของสารละลายที่ ลดลง
วิธ ี ท ำา
ก. ใช้วัด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าได้ เนื่ อ งจากเกี่ ยวข้ อ ง
กั บ ก๊ าซ จึ ง สามารถวั ดอั ตราการเกิ ดป ฏิ กิ ริ ยาจากปริ มาต รของ
ก๊ าซ O2 ที่เพิ่ มขึ้ นได้
ข. ใช้วั ด อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าได้ กา ร วั ด อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าของระบบที่ มี ก๊ า ซ นอกจากจะวั ด จากปริ มาตรของก๊ า ซที่
เพิ่ ม ขึ้ น แล้ ว ยั ง สามารถวั ดความดั นของระบบที่ เพิ่ มขึ้ น หรื อ ลดลง
ได้อีกด้ ว ย
ค . ใช้วั ด อั ต ราก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าไม่ ไ ด้ เนื่ องจากเ ป็ น ก า ร
ละลายในตั ว ทำา ละลายอิ น ทรี ย์ จึ งไม่ มี ก ารแตกตั วเป็ นไอออน ดั ง
นั้ น สารละลายจึ งไม่ นำา ไฟฟ้ า ทำา ให้ วั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจาก
การนำา ไฟฟ้ าไม่ได้
- 21. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 78
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ง. ใช้วั ด อั ต ราการ เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ยาได้ เนื่ อ งจากในขณะที่ เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย า จะได้ก๊ าซ O2 ซึ่งไม่ ล ะลายในตั ว ทำา ละลาย สามารถแยก
ออกไปได้ ทำา ให้ ม วลของระบบลดลง จึ ง สามารถวั ดอั ต ราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าจากมวลที่ ล ดลงได้
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.4 จากปฏิ กิ ริ ย าต่ อไปนี้
2Al + 3H2SO 4 → Al2(SO 4) 3 + 3H2
จากก า ร ท ด ล อ งพ บ ว่ าในเวล า 10 นาที ใช้ Al หมดไป
13.5 กรั ม
ก. จงคำา นวณอั ต ราการเปลี่ ยนแปลง H2SO 4 และ H2 เป็ น
โมล/ลิ ต ร
ข. จงคำา นวณอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเฉลี่ ยจากการทดลองนี้
วิธ ี ท ำา
ก. หาจำา นวนโมลของ H2SO 4 และ H2 ที่ เ กี่ ย วข้ อ งใน
ปฏิ กิ ริ ย าจาก Al ก่ อนแล้ วจึ ง นำา ไปคำา นวณอั ต ราการเปลี่ ยนแปลง
จากโจทย์ ใช้
Al
กรั ม
13.5
13.5
27
=
โมล
โมล
จากสมการถ้ าใช้ Al
∴ ใช้ Al
0.5 =
0.75
2
โมล
=
ต้ อ งใช้ H2SO 4
0.5 โมล ต้ อ งใช้ H2SO 4
=
โมล
ในทำา นองเดี ย วกั น
จะเกิ ด H2 =
เกิ ด
=
3
3
2
x
0.75 โมล
ในเวลา
0.5
0.75 โมล
10
นาที
∴ อั ต ราการเกิ ด H2
H2 =
=
นาที
แ ล ะ อั ต ร า ก า ร ล ด ล ง ข อ ง H2SO 4
โมล/นาที
0.75
10
=
= 0.075
0.75
10
โมล /
= 0.075
- 22. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 79
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ข. คำา นวณอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
=
1
3
=
−
1 ∆[ H 2 SO 4 ]
3
∆t
x 0.075
= 0.025 โมล/ลิ ต ร
ห ม า ย เ ห ตุ อาจจะคิ ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจากสารตั ว อื่ น
ก็ได้ จะได้ คำา ตอบเท่ า กั น
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.5 จา ก ก า ร ท ด ล อ ง ห า อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า
ระหว่ า ง Mg กั บ HCl ตามสมการ
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
โดยการเก็ บ ก๊ า ซ H2 จากการแทนที่ ส ารละลายดั งในรู ป
ผลการทดลองได้ ดั ง นี้
ปริ ม าตร H2
(cm 3)
เวลา
(s)
1
2
3
7
15
23
ปริ ม าตร H2 เวลา (s)
(cm 3)
4
6
8
32
60
105
ก. จงคำา นวณอั ต ราเฉลี่ ยของการเกิ ด ก๊ าซ H2
ข. จงคำา นวณอั ต ราการเกิ ดก๊ าซ H2 ระหว่ า งเวลา 23 - 32
วิ นาที
- 23. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 80
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ค. จงคำา นวณอั ต ราการเกิ ด ก๊ าซ H2 ณ วิ นาที ที่ 50
วิธ ี ท ำา
ก. คำา นวณอั ต ราเฉลี่ ย
อัต ราเฉลี่ ย
=
ปริมาตร2 ทั้งหมด
H
เวลาทั้งด
หม
8
= 105 = 0.076 cm 3/s
ข. คำา นวณอั ต ราการเกิ ด H2 ในช่วง 23 - 32 วิ นาที
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
=
4 −3
32 − 23
=
V2 − V1
t 2 − t1
=
=
∆
V
∆
t
0.11 cm 3 /s
ค. คำา นวณอั ต ราการเกิ ด H2 ที่ 50 วินาที
จากสู ต ร อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า =
V2 − V1
t 2 − t1
=
∆
V
∆
t
ถ้ า เขี ย นกราฟร ะหว่ างป ริ ม า ต รของก๊ าซ H2 ที่ เ กิ ดขึ้ น กั บ
เวลาที่ ใช้ โดยให้แ กนตั้ ง แทนปริ มาตร และแกนนอนแทนเวลา ค่ า
∆
V
ก็ คื อ ความชั น (slope) ของกราฟนั่ น เอง ดั งนั้ น เมื่ อ ต้ อ งการหา
∆
t
อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ณ ขณะใดขณะห นึ่ งจ ะ ทำา ได้ โ ด ย ก า ร
หาความชั นจากกราฟ ณ จุดหนึ่ ง ๆ
จากข้อ มู ล ที่ โจทย์ กำา หนดให้ เขียนเป็ น กราฟได้ ดั ง นี้
เมื่ อ ต้ อ งการหาอั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ณ เวลา 50 วินาที ก็
ทำา ได้ โ ดยลากเส้ นขนานกั บแกนตั้ งจากจุ ด 50 วิ น าที ขึ้นไปตั ด
- 24. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 81
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
กราฟที่ จุ ด A หลั ง จากนั้ นลากเส้ นสั มผั ส ให้ ผ่ า นจุ ด A แล้ ว หาค่ า
ค ว า ม ชั น (slope) ที่ จุ ด A ค่ า ค ว า ม ชั น ก็ คื อ ค่ า อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย า ณ เวลานั้ น
จากกราฟ ความชั น
=
∆
V
∆
t
=
V2 − V1
t 2 − t1
8.9 −3.4
= 100 − 20
= 0.069 cm 3/s
เพ ร า ะ ฉ ะ นั้ น อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ที่ เ ว ล า 50 วิ น า ที =
0.069 cm 3/s
จากตั วอย่ างของป ฏิ กิ ริ ยา Mg + 2HCl → MgCl2 +
H2 จะเห็ น ได้ ว่ า อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ยาในช่ ว งเวลาต่ างๆ มี ค่ า ไม่
เท่ า กั น ในตอนเริ่ ม ต้ น ปฏิ กิ ริ ย าจะเกิ ด เร็ ว และค่ อ ยๆ เกิ ดช้ า ลงตาม
ลำา ดั บ เห็ นได้จากลั ก ษณะของกราฟซึ่ ง มี ค่ า ความชั น สู ง มากในตอน
แรก (ความชั น ของกราฟ คื อ ค่ า อั ต ราการเกิ ดป ฏิ กิ ริ ยา ณ ขณะ
นั้ น ) แล้ วค่ อ ยๆ ลดลงตามลำา ดั บ
นอกจากจะวั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ยาจากปริ มาตรของก๊ าซ
H2 ที่ เ กิ ดขึ้ น แ ล้ ว ยั ง ส า ม า ร ถ วั ด อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า จ า ก
ปริ ม าณของ Mg และ HCl ที่ ล ดลงได้
ในกรณี ข อง Mg เมื่ อเกิ ดปฏิ กิ ริ ยา Mg จะถู ก ใช้ไ ปทำา ให้
มวลของ Mg ที่ เ หลื อ ลดลง การเขี ย นกราฟแสดงอั ตราการเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าอาจจะทำา ได้ ห ลายลั ก ษณะดั ง นี้
กรณี ท ี่ 1 เ มื่ อ ใช้ Mg ม า ก เ กิ น พ อ
ห ลั งจา ก เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าในช่ ว ง ร ะ ย ะ เ ว ล า ห นึ่ ง Mg จะ ทำา
ปฏิ กิ ริ ย ากั บกรด HCl จน HCl ถู กใช้ห มดไป หลั ง จากนั้ นก็ จ ะไม่
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าต่ อ ไปอี ก เนื่ อ งจากสาตั้ งต้ น เหลื อ แต่ Mg เพี ย งอย่ า ง
เดี ยว
- 25. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 82
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
การเขี ย นกราฟเพื่ อ แสดงอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าอาจจะทำา ได้
2 แบบ
ก . กรา ฟ ร ะ ห ว่ า ง ม ว ล ข อ ง Mg ที่ ใ ช้ก ับ เ ว ล า
เมื่ อ ถึ ง เวลา t1 กรด HCl จะใช้หมดไป ไม่เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าต่ อไป
อี ก ดั งนั้ น มวลของ Mg ทีใช้ไปจึงเทาเดิ ม และมี ค่ า คงที่ ดั งในกราฟ
่
ข. กรา ฟร ะ ห ว่ า ง ม ว ล Mg ที่ เ ห ลื อ กั บ เ ว ล า
นอกจากจะเขี ย นกราฟระหว่ า งมวล Mg ที่ใช้กับ เวลาแล้ ว ยั ง
สามารถเขี ย นกราฟระหว่ า งมวล Mg ที่ เหลื อ กั บ เวลาได้
t2 คื อ เวลาที่ HCl ถู กใช้ห มดไป ปฏิ กิ ริ ย านี้ สิ้ น สุ ด แล้ ว มวล
ของ Mg ที่ เหลื อจึ ง มี ป ริ ม าณคงที่ ด งในกราฟ
- 26. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 83
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
กรณี ท ี่ 2 เ มื่ อ ใช้ HCl ม า ก เ กิ น พ อ
ในกรณี นี้ จ ะเหลื อ HCl ส่ ว น Mg ใช้ห มดไป ซึ่ง เมื่ อ Mg ใช้
หมดไป ป ฏิ กิ ริ ยาจะ สิ้ นสุ ด การเขี ย นก ร าฟ แ ส ด ง อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าในเทอมของ Mg ก็ ทำา ได้ 2 แบบเช่ น เดี ย วกั น
ก . กรา ฟ ร ะ ห ว่ า ง ม ว ล Mg ที่ใ ช้ก ับ เ ว ล า
จะเห็ นได้ ว่ า Mg จะถู กใช้ไปในการทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั บ HCl จน
หมดเมื่ อเวลา t3 Mg ทีใช้จงมากที่ สุ ด
่
ึ
ข. กรา ฟร ะ ห ว่ า ง ม ว ล Mg ที่ เ ห ลื อ กั บ เ ว ล า
จะเห็ น ได้ ว่ า ช่ ว งแรกจะเหลื อ Mg มาก แต่ เ มื่ อถึ ง เวลา t4
ปฏิ กิ ริ ย าจะเกิ ด สมบู ร ณ์ เ หลื อ Mg เป็ น ศู น ย์ ห รื อใช้ Mg หมดไป
ในกรณี ที่ เ ป็ น ปฏิ กิ ริ ย าทั่ วๆ ไป เช่ น การสลายตั ว ของ A ตาม
สมการ A
B จะพิจ ารณาอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าได้ จ ากความ
เข้ ม ข้ น เ มื่ อ เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า A ซึ่ ง เ ป็ น ส า ร ตั้ ง ต้ นจ ะ ล ด ล ง อ ย่ า ง
- 27. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 84
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
รวดเร็ ว และค่ อ ยๆ ช้าลง ในขณะเดี ย วกั น B ซึ่งเป็ น ผลิ ต ภั ณ ฑ์ ที่ จ ะ
เกิ ดขึ้ นอย่ า งรวดเร็ ว และค่ อ ยๆ ช้าลงตามลำา ดั บ
การเขี ย นกราฟแสดงอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าอาจจะกระทำา ได้
หลายแบบ ทั้ งในเทอมของความเข้ ม ข้ นของสารแต่ ล ะชนิ ด กั บ เวลา
หรื อในเทอมของอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย ากั บ เวลา นอกจากนี้ ยั ง ต้ อ ง
พิจารณาด้ ว ยว่ า ปฏิ กิ ริ ย านั้ น เกิ ดขึ้ น แบบสมบู รณ์ หรื อ แบบมี ภาวะ
สมดุ ล
ก. ถ้ า เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ เกิ ด สมบู รณ์ ไม่ มี ภ าวะสมดุ ลเกิ ดขึ้ น จะ
เขียนกราฟได้ ดั ง นี้
เมื่ อ ถึ ง ระยะเวลาหนึ่ งสารตั้ งต้ น บางชนิ ด จะถู กใช้ห มดไป
ปฏิ กิ ริ ย าจึ งสิ้ นสุ ด จะเห็ นได้ ว่ า เมื่ อ เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าสมบู ร ณ์ แ ล้ ว อัต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะเท่ า กั บ ศู น ย์ เพราะไม่ มี ป ฏิ กิ ริ ย าเกิ ดขึ้ นอี ก
ดั งนี้
ข. ถ้ า เป็ นปฏิ กิ ริ ยาที่ มี ภาวะส มดุ ลเกิ ดขึ้ น จะเขี ย นกราฟได้
- 28. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 85
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
กราฟในเทอมของความเข้ มข้ น เมื่ อ ถึ ง เวลา t1 จะเห็ นได้ ว่ า
ความเข้ มข้นของ A และ B มี ค่ า คงที่ แสดงว่ า เวลา t1 คือ เวลาที่
ระบบกำา ลั ง อยู่ ในภาวะสมดุ ล
กราฟในเทอ มของอั ต ราก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า เมื่ อถึ งเวล า t2
อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า
(A→B) จะเท่ า กั บ อั ต ราการ
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ยาย้ อนกลั บ (B →A) แสดงว่ า ระบบ กำา ลั งอยู่ ใ นภาวะ
สมดุ ล
ตั ว อ ย่ า ง ที่ 4.6 จากปฏิ กิ ริ ยา A(s) + B (g)
C (s) +
D(g)
อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าของปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า ในเทอมของ
ความเข้ ม ข้ น กั บ เวลา และในเทอมของอตราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย ากั บ
เวลาจะเขี ย นกราฟได้ อ ย่ า งไร ?
วิธ ี ท ำา
เนื่ องจากเป็ น ปฏิ กิ ริ ย าไปข้ างหน้ า A และ B ซึ่งเป็ น สารตั้ งต้ น
จะทำา ปฏิ กิ ริ ย ากั น ได้ผ ลิ ต ภั ณฑ์ เ ป็ น C และ D นั่ น คื อ ความเข้ ม ข้ น
ของ A และ B จะลดลงต า ม ลำา ดั บ ในขณะที่ ค วามเข้ ม ข้ น ของ C
และ D จะเพิ่ ม ขึ้ น ตามลำา ดั บ เนื่ อ งจากมี ภาวะสมดุ ล เมื่ อ ถึ ง สมดุ ล
ความเข้ มข้นของสารแต่ ล ะชนิ ดจะคงที่
เขียนกราฟระหว่ า งความเข้ มข้ นกั บ เวลาได้ ดั ง นี้
- 29. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 86
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
t1 คือ ภาวะสมดุ ล ซึ่ ง [B] และ [D] ที่ เหลื อจะมี ค วามเข้ มข้ น
คงที่ กรณี นี้ ที่ ภ าวะสมดุ ล จะมี ค วามเข้ มข้ นของ D มากกว่ า B
ในกรณี นี้ เวลา t2 จะเป็ น เวลาที่ ระบบเข้ า สู่ ภ าวะสมดุ ล ความ
เข้ ม ข้ น ของ B แล ะ D จะคง ที่ โด ย ที่ คว า ม เ ข้ มข้ นของ B เห ลื อ
มากกว่ า D
ถ้ า เขี ย นกราฟระหว่ า งอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า กั บ
เวลา จะได้ดั งนี้
- 30. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 87
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
t3 จะเป็ นเวลาที่ ระบ บอ ยู่ ในภาวะส ม ดุ ล จะเห็ น ได้ ว่ า ก่ อน
เวลา t3 อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะลดลงจนถึ ง t3 จะคงที่ เพราะอยู่
ในภาวะสมดุ ล
4.2 ปั จ จั ย ที่ ม ี ผ ล ต่ อ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
อัต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ขึนอยู่ กั บ ปั จจั ยหลายอย่ า ง คื อ
้
1. ธรรมชาติ ของสารตั้ งต้ น
4. อุณหภู มิ
2. ความเข้ มข้นของสารตั้ ง ต้ น
5. ตั ว เร่ ง ปฏิ กิ ริ ย า
3. พื้นที่ ผิวของสารตั้ งต้ น
อั ต ราการ เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย าจะเร็ วห รื อช้ า ก็ ขึ้ น อยู่ กั บปั จจั ย ดั ง
กล่ าว จะเห็ นได้ว่ า ปั จจัยที่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย านั้ น เป็ น ผล
เนื่ อ งจากสารตั้ งต้ น เท่ านั้ น ไม่ เ กี่ ย วข้ อ งกั บ สารผลิ ตภั ณฑ์ การที่
ทราบว่ าอั ตรา ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ยาขึ้ นอยู่ กั บ ปั จจั ย อะไรบ้ าง ทำา ให้
สามารถควบคุ มความเร็ วของปฏิ กิ ริ ย าได้ สามารถจะทำา ให้ เ กิ ด เร็ ว
หรื อ เกิ ดช้ า ตามต้ องการได้ ปฏิ กิ ริ ย าบางชนิ ด อาจจะเกิ ดได้ เ ร็ ว
หรื อช้า เนื่ องจากธรรมชาติ ของสารตั้ ง ต้ น เช่น สารประกอบไอออน
นิ ก มั ก จะเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าได้ เ ร็ ว กว่ า สารโคเวเลนต์ ปฏิ กิ ริ ย าบางชนิ ด
ขึ้ น กั บ ควา ม เข้ มข้ น แต่ บางชนิ ดไม่ ขึ้ น กั บควา ม เข้ มข้ น ซึ่ ง จะได้
กล่ าวถึ ง รายละเอี ย ดต่ อไป
ธ ร ร ม ช า ติ ข อ ง ส า ร ตั้ ง ต้ น ที่ มี ผ ล ต่ อ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
- 31. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 88
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี โ ดยทั่ วๆ ไป จะมี อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าที่ แตก
ต่ าง กั น มี ตั้ ง แ ต่ ช้ า ม า ก จ น สั ง เ ก ตไ ม่ ได้ ถึ ง เ กิ ดขึ้ นได้ ทั นที บ า ง
ปฏิ กิ ริ ย าอาจจะเกิ ด เร็ ว มากถึ งหนึ่ งในล้ า นวิ น าที เช่ น การระเบิ ด
ของดิ น ปื น ปฏิ กิ ริ ย าจำา นวนมากเกิ ดขึ น เร็ ว เช่ น ปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า ง
ก ร ด กั บ เ บ ส จ ะ ไ ด้ เ ก ลื อ แ ล ะนำ้า ทั น ที ห รื อ ป ฏิ กิ ริ ย า ร ะ ห ว่ า ง
สารละลาย AgNO 3 กั บ NaCl จะได้ ตะกอนขาว AgCl ทันที
NaOH + HCl → NaCl + H2O
AgNO 3 + NaCl → AgCl + NaNO 3
ป ฏิ กิ ริ ย า บ า ง ช นิ ด อ า จ จ ะ เ กิ ด ช้ า ม า ก จ น ไ ม่ เ ห็ น ก า ร
เปลี่ ย นแปลงในขณะทดลอง อาจจะต้ อ งใช้เ วลาเป็ น วั น เดื อ น หรื อ
เป็ น ปี จึงจะเห็ น การเปลี่ ยนแปลงนั้ น เช่น การเน่ า เปื่ อยของซากพื ช
ซากสั ต ว์ การเกิ ด สนิ มของโลหะต่ า งๆ เป็ น ต้ น
สารที่ มี อั นยรู ปกั น มั ก ทำา ป ฏิ กิ ริ ยากั นได้ เ ร็ วไม่ เท่ ากั น เช่ น
ฟอสฟอรั ส ขาวกั บ ฟอสฟอรั ส แดง ที่ อุ ณ หภู มิ ห้ อ งฟอสฟอรั ส ขาวจะ
ลุ กติ ดไฟในอาก า ศได้ ทั นที แต่ ฟอ สฟอ รั ส แ ด งไ ม่ เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า
เพราะโครง สร้ า งของฟอสฟอรั ส ขาวเป็ น P 4 ลั ก ษณะเป็ นโมเลกุ ล
เดี่ ย ว แต่ ฟอสฟอรั ส แดงมี โครงสร้ า งต่ อ กั น เป็ น แนวยาว
ดั งนั้ นฟอสฟอรั สขาวจึ ง เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าได้ ง่ า ยกว่ า เพราะไม่ ต้ อ ง
มี ก ารทำา ลายพั น ธะมากเท่ า กั บ ฟอสฟอรั ส แดง โดยทั่ ว ๆ ไป การเกิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าเคมี จ ะมี การสลายพั น ธะและสร้ างพั น ธะในเวลาเดี ย วกั น
ปฏิ กิ ริ ย าจะเกิ ด เร็ ว หรื อช้า มั กจะเกี่ ย วข้องกั บขั้ นตอนของการสลาย
พันธะเหล่ า นี้ ถ้ า สลายง่ า ยมั ก จะเกิ ดได้ เ ร็ ว
โดยทั่ ว ๆ ไป ปฏิ กิ ริ ย าที่ สารตั้ งต้ น อยู่ ใ นรู ป ของไอออนมั กจะ
เกิ ดได้ เ ร็ ว กว่ าในรู ปโมเลกุ ล
เช่น 5Fe 2+ + MnO 4- + 8H+
+ 4H 2O เกิ ด เร็ ว
→ Mn 2+
+ 5Fe 3+
- 32. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 89
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ช้า
2H2 + O2 → 2H2O
เ กิ ด
4.2.1 ค ว า ม เ ข้ ม ข้น ข อง ส า ร ตั้ ง ต้ น กั บ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า
เ ค มี
ก่ อ นที่ จ ะพิ จ ารณาเกี่ ยวกั บผลของความเข้ ม ข้ น ที่ มี ต่ อ อั ต รา
การเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ขอให้ทำา ความเข้ าใจเกี่ ย วกั บ ปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อเดี ย ว
และปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อ ผสมก่ อ น
ก . ป ฏิ กิ ริ ย า เ นื้ อ เ ดี ย ว ห ม า ย ถึ ง ป ฏิ กิ ริ ย า ที่ ส า ร ตั้ ง ต้ น
ทั้ ง หมดรวมตั วกั นเป็ นสารเนื้ อเดี ย ว อาจจะมี ส ถานะเป็ นของแข็ ง
ของเหลวหรื อ ก๊ าซก็ ไ ด้ เช่ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ สารตั้ งต้ น ทุ ก ตั ว เป็ นก๊ าซ
ปฏิ กิ ริ ย าที่ ส ารตั้ ง ต้ นทุ ก ตั ว เป็ น สารละลาย เป็ น ต้ น
N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g)
NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)
ข. ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ นื้ อ ผ ส ม หมายถึ ง ปฏิ กิ ริ ย าที่ ส ารตั้ งต้ น ทุ ก ตั ว
ไม่ได้ ร วมเป็ น สารละลายเนื้ อเดี ย ว อาจจะเป็ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ ส ารตั้ งต้ น
อยู่ ต่ า งสถานะ เช่น ระหว่ า งของแข็ ง กั บของเหลว หรื อของเหลวกั บ
ก๊ า ซ เป็ น ต้ น หรื อ อาจจะเป็ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ สารตั้ งต้ น ละลายอยู่ ในตั ว
ทำา ละลายต่ า งชนิ ด ซึ่งไม่ ล ะลายกั น
Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
Ca(OH) 2 (aq) + CO 2 (g) → CaCO 3 (s) + H 2O
(l)
พิ จ ารณาอั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า ง Mg กั บ HCl ตาม
สมการ
Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
การวั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าทำา ได้ โ ดยวั ด ปริ มาณของ H2 ที่
เกิ ด ขึ้ น จากการทดลองพบว่ า ตอนเริ่ มต้ น ของปฏิ กิ ริ ย า อั ต ราการ
- 33. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 90
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
เกิ ด ก๊ าซ H2 จะสู ง มาก แล้ ว ค่ อ ยๆ ลดลง เมื่ อเวลาผ่ านไปการที่
เป็ น เช่ น นี้ อ ธิ บ ายได้ ว่ า ตอนเริ่ มต้ น ปฏิ กิ ริ ย าเกิ ด เร็ ว เพราะสารตั้ ง
ต้ น มี ปริ ม าณ ม า ก เมื่ อเวล าผ่ านไปสา ร ตั้ งต้ นจะค่ อยล ด น้ อย ล ง
ทำา ให้ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ล ด ล ง ซึ่ ง แ ส ด ง ว่ า อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ปฏิ กิ ริ ย าขึ้ นอยู่ กั บ ความเข้ มข้ นของสารตั้ งต้ น
โดยทั่ ว ๆ ไป เมื่ อความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ งต้ น เพิ่ มขึ้ น อั ต รา
การเกิ ดปฏิ กิ ริ ยามั กจะเร็ วขึ้ น ด้ ว ย แต่ ก็ ไ ม่ แ น่ เ สมอไป บางกรณี
ความเข้ ม ข้ น ของสารอาจจะไม่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ดป ฏิ กิ ริ ยาได้
หรื อ บางกรณี อ าจจะทำา ให้ ป ฏิ กิ ริ ย าเกิ ด ช้ า ลงก็ ไ ด้ ก า ร ที่ จ ะ ท ร า บ
ว่ า ค ว า ม เ ข้ ม ข้ น ข อ ง ส า ร ต้ น ต้ น มี ผ ล ต่ อ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด
ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า ห รื อ ไ ม่ จะ ต้ อ งไ ด้ จ า ก ก า ร ท ด ล อ ง เ ท่ า นั้ น
จากการทดลอง จะทำาให้ท ราบว่ า สารตั้ งต้ นชนิ ดใดบ้ า งที่ มี ผ ล
ต่ อ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า ทำา ให้ ป ฏิ กิ ริ ย าเกิ ด เร็ ว ขึ้ น หรื อช้ า ลง แต่
ถ้ า ต้ อ งการจะทราบว่ า ความเข้ ม ข้ นของสารตั้ ง ต้ น มี ผ ลต่ อ อั ต ราเร็ ว
ของปฏิ กิ ริ ย ามากน้ อยอย่ า งไร สารใดจะมี ผ ลมากกว่ ากั นจะต้ อ ง
อาศั ย ก ฎ อั ต ร า เข้าช่วย
4.2.2 พื้ น ที่ ผ ิ ว ของ ส าร กั บ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
ดั ง ที่ ไ ด้ ก ล่ าวไว้ แ ล้ วว่ าป ฏิ กิ ริ ย าเ ค มี นั้ นอ าจจะแ บ่ งเ ป็ น 2
ประเภทตามลั กษณะของวั ฏ ภาค (phase) คื อ ปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อเดี ย ว
ซึ่งสารตั้ ง ต้ น ทุ กชนิ ด รวมกั น เป็ น สารละลายเนื้ อเดี ย ว และปฏิ กิ ริ ย า
เนื้ อ ผสม ซึ่ง สารตั้ งต้ นไม่ ไ ด้ ร วมกั น เป็ นเนื้ อเดี ย ว เช่ น อาจจะเป็ น
- 34. เอกสารประกอบการสอนวิ ชาเคมี พื้ นฐาน (สารและสมบั ติ ของสาร ) หน่วย 91
ที่ 4 สร้ า งสรรค์ โดย ชมรม ควคท.
ของเหลวกั บของแข็ง หรื อของเหลวกั บ ก๊ าซ ในกรณี ที่ เ ป็ น ปฏิ กิ ริ ย า
เนื้ อ เดี ย ว ความเข้ ม ข้ นของสารตั้ งต้ น จะเป็ นปั จ จั ย ที่ สำา คั ญในการ
ควบคุ มอั ตรากา ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ยา ในกรณี ที่ เ ป็ นป ฏิ กิ ริ ยาเนื้ อผสม
นอกจากจะพิ จ ารณาควา ม เข้ มข้ น ของสาร แ ล้ วยั งต้ องพิ จ ารณ า
ปั จ จั ย อื่ น ๆ อี ก คื อ พื้ น ที่ ผิ วของสารตั้ งต้ น ที่ มาทำา ปฏิ กิ ริ ย า ดั ง เช่ น
ปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า ง Mg(s) กั บ HCl (aq) จะพบว่ า พื้ น ที่ ผิ วของ Mg มี
ส่ ว นสำา คั ญ มากในการควบคุ ม อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า
Mg (s) + HCl (aq) → MgCl2 (aq)
+ H2 (g)
ถ้ า วั ด อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าจากปริ มาตรของก๊ า ซ H2 จะพบ
ว่ า ปฏิ กิ ริ ย าจะเกิ ด เร็ ว เมื่ อใช้ Mg ที่ มี พื้ นที่ ผิ ว มาก
ดั ง นั้ น โดยทั่ ว ๆ ไป จึ ง สรุ ป ได้ ว่ า อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ยาเป็ น
สั ด ส่ วนโดยต รง กั บพื้ นที่ ผิ ว ของสาร ตั้ งต้ นที่ เข้ า ทำา ป ฏิ กิ ริ ย า กั น
(เฉพาะปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อ ผสมเท่ า นั้ น ถ้ าเป็ น ปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อ เดี ย ว พื้นที่ ผิ ว
ของสารตั้ งต้ นจะไม่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า ) ถ้ าพื้ นที่ ผิ ว มาก
อั ต ราการเกิ ดป ฏิ กิ ริ ยาจะเร็ วกว่ าเมื่ อพื้ นที่ ผิ ว น้ อ ย ดั ง นั้ น วิ ธี ก าร
เพิ่ ม อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าวิ ธี ห นึ่ งของปฏิ กิ ริ ย าเนื้ อผสม คื อ การ
เพิ่ ม พื้ น ที่ ผิ ว (นอกเหนื อ จากการเพิ่ มความเข้ ม ข้ น ) ซึ่งอาจจะทำา ได้
โดยการบดให้ ล ะเอี ย ด ตั ดให้ เ ป็ นชิ้ น เล็ ก ๆ หรื อ ยื ดให้ เ ป็ น เส้ น ยาวๆ
เป็ น ต้ น
4.2.3 อุณ ห ภู ม ิ ก ั บ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ ก ิ ร ิ ย า เ ค มี
นอกเหนื อ จากความเข้ ม ข้ น และพื้ น ที่ ผิ วของสารตั้ งต้ น จะมี ผ ล
โดยตรง ต่อ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าเคมี แ ล้ ว ปั จจั ย ที่ สำา คั ญ อี ก อย่ า ง
หนึ่ ง ที่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าเคมี คื อ อุ ณ หภู มิ โดยทั่ ว ๆ ไป
เมื่ อ อุ ณ หภู มิ ข องระบบสู งขึ้ น อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ยามั กจะเกิ ดเร็ ว
ขึน แต่ มี บ้ า งเหมื อ นกั น ที่ อุ ณ หภู มิ ไ ม่ มี ผ ลต่ อ อั ต ราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า
้