• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content

Loading…

Flash Player 9 (or above) is needed to view presentations.
We have detected that you do not have it on your computer. To install it, go here.

Like this document? Why not share!

Book2013 jan 07_2013_chem

on

  • 426 views

 

Statistics

Views

Total Views
426
Views on SlideShare
422
Embed Views
4

Actions

Likes
0
Downloads
5
Comments
0

1 Embed 4

http://16tarn.blogspot.com 4

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Book2013 jan 07_2013_chem Book2013 jan 07_2013_chem Document Transcript

    • สวนที่1 (ONET)........โดย อ.สถาพร สูสุข...........................................หนา 2-68 สวนที่2 (PAT2).........โดย ผศ.ดร.โรจนฤทธิ์ โรจนธเนศ....................หนา 69-118 สวนที่3 (PAT2).........โดย อ.กฤตน ชื่นเปนนิจ...................................หนา 119-176
    • วิทยาศาสตร เคมี (2) __________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 อะตอม นักปราชญชาวกรีกโบราณมีความเชื่อวาสิ่งของตางๆ ประกอบดวยอนุภาคขนาดเล็กมาก ทั้งที่ไมเคยเห็น อนุภาคของสิ่งของเหลานั้น นอกจากนี้ ดิโมคริตุส (Democritus) นักปราชญชาวกรีกก็เชื่อวาถาแบงสารใหมีขนาด เล็กลงเรื่อยๆ ในที่สุดจะไดหนวยยอยซึ่งไมสามารถแบงใหเล็กลงไปไดอีก และเรียกหนวยยอยนี้วา อะตอม (Atom) แสดงวาอะตอมคงจะมีขนาดเล็กมากและไมสามารถมองเห็นไดดวยตาเปลา แบบจําลองอะตอม ค.ศ. 1803 จอหน ดอลตัน (John Dalton) เสนอวา “อะตอมเปนอนุภาคที่มี ขนาดเล็กมาก มีลักษณะเปนทรงกลม ไมสามารถแบงแยกไดอีก” ค.ศ. 1904 เซอรโจเซฟ จอหน ทอมสัน (Sir Joseph John Thomson) เสนอ วา “อะตอมมีลักษณะเปนทรงกลมซึ่งประกอบดวยอนุภาคที่มีประจุไฟฟาบวก (โปรตอน) และอนุภาคที่มีประจุไฟฟาลบ (อิเล็กตรอน) กระจายอยูทั่วไป อะตอมในสภาพที่เปนกลางทางไฟฟาจะมีประจุบวกเทากับประจุลบ”
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013____________________________________วิทยาศาสตร เคมี (3) แบบจําลองอะตอม ค.ศ. 1911 ลอรดเออรเนสต รัทเทอรฟอรด (Lord Ernest Rutherford) เสนอ วา “อะตอมประกอบดวยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมากอยูตรงกลางและมีประจุ ไฟฟาเปนบวก โดยมีอิเล็กตรอนวิ่งอยูรอบๆ” ค.ศ. 1913 นีลส โบร (Neils Bohr) เสนอวา “อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบ นิวเคลียสเปนวงคลายกับวงโคจรของดาวเคราะหรอบดวงอาทิตย แตละวงจะมี ระดับพลังงานเฉพาะตัว ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยูใกลนิวเคลียสที่สุด ซึ่งมีพลังงานต่ําสุดเรียกวา ระดับ K และระดับพลังงานที่อยูถัดออกมาเรียก เปน L, M, N, O, P และ Q ตามลําดับ” ปจจุบันนักวิทยาศาสตรศึกษาเพิ่มเติม ทําใหทราบวาการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสมีรูปรางไมแนนอน จึงเสนอแบบจําลองอะตอมแบบ กลุมหมอก ซึ่งอะตอมจะประกอบดวยกลุมหมอกของอิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส ซึ่งเราไมสามารถบอกตําแหนงที่แนนอนของอิเล็กตรอนได บอกได แคเพียงบริเวณนั้นมีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนมากหรือนอยเทานั้น อนุภาคมูลฐานของอะตอม อะตอมแบงออกเปน 2 สวน คือ นิวเคลียสซึ่งเปนแกนกลางของอะตอม ประกอบดวยอนุภาคโปรตอน (Proton) และนิวตรอน (Neutron) สวนอิเล็กตรอน (Electron) เคลื่อนที่อยูรอบๆ นิวเคลียส เรียกอนุภาคทั้ง 3 ชนิดวา อนุภาคมูลฐานของอะตอม อนุภาค สัญลักษณ ชนิดประจุไฟฟา ประจุไฟฟา (คูลอมบ) มวล (amu) มวล (g) อิเล็กตรอน e -1 1.602 × 10-19 5.49 × 10-4 9.109 × 10-28 โปรตอน p +1 1.602 × 10-19 1.0073 1.673 × 10-24 นิวตรอน n 0 0 1.0087 1.675 × 10-24
    • วิทยาศาสตร เคมี (4) __________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สัญลักษณนิวเคลียร สัญลักษณนิวเคลียรเปนสัญลักษณของธาตุที่เขียนโดยแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับจํานวนอนุภาคมูลฐานของ อะตอม วิธีเขียนที่ตกลงกันเปนสากลเปนดังนี้ XA Z โดย X คือ สัญลักษณของธาตุ Z คือ เลขอะตอม A คือ เลขมวล เลขอะตอม (Atomic Number) เปนคาเฉพาะของธาตุแตละชนิดแสดงจํานวนโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่ง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันตองมีจํานวนโปรตอนเทากันเสมอ จึงใชเลขอะตอมเปนเลขที่ของธาตุในตารางธาตุ ถาจํานวนโปรตอนเปลี่ยนไปจะเกิดเปนธาตุใหมซึ่งมีเลขอะตอมเปลี่ยนไปจากเดิม ในอะตอมที่เปนกลางทางไฟฟา จะมีจํานวนโปรตอนเทากับจํานวนอิเล็กตรอน เลขมวล (Mass Number) เปนตัวเลขแสดงผลบวกของโปรตอนกับนิวตรอนภายในนิวเคลียส ไอออน ไอออน (Ion) คือ อนุภาคที่มีประจุไฟฟา เกิดจากจํานวนโปรตอนและจํานวนอิเล็กตรอนภายในอะตอม แตกตางกันเนื่องมาจากจํานวนอิเล็กตรอนเปลี่ยนไป ไอออนแบงเปน 2 ชนิด ดังนี้ 1. ไอออนบวก (Cation) เกิดจากอะตอมใหอิเล็กตรอนไป ทําใหมีประจุไฟฟาเปนบวกเทากับจํานวน อิเล็กตรอนที่ใหไป เชน Na+ เมื่อธาตุโซเดียมให 1 อิเล็กตรอน Ca2+ เมื่อธาตุแคลเซียมให 2 อิเล็กตรอน 2. ไอออนลบ (Anion) เกิดจากอะตอมรับอิเล็กตรอน ทําใหมีประจุไฟฟาเปนลบเทากับจํานวน อิเล็กตรอนที่รับมา เชน Cl- เมื่อธาตุคลอรีนรับ 1 อิเล็กตรอน O2- เมื่อธาตุออกซิเจนรับ 2 อิเล็กตรอน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013____________________________________วิทยาศาสตร เคมี (5) ไอโซโทป ไอโซบาร ไอโซโทน ไอโซโทป (Isotope) คือ ธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอมเทากัน แตมีเลขมวลตางกัน เชน ธาตุไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทป ดังนี้ สัญลักษณ นิวเคลียร ชื่อ สัญลักษณ จํานวน โปรตอน จํานวน อิเล็กตรอน จํานวน นิวตรอน H1 1 โปรเทียม (Protium) H 1 1 0 H2 1 ดิวทีเรียม (Deuterium) D 1 1 1 H3 1 ทริเทียม (Tritium) T 1 1 2 ไอโซบาร (Isobar) คือ ธาตุตางชนิดกันที่มีเลขมวลเทากัน แตมีเลขอะตอมตางกัน เชน C14 6 และ N14 7 เปนไอโซบารซึ่งกันและกัน ไอโซโทน (Isotone) คือ ธาตุตางชนิดกัน แตมีจํานวนนิวตรอนเทากัน เชน K39 19 และ Ca40 20 เปน ไอโซโทนซึ่งกันและกัน เพราะตางมีจํานวนนิวตรอนเทากับ 20 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม หลักการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานตางๆ มีดังนี้ 1. ในระดับพลังงานตางๆ จะมีอิเล็กตรอนไดไมเกิน 2n2 (เมื่อ n คือ เลขที่ระดับพลังงาน) 2. อิเล็กตรอนชั้นนอกสุด เรียกวา เวเลนซอิเล็กตรอน (Valence Electron) จะมีไดไมเกิน 8 อิเล็กตรอน 3. จํานวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดจากชั้นนอกสุดเขามามีไดไมเกิน 18 อิเล็กตรอน 4. การจัดอิเล็กตรอนใหจัดใหเต็มระดับพลังงานต่ํากอน จํานวนที่เหลือจึงจัดในชั้นถัดไป ถาจัดใหเต็มในชั้น นั้นไมไดใหจัดเทากับชั้นถัดเขามา ตัวอยาง การจัดเรียงอิเล็กตรอน จํานวนระดับพลังงาน และจํานวนเวเลนซอิเล็กตรอน ธาตุ เลขอะตอม การจัดเรียงอิเล็กตรอน จํานวน ระดับพลังงาน จํานวน เวเลนซอิเล็กตรอน Li 3 2, 1 2 1 Mg 12 2, 8, 2 3 2 Ca 20 2, 8, 8, 2 4 2 Br 35 2, 8, 18, 7 4 7 Cs 55 2, 8, 18, 18, 8, 1 6 1
    • วิทยาศาสตร เคมี (6) __________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง โครงสรางอะตอม 1. ไอออนบวกของไฮโดรเจน (H+) ขาดอนุภาคมูลฐานขอใด 1) โปรตอน 2) อิเล็กตรอน 3) นิวตรอนและอิเล็กตรอน 4) โปรตอนและอิเล็กตรอน 2. ขอใดเปนการจัดตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมที่มีเลขมวล 40 และมีจํานวนนิวตรอนเทากับ 21 1) 2, 8, 9 2) 2, 8, 8, 1 3) 2, 8, 18, 8, 4 4) 2, 8, 9, 2 3. พิจารณาขอมูลแสดงตําแหนงของธาตุตางๆ ในตาราง ธาตุ คาบที่ หมูที่ A B C D 4 2 3 3 1A 4A 1A 4A ขอใดสรุปผิด 1) ธาตุ A และ C มีเวเลนซอิเล็กตรอนเทากัน 2) เวเลนซอิเล็กตรอนของธาตุ C กับ D อยูในระดับพลังงานเดียวกัน 3) จํานวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่สองของธาตุ A B และ C เทากัน 4) จํานวนอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมของธาตุ A มีคามากกวาของธาตุ C 8 อิเล็กตรอน 4. การทดลองขอใดที่พิสูจนวานิวเคลียสในอะตอมมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของอะตอม 1) การยิงรังสีแคโทดไปยังแผนโลหะบาง ทําใหมีการปลอยรังสีเอ็กซเกิดขึ้น 2) การยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผนโลหะบาง ทําใหธาตุนั้นปลดปลอยอนุภาคที่เปนกลางออกมา 3) การยิงรังสีแคโทดไปยังแผนโลหะบาง แลวรังสีแคโทดสวนใหญถูกแผนโลหะดูดกลืนเอาไว 4) การยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผนโลหะบาง แลวพบวาอนุภาคสวนใหญทะลุผานไปไดโดยมีเพียงสวนนอยที่ กระเจิงออกหรือสะทอนกลับ 5. ถาสามารถดึงโปรตอน 4 ตัว อิเล็กตรอน 5 ตัว และนิวตรอน 5 ตัว ออกจากอะตอมของฟอสฟอรัส จะได อนุภาคเปนผลิตภัณฑใด (กําหนด P มีเลขอะตอม 15, เลขมวล 31) 1) Na+ 2) Na 3) Mg2+ 4) Al3+
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013____________________________________วิทยาศาสตร เคมี (7) 6. ธาตุสมมติมีสัญลักษณนิวเคลียร A7 3 , B14 7 , X32 16 , Y39 19 ธาตุใดอยูหมูเดียวกัน 1) A กับ B 2) X กับ Y 3) A กับ Y 4) B กับ Y 7. เลขอะตอมของ F และ Ca เทากับ 9 และ 20 ตามลําดับ ธาตุทั้งสองรวมกันเปนสารประกอบไอออนิก การจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออนทั้งสองเปนดังขอใด ตัวเลือก แคลเซียมไอออน ฟลูออไรดไอออน 1 2 3 4 2 8 8 2 8 8 2 8 8 2 2 8 8 1 2 8 2 2 8 2 7 2 8 1 8. ธาตุ 82Pb เปนธาตุในหมูเดียวกันกับ 6C อนุภาคใดตอไปนี้มีจํานวนอิเล็กตรอนในชั้นในสุดและนอกสุดเทากัน 1) Pb2- 2) Pb 3) Pb2+ 4) Pb4+ เฉลย 1. 3) 2. 2) 3. 3) 4. 4) 5. 1) 6. 3) 7. 2) 8. 3)
    • วิทยาศาสตร เคมี (8) __________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตารางธาตุ เมื่อป ค.ศ. 1913 เฮนรี โมสลีย (Henry Moseley) นักเคมีชาวอังกฤษพบวา เลขอะตอมของธาตุเปนสิ่งที่ กําหนดสมบัติของธาตุนั้นๆ ตารางธาตุในปจจุบันจึงเรียงธาตุตามเลขอะตอม • การจัดธาตุในตารางธาตุปจจุบันจัดเรียงลําดับตามเลขอะตอมจากนอยไปมาก และจากซายไปขวาของ ตารางธาตุ • ธาตุที่เรียงเปนแถวตามแนวตั้ง เรียกวา หมู (Group) มีทั้งสิ้น 18 แถว แบงออกเปน 2 กลุม คือ - ธาตุกลุม A มี 8 หมู (8 แถว) คือ หมู IA-VIIIA เรียกธาตุกลุมนี้วา ธาตุเรพรีเซนเททีฟ (Representative Elements) หรือธาตุหมูหลัก (Main Group Elements) - ธาตุกลุม B มี 8 หมู (10 แถว) คือ หมู IB-VIIIB เรียกธาตุกลุมนี้วา ธาตุแทรนซิชัน (Transition Elements) ในธาตุกลุม B ยังมีธาตุกลุมแลนทาไนด (Lanthanide Group) และกลุมแอกทิไนด (Actinide Group) อยูใน 2 แถวลางของตารางธาตุ เรียกวา ธาตุแทรนซิชันชั้นใน (Inner Transition Elements) • ธาตุที่เรียงเปนแถวตามแนวนอน เรียกวา คาบ (Period) ในตารางธาตุมีทั้งสิ้น 7 คาบ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013____________________________________วิทยาศาสตร เคมี (9) • ธาตุบางหมูมีชื่อเรียกเฉพาะ ซึ่งชื่อเหลานี้นักเคมีคุนเคยและเรียกกันมาชานาน ไดแก หมู ชื่อเฉพาะประจําหมูธาตุ IA IIA VIIA VIIIA IB ธาตุแอลคาไล (Alkali Metals) (ยกเวน ไฮโดรเจน) ธาตุแอลคาไลนเอิรท (Alkaline Earth Metals) ธาตุแฮโลเจน (Halogen) แกสเฉื่อย (Inert Gas) หรือแกสมีตระกูล (Noble Gas) ธาตุเงินตรา (Coinage Metals) • สถานะของธาตุในแตละหมูของธาตุเรพรีเซนเททีฟ (ยกเวน ไฮโดรเจน) - หมู IA, IIA, IIIA, IVA มี 1 สถานะ คือ ของแข็ง - หมู VA, VIA มี 2 สถานะ คือ ของแข็งและแกส - หมู VIIA มี 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแกส - หมู VIIIA มี 1 สถานะ คือ แกส • คอนไปทางขวาของตารางธาตุ ถาขีดเสนใหมีลักษณะเปนขั้นบันได ธาตุที่อยูทางขวาของเสนจะเปน อโลหะ สวนธาตุที่อยูทางซายของเสนจะเปนโลหะ สวนธาตุที่อยูชิดเสนแบงนี้จะมีสมบัติเปนทั้งโลหะและอโลหะ ไดแก โบรอน ซิลิคอน เจอรเมเนียม สารหนู พลวง เทลลูเรียม พอโลเนียม และแอสทาทีน เรียกธาตุพวกนี้วา ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) • เมื่อพิจารณาการจัดอิเล็กตรอนของธาตุเรพรีเซนเททีฟในตารางธาตุ พบวาธาตุที่อยูในหมูเดียวกันจะมี เวเลนซอิเล็กตรอนเทากัน และจํานวนเวเลนซอิเล็กตรอนบอกเลขหมู สวนธาตุที่อยูในคาบเดียวกันจะมีจํานวน ระดับพลังงานเทากัน และจํานวนระดับพลังงานบอกเลขคาบ เชน - ธาตุ Na มีเลขอะตอมเทากับ 11 และการจัดอิเล็กตรอนเปน 2, 8, 1 - ธาตุ K มีเลขอะตอมเทากับ 19 และการจัดอิเล็กตรอนเปน 2, 8, 8, 1 ดังนั้น ธาตุ Na และ K จึงอยูในหมู IA เนื่องจากมีเวเลนซอิเล็กตรอนเปน 1 เทากัน โดยธาตุ Na จะอยู คาบที่ 3 สวนธาตุ K จะอยูคาบที่ 4
    • วิทยาศาสตร เคมี (10) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การเรียกชื่อธาตุตามระบบ IUPAC จากการที่นักวิทยาศาสตรไดศึกษาทดลองจนคนพบธาตุเพิ่มขึ้นเปนจํานวนมาก ธาตุบางชนิดถูกคนพบโดย นักวิทยาศาสตรหลายคนทําใหมีชื่อเรียกแตกตางกัน องคการนานาชาติทางเคมี (International Union of Pure and Applied Chemistry; IUPAC) ไดตกลงเรียกชื่อธาตุที่มีเลขอะตอมตั้งแต 100 ขึ้นไปตามระบบตัวเลขเปน ภาษาละติน และลงทายเสียงของชื่อธาตุเปน -ium การเขียนสัญลักษณของธาตุใชตัวอักษรตัวแรกของจํานวนนับ แตละตัวมาเขียนเรียงกัน จํานวนนับในภาษาละติน มีดังนี้ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 nil นิล un อูน bi ไบ tri ไตร quad ควอด pent เพนต hex เฮกซ sept เซพต oct ออกต enn เอนน ตัวอยางการอานชื่อธาตุตามระบบ IUPAC ธาตุที่ ชื่อธาตุ สัญลักษณของธาตุ 105 110 123 Unnilpentium Ununnilium Unbitrium Unp Uun Ubt ธาตุหมู IA และ IIA ธาตุหมู IA เปนโลหะเนื้อออน ใชมีดตัดได มีความไวตอปฏิกิริยาเคมีสูงมาก จึงไมพบโลหะหมูนี้เปนอิสระ ในธรรมชาติ แตพบในรูปของสารประกอบ สวนโลหะหมู IIA มีความแข็งและความหนาแนนมากกวาหมู IA มี ความไวตอปฏิกิริยาเคมีนอยกวาธาตุในหมู IA ที่อยูคาบเดียวกัน ในธรรมชาติพบในรูปของสารประกอบ เชนเดียวกับหมู IA ธาตุหมู IA และ IIA มีเวเลนซอิเล็กตรอนเปน 1 และ 2 ตามลําดับ ซึ่งถูกดึงออกหรือสูญเสียงายมาก ทํา ใหสวนที่เหลือกลายเปนไอออนที่มีประจุ +1 และ +2 ตามลําดับ เชน Na Na+ + e- Mg Mg2+ + 2e- ธาตุหมู IA มีความไวตอปฏิกิริยาเคมีสูงมาก เกิดปฏิกิริยารุนแรงกับน้ําหรือไอน้ําในอากาศเกิดสารละลาย ที่มีสมบัติเปนเบส แกสไฮโดรเจนและความรอนเปนจํานวนมาก เชน 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) ธาตุหมู IA เกิดการลุกไหมในอากาศไดอยางรวดเร็ว ดังนั้นจึงตองเก็บธาตุหมู IA ไวในของเหลวที่ไมไวตอ ปฏิกิริยา มีความหนืด ระเหยกลายเปนไอไดยาก เชน น้ํามันพาราฟน น้ํามันสน หรืออาจเก็บไวในสุญญากาศ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (11) สวนธาตุหมู IIA มีความไวนอยกวา ไมเกิดปฏิกิริยากับน้ําหรือไอน้ําในอากาศที่อุณหภูมิหองปกติ และ เกิดปฏิกิริยากับสารอื่นชากวาธาตุหมู IA ธาตุหมู IA และ IIA เกิดปฏิกิริยาการรวมตัวกับแกสออกซิเจนใหผลิตภัณฑที่เรียกวา ออกไซดของโลหะ ซึ่งละลายน้ําไดสารละลายที่มีสมบัติเปนเบส เชน 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) MgO(s) + H2O(l) Mg(OH)2(aq) ประโยชนของธาตุและสารประกอบของหมู IA เชน - NaSiO4 (โซเดียมซิลิเกต) ใชเปนสวนผสมในอุตสาหกรรมทําแกว - Li2CO3 (ลิเทียมคารบอเนต) ใชเปนสวนผสมของยาในการรักษาผูปวยทางจิต - NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด) ใชลางทอน้ําทิ้ง ทําสบู ใชในอุตสาหกรรมกระดาษและเซรามิกส - KNO3 (โพแทสเซียมไนเตรต) ใชเปนปุย - Li (ธาตุลิเทียม) ใชในอุตสาหกรรมผลิตเครื่องแกว ถวยชามและกระเบื้องเคลือบ - Na (ธาตุโซเดียม) ใชถายเทความรอนในเตาปฏิกรณปรมาณู ประโยชนของธาตุและสารประกอบของหมู IIA เชน - CaSO4 (แคลเซียมซัลเฟต) ใชในอุตสาหกรรมทําแผนวัสดุกันความรอน - Sr(NO3)2 (สทรอนเชียมไนเตรต) ใชทําพลุและดอกไมเพลิงสีแดง - Ba(NO3)2 (แบเรียมไนเตรต) ใชทําพลุและดอกไมเพลิงสีเขียว - Ca (ธาตุแคลเซียม) และ Mg (ธาตุแมกนีเซียม) เกี่ยวของกับกระดูก ฟน และการทํางานของกลามเนื้อ - Be (ธาตุเบริลเลียม) ใชเปนตัวสงผาน X-ray ในอุปกรณเครื่องเอกซเรย - CaCO3 (แคลเซียมคารบอเนต) ใชเปนสวนผสมในยาสีฟนเพื่อชวยในการขัดถูฟน และใชเปนยาลดกรด ธาตุหมู VIIA ธาตุหมู VIIA เปนอโลหะ มีเวเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 7 มีความไวตอปฏิกิริยามาก ธาตุหมูนี้ไมอยูเปน อะตอมอิสระ แตอยูเปนโมเลกุลซึ่งประกอบดวย 2 อะตอมยึดเหนี่ยวกันดวยพันธะโคเวเลนต - ฟลูออรีน (F2) เปนแกสสีเหลือง - คลอรีน (Cl2) เปนแกสสีเขียวอมเหลือง - โบรมีน (Br2) เปนของเหลวสีน้ําตาลแดง - ไอโอดีน (I2) เปนเกล็ดสีมวง
    • วิทยาศาสตร เคมี (12) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ธาตุหมู VIIA มีเวเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 7 จึงสามารถรับอิเล็กตรอนไดอีก 1 อิเล็กตรอน เพื่อเปนไปตาม กฎออกเตต ไดไอออนลบประจุ -1 เรียกวา แฮไลดไอออน (Halide Ion) Halogen Halide Ion F (Fluorine) Cl (Chlorine) Br (Bromine) I (Iodine) F- (Fluoride Ion) Cl- (Chloride Ion) Br- (Bromide Ion) I- (Iodide Ion) • โลหะหมู IA + แฮโลเจน → โลหะแฮไลด ในอัตราสวน 1 : 1 เชน LiCl, KF, NaBr • โลหะหมู IIA + แฮโลเจน → โลหะแฮไลด ในอัตราสวน 1 : 2 เชน CaCl2, MgBr2, SrF2 ธาตุหมู VIIA เรียกวา แฮโลเจน (Halogen) ซึ่งมีความหมายตามภาษากรีกวา ทะเลหรือเกลือแกง หรือ อาจมีความหมายวา ผูทําใหเกิดเกลือ (Salt Former) ประโยชนของธาตุและสารประกอบของหมู VIIA เชน - สารประกอบฟลูออไรด เติมลงในน้ําดื่มและยาสีฟนเพื่อชวยปองกันฟนผุ แกสฟลูออรีนใชเตรียมเทฟลอน ที่ใชเคลือบกระทะ ใชเตรียมสารขับดันในสเปรยที่เรียกวา สาร CFC - Cl2 (แกสคลอรีน) และ Ca(OCl)2 (แคลเซียมไฮโปคลอไรท) ใชเปนสารฟอกจางสี แกสคลอรีนทํา ปฏิกิริยากับ NH3 (แกสแอมโมเนีย) ไดสารประกอบไฮดราซีน (N2H4) ซึ่งใชเปนเชื้อเพลิงในจรวด สารประกอบ ของคลอรีนใชฆาเชื้อจุลินทรียในน้ําประปาและสระวายน้ํา นอกจากนี้ยังใชในอุตสาหกรรมยาฆาแมลงและผลิต กรดเกลือ (HCl) - I2 (ไอโอดีน) ใชเปนสวนผสมยาทิงเจอรไอโอดีน และใชเติมลงในเกลืออนามัยในรูปของ KI (โพแทสเซียมไอโอไดด) - Br2 (โบรมีน) และ I2 (ไอโอดีน) ใชทําหลอดไฟหนารถยนต ธาตุหมู VIIIA ธาตุหมู VIIIA มีเวเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 8 (ยกเวน ฮีเลียม มี 2 เวเลนซอิเล็กตรอน) จึงเสถียรมาก อยูเปนอะตอมอิสระได (1 โมเลกุลเทากับ 1 อะตอม) มีสถานะเปนแกส และเฉื่อยตอการเกิดปฏิกิริยา จึงเรียกวา แกสเฉื่อย (Inert Gas) ในปจจุบันพบวา คริปทอน (Kr) ซีนอน (Xe) และเรดอน (Rn) สามารถเกิดปฏิกิริยากับฟลูออรีนและ ออกซิเจนเกิดเปนสารประกอบได เชน XeF2, XeF4, XeF6, XeOF3, KrF2, RnF2 เปนตน สวนฮีเลียม (He) นีออน (Ne) และอารกอน (Ar) ไมเกิดปฏิกิริยาใดๆ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (13) ประโยชนของธาตุและสารประกอบของหมู VIIIA เชน - แกสฮีเลียม (He) ใชบรรจุในเรือเหาะ บอลลูน และลูกโปงสําหรับงานปารตี้ เนื่องจากมีความหนาแนนต่ํา และไมติดไฟ แกสฮีเลียมผสมกับแกสออกซิเจนเปนอากาศสําหรับนักดําน้ําลึก - แกสนีออน (Ne) ใชในหลอดไฟนีออน และใชบรรจุในหลอดไฟโฆษณาใหแสงสีสมแดง - แกสอารกอน (Ar) ใชบรรจุในหลอดไฟที่มีไส เนื่องจากไสหลอดไฟจะไมถูกเผาไหมในแกสอารกอน และ ชวยลดการระเหยกลายเปนไอของไสหลอด - แกสคริปทอน (Kr) ใชในหลอดไฟแฟลชสําหรับถายรูปความเร็วสูง ใชบรรจุหลอดไฟใหแสงสีเขียว - แกสซีนอน (Xe) ใชทําแสงเลเซอร ใชบรรจุหลอดไฟใหแสงสีน้ําเงิน - แกสเรดอน (Rn) เปนธาตุกัมมันตรังสี ใชรักษาโรคมะเร็ง โดยบรรจุในหลอดเล็กๆ ที่ปดสนิทนําไปวาง ไวใกลตําแหนงของเซลลมะเร็ง ธาตุแทรนซิชัน สมบัติที่สําคัญของธาตุแทรนซิชัน 1. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง 2. มีความหนาแนนสูง 3. สารประกอบและไอออนของธาตุแทรนซิชันมักจะมีสีสดใสเฉพาะตัว เชน - Ti (ไทเทเนียม) เชน TiCl3 (ไทเทเนียม (III) คลอไรด) มีสีมวง - V (วาเนเดียม) เชน VCl3 (วาเนเดียม (III) คลอไรด) มีสีเขียว - Cr (โครเมียม) เชน K2Cr2O7 (โพแทสเซียมไดโครเมต) มีสีสม - Fe (เหล็ก) เชน K4Fe(CN)6 (โพแทสเซียมเฮกซะไซยาโนเฟอเรต (II)) มีสีเหลือง - Co (โคบอลต) เชน CoSO4 (โคบอลต (II) ซัลเฟต) มีสีชมพูเขม - Ni (นิกเกิล) เชน NiCl2 (นิกเกิล (II) คลอไรด) มีสีเขียว - Cu (ทองแดง) เชน CuSO4 (คอปเปอร (II) ซัลเฟต) มีสีฟา 4. ธาตุแทรนซิชันนิยมใชเปนตัวเรงปฏิกิริยา เชน - ใช Fe เปนตัวเรงปฏิกิริยาในการเตรียมแกสแอมโมเนีย (NH3) จากปฏิกิริยาระหวางแกส N2 และ แกส H2 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) - ใช MnO2 เปนตัวเรงปฏิกิริยาในการสลายตัวของสารละลายไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H2O2) 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) MnO2 Fe
    • วิทยาศาสตร เคมี (14) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ธาตุกัมมันตรังสี ปแอร กูรี (Pierre Curie) และมารี กูรี (Marie Curie) นักวิทยาศาสตรชาวฝรั่งเศสไดพบวาธาตุอื่นๆ เชน พอโลเนียม (Po) เรเดียม (Ra) และทอเรียม (Th) ก็สามารถแผรังสีไดเชนเดียวกัน ปรากฏการณที่ธาตุแผรังสีได เองอยางตอเนื่องเชนนี้เรียกวา กัมมันตภาพรังสี ซึ่งเปนการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไม เสถียรและเรียกธาตุที่มีสมบัติเชนนี้วา ธาตุกัมมันตรังสี ธาตุตางๆ ที่พบในธรรมชาติสวนใหญมีเลขอะตอมสูงกวา 83 ลวนแตแผรังสีไดทั้งสิ้น ตัวอยางเชน U238 92 , U235 92 , Th232 90 , Ra226 88 ซึ่งอาจเขียนใหมเปน U-238, U-235, Th-232 และ Ra-226 นอกจาก ธาตุกัมมันตรังสีในธรรมชาติแลว นักวิทยาศาสตรยังสามารถสังเคราะห ธาตุกัมมันตรังสีขึ้นมาได ซึ่งสามารถนําไปใชประโยชนในดานตางๆ ไดมากมาย และเออรเนสต รัทเทอรฟอรด (Ernest Rutherford) ได ศึกษาเพิ่มเติม และไดแสดงใหเห็นวารังสีที่แผออกมาจากสารกัมมันตรังสีอาจเปนรังสีแอลฟา (α-ray) รังสีบีตา (β-ray) หรือรังสีแกมมา (γ-ray) ซึ่งมีสมบัติตางๆ ดังนี้ ตารางแสดงชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด ชนิดของรังสี สัญลักษณ สมบัติ รังสีแอลฟา หรืออนุภาคแอลฟา α หรือ H4 2 เปนนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีโปรตอนและนิวตรอน อยางละ 2 อนุภาค มีประจุไฟฟา +2 มีเลขมวล 4 มีอํานาจทะลุทะลวงต่ํามาก ไมสามารถผานแผนกระดาษหรือโลหะบางๆ ได เบี่ยงเบนในสนามไฟฟา โดยเบนเขาหาขั้วลบ รังสีบีตา หรืออนุภาคบีตา β หรือ e0 1- มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน มีประจุไฟฟา +1 มีมวลเทากับมวลของ อิเล็กตรอน มีอํานาจทะลุทะลวงสูงกวารังสีแอลฟาถึง 100 เทา สามารถผานแผนโลหะบางๆ เชน แผนตะกั่วหนา 1 mm หรือแผน อะลูมิเนียม หนา 5 mm มีความเร็วใกลเคียงความเร็วแสง เบี่ยงเบน ในสนามไฟฟา โดยเบนเขาหาขั้วบวก รังสีแกมมา γ เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ไมมีประจุและไมมีมวล มีอํานาจทะลุทะลวงสูงมากสามารถทะลุผานแผนตะกั่วหนา 8 mm หรือผานแผนคอนกรีตหนาๆ ได
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (15) ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไมเสถียร จะสลายตัวและแผรังสีไดเองตลอดเวลา โดยไมขึ้นอยูกับ อุณหภูมิ หรือความดัน อัตราการสลายตัว จะเปนสัดสวนโดยตรงกับจํานวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณ การสลายตัวจะบอกเปนครึ่งชีวิต โดยครึ่งชีวิตเปนสมบัติเฉพาะตัวของแตละไอโซโทป ครึ่งชีวิต (Half Life) ของสารกัมมันตรังสี หมายถึง ระยะเวลาที่สารกัมมันตรังสีสลายตัวไปจนเหลือเพียง ครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ใชสัญลักษณเปน t1/2 ตารางแสดงครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีบางชนิด ธาตุกัมมันตรังสี ครึ่งชีวิต รังสีที่แผออก Po214 84 1.6 × 10-4 วินาที α Na25 11 1 วินาที β O15 8 118 วินาที β I131 53 8.1 วัน β Co60 27 5.3 ป β C14 6 5730 ป β U238 92 4.5 × 109 ป α ตัวอยาง C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ป หมายความวา ถามี C-14 อยู 1 กรัม เมื่อเวลาผานไป 5730 ป จะเหลือ C-14 อยู 0.5 กรัม และเมื่อเวลาผานไปอีก 5730 ป จะเหลืออยู 0.25 กรัม เปนดังนี้ไปเรื่อยๆ กลาวไดวา ทุกๆ 5730 ป จะเหลือ C-14 เพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม
    • วิทยาศาสตร เคมี (16) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ปฏิกิริยานิวเคลียร ปฏิกิริยานิวเคลียรเปนปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่นิวเคลียสของธาตุ แลวทําใหเกิดธาตุใหมขึ้นและใหพลังงาน จํานวนมหาศาล ซึ่งตางจากปฏิกิริยาเคมี เพราะปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่อิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส ไมทําใหเกิดธาตุ ใหม แตไดสารใหมที่แตกตางจากสารเดิม รวมทั้งมีพลังงานเกี่ยวของไมมาก ปฏิกิริยานิวเคลียร ไดแก 1. ปฏิกิริยาฟชชัน (Fission Reaction) เปนกระบวนการแตกตัวของนิวเคลียส หมายถึง การที่ นิวเคลียสของธาตุหนักบางธาตุที่เปนเชื้อเพลิง เชน ยูเรเนียม พลูโทเนียม ถูกชนดวยนิวตรอนแลวแตกตัวออก เปนสองเสี่ยงเปนนิวเคลียสของธาตุเบาที่มีขนาดเกือบเทากัน เรียกวา ผลผลิตจากฟชชัน (Fission Product) พรอมกับมีอนุภาครังสีและพลังงานจํานวนมากถูกปลดปลอยออกมาดวย 2. ปฏิกิริยาฟวชัน (Fusion Reaction) คือ การหลอมตัวของนิวเคลียสของอะตอมธาตุเบาๆ เชน ไฮโดรเจน ฮีเลียม รวมตัวกันกลายเปนนิวเคลียสของธาตุที่หนักขึ้น พรอมกันนั้นก็มีอนุภาครังสีและพลังงาน มหาศาลออกมาดวย การที่จะทําใหเกิดกระบวนการฟวชันนี้ได จะตองใชความรอนสูงมาก ตัวอยางปฏิกิริยาฟวชัน ที่สําคัญคือ ปฏิกิริยาที่เกิดในดวงอาทิตยและดาวฤกษทั้งหลายซึ่งทําใหมีพลังงานมหาศาลกระจายออกมาสูหวง จักรวาล
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (17) ประโยชนของธาตุกัมมันตรังสี ธาตุกัมมันตรังสีแตละชนิดมีครึ่งชีวิตไมเทากัน และแผรังสีแตกตางกัน การนําธาตุกัมมันตรังสีมาใช ประโยชนจึงแตกตางกัน ดังตัวอยาง 1. ดานธรณีวิทยา ใชคารบอน-14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5730 ป หาอายุของวัตถุโบราณที่มีคารบอนเปน องคประกอบ เชน ไม กระดูก หรือสารอินทรียอื่นๆ 2. ดานการแพทย ใชเพื่อศึกษาความผิดปกติของอวัยวะตางๆ ในรางกาย โดยใหคนไขรับประทานอาหาร หรือยาที่มีไอโซโทปกัมมันตรังสีจํานวนเล็กนอย จากนั้นใชเครื่องมือตรวจสอบรังสีเพื่อติดตามดูผลการดูดซึม ไอโซโทปกัมมันตรังสีของระบบอวัยวะตางๆ เชน - ดื่มสารละลายไอโอดีน-131 แลวติดตามดูความผิดปกติของตอมไทรอยด - ใชไอโอดีน-132 ติดตามดูภาพสมอง - ฉีดโซเดียม-24 เขาเสนเลือดโดยตรงเพื่อดูระบบการไหลเวียนของเลือด - รับประทาน เทคนีเซียม-99 เมื่อตองการดูภาพหัวใจ ตับ ปอด - นอกจากนี้แพทยยังใชไอโซโทปกัมมันตรังสีรักษาโรคโดยตรง เชน ใชโคบอลต-60 หรือเรเดียม-226 ในการรักษาโรคมะเร็ง 3. ดานเกษตรกรรม ใชไอโซโทปกัมมันตรังสีในการติดตามระยะเวลาของการหมุนเวียนแรธาตุในพืช โดยเริ่มตนจากการดูดซึมที่รากจนถึงการคายออกที่ใบหรือจํานวนแรธาตุที่พืชสะสมไวที่ใบ เชน ใชฟอสฟอรัส-32 จํานวนเล็กนอยผสมกับฟอสฟอรัสที่ไมมีรังสีเพื่อทําปุย แลวใชรังสีเพื่อการปรับปรุง เมล็ดพืชใหไดพันธุกรรมตามตองการ โดยการนําเมล็ดพันธุพืชมาอาบรังสีนิวตรอนในปริมาณและระยะเวลาที่ เหมาะสมจะทําใหเกิดการกลายพันธุได 4. ดานอุตสาหกรรม ใชไอโซโทปกัมมันตรังสีกับงานหลายอยาง เชน - ใชตรวจหารอยตําหนิในโลหะหรือรอยรั่วของทอขนสงของเหลว - ในอุตสาหกรรมการทําอัญมณีใชรังสีเพื่อทําใหอัญมณีมีสีสันสวยงามขึ้น โดยใชรังสีแกมมา นิวตรอน หรืออิเล็กตรอนพลังงานสูงฉายไปบนอัญมณี จะทําใหสารที่ทําใหเกิดสีบนอัญมณีเปลี่ยนสีไปได อัญมณีที่ฉายดวย รังสีแกมมาจะไมมีรังสีตกคางแตการอาบดวยนิวตรอนจะมีไอโซโทปกัมมันตรังสีเกิดขึ้น จึงตองปลอยใหไอโซโทป กัมมันตรังสีสลายตัวจนมีระดับที่ปลอดภัยจึงนํามาใชประโยชน 5. การเก็บถนอมอาหาร ใชโคบอลต-60 ซึ่งจะใหรังสีแกมมาที่ไมมีผลตกคางและรังสีจะทําลายแบคทีเรีย จึงชวยเก็บรักษาอาหารไวไดนานหลายวันหลังจากการผานรังสีเขาไปในอาหารแลว
    • วิทยาศาสตร เคมี (18) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง ตารางธาตุ 1. ขอใดกลาวไมถูกตอง 1) ธาตุที่มีอิเล็กตรอน 36 ตัว จัดเปนแกสเฉื่อย 2) ธาตุที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 8 18 7 จัดเปนธาตุแฮโลเจน 3) น้ําจัดเปนสารประกอบไอออนิก เพราะแตกตัวได H+ ที่มีประจุบวก กับ OH- ที่มีประจุลบ 4) ธาตุที่มีอิเล็กตรอน 12 ตัว เกิดเปนสารประกอบไอออนิกไดโดยเสียอิเล็กตรอน 2 ตัว 2. ขอความใดตอไปนี้ถูกตอง 1) ธาตุ 6X เมื่อเกิดเปนสารประกอบคลอไรดจะมีสูตรเคมีเปน XCl3 2) ธาตุ 11X ทําปฏิกิริยากับน้ําใหสารประกอบไฮดรอกไซดและแกสไฮโดรเจน 3) ธาตุ 12X เมื่อเกิดเปนสารประกอบไฮไดรดจะมีสูตรเคมีเปน XH 4) สารประกอบออกไซดของธาตุ 16X เมื่อละลายในน้ําจะมีสมบัติเปนเบส 3. สารประกอบทุกตัวในขอใดที่มีองคประกอบของธาตุกึ่งโลหะ 1) แกว สารสม 2) น้ําตาลทราย บอแรกซ 3) คอรันดัม ดินประสิว 4) เกลือแกง เกลืออนามัย 4. พิจารณาขอมูลการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี M, N, O และ P ดังตารางตอไปนี้ ธาตุ มวลเริ่มตน (g) ระยะเวลาที่ปลอยทิ้งไว (วัน) มวลที่เหลือ (g) M N O P 40 30 16 2 32 60 36 100 2.5 1.875 0.25 0.125 ธาตุใดมีครึ่งชีวิตนอยที่สุด 1) M 2) N 3) O 4) P 5. ธาตุ 3 ชนิด มีสัญลักษณดังนี้ A8 4 B27 13 C35 17 ขอใดเปนสูตรเคมีของสารประกอบฟลูออไรดของธาตุทั้งสามชนิด ตามลําดับ 1) AF BF3 CF2 2) AF B2F3 CF2 3) AF2 B2F3 CF 4) AF2 BF3 CF เฉลย 1. 3) 2. 2) 3. 1) 4. 3) 5. 4)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (19) พันธะเคมี ในธรรมชาติจะพบแกสเฉื่อยอยูในรูปของอะตอมเดี่ยวๆ จากการศึกษาพบวาแกสเฉื่อยมีเวเลนซอิเล็กตรอน เทากับ 8 (ยกเวนฮีเลียมเทากับ 2) แสดงวาธาตุที่มีเวเลนซอิเล็กตรอนเทากับ 8 จะมีความเสถียร แตอะตอมของ ธาตุสวนใหญมีเวเลนซอิเล็กตรอนไมเทากับ 8 จึงไมเสถียร ดังนั้นอะตอมของธาตุตางๆ จึงรวมกันเปนกลุมอะตอม ตามกฎออกเตต (Octet Rule) เพื่อปรับโครงสรางการจัดเรียงอิเล็กตรอนใหเสถียรคลายกับการจัดเรียง อิเล็กตรอนของธาตุหมู VIIIA การที่อิเล็กตรอนมารวมตัวกันเพื่อจัดเวเลนซอิเล็กตรอนใหเสถียร ทําใหเกิดแรงยึดเหนี่ยวระหวางอะตอมขึ้น สงผลใหอะตอมรวมกันเปนกลุมอะตอมหรือรวมกันเปนโมเลกุล เรียกแรงยึดเหนี่ยวระหวางอะตอมนี้วา พันธะเคมี (Chemical Bond) หรือกลาวไดวาพันธะเคมีเกิดขึ้นจากอะตอมที่มารวมตัวกันเพื่อจัดอิเล็กตรอนใหมใหเสถียรนั่นเอง พันธะเคมีอาจแบงตามลักษณะการเกิดออกไดเปน 3 ประเภท คือ พันธะโลหะ พันธะไอออนิก และพันธะ โคเวเลนต พันธะโลหะ (Metallic Bond) อะตอมของโลหะยึดเหนี่ยวกันดวยเวเลนซอิเล็กตรอนที่มีลักษณะคลายกระแสคลื่นทะเล ซึ่งอิเล็กตรอน เหลานี้มาจากอะตอมของโลหะที่ตองการความเสถียร เปนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไดทุกทิศทาง ขณะเคลื่อนที่ไปจะ สงแรงไปดึงดูดนิวเคลียสของแตละอะตอมไว อะตอมของโลหะทุกอะตอมจะใหเวเลนซอิเล็กตรอน เชน 11Na (2, 8, 1) จะใหอิเล็กตรอนมารวมในทะเล อิเล็กตรอนอะตอมละ 1 อิเล็กตรอน ในลักษณะเชนนี้ ทําใหอะตอมของโลหะเกิดการปรับตัว เกิดแรงยึดเหนี่ยว ของอะตอมแตละอะตอม ในลักษณะของกลุมไอออนบวกดึงดูดกับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไดอิสระทุกทิศทาง โดย แรงชนิดนี้เกิดขึ้นเฉพาะภายในกอนโลหะจึงเรียกวา “พันธะโลหะ” ++ + + + ++ ++ ++ +
    • วิทยาศาสตร เคมี (20) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สมบัติของโลหะ 1. โลหะเปนตัวนําไฟฟาที่ดี เพราะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปไดงายทั่วทั้งกอนของโลหะ แตโลหะนําไฟฟา ไดนอยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากไอออนบวกมีการสั่นสะเทือนดวยความถี่และชวงกวางที่สูงขึ้นทําให อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไมสะดวก 2. โลหะนําความรอนไดดี เพราะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได โดยอิเล็กตรอนซึ่งอยูตรงตําแหนงที่มี อุณหภูมิสูงจะมีพลังงานจลนสูง และอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลนสูงจะเคลื่อนที่ไปยังสวนอื่นของโลหะ จึงสามารถ ถายเทความรอนใหแกสวนอื่นๆ ของแทงโลหะที่มีอุณหภูมิต่ํากวาได 3. โลหะตีแผเปนแผนหรือดึงออกเปนเสนได เพราะไอออนบวกแตละไอออนอยูในสภาพเหมือนๆ กัน และไดรับแรงดึงดูดจากประจุลบเทากันทั้งแทงโลหะ เมื่อถูกทุบ ตีหรือดึงจะไมแตก เพราะไอออนบวกเลื่อนไถล ผานกันไดโดยไมหลุดจากกัน เนื่องจากมีกลุมของอิเล็กตรอนทําหนาที่คอยยึดไอออนบวกเหลานี้ไว 4. โลหะมีผิวมันวาว เพราะกลุมของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไดโดยอิสระจะรับและกระจายแสงออกมา จึง ทําใหโลหะสามารถสะทอนแสงซึ่งเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาได 5. โลหะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะพันธะในโลหะเปนพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหวาง เวเลนซอิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดในกอนโลหะกับไอออนบวกจึงเปนพันธะที่แข็งแรงมาก พันธะไอออนิก (Ionic Bond) พันธะไอออนิกเกิดขึ้นระหวางอะตอมของโลหะกับอโลหะ โดยที่โลหะใหเวเลนซอิเล็กตรอนเปลี่ยนไปเปน ไอออนบวกเทากับจํานวนอิเล็กตรอนที่ให สวนอโลหะรับอิเล็กตรอนเขามาใหเวเลนซอิเล็กตรอนครบแปด แลว เปลี่ยนไปเปนไอออนลบที่มีประจุลบเทากับอิเล็กตรอนที่รับเขามา และไอออนบวกและไอออนลบจะรวมกันใน อัตราสวนที่ทําใหประจุไฟฟาบวกเทากับประจุไฟฟาลบ กลายเปนสารประกอบไอออนิก Electron is given away Alom with spare electron Needs an electron to become stable
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (21) การเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก หลักการ ดุลประจุบวกของไอออนบวกใหเทากับประจุลบของไอออนลบ โดยการคูณไขวคาประจุ เขียน ไอออนบวกพรอมประจุ ตามดวยไอออนลบพรอมประจุ เอาคาประจุคูณไขว แลวทอนใหเปนอัตราสวนต่ําสุด การเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก 1. ถาเปนโลหะหมู IA, IIA และ IIIA รวมกับอโลหะ ใหอานชื่อโลหะกอน แลวอานชื่ออโลหะโดยเปลี่ยน เสียงทายเปน ไ-ด (-ide) เชน NaCl อานวา โซเดียมคลอไรด CaF2 อานวา แคลเซียมฟลูออไรด Al2O3 อานวา อะลูมิเนียมออกไซด K2S อานวา โพแทสเซียมซัลไฟด Li3N อานวา ลิเทียมไนไตรด 2. ถาเปนโลหะแทรนซิชันรวมกับอโลหะ ใหอานชื่อโลหะ แลวอานจํานวนประจุของโลหะเปนภาษาอังกฤษ ตามดวยการอานชื่ออโลหะ โดยเปลี่ยนเสียงทายเปน ไ-ด (-ide) เชน FeS อานวา ไอรออน (II) ซัลไฟด Fe2S3 อานวา ไอรออน (III) ซัลไฟด Cu2O อานวา คอปเปอร (I) ออกไซด CuO อานวา คอปเปอร (II) ออกไซด 3. ถาโลหะรวมกับกลุมอะตอมที่มีประจุไฟฟา ใหอานชื่อโลหะแลวอานชื่อกลุมอะตอมที่มีประจุไฟฟา เชน NaNO3 อานวา โซเดียมไนเตรต Ca(OH)2 อานวา แคลเซียมไฮดรอกไซด K2SO4 อานวา โพแทสเซียมซัลเฟต CaCO3 อานวา แคลเซียมคารบอเนต สมบัติของสารประกอบไอออนิก 1. สารประกอบไอออนิกมีสถานะเปนของแข็งที่อุณหภูมิหอง และเปราะ 2. สารประกอบไอออนิกมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เนื่องจากผลของแรงยึดเหนี่ยวระหวางไอออน บวกและไอออนลบ 3. สูตรของสารประกอบไอออนิกเปนสูตรอยางงาย ไมมีสูตรโมเลกุล เนื่องจากเปนสูตรที่แสดงอัตราสวน ต่ําสุดที่ไอออนบวกรวมพอดีกับไอออนลบ 2. สารประกอบไอออนิกเมื่อเปนของแข็งจะไมนําไฟฟา แตจะนําไฟฟาเมื่อหลอมเหลวหรือเปนสารละลาย 3. สารประกอบไอออนิกบางชนิดละลายน้ําได แตบางชนิดไมละลายน้ํา
    • วิทยาศาสตร เคมี (22) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 พันธะโคเวเลนต (Covalent Bond) พันธะโคเวเลนตเกิดขึ้นระหวางอะตอมของอโลหะกับอโลหะ โดยอะตอมของอโลหะนําเวเลนซอิเล็กตรอน มาใชรวมกันเปนคูๆ เพื่อใหมีอิเล็กตรอนวงนอกครบแปด คลายการจัดเรียงอิเล็กตรอนของแกสเฉื่อย (สําหรับ ไฮโดรเจนจะสรางพันธะเพื่อใหมีอิเล็กตรอนวงนอกครบสอง) โดยอิเล็กตรอนคูที่อะตอมทั้งสองใชรวมกันนั้น เรียกวา อิเล็กตรอนคูรวมพันธะ (Bonded Pair Electrons) ชนิดของพันธะโคเวเลนต พันธะโคเวเลนตแบงออกเปน 3 ชนิด ไดแก 1. พันธะเดี่ยว (Single Bond) คือ พันธะที่เกิดจากการใชเวเลนซอิเล็กตรอนรวมกัน 1 คู 2. พันธะคู (Double Bond) คือ พันธะที่เกิดจากการใชเวเลนซอิเล็กตรอนรวมกัน 2 คู 3. พันธะสาม (Triple Bond) คือ พันธะที่เกิดจากการใชเวเลนซอิเล็กตรอนรวมกัน 3 คู ในการเกิดพันธะโคเวเลนตชนิดพันธะเดี่ยว อิเล็กตรอนคูรวมพันธะมาจากอะตอมละ 1 อิเล็กตรอน แตถาอิเล็กตรอนคูรวมพันธะมาจากอะตอมใดอะตอมหนึ่งเพียงอะตอมเดียว จะเรียกพันธะที่เกิดขึ้นวา พันธะ โคออรดิเนตโคเวเลนต (Coordinate Covalent Bond) การเขียนสูตรโครงสรางสารประกอบโคเวเลนต สูตรโครงสรางที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงวา อะตอมใดสรางพันธะกับอะตอมใดและเปนพันธะชนิดใด สูตร โครงสรางของสารประกอบโคเวเลนตเขียนได 2 แบบ ดังนี้ 1. สูตรโครงสรางแบบจุด (Electron Dot Formula) เปนสูตรที่เขียนเพื่อแสดงเวเลนซอิเล็กตรอนของ ธาตุในการสรางพันธะ โดยใช 1 จุด แทน 1 อิเล็กตรอน Li Be B C N O F Ne
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (23) 2. สูตรโครงสรางแบบเสน (Graphic Formula) เปนสูตรที่นิยมเขียนโดยใชเสนตรงแทนจํานวน อิเล็กตรอนคูรวมพันธะ ดังนี้ พันธะเดี่ยวใช แทนอิเล็กตรอนคูรวมพันธะ 1 คู พันธะคูใช แทนอิเล็กตรอนคูรวมพันธะ 2 คู พันธะสามใช แทนอิเล็กตรอนคูรวมพันธะ 3 คู พันธะโคออรดิเนตโคเวเลนต ใช → ตัวอยาง การเขียนสูตรแบบจุดและสูตรแบบเสนของสารประกอบโคเวเลนต สูตรโมเลกุล สูตรแบบจุด สูตรแบบเสน HF H F H2S H S H PCl3 Cl P Cl Cl การเรียกชื่อสารประกอบโคเวเลนต การเรียกชื่อสารประกอบโคเวเลนตมีหลักดังนี้ 1. อานชื่อธาตุตัวหนาตามดวยธาตุตัวตอไป แลวเปลี่ยนพยางคทายเปน ไ-ด (-ide) 2. บอกจํานวนอะตอมของธาตุที่เปนองคประกอบเปนภาษากรีก ดังนี้ มอนอ (mono) = หนึ่ง เฮกซะ (hexa) = หก ได (di) = สอง เฮปตะ (hepta) = เจ็ด ไตร (tri) = สาม ออกตะ (octa) = แปด เตตระ (tetra) = สี่ โนนะ (nona) = เกา เพนตะ (penta) = หา เดคะ (deca) = สิบ 3. ถาธาตุตัวหนามีเพียงหนึ่งอะตอม ไมตองบอกจํานวนของอะตอมนั้น แตสําหรับธาตุตัวหลังแมวามีเพียง หนึ่งอะตอมก็ตองบอกดวย ตัวอยางการเรียกชื่อสารประกอบโคเวเลนต CO อานวา คารบอนมอนอกไซด CO2 อานวา คารบอนไดออกไซด CCl4 อานวา คารบอนเตตระคลอไรด N2O5 อานวา ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด SO3 อานวา ซัลเฟอรไตรออกไซด
    • วิทยาศาสตร เคมี (24) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สมบัติของสารประกอบโคเวเลนต สมบัติของสารประกอบโคเวเลนตมีดังนี้ 1. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ํา เพราะการหลอมเหลวหรือการเดือดทําลายเฉพาะแรงยึดเหนี่ยว ระหวางโมเลกุล และแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลมีคานอย 2. สารประกอบโคเวเลนตไมนําไฟฟาในทุกสถานะ หรือเมื่ออยูในสภาพที่เปนสารละลายสวนใหญก็ไมนํา ไฟฟา เพราะการละลายของสารประกอบโคเวเลนตไมแตกตัวเปนไอออน ยกเวนสารที่มีสภาพขั้วแรงมากเมื่อเปน สารละลายจะนําไฟฟาได เชน HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4 3. โมเลกุลโคเวเลนตที่มีขั้วจะละลายในโมเลกุลโคเวเลนตที่มีขั้ว สวนโมเลกุลโคเวเลนตที่ไมมีขั้วก็จะ ละลายในโมเลกุลโคเวเลนตที่ไมมีขั้ว สารโครงผลึกรางตาขาย สารประกอบโคเวเลนตมักมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ํา และมีโครงสรางโมเลกุลขนาดเล็ก แตมี สารประกอบโคเวเลนตบางชนิดมีโครงสรางโมเลกุลขนาดยักษ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงมาก เนื่องจาก อะตอมสรางพันธะโคเวเลนตยึดเหนี่ยวกันทั้งสามมิติเกิดเปนโครงสรางคลายตาขาย สารประเภทนี้เรียกวา สาร โครงผลึกรางตาขาย (Covalent Network) ตัวอยางสารโครงผลึกรางตาขาย เชน เพชร แกรไฟต
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (25) ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง พันธะเคมี 1. สารแตละคูในขอใดตอไปนี้ที่มีพันธะโคเวเลนตในโมเลกุลเปนพันธะชนิดเดียวกัน 1) เพชรแท ซิลิกอนบริสุทธิ์ 2) คลอรีน โบรมีน 3) แกสออกซิเจน แกสไนโตรเจน 4) ถานไม ถานแกรไฟต 2. กําหนดขอมูลไดดังนี้ สาร มวลโมเลกุล จุดเดือน (°C) ที่ความดัน 1 บรรยากาศ น้ํา 18.0 100.0 แอซีโตน 58.1 56.3 เมทานอล 46.0 48.5 อีเทอร 74.0 34.6 ก. น้ํามีความดันไอต่ําสุด จึงมีจุดเดือดสูงสุด ข. น้ํามีมวลโมเลกุลต่ําสุด จึงมีจุดเดือดสูงสุด ค. อีเทอรมีมวลโมเลกุลสูงสุด จึงมีจุดเดือดต่ําสุด ขอใดกลาวถูกตอง 1) ก 2) ข. และ ค. 3) ก., ข. และ ค. 4) ไมมีขอใดถูกตอง 3. สารในขอใดที่มีทั้งพันธะโคเวเลนตและไอออนิก 1) KOH 2) CH2O 3) POCl2 4) Hg2Cl2 4. ของแข็งชนิดใดตอไปนี้นําไฟฟาไดนอยที่สุด 1) แกรไฟต 2) Na 3) Pb 4) NaCl 5. พิจารณาขอความตอไปนี้ ก. เกลือแกงและโซดาไฟเปนสารประกอบของโลหะหมู 1A ข. สารประกอบไอออนิกที่มีสถานะเปนของแข็งสามารถนําไฟฟาได ค. โลหะแทรนซิชันมีสมบัติทางกายภาพเหมือนโลหะหมู 1A และ 2A ขอใดกลาวถูกตอง 1. ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3. ก. และ ค. 4) ก., ข. และ ค. เฉลย 1. 2) 2. 1) 3. 1) 4. 1) 5. 3)
    • วิทยาศาสตร เคมี (26) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reaction) คือ กระบวนการที่เกิดจากสารเคมีเกิดการเปลี่ยนแปลงแลวสงผลให เกิดสารใหมขึ้นมาซึ่งมีคุณสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได เชน การเกิดฟองแกส ตะกอน ความรอน หรือการเปลี่ยนสี การเกิดปฏิกิริยาเคมีจําเปนตองมีสารเคมีตั้งตน (เรียกสารเคมีตั้งตนเหลานี้วา “สารตั้งตน” หรือ Reactant) ทําปฏิกิริยาตอกันและทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางเคมี ซึ่งกอตัวขึ้นมาเปนสารใหมที่เรียกวา “ผลิตภัณฑ (Product)” ตัวอยางเชน C + O2 CO2 สารที่เขียนทางซายมือของลูกศร เรียกวา สารตั้งตน สารที่เขียนทางขวามือของลูกศร เรียกวา สารผลิตภัณฑ เครื่องหมาย + หมายถึง ทําปฏิกิริยากัน เครื่องหมาย แสดงการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งตนไปเปนสารผลิตภัณฑ สมการเคมี สมการเคมี (Chemical Equation) เปนตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี แสดงใหเห็นวาสารตั้งตนใด ทําปฏิกิริยากันแลวเกิดเปนสารผลิตภัณฑใด เชน Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) Mg และ HCl คือ สารตั้งตน MgCl2 และ H2 คือ สารผลิตภัณฑ สัญลักษณในวงเล็บแสดงสถานะของสาร ไดแก g = gas หมายถึง สถานะแกส l = liquid หมายถึง สถานะของเหลว s = solid หมายถึง สถานะของแข็งหรือตะกอน aq = aqueous หมายถึง สารที่ละลายในน้ํา
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (27) พลังงานกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาหลายชนิด เชน ปฏิกิริยาระหวางแกส O2 กับ H2, ปฏิกิริยาการเผาไหมของเชื้อเพลิงตางๆ ถา ปลอยใหเกิดขึ้นเองที่อุณหภูมิหองจะไมมีการเปลี่ยนแปลง เพราะพลังงานที่ตองใชเพื่อใหเกิดปฏิกิริยายังไมเพียง พอที่จะทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลง จากเหตุผลดังกลาวจึงสามารถแบงปฏิกิริยาโดยใชพลังงานเปนเกณฑได 2 ประเภท 1. ปฏิกิริยาดูดความรอน (Endothermic Reaction) คือ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวของกับพลังงานที่ดูดเขาไป ทั้งหมดเพื่อสลายพันธะในสารตั้งตนมากกวาพลังงานทั้งหมดที่คายออกมาจากการสรางพันธะในผลิตภัณฑ ปฏิกิริยาชนิดนี้เมื่อเกิดขึ้นอุณหภูมิของภาชนะลดต่ําลง (เย็นลง) ตัวอยางของปฏิกิริยาดูดความรอน เชน การเช็ดแผล ดวยแอมโมเนีย หรือเหงื่อออก การดําเนินไปของปฏิกิริยา พลังงาน 2. ปฏิกิริยาคายความรอน (Exothermic Reaction) คือ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวของกับพลังงานที่คายออกมา ทั้งหมดจากการสรางพันธะในผลิตภัณฑมากกวาพลังงานที่ดูดเขาไปทั้งหมดเพื่อสลายพันธะในสารตั้งตน ปฏิกิริยา ชนิดนี้เมื่อเกิดขึ้นแลวจะทําใหอุณหภูมิของภาชนะเพิ่มสูงขึ้น (รอนขึ้น) ตัวอยางของปฏิกิริยาคายความรอน เชน ปฏิกิริยาการเผาไหม, ปฏิกิริยาระหวางน้ํายาขัดพื้นหองน้ํากับกระเบื้อง การดําเนินไปของปฏิกิริยา พลังงาน
    • วิทยาศาสตร เคมี (28) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of Reaction) หมายถึง “ปริมาณของผลิตภัณฑที่เกิดขึ้น จากปฏิกิริยา ใน 1 หนวยเวลา” การวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเปนการวัดปริมาณของผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นใน 1 หนวยเวลา หรือปริมาณของสารตั้งตนที่ลดลงใน 1 หนวยเวลา เขียนเปนความสัมพันธดังนี้ อัตราการเปลี่ยนแปลงของสาร = ปริมาณสารตั้งตนที่ลดลง เวลาที่ใชในการเกิดปฏิกิริยา = ปริมาณสารผลิตภัณฑที่เพิ่มขึ้น เวลาที่ใชในการเกิดปฏิกิริยา จากสมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) อัตราการเปลี่ยนแปลงของสาร = อัตราการลดลงของ Mg = - t [Mg] ∆ ∆ = อัตราการลดลงของ Mg = - t [HCl] ∆ ∆ = อัตราการเพิ่มขึ้นของ MgCl2 = + t ][MgCl2 ∆ ∆ = อัตราการเพิ่มขึ้นของ H2 = + t ][H2 ∆ ∆ เครื่องหมาย - หมายถึง ปริมาณของสารลดลง เครื่องหมาย + หมายถึง ปริมาณของสารเพิ่มขึ้น ในปฏิกิริยาใดปฏิกิริยาหนึ่ง อัตราการลดลงหรืออัตราการเพิ่มขึ้นของสารแตละชนิดจะแตกตางกันตาม สัมประสิทธิ์ที่ดุลหนาสมการ จากสมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) อัตราการลดลงของ HCl เทากับ 2 เทาของอัตราการลดลงของ Mg หรือ อัตราการลดลงของ HCl เทากับ 2 เทาของอัตราการเพิ่มขึ้นของ H2 การวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา จะพิจารณาจากการวัดปริมาณของสารตั้งตนหรือสารผลิตภัณฑก็ได ทั้งนี้ขึ้นอยูกับความสะดวกของการ ทดลอง ลักษณะและสมบัติของสารที่เกี่ยวของ ตัวอยางเชน 1. ถาในปฏิกิริยาเกี่ยวของเปนแกส อาจจะวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากปริมาณของแกสที่เกิดขึ้นหรือวัด จากความดันของระบบที่เปลี่ยน 2. ถาในปฏิกิริยาเกี่ยวของกับสารที่มีสี อาจจะวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากความเขมขนของสีที่ลดลง ของสารตั้งตน หรือความเขมของสีที่เพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ 3. ถาในปฏิกิริยาเกี่ยวของกับสารละลาย จะวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากความเขมขนของสารละลายที่ เปลี่ยนไป
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (29) หนวยของเวลา ขึ้นอยูกับชนิดของปฏิกิริยา ถาปฏิกิริยาเกิดเร็วก็อาจจะวัดเปนนาที หรือวินาที ถาเกิดชา อาจจะวัดเปนชั่วโมงหรือเปนวัน หนวยของอัตราการเกิดปฏิกิริยา ขึ้นอยูกับหนวยปริมาณของสารและเวลา เชน แกสใชลูกบาศก เซนติเมตรตอวินาที หรือมิลลิเมตรตอวินาที ของแข็งใชเปน กรัมตอวินาที สารละลายใชเปน โมลตอลิตร-วินาที เปนตน กราฟแสดงความสัมพันธระหวางปริมาณสารกับเวลา เวลา (s) ปริมาณสาร เสนที่ 1 เสนที่ 2 กราฟเสนที่ 1 แสดงการเพิ่มขึ้นของสารกับเวลาที่เปลี่ยนแปลง โดยแปลความหมายไดวาเปนกราฟ ระหวางผลิตภัณฑที่เพิ่มขึ้นกับเวลา โดยชวงแรกของกราฟจะมีความชันมากเพราะอัตราการเกิดของสารเพิ่มขึ้น อยางรวดเร็ว แตเมื่อเวลาผานไปอัตราการเพิ่มขึ้นจะชาลง กราฟเสนที่ 2 แสดงการลดลงของสารกับเวลาที่เปลี่ยนแปลง โดยแปลความหมายไดวาเปนกราฟของ สารตั้งตนที่ลดลงกับเวลา โดยชวงแรกของกราฟจะมีความชันมากเพราะอัตราการลดลงของสารเกิดขึ้นอยางรวดเร็ว แตเมื่อเวลาผานไปอัตราการลดลงจะชาลง ปจจัยที่มีผลตอการเกิดปฏิกิริยา 1. ธรรมชาติของสารตั้งตน สารแตละชนิดมีสมบัติตางกัน เชน ธาตุโซเดียม (Na) ทําปฏิกิริยากับน้ําได เร็วกวาธาตุแมกนีเซียม (Mg) หรือสารชนิดเดียวกันแตมีโครงสรางตางกันก็จะทําปฏิกิริยาในอัตราเร็วที่แตกตางกัน เชน ฟอสฟอรัสขาวเกิดปฏิกิริยางายเพราะสารตั้งตนมีโครงสรางไมซับซอน 2. พื้นที่ผิวของสารที่เขาทําปฏิกิริยา โดยทั่วๆ ไป อัตราการเกิดปฏิกิริยาเปนสัดสวนโดยตรงกับพื้นที่ผิว ของสารตั้งตนที่เขาทําปฏิกิริยากัน (เฉพาะปฏิกิริยาเนื้อผสมเทานั้น ถาเปนปฏิกิริยาเนื้อเดียว พื้นที่ผิวของสารตั้งตน จะไมมีผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยา) พื้นที่ผิว ∝ อัตราการเกิดปฏิกิริยา นั่นคือ ถาพื้นที่ผิวมาก อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วกวาเมื่อพื้นที่ผิวนอย 3. อุณหภูมิ การที่อุณหภูมิของสารตั้งตนเพิ่มขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิ สูงขึ้น โมเลกุลของสารจะมีพลังงานจลนสูงขึ้น เคลื่อนที่เร็วขึ้นจึงชนกันบอยมากขึ้น โอกาสในการเกิดผลิตภัณฑ จึงมีมากขึ้น
    • วิทยาศาสตร เคมี (30) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 4. ตัวเรงและตัวหนวงปฏิกิริยา ตัวเรง (Catalyst) คือ ตัวเรงปฏิกิริยาเปนสารเคมีที่ชวยทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาไดเร็วขึ้น เนื่องจากตัวเรงปฏิกิริยาจะชวยใหสารตั้งตนชนกันถูกทิศทางมากขึ้นโอกาสในการเกิดผลิตภัณฑจึงสูงมากขึ้น ปฏิกิริยาจึงเกิดเร็วขึ้น แตเมื่อสิ้นสุดลงแลวจะกลับคืนเปนสารเดิม ตัวหนวง (Inhibitor) คือ ตัวหนวงปฏิกิริยาเปนสารเคมีที่ชวยทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาชาลง เนื่องจากตัวหนวงปฏิกิริยาจะขัดขวางการชนกันของสารตั้งตน โอกาสในการเกิดผลิตภัณฑจึงลดลง 5. ความเขมขนของสารเริ่มตน ในกรณีที่สารตั้งตนเปนสารละลาย ยิ่งสารละลายนั้นมีความเขมขนมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วขึ้นเนื่องจากมีจํานวนอนุภาคของตัวถูกละลายมากขึ้นจะชนกันบอยมากขึ้น ความเขมขนของสารเริ่มตนบางตัวมีผลตอการเกิดปฏิกิริยามาก บางตัวมีผลนอย บางตัวไมมีเลย เพราะ ในปฏิกิริยานั้นอาจมีหลายขั้นตอน และอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะขึ้นกับขั้นตอนที่ชาที่สุด ซึ่งเรียกวา ขั้นกําหนดอัตรา ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง ปฏิกิริยาเคมี 1. ปฏิกิริยาของแผนโลหะอลูมิเนียมน้ําหนัก 10.0 กรัม กับสารละลายกรดซัลฟวริกเขมขน 0.10 โมลาร ปริมาตร 20 มิลลิลิตร ที่ 25°C ทําใหเกิดแกสไฮโดรเจนขึ้นดังสมการ 2Al(s) + 3H2SO4(aq) Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g) การปรับการทดลองตามขอใดจะทําใหอัตราการเกิดแกสไฮโดรเจนลดลงจากเดิม 1) ทําปฏิกิริยาที่ 35°C 2) เติมน้ําลงไป 10.0 มิลลิลิตร 3) ใชกรดที่มีความเขมขน 0.12 โมลาร 4) ใชผงโลหะอลูมิเนียมน้ําหนัก 10.0 กรัม 2. รูปการทดลองหาอัตราเร็วในการสลายตัวของลวดแมกนีเซียมดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก HCl Mg 2H ถาตองการเพิ่มอัตราเร็วของปฏิกิริยานี้ วิธีในขอใดใหผลนอยที่สุด 1) เขยาหลอดทดลองแรงๆ 2) เติมสารละลายกรดใหมีปริมาตรเพิ่มขึ้น 3) เพิ่มลวดแมกนีเซียมขนาดเทาเดิมลงไปอีกชิ้นหนึ่ง 4) หั่นลวดแมกนีเซียมออกเปนเสนเล็กๆ โดยไมเพิ่มน้ําหนัก
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (31) 3. ขอใดเปนกิจกรรมหรือผลิตภัณฑที่เกี่ยวของกับปฏิกิริยาเคมีทั้งหมด 1) การสังเคราะหแสงของพืช กลิ่นหอมที่เกิดจากยาดับกลิ่น 2) การเกิดหินงอกหินยอย การเผากระดาษ 3) การจุดพลุดอกไมไฟ เมฆรวมตัวเปนฝน 4) การเกิดสนิมเหล็ก การสูบลมยางลอรถยนต 4. ประชาชนที่อาศัยอยูใกลโรงงานอุตสาหกรรมไมควรเก็บน้ําฝนไวเพื่อการบริโภคเพราะเหตุใด 1) มีฝุนละอองมากไมเหมาะกับการบริโภค 2) มีตะกรันมากใชบริโภคอาจเปนนิ่วได 3) มีกรดคารบอนิกและกรดไฮโดรคลอริกปนอยู 4) มีกรดกํามะถันและกรดไนตริกปนอยู 5. ปฏิกิริยาเคมีระหวางลวดแมกนีเซียมกับสารละลายกรดซัลฟวริกเปนดังสมการ Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g) บันทึกเวลาในการเกิดแกส H2 เริ่มตนจนถึงปริมาตร 5 cm3 ดังตาราง ปริมาตร H2 ที่เกิด (cm3) เวลาที่ใช (s) 1 2 3 4 5 4 6 9 14 20 จากขอมูลในตาราง ขอใดถูก อัตราการเกิดปฏิกิริยา (cm3/s) อัตราเฉลี่ย อัตราการเกิด H2 ชวง 3–5 cm3 1) 0.16 0.18 2) 0.25 0.18 3) 0.50 0.25 4) 0.25 0.27 6. ไฮโดรเจนเปนแกสที่เบาที่สุด ใชทําใหบอลลูนลอยตัวขึ้นในอากาศได แตในทางปฏิบัติจะใชแกสฮีเลียม ซึ่งหนักกวา เพราะเหตุผลหลักตามขอใด 1) แกสไฮโดรเจนติดไฟไดงาย 2) แกสไฮโดรเจนมีราคาแพงกวาแกสฮีเลียม 3) ตองใชแกสไฮโดรเจนปริมาณมากกวาการใชฮีเลียม 4) ฮีเลียมแยกไดจากธรรมชาติ แตแกสไฮโดรเจนตองผานกระบวนการผลิต
    • วิทยาศาสตร เคมี (32) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 7. การถายเทความรอนในขอใดที่เปนผลเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี 1) ความรอนที่เกิดขึ้นดานหลังของตูเย็น 2) ความรอนที่รูสึกไดในลําคอเมื่อดื่มเหลา 3) ความรอนหลังจากการวิ่งออกกําลังกาย 4) ถูกทุกขอ 8. สารละลาย X, Y และ Z ตางก็เปนสารละลายใสที่ไมมีสี เมื่อนําแตละชนิดที่มีความเขมขนและปริมาณ เทากันมาผสมกันที่อุณหภูมิเปน 25°C ไดผลดังตาราง การผสมสารละลาย อุณหภูมิหลังผสม (°C) สิ่งที่สังเกตเห็น X กับ Y 24 สารละลายสีฟา Y กับ Z 25 ใส ไมมีสี ขอใดสรุปไมถูกตอง 1) X กับ Y เกิดปฏิกิริยาคายความรอน 2) Y กับ Z เปนสารละลายชนิดเดียวกัน 3) Y กับ Z ทําปฏิกิริยากันโดยไมคายความรอน 4) Y กับ Z เปนสารละลายตางชนิดกันที่ไมทําปฏิกิริยากัน เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 2) 4. 4) 5. 2) 6. 1) 7. 4) 8. 1)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (33) สารชีวโมเลกุล สารชีวโมเลกุลเปนสารอินทรียที่มีธาตุคารบอนและไฮโดรเจนเปนองคประกอบหลัก โมเลกุลมีขนาดใหญมาก เมื่อเทียบกับโมเลกุลของสารทั่วไปและพบในสิ่งมีชีวิตเทานั้น สารชีวโมเลกุลแบงออกเปน 4 ประเภท คือ โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน และกรดนิวคลีอิก สารชีวโมเลกุลทั้ง 4 ชนิดนี้ประกอบดวยธาตุหลักที่เหมือนกัน คือ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และ ออกซิเจน (O) แตตางกันที่โครงสรางและอัตราสวนของแตละธาตุ สําหรับโปรตีนมีธาตุไนโตรเจน (N) เปน องคประกอบดวย ในขณะที่กรดนิวคลีอิกมีธาตุที่เปนองคประกอบเพิ่มอีก 2 ธาตุ คือ ไนโตรเจน (N) และ ฟอสฟอรัส (P) บทบาทของสารชีวโมเลกุล 1. ใหพลังงาน 2. ชวยในการเจริญเติบโต 3. เปนสวนประกอบของฮอรโมน เอนไซม และระบบภูมิคุมกัน 4. เปนสวนหนึ่งในการรักษาสมดุลของน้ําและกรด-เบส 5. ชวยใหผิวหนังชุมชื้น สุขภาพผมและเล็บดี 6. ถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม 1. ลิพิด (ไขมันและน้ํามัน) ลิพิด (Lipid) เปนสารชีวโมเลกุลประกอบดวยธาตุ คือ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซิเจน (O) เปนหลัก อาจมีไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรัส (P) เปนองคประกอบดวยลิพิดสวนใหญจะหมายถึงไขมันกับน้ํามัน เทานั้น แตในความเปนจริงแลวยังมีฟอสโฟลิพิด ไข และสเตรอยดอีกดวย องคประกอบและโครงสรางของไขมันและน้ํามันเปนองคประกอบที่คลายคลึงกันเรียกองคประกอบดังกลาววา ไตรกลีเซอไรด (Triglycerides) เปนสารประเภทเอสเทอรที่เกิดจากปฏิกิริยาจากสมการตอไปนี้ +CH OH กลีเซอรอล 3HO C O R กรดไขมัน 2CH CH 2CH OH 2CH OH O C R O O C R O 2CH O C R O ไขมันหรือน้ํามัน (ไตรกลีเซอไรด) + O3H2 น้ํา ไตรกลีเซอไรดที่เปนของแข็งที่อุณหภูมิหอง เรียกวา ไขมัน ไตรกลีเซอไรดที่เปนของเหลวที่อุณหภูมิหอง เรียกวา น้ํามัน
    • วิทยาศาสตร เคมี (34) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ไขมันและน้ํามันมีสถานะตางกันเพราะมีกรดไขมันที่แตกตางกัน โดยโครงสรางของกรดไขมัน (R COOH) แบงออกเปน 2 สวนที่สําคัญ คือ 1) หมูแอลคิล (R) เปนสวนที่ธาตุคารบอน (C) ตอกันดวยพันธะเดี่ยวหรือพันธะคูเปนสายยาว 2) หมูคารบอกซิล กรดไขมัน กรดไขมันมีจํานวนคารบอน 3-20 อะตอมแตที่พบมากที่สุดจะมีจํานวนคารบอน 16-18 อะตอม สูตรทั่วไป ของกรดไขมันคือ R COOH แบงออกเปน 2 ชนิด ตามชนิดของพันธะในหมูแอลคิล คือ 1. กรดไขมันอิ่มตัว (Saturated Fatty Acid, SFA) เปนกรดไขมันที่มีพันธะเดี่ยวในโมเลกุล มีโครงสราง เปนเสนตรง มักพบในสัตว เชน กรดปาลมมิติก (Palmitic Acid, C16H32O2 หรือ C15H31COOH) กรดสเตียริก (Stearic Acid, C18H36O2 หรือ C17H35COOH) 2. กรดไขมันไมอิ่มตัว (Unsaturated Fatty Acid, UFA) เปนกรดไขมันที่มีพันธะคูในโมเลกุล มักพบในพืช เชน กรดโอเลอิก (Oleic Acid, C18H34O2 หรือ C17H33COOH) กรดไลโนเลอิก (Linoleic Acid, C18H32O2 หรือ C17H31COOH) กรดไลโนเลนิก (Linolenic Acid, C18H30O2 หรือ C17H29COOH) ไขมันและน้ํามันแตละชนิดจะประกอบดวยกรดไขมันหลายชนิด โดยสวนใหญแลวรางกายของมนุษย สามารถสังเคราะหไดเอง เรียกกรดไขมันที่รางกายสังเคราะหไดเองวา กรดไขมันไมจําเปน (Nonessential Fatty Acid) สวนใหญแลวจะเปนกรดไขมันที่อิ่มตัว (มีพันธะเดี่ยวในโมเลกุล) แตสําหรับกรดไขมันที่รางกายไม สามารถสังเคราะหไดและตองไดรับจากการบริโภคเทานั้นเรียกกรดไขมันประเภทนี้วา กรดไขมันจําเปน (Essential Fatty Acid) นั่นคือกรดไขมันที่ไมอิ่มตัว (มีพันธะคูในโมเลกุล) ไดแก กรดไลโนเลอิก กรดไลโนเลนิก เปนตน การทดลองเพื่อเปรียบเทียบปริมาณกรดไขมันไมอิ่มตัวในน้ํามันพืช และน้ํามันสัตวสามารถทําไดโดยสังเกต จากการเปลี่ยนสีของสารละลายไอโอดีน (I2) ที่เขาทําปฏิกิริยากับพันธะคูของคารบอน โดยสีของสารละลาย ไอโอดีน (I2) จะเปลี่ยนจากสีน้ําตาลเปนสารละลายไมมีสี เรียกปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นวา ปฏิกิริยาแฮโลจิเนชัน (Halogenation) ไขมันหรือน้ํามันที่ประกอบดวยดวยกรดไขมันไมอิ่มตัวสามารถทําปฏิกิริยากับแกสไฮโดรเจน (H2) แลวเกิด เปนกรดไขมันอิ่มตัวไดซึ่งจะทําใหสถานะเปลี่ยนจากของเหลวเปนของแข็งได เรียกปฏิกิริยาดังกลาววา ปฏิกิริยา ไฮโดรจิเนชัน (Hydrogenation) พบในกระบวนการทําเนยเทียม (มารการีน) ไขมันและน้ํามันเมื่อทิ้งไวเปนเวลานานจะเกิดการเหม็นหืนซึ่งเกิดจากพันธะคูในกรดไขมันไมอิ่มตัวทํา ปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเรียกปฏิกิริยานี้วา ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation) หรือบางครั้งเกิดจากน้ําที่ ปนอยูในไขมันเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ดังนั้นวิธีการปองกันการเหม็นหืนสามารถทําไดดังนี้ 1. ปดฝาภาชนะบรรจุน้ํามันใหสนิท 2. เติม H2 เพื่อทําใหเปนกรดไขมันอิ่มตัว (ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน (Hydrogenation)) 3. ในอุตสาหกรรมจะเติมสารกันหืน (Antioxidant) ลงไปดวยเพื่อปองกันการเหม็นหืน เชน วิตามิน E
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (35) เมื่อบริโภคไขมันและน้ํามันเขาไปในรางกายแลวจะมีประโยชนตอชีวิตประจําวัน ดังนี้ - เปนสวนประกอบของเยื่อหุมเซลล - เปนแหลงสะสมพลังงาน โดยไขมัน 1 กรัม ใหพลังงาน 9 กิโลแคลอรี - เปนสารตั้งตนของวิตามินและฮอรโมนหลายชนิด เชน วิตามิน A, D, E, K และฮอรโมนพวกสเตรอยด นอกจากจะใชไขมันและน้ํามันในการบริโภคแลว ยังสามารถนํามาผลิตเปนผลิตภัณฑเพื่อการทําความสะอาดไดดวย ในที่นี้ คือ สบู ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาเคมีดังตอไปนี้ +CH O ไขมันหรือน้ํามัน เบส 2CH CH 2CH O 2CH O OH OH 2CH OH กลีเซอรอล + + NaCOO)(CHCH 1623 - C 3162 CH)(CH O C O 3162 CH)(CH 3NaOH + NaCOO)(CHCH 1623 - + NaCOO)(CHCH 1623 - สบู (โซเดียมสเตียเรต) C O 3162 CH)(CH เรียกปฏิกิริยาการเกิดสบูนี้วา ปฏิกิริยาสปอนนิฟเคชัน (Saponification) 2. โปรตีน โปรตีน (Protein) เปนสารชีวโมเลกุลที่จําเปนและสําคัญที่สุดของรางกายเนื่องจากโปรตีนเปนสวนประกอบที่ สําคัญที่สุดของเซลล ธาตุที่เปนองคประกอบหลักของโปรตีน คือ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) ออกซิเจน (O) และ ไนโตรเจน (N) บางครั้งอาจมีกํามะถัน (S) เปนองคประกอบดวย องคประกอบที่สําคัญของโปรตีน คือ กรดอะมิโน (Amino Acid) ซึ่งมีอยูในธรรมชาติ 20 ชนิด มี โครงสรางดังตอไปนี้ 2NH CH COOH R - R คือ หมูแทนที่ (แอลคิล) ทําใหกรดอะมิโนแตละชนิดแตกตางกัน - COOH คือ หมูคารบอกซิล - NH2 คือ หมูอะมิโน
    • วิทยาศาสตร เคมี (36) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ในธรรมชาติมีกรดอะมิโนทั้งหมด 20 ชนิด แบงไดเปน 2 กลุม คือ 1. กรดอะมิโนจําเปน (Essential Amino Acid) หมายถึง กรดอะมิโนที่รางกายสรางไมไดตองไดรับจาก อาหารที่รับประทานเขาสูรางกาย กรดอะมิโนจําเปนสําหรับผูใหญมี 8 ชนิด คือ เวลีน, ลิวซีน, ไอโซลิวซีน, ฟนิลอะลานีน, ทริปโตเฟน, เมไทโอนีน, ทรีโอนีน และไลซีน แตในเด็กตองการกรดอะมิโนเพิ่มขึ้นอีก 2 ชนิด คือ อารจีนีน และฮีสติดีน 2. กรดอะมิโนไมจําเปน (Nonessential Amino Acid) หมายถึง กรดอะมิโนที่รางกายสามารถ สังเคราะหได ไดแก อะลานีน, แอสปาราจีน, กรดแอสปารติก, กรดกลูตามิก, ไกลซีน, ซีรีน, โปรลีน, ไทโรซีน, กลูตามีน และซีสเตอีน โปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนมากกวา 50 หนวยเชื่อมตอกันดวยพันธะเพปไทด ถากรดอะมิโน 2 โมเลกุล เกิดปฏิกิริยารวมตัวกันจะไดสารประกอบที่เรียกวา ไดเพปไทด กรดอะมิโน 3 โมเลกุลทําปฏิกิริยารวมตัวกันจะได สารประกอบไตรเพปไทด และถากรดอะมิโนหลายๆ โมเลกุลทําปฏิกิริยากันจนเกิดเปนสายยาวเรียกวา พอลิเพปไทด N C H H H C O C N H H R′ C O N H C R′ H C O N H C H R′′′ C O พันธะเพปไทด ปลายดาน N หรือปลายหมู อะมิโน ปลายดาน C หรือปลายหมู คารบอกซิล โปรตีนเปนโมเลกุลขนาดใหญซึ่งประกอบดวยกรดอะมิโนจํานวนมากซึ่งยึดเหนี่ยวกันดวยพันธะเพปไทดและ พันธะชนิดอื่นๆ ทําใหโปรตีนมีโครงสราง 4 ระดับ คือ 1. โครงสรางปฐมภูมิ (Primary Structure) เปนโครงสรางที่แสดงการจัดลําดับ ชนิด และจํานวน โมเลกุลของกรดอะมิโนในสายพอลิเมอรโซยาว 2. โครงสรางทุติยภูมิ (Secondary Structure) เปนโครงสรางที่เกิดจากการขดหรือมวนตัวของ โครงสรางปฐมภูมิ 3. โครงสรางตติยภูมิ (Tertiary Structure) ซึ่งประกอบดวยโครงสรางทุติยภูมิหลายสวนรวมกันโดยมี แรงยึดเหนี่ยวออนๆ คลายโครงสรางทุติยภูมิ 4. โครงสรางจตุรภูมิ (Quaternary Structure) เกิดจากการรวมตัวของหนวยยอยชนิดเดียวกันหรือ ตางชนิดกันของโครงสรางตติยภูมิ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (37) การทดสอบพันธะเพปไทด (Biuret Test) ดวยสารละลายเจือจาง CuSO4 ในสารละลายเบส เรียกวา ปฏิกิริยาไบยูเร็ต ซึ่งจะใหผลกับสารที่ประกอบดวยพันธะเพปไทดตั้งแต 2 พันธะขึ้นไป เปนปฏิกิริยาที่ใชทดสอบ สารประเภทโปรตีนไดทุกชนิด ซึ่งใหผลการทดสอบเปนสีน้ําเงินมวงหรือสีน้ําเงินของสารประกอบเชิงซอนของ Cu2+ โดยเกิดสารประกอบเชิงซอนระหวาง Cu2+ กับอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวของไนโตรเจนในพันธะเพปไทด และ ออกซิเจนของ H2O ดังรูป
    • วิทยาศาสตร เคมี (38) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การแปลงสภาพโปรตีน (Denaturation of Protein) คือ การทําใหโปรตีนเกิดการคลายเกลียวของ โปรตีนกอนกลม เปนสายโปรตีนที่ไรระเบียบและเกิดการสูญเสียสมรรถนะทางชีวภาพ โปรตีนเกิดการแข็งตัว ไมละลายน้ํา ปจจัยที่ทําใหโปรตีนเปลี่ยนสภาพ ไดแก 1. ความรอน เชน การตมไข 2. ความเปนกรด-เบส เชน เมื่อกรดหรือเบสเขาตา จะทําใหตาบอด 3. ในตัวทําละลายอินทรียที่มีพันธะไฮโดรเจน เชน ใชแอลกอฮอลฆาเชื้อโรค 4. ไอออนของโลหะหนัก เชน Pb2+, Hg2+, Ag+ จับกับกรดอะมิโนดานกรดเกิดเกลือคารบอกซิเลตทําให โปรตีนละลายน้ํานอยลง โปรตีนแตละชนิดในรางกายมีหนาที่การทํางานที่เฉพาะเจาะจง หากเกิดการสลับตําแหนงของกรดอะมิโน เพียงตําแหนงเดียวจะทําใหหนาที่การทํางานของโปรตีนเปลี่ยนไป ตารางแสดงประเภทของโปรตีนบางชนิดในรางกายของมนุษยจําแนกตามหนาที่ ดังนี้ ประเภท หนาที่ ตัวอยางของโปรตีน เอนไซม ยอยสลายซูโครส ยอยสลายโปรตีน ซูเครส ทริปซิน โครงสราง สรางเอ็นและกระดูกออน สรางผม ขน ผิวหนัง เล็บ คอลลาเจน เคราติน ลําเลียงสาร ลําเลียงออกซิเจน ฮีโมโกลบิน ฮอรโมน เพิ่มประสิทธิภาพการเผาผลาญกลูโคสในรางกาย ทําใหรางกายเจริญเติบโตอยางปกติ อินซูลิน ฮอรโมนเจริญเติบโต แอนติบอดี ภูมิคุมกัน อิมมูโนโกลบูลิน คุณคาของโปรตีน อาหารที่มีโปรตีนคุณภาพสูง เปนอาหารที่มีกรดอะมิโนจําเปนครบถวนและโปรตีนสามารถยอยสลายไดงาย ไดแก เนื้อสัตว ไข นม โปรตีนจากแหลงอาหารที่รางกายสามารถนําไปสรางเนื้อเยื่อได 100% กลาวไดวาโปรตีนมีคุณคาทาง ชีววิทยาเปน 100
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (39) ตารางแสดงคุณคาทางชีววิทยาของโปรตีนจากอาหาร โปรตีนจากแหลงอาหาร คุณคาทางชีววิทยา ไข 100 นมวัว 93 เนื้อสัตวและปลา 75 ขาว 86 ขาวโพด 72 ถั่วลิสง 56 ขาวสาลี 44 3. คารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) เปนสารชีวโมเลกุลที่สําคัญที่เปนองคประกอบของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด คําวา คารโบไฮเดรตมีรากศัพทมาจากคําวา คารบอน (Carbon) และคําวาไฮเดรต (Hydrate) อิ่มตัวไปดวยน้ํา ซึ่ง รวมกันก็หมายถึงคารบอนที่อิ่มตัวไปดวยน้ํา เนื่องจากสูตรเคมีอยางงายก็คือ (C•H2O)n ซึ่ง n ≥ 3 หนวยที่เล็กที่สุด ของคารโบไฮเดรต คือน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวหรือเรียกวา มอนอแซ็กคาไรด คารโบไฮเดรตที่พบทั่วไปในชีวิตประจําวัน ไดแก น้ําตาล แปง เซลลูโลส และไกลโคเจน โดยสวนใหญพบ แปงและเซลลูโลสในพืช สวนไกลโคเจนพบในเซลลเนื้อเยื่อ น้ําไขขอในสัตวและผนังเซลล คารโบไฮเดรตสามารถจําแนกไดเปน 3 ประเภทใหญๆ ตามจํานวนหนวยของน้ําตาล ไดดังนี้ 1. มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharide) หรือน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวเปนหนวยน้ําตาลที่เล็กที่สุด ซึ่งรางกายสามารถนําไปใชประโยชนไดทันที โดยไมตอง ผานกระบวนการยอยอาหาร ประกอบดวยคารบอน 3 ถึง 8 อะตอม จึงสามารถจําแนกน้ําตาลประเภทโมเลกุลเดี่ยว ตามจํานวนคารบอนที่เปนองคประกอบ คือ จํานวนคารบอน สูตรโมเลกุล ชื่อ 3 4 5 6 C3H6O3 C4H8O4 C5H10O5 C6H12O6 ไตรโอส เทโทรส เพนโทส เฮกโซส
    • วิทยาศาสตร เคมี (40) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 มอนอแซ็กคาไรดที่สําคัญ ไดแก 1. น้ําตาลเพนโทส (Pentose Sugar) เปนน้ําตาลที่มีคารบอน 5 อะตอม เชน 1.1 น้ําตาลไรโบส (Ribose Sugar) มีสูตรโมเลกุลคือ C5H10O5 เปนสวนประกอบสําคัญ โมเลกุลของ RNA (Ribonucleic Acid) ซึ่งมีความสําคัญในการสังเคราะหไรโบโซมและโปรตีน 1.2 น้ําตาลดีออกซีไรโบส (Deoxyribose Sugar) มีสูตรโมเลกุลคือ C5H10O4 เปน สวนประกอบสําคัญในโมเลกุลของ DNA (Deoxyribonucleic Acid) เปนสวนสําคัญอยูในโครโมโซม ซึ่งทําหนาที่ ควบคุมกิจกรรมตางๆ ของเซลล เชน การถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม การสังเคราะห RNA เปนตน 2. น้ําตาลเฮกโซส (Hexose Sugar) เปนน้ําตาลที่มีคารบอน 6 อะตอม น้ําตาลที่สําคัญ เชน 2.1 กลูโคส (Glucose) เปนน้ําตาลที่มีอยูในอาหารทั่วไป พบมากในผักและผลไมสุก นอกจากนี้ ยังพบกลูโคสในกระแสเลือดอีกดวย กลูโคสเปนโมเลกุลเล็กที่สุดที่รางกายดูดซึมเขาสูเซลลที่ผนังลําไสเล็กและนําไปใชไดทันที แต อาหารจําพวกแปงหรือน้ําตาลชนิดอื่นที่ไมใชน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว รางกายไมสามารถนําไปใชไดโดยตรง ตองยอย สลายดวยเอนไซมอะไมเลสและมอลเทสที่มีในน้ําลายและน้ํายอยในกระเพาะอาหารใหเปนกลูโคสกอน ดังแผนภาพ แปง มอลโทส กลูโคส จากนั้นกลูโคสจะถูกดูดซึมที่ผนังลําไสเล็ก สวนหนึ่งถูกนําไปใชในการสลายเปนพลังงานให เพียงพอกับความตองการในการประกอบกิจกรรมตางๆ อีกสวนหนึ่งจะถูกลําเลียงไปเก็บไวที่ตับเพื่อนําไปใชใน การรักษาระดับกลูโคสในเลือดและสงไปเลี้ยงสมอง สวนที่เหลือจะเก็บไวในรูปของไกลโคเจนและนํามาใชเมื่อขาด แคลนพลังงาน 2.2 ฟรักโทส (Fructose) เปนน้ําตาลที่มีรสหวานมากกวาน้ําตาลชนิดอื่น พบในเกสรดอกไม ผัก ผลไม น้ําผึ้ง น้ําตาลทรายและกากน้ําตาล ในธรรมชาติมักปนอยูกับกลูโคส ในรางกายไดจากการยอยน้ําตาลทราย 2.3 กาแล็กโทส (Galactose) ไมเกิดอิสระในธรรมชาติ ในรางกายไดจากการยอยแล็กโทส หรือ น้ําตาลที่มีอยูในนม ซึ่งมีอยูในอาหารพวกนมและผลิตผลของนมทั่วไป กาแล็กโทสในน้ํานมมีความสําคัญโดยรวม กับไขมัน เปนสวนประกอบของเซลลประสาท อะไมเลส มอลเทส
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (41) 2. ไดแซ็กคาไรด (Disaccharide) หรือน้ําตาลโมเลกุลคู น้ําตาลโมเลกุลคูประกอบดวยมอนอแซ็กคาไรด 2 โมเลกุลเชื่อมตอกันดวยพันธะไกลโคซิดิก น้ําตาล โมเลกุลคูที่ควรรูจักคือ 2.1 มอลโทส (Maltose) จะไมพบอยูเปนอิสระในธรรมชาติ แตจะพบในกระบวนการยอยแปงหรือ ไกลโคเจน โดยใชเอนไซมอะไมเลส ที่พบก็จะพบไดในขาวบารเลยหรือขาวมอลตที่กําลังจะงอกใชทําอาหารสําหรับ เด็ก เครื่องดื่ม และเบียรซึ่งไดจากกระบวนการหมักดังแสดงในสมการตอไปนี้ Glucose ethanol + carbon dioxide C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 น้ําตาลมอลโทสที่ไดรับการยอยแลวจะไดน้ําตาลกลูโคส 2 โมเลกุล 2.2 ซูโครส หรือนำตาลทราย (Sucrose) มีลักษณะเปนผลึก ละลายน้ําไดดี พบในออย ตาล มะพราว หัวบีท น้ําผึ้ง เปนตน เมื่อแตกตัวหรือยอยซูโครสจะไดกลูโคสและฟรักโทสอยางละ 1 โมเลกุล 2.3 แล็กโทส (Lactose) พบในน้ํานมของสัตวเลี้ยงลูกดวยนมทุกชนิด ผลึกมีลักษณะเปนผงละเอียด คลายทราย มีความหวานนอยมากเมื่อเทียบกับซูโครส เมื่อแตกตัวจะไดกลูโคสและกาแล็กโทสอยางละ 1 โมเลกุล 3. พอลิแซ็กคาไรด (Polysaccharide) พอลิแซ็กคาไรดเปนคารโบไฮเดรตที่ไมมีรสหวาน มีโมเลกุลขนาดใหญ และมีสูตรโครงสรางซับซอน ประกอบดวยโมเลกุลของมอนอแซ็กคาไรดจํานวนมากมายหลายพันโมเลกุล เชน 3.1 แปง (Starch) พบในพืชจะสะสมไวในเมล็ด ราก หัว และสวนอื่นๆ แปงเมื่อถูกยอยถึงขั้นสุดทาย จะไดกลูโคสจํานวนมาก 3.2 ไกลโคเจน (Glycogen) สะสมไวในรางกายของมนุษยและสัตว ไมพบในเซลลพืช สวนใหญจะ ถูกสะสมไวที่ตับและกลามเนื้อ เมื่อปริมาณน้ําตาลในเสนเลือดลดลง หรือรางกายขาดสารอาหาร ตับจะเปลี่ยน ไกลโคเจนเปนกลูโคสเพื่อใหพลังงานแกรางกายตอไป ไกลโคเจนประกอบดวยกลูโคสประมาณ 10000-30000 โมเลกุล 3.3 เซลลูโลส (Cellulose) พบมากที่สุดในพืชเปนสวนประกอบของผนังเซลลพืช ในพืชผักผลไม ทําหนาที่เปนโครงสรางที่ชวยเพิ่มความแข็งแรงใหกับเนื้อเยื่อของพืช มีมากตามใบผัก กานผัก และเปลือกนอก ของผลไม ถึงแมวาเมื่อรับประทานเขาไปแลวรางกายไมสามารถยอยสลายได แตการรับประทานเซลลูโลสเปน ประโยชน คือ ชวยในการขับถายได โดยทําใหเปนกากอาหารในลําไส ทําหนาที่กระตุนใหลําไสใหญเกิดการขับถาย กากอาหารที่ไมยอย และปองกันทองผูก เซลลูโลสเมื่อถูกยอยจะแตกตัวออกใหน้ําตาลกลูโคสจํานวนมาก หนาที่ของคารโบไฮเดรต 1. ใหพลังงานความรอน คารโบไฮเดรต 1 กรัม ใหพลังงาน 4 กิโลแคลอรี เหมือนกับโปรตีนที่ใหพลังงาน 4 กิโลแคลอรีตอ 1 กรัม ในขณะที่ไขมันจะใหพลังงาน 9 กิโลแคลอรีตอ 1 กรัม 2. ชวยใหไขมันเผาไหมสมบูรณ 3. ชวยสงวนหรือประหยัดการใชโปรตีนในรางกาย 4. สามารถเก็บสะสมไวและเปลี่ยนเปนสารอาหารชนิดอื่น เชน ไขมันและกรดอะมิโนได
    • วิทยาศาสตร เคมี (42) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 4. กรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิก (Nucleic Acid) เปนสารพันธุกรรมของเซลล ควบคุมการถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม การสังเคราะหโปรตีน และกระบวนการตางๆ ของสิ่งมีชีวิต พบครั้งแรกโดยเฟดริก มิชเชอร (Friedrich Miescher) ในป ค.ศ. 1870 และตั้งชื่อวา นิวคลีอิน (Nuclein) ตอมามีการศึกษาเพิ่มเติมแลวพบวามีคุณสมบัติเปนกรด จึงตั้ง ชื่อใหมเปน กรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid) มี 2 ชนิด ไดแก - Ribonucleic acid (RNA) - Deoxyribonucleic acid (DNA) DNA และ RNA ประกอบดวยหนวยยอยจํานวนมาก ที่เรียกวา นิวคลีโอไทด (Nucleotide) โมเลกุลของนิวคลีโอไทด ประกอบดวยสวนยอย 3 สวน คือ 1. หมูฟอสเฟต ( -3 4PO ) 2. น้ําตาลเพนโทส นิวคลีโอไทดของ RNA จะประกอบดวยน้ําตาลไรโบส สวนนิวคลีโอไทดของ DNA จะประกอบดวยน้ําตาลดีออกซีไรโบส 3. ไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) แบงเปน 2 ประเภท คือ ก. เบสไพริมิดีน (Pyrimidine Base) ไดแก ไซโตซีน (Cytosine; C) ไทมีน (Thymine; T) และยูราซิล (Uracil; U) ข. เบสพิวรีน (Purine Base) ไดแก อะดีนีน (Adenine; A) และกวานีน (Guanine; G) ใน DNA มีเบส A, G, C, T สวนใน RNA มีเบส A, G, C, U นิวคลีโอไทดหลายโมเลกุลมาเชื่อมตอกัน ไดสายยาวของพอลินิวคลีโอไทด (Polynucleotide) ที่มีหมู ฟอสเฟตและน้ําตาลเพนโทสเรียงตอกันเปนสาย โดยมีไนโตรจีนัสเบสยื่นออกมาจากสวนยาวของกรดนิวคลีอิก พันธะที่มาเชื่อมตอระหวางนิวคลีโอไทด 2 โมเลกุล เรียกวา Phosphodiester Linkage
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (43) หนาที่ของกรดนิวคลีอิก 1. DNA (Deoxyribonucleic Acid) เปนสวนหนึ่งของโครโมโซม ดังนั้นจึงทําหนาที่ควบคุมกิจกรรม ตางๆ ของเซลลและควบคุมการถายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เชน หมูเลือด สีตา สีผิว ความสูง และการเกิดรูปรางของสิ่งมีชีวิต เปนตน ในสิ่งมีชีวิตแตละชนิดจะมีจํานวนโครโมโซมที่มีจํานวนแนนอน เชน มนุษยมีโครโมโซม 46 แทง (23 คู), สุนัขมีโครโมโซม 78 แทง (39 คู), แมวมีโครโมโซม 38 แทง (19 คู) และหมูมีโครโมโซม 40 แทง (20 คู) 2. RNA (Ribonucleic Acid) เปนสวนหนึ่งของนิวคลีโอลัสซึ่งพบเฉพาะในสัตวเลี้ยงลูกดวยนมเทานั้น RNA มีหลายชนิดซึ่งแตละชนิดจะทําหนาที่แตกตางกันออกไป แตหนาที่หลักของ RNA คือการสังเคราะหโปรตีน ใหแกเซลล ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง สารชีวโมเลกุล 1. การทดสอบสาร ก, สาร ข, สาร ค และ สาร ง ไดผลดังนี้ หมายถึง ละลายในน้ํา หรือ ใหน้ําเงินกับไอโอดีน หรือ เกิดตะกอนสีแดงอิฐกับสารเบเนดิกต หมายถึง ไมเปลี่ยนแปลง สาร การทดสอบ ก ข ค ง การละลายน้ํา สารละลายไอโอดีน สารละลายเบเนดิกต HCl ตามดวยสารละลายเบเนดิกต สาร ก, สาร ข, สาร ค และสาร ง ควรเปนสารใด ตามลําดับ 1) แปงขาวโพด น้ําเชื่อม ใยไหม กลูโคส 2) แปงผัดหนา ฟรักโทส ใยสําลี น้ําตาลทราย 3) แปงขาวเจา น้ําตาลทราย ใยบวบ ฟรักโทส 4) แปงสาลี แอสพารแทม ใยแมงมุม กลูโคส
    • วิทยาศาสตร เคมี (44) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 2. จากโครงสรางของโมเลกุลเพปไทดที่กําหนดให CH 3CH NH2 C NH CH C O 22)(CH HCO2 O 2CH C O NH CH 3CH HCO2NH จํานวนพันธะเพปไทด และชนิดของกรดอะมิโน ขอใดถูกตอง 1) 3 พันธะ 3 ชนิด 2) 3 พันธะ 4 ชนิด 3) 4 พันธะ 3 ชนิด 4) 4 พันธะ 4 ชนิด 3. การระบุชนิดของน้ําตาลโมเลกุลเดียวและโมเลกุลคูตอไปนี้ น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว น้ําตาลโมเลกุลคู ก. ข. ค. ง. ไรโบส กลูโคส ฟรักโตส มอลโทส แลกโทส กาแลกโทส มอลโทส ซูโครส ขอใดถูก 1) ก. เทานั้น 2) ข. เทานั้น 3) ข. และ ง. 4) ก. และ ค. 4. กําหนดสาย X ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกชนิดหนึ่งมีลําดับของเบสดังนี้ (A = อะดีนีน, C = ไซโตซีน, G = กวานีน, T = ไทมีน) X G A T G T C A X สาย Y ที่เปนคูของสาย X จะมีลําดับเบสเปนไปตามขอใด 1) Y CTACAGT Y 2) Y TGACTAC Y 3) Y ACTCATC Y 4) Y CATGAGT Y
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (45) 5. ในการทําโครงงานวิทยาศาสตร มีการนําวัตถุดิบจากธรรมชาติ 3 ชนิด มาทดสอบไดผลดังตาราง การเปลี่ยนแปลงเมื่อเติมสารทดสอบ วัตถุดิบ สารละลาย I2 สารละลายเบเนดิกต สารละลาย NaOH/CuSO4 A B C ไมเปลี่ยนแปลง สีน้ําเงินเขม ไมเปลี่ยนแปลง ตะกอนสีแดงอิฐ ไมเปลี่ยนแปลง ไมเปลี่ยนแปลง ไมเปลี่ยนแปลง ไมเปลี่ยนแปลง ตะกอนสีมวง วัตถุดิบชนิดใด เมื่อนํามาหมักกับยีสต จะไดของเหลวใส ติดไฟได ใชเปนสวนผสมในการผลิตแกสโซฮอล 1) A เทานั้น 2) B เทานั้น 3) A และ B 4) B และ C 6. พิจารณาขอมูลของสาร A, B และ C ตอไปนี้ สาร แหลงที่พบ โครงสราง การละลายน้ํา A B C ในคนและสัตว ในพืชเทานั้น ในพืชที่เปนเมล็ดและหัว โซกิ่ง สายยาว โซตรงและโซกิ่ง ไมละลายน้ํา ไมละลายน้ํา ละลายน้ําไดเล็กนอย สาร A, B และ C นาจะเปนสารใดตามลําดับ 1) ไกลโคเจน เซลลูโลส แปง 2) ไกลโคเจน แปง เซลลูโลส 3) เซลลูโลส ไกลโคเจน แปง 4) แปง เซลลูโลส ไกลโคเจน 7. ขอใดกลาวไดถูกตอง 1) ไกลโคเจนไมละลายน้ําแตเซลลูโลสละลายในน้ําไดเล็กนอย 2) มอลเทสเปนเอนไซมที่สลายน้ําตาลมอลโทสใหเปนกลูโคลและฟรักโทส 3) ปฏิกิริยาพอลิเมอรไรเซชันของกลูโคสที่ทําใหเกิดไกลโคเจนจะทําใหมีน้ําเกิดขึ้นดวย 4) ฟรักโทสและไรโบสมีสูตรโมเลกุลเหมือนกันและมีโครงสรางเปนวงขนาด 5 อะตอม เหมือนกัน เฉลย 1. 3) 2. 1) 3. 4) 4. 3) 5. 3) 6. 1) 7. 3)
    • วิทยาศาสตร เคมี (46) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ปโตรเลียม ปโตรเลียมเกิดจากการทับถมของซากพืชและซากสัตวเปนระยะเวลายาวนาน ในที่สุดซากพืชและซากสัตว เหลานั้นจะถูกยอยสลายเกิดเปนธาตุคารบอนและไฮโดรเจน เมื่อธาตุทั้งสองถูกกดทับอยูใตเปลือกโลกที่มีความดัน และอุณหภูมิสูงเปนระยะเวลานานจะรวมตัวกันเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน ซึ่งมีหลายชนิดปะปนกัน มีทั้งที่ เปนสถานะของเหลวคือ น้ํามันดิบ และสวนที่เปนแกสคือแกสธรรมชาติ ซึ่งรวมกันเรียกวา ปโตรเลียม ปโตรเลียมจะถูกกักเก็บไวในแองกักเก็บหรือที่รูจักกันในชื่อบอน้ํามัน (Oil Pools) ซึ่งหมายถึงแหลงสะสม น้ํามันและแกสธรรมชาติใตดินในแหลงกักเก็บที่ปดกั้นตัวตามธรรมชาติ โดยแองกักเก็บนั้นจะเปนหินที่มีน้ํามัน บรรจุอยูเต็มชองวางในหินนั้น ดังนั้นบอน้ํามันอาจจะอยูเปนบอเดี่ยวๆ หรือถามีหลายบออยูในบริเวณเดียวกันจะ เรียกรวมๆ กันวา แหลงน้ํามัน (Oil Field) ปจจัยควบคุมการสะสมน้ํามัน 1. หินกําเนิด คือหินซึ่งเปนตนกําเนิดของน้ํามัน 2. หินอุมน้ํามันหรือหินกักเก็บทําหนาที่ใหน้ํามันมายึดเกาะ โดยมีคุณสมบัติคือตองมีรูพรุนพอที่จะใหน้ํามัน ไหลผานได 3. หินปดกั้น คือ ชั้นหินที่ไมยอมใหน้ํามันไหลผานไปได หินในชั้นนี้จะเปนหินประเภทหินดินดาน ทําให น้ํามันลอยตัวอยูเหนือน้ําบาดาลโดยไมหนีหายไปไหน ขั้นตอนการสํารวจ 1. การสํารวจทางธรณี เชน การถายภาพทางอวกาศหรือดาวเทียม หรือการสํารวจธรณีภาคสนามเก็บ ตัวอยางตรวจดูชนิดของหิน ตลอดจนซากพืชซากสัตวที่อยูในหิน วัดแนวทิศและความเอียงเทของชั้นหิน เพื่อ คาดคะเนโครงสรางของชั้นหิน 2. การสํารวจทางฟสิกส 2.1 การวัดคาความไหวสะเทือน (Seismic Survey) โดยการสงคลื่นสะทอนจากการระเบิดหรือ การกระแทกบนพื้นดินใหเกิดคลื่นความสั่นสะเทือนวิ่งไปกระทบชั้นหินใตทองทะเลและใตดิน แลวสะทอนกลับ ขึ้นมาบนผิวโลกเขาเครื่องรับสัญญาณ ทําใหทราบตําแหนงและรูปรางลักษณะโครงสรางของชั้นหินเบื้องลาง 2.2 การวัดคาความเขมสนามแมเหล็ก (Magnetic Survey) โดยใชเครื่องมือวัดคาความเขม สนามแมเหล็ก (Magnetometer) ซึ่งหินชั้นมีความสามารถในการดูดซับแมเหล็กนอยมากเมื่อเทียบกับหินอัคนีและ หินแปร 2.3 การวัดคาแรงดึงดูดของโลก (Gravity Survey) โดยใชเครื่องมือวัดคาแรงดึงดูดของโลก (Gravity Meter) เพื่อหาลักษณะโครงสรางของชั้นหินและทําใหไดขอมูลเกี่ยวกับขอบเขตของแหลงตะกอนฟอสซิล จากผลการสํารวจทําใหสามารถเลือกโครงสรางที่เหมาะสมที่สุดเพื่อทําการเจาะสํารวจตอไป
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (47) 3. การเจาะสํารวจ 3.1 การเจาะสํารวจปโตรเลียมในระยะแรกมี 2 ขั้นตอน คือ 3.1.1 ขั้นตอนการเจาะสุม (Wild Cat Well) เปนการเจาะหลุมแรกบนโครงสรางที่ผานการ สํารวจทางธรณีวิทยาและฟสิกส 3.1.2 ขั้นตอนการเจาะสํารวจหาเขต (Exploratory Well) หลังจากเจาะสุมเพื่อหาขอบเขต ของโครงสรางแตละแหงวามีปโตรเลียมครอบคลุมพื้นที่กวางเพียงใด 3.2 เจาะหลุมทดลองผลิต (Production Test Well) อยางนอย 3 หลุมเพื่อศึกษาความสามารถใน การผลิตและคํานวณเพื่อหาปริมาณสํารอง ปริมาณการผลิตในแตละวัน ตรวจคุณภาพปโตรเลียม ศึกษาลักษณะ โครงสรางของแหลงปโตรเลียม ชั้นหินและออกแบบแทนผลิต 3.3 เจาะหลุมผลิต (Production Well) ประเทศไทยพบแหลงน้ํามันดิบเปนครั้งแรกที่อําเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม และตอมาพบที่จังหวัดกําแพงเพชร เรียกวา แหลงสิริกิติ์ ปโตรเลียมที่ผลิตไดจากหลุมผลิต ซึ่งจะประกอบดวยน้ํามันดิบ แกสธรรมชาติ น้ําและสิ่งเจือปนอื่นๆ จะถูก นํามาผานกระบวนการแยกสถานะและกําจัดสิ่งเจือปนดังกลาวออก โดยน้ําทั้งหมดจากขบวนการผลิตจะถูกสงไป บําบัดเพื่อใหไดมาตรฐานน้ําทิ้งกอนปลอยลงสูทะเล หรืออัดกลับลงไปในหลุมเพื่อใหมีผลกระทบตอสิ่งแวดลอม นอยที่สุด ปโตรเลียมจะถูกสงไปที่ระบบแยกสถานะ (Gas/Liquid Separator) เพื่อแยกสถานะของปโตรเลียม ซึ่งแกสที่ไดจะถูกสงไปเพิ่มแรงดัน และดูดความชื้นออกที่ระบบเพิ่มแรงดันแกส (Gas Compression) และระบบ ดูดความชื้นแกส (Gas Dehydration) ตามลําดับ กอนที่จะถูกสงตอไปเพื่อทําการซื้อขายโดยผานระบบมาตรวัด แกส (Gas Metering) สวนน้ํามันจะถูกสงไปยังระบบคงสภาพ (Crude Oil Tank System) กอนที่จะสงไปเก็บ เพื่อขนถายไปสูโรงกลั่นน้ํามันตอไป การกลั่นน้ํามัน สารประกอบไฮโดรคารบอนในปโตรเลียมมีหลายชนิดซึ่งมีจุดเดือดแตกตางกัน จากหลักการนี้จึงสามารถ แยกสารประกอบไฮโดรคารบอนในน้ํามันดิบออกจากกันไดโดยวิธีการกลั่นลําดับสวนซึ่งจะไดสารตางๆ ออกมาตาม จุดเดือดของสารจากนอยไปหามาก สวนประกอบตางๆ ที่อยูในน้ํามันดิบจะประกอบดวยไฮโดรคารบอนที่มีจุดเดือดใกลเคียงกัน ซึ่งการกลั่น ไมไดทําใหไฮโดรคารบอนแตละชนิดระเหยออกมา แตเปนการใหความรอนจนสารทั้งหมดระเหยออกมาพรอมกัน แลวเก็บของเหลวที่ไดจากการควบแนนเปนสวนตามจุดเดือดที่แตกตางกัน โดยสารที่มีจุดเดือดสูงจะควบแนนอยู ตอนลางของหอกลั่น สวนสารที่มีจุดเดือดต่ําจะระเหยขึ้นไปและควบแนนที่สวนบนของหอกลั่น
    • วิทยาศาสตร เคมี (48) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การปรับปรุงคุณภาพน้ํามัน น้ํามันเบนซินและน้ํามันดีเซลเปนที่ตองการของตลาดในปริมาณที่สูงมาก จึงตองมีการปรับปรุงโครงสราง โมเลกุลใหเปนเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพดีขึ้น โดยมีกระบวนการดังนี้ 1. กระบวนการแตกสลาย (Cracking) โมเลกุลใหญ → โมเลกุลเล็ก แอลเคนขนาดใหญ แอลเคนขนาดเล็กๆ + แอลคีน + แกส H2 ไดขนาดที่ใชแทนน้ํามัน C2H4 เบนซินได C3H6 2. รีฟอรมมิง (Reforming) การเปลี่ยนรูปของสารประกอบไฮโดรคารบอน แอลเคนขนาดใหญ ตัวเรงปฏิกิริยา ภาวะที่เหมาะสม สารไฮโดรคารบอนที่แตกกิ่งกานสาขา 400-600°C ความดันต่ํา มีหรือไมมีตัวเรงปฏิกิริยา
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (49) 3. แอลคิเลชัน (Alkylation) รวมโมเลกุลแอลเคนกับแอลคีนโมเลกุลเล็กๆ ใหกลายเปนโมเลกุลแอลเคน ที่มีโซกิ่ง แอลเคนโมเลกุลเล็กๆ + แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ 20°C )SO(Hกรดเขมขน 42 แอลเคนที่มีโมเลกุลแตกกิ่งกานสาขา การบอกคุณภาพน้ํามัน 1. เลขออกเทน (Octane Number) คาตัวเลขที่แสดงเปนรอยละโดยมวลของไอโซออกเทนในของผสม ระหวางไอโซออกเทน (C8H18) และเฮปเทน (C7H16) ซึ่งเกิดจากการเผาไหม เลขออกเทนเปนตัวเลขที่ใชบอก คุณภาพของน้ํามันเบนซินในรถยนต ไอโซออกเทน 3CH 3CH C 2CH CH 3CH 3CH หรือ 23233 )CH(CHCHC)(CH เฮปเทน 3222223 CHCHCHCHCHCHCH 3523 CH)(CHCH หรือ - ความหมายของเลขออกเทน น้ํามันเบนซิน ที่มีเลขออกเทน 70 คือ น้ํามันเบนซินที่มีสมบัติการเผาไหมเชนเดียวกับเชื้อเพลิง ที่ประกอบดวยไอโซออกเทนรอยละ 70 และเฮปเทนรอยละ 30 โดยมวล - การเพิ่มเลขออกเทนใหกับน้ํามัน น้ํามันเบนซินมักจะพบวามีเลขออกเทนต่ํา จึงปรับปรุงน้ํามันใหมีเลขออกเทนสูงขึ้นดวยการเติม เตตระเอทิลเลด (CH3CH2)4Pb ยอวา TEL ลงในน้ํามันเบนซิน ทําใหน้ํามันมีเลขออกเทนสูงขึ้นแตก็กอใหเกิดสาร ตะกั่วซึ่งเปนสารกอใหเกิดมลพิษ ในปจจุบันจึงเปลี่ยนมาเปนเมทิลเทอรเทียรีบิวทิลอีเทอร (MTBE) หรือเรียกวา น้ํามันไรสารตะกั่ว หรือเรียกวา ULG (Unleaded gasoline) 2. เลขซีเทน (Cetane Number) คือ คาตัวเลขที่แสดงเปนรอยละโดยมวลของซีเทนในของผสม ระหวางซีเทน (C16H34) และแอลฟาเมทิลแนฟทาลีน (C11H10) ซึ่งเกิดการเผาไหมหมด เลขซีเทนเปนตัวเลขที่ใช บอกคุณภาพของน้ํามันดีเซล CH3 (CH2)14 CH3 แอลฟาเมทิลแนฟทาลีน 3CH - ความหมายของเลขซีเทน น้ํามันดีเซลที่มีเลขซีเทน 80 คือ น้ํามันดีเซลที่มีสมบัติการเผาไหมเชนเดียวกับเชื้อเพลิงที่ ประกอบดวยซีเทนรอยละ 80 และแอลฟาเมทิลแนฟทาลีนรอยละ 20 โดยมวล ซีเทน
    • วิทยาศาสตร เคมี (50) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 แกสธรรมชาติ องคประกอบของแกสธรรมชาติ แกสธรรมชาติที่ขุดเจาะขึ้นมามีองคประกอบ 2 สวน คือ 1. สวนที่เปนสารประกอบไฮโดรคารบอน ไดแก แกสมีเทน (CH4) มีมากที่สุด อีเทน (C2H6) โพรเพน (C3H8) บิวเทน (C4H10) และแกสเหลว 2. สวนที่ไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน ไดแก แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) ไฮโดรเจนซัลไฟด (H2S) ไอปรอท (Hg) และไอน้ํา (H2O) หลักการแยกแกสธรรมชาติ แกสธรรมชาติ )(CHแกสมีเทน 3 แยกสวนที่ไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน ลดอุณหภูมิ เพิ่มความดัน เพื่อใหเปลี่ยน สถานะเปนของเหลว ผานไปยังหอกลั่นและลดความดัน เพิ่มอุณหภูมิ เพื่อเปลี่ยนสถานะเปนแกส )H(Cแกสอีเทน 62 )H(Cแกสโพรเพน 83 )C(LPG)(Cแกสหุงตม 43 - )C(Cติเหลวแกสธรรมชา 65 - แยกสวนที่ไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน โดยใชวัสดุที่มีรูพรุนดูดซับ และแยกแกสคารบอนไดออกไซด ออกโดยใชโพแทสเซียมคารบอเนต (K2CO3) ดูดซับ เนื่องจากถาไมแยกออกเมื่อลดอุณหภูมิต่ํากวา 0 องศา เซลเซียส น้ําจะแข็งอุดตันทอแกส แลวจึงนําสวนที่เปนสารประกอบไฮโดรคารบอนไปแยกโดยใชหลักการกลั่น ลําดับสวนตอไป ประโยชนของผลิตภัณฑจากแกสธรรมชาติ 1. มีเทน (CH4) เปนเชื้อเพลิงที่ใชในโรงไฟฟา ในอุตสาหกรรมซีเมนต เซรามิกส รถแท็กซี่ รถเมล และ เปนวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปุยเคมี 2. อีเทนและโพรเพน (C2H6 และ C3H8) เปนอุตสาหกรรมผลิตเม็ดพลาสติกและเสนใยสังเคราะห 3. โพรเพนและบิวเทน (C3H8 และ C4H10) เปนแกสหุงตมในครัวเรือน 4. เพนเทน (C5H10) เปนตัวทําละลายในอุตสาหกรรม 5. แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) ใชในอุตสาหกรรมถนอมอาหาร น้ําอัดลม และน้ําแข็งแหง
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (51) เชื้อเพลิงในชีวิตประจําวัน 1. แกสมีเทน (CH4) สวนใหญไดจากแกสธรรมชาติซึ่งใชเปนเชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟา โรงงานอุตสาหกรรม รถปรับอากาศเครื่องยนตยูโร 2 2. แกสแอลพีจี (LPG ; Liquefied Petroleum Gas) เปนแกสหุงตมซึ่งเปนของผสมระหวางแกสโพรเพน และบิวเทนที่ถูกอัดในถังเหล็กภายใตความดันสูงทําใหแกสเปลี่ยนสถานะเปนของเหลว 3. แกสเอ็นจีวี (NGV ; Natural Gas Vehicles) คือ แกสธรรมชาติสําหรับยานยนตเกิดขึ้นจากการ นําแกสธรรมชาติ ซึ่งเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน (CH4) มาอัดจนมีความดันสูงประมาณ 3000 ปอนดตอ ตารางนิ้ว แลวนําไปเก็บไวในถังที่มีความแข็งแรงทนทานสูงเปนพิเศษ เชน เหล็กกลา เพื่อนํามาเปนเชื้อเพลิงใช ทดแทนน้ํามันเบนซินหรือดีเซลในรถยนตประเภทตางๆ ซึ่งสากลเรียกวา Compressed Natural Gas (CNG) หรือแกสธรรมชาติอัด 4. แกสโซฮอล (Gasohol) คือ น้ํามันเชื้อเพลิงที่เปนสวนผสมระหวางเอทิลแอลกอฮอล หรือเอทานอล ชนิดความบริสุทธิ์ 99.5% โดยปริมาตร ไดจากการหมักและกลั่นผลิตผลทางการเกษตร (ออยและมันสําปะหลัง) ผสมกับน้ํามันเบนซินชนิดพิเศษไดเปนน้ํามันแกสโซฮอล 5. ดีเซลปาลมบริสุทธิ์ เปนน้ํามันเชื้อเพลิงที่ไดจากการนําน้ํามันปาลมบริสุทธิ์ผสมกับน้ํามันดีเซล ใน สัดสวนน้ํามันปาลมบริสุทธิ์ไมเกินรอยละ 10 โดยปริมาตร สามารถใชเปนเชื้อเพลิงทดแทนน้ํามันดีเซลได มี คุณสมบัติเชนเดียวกับน้ํามันดีเซล 6. ไบโอดีเซล (Biodiesel) คือ การนําน้ํามันจากพืชหรือไขมันสัตว แมแตน้ํามันที่ใชแลวอยางน้ํามันที่ ทอดไก หรือปาทองโกมาใชเปนเชื้อเพลิงในเครื่องยนตดีเซล 7. ชีวมวล (Biomass) หมายถึง พืชและสัตวที่เปนแหลงพลังงานหมุนเวียนที่สําคัญของโลก และถูก จัดเปนพลังงานทดแทนพลังงานจากฟอสซิลซึ่งมีอยูอยางจํากัดและอาจหมดลงได 8. พลังงานแสงอาทิตย ดวงอาทิตยใหพลังงานจํานวนมหาศาลแกโลกของเรา พลังงานจากดวงอาทิตย จัดเปนพลังงานหมุนเวียนที่สําคัญที่สุด เปนพลังงานสะอาด ไมทําปฏิกิริยาใดๆ อันจะทําใหสิ่งแวดลอมเปนพิษ เซลลแสงอาทิตยจึงเปนสิ่งประดิษฐทางอิเล็กทรอนิกสชนิดหนึ่งที่ถูกนํามาใชผลิตไฟฟา เนื่องจากสามารถเปลี่ยน เซลลแสงอาทิตยใหเปนพลังงานไฟฟาไดโดยตรง 9. พลังงานลม เปนพลังงานธรรมชาติที่เกิดจากความแตกตางของอุณหภูมิ 2 ที่ ซึ่งสะอาดและบริสุทธิ์ ใชแลวไมมีวันหมดสิ้นไปจากโลก ปจจุบันไดรับความสนใจนํามาพัฒนาใหเกิดประโยชนอยางกวางขวาง ใน ขณะเดียวกันกังหันลมก็เปนอุปกรณชนิดหนึ่งที่สามารถนําพลังงานลมมาใชใหเปนประโยชนได โดยเฉพาะในการ ผลิตกระแสไฟฟาและในการสูบน้ํา 10.พลังงานความรอนใตพิภพ เปนพลังงานตามธรรมชาติที่เกิดและเก็บสะสมตัวอยูภายใตผิวโลก เชนเดียวกับปโตรเลียม หากแตวาแหลงพลังงานเหลานี้เก็บอยูในรูปของน้ํารอนหรือไอน้ํารอนลักษณะที่ปรากฏ ออกมาใหเห็นบนผิวโลก 11.พลังงานน้ํา เหลานี้มีการเปลี่ยนสถานะและหมุนเวียนอยูตลอดเวลาระหวางผิวโลกและบรรยากาศ อยางตอเนื่องซึ่งเรียกวา วัฏจักรของน้ํา น้ําที่กําลังเคลื่อนที่มีพลังงานสะสมอยูมาก และมนุษยรูจักนําพลังงานนี้มา ใชหลายรอยปแลว เชน ใชหมุนกังหันน้ํา ปจจุบันมีการนําพลังงานน้ําไปหมุนกังหันของเครื่องกําเนิดไฟฟาใน โรงไฟฟาพลังน้ําเพื่อผลิตไฟฟา
    • วิทยาศาสตร เคมี (52) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง ปโตรเลียม 1. ขอใดกลาวไมถูกตอง 1) สูตรโมเลกุลของไฮโดรคารบอนอิ่มตัวที่เล็กที่สุดที่มีโครงสรางเปนโซที่มีกิ่งสาขาคือ C4H10 2) สารไฮโดรคารบอนอิ่มตัวมีโครงสรางไดเฉพาะที่เปนโซ ซึ่งอาจเปนโซตรงหรือโซที่มีกิ่งสาขาก็ได 3) น้ํามันเบนซินที่มีคาออกเทน 91 และน้ํามันแกสโซฮอล 91 มีการเผาไหมที่ใหพลังงานเทากัน 4) คาออกเทนของนอรมอลเฮปเทนมีคาเปน 0 แสดงวาการเผาไหมของนอรมอลเฮปเทน ใหพลังงานนอย มากเมื่อเทียบกับไฮโซออกเทนที่มีคาออกเทนเปน 100 2. ขอใดถูกตองเกี่ยวกับสมบัติของตัวทําละลายในอุตสาหกรรมเคมีที่ไดจากการกลั่นปโตรเลียม 1) มีจุดเดือดสูงกวาน้ํามันดีเซล 2) เปนไฮโดรคารบอนที่ละลายน้ําได 3) มีสถานะเปนของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติ 4) ประกอบดวยสารไฮโดรคารบอนที่มีจํานวนคารบอนนอยกวา 5 อะตอม 3. ในการกลั่นน้ํามันดิบ ผูประกอบการจะใชการกลั่นลําดับสวนแทนที่จะใชการกลั่นแบบธรรมดา ขอใดคือ เหตุผลหลัก 1) ในน้ํามันดิบมีสารที่มีจุดเดือดใกลเคียงกันจึงแยกดวยวิธีการกลั่นธรรมดาไมได 2) การกลั่นแบบธรรมดาตองใชเชื้อเพลิงมากกวาการกลั่นลําดับสวน 3) การกลั่นแบบธรรมดาจะไดสารปรอทและโลหะหนักออกมาดวย 4) การกลั่นลําดับสวนจะไมมีเขมาที่เกิดจากการเผาไหมไมสมบูรณ 4. พิจารณาขอความตอไปนี้ ก. LPG เปนแกสหุงตมและสามารถปรับใชแทนน้ํามันเบนซินได ข. เลขออกเทนใชบอกคุณภาพของน้ํามันเบนซิน สวนเลขซีเทนใชบอกคุณภาพน้ํามันดีเซล ค. แกสโซฮอลเปนเชื้อเพลิงที่ไดจากการผสมเมทานอล กับน้ํามันเบนซินในอัตราสวน 1 : 9 ง. MTBE เปนสารที่เติมลงในน้ํามันเบนซินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหมและเรียกวาน้ํามันไรสารตะกั่ว ขอใดถูก 1) ก. และ ข. เทานั้น 2) ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ค. 4) ก., ข. และ ง.
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (53) 5. น้ํามันเบนซิน A และ B มีเลขออกเทน 91 และ 75 ตามลําดับ มีองคประกอบเปนสารที่มีสูตรโครงสรางดัง (1) และ (2) CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 3CH 3CH C 2CH CH 3CH 3CH 3CH (1) (2) พิจารณาขอความเกี่ยวกับน้ํามันเบนซิน A และ B ตอไปนี้ ก. น้ํามันเบนซิน A มีสาร (2) มากกวาเบนซิน B ข. น้ํามันเบนซิน A มีสาร (1) 91 สวน แตเบนซิน B มีสาร (1) เพียง 75 สวน ค. สาร (2) ทําใหประสิทธิภาพการเผาไหมของน้ํามันเบนซิน A ดีกวาเบนซิน B ง. การเติมสาร (2) ลงในน้ํามันเบนซิน A และ B เปนการเพิ่มคุณภาพเพราะเลขออกเทนของน้ํามัน สูงขึ้น ขอใดถูก 1) ข. เทานั้น 2) ก., ค. และ ง. เทานั้น 3) ข., ค. และ ง. เทานั้น 4) ก., ข., ค. และ ง. 6. การเผาไหมของเอทานอลใหพลังงานนอยกวาน้ํามันเบนซินในปริมาตรที่เทากัน และเอทานอลมีคาออกเทน สูงกวาน้ํามันเบนซิน ถาใชรถคันเดียวกัน เติมน้ํามันเทากัน แลวขับบนเสนทางและสภาพถนนเดียวกัน จะ ไดผลตามขอใด 1) การใชแกสโซฮอลจะวิ่งไดระยะทางนอยกวาใชเบนซิน แตเครื่องยนตทํางานไดดีกวา 2) การใชแกสโซฮอลจะวิ่งไดระยะทางมากกวาใชเบนซิน และเครื่องยนตทํางานไดดีกวา 3) การใชเบนซินหรือแกสโซฮอลไดผลเหมือนกันทั้งระยะทางและการทํางานของเครื่องยนต 4) การใชแกสโซฮอลจะวิ่งไดระยะทางนอยกวาใชเบนซิน สวนเครื่องยนตทํางานไดเหมือนกัน เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 1) 4. 4) 5. 2) 6. 1)
    • วิทยาศาสตร เคมี (54) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 พอลิเมอร พอลิเมอร (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญและมีมวลโมเลกุลมาก ประกอบดวย หนวยเล็กๆ ที่เรียกวา มอนอเมอร (Monomer) ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือตางกันมาเชื่อมตอกันดวยพันธะ โคเวเลนต การจําแนกประเภทของพอลิเมอร 1. แบงตามการเกิดเปนเกณฑ ก. พอลิเมอรธรรมชาติ เปนพอลิเมอรที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เชน โปรตีน แปง เซลลูโลส ไกลโคเจน กรดนิวคลีอิก และยางธรรมชาติ (พอลิไอโซปรีน) ข. พอลิเมอรสังเคราะห เปนพอลิเมอรที่เกิดจากการสังเคราะหเพื่อใชประโยชนตางๆ เชน พลาสติก ไนลอน ดาครอน และลูไซต เปนตน 2. แบงตามชนิดของมอนอเมอรที่เปนองคประกอบ เปน 2 ชนิด คือ ก. ฮอมอพอลิเมอร (Homopolymer) เปนพอลิเมอรที่ประกอบดวยมอนอเมอรชนิดเดียวกัน เชน แปง (ประกอบดวยมอนอเมอรที่เปนกลูโคสทั้งหมด) พอลิเอทิลีน (ประกอบดวยมอนอเมอรที่เปนเอทิลีนทั้งหมด) ข. โคพอลิเมอร (Co-polymer) เปนพอลิเมอรที่ประกอบดวยมอนอเมอรตางชนิดกัน เชน โปรตีน (ประกอบดวยมอนอเมอรที่เปนกรดอะมิโนตางชนิดกัน) พอลิเอสเทอร เปนตน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (55) การเกิดพอลิเมอร ในการเกิดพอลิเมอรซึ่งเกิดจากมอนอเมอรมารวมตัวกันจํานวนมากโดยตองใชความรอนและตัวเรง ปฏิกิริยาเคมีเขาชวยดวย เรียกปฏิกิริยาในการเกิดวา ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization Reaction) ซึ่งแบงไดเปน 2 ประเภท คือ 1. ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบเติม (Addition Polymerization Reaction) คือ ปฏิกิริยา พอลิเมอไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอรของสารอินทรียชนิดเดียวกันที่มี C กับ C จับกันดวยพันธะคูมารวมตัวกัน เกิดสารพอลิเมอรเพียงชนิดเดียวเทานั้น ดังภาพ ภาวะที่เหมาะสม + + + + ... มอนอเมอรทุกหนวยมาตอกันโดยไมมีสิ่งใดหลุดออกมา พอลิเมอรแบบเดิม ตัวอยาง ตัวเรงปฏิกิริยา ภายใตอุณหภูมิและความดัน2nCH 2CH Ethylene 2(CH n2 )CH Polyethylene 2. ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบควบแนน (Condensation Polymerization Reaction) คือ ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่เกิดจากมอนอเมอรที่มีหมูฟงกชันมากกวา 1 หมู ทําปฏิกิริยากันเปนพอลิเมอร และ สารโมเลกุลเล็ก สารโมเลกุลเล็กที่ได เชน น้ํา (H2O) แกสแอมโมเนีย (NH3) เมทานอล (CH3OH) และ แกสไฮโดรเจนคลอไรด (HCl) เกิดขึ้นดวย ดังภาพ ภาวะที่เหมาะสม + + + + 3 2 NHหรือ HClหรือOH มอนอเมอรตางชนิดกันมีหมูฟงกชันตางชนิดกันตอกันเปนโมเลกุลใหญ พอลิเมอรแบบควบแนน และมีโมเลกุลเล็กอื่นหลุดออกมาดวย ตัวอยาง 2nNH 62 )(CH 2NH + nHOOC 42 )(CH COOH + ... เฮกเซน -1, 6 - ไดอะมีน กรดเฮกเซนไดโออิก ภาวะที่เหมาะสม ( NH 62 )(CH NH C 42)(CH n)C + OnH2
    • วิทยาศาสตร เคมี (56) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 โครงสรางของพอลิเมอร พอลิเมอรเกิดจากการรวมตัวของมอนอเมอรดวยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization Reaction) ดังนั้นโครงสรางของพอลิเมอรจึงขึ้นกับโครงสรางของมอนอเมอรที่มาตอกัน จากการศึกษาพบวาแบงไดเปน 3 ประเภท คือ ก. พอลิเมอรแบบเสน (Chain Length Polymer) เปนพอลิเมอรที่เกิดจากมอนอเมอรสรางพันธะตอกัน เปนสายยาวโซพอลิเมอรเรียงชิดกันมากกวาโครงสรางแบบอื่นๆ จึงมีความหนาแนนและจุดหลอมเหลวสูง มี ลักษณะแข็ง ขุนเหนียวกวาโครงสรางอื่นๆ ตัวอยาง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน ข. พอลิเมอรแบบกิ่ง (Branched Polymer) เปนพอลิเมอรที่เกิดจากมอนอเมอรยึดกันแตก กิ่งกานสาขา มีทั้งโซสั้นและโซยาว กิ่งที่แตกจากพอลิเมอรของโซหลักทําใหไมสามารถจัดเรียงโซพอลิเมอรให ชิดกันไดมาก จึงมีความหนาแนนและจุดหลอมเหลวต่ํา ยืดหยุนได ความเหนียวต่ํา โครงสรางเปลี่ยนรูปไดงายเมื่อ อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอยาง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแนนต่ํา ค. พอลิเมอรแบบรางแห (Croos-linking Polymer) เปนพอลิเมอรที่เกิดจากมอนอเมอรตอเชื่อมกัน เปนรางแห พอลิเมอรชนิดนี้มีความแข็งแกรงและเปราะหักงาย ตัวอยาง เบกาไลต เมลามีนใชทําถวยชาม
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (57) พลาสติก พลาสติก (Plastic) คือ สารที่สามารถทําใหเปนรูปตางๆ ไดดวยความรอน พลาสติกเปนพอลิเมอรขนาดใหญ มวลโมเลกุลมาก สมบัติทั่วไปของพลาสติกคือมีความเสถียรมากในธรรมชาติ สลายตัวยาก มีมวลนอย และเบา เปนฉนวน ความรอนและไฟฟาที่ดี สวนมากออนตัวและหลอมเหลวเมื่อไดรับความรอน จึงเปลี่ยนเปนรูปตางๆ ไดตาม ประสงค ประเภทของพลาสติก 1. เทอรมอพลาสติก เมื่อไดรับความรอนจะออนตัว และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถเปลี่ยนรูปได พลาสติกประเภทนี้โครงสรางโมเลกุลเปนโซตรงยาว มีการเชื่อมตอระหวางโซพอลิเมอรนอยมาก จึงสามารถ หลอมเหลว หรือเมื่อผานการอัดแรงมากจะไมทําลายโครงสรางเดิม ตัวอยาง พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีน พอลิสไตรีน 2. พลาสติกเทอรมอเซต จะคงรูปหลังการผานความรอนหรือแรงดันเพียงครั้งเดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งมาก ทนความรอนและความดัน ไมออนตัวและเปลี่ยนรูปรางไมได แตถาอุณหภูมิสูงก็จะแตกและไหมเปนขี้เถาสีดํา พลาสติกประเภทนี้โมเลกุลจะเชื่อมโยงกันเปนรางแหจับกันแนน แรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลแข็งแรงมาก จึงไมสามารถนํามาหลอมเหลวได ตัวอยาง เมลามีน พลาสติกรีไซเคิล (Plastic Recycle) ปจจุบันเราใชพลาสติกฟุมเฟอยมาก แตละปประเทศไทยมีขยะพลาสติกจํานวนมาก ซึ่งเปนปญหาดาน สิ่งแวดลอมของโลก จึงมีความพยายามคิดคนทําพลาสติกที่ยอยสลายทางชีวภาพ (Biodegradable) มาใชแทน แตพลาสติกบางชนิดก็ยังไมสามารถยอยสลายทางชีวภาพได ในทางปฏิบัติยังคงกําจัดขยะพลาสติกดวยวิธีฝงกลบ ใตดินและเผา ซึ่งกอใหเกิดปญหา ดานสิ่งแวดลอมตามมา วิธีที่ดีที่สุดในการดูแลสิ่งแวดลอมเกี่ยวกับขยะพลาสติก คือ ลดปริมาณการใชใหเหลือเทาที่จําเปนและมีการนําพลาสติกบางชนิดกลับไปผานบางขั้นตอนในการผลิตแลวนํา กลับมาใชงานใหมไดตามเดิม เสนใย เสนใย (Fibers) คือ พอลิเมอรชนิดหนึ่งที่มีโครงสรางของโมเลกุลสามารถนํามาเปนเสนดาย หรือเสนใย จําแนกตามลักษณะการเกิดไดดังนี้ ประเภทของเสนใย 1. เสนใยธรรมชาติ ที่รูจักกันดีและใกลตัว คือ - เสนใยเซลลูโลส เชน ลินิน ปอ เสนใยสับปะรด - เสนใยโปรตีนจากขนสัตว เชน ขนแกะ ขนแพะ - เสนใยไหม เปนเสนใยจากรังไหม
    • วิทยาศาสตร เคมี (58) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 2. เสนใยสังเคราะห มีหลายชนิดที่ใชกันทั่วไป คือ - เซลลูโลสแอซีเตต เปนพอลิเมอรที่เตรียมไดจากการใชเซลลูโลสทําปฏิกิริยากับกรดแอซิติกเขมขน โดยมีกรดซัลฟวริกเปนตัวเรงปฏิกิริยา การใชประโยชนจากเซลลูโลสแอซิเตต เชน ผลิตเปนเสนใยอารแนล 60 ผลิตเปนแผนพลาสติกที่ใชทําแผงสวิตชและหุมสายไฟ - ไนลอน (Nylon) เปนพอลิเมอรสังเคราะหจําพวกเสนใย เรียกวา “เสนใยพอลิเอไมด” มีหลายชนิด เชน ไนลอน 6, 6 ไนลอน 6, 10 ซึ่งตัวเลขที่เขียนกํากับหลังชื่อจะแสดงจํานวนคารบอนอะตอมในมอนอเมอรของ เอมีนและกรดคารบอกซิลิก ไนลอนจัดเปนพวกเทอรมอพลาสติก มีความแข็งมากกวาพอลิเมอรแบบเติมชนิดอื่น (เพราะมีแรงดึงดูดที่แข็งแรงของพันธะเพปไทด) เปนสารที่ติดไฟยาก (เพราะไนลอนมีพันธะ C H ในโมเลกุลนอย กวาพอลิเมอรแบบเติมชนิดอื่น) ไนลอนสามารถทดสอบโดยผสมโซดาไฟ (NaOH + Ca(OH)2) หรือเผาจะให แกสแอมโมเนีย - ดาครอน (Dacron) เปนเสนใยสังเคราะหพวกพอลิเอสเทอร ซึ่งเรียกอีกชื่อหนึ่งวา Mylar มี ประโยชนทําเสนใยทําเชือก และฟลม - Orlon เปนเสนใยสังเคราะห ที่เตรียมไดจาก Polycrylonitrile ยาง ยาง (Rubber) คือ สารที่มีสมบัติยืดหยุนไดทําใหเปนรูปรางตางๆ ได เปนสารประกอบพอลิเมอร ประโยชนใชทํายางลบ รองเทา ยางรถ ตุกตายาง เปนตน ประเภทของยาง 1. ยางธรรมชาติ ยางพาราเปนยางธรรมชาติชนิดหนึ่งที่มนุษยนํามาใชเปนเวลานานแลว ซึ่งเมื่อกรีด เปลือกยางจะไดน้ํายาง (Latex) ซึ่งมีสีขาว มีองคประกอบดังตาราง องคประกอบในน้ํายางธรรมชาติ รอยละ ตัวยางหรือไฮโดรคารบอน 35 ของแข็งที่ไมใชยาง 5 โปรตีน ไขมัน และเกลืออินทรียอื่นๆ รวมทั้งน้ํา 60 เราสามารถเก็บน้ํายางไวในรูปของของเหลวแขวนลอยไดโดยการเติมสารละลายแอมโมเนีย 1% เมื่อ ตองการใหยางแยกตัวออกมาจากระบบสารแขวนลอยก็ใหเติมกรด เชน กรดแอซิติก กรดฟอรมิกหรือกรด ซัลฟวริก ตัวยางจะรวมกันเปนกอน เรียกวา โคออกกูลัม (Coagulum) แลวนําไปทําเปนแผน ลางใหสะอาด ทําให แหงโดยการผึ่งลมซึ่งจะไดยางดิบ วิธีการทําใหแหงอีกวิธีหนึ่งคือ การนําไปรมควันที่อุณหภูมิ 60°C เปนเวลา ประมาณ 4 วัน แผนยางที่ได เรียกวา แผนยางรมควันหรือยางสุกแลวจึงนําไปจําหนายตอไป น้ํายางเปนพอลิเมอรของไอโซพรีนที่เชื่อมตอกันอยูในชวง 1500 ถึง 15000 หนวย 2CH CH C 3CH n2 )CH(
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (59) สมบัติ มีความยืดหยุนเพราะโครงสรางโมเลกุลของยางมีลักษณะมวน ขดงอไปมา บิดเปนเกลียวได แรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลเปนแรงแวนเดอรวาลสสมบัติจึงเปลี่ยนงาย คือ เมื่อรอนจะออนตัวเหนียว แตเย็น จะแข็งและเปราะ 2CH 3CH CC 2CH H 2CH 3CH CC 2CH H 2CH 3CH CC 2CH H โครงสรางของน้ํายาง (พอลิไอโซพรีนหรือยางกัตตา) ยางธรรมชาติไมมีสมบัติทางกายภาพที่พอเหมาะที่จะนําไปใชประโยชนไดทันที จึงตองมีการเพิ่มสมบัติการ คงตัวและความยืดหยุนใหเหมาะสมโดยการเติมกํามะถันลงไป เพื่อใหเกิดพันธะโคเวเลนตเชื่อมตอระหวางโซ พอลิเมอรไอโซพรีน ปฏิกิริยานี้ เรียกวา ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน (Valcanization Reaction) คิดคนโดย ชารล กูดเยียร ปฏิกิริยาเปนดังนี้ ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน (ก) โมเลกุลของยางกอนการเกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน (ข) โมเลกุลของยางหลังการเกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน
    • วิทยาศาสตร เคมี (60) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 2. ยางสังเคราะห ยางสังเคราะหชนิดแรกที่ผลิตขึ้นในประเทศเยอรมนีในระหวางสงครามโลกครั้งที่ 2 มี สมบัติเปนอีลาสโทเมอรที่ดี เปนยางสังเคราะหที่สําคัญที่สุดและใชกันมากที่สุดจนกระทั่งทุกวันนี้ คือ ยาง SBR ซึ่ง สังเคราะหจากสไตรีน (Styrene) และบิวตะไดอีน (Butadiene) การสังเคราะหยางสังเคราะหจากสไตรีนและบิวตะไดอีน (ยาง SBR) ยางสังเคราะหอีกชนิดหนึ่งที่มีสมบัติเหมาะสมกับการใชงานเปนพอลิเมอรที่สลายตัวยาก ทนไฟ และทนตอ สภาพที่ตองสัมผัสกับน้ํามัน น้ํามันเบนซินและตัวทําละลายอื่นไดดีคือ นีโอพรีน (Neoprene) ซึ่งสังเคราะหไดจาก คลอโรพรีน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (61) ตัวอยางขอสอบ O-NET เรื่อง พอลิเมอร 1. ขอใดจับคูของมอนอเมอรและพอลิเมอรไดถูกตอง มอนอเมอร พอลิเมอร 1) ไอโซพรีน ยางพารา 2) เอมีน พอลิเอไมด 3) กรดอะมิโน ดีเอ็นเอ 4) แลกโตส กาแล็กโตส 2. ขอใดจัดประเภทของพลาสติกไดถูกตอง เทอรมอพลาสติก พลาสติกเทอรมอเซต 1) โฟม เกาอี้พลาสติก 2) ถุงพลาสติก ดอกไมพลาสติก 3) กระดาษปดผนัง เตาเสียบไฟฟา 4) ดามจับเตารีด ฟลมถายภาพ 3. เปรียบเทียบสาร A และ B ซึ่งมีสูตรโครงสรางดังนี้ (A) 3200623 CH)CH(CH 3260023 CH)CH(CH (B) ขอใดสรุปถูก 1) จุดหลอมเหลวของ A นอยกวา B 2) A ละลายน้ําได สวน B ไมละลายน้ํา 3) A และ B เปนสารไฮโดรคารบอนไมอิ่มตัว 4) A เกิดจากมอนอเมอรจํานวนมากกวา B 594 โมเลกุล 4. ขอใดไมถูกตอง 1) ยางวัลคาไนซที่ใชทํายางรถยนตจัดเปนเทอรมอพลาสติก 2) พันธะที่เชื่อมระหวางมอนอเมอรในไนลอนเปนพันธะเอไมด 3) ไนลอน-66 เปนเสนใยพอลิเมอรประกอบดวยมอนอเมอร 66 หนวย 4) ขวดพลาสติกที่ทํามาจากพอลิเอทิลีนมีสูตรโครงสรางเปน
    • วิทยาศาสตร เคมี (62) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 5. ขอใดตอไปนี้ เปนการลดภาวะโลกรอนโดยกระบวนการรีไซเคิล (Recycle) 1) นางสาวรักดีใชถุงผาแทนถุงพลาสติก 2) นายจริงใจนําเศษกระดาษที่ใชแลวไปอัดขึ้นรูปเปนกระถางตนไม 3) นายรักชาตินําถุงพลาสติกที่ใชแลวมาใชซ้ํา 4) นางสาวเมตตาไปตลาดโดยนําตะกราไปใสของแทนถุงพลาสติก 6. นาย ก ไดชวยลดปญหาสิ่งแวดลอม โดยการนํารองเทานักเรียนที่ชํารุดไปติดกาวใหม เพื่อนํามาใชไดอีก วิธี ดังกลาวเรียกวาอะไร 1) Reduce 2) Reuse 3) Recycle 4) Repair เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 1) 4. 3) 5. 2) 6. 2)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (63) เก็งขอสอบ O-NET ป 2556 1. ขอใดกลาวไมถูกตองเกี่ยวกับอะตอม 1) มวลอะตอมสวนใหญอยูในนิวเคลียส 2) ธาตุชนิดเดียวกันจะมีจํานวนนิวตรอนเทากันเสมอ 3) อิเล็กตรอนวงนอกจะเปนอิเล็กตรอนที่เกิดปฏิกิริยาเคมี 4) ในอะตอมที่เปนกลางจะมีจํานวนโปรตอนเทากับอิเล็กตรอน 2. อะตอมที่เปนกลางของธาตุที่มีนิวตรอน 91 อนุภาค และมีอิเล็กตรอนจํานวน 40 อนุภาค มวลอะตอมของ ธาตุนี้มีคาเทาใด 1) 131 2) 91 3) 51 4) 40 3. ธาตุ 3 ชนิดมีสัญลักษณดังนี้ X23 11 Y24 12 Z36 16 ขอใดตอไปนี้กลาวถูกตอง 1) สารประกอบคลอไรดของธาตุ X มีสูตรเปน XCl2 2) ธาตุ Y มีสมบัติใกลเคียงกับธาตุ Ca 3) สารประกอบออกไซดของธาตุ Z ละลายน้ําแลวมีสมบัติเปนเบส 4) ธาตุทั้ง 3 ชนิดนําไฟฟาได 4. จากการวิเคราะหหาไอโซโทปของ C-14 ในวัตถุโบราณชนิดหนึ่งพบวา มีธาตุดังกลาวเหลืออยู 6.25% ของ ปริมาณเริ่มตน ถา C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ป วัตถุโบราณชนิดนี้มีอายุเทาใด 1) 5730 ป 2) 11460 ป 3) 17190 ป 4) 22920 ป 5. ธาตุชนิดหนึ่งมีสถานะเปนแกสที่อุณหภูมิหอง ไมวองไวตอการเกิดปฏิกิริยาเคมี ใชบรรจุในหลอดไฟโฆษณา ใหแสงสีสมแดง แกสชนิดนี้คือแกสใด 1) แกสไนโตรเจน (N2) 2) แกสฮีเลียม (He) 3) แกสนีออน (Ne) 4) แกสคลอรีน (Cl2) 6. สารประกอบในขอใดตอไปนี้มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูงที่สุด 1) โซเดียมคลอไรด 2) คารบอนไดออกไซด 3) ซัลเฟอรไดออกไซด 4) โบรมีน 7. การเปลี่ยนแปลงในขอใดจัดเปนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี 1) การเกิดหมอกในตอนเชา 2) การละลายของเกลือแกงในน้ํา 3) การสุกของมะมวง 4) การระเหิดของน้ําแข็งแหง
    • วิทยาศาสตร เคมี (64) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 8. ซูซี่สังเกตวาถารับประทานอาหารชนิดเดียวกัน ปริมาณเทากัน ในเวลาเดียวกัน แตตางวันพบวา ถาวันแรก เคี้ยวอาหารใหละเอียดกอนกลืนจะทําใหรูสึกไมอึดอัดทองเมื่อเทียบกับการเคี้ยวไมละเอียดในวันที่สอง ถา การยอยอาหารในกระเพาะเปนการเกิดปฏิกิริยาเคมีชนิดหนึ่ง ปจจัยใดที่สงผลตอปฏิกิริยาเคมีดังกลาว 1) ธรรมชาติของสารตั้งตน 2) พื้นที่ผิวสัมผัส 3) ความเขมขนของสารตั้งตน 4) อุณหภูมิ 9. ปฏิกิริยาเคมีระหวางโลหะแมกนีเซียมและกรดซัลฟวริก มีการบันทึกขอมูลดังตารางตอไปนี้ Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g) ปริมาณของ Mg (กรัม) เวลา (s) 5 0 3 10 2 20 1.5 30 1 40 อัตราการเกิด H2 เปนกี่ cm3/s 1) 0.125 2) 0.100 3) 0.050 4) 0.025 10. เบสชนิดใดที่ไมพบอยูในโครงสรางของ Deoxy Ribonucleic Acid 1) ยูราซิล 2) ไทมีน 3) อะดีนีน 4) กวานีน 11. น้ํามันเบนซินชนิดหนึ่งประกอบดวยไอโซออกเทน 18 สวน และเฮปเทน 2 สวน น้ํามันชนิดนี้เลขออกเทน เทาใด 1) 85 2) 90 3) 92 4) 95 12. ในการทดสอบสาร 3 ชนิด คือ สาร A, B และ C ไดผลดังตอไปนี้ สาร A ทดสอบ ดวย CuSO4 และ NaOH ไดสารสีมวง สาร B ทดสอบดวยสารละลายเบเนดิกตไมเกิดการเปลี่ยนแปลง สาร C ทดสอบดวยสารละลายไอโอดีน ไมเกิดการเปลี่ยนแปลง ใหนักเรียนพิจารณาวา สาร A, B และ C เปนสารในขอใด ตามลําดับ 1) โปรตีน แปง น้ําตาลทราย 2) กรดอะมิโน น้ําตาลทราย ไขขาว 3) นมถั่วเหลือง กลูโคส น้ําตาลทราย 4) ไขขาว น้ําตาลทราย แปง
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (65) 13. จากผลการทดลองตอไปนี้ ขอใดถูกตองที่สุด ชนิดของน้ํามัน จํานวนหยดของสารละลายทิงเจอรไอโอดีน A 20 B 40 1) น้ํามันชนิด A มีปริมาณกรดไขมันอิ่มตัวมากกวาน้ํามันชนิด B 2) น้ํามันชนิด B มีปริมาณกรดไขมันอิ่มตัวมากกวาน้ํามันชนิด A 3) น้ํามันชนิด A มีปริมาณกรดไขมันไมอิ่มตัวมากกวาน้ํามันชนิด B 4) น้ํามันชนิด B มีปริมาณกรดไขมันไมอิ่มตัวมากกวาน้ํามันชนิด A 14. ขอใดกลาวถูกตองเกี่ยวกับ NGV และ LPG 1) เปนแกสชนิดเดียวกัน 2) เผาไหมใหพลังงานเทากัน 3) แกส NGV มีน้ําหนักเบากวาแกส LPG 4) แกส LPG เปนสารประกอบที่ไมมีกลิ่นตองเติมสารเพิ่มกลิ่นลงไปเพื่อปองกันการรั่วไหล 15. กระบวนการวัลคาไนเซชันหมายถึงกระบวนการในขอใด 1) พอลิเมอรไอโซปรีนตอกันเปนสายยาวขึ้น 2) ปรับปรุงยางสังเคราะหใหมีสมบัติใกลเคียงยางธรรมชาติ 3) ปรับปรุงยางสังเคราะหใหมีสมบัติเหมือนกับยางธรรมชาติ 4) กระบวนการเติมกํามะถันลงไปในสายพอลิเมอรเพื่อใหเกิดการเชื่อมตอกัน
    • วิทยาศาสตร เคมี (66) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 เฉลย 1. 2) 2. 1) 3. 2) 4. 4) 5. 3) 6. 1) 7. 3) 8. 2) 9. 2) 10. 1) 11. 2) 12. 1) 13. 4) 14. 3) 15. 4) 1. เฉลย 2) ธาตุชนิดเดียวกันจะมีจํานวนนิวตรอนเทากันเสมอ ธาตุชนิดเดียวกันไมจําเปนตองมีจํานวนนิวตรอนเทากัน เพราะธาตุบางชนิดมีหลายไอโซโทป เชน ไฮโดรเจน มี 3 ไอโซโทป คือ H1 1 , H2 1 และ H3 1 ซึ่งธาตุไฮโดรเจนทั้ง 3 ไอโซโทปเปนธาตุชนิดเดียวกันแต มีจํานวนนิวตรอนไมเทากัน 2. เฉลย 1) 131 เลขมวลของธาตุ (A) คือ ผลรวมของจํานวนโปรตอนและนิวตรอนของอะตอม จากโจทยอะตอม เปนกลางแสดงวาโปรตอนเทากับอิเล็กตรอน ดังนั้นเมื่อมีจํานวนอิเล็กตรอนเทากับ 40 อนุภาคแสดงวามี จํานวนโปรตอนเทากับ 40 และมีนิวตรอน 91 ดังนั้นจึงมีเลขมวลเทากับ 131 3. เฉลย 2) ธาตุ Y มีสมบัติใกลเคียงกับธาตุ Ca พิจารณาจากการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุทั้ง 3 ชนิด ดังนี้ X23 11 = 2, 8, 1 อยูหมู 1 คาบ 3 เปนโลหะหมู 1 Y24 12 = 2, 8, 2 อยูหมู 2 คาบ 3 เปนโลหะหมู 2 Z32 16 = 2, 8, 6 อยูหมู 6 คาบ 3 เปนอโลหะหมู 6 เพราะฉะนั้นตัวเลือก 2) ถูกตอง เนื่องจากธาตุ Y อยูหมู 2 จึงมีสมบัติใกลเคียงกับ Ca ซึ่งอยูหมู 2 เชนกัน 4. เฉลย 4) 22,920 ป จากการสลายตัวของกัมมันตรังสี C-14 โดยเริ่มตนที่ 100% จนเหลือ 6.25% ไดทั้งหมด 4 ครั้ง ดังนี้ 100% → 50% → 25% → 12.5% → 6.25% ในแตละครั้งมีครึ่งชีวิตเทากับ 5730 ป ดังนั้นจึงใช เวลา 22920 ป 5. เฉลย 3) แกสนีออน (Ne) เนื่องจากแกสนีออนเปนธาตุที่อยูหมู 8 ซึ่งมีสมบัติเปนแกสเฉื่อยซึ่งไมวองไวในการทําปฏิกิริยา เคมีเพราะมีความเสถียรมาก จึงนํามาใสในไสหลอดไฟเพื่อยืดอายุการใชงานของไสหลอด 6. เฉลย 1) โซเดียมคลอไรด เนื่องจากเปนสารประกอบไอออนิก ซึ่งเกิดจากไอออนบวกของโลหะ Na+ และ ไอออนลบของ อโลหะ Cl- ดึงดูดกันดวยประจุไฟฟาจึงมีแรงยึดเหนี่ยวที่แข็งแรงจุดเดือดจุดหลอมเหลวจึงสูงที่สุด
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (67) 7. เฉลย 3) การสุกของมะมวง การสุกของมะมวง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเปนการเปลี่ยนแปลงองคประกอบทางเคมี ของสาร มะมวงดิบกลายเปนมะมวงสุกเปนการเปลี่ยนแปงเปนน้ําตาลทําใหมีรสชาติหวานขึ้น ในขณะที่การ เกิดหมอก การละลายของเกลือแกงในน้ํา และการระเหิดของน้ําแข็งแหง เปนการเปลี่ยนแปลงที่ องคประกอบของสารยังเหมือนเดิมไมเปลี่ยนแปลงสูตรทางเคมี 8. เฉลย 2) พื้นที่ผิวสัมผัส ปจจัยที่มีผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ไดแก ธรรมชาติของสารตั้งตน พื้นที่ผิวสัมผัส ความเขมขน อุณหภูมิ ตัวเรงและตัวหนวงปฏิกิริยา การเคี้ยวอาหารใหละเอียดกอนกลืนชวยใหอาหารมีพื้นที่ ผิวสัมผัสกับกรดเกลือในกระเพาะอาหารมากขึ้นดังนั้นจึงเปนการเพิ่มพื้นที่ผิว 9. เฉลย 2) 0.100 อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีของโลหะแมกนีเซียม (Mg) จากตารางมีคาเทากัน 0.1 g/s จาก สมการพบวาอัตราสวนจํานวนโมลของแมกนีเซียมและแกสไฮโดรเจนมีคาเทากันคือ 1 : 1 ดังนั้น อัตราการ เกิดแกสไฮโดรเจนจึงมีคาเทากัน 0.1 cm3/s 10. เฉลย 1) ยูราซิล ยูราซิล เปนเบสที่พบใน RNA เทานั้น เบสที่พบใน DNA มี 4 ชนิด ไดแก ไซโตซีน กวานีน อะดินีน และ ไทมีน 11. เฉลย 2) 90 เลขออกเทน 90 เนื่องจาก ถาเรารวมไอโซออกเทน 18 กับเฮปเทน 2 เขาดวยกันจะไดน้ํามัน เบนซินจํานวน 20 สวน เมื่อเทียบจาก 20 เปน 100 สวนแสดงวาเพิ่มขึ้นเปนจํานวน 5 เทาจากของเดิม ดังนั้นไอโซออกเทน 18 × 5 = 90 จึงมีเลขออกเทน 90 12. เฉลย 1) โปรตีน แปง น้ําตาลทราย เนื่องจากสารละลาย CuSO4 ใน NaOH คือ ไบยูเรต ทดสอบโปรตีนแลวเปลี่ยนเปนสีมวง สาร ละลายเบเนดิกต ใชทดสอบน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวแลวเปลี่ยนเปนสีตะกอนแดงอิฐ และสารละลายไอโอดีนใช ทดสอบแปงแลวเปลี่ยนเปนสีน้ําเงิน เพราะฉะนั้นคําตอบคือ โปรตีน แปงและน้ําตาลทราย ตามลําดับ 13. เฉลย 4) น้ํามันชนิด B มีปริมาณกรดไขมันไมอิ่มตัวมากกวาน้ํามันชนิด A การนําน้ํามันมาหยดสารละลายทิงเจอรไอโอดีนเปนการทดสอบปริมาณกรดไขมันไมอิ่มตัวที่มีอยู ในน้ํามันชนิดนั้น เนื่องจากโมเลกุลของกรดไขมันไมอิ่มตัวมีพันธะคูในโมเลกุลเมื่อทดสอบดวยสารละลาย ทิงเจอรไอโอดีนจะสามารถฟอกจางสีได โดยถาใชจํานวนหยดของสารมากแสดงวาน้ํามันชนิดนั้นมีปริมาณ กรดไขมันไมอิ่มตัวมากกวา แตไมสามารถเปรียบเทียบปริมาณกรดไขมันอิ่มตัวไดเนื่องจากสารละลาย ทิงเจอรไอโอดีนทดสอบไมได
    • วิทยาศาสตร เคมี (68) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 14. เฉลย 3) แกส NGV มีน้ําหนักเบากวาแกส LPG แกส NGV เปนแกสคนละชนิดกับแกส LPG เนื่องจากแกส NGV เปนแกสที่เบากวา สวนแกส LPG เปนสารละลายที่เกิดจากโพรเพนรวมตัวกับบิวเทน ไมมีกลิ่นจึงตองเติมสารเอทิลเมอรแคปแทนลงไป เพื่อใหมีกลิ่นฉุนเพื่อใหทราบถาหากแกสมีการรั่วไหล 15. เฉลย 4) กระบวนการเติมกํามะถันลงไปในสายพอลิเมอรเพื่อใหเกิดการเชื่อมตอกัน กระบวนการวัลคาไนเซชัน เปนการเติมกํามะถัน (S) ลงไปในโมเลกุลของยางธรรมชาติเพื่อใหมี โมเลกุลของยางเกิดการเชื่อมตอกันโดยสะพานซัลไฟด (กํามะถัน) ทําใหยางธรรมชาติมีสมบัติที่ดีขึ้น คือ ทนตอการขัดถู มีความยืดหยุนเหมือนกับยางสังเคราะหมีคุณสมบัติไมออนตัวเมื่อไดรับความรอนและไมแข็งตัว เมื่อไดรับความเย็น
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (69) พันธะเคมี พันธะเคมีสามารถแบงได 3 ชนิด ตามลักษณะการกระจายตัวของอิเล็กตรอนระหวางธาตุคูรวมพันธะ ซึ่งเปนผลมาจากคา Electronegativity Covalent Ionic Metallic EN. EN. EN. สูง สูง ต่ํา สูง ต่ํา ต่ํา + - + +
    • วิทยาศาสตร เคมี (70) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 พันธะโควาเลนต การเขียนสูตรโครงสรางโมเลกุลโควาเลนต : Rojrit’s Method 1. วางธาตุที่มีคา EN ต่ําที่สุดเปนอะตอมกลาง (ยกเวน H) / วางธาตุที่มีคา EN สูงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพันธะและวางอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหอะตอมลอมรอบเสถียรที่สุด คือ มีอิเล็กตรอนครบ 8 3. ถามีอิเล็กตรอนในระบบเหลือ ใหบรรจุไวที่อะตอมกลางทั้งหมด 4. จัดโครงสรางใหเสถียรขึ้นโดย : ถาอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนไมครบ 8 จะไมเสถียร - โคออรดิเนตอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวจากอะตอมลอมรอบไปสรางพันธะใหอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนครบ ถาอะตอมกลางในระดับพลังงาน L มีอิเล็กตรอนเกิน 8 - ดึงอิเล็กตรอนคูรวมพันธะออกไปไวที่อะตอมลอมรอบ จนกวาอะตอมกลางจะมีอิเล็กตรอนตามกฎ 8 ประจุลบควรอยูกับธาตุที่มีคา EN สูง และประจุบวกควรอยูกับธาตุที่มีคา EN ต่ํา ควรมีการกระจายประจุใหมากที่สุดเทาที่จะเปนไปได ตัวอยางที่ 1 SO2 (Valence Electron : 6 + 2(6) = 18) 1. วางธาตุที่มีคา EN ต่ําที่สุดเปนอะตอมกลาง / วางธาตุที่มีคา EN สูงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพันธะและวางอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหอะตอมลอมรอบเสถียรที่สุด คือมีอิเล็กตรอนครบ 8 3. ถามีอิเล็กตรอนในระบบเหลือ ใหบรรจุไวที่อะตอมกลางทั้งหมด S OO S OO S OO
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (71) ตัวอยางที่ 2 CO (Valence Electron : 4 + 6 = 10) 1. วางธาตุที่มีคา EN ต่ําที่สุดเปนอะตอมกลาง / วางธาตุที่มีคา EN สูงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพันธะและวางอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหอะตอมลอมรอบเสถียรที่สุด คือมีอิเล็กตรอนครบ 8 3. ถามีอิเล็กตรอนในระบบเหลือ ใหบรรจุไวที่อะตอมกลางทั้งหมด 4. ถาอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนไมครบ 8 จะไมเสถียร - โคออรดิเนตอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวจากอะตอมลอมรอบไปสรางพันธะใหอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนครบ C O C O C O C O C O
    • วิทยาศาสตร เคมี (72) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางที่ 3 O3 (Valence Electron : 3(6) = 18) 1. วางธาตุที่มีคา EN ต่ําที่สุดเปนอะตอมกลาง / วางธาตุที่มีคา EN สูงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพันธะและวางอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหอะตอมลอมรอบเสถียรที่สุด คือมีอิเล็กตรอนครบ 8 3. ถามีอิเล็กตรอนในระบบเหลือ ใหบรรจุไวที่อะตอมกลางทั้งหมด 4. ถาอะตอมกลางในระดับพลังงาน L มีอิเล็กตรอนเกิน 8 - ดึงอิเล็กตรอนคูรวมพันธะออกไปไวที่อะตอมลอมรอบ จนกวาอะตอมกลางจะมีอิเล็กตรอนตามกฎ 8 O O O O O O O O O O O O O O O
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (73) ตัวอยางที่ 4 SO4 2- (Valence Electron : 6 + 4(6) + 2 = 32) 1. วางธาตุที่มีคา EN ต่ําที่สุดเปนอะตอมกลาง / วางธาตุที่มีคา EN สูงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพันธะและวางอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหอะตอมลอมรอบเสถียรที่สุด คือมีอิเล็กตรอนครบ 8 3. ประจุลบควรอยูกับธาตุที่มีคา EN สูง และ ประจุบวกควรอยูกับธาตุที่มีคา EN ต่ํา S OO O O S OO O O 2− S OO O O S OO O O 2− 1−1−
    • วิทยาศาสตร เคมี (74) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 Valence Shell Electron Pairs Repulsion (VSEPR) e- Groups Geometrical Structure e- Groups Geometrical Structure 2 Linear Trigonal Bipyramidal Trigonal Planar Seesaw 3 Bend (V) T Tetrahedral 5 Linear Pyramidal Octahedral4 Bend (V) Square Pyramidal 6 Square Planar
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (75) สภาพมีขั้ว ขั้วของพันธะ เปนผลจาก ∆EN ของอะตอมคูรวมพันธะ ขั้วของโมเลกุล ผลรวม vector ของขั้วพันธะ แรงระหวางโมเลกุล 1. London Dispersion Force ไฟฟาสถิตอันเกิดจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในโมเลกุลแบบสุม 2. Dipole-Dipole Interaction ไฟฟาสถิตเกิดจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในโมเลกุลดวยคา EN ของอะตอมองคประกอบ 3. Dipole-Induced Dipole Interaction การเหนี่ยวนําโมเลกุลที่ไมมีขั้วดวยสนามไฟฟาจากโมเลกุลที่มีขั้ว 4. Hydrogen Bond เกิดเมื่อ a. มี H ที่ขาดอิเล็กตรอน เนื่องจากสรางพันธะอยูกับธาตุ EN สูง b. มีอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวที่หนาแนนของธาตุคาบ 2 (F, O และ N)
    • วิทยาศาสตร เคมี (76) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 พันธะโลหะ เมื่ออะตอมคูรวมพันธะตางมีคา EN. นอยมาก อิเล็กตรอนจะสามารถเคลื่อนที่ไปบนอะตอมตางๆ ในกอน โลหะได โดยอะตอมของโลหะจะถูกยึดใหเรียงชิดติดกันมากที่สุด (closest packing) ชั้น A ชั้น B ชั้น C พันธะไอออนิก เมื่ออะตอมคูรวมพันธะมีคา EN. แตกตางกันมาก จนกระทั่งทําใหการกระจายตัวของอิเล็กตรอนเกิดขั้ว ทางไฟฟามากพอที่จะเกิดเปนไฟฟาสถิต (electrostatic force) เกาะยึดระหวางอะตอมตอเนื่องกันไปเปนผลึกสามมิติ แลว จะเรียกพันธะเหลานี้วาพันธะไอออนิก โครงสรางของผลึกจะเกิดจากการที่อะตอมที่มีประจุตางกัน ยึดเหนี่ยวกันจนชิดติดกันมากที่สุด โดยไอออน ที่มีขนาดเล็กกวาจะแทรกตัวอยูตามโพรงที่เกิดจากการจัดเรียงตัวของไอออนที่มีขนาดใหญกวา โพรงสามเหลี่ยม โพรงทรงสี่หนา โพรงทรงแปดหนา ตัวอยางผลึกไออนิก NaCl ดังรูปตอไปนี้
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (77) Born-Fajans-Haber cycle เปนการเขียนแผนภาพเพื่อแสดงคาพลังงานโครงรางผลึก (lattice energy) หรือพลังงานพันธะของผลึก ไอออนิก ซึ่งไดจากการคํานวณจากคาพลังงานอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนรูปจากธาตุองคประกอบในสภาวะปรกติไปเปนผลึก ไอออนิก โดยแผนภาพนี้ไมไดเปนการแสดงกลไกการเกิดปฏิกิริยาแตอยางใด เพียงแตเปนแผนภาพที่แสดงการนํา คาพลังงานที่ทราบคาแลวมาคํานวณหาคาพลังงานโครงรางผลึกเทานั้น เชน ปฏิกิริยาการสังเคราะห NaCl จาก Na(s) และ Cl2(g) Na(s) Na(g) 1/2 Cl2(g) Cl(g) Na(g) Na+(g) + e- Cl(g) + e- Cl-(g) Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) ∆E = +107 kJ ∆E = +122 kJ ∆E = +496 kJ ∆E = -349 kJ ∆E = -787 kJ พลังงานการระเหิด พลังงานพันธะ พลังงานไอออไนเซชัน สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน พลังงานโครงรางผลึก Na(s) + 1/2 Cl2(g) NaCl(s) ∆E = -349 kJ พลังงานของปฏิกิริยา สามารถเขียนเปนวัฏจักรที่เรียกวา Born-Fajans-Haber cycle ไดดังแผนภาพตอไปนี้ NaCl(s) Na(g) + Cl(g) Na+(g) + Cl(g) + e- Na(s) + 1/2 Cl2(g) Na(s) + Cl(g) Na+(g) + Cl-(g)
    • วิทยาศาสตร เคมี (78) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ความสามารถในการละลาย ความสามารถในการละลายของผลึกไอออนิก จะเกี่ยวของกับพลังงาน 2 คาหลัก คือ พลังงานพันธะ ระหวางไอออน หรือ พลังงานโครงรางผลึก (lattice energy : U) และ แรงยึดเหนี่ยว ไอออน-ไดโพล หรือ พลังงานไฮเดรชัน (hydration energy : H) เนื่องจากพลังงานทั้ง 2 ชนิดนี้มีคามากกวาแรงยึดเหนี่ยวระหวาง โมเลกุลของน้ํามาก จึงไมตองนําพลังงานจากแรงยึดเหนี่ยวของน้ํามาคิด + U - H U = H Isothermic U < H Exothermic (ละลายแบบคายความรอน) U > H Endothermic (ละลายแบบดูดความรอน) U >>> H ไมสามารถละลายได อุณหภูมิในการละลาย (°C) ความสามารถในการละลาย U = H
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (79) แบบฝกหัด 1. ธาตุ A เปนของแข็งเนื้อออน ใชมีดตัดได มีจุดหลอมเหลวต่ํากวา 100°C เมื่อเกิดสารประกอบไฮไดรด มีสูตรเปน AH ซึ่งเปนสารประกอบไอออนิก ธาตุ B มีความหนาแนนมากกวา 7 g/cm3 มีจุดหลอมเหลวสูงกวา 1,500°C และสารประกอบออกไซดของ ธาตุนี้มีสูตรเปน BO B2O3 และ B3O4 ขอความใดถูกตองบาง 1) A ทําปฏิกิริยากับน้ําได AOH และ H2 2) A ใชกําจัดน้ําในตัวทําละลายอินทรียได 3) B เปนธาตุที่พบในสัตวเลี้ยงลูกดวยน้ํานมและมีความสําคัญในระบบไหลเวียนเลือด 4) B สามารถขึ้นรูปเปนวัสดุกอสรางหรือเครื่องใชตางๆ ได 2. ฟอสฟอรัสทําปฏิกิริยากับโบรมีนไดสารประกอบ PBrx ซึ่งเปนโมเลกุลที่ไมมีขั้ว คาของ x และโครงสรางของ สารประกอบขอใดถูกตอง 1) x = 3 และ มีโครงสรางแบบ พีระมิดฐานสามเหลี่ยม 2) x = 3 และ มีโครงสรางแบบ สามเหลี่ยมแบนราบ 3) x = 5 และ มีโครงสรางแบบ พีระมิดคูฐานสามเหลี่ยม 4) x = 5 และ มีโครงสรางแบบ พีระมิดฐานสี่เหลี่ยม 3. สูตรโครงสรางของโมเลกุลขอใดไมถูก 1) 2) 3) 4) 4. โมเลกุลในขอใดมีโครงสรางเหมือนกันทั้งหมด 1) CO2 SO2 CS2 3) NH3 PH3 SO3 2) CO2 N2 N3 - 4) CCl4 SO4 2- XeF4 5. ธาตุเทลลูเรียม (Te) เปนธาตุที่อยูหมูเดียวกับออกซิเจน สารประกอบของเทลลูเรียมมีสูตรเคมีเปน [TeF4]n โดย n คือประจุของสารประกอบ สารประกอบสามชนิดของธาตุเทลลูเรียม มีรูปรางเปนทรงสี่หนา ทรงสี่หนาบิดเบี้ยว และทรงสี่เหลี่ยมแบนราบ ควรมีคา n เปนเทาไรตามลําดับ (ตอบ 2+ 0 2-) O O O O N Cl ClClO Xe O HO S OH O O
    • วิทยาศาสตร เคมี (80) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 6. ขอใดถูก 1) แรงแวนเดอรวาลสมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวาแรงลอนดอน 2) แรงลอนดอนขึ้นอยูกับมวลของสารเพราะเปนแรงดึงดูดระหวางมวล 3) โมเลกุลที่มีขั้วจะไมใชแรงลอนดอนในการยึดเหนี่ยวกัน 4) เมื่อ HCl ละลายในน้ํา จะสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ําได 7. ปจจัยสําคัญที่สุดที่ทําใหจุดเดือดของ HI สูงกวา HBr คือขอใด 1) พลังงานพันธะที่แตกตางกัน 2) มวลโมเลกุลที่แตกตางกัน 3) ขนาดโมเลกุลที่แตกตางกัน 4) เกิดพันธะไฮโดรเจนไดแตกตางกัน 8. การสังเคราะห BaBr2 จาก Ba และ Br2 เปนปฏิกิริยาคายความรอน 764 กิโลจูลตอโมล การละลายของ BaBr2 ในน้ําจะเกิดการคายความรอน 1,550 กิโลจูลตอโมล กําหนดให พลังงานการระเหิดของ Ba = 1,950 กิโลจูลตอโมล คา IE1 ของ Ba = 503 กิโลจูลตอโมล คา IE2 ของ Ba = 965 กิโลจูลตอโมล พลังงานพันธะของ Br2 = 193 กิโลจูลตอโมล คา EA ของ Br = 325 กิโลจูลตอโมล พลังงานไฮเดรชันของ BaBr2 มีคากี่กิโลจูลตอโมล (ตอบ 5,275)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (81) ปริมาณสารสัมพันธ มวลของอะตอม และ หนวยมวลอะตอม กําหนดให C12 6 มีมวลเทากับ 012.& amu (Atomic Mass Unit) 1 amu มีคาเทากับ 1.66054 × 10-24 กรัม ดังนั้นจะไดวา เมื่อ 1.66054 × 10-24 กรัม มีคาเทากับ 1.00000 amu C12 6 1 อะตอม หนัก 19.92648 × 10-24 กรัม มีคาเทากับ 12.00000 amu หรือ 12.00000 × 1.66054 × 10-24 กรัม โปรตอน 1 อนุภาค หนัก 1.67262 × 10-24 กรัม มีคาเทากับ 1.00728 amu นิวตรอน 1 อนุภาค หนัก 1.67493 × 10-24 กรัม มีคาเทากับ 1.00866 amu อิเล็กตรอน 1 อนุภาค หนัก 0.00091 × 10-28 กรัม มีคาเทากับ 0.00055 amu ถาตองการความแมนยําของตัวเลขดวยทศนิยมตําแหนงเดียว เราจะสามารถประมาณคา ไดดังตอไปนี้ XA Z 1 อะตอม จะมีน้ําหนักเทากับ A.0 amu หรือ A.0 × (1.66 × 10-24) กรัม เนื่องจากธาตุแตละชนิดมีหลายไอโซโทป (Isotope) แตละไอโซโทปมีปริมาณไมเทากันในธรรมชาติ กําหนดให ∑{(มวลอะตอมของแตละไอโซโทป) × (รอยละของแตละไอโซทป)}มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ XZ = 100%
    • วิทยาศาสตร เคมี (82) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 แบบฝกหัด 17Cl มีไอโซโทปอยู 2 ชนิด คือ Cl-35 และ Cl-37 โดยทั้งคูมีมวลอะตอมเทากับ 34.96885 และ 36.96590 ตามลําดับ ถามวลอะตอมเฉลี่ยของ Cl เทากับ 35.45 แสดงวาแตละไอโซโทปมีอยูรอยละเทาไรในธรรมชาติ (ตอบ Cl-35 มีรอยละ 75.78 สวน Cl-37 มีรอยละ 75.24.22) กําหนดให 6.02214 × 1023 = 1 mole เรียกตัวเลข 6.02214 × 1023 วาเลขอาโวกาโดร (Avogadro Number) เพราะฉะนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของ ZX = A 1 อะตอม = A × (1.66 × 10-24) กรัม = A amu 1 โมลอะตอม = 6.02 × 1023 อะตอม = A กรัม × มวลอะตอม จํานวนอะตอม (โมลอะตอม) ÷ มวลอะตอม น้ําหนัก (กรัม) การคํานวณปริมาณสารสัมพันธของปฏิกิริยาเคมี Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 อัตราสวนโดยโมเลกุล 1 2 1 1 × มวลโมเลกุล × 65.41 × 36.46 × 136.31 × 2.02 อัตราสวนโดยน้ําหนัก 65.41 72.92 136.31 2.02 น้ําหนักรวม (กรัม) 138.33 = 138.33 เพราะฉะนั้น กฎสัดสวนคงที่ : อัตราสวนของสารที่เขารวมในปฏิกิริยา เปนอัตราสวนคงที่ กฎทรงมวล : มวลกอนและหลังปฏิกิริยา จะตองเทากัน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (83) ตัวอยางที่ 1 สังกะสี 0.2 โมลอะตอมทําปฏิกิริยากับกรด HCl 0.2 โมลอะตอม จะเกิด ZnCl2 ทั้งสิ้นกี่โมล โมเลกุล (ตอบ 0.1 โมลโมเลกุล) ตัวอยางที่ 2 สังกะสี 13 กรัมทําปฏิกิริยากับกรด HCl 150 กรัม จะเกิด ZnCl2 และ H2 ทั้งสิ้นกี่กรัม และเหลือ สารตั้งตนชนิดใด อยูเทาไร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Zn = 65, Cl = 35.5, H = 1) (ตอบ ดังนั้นเหลือ HCl ทั้งสิ้น 135.4 กรัม เกิด ZnCl2 27.2 กรัม และ H2 0.4 กรัม) ตัวอยางที่ 3 แรยิปซัม (CaSO4·nH2O) 43 กรัม นําไปเผาไลเอาน้ําออก จะเหลือ CaSO4 เปนของแข็งอยู 34 กรัม คาน้ําในผลึก (n) มีคาเทากับเทาไร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Ca = 40, S = 32, O = 16, H = 1) (ตอบ ดังนั้น n มีคาเทากับ 2 สูตรของยิปซัมนี้คือ CaSO4·2H2O) ตัวอยางที่ 4 O3 สลายตัวภายใตแสง UV ไดเปน O2 เพียงอยางเดียว หากเริ่มตนมีปริมาณ O3 และ O2 รวมกันเทากับ 20 โมลโมเลกุล และเมื่อ O3 สลายตัวไปจนหมด พบวาปริมาณของกาซ O2 รวมมี เทากับ 27 โมลโมเลกุล ดังนั้นของผสมเริ่มตน จะมี O3 อยูกี่โมลโมเลกุล (ตอบ ดังนั้นเริ่มตนมี O3 อยู 14 โมลโมเลกุล และมี O2 อยู 6 โมลโมเลกุล) ตัวอยางที่ 5 แร FeO และ Fe2O3 ผสมกัน มีมวลรวมทั้งสิ้น 138 กรัม นํามาถลุงแยกเอาเฉพาะ Fe ออกไป ได ปริมาณ Fe ทั้งสิ้น 98 กรัม ดังนั้นของผสม FeO และ Fe2O3 เริ่มตน จะมีปริมาณ FeO และ Fe2O3 อยางละกี่กรัม (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Fe = 56, O = 16) (ตอบ ดังนั้นในของผสมตั้งตนจะมี FeO และ Fe2O3 เทากับ 18 กรัม และ 120 กรัม ตามลําดับ)
    • วิทยาศาสตร เคมี (84) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สารละลาย ความเขมขนของสารละลาย ความเขมขน (concentration) = ปริมาณของตัวถูกละลาย (solute) ปริมาณของสารละลาย (solution) หนวยของปริมาณสาร 1. น้ําหนักเปนกรัม : ใชทั่วไป ทั้งของแข็ง กาซ และสสารที่ไมระบุสถานะ 2. ปริมาตรเปน ลบ.ซม. หรือ ม.ล. : ใชกับของเหลวเทานั้น หนวยความเขมขนที่นิยมใช percent = ปริมาณของตัวถูกละลาย (solute) ปริมาณของสารละลาย (solution) × 100 ppm = ปริมาณของตัวถูกละลาย (solute) ปริมาณของสารละลาย (solution) × 106 โมลาร = ปริมาณของตัวถูกละลาย (โมล) ปริมาณของสารละลาย (ลิตร) การคํานวณที่เกี่ยวของกับความเขมขนของสารละลาย ตัวอยางที่ 1 โลหะผสมชนิดหนึ่งมี Mn เปนองคประกอบอยูรอยละ 5 ดังนั้นโลหะผสมชนิดนี้หนัก 2 กิโลกรัมจะ มี Mn อยูกี่กรัม (ตอบ มี Mn เปนองคประกอบอยู 100 กรัม) ตัวอยางที่ 2 ในน้ําทิ้งจากโรงงานแหงหนึ่งมี O2 ละลายอยู 0.5 ppm ดังนั้นในน้ําทิ้งปริมาตร 1 ลิตร จะมี ปริมาณ O2 อยูทั้งสิ้นกี่มิลลิกรัม (ตอบ น้ําเสีย 1 ลิตรมี O2 ทั้งสิ้น 0.5 มิลลิกรัม (คิดเปนความเขมขนเทากับ 0.5 มิลลิกรัมตอลิตร) ตัวอยางที่ 3 สารละลาย NaOH เขมขน 2% คิดเปนความเขมขนกี่โมลาร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ ตางๆ เปนดังนี้ : Na = 23, O = 16, H = 1) (ตอบ ความเขมขนเทากับ 0.5 โมลาร)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (85) ตัวอยางที่ 4 มีสารละลาย NaOH อยู 2 ขวด โดยขวดที่ 1 เขมขน 4% มี 150 ลบ.ซม. และขวดที่ 2 เขมขน 2 โมลาร มี 100 ลบ.ซม. นําสารละลายทั้ง 2 ขวดมาเทผสมกัน จะไดสารละลายใหมที่มีความเขมขน รอยละเทาไร และคิดเปนกี่โมลาร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Na = 23, O = 16, H = 1) (ตอบ ความเขมขนเทากับ 1.4 โมลาร เทากับ 5.6%) ตัวอยางที่ 5 เทสารละลาย HCl เขมขน 0.5 โมลาร ปริมาตร 200 ลบ.ซม. ลงผสมกับ CaCO3 หนัก 20 กรัม จะเกิดกาซ CO2 ขึ้นกี่ลิตร ที่ STP และมี CaCO3 เหลืออยูกี่กรัม (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของ ธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Ca = 40, Cl = 35.5, O = 16, C = 12, H = 1) (ตอบ ดังนั้นมี CO2 เกิดขึ้น 1.12 ลิตรที่ STP และมี CaCO3 เหลืออยู 0.15 กรัม) ตัวอยางที่ 6 สารประกอบ hydrocarbon ชนิดหนึ่งมี C และ H เปนองคประกอบอยูรอยละ 90 และรอยละ 10 ตามลําดับ สูตรอยางงายของสารประกอบชนิดนี้คืออะไร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของ C = 12, H = 1) (ตอบ สูตรอยางงายของสารประกอบ hydrocarbon ชนิดนี้ คือ C3H4) ตัวอยางที่ 7 ยาเม็ดลดกรดชนิดหนึ่งประกอบดวย MgO และแปงที่ทําหนาที่ยึดเกาะใหเปนเม็ด จะหาวาใน ยาลดกรดนี้มี MgO อยูรอยละเทาไร จึงนํายาลดกรดมา 2 กรัม แลวบดใหละเอียด จากนั้นนําไป ทําปฏิกิริยากับสารละลาย HCl เขมขน 1 โมลาร ทั้งสิ้น 100 ลบ.ซม. แลวจึงกรองเอาแปงทิ้งไป แบงสารละลายที่เหลืออยูมา 20 ลบ.ซม. เพื่อทําปฏิกิริยาหาปริมาณ HCl ที่เหลืออยูจากการ ทําปฏิกิริยากับ MgO พบวา สามารถทําปฏิกิริยากับสารละลาย NaOH เขมขน 0.8 โมลาร ปริมาตร 10 ลบ.ซม. ไดพอดีกัน ดังนั้นยาเม็ดลดกรดนี้มี MgO เปนองคประกอบอยูรอยละเทาไร (กําหนดใหมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุตางๆ เปนดังนี้ : Mg = 24, O = 16) (ตอบ ดังนั้นยาลดกรดมี MgO เปนองคประกอบอยูรอยละ 60)
    • วิทยาศาสตร เคมี (86) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ทฤษฎีการชน (Collision Theory) โมเลกุลแตละโมเลกุลไมไดมีพลังงานเทากัน และที่อุณหภูมิตางกันโมเลกุลก็มีพลังงานแตกตางกันไป สามารถ เขียนเปนแผนภูมิแสดงความสัมพันธระหวางพลังงานของโมเลกุล และจํานวนโมเลกุลไดดังนี้ อุณหภูมิต่ํา อุณหภูมิสูง โมเลกุลที่จะเกิดปฏิกิริยาได ตองมีพลังงานอยางนอยคาหนึ่งซึ่งจะมากพอที่จะทําใหพันธะเกิดการสลาย และสรางใหมได เรียกพลังงานนี้วา พลังงานกระตุน (activation energy) และยังจะตองชนกันไดอยางถูกทิศทางดวย เรียกวาการชนกันอยางมีประสิทธิภาพ (Effective collision) ปฏิกิริยาจะเกิดไดเร็วหรือชา จึงขึ้นอยูกับจํานวน ครั้งของการชนที่เปนการชนอยางมีประสิทธิภาพ ปจจัยที่มีอิทธิพลตออัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยา 1. ปจจัยดานพลังงาน 1.1 อุณหภูมิ ถาอุณหภูมิสูงพลังงานของโมเลกุลจะสูงไปดวย ทําใหปฏิกิริยาเกิดไดเร็วขึ้น 2. ปจจัยดานจํานวนการชนอยางมีประสิทธิภาพ 2.1 ความเขมขน สารละลายความเขมขนสูง ทําใหโอกาสการชนกันของโมเลกุลเพิ่มสูงขึ้น 2.2 ความดัน กาซความดันสูงมีผลเชนเดียวกับความเขมขน เพราะ P = c(RT) 2.3 พื้นที่ผิว ของแข็งพื้นที่ผิวมากจะมีโอกาสชนไดมากขึ้นตามไปดวย 2.4 การคน ทําใหสารตั้งตนลอยเขามาชนกันไดเร็วขึ้นกวาการแพรของสารดวยตัวเอง 3. ปจจัยอื่นๆ 3.1 ตัวเรงปฏิกิริยา เรงใหปฏิกิริยาเกิดไดเร็วขึ้น ซึ่งมีกลไกการเรงปฏิกิริยาแตกตางกันไป 3.2 ตัวหนวงปฏิกิริยา หนวงใหปฏิกิริยาเกิดไดเร็วขึ้น ซึ่งมีกลไกการหนวงปฏิกิริยาแตกตางกันไป 3.3 ธรรมชาติของปฏิกิริยานั้นๆ เอง ซึ่งบางปฏิกิริยาเกิดไดเร็ว บางปฏิกิริยาเกิดไดชา จํานวนโมเลกุล พลังงาน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (87) การดําเนินไปของปฏิกิริยา พลังงาน การดําเนินไปของปฏิกิริยา พลังงาน กลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reaction Mechanism) 1. ปฏิกิริยาขั้นตอนเดียว (Concerted Reaction) เปนปฏิกิริยาที่เกิดจากการชนกันของสารตั้งตนทั้งหมดในคราวเดียวแลวเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเปน ผลิตภัณฑทันที มีกระบวนการในการเกิดปฏิกิริยาซึ่งสัมพันธกับพลังงานดังนี้ T.S. Ea P ∆E R 2. ปฏิกิริยาหลายขั้นตอน (Stepwise Reaction) เปนปฏิกิริยาที่เกิดจากการชนกันของสารตั้งตนหลายขั้นตอนแลวเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเปนสารผลิตภัณฑ ระหวางปฏิกิริยาหลายชนิด จนกระทั่งในที่สุดไดสารผลิตภัณฑออกมา มีกระบวนการในการเกิดปฏิกิริยาซึ่งสัมพันธ กับพลังงานดังนี้ R Int ∆E P R : สารตั้งตน P : ผลิตภัณฑ T.S. : สภาวะทรานสิชัน (Transition state) ซึ่งสาร เชิงซอนที่สภาวะนี้เรียกวา สารเชิงซอนที่ถูกกระตุน (Activated complex) Ea : พลังงานกระตุน (Activation energy) ∆E : พลังงานของปฏิกิริยา = EP - ER T.S.2 T.S.1 Ea1 Ea2 R : สารตั้งตน P : ผลิตภัณฑ Int : สารมัธยันต (Intermediate) หรือ ผลิตภัณฑระหวางปฏิกิริยา T.S.1 : สภาวะทรานสิชันที่ 1 T.S.2 : สภาวะทรานสิชันที่ 2 Ea1 : พลังงานกระตุนขั้นที่ 1 Ea2 : พลังงานกระตุนขั้นที่ 2 ∆E : พลังงานของปฏิกิริยา = EP - ER
    • วิทยาศาสตร เคมี (88) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การคํานวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี aA + bB cC + dD อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี Rate = - t ]A[ a 1 ∆ ∆ = - t ]B[ b 1 ∆ ∆ = t ]C[ c 1 ∆ ∆ = t ]D[ d 1 ∆ ∆ Rate = k[A]x[B]y เมื่อ k คือคาคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ อุณหภูมิคงที่คาหนึ่ง ตัวอยางที่ 1 พิจารณากราฟแสดงการดําเนินไปของปฏิกิริยา : A(aq) + 2 B(aq) 2 C(aq) ก. คาพลังงานกระตุน (activation energy) ของปฏิกิริยาในขั้นที่ 2 มีคากี่ kJ (ตอบ Ea(2) = 600 kJ) ข. คาพลังงานของปฏิกิริยานี้มีคาเปน บวก หรือ ลบ และมีคาเทากับกี่ kJ (ตอบ ∆E = -200 kJ) ค. สารเชิงซอนที่ถูกกระตุน (activated complex) คือสารที่อยู ณ จุดใด (ตอบ B และ D) 1200 900 600 500 300 พลังงาน(kJ) การดําเนินไปของปฏิกิริยา D B C A E
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (89) ตัวอยางที่ 2 ถาใช Zn ทั้งสิ้น 0.02 โมล ทําปฏิกิริยากับสารละลายกรด HCl เขมขน 0.2 โมลตอลิตร ปริมาตร 100 ลบ.ซม. แลวปฏิกิริยาเกิดสมบูรณในเวลา 100 นาที อัตราการเกิดปฏิกิริยานี้มีคาเทากับกี่โมล ตอนาที (ตอบ Rate = 0.0001) ตัวอยางที่ 3 ที่อุณหภูมิคงที่คาหนึ่ง หากสาร A และ B ในปริมาณตั้งตนตางๆ ทําปฏิกิริยากันใหสาร C ออกมา ที่ 1 ชั่วโมงเปนดังตารางตอไปนี้ ความเขมขนเริ่มตน (โมลาร) ความเขมขนที่ 1 ชั่วโมง (โมลาร) การทดลองที่ A B C 1 1 1 0.02 2 2 1 0.08 3 2 2 0.08 เมื่อปฏิกิริยาระหวาง A และ B สามารถเขียนแทนไดดวยสมการตอไปนี้ A + 2B 2C สมการกฎอัตราของปฏิกิริยาดังกลาวจะเปนเชนไร (ตอบ Rate = 0.01[A]2) ตัวอยางที่ 4 ถาเริ่มจากความเขมขนของ A และ B ตางกัน จะเกิด C ที่ 1 นาทีดังสมการ A + 2B 2C ความเขมขน (โมลาร) A (เริ่มตน) B (เริ่มตน) C (ที่ 1 นาที) 0.10 0.10 0.04 0.10 0.20 0.04 0.20 0.20 0.08 ถาตองการทําลายสาร B เขมขน 1.00 โมลารใหหมดภายใน 1 นาที ดวยการทําปฏิกิริยากับสาร A จะตองใสสาร A ลงไปใหมีความเขมขนเริ่มตนขั้นต่ํากี่โมลาร (ตอบ 2.50 โมลาร) ตัวอยางที่ 5 การเกิดปฏิกิริยาการเติมเพื่อสังเคราะหโคพอลิเมอร ระหวางบิวตะไดอีนและสไตรีน พบวา อัตราเร็วการเกิดปฏิกิริยาระหวางมอนอเมอรชนิดเดียวกันเร็วกวาอัตราเร็วการเกิดปฏิกิริยาระหวาง มอนอเมอรตางชนิดกัน ดังนั้นพอลิเมอรที่ไดจากปฏิกิริยานี้จะมีลักษณะใดระหวางแบบสับหวาง, แบบบล็อก, แบบสุม (ตอบ แบบสุม)
    • วิทยาศาสตร เคมี (90) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 กรด-เบส ทฤษฎีกรด-เบส 1. ทฤษฎีกรด-เบสของอารเรเนียส (Arrhenius) กรด : สารที่แตกตัวให H+ ในน้ํา เบส : สารที่แตกตัวให OH- ในน้ํา ตัวอยางเชน กรด : HCl(g) OH2 H+(aq) + Cl-(aq) เบส : NaOH(s) OH2 Na+(aq) + OH-(aq) ปฏิกิริยาระหวางกรดและเบส HCl + NaOH NaCl + H2O กรด เบส 2. ทฤษฎีกรด-เบสของ Brønsted และ Lowry กรด : สารที่ทําปฏิกิริยาโดยการจาย H+ ใหกับเบส เบส : สารที่ทําปฏิกิริยาโดยการรับ H+ มาจากกรด ตัวอยางเชน ปฏิกิริยา : HCl + H H HN H H H HN+ + Cl- กรด เบส 3. ทฤษฎีกรด-เบสของ Lewis กรด : สารที่ทําปฏิกิริยาโดยการรับอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวมาจากเบส เบส : สารที่ทําปฏิกิริยาโดยการจายอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยวใหกับกรด ตัวอยางเชน ปฏิกิริยา : F F B F + H HN H H H HN+ F F B F - กรด เบส
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (91) ความแรงของกรด-เบส แก (strong acid) HA H+ + A- กรด ออน (weak acid) HA H+ + A- แก (strong base) BOH B+ + OH- เบส ออน (weak base) BOH B+ + OH- กรดไฮโดรที่มีขนาดใหญจะเปนกรดแก เพราะแตกตัวได A- ที่เสถียร กรดออกซีที่มีออกซิเจนมากจะเปนกรดแก เพราะแตกตัวแลว resonance ไดมาก คือ มีพันธะ A O มาก ความแรงของกรด : แก ออน กรดไฮโดร : HI HBr HCl H2Te HF H2S กรดออกซี : HClO4 HClO3 HIO3 HClO2 H2CO3 HClO สวนความแรงของเบสนั้นแอลคาไลเบส ซึ่งคือเกลือของโลหะหมู 1 และ 2 ที่ละลายน้ําแลวแตกตัวหมด ยอมเปนเบสแก แตเบสอินทรียจะเปนเบสออน คูกรด-เบส HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq) H2O(l) + B(aq) BH+(aq) + OH-(aq) กรด เบส กรด เบส คูกรดเบส คูกรดเบส
    • วิทยาศาสตร เคมี (92) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การแตกตัวและคาคงที่การแตกตัวของน้ํา H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) Kw = [H+][OH-] = [H3O+][OH-] คาคงที่การแตกตัวของกรดออนและเบสออน HA(aq) H+(aq) + A-(aq) BOH(aq) B+(aq) + OH-(aq) Ka = [HA] ]][A[H -+ = [HA] ]][AO[H3 -+ Kb = [BOH] ]][OH[B -+ คา pH และ pOH ของสารละลาย กําหนดให p เปน operator ทางคณิตศาสตร โดยที่ pX = -log(X) ดังนั้นจึงหาคาตางๆ ออกมาได ดังตอไปนี้ -log (Ka) = pKa -log (Kb) = pKb -log (Kw) = pKw = 14 -log [H+] = pH -log [OH-] = pOH H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) อัตราสวนโดยโมเลกุล 1 1 1 ความเขมขนเริ่มตน (M) ไมคิด 0 0 ความเขมขนที่เปลี่ยนไป ไมคิด +a +a ความเขมขนที่สมดุล ไมคิด a a จากสมการคา Kw จะไดวา 10-14 = a2 ดังนั้น จะหาคา a ไดวา a = 10-7
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (93) ในสารละลายกรด H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) ความเขมขนที่สมดุล ไมคิด > 10-7 < 10-7 -log (ความเขมขน) < 7 > 7 ∴ pH < 7 ∴ pOH > 7 ในสารละลายเบส H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) ความเขมขนที่สมดุล ไมคิด < 10-7 > 10-7 -log (ความเขมขน) > 7 < 7 ∴ pH > 7 ∴ pOH < 7 จากสมการคา Kw จะไดวา 10-14 = [H+][OH-] -log(-14) = -log[H+][OH-] 14 = {-log [H+]} + {-log[OH-]} 14 = pH + pOH กรดออนที่มีคาคงที่การแตกตัว Ka มีความเขมขน C จะมี คา pH = -log CKa รอยละการแตกตัว = 100 × C Ka
    • วิทยาศาสตร เคมี (94) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางที่ 1 คา pH และ pOH ของสารละลายกรด HCl เขมขน 0.01 โมลารมีคาเทากับเทาไร (ตอบ pH = 2) ตัวอยางที่ 2 คา pH และ pOH ของสารละลายกรด NaOH เขมขน 10 โมลารมีคาเทากับเทาไร (ตอบ pH = 15) ตัวอยางที่ 3 คา pH และ pOH ของสารละลาย acetic acid เขมขน 0.5 โมลารมีคาเทากับเทาไร ถาคา K a ของกรดนี้มีคาเทากับ 1.8 x 10-5 และกรดนี้แตกตัวไปรอยละเทาไร (กําหนดให : log3 = 0.48) (ตอบ รอยละ 6) ตัวอยางที่ 4 สารละลายผสมกรดออน HA เขมขน 1 โมลารกับ HCl เขมขน 0.1 โมลาร จะมีคา pH และ คาความเขมขนของ A- ในสารละลายที่สมดุลมีคาเทากับเทาไร ถาคาคงที่การแตกตัวของกรดนี้ มีคาเทากับ 10-6 (ตอบ [A-] = 10-5 และ pH = 1) ตัวอยางที่ 5 สารละลายกรดออน H2A เขมขน 0.1 โมลาร จะมีคา pH และคาความเขมขนของ HA- และ A2- ในสารละลายที่สมดุลมีคาเทากับเทาไร ถาคาคงที่การแตกตัวของกรดนี้ครั้งที่ 1 มีคาเทากับ 10-5 และ ครั้งที่ 2 มีคาเทากับ 10-8 (ตอบ [HA-] = 10-3, [A2-] = 10-8 และ pH = 3) ตัวอยางที่ 6 สารละลายกรดออน HA จํานวน 1.500 g ละลายในน้ํา วัดปริมาตรของสารละลายได 100 cm3 จากการศึกษาจุดเยือกแข็งของสารละลายนี้ พบวากรดแตกตัว 1.0 % กรดออน HA มีคา K a เปนเทาใด (มวลโมเลกุลของกรด HA เทากับ 60)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (95) ปฏิกิริยาระหวางกรด-เบส HA + BOH B+A- + H2O กรด เบส เกลือ น้ํา ความแรงของกรด ความแรงของเบส ความเปนกรด-เบสของเกลือ กรดแก เบสแก กลาง กรดแก เบสออน กรดออน กรดออน เบสแก เบสออน กรดออน เบสออน กลาง (Ka = Kb) กรด (Ka > Kb) เบส (Ka < Kb) ปฏิกิริยา hydrolysis ของเกลือ คาคงที่ปฏิกิริยา hydrolysis A-(aq) + H2O(l) OH-(aq) + HA(aq) H2O(l) + B+(aq) BOH(aq) + H+(aq) คูเบส คูกรด คูเบส คูกรด คูกรดเบส คูกรดเบส KH(A-) = ][A ][HA][OH - - KH(B+) = ][B ][BOH][H + + KH(A-) = a w K K และ KH(B+) = b w K K
    • วิทยาศาสตร เคมี (96) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางที่ 7 คา pH ของสารละลายเกลือ CH3CO2Na เขมขน 0.5 โมลารมีคาเทากับเทาไร ถาคา Ka ของ กรด CH3CO2H มีคาเทากับ 1.8 × 10-5 (กําหนดให : log(1/6) = -0.78) (ตอบ pH = 10.78) ตัวอยางที่ 8 สารละลายผสมเกลือของกรดออน NaA เขมขน 1 โมลารกับ NaOH เขมขน 0.1 โมลาร จะมีคา pH และคาความเขมขนของ HA ในสารละลายที่สมดุลมีคาเทากับเทาไร ถาคาคงที่การแตกตัว ของกรดออน HA มีคาเทากับ 10-6 (ตอบ [HA] = 10-7 และ pH = 13) ตัวอยางที่ 9 สารละลายผสมเบสออน BOH กับเกลือของกรดออน BCl เขมขนชนิดละ 1 โมลาร จะมีคา pH เทากับเทาไร ถาคาคงที่การแตกตัวของเบสออน BOH มีคาเทากับ 10-5 (ตอบ pH = 9) Buffer สําหรับระบบ กรด-เบส Buffer คือ สารละลายผสม HA / A- หรือ สารละลายผสม BOH / B+ pH = -log       × b aK ตัวอยางที่ 10 ผสมสารละลายกรดออน HA เขมขน 2.0 โมลาร กับสารละลาย NaOH เขมขน 0.4 โมลาร ชนิดละ 100 ลบ.ซม. เขาดวยกัน สารละลายผสมที่ไดจะมีคา pH เทากับเทาไร ถาคาคงที่การ แตกตัวของกรดออน HA มีคาเทากับ 10-4 (กําหนดให log4 = 0.6) (ตอบ pH = 3.4)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (97) ตัวอยางที่ 11 เมื่อนําสารละลายกรด HCl เขมขน 0.30 โมลาร ผสมกับสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลาร ที่มีปริมาตรตางๆ ดังตาราง ตาราง ปริมาตรสารละลาย HCl และ NH3 ที่ใชผสมกัน 4 ครั้ง ปริมาตรสารละลาย (มิลลิลิตร) HCl เขมขน 0.30 โมลาร NH3 เขมขน 0.20 โมลาร 1) 200.00 300.00 2) 200.00 100.00 3) 200.00 200.00 4) 100.00 200.00 หลังจากเกิดปฏิกิริยาสมบูรณแลว ขอใดไดเปนสารละลายบัฟเฟอร (ตอบ 4)) ตัวอยางที่ 12 HCN เปนกรดออน มีคา K a = 5.0 × 10-10 สารละลายกรด HCN จํานวน 0.005 โมล ในน้ํา 500 มิลลิลิตร มีการแตกตัวเปนไอออนและเกิดสมดุลของกรดออนดังสมการ HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq) ในขณะที่กําลังสมดุล เติมเกลือ KCN ลงไป 0.005 โมล จะไดสารละลายมี pH เทาใด 1) 6.8 2) 7.2 3) 8.5 4) 9.3
    • วิทยาศาสตร เคมี (98) _________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 Indicator สําหรับระบบ กรด-เบส HIn(aq) H+(aq) + In-(aq) KIn = [HIn] ]][In[H -+ การแสดงสีของ Indicator อัตราสวนความเขมขน สีที่แสดง ][In [HIn] - > 10 สีของ HIn ][In [HIn] - < 10 สีของ In- ][In [HIn] - ≈ 10 สีผสม ชวงการเปลี่ยนสีของ Indicator สําหรับระบบ กรด-เบส pH range = pKIn ± 1 สีผสมที่ไดจาก Indicator ในรูปคูกรดและคูเบสสีตางๆ กัน จะไดออกมาดังวงจรสีที่แสดงดังนี้ แดง น้ําเงิน เหลือง มวง เขียว สม ตัวอยางที่ 13 เมื่อเติมครีซอลเรด (cresol red) ลงในสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลาร จะได สารละลายสีใด กําหนดให ครีซอลเรด มีชวงการเปลี่ยนสีระหวาง สีเหลือง-สีแดง ที่ pH 7.2-8.8 NH3 มีคา Kb = 2.0 × 10-5 1) เหลือง 2) สม 3) แดง 4) ไมมีสี
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013___________________________________วิทยาศาสตร เคมี (99) ตัวอยางที่ 14 Indicator สําหรับกรด-เบส สามชนิดมีคา pKIn และสีของคูกรดและคูเบส ดังแสดงในตาราง ดานลาง ถาหยด indicator ตางๆ ลงในสารละลายตอไปนี้ จะไดสีอะไรบาง 1. น้ําบริสุทธิ์ 2. สารละลายผสมเบสออน BOH และเกลือ BCl อยางละ 1 โมลาร (Kb ของ BOH = 10-5) 3. สารละลาย CH3COONa เขมขน 0.5 โมลาร (Ka ของ CH3COOH = 1.8 × 10-5) Indicator pKIn สีของคูกรด สีของคูเบส Methyl orange 3.8 แดง เหลือง Litmus 6.5 แดง น้ําเงิน Phenolphthalein 9.1 ไมมีสี บานเย็น ตัวอยางที่ 15 ตารางการเปลี่ยนสีของ Indicator 4 ชนิด ในชวง pH ตางๆ และในกรด 2 ชนิด ที่เขมขนเทากัน การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร ในชวง pH ตางๆ การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร ในสารละลายกรดอินดิเคเตอร pH การเปลี่ยนสี HA HB ฟนอลเรด 6.7-8.3 เหลือง-แดง เหลือง เหลือง เมทิลเรด 4.4-6.0 แดง-เหลือง เหลือง สม โบรโมไทมอลบลู 6.0-7.6 เหลือง-น้ําเงิน เขียว เหลือง อะโซลิมิน 5.0-8.0 แดง-น้ําเงิน มวง มวง ถาเปรียบเทียบ pH ของสารละลายกรดและเกลือของกรดตอไปนี้ที่ความเขมขนเทากัน ขอใดถูกตอง 1) HB > HA 2) NaA > NaB 3) NaB < HA 4) NaA < HB
    • วิทยาศาสตร เคมี (100) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ไฟฟาเคมี ปฏิกิริยาเคมีบางประเภทจะมีการถายเทอิเล็กตรอนระหวางสารตั้งตนที่เขาทําปฏิกิริยากัน โดยมีอะตอมที่ จายอิเล็กตรอนออกมา และมีอะตอมที่เสียอิเล็กตรอนไป ทําใหมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของอะตอม เหลานั้นเกิดขึ้น การถายเทอิเล็กตรอนดังกลาวจะเกิดขึ้นไดสมบูรณจะตองมีการให และ รับอิเล็กตรอนไปใน จํานวนที่เทากันดวย ไมใหมีอิเล็กตรอนอิสระเหลืออยูในระบบ โดยการถายเทอิเล็กตรอนระหวางอะตอมดังกลาวนั้น เกิดขึ้นไดดวยความสามารถในการรับและจายอิเล็กตรอนที่แตกตางกัน ตัวอยางเชน รูปที่ 1.1 Cu2+ รับอิเล็กตรอนจาก Zn ได รูปที่ 1.2 Zn2+ รับอิเล็กตรอนจาก Cu ไมได สมการที่ 1 Zn0(s) 2e- + Zn2+(aq) สมการที่ 2 Cu2+(aq) + 2e- Cu0(s) สมการรวม Cu2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(aq) Zn เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยมี Cu2+ เปนตัวออกซิไดซ (Oxidising Agent) หรือ Cu2+ เกิดปฏิกิริยารีดักชัน โดยมี Zn เปนตัวรีดิวซ (Reducing Agent) Zn เปนตัวรีดิวซที่แรงกวา Cu และ Cu2+ เปนตัวออกซิไดซที่แรงกวา Zn2+
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (101) การสมดุลสมการรีดอกซ 1. แยกพิจารณาทีละครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน 2. สมดุลเฉพาะจํานวนอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน 3. สมดุลจํานวนอิเล็กตรอนของเฉพาะอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน โดยการเติม อิเล็กตรอนไวทางดานขวาหรือซายของสมการ 4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเขาดวยกัน โดยสมดุลใหอิเล็กตรอนที่จายออกและรับเขาเทากัน มีจํานวน อิเล็กตรอนอิสระเปนศูนย 5. สมดุลอะตอมที่เหลืออยู ที่ไมไดเกิดปฏิกิริยารีดอกซ เพื่อใหงายตอความเขาใจมากขึ้น จะยกตัวอยางการสมดุลสมการรีดอกซโดยแสดงวิธีการสมดุลสมการโดย ละเอียดจากโจทยตัวอยางตอไปนี้ ตัวอยางที่ 1 สมดุลสมการตอไปนี้ใหถูกตอง HNO3 + I2 HIO3 + NO2 + H2O วิธีทํา 1. แยกพิจารณาทีละครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน จากการพิจารณาคาเลขออกซิเดชันจะไดสมการออกซิเดชันและสมการรีดักชันดังตอไปนี้ 0 +5 สมการออกซิเดชัน I2 HIO3 +5 +4 สมการรีดักชัน HNO3 NO2 2. สมดุลเฉพาะจํานวนอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน 0 +5 สมการออกซิเดชัน I2 2HIO3 +5 +4 สมการรีดักชัน HNO3 NO2
    • วิทยาศาสตร เคมี (102) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 3. สมดุลจํานวนอิเล็กตรอนของเฉพาะอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน โดยการเติม อิเล็กตรอนไวทางดานขวาหรือซายของสมการ 0 +5 สมการออกซิเดชัน I2 2HIO3 + 10e- +5 +4 สมการรีดักชัน e- + HNO3 NO2 4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเขาดวยกัน โดยสมดุลใหอิเล็กตรอนที่จายออกและรับเขาเทากัน มีจํานวน อิเล็กตรอนอิสระเปนศูนย สมการออกซิเดชัน I2 2HIO3 + 10e- (× 1) สมการรีดักชัน e- + HNO3 NO2 (× 10) สมการรีดอกซ 10HNO3 + I2 2HIO3 + 10NO2 + H2O 5. สมดุลอะตอมที่เหลืออยู ที่ไมไดเกิดปฏิกิริยารีดอกซ สมการรวม 10HNO3 + I2 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O ____________________________________________________________________________________ บางครั้งปฏิกิริยารีดอกซที่เกิดขึ้นนั้นเกิดในสารละลายที่อยูในสภาวะกรด หรือเบส ทําใหตองคํานึงถึง กรด H+ และเบส OH- ดวย ซึ่งบางครั้งอาจจะมีความจําเปนที่จะตองเติม H+ หรือ OH- หรือ H2O ลงในสมการ 1. แยกพิจารณาทีละครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน 2. สมดุลเฉพาะจํานวนอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน 3. สมดุลจํานวนอิเล็กตรอนของเฉพาะอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน โดยการเติม อิเล็กตรอนไวทางดานขวาหรือซายของสมการ 4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเขาดวยกัน โดยสมดุลใหอิเล็กตรอนที่จายออกและรับเขาเทากัน มีจํานวน อิเล็กตรอนอิสระเปนศูนย 5. สมดุลประจุของสมการรวมใหดานผลิตภัณฑและสารตั้งตนมีคาเทากัน โดยเติม H+ หรือ OH- ลงไป สุดแทแตวาเปนปฏิกิริยาในสภาวะกรด หรือเบส 6. สมดุลอะตอมที่เหลืออยู ที่ไมไดเกิดปฏิกิริยารีดอกซ ซึ่งสามารถเติม H2O เขาชวยสมดุลได
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (103) ตัวอยางที่ 2 สมดุลสมการตอไปนี้ใหถูกตอง (ปฏิกิริยานี้เกิดในสภาวะกรด) Fe2+ + Cr2O7 2- Fe3+ + Cr3+ วิธีทํา 1. แยกพิจารณาทีละครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน จากการพิจารณาคาเลขออกซิเดชันจะไดสมการออกซิเดชันและสมการรีดักชันดังตอไปนี้ +2 +3 สมการออกซิเดชัน Fe2+ Fe3+ +6 +3 สมการรีดักชัน Cr2O7 2- Cr3+ 2. สมดุลเฉพาะจํานวนอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน +2 +3 สมการออกซิเดชัน Fe2+ Fe3+ +6 +3 สมการรีดักชัน Cr2O7 2- 2Cr3+ 3. สมดุลจํานวนอิเล็กตรอนของเฉพาะอะตอมที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ ออกซิเดชัน โดยการเติม อิเล็กตรอนไวทางดานขวาหรือซายของสมการ +2 +3 สมการออกซิเดชัน Fe2+ Fe3+ + e- +6 +3 สมการรีดักชัน 6e- + Cr2O7 2- 2Cr3+ 4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเขาดวยกัน โดยสมดุลใหอิเล็กตรอนที่จายออกและรับเขาเทากัน มีจํานวน อิเล็กตรอนอิสระเปนศูนย สมการออกซิเดชัน Fe2+ Fe3+ + e- (× 6) สมการรีดักชัน 6e- + Cr2O7 2- 2Cr3+ (× 1) สมการรีดอกซ 6Fe2+ + Cr2O7 2- 6Fe3+ + 2Cr3+
    • วิทยาศาสตร เคมี (104) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 5. สมดุลประจุของสมการรวมใหดานผลิตภัณฑและสารตั้งตนมีคาเทากัน โดยเติม H+ หรือ OH- ลงไป สุดแทแตวาเปนปฏิกิริยาในสภาวะกรด หรือเบส สมการรีดอกซ 6Fe2+ + Cr2O7 2- 6Fe3+ + 2Cr3+ ประจุรวม 10+ 24+ สมดุลดวย H+ 6Fe2+ + Cr2O7 2- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ 6. สมดุลอะตอมที่เหลืออยู ที่ไมไดเกิดปฏิกิริยารีดอกซ ซึ่งสามารถเติม H2O เขาชวยสมดุลได สมการรวม 6Fe2+ + Cr2O7 2- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O ____________________________________________________________________________________ สมดุลสมการตอไปนี้ใหสมบูรณ 1. As4 + HNO3 HAsO3 + NO + H2O 2. Na2C2O4 + NaMnO4 + NaOH Na2CO3 + MnO2 + H2O 3. Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 4. KIO3 + KI + CH3CO2H CH3CO2K + H2O + I2 5. Cl2 + Mn(OH)2 Cl- + MnO2 (ในสารละลายเบส) 6. H2SO3 + MnO4 - SO4 2- + Mn2+ (ในสารละลายกรด) 7. P4 สลายตัวในสารละลายเบสไดผลิตภัณฑเปน PH3 และ H2PO2 -
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (105) เซลลแกลวานิค เนื่องจากปฏิกิริยาไฟฟาเคมีนั้นเปนปฏิกิริยาที่มีการถายเทอิเล็กตรอนระหวางสาร ดังนั้นทําใหเราสามารถ ดึงเอาอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปมานั้นออกมาใชได สามารถสรางเปนเซลลกําเนิดไฟฟาไดดวย เซลลไฟฟาสังกะสี-ทองแดง ปฏิกิริยาออกซิเดชัน Zn0(s) 2e- + Zn2+(aq) ปฏิกิริยารีดักชัน Cu2+(aq) + 2e- Cu0(s) ปฏิกิริยารวม Cu2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(aq) รูปที่ 2 ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นและการเคลื่อนที่ของสารภายในเซลลกําเนิดไฟฟาจากสังกะสีและทองแดง ความตางศักยไฟฟา รูปที่ 3 ศักยไฟฟาของเซลลสังกะสีและทองแดง เมื่อทําการทดลองที่ 25°C โดยใหความเขมขนของสารละลาย Zn2+ และ Cu2+ เทากับ 1 โมลตอลิตร โวลตมิเตอรจะบอกใหทราบวา Cu เปนขั้วไฟฟาบวก และ Zn เปนขั้วไฟฟาลบ โดยมีคาความตางศักยไฟฟาที่วัด ออกมาไดเทากับ 1.10 โวลต ปฏิกิริยาออกซิเดชัน Zn ไปเปน Zn2+ เกิดไดดีกวาปฏิกิริยาออกซิเดชัน Cu ไปเปน Cu2+ อยู 1.10 โวลต หรือกลาวไดวาศักยไฟฟาออกซิเดชันของ Zn ไปเปน Zn2+ มีคามากกวาของ Cu ไปเปน Cu2+ อยู 1.10 โวลต ปฏิกิริยารีดักชัน Cu2+ ไปเปน Cu เกิดไดดีกวาปฏิกิริยารีดักชัน Zn2+ ไปเปน Zn อยู 1.10 โวลต หรือกลาวไดวาศักยไฟฟารีดักชันของ Cu2+ ไปเปน Cu มีคามากกวาของ Zn2+ ไปเปน Zn อยู 1.10 โวลต
    • วิทยาศาสตร เคมี (106) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 กําหนดให ที่สภาวะมาตรฐาน หรือ 25°C ที่ความเขมขนของสารละลาย 1 โมลตอลิตร และความดันของแกส 1 บรรยากาศ ศักยไฟฟาออกซิเดชันมาตรฐาน (Standard Oxidation Potential) เขียนแทนดวยสัญลักษณ E0 ox ศักยไฟฟารีดักชันมาตรฐาน (Standard Reduction Potential) เขียนแทนดวยสัญลักษณ E0 red จะไดวา E0 ox(A → B) = - E0 red(B → A) E0 cell = E0 re(Cathode) - E0 re(Anode) E0 cell = E0 ox(Anode) - E0 ox(Cathode) E0 cell = E0 ox(Anode) + E0 re(Cathode) เซลลอิเล็กโทรไลซิส รูปที่ 4 ปฏิกิริยาระหวางสังกะสีและทองแดงที่ถูกเรงดวยแรงเคลื่อนไฟฟาภายนอก แอโนด คือ ขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน แคโทด คือ ขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน แตระบุขั้วบวก-ลบตามขั้ว ที่ตออยูกับแหลงกําเนิดไฟฟาที่ใชขับเคลื่อนปฏิกิริยา ตองอาศัยแรงเคลื่อนไฟฟาภายนอกที่มากกวา 1.10 โวลต เพื่อเอาชนะแรงเคลื่อนไฟฟาเดิม
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (107) การเคลือบผิวโลหะดวยไฟฟา รูปที่ 5 การเคลือบผิวโลหะดวยปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลติก ในที่นี้โลหะที่ตองการจะใชเคลือบจะถูกนํามาเปนขั้วบวกโดยตอกับขั้วบวกของแหลงกําเนิดไฟฟาดวย เพื่อให มีการเติมความเขมขนของโลหะนั้นเขาสูสารละลายตลอดเวลา และวัสดุที่จะถูกเคลือบ จะนํามาตอกับขั้วลบ เพื่อให ไอออนบวกเขามาเกาะที่ผิวได การแยกน้ําดวยไฟฟา รูปที่ 6 การแยกน้ําดวยไฟฟาโดยมีเกลือไอออนิกชวยนําไฟฟา จากรูปที่ 6 แสดงใหเห็นวา ที่ขั้วลบ จะมีน้ําและไอออนบวกแพรเขาหาเพื่อรับอิเล็กตรอนจากขั้วไฟฟา และ เกิดปฏิกิริยารีดักชัน (เปนขั้วแคโทด) สวนที่ขั้วบวก จะมีไอออนลบและน้ําแพรเขาหาเพื่อจายอิเล็กตรอนเขาสู ขั้วไฟฟา และเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (เปนขั้วแอโนด)
    • วิทยาศาสตร เคมี (108) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ปฏิกิริยาของน้ําที่เกิดขึ้นที่ขั้วแคโทด ปฏิกิริยารีดักชัน E°(red) (โวลต) 2H2O + 2e- 2H2(g) + 2OH- -0.83 ปฏิกิริยาของน้ําที่เกิดขึ้นที่ขั้วแอโนด ปฏิกิริยาออกซิเดชัน E°(ox) (โวลต) 2H2O O2 + 4H+ + 4e- -1.23 2H2O H2O2 + 2H+ + 2e- -1.77 ดังนั้นปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ําที่จะเกิดขึ้นจริงที่ขั้วแอโนด คือ ปฏิกิริยาที่มีคา Eo (ox) มากกวา คือ -1.23 โวลต ปฏิกิริยารวม E°(cell) (โวลต) 6H2O O2 + 4H+ + 4OH- + 2H2 6H2O O2 + 4H2O + 2H2 2H2O O2 + 2H2 -2.06 สวนเกลือไอออนิกที่จะใชนั้น ไอออนบวกจะตองรับอิเล็กตรอนแยกวาน้ํา นั่นคือ มีคา E°(red) นอยกวาน้ํา หรือนอยกวา -0.83 โวลต สวนไอออนลบจะตองจายอิเล็กตรอนดีกวาน้ํา นั่นคือ มีคา E°(ox) นอยกวาน้ําหรือ นอยกวา -1.23 โวลต
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (109) ตัวอยางโจทย 1. คาศักยไฟฟาครึ่งเซลลมาตรฐานมีดังนี้ Fe3+(aq) + 3e- Fe(s) E° = -0.44 V Sn2+(aq) + 2e- Sn(s) E° = -0.14 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E° = -0.04 V Sn4+(aq) + 2e- Sn2+(aq) E° = +0.15 V การกระทําในขอใดไมสงผลใหเกิดปฏิกิริยารีดอกซ 1) จุมโลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn2+ 2) จุมโลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn4+ 3) จุมโลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe2+ 4) จุมโลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe3+ 2. คาศักยไฟฟาครึ่งเซลลมาตรฐานมีดังนี้ Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E° = -0.76 V Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E° = +0.34 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V 2H+(aq) + 2e- H2(g) E° = 0.00 V พิจารณาขอความตอไปนี้ ขอใดถูกตอง 1) ถาใสแผนสังกะสีลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมีฟองแกสไฮโดรเจนเกิดขึ้น 2) ถาใสแผนทองแดงลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมีฟองแกสไฮโดรเจนเกิดขึ้น 3) ถานําแผนสังกะสีใสลงในสารละลาย CuSO4 เขมขน 1 โมลาร สารละลายจะเปลี่ยนจากสีฟาเปนไมมีสี และเกิดตะกอนของโลหะทองแดง 4) ถานําแผนทองแดงและแผนสังกะสีใสลงในสารละลาย AgNO3 เขมขน 1 โมลาร จะเกิดตะกอนของ โลหะทองแดงและโลหะสังกะสี
    • วิทยาศาสตร เคมี (110) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 3. คาศักยไฟฟาครึ่งเซลลมาตรฐานมีดังนี้ Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) E° = -0.25 V O2(g) + 2 H+(aq) + 2e- H2O2(aq) E° = +0.68 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V การสลายตัวของ H2O2 ไปเปน O2 เกิดขึ้นเองไดเมื่อใด 1) เมื่อสัมผัสกับโลหะ Ag 2) เมื่อสัมผัสกับโลหะ Ni 3) เมื่อสัมผัสกับสารละลาย Ag+ 4) เมื่อสัมผัสกับสารละลาย Ni2+ 4. จากคา E° ของครึ่งปฏิกิริยาตอไปนี้ ปฏิกิริยารีดักชัน ศักยไฟฟา (โวลต) 2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0.83 2H + + 2e- H2 0.00 O2 + 2H2O + 4e- 4OH- +0.40 Br2 + 2e- 2Br- +1.09 O2 + 4H + + 4e- 2H2O +1.23 ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสของสารละลาย HBr เขมขน 1 mol/dm3 ใหผลตามขอใด 1) ผลิตภัณฑที่เกิดที่ขั้วแอโนดคือ O2 2) ผลิตภัณฑที่เกิดที่ขั้วแคโทดคือ Br2 3) ศักยไฟฟาภายนอกที่ทําใหเกิดปฏิกิริยาเทากับ 1.09 โวลต 4) pH ของสารละลายจะคอยๆ เพิ่มขึ้น
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (111) ปโตรเคมี ปโตรเลียมนั้นเกิดขึ้นมาจากการทับถมกันของซากสิ่งมีชีวิต กดทับกันจนจมลงสูเบื้องลางลึกลงไปทุกที เนื่องจากไมมีจุลินทรียที่อาศัยในสวนลึกที่มีแรงดันสูงของโลก ซากสัตวที่ทับถมกันจึงไมสามารถเกิดการยอยสลาย ไดเหมือนบนบก แตจะกลายไปเปนปโตรเลียม หรือน้ํามัน และแกสธรรมชาติขึ้นแทน องคประกอบหลักจะเปน สารประกอบประเภทไฮโดรคารบอนซึ่งจะมีมากมายนับพันชนิดผสมกันอยู การกลั่นน้ํามัน จุดเดือด (องศาเซลเซียส) ขนาดโมเลกุล (จํานวนคารบอน) การนําไปใช นอยกวา 30 1-4 แกสธรรมชาติ 30-60 5-7 ปโตรเลียมอีเทอร (ตัวทําละลาย) 60-180 5-10 น้ํามันเบนซิน 180-250 10-12 น้ํามันกาด 250-350 13-18 น้ํามันดีเซล และน้ํามันเตา มากกวา 300 มากกวา 18 น้ํามันหลอลื่น มากกวา 300 มากกวา 21 ไขพาราฟน (สําหรับเทียนไข) มากกวา 300 มากกวา 38 ยางมะตอย Octane Number แสดงความสามารถในการตานทานการชิงจุดระเบิดกอนเวลาที่กําหนดในเครื่องยนตเบนซิน อีกนัยหนึ่ง คือ ตัวเลขแสดงความตานทานการน็อคของน้ํามันเชื้อเพลิงในเครื่องยนตเบนซิน โดยกําหนดใหสารประกอบ iso-octane และ n-heptane มีเลขออกเทนเปน 100 และ 0 ตามลําดับ เชน น้ํามันที่มีเลขออกเทน 95 จะ หมายถึง น้ํามันที่ความสามารถในการตานทานการน็อคเทากับน้ํามันเชื้อเพลิงมาตรฐานที่มีสวนประกอบของ iso-octane 95% โดยปริมาตร และ n-heptane 5% โดยปริมาตร iso-octane n-heptane 3CHCCH3 2CH C H 3CH 3CH 3CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
    • วิทยาศาสตร เคมี (112) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 Cetane Number เปนสมบัติของน้ํามันดีเซล เหมือนกับเลขออกเทน แตใชสารมาตรฐานแตกตางกัน คือ กําหนดให สารประกอบ Cetane และ α-methylnaphthalene มีเลขซีเทนเปน 100 และ 0 ตามลําดับ Cetane α-methylnaphthalene CH3 (CH2)14 CH3 แกสโซฮอล (Gasohol) ผลิตจากการนําแอลกอฮอลบริสุทธิ์ 99.5% มาผสมกับน้ํามันเบนซินออกเทน 91 ประเทศไทยใชแกสโซฮอล โดยผสมเอทานอล 10% (น้ํามัน E10) อีกหลายประเทศที่ใชแกสโซฮอลในอัตราสวนผสมอื่น เชน น้ํามัน E15 (เอทานอล 15% และน้ํามันเบนซิน 85%) E85 (เอทานอล 85% และน้ํามันเบนซิน 15%) และ E100 (เอทานอล บริสุทธซึ่งตองมีน้ําไมเกิน 4%) จากงานวิจัยพบวา สามารถเติมน้ํามันที่ผสมเอทานอลไมเกิน 15% ในเครื่องยนต ตามทองตลาดได แตถาน้ํามันมีสวนผสมของเอทานอลมากกวา 15% จะตองมีการปรับสภาพของเครื่องยนต ไบโอดีเซล (Biodiesel) ไบโอดีเซล คือ น้ํามันเชื้อเพลิงที่ผลิตมาจากน้ํามันพืชหรือไขมันสัตว บางชนิดตองผานกระบวนการ ทรานสเอสเทอริฟเคชัน (Transesterification) ทําใหเกิดผลิตภัณฑซึ่งมีคุณสมบัติใกลเคียงกับน้ํามันดีเซล ดังสมการ CH2 O C O O C O O C O OH3CH3 NaOH+HC CH2 R R R ∆ CH2 OH OH HC CH2 OH COH3+ C O R C C C C C C C C C C CH3H H H H H H H
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (113) แบบฝกหัด 1. หลักการกลั่นลําดับสวนสําหรับแยกน้ํามันปโตรเลียมขอใดไมถูกตอง 1) เปนการแยกน้ํามันปโตรเลียมที่มีองคประกอบหลายชนิดตามจุดเดือดที่แตกตางกัน 2) เปนการทําสารผสมใหเปนสารบริสุทธิ์นําไปใชงานตางๆ เชน เปนน้ํามันเชื้อเพลิง 3) หอกลั่นที่มีความสูงมากก็เพื่อชวยเพิ่มประสิทธิภาพในการกลั่นแยก 4) ที่ชั้นบนของหอกลั่นสารที่แยกออกมาจะมีจุดเดือดต่ํา 2. ผลิตภัณฑที่ไดจากการกลั่นปโตรเลียมและแกสธรรมชาติ เมื่อนํามาใชเปนเชื้อเพลิงจะกอใหเกิดมลภาวะตอ สิ่งแวดลอมเรียงจากนอยไปมากไดตามขอใด 1) CNG LPG ดีเซล 2) CNG เบนซิน LPG 3) ดีเซล LPG เบนซิน 4) น้ํามันกาด ดีเซล เบนซิน 3. สารชนิดใดนาจะแยกออกมาจากหอกลั่นน้ํามันที่ชั้นสูงกวาขออื่น 1) 2) 3) 4) 4. ไบโอดีเซลที่ใชกันมากในประเทศไทย สามารถเตรียมไดโดยการตมน้ํามันปาลมกับเมทานอล หรือเอทานอล โดยมีตัวเรงปฏิกิริยาชวย เมื่อตมสารในขอใดกับสารละลาย NaOH แลวไมไดสบู 1) ไบโอดีเซล 2) น้ํามันปาลม 3) กรดไขมัน 4) กลีเซอรอล H3C C C C CH3 H H H H H H H3C C C C CH3 H H H H CH3 CH3 H2C CH2 CH2 H2 C H2C C H CH2H3C
    • วิทยาศาสตร เคมี (114) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 พอลิเมอร พอลิเมอรมาจากคําวา poly แปลวา มาก และคําวา meros ซึ่งแปลวา หนวย เปนโมเลกุลขนาดใหญที่ เกิดจากการรวมตัวกันของโมเลกุลเล็กๆ ที่เรียกวา มอนอเมอร (Monomer) แบงออกเปน แบงตามการสังเคราะห 1. พอลิเมอรธรรมชาติ 2. พอลิเมอรสังเคราะห แบงตามสถานะ 1. พอลิเมอรของเหลว : มีขนาดโมเลกุลไมใหญมาก แรงระหวางโมเลกุลนอย 2. ยาง : เปนของแข็งแตยืดหยุนไดดี 3. พลาสติก 3.1 เทอรโมพลาสติก : สามารถหลอมเหลวไดเมื่อไดรับความรอน นํามารีไซเคิลได 3.2 เทอรโมเซ็ตติงพลาสติก : ไมสามารถหลอมเหลวได มักมีโครงสรางแบบรางแห 4. ไฟเบอร : ขึ้นรูปเปนเสนใยได นําไปทอเปนผืน แบงตามโครงสราง 1. พอลิเมอรแบบเสน : ถาโมเลกุลขนาดใหญพอจะเปนของแข็ง 2. พอลิเมอรแบบกิ่ง : เปนของแข็งที่แรงระหวางโมเลกุลนอย สามารถดึงใหยืดออกไดงาย 3. พอลิเมอรแบบรางแห : มีความแข็งแรงสูงและทนความรอนไดดีโดยไมหลอมเหลว แบงตามมอนอเมอร 1. โฮโมพอลิเมอร : เกิดจากมอนอเมอรชนิดเดียว 2. โคพอลิเมอร : เกิดจากมอนอเมอรตั้งแต 2 ชนิดขึ้นไป 2.1 โคพอลิเมอรแบบสับหวาง 2.2 โคพอลิเมอรแบบบล็อก 2.3 โคพอลิเมอรแบบสุม แบงตามปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน 1. พอลิเมอรแบบเติม : เกิดจากปฏิกิริยาการเติมมอนอเมอรเปนแอลคีน 2. พอลิเมอรแบบควบแนน : เกิดจากปฏิกิริยาควบแนนของหมูฟงกชันตางๆ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (115) พอลิเมอรแบบเติม เกิดจากปฏิกิริยาการเติมของสารประกอบที่มี C C อยางนอย 1 ตําแหนง แบงออกไดคราวๆ เปน 2 แบบดังนี้ (โดยแบบที่ 2 จะไดพอลิเมอรที่มีลักษณะยืดหยุนไดเหมือนยาง) พอลิเมอรแบบควบแนน เกิดจากปฏิกิริยาควบแนนของหมูฟงกชันตางๆ สามารถแบงออกไดเปนประเภทยอยตามพันธะที่เชื่อมตอ กันระหวางหนวยซ้ําแตละหนวย เชน พอลิเอสเทอร H2O + + H2O + พอลิเอไมด H2O + + H2O + X X X X n X n X X X X OH O HO A O HO OH O HO B OH X O O X O O X O O n A O O O B O A O O O B O A O O O B O n X NH2 O HO A O HO OH O X H N O X H N O X N H O n A O HN O B NH A O HN O B NH A O HN O B NH n H2N B NH2
    • วิทยาศาสตร เคมี (116) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 แบบฝกหัด 1. Polymer ขอใดแข็งที่สุดถามี Repeating Unit เทากัน 1) PE 2) PP 3) PS 4) PTFE 2. จากสมการ A B + C ขอใดไมถูกตอง เมื่อกําหนดให B มีน้ําหนักโมเลกุลมากกวา C 1) กระบวนการพอลิเมอไรเซชันที่เกิดขึ้นเปนปฏิกิริยาการเติม 2) สาร A เปนพอลิเมอรแบบเสนตรง 3) สาร B และ C ไมเปนพอลิเมอร 4) สาร C มีฤทธิ์เปนกรด 3. พิจารณาสารตั้งตนสองชนิดที่มีน้ําหนักโมเลกุลตางกันตอไปนี้ น้ําหนักโมเลกุล = 203 น้ําหนักโมเลกุล = 62 ขอใดไมถูกตองเกี่ยวกับผลิตภัณฑที่ไดจากปฏิกิริยาระหวางสารสองชนิดนี้ 1) ผลิตภัณฑชนิดหนึ่งมีน้ําหนักโมเลกุลมากกวา 265 2) ผลิตภัณฑชนิดหนึ่งเปนเอสเทอร 3) ผลิตภัณฑชนิดหนึ่งเปนกรดอินทรีย 4) ผลิตภัณฑเกิดมาจากปฏิกิริยาควบแนน 4. ไดเมทิโคน (Dimethicone) เปนพอลิเมอรในกลุมซิลิโคน สามารถเตรียมไดจากปฏิกิริยาระหวาง Si(CH3)2Cl2 กับ H2O จะมีโครงสรางของหนวยซ้ําตามสูตรขอใด 1) Si(CH3)2 2) Si(CH3)2O 3) OSi(CH3)2O 4) Si(Cl)2O O O H3O+ / ∆พอลิเมอไรเซชัน Cl O O Cl HO OH
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (117) 5. พอลิเมอรขนาดโมเลกุลใกลเคียงกันที่มีโครงสรางในขอใดนาจะมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุด 1) 2) 3) 4) 6. โครงสรางของเมลามีน และฟอรมาลดีไฮดเปนดังนี้ เมลามีน ฟอรมาลดีไฮด ในอุตสาหกรรมพลาสติกที่นําเมลามีนมาทําปฏิกิริยาควบแนนกับฟอรมาลดีไฮด จะไดผลิตภัณฑพอลิเมอรที่มี โครงสรางแบบใด 1) เสนตรง 2) ขดเปนวง 3) ขดเปนเกลียว 4) รางแห 7. สารประกอบ 3 ชนิดที่สามารถนํามาใชเปนสารตั้งตนสําหรับปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันมีโครงสรางดังภาพ A B C พอลิเมอรที่มีความเหนียวทนทานมากที่สุด เตรียมไดจากสารตั้งตนในขอใด 1) A + B เพราะมีขั้วมากที่สุด 2) A + C เพราะมีพันธะไฮโดรเจน 3) B + C เพราะโมเลกุลเรียงชิดกันแนน 4) A + B + C เพราะเปนแบบรางแห O O O O n H N N H O O n n n N N N NH2 H2N NH2 O HH H2N NH2 HO OH O Cl Cl O
    • วิทยาศาสตร เคมี (118) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 8. สารในขอใดสามารถนํามาทําใหเปนสารเชื่อมขวางสําหรับการสังเคราะห Nylon-6, 6 ได 1) 2) 3) 4) OH OHHO COOH COOH NH2 HO O NH2 H2N
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (119) โครงสรางอะตอมและตารางธาตุ โครงสรางอะตอม แบบจําลองอะตอมแบบตางๆ ดอลตัน ทอมสัน รัทเทอรฟอรด โบร รายละเอียดเกี่ยวกับแบบจําลองอะตอมที่นาสนใจ แบบจําลองอะตอมของดอลตัน - สสารทั้งหลายเกิดขึ้นจากอะตอม - อะตอมไมสามารถสรางขึ้นใหม หรือถูกทําลายลงได - อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีลักษณะเหมือนกัน และมีลักษณะตางกันในธาตุตางชนิดกัน - ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นโดยการจัดเรียงตัวกันใหมของอะตอม - สารประกอบเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของอะตอมของธาตุองคประกอบ - แบบจําลองอะตอมของดอลตันเปนเพียงแนวคิด โดยไมมีการทดลองยืนยันหลักคิดของตนเอง
    • วิทยาศาสตร เคมี (120) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 แบบจําลองอะตอมของทอมสัน - ทอมสันนําหลอดรังสีแคโทดมาปรับปรุงแลวคนพบ รังสีแคโทด หรืออิเล็กตรอน - ทอมสันสามารถหาคาประจุตอมวลของรังสีแคโทดซึ่งเปนคาคงที่เทากับ 1.76 × 108 c/g - มิลลิแกนใชการทดลองหยดน้ํามันเพื่อหาคาประจุของอิเล็กตรอน (1.6 × 10-19 c) และนําคาประจุที่ได ไปคํานวณหามวลของอิเล็กตรอนได (9.1 × 10-27 g) โดยใชคาประจุตอมวลของอิเล็กตรอนของทอมสัน - แบบจําลองอะตอมของทอมสันเปนรูปแบบ Plum pudding model ซึ่งอธิบายวาอะตอมประกอบดวย กลุมประจุลบที่ฝงอยูในเนื้ออะตอมที่มีกลุมประจุบวก - รังสีบวก (รังสีแอโนด) ที่ถูกคนพบโดยโกลดชไตนกอนหนาการทดลองของทอมสัน ไมใชโปรตอน แต เปนไอออนบวกที่เกิดจากการที่อะตอมถูกพลังงานไฟฟาทําใหแตกออกเปนอิเล็กตรอน (รังสีแคโทด) และไอออนบวก ยกเวนในกรณีที่ใชแกสดานในหลอดรังสีแคโทดเปนแกสไฮโดรเจน ซึ่งจะทําใหรังสีบวกที่ไดเปนโปรตอน (H+) แบบจําลองอะตอมของรัทเทอรฟอรด - การทดลองของรัทเทอรฟอรดคือการทดลองยิงรังสีแอลฟาใสแผนทองคําบาง ซึ่งสิ่งที่รัทเทอรฟอรด คาดการณแตแรก คือ รังสีทั้งหมดนาจะทะลุผานแผนทองคําบางไปทั้งหมด แตผลการทดลองกลับไมเปนไป ตามนั้นเพราะมีรังสีแอลฟาบางสวนที่เบี่ยงเบนทิศทางและสะทอนกลับได - การทดลองของรัทเทอรฟอรดทําใหพบวา อะตอมประกอบไปดวย 2 สวน ไดแก สวนที่มีความหนาแนน สูงมาก (นิวเคลียส) และสวนที่เปนที่วาง (พื้นที่ของอิเล็กตรอน) โดยสวนที่เปนที่วางจะกินพื้นที่ขนาดกวางกวา - แบบจําลองอะตอมของรัทเทอรฟอรดเปนลักษณะที่ประจุบวกอัดรวมตัวกันแนนอยูตรงกลาง (นิวเคลียส) และมีอิเล็กตรอนโคจรอยูบริเวณที่วางรอบนิวเคลียส - รัทเทอรฟอรดเปนผูคนพบโปรตอนจากการทดลองยิงรังสีแอลฟาใสแกสไนโตรเจน แลวตรวจพบประจุบวก ซึ่งก็คือ โปรตอน (H+) แบบจําลองอะตอมของโบร - โบรทําการทดลองผานการตรวจสอบสเปกตรัมของแกสไฮโดรเจน ซึ่งเปนผลใหคาตัวเลขที่ไดจากการ ทดลองทั้งหมดเปนของธาตุไฮโดรเจน - โบรอาศัยความรูเรื่องความสัมพันธระหวาง พลังงาน ความถี่ ความยาวคลื่นจากสมการของแพลงค ดังนี้ E = hν E = λ hc - โบรอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเกิดเสนสเปกตรัม โดยการที่อิเล็กตรอนถูกกระตุนจากสภาวะพื้นไป สภาวะกระตุน หลังจากนั้นจะพยายามกลับลงที่สภาวะพื้นอีกครั้งดวยการคายพลังงานในรูปของแสง
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (121) - โบรอธิบายเกี่ยวกับระยะหางระหวางระดับพลังงาน โดยการใชไฮโดรเจนเปนรูปแบบหลัก ซึ่งทําใหเรา พบวา ระยะหางระหวางระดับพลังงานจะมีคานอยลงไปเรื่อยๆ ดังรูป Energy Excited States Ground State - จากการทดลองของโบร ทําใหเกิดการตรวจสอบชนิดของสารโดยการดูสีเปลวไฟ และสเปกตรัมของ สารประกอบได โดยสามารถใชไดดีกับกลุมธาตุที่เปนโลหะ (เนื่องจากใหเสนสเปกตรัมในชวงแสงที่มองเห็นได) - แบบจําลองอะตอมของโบรมีลักษณะเปนใกลเคียงกับแบบจําลองอะตอมของทอมสันเพียงแตเพิ่มสวน อธิบายการโคจรของอิเล็กตรอนที่มีลักษณะเปนชั้นๆ คลายกับระบบสุริยะจักรวาล สัญลักษณนิวเคลียร สัญลักษณนิวเคลียร คือ สัญลักษณที่ใชบอกชนิดของธาตุ ตลอดจนจํานวนอนุภาคมูลฐานทั้งหมดของธาตุนั้นๆ โดยจะประกอบดวยสวนสําคัญ 2 สวน ไดแก มวลอะตอม เลขอะตอม สัญลักษณธาตุ A Z X 1. เลขอะตอม (Atomic number, Z) คือ ตัวเลขที่แสดงจํานวนโปรตอนในนิวเคลียส เปนตัวบงชี้ชนิด และสมบัติเฉพาะตัวของธาตุนั้นๆ 2. เลขมวล (Mass number, A) คือ ตัวเลขที่แสดงผลรวมของจํานวนโปรตอน และนิวตรอนในนิวเคลียส ไอโซโทป (Isotope) คือ อะตอมของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลตางกันหรืออนุภาคที่มีจํานวนโปรตอนเทากัน ซึ่งอนุภาคที่เปนไอโซโทปกันจะมีสมบัติทางเคมีคลายคลึงกันแตสมบัติทางกายภาพบางประการตางกัน โดยธาตุ หนึ่งๆ อาจมีไดหลายไอโซโทป ไอโซบาร (Isobar) คือ อะตอมของธาตุตางชนิดกันที่มีเลขมวลเทากัน ไอโซโทน (Isotone) คือ อะตอมของธาตุตางชนิดกันที่มีจํานวนนิวตรอนเทากัน ไอโซอิเล็กทรอนิก (Isoelectronic) คือ อะตอมหรือไอออนของสารที่มีจํานวนอิเล็กตรอนเทากัน ไอออน คือ อนุภาคที่เกิดการสูญเสียเสถียรภาพทางไฟฟา ทําใหเกิดธาตุที่มีประจุไฟฟา เพราะมีจํานวน อิเล็กตรอนไมเทากับจํานวนโปรตอน โดยถาหากวาจํานวนอิเล็กตรอนมากกวาจํานวนโปรตอน เรียกวา “ไอออนลบ” และถาหากวามีจํานวนอิเล็กตรอนนอยกวาจํานวนโปรตอน เรียกวา “ไอออนบวก”
    • วิทยาศาสตร เคมี (122) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การจัดเรียงอิเล็กตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอน เปนกระบวนการที่ใชในการแบงกลุมของอิเล็กตรอนโดยใชสภาวะและบริเวณที่ อิเล็กตรอนแตละตัวอยู เพื่อบอกตําแหนงของธาตุในตารางธาตุ อีกทั้งยังสามารถอธิบายพฤติกรรมบางอยางไดจาก การจัดเรียงอิเล็กตรอน โดยทั่วไปเราสามารถแบงการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปนไดเปน 2 วิธี ไดแก 1. การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก (Core Shell Electron Configuration) 2. การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอย (Subshell Electron Configuration) การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก เปนกระบวนการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่คอนขางสะดวก เหมาะสําหรับการบอกตําแหนงในตารางธาตุเทานั้น ไมสามารถอธิบายรายละเอียดของพฤติกรรมตางๆ ของ อะตอมไดชัดเจนเหมือนกับการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอยซึ่งการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน หลักจะใหขอมูลเพียง 2 ชนิด ดังนี้ 1. ระดับพลังงาน 2. จํานวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนั้นๆ มีวิธีการดังตอไปนี้ 1. หาจํานวนอิเล็กตรอนที่สามารถจุไดในระดับพลังงานตางๆ โดย จํานวนอิเล็กตรอนที่สามารถจุไดในระดับพลังงาน = 2n2 โดย n = ระดับพลังงานที่ n ดังนั้น ที่ระดับพลังงาน n = 1 สามารถจุอิเล็กตรอนได = 2 × 12 = 2 ที่ระดับพลังงาน n = 2 สามารถจุอิเล็กตรอนได = 8 ที่ระดับพลังงาน n = 3 สามารถจุอิเล็กตรอนได = 18 ที่ระดับพลังงาน n = 4 สามารถจุอิเล็กตรอนได = 32 2. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นนอกสุด เรียกวา เวเลนซอิเล็กตรอน มีไดไมเกิน 8 อนุภาค (ตามเลขหมู) 3. จํานวนระดับพลังงานบอกเลขที่คาบ (ธาตุในแนวนอน) จํานวนเวเลนซอิเล็กตรอนบอกเลขที่หมู (ธาตุ ในแนวตั้ง) ไดเฉพาะธาตุพวกเรพรีเซนเตตีฟ (ธาตุพวก A) สวนธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 สวนใหญมีจํานวนเวเลนซ อิเล็กตรอนเปน 2 ยกเวนบางธาตุที่เปน 1 (Cr และ Cu) และอิเล็กตรอนในระดับพลังงานรองสุดทายเปน 9 ถึง 18 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอย การจัดเรียงอิเล็กตรอนในรูปแบบนี้จะมีการบอกรายละเอียดของอิเล็กตรอนอยู 3 สวนหลัก ไดแก 1. ระดับพลังงาน 2. ออรบิทัล 3. จํานวนอิเล็กตรอนที่อยูในระดับพลังงานและออรบิทัลนั้นๆ ออรบิทัล 1s2 จํานวนอิเล็กตรอน ระดับพลังงาน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (123) โดยความแตกตางระหวางการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักและในระดับพลังงานยอย คือ “ออรบิทัล (Orbital)” ซึ่งหมายถึงบริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอน ซึ่งออรบิทัลจะพบไดหลายลักษณะเปนรูปทรง ตางๆ ตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ซึ่งเปนพลังงานจลนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส และการหมุนรอบตัวเองของอิเล็กตรอน โดยแตละออรบิทัลมีรูปแบบเปนดังนี้ ระดับพลังงานยอย s บรรจุอิเล็กตรอนได 2 อิเล็กตรอน ใหเสน spectrum เสนบางเล็ก (sharp) ระดับพลังงานยอย p บรรจุอิเล็กตรอนได 6 อิเล็กตรอน ใหเสน spectrum เสนหนาชัด (principal) ระดับพลังงานยอย d บรรจุอิเล็กตรอนได 10 อิเล็กตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) ระดับพลังงานยอย f บรรจุอิเล็กตรอนได 14 อิเล็กตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) ระดับพลังงานยอย g บรรจุอิเล็กตรอนได 18 อิเล็กตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) ทั้งนี้ ในการจัดเรียงธาตุที่มีเลขอะตอมสูงมากๆ (เลขอะตอมมากกวา 120) อาจจะพบ g-orbital และ h-orbital เนื่องจากการที่ระดับพลังงานมีคาไมเทากันและมีการเรียงที่ซอนกันในออรบิทัลตางๆ ทําใหอิเล็กตรอนนั้น จะตองถูกบรรจุอยูในระดับพลังงานและออรบิทัลที่มีพลังงานต่ําที่สุดกอนเพื่อความเสถียร ดังนั้นการจัดเรียงอิเล็กตรอน สามารถทําไดโดยจัดตามลําดับตอไปนี้ เรียงลําดับพลังงานจากนอยไปหามากตามลูกศรนี้ 1s 2s 3s 4s 5s 2p 3p 4p 5p 3d 4d 5d 4f 5f 5g หรือเรียงลําดับไดตามนี้ : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, ... การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอยจะมีประโยชนมากในการศึกษาวิชาเคมีในระดับสูง เพราะ สามารถนําการจัดเรียงอิเล็กตรอนรูปแบบนี้ไปใชอธิบายปรากฏการณตางๆ ของอะตอมไดโดยสามารถนําไปสราง แผนภาพออรบิทัล (Orbital Diagram) เพื่อขยายภาพพฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่ชัดเจนมากขึ้น ขอควรระวังในการสรางแผนภาพออรบิทัล 1. 2.
    • วิทยาศาสตร เคมี (124) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ความสัมพันธระหวางตารางธาตุและการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอย H 1s1 He 1s2 Li 2s1 Be 2s2 B 2p1 C 2p2 N 2p3 O 2p4 F 2p5 Ne 2p6 3s ตารางธาตุ ความสัมพันธระหวางตําแหนงและการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอย (แสดงเฉพาะโครงสรางอิเล็กตรอนออรบิทัลสุดทายที่สามารถบงชี้ถึงตําแหนงได) 3p 4s Sc 3d1 Ti 3d2 V 3d3 Cr 3d4 Mn 3d5 Fe 3d6 Co 3d7 Ni 3d8 Cu 3d9 Zn 3d10 4p 5s 4d 5p 6s 5d 6p 7s 6d 7p La 4f1 Ce 4f2 Pr 4f3 Nd 4f4 Pm 4f5 Sm 4f6 Eu 4f7 Gd 4f8 Tb 4f9 Dy 4f10 Ho 4f11 Er 4f12 Tm 4f13 Yb 4f14 5f ตารางธาตุ แนวโนมคุณสมบัติทั่วไปของธาตุในตารางธาตุ โดยทั่วไปจะแบงคุณสมบัติที่นาสนใจของธาตุตางๆ ออกเปน 5 คุณสมบัติ ไดแก 1. ขนาดอะตอม และขนาดไอออน คือ ระยะระหวางจุดศูนยกลางของอะตอมกับผิวของอะตอม ซึ่งก็คืออิเล็กตรอนวงนอกสุด ถาแรงยึดเหนี่ยว ระหวางกันมากจะทําใหอิเล็กตรอนอยูใกลนิวเคลียส อะตอมจะมีขนาดเล็กปจจัยที่มีผลตอขนาดอะตอม ไดแก 1.1 ระดับพลังงานชั้นนอกสุด : ถาอยูระดับพลังงานสูงก็จะมีขนาดใหญ 1.2 จํานวนโปรตอน : ถามีมากก็จะดึงอิเล็กตรอนใหเขาใกลนิวเคลียส อะตอมจะมีขนาดเล็ก 1.3 จํานวนอิเล็กตรอน : ถามีมากก็กระจายตัวรอบอะตอมไกลขึ้น อะตอมจะมีขนาดใหญ 2. คาพลังงานไอออไนเซชัน (Ionization Energy): IE พลังงานไอออไนเซชัน คือ พลังงานปริมาณนอยสุดที่ทําใหอิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมในสถานะแกส โดยทําใหธาตุเปลี่ยนแปลงเปนไอออนบวก ถาอิเล็กตรอนตัวแรกหลุดเรียกพลังงานไอออไนเซชันลําดับที่หนึ่ง (IE1) พลังงานที่ทําใหอิเล็กตรอนในลําดับตอๆ มาหลุดมีคาเปน IE2, IE3, ... ตามลําดับ เชน B(g) B+(g) + e- IE1 = 807 kJ/mol B+(g) B2+(g) + e- IE2 = 2433 kJ/mol จะพบวาในธาตุชนิดเดียวกัน IE1 < IE2 < IE3 < ... < IEn
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (125) ***ขอควรระวัง*** ธาตุในหมู 2A และหมู 5A มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอยออรบิทัลสุดทายเปน ns2 และ np3 ตามลําดับ ซึ่งรูปแบบดังกลาวทําใหธาตุหมู 2A มีลักษณะเปน Full-fill orbital และของหมู 5A เปน Half-fill orbital ซึ่งทําใหธาตุนั้นมีความเสถียรมากเปนพิเศษจึงทําใหคาพลังงานไอออไนเซชันลําดับที่ 1 ของธาตุ ใน 2 หมูนี้มีลักษณะมากกวาที่ควรจะเปนตามแนวโนม แตกรณีดังกลาวจะมีผลนอยลงสําหรับธาตุที่อยูในคาบสูง เนื่องจากประเด็นเรื่องการบดบังของอิเล็กตรอน ดังกราฟ Li Be B C N O F Ne RnAtPoBiPbTiBaCs 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 I.E.(MJ/mole) 3. คาสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron Affinity) : EA สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน คือ พลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่ออะตอมของธาตุในสถานะแกสไดรับ อิเล็กตรอน 1 อนุภาคแลวกลายเปนไอออนลบในสถานะแกส พลังงานนี้มักจะอยูในรูปคายพลังงานเพื่อสรางแรง ยึดเหนี่ยวระหวางนิวเคลียสของอะตอมกับอิเล็กตรอนตัวใหม เชน Cl(g) + e- Cl-(g) EA = -349 kJ/mol ทั้งนี้ธาตุที่มีคา EA สูง หมายความวา ธาตุนั้นรับอิเล็กตรอนไดดีและเกิดเปนไอออนลบที่เสถียร (ยิ่งลบมากยิ่งเสถียร) แตถาคา EA เปนบวกแสดงวาธาตุนั้นจะเปนไอออนลบที่ไมเสถียรและเกิดการรับอิเล็กตรอน ไดไมดี ***ขอควรระวัง*** คลายกับกรณีของพลังงานไอออไนเซชันลําดับที่ 1 4. คาอิเล็กโทรเนกาติวิตี (Electronegativity) : EN อิเล็กโทรเนกาติวิตี คือ คาที่แสดงถึงความสามารถของอะตอมของธาตุในการดึงดูดอิเล็กตรอนของ อะตอมของธาตุอื่นขณะสรางพันธะเพื่อรวมเปนสารประกอบ คา EN ของธาตุไมมีหนวยเนื่องจากเปนคาที่เกิดจาก การเปรียบเทียบ โดยคาอิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุหนึ่งๆ จะมีความสัมพันธกับคาไอออไนซันและคาสัมพรรคภาพ อิเล็กตรอนดวย ซึ่งการหาอิเล็กโทรเนกาติวิตีนั้นจะตองใชตัวแปรสําคัญในการเปรียบเทียบ คือ พลังงานพันธะที่ เกิดขึ้นระหวางธาตุที่ตองการกับธาตุที่มี EN สูงที่สุดในตารางธาตุอยางฟลูออรีน (F) ดังนั้น หากธาตุใดไมสามารถ สรางพันธะกับฟลูออรีนได ก็จะไมสามารถหาคา EN ได
    • วิทยาศาสตร เคมี (126) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 5. ความเปนโลหะ และความเปนอโลหะ ความเปนโลหะ คือ มีความวองไวในการจายอิเล็กตรอน (ตัวรีดิวซ) ดังนั้นความวองไวจะขึ้นกับความ เปนโลหะของธาตุนั้นๆ โดยยิ่งธาตุที่เปนโลหะมาก ก็จะสามารถจายอิเล็กตรอนไดดี ความเปนโลหะเพิ่มขึ้นจาก บนลงลางในหมูเดียวกันและลดลงจากซายไปขวาในคาบเดียวกัน โดยสังเกตไดจากคาพลังงานไอออไนเซชัน ยิ่งมี คานอย ยิ่งจายอิเล็กตรอนไดงาย และยิ่งมีความเปนโลหะมาก ความเปนอโลหะ คือ มีความวองไวในการรับอิเล็กตรอน (ตัวออกซิไดซ) ดังนั้นความวองไวจะขึ้นกับ ความเปนอโลหะของธาตุนั้นๆ โดยยิ่งธาตุที่เปนอโลหะมาก ก็จะสามารถรับอิเล็กตรอนไดดี ความเปนอโลหะ เพิ่มขึ้นจากลางขึ้นบนในหมูเดียวกันและเพิ่มขึ้นจากซายไปขวาในคาบเดียวกัน โดยสังเกตไดจากคาสัมพรรคภาพ อิเล็กตรอนยิ่งมีคามาก (เปนลบมาก) ยิ่งรับอิเล็กตรอนไดดี และยิ่งมีความเปนอโลหะมาก เพิ่มเติม สําหรับหมูที่ 8A ความวองไวในการทําปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นจากบนลงลาง (ไมเหมือนอโลหะหมู อื่นๆ) เนื่องจากระดับพลังงานที่เพิ่มมากขึ้นทําใหอิเล็กตรอนที่ชั้นนอกสุดอยูหางจากนิวเคลียสเพิ่มมากขึ้น จึงทําให เกิดการสรางพันธะโคเวเลนตได สรุปแนวโนมคุณสมบัติที่นาสนใจทั้ง 5 ไดดังนี้ ทิศทางหัวลูกศร แสดงถึงทิศทางการเพิ่มขึ้น ขนาดอะตอม / ความเปนโลหะ ลหะความเปนอโ/EN,EA,IE1 ขนาดอะตอม / ความเปนโลหะ /EN,EA,IE1 ความเปนอโลหะ ตัวอยาง พิจารณาเสนสเปกตรัมที่ไดจากการคายพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจน เสนที่ การเปลี่ยนระดับพลังงาน A n = 6 ไป n = 4 B n = 3 ไป n = 1 C n = 5 ไป n = 3 D n = 4 ไป n = 2 ขอใดเรียงพลังงานของเสนสเปกตรัมไดอยางถูกตอง 1) A > C > D > B 2) B > D > C > A 3) C > B > D > A 4) D > B > A > C เฉลย 2) B > D > C > A
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (127) ตัวอยาง เมื่อเร็วๆ นี้มีนักวิทยาศาสตรชาติหนึ่งอางวาไดคนพบธาตุที่มีเลขอะตอมเทากับ 122 ซึ่งควรจะมี อิเล็กตรอนวงนอกสุดอยูใน g ออรบิทัลจงอาศัยความรูเรื่องการจัดเรียงอิเล็กตรอนทํานายวาธาตุนี้ควรจะมี อิเล็กตรอนอยูใน g ออรบิทัลจํานวนเทาใด 1) 1 อิเล็กตรอน 2) 2 อิเล็กตรอน 3) 3 อิเล็กตรอน 4) 4 อิเล็กตรอน เฉลย 2) 2 อิเล็กตรอน ตัวอยาง พิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุสมมติตอไปนี้ ธาตุ การจัดเรียงอิเล็กตรอน A [Ar] 4s1 D [Ar] 4s2 3d5 E [Ar] 4s2 3d10 4p4 G [Ar] 4s2 3d10 4p5 จากขอมูลขางตน ขอใดผิด 1) เลขออกซิเดชันของ D มีคาสูงสุดเปน +5 2) คาสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของ G > E > A 3) ธาตุ A เมื่อเกิดสารประกอบกับคารบอนไดสูตรเปน A4C 4) ธาตุ E สามารถเกิดสารประกอบไอออนิกกับ A ไดสารที่มีสูตรเปน A2E เฉลย 1) เลขออกซิเดชันของ D มีคาสูงสุดเปน +5 ตัวอยาง เมื่อพิจารณาจากการจัดเรียงอิเล็กตรอน ไอออนที่นาจะมีความเสถียรมากที่สุด คือชนิดใด 1) H+ 2) He+ 3) He2+ 4) Li+ เฉลย 4) Li+ ตัวอยาง ขอใดถูกที่สุด 1) ธาตุหมู 18 ทุกชนิดไมมีคา EN 2) ธาตุหมู 18 ทุกชนิดเสถียรแลว จึงไมมีคา EA และ EN 3) คา IE เปนคาบวก แตคา EA เปนคาลบ 4) ธาตุที่ไมมีคา EN คือธาตุที่ไมสรางพันธะกับธาตุอื่น เฉลย 4) ธาตุที่ไมมีคา EN คือธาตุที่ไมสรางพันธะกับธาตุอื่น
    • วิทยาศาสตร เคมี (128) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติทั่วไปทั้งทางกายภาพและคุณสมบัติทั่วไปทางเคมีของโลหะและอโลหะ คุณสมบัติทางกายภาพ สมบัติของธาตุ โลหะ อโลหะ สถานะ ของแข็ง ยกเวน Hg Ga Cs Fr มีทั้ง 3 สถานะ การนําไฟฟา นําไฟฟาไดดี ไมนํา ยกเวนแกรไฟต ฟอสฟอรัสดํา จุดหลอมเหลว สูง ยกเวน ปรอท ต่ํา ยกเวนคารบอน ความหนาแนน มีทั้งสูงและต่ํา ต่ํา ยกเวนคารบอน (เพชร) คุณสมบัติทางเคมี สมบัติของธาตุ โลหะ อโลหะ เมื่อมีการรวมตัว (ทั่วไป) ตัวจายอิเล็กตรอน (Reduce) ตัวรับอิเล็กตรอน (Oxidize) สารประกอบคลอไรด กลาง กรด สารประกอบออกไซด เบส กรด ยกเวน Be, B และ Al ซึ่งถือเปนสารที่ใหสมบัติเปนกรดหรือเบสก็ได (เปนกลางไมได) เรียกวา Amphoteric เคมีนิวเคลียร ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีสมบัติในการแผกัมมันตภาพรังสีซึ่งอาจเปลี่ยนเปนธาตุอื่นไดโดยเปลี่ยนจํานวน อนุภาคในนิวเคลียส เชน จํานวนโปรตอนและนิวตรอน โดยมีปจจัยสําคัญที่ทําใหอะตอมปลดปลอยกัมมันตรังสีออกมา ก็คือ เสถียรภาพของนิวเคลียส ปจจัยที่ทําใหเปนธาตุกัมมันตรังสี 1. นิวเคลียสมีขนาดใหญเกินไป (เลขอะตอมมากกวา 83) (ปรับเสถียรภาพโดยการคายแอลฟา) 2. อัตราสวน n/p มากเกินไป (ปรับเสถียรภาพโดยการคายอนุภาคเบตาออกมา) 3. อัตราสวน n/p นอยเกินไป (ปรับเสถียรภาพโดยการคายอนุภาคโพซิตรอนออกมาหรือรับเบตา) 4. พลังงานมากเกินไป (ปรับเสถียรภาพโดยการคายแกมมา)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (129) จากปจจัยดังกลาวจะทําใหนิวเคลียสไมเสถียรและปลดปลอยกัมมันตภาพรังสีออกมา โดยกัมมันภาพตรังสี ที่ถูกปลดปลอยออกมา ไดแก อนุภาค ดังนี้ ชื่ออนุภาค สัญลักษณ สัญลักษณที่ใชใน สมการนิวเคลียร คุณสมบัติทั่วไป 1. โปรตอน p H1 1 - 2. นิวตรอน n n1 0 - 3. เบตา β- e0 1- มีลักษณะเปนอนุภาค คือ เปนอิเล็กตรอนที่ออกจากนิวเคลียส ความเร็วสูง อํานาจเจาะทะลุมากกวาอนุภาคแอลฟา 4. โพซิตรอน β+ e0 1+ คุณสมบัติทั่วไปคลายกับเบตา แตมีประจุเปนบวก 5. แอลฟา α He4 2 มีลักษณะเปนอนุภาคที่มีประจุไฟฟาบวก มีอํานาจเจาะทะลุนอย 6. แกมมา γ γ0 0 เปนพลังงานที่เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟามีอํานาจเจาะทะลุมาก มีความยาวคลื่นสั้น “โดยทั่วไป ธาตุที่มีเลขอะตอมตั้งแต 83 ขึ้นไปถึงถือวาเปนธาตุกัมมันตรังสีและธาตุกัมมันตรังสีที่มี เลขอะตอมตั้งแต 93 ขึ้นไปเกิดขึ้นจากการสังเคราะหทั้งหมด” สมการนิวเคลียร (Nuclear Equation) คือ สมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร สมการตองดุลทั้งเลขมวล และเลขอะตอมทั้งดานซายและดานขวาของสมการเคมีใหเทากัน กลาวคือ ผลบวกของเลขมวลและเลขอะตอม ของสารตั้งตนเทากับของผลิตภัณฑ ตัวอยาง สมการการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี Th232 90 Pb208 82 + 6 He4 2 + 4 e0 1- ตัวอยาง สมการการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร U235 92 + n1 0 Ba141 56 + Kr92 36 + 2 n1 0
    • วิทยาศาสตร เคมี (130) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ปฏิกิริยานิวเคลียร คือ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอมแลวไดนิวเคลียส ของอะตอมใหมเกิดขึ้น ซึ่งจะทําใหเกิดการคายพลังงานมหาศาล แบงออกไดเปน 2 ประเภท คือ 1. Fission Reaction (ปฏิกิริยาฟชชัน) เปนปฏิกิริยานิวเคลียรของนิวเคลียสของธาตุหนัก ซึ่งเกิด จากการยิงอนุภาคนิวตรอนเขาไปยังนิวเคลียสของธาตุหนักแลวทําใหนิวเคลียสของธาตุนั้นแตกออกเปนสองสวนที่ มีขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสเดิม พรอมทั้งปลดปลอยนิวตรอนออกมาอีก 2-3 อนุภาค เพื่อเขาไปชน นิวเคลียสอื่นๆ อีก ทําใหเกิดเปนปฏิกิริยาลูกโซที่ใหพลังงานสูง เชน การทําระเบิดปรมาณู ในการเกิดปฏิกิริยานี้ จําเปนจะตองมีมวลของสารที่เพียงพอตอการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ ซึ่งเราเรียกมวลคานั้นวา “มวลวิกฤติ” (Critical Mass) Kr-92 U-235 U-235 U-235 Ba-141 Ba-141 Ba-141 Kr-92 Kr-92 n n n n n n n n n แผนภาพการเกิดปฏิกิริยาฟชชัน 2. Fusion Reaction (ปฏิกิริยาฟวชัน) เปนปฏิกิริยานิวเคลียรที่เกิดจากแกนของอะตอมเบาหลอมรวมกันเขา เปนแกนอะตอมที่หนัก แลวคายพลังงานมหาศาลออกมา โดยมีความเปนพิษตอสิ่งแวดลอมนอยกวาปฏิกิริยาฟชชัน แตใหพลังงานมากกวาปฏิกิริยาฟชชัน ซึ่งเชื่อวาปฏิกิริยาฟวชันเปนปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในดวงอาทิตย ตัวอยาง การใชประโยชนจากปฏิกิริยานี้ คือ การทําระเบิดโฮโดรเจน ในการเกิดปฏิกิริยานี้จําเปนจะตองมีอุณหภูมิของสาร ที่เพียงพอตอการเกิดการหลอมนิวเคลียส ซึ่งเราเรียกอุณหภูมิคานั้นวา “อุณหภูมิวิกฤติ” (Critical Ignition) E + + D D Proton Neutron He3 N แผนภาพการเกิดปฏิกิริยาฟวชัน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (131) ครึ่งชีวิต (Half Life) ครึ่งชีวิต คือ ระยะเวลาที่ธาตุกัมมันตรังสีเปลี่ยนแปลงปริมาณไปจากเดิมโดยจะลดลงครึ่งหนึ่งในชวงเวลา นั้นๆ ใชสัญลักษณ t1/2 เชน 222Ra มีครึ่งชีวิต 40 วัน หมายถึง เมื่อเวลาผานไป 40 วัน Ra 1 กรัม จะเหลือ Ra เพียง 0.5 กรัมนั่นเอง โดยมีสูตรที่ใชในการคํานวณ ดังตอไปนี้ เมื่อ Nt = ปริมาณที่เหลือ T = เวลาทั้งหมดที่ใช N0 = ปริมาณที่เริ่มตน t1/2 = ครึ่งชีวิตของธาตุใดๆ n = จํานวนครั้งที่เกิดการสลายตัว ตัวอยาง กราฟการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี Po-210 ใหผลิตภัณฑเปน Pb-208 น้ําหนักของ Po-210 (กรัม) 0.00 0 280 560 5.00 2.50 7.50 เวลา (วัน) 840 ขอใดไมถูกตองเกี่ยวกับการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีชนิดนี้ 1) ครึ่งชีวิตมีคาเทากับ 20 สัปดาห 2) อัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเปนคาคงที่ ไมขึ้นอยูกับปริมาณสารตั้งตน 3) อันดับของปฏิกิริยาไมเทากับศูนย เมื่อเทียบกับจํานวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี 4) ถาสรางกราฟความสัมพันธระหวางน้ําหนักของ Pb-208 กับเวลา จะมีคาความชันลดลงเมื่อเวลาเพิ่มขึ้น เฉลย 2) อัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเปนคาคงที่ ไมขึ้นอยูกับปริมาณสารตั้งตน ตัวอยาง ไอโซโทปหนึ่งของ 90Th เปนธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวตอเนื่องไดรวม 10 ขั้นตอน สุดทายจะได Pb208 82 เปนผลิตภัณฑที่เสถียร ถาแตละขั้นอนุกรมของการสลายตัวดังกลาวปลอยอนุภาค α4 2 และ β0 1- ชนิดใดชนิดหนึ่งเทานั้น ธาตุ Th ดังกลาวเปนไอโซโทปที่มีเลขมวลเทาใด 1) 224 2) 228 3) 230 4) 232 เฉลย 4) 232 Nt = N0/2n n = T/t1/2
    • วิทยาศาสตร เคมี (132) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยาง แผนภาพการสลายตัวของ U-238 เลขอะตอม80 84 88 U238 Pa234Th234 U234 Th230 Ra226 Rn222 Po218 Pb206 Po210 Pb210 Tl210 Pb214 Bi210 Po214 Bi214 ปฏิกิริยาการสลายตัวของ U-238 จะเกิดอยางตอเนื่องใหรังสีอัลฟาและเบตาเปลี่ยนผานธาตุกัมมันตรังสี หลายชนิดกวาจะไดเปนนิวเคลียส Pb-206 ที่เสถียร โดยแกนนอนแสดงถึงเลขอะตอม แกนตั้งของแผนภาพนี้ สัมพันธกับขอมูลใด 1) เลขมวล 2) จํานวนนิวตรอน 3) ผลตางจํานวนนิวตรอนและโปรตอน 4) มีคําตอบถูกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) จํานวนนิวตรอน ตัวอยาง ธาตุกัมมันตรังสี Pb-210 มีคาครึ่งชีวิต 20 ป ในป พ.ศ. 2500 นาย ก ไดนําตัวอยางของชิ้นสวน ซากสิ่งมีชีวิตที่มี Pb-210 มาวิเคราะหหาปริมาณรังสีได 400 Bq/kg และไดทําการบันทึกไว ตอมานาย ข ไดทํา การวิเคราะหปริมาณรังสีจากซากสิ่งมีชีวิตนี้อีกครั้งพบวาได 6.25 Bq/kg อยากทราบวา นาย ข ทําการวิเคราะห ในป พ.ศ. ใด 1) 2600 2) 2601 3) 2620 4) 2621 เฉลย 3) 2620 ตัวอยาง กระบวนการสลายตัวของ Th232 90 จนไดผลิตภัณฑสุดทายเปน Pb208 82 จะมีอนุภาคบีตาเกิดขึ้นกี่อนุภาค 1) 2 2) 4 3) 6 4) 8 เฉลย 2) 4
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (133) ของแข็ง ของเหลว และแกส แกส เปนสถานะที่มีปริมาตรและรูปรางที่ไมแนนอนขึ้นกับภาชนะที่บรรจุ โดยอนุภาคของแกสมีแรงยึดเหนี่ยวกัน นอยมาก ทําใหอนุภาคของแกสสามารถเกิดการแพรและฟุงกระจายไดเปนอยางดี ประเภทของแกส เพื่อความสะดวกในการศึกษาเรื่องแกส เราไดแบงแกสออกเปน 2 ประเภทดวยกัน ไดแก 1. แกสจริง (Real Gas) เปนแกสที่มีอยูจริง มีพฤติกรรมและสมบัติตางๆ เบี่ยงเบนออกจากกฎของแกส และทฤษฎีจลนของแกส อยางไรก็ตามที่สภาวะอุณหภูมิสูง ความดันต่ํา แกสจริงจะมีสมบัติและพฤติกรรม ใกลเคียงกับแกสในอุดมคติ 2. แกสในอุดมคติหรือแกสสมบูรณแบบ (Ideal Gas) เปนแกสสมมติตามทฤษฎีที่ไมวาจะอยูสภาวะ แบบใดก็ตาม จะมีสมบัติหรือพฤติกรรมเปนไปตามกฎตางๆ ของแกสในอุดมคติ และยังมีสมบัติเปนไปตามทฤษฎีจลน ของแกสครบทุกขออีกดวย ทฤษฎีจลนของแกส เปนทฤษฎีที่ใชอธิบายสมบัติทางกายภาพของแกสในอุดมคติ ซึ่งมีสาระสําคัญดังนี้ 1. แกสประกอบดวยอนุภาคจํานวนมากที่มีขนาดเล็กมาก จนถือไดวาอนุภาคแกสไมมีปริมาตรเมื่อเทียบกับ ขนาดภาชนะที่บรรจุ ซึ่งจะถือวามีมวลแตไมมีปริมาตร 2. โมเลกุลของแกสอยูหางกันมากทําใหแรงดึงดูดและแรงผลักระหวางโมเลกุลนอยมาก จนถือไดวาไมมี แรงกระทําตอกัน (ไมมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุล) 3. โมเลกุลของแกสเคลื่อนที่อยางรวดเร็วในแนวเสนตรง เปนอิสระดวยอัตราเร็วคงที่ (แตวาไมจําเปนตอง เทากันในแตละโมเลกุล) และไมเปนระเบียบจนกระทั่งชนกับโมเลกุลอื่นหรือชนกับผนังของภาชนะจึงจะเปลี่ยน ทิศทางและอัตราเร็ว 4. โมเลกุลของแกสที่ชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะจะเกิดการชนแบบยืดหยุนโดยถายโอนพลังงานใหแก กันได แตพลังงานรวมของระบบมีคาคงที่ 5. ณ อุณหภูมิเดียวกันโมเลกุลของแกสแตละโมเลกุลเคลื่อนที่ดวยความเร็วไมเทากัน แตจะมีพลังงานจลน เฉลี่ยเทากัน โดยที่พลังงานจลนเฉลี่ยของแกสจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ (เคลวิน)
    • วิทยาศาสตร เคมี (134) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ความสัมพันธของปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิของแกส จากคุณสมบัติและทฤษฎีจลนของแกส ทําใหการศึกษาเกี่ยวกับแกสจะตองคํานึงถึงตัวแปรเกี่ยวของที่สําคัญ ตอไปนี้ - จํานวนโมลของแกส (n) - ปริมาตร (V) - ความดัน (P) - อุณหภูมิ (T) กฎของบอยล “เมื่ออุณหภูมิและมวลของแกสคงที่ ปริมาตรของแกสจะแปรผกผันกับความดัน” P ∝ V 1 กฎของชารล “เมื่อความดันและมวลของแกสคงที่ ปริมาตรของแกสแปรผันตรงกับอุณหภูมิ” V ∝ T กฎของเกยลุสแซค “เมื่อปริมาตรและมวลของแกสคงที่ ความดันของแกสแปรผันตรงกับอุณหภูมิ” P ∝ V กฎของอาโวกาโดร “เมื่อความดันและอุณหภูมิของแกสคงที่ ปริมาตรของแกสแปรผันตรงกับจํานวนโมล” V ∝ n จากกฎตางๆ ทําใหเราสามารถสรางสมการที่รวบรวมตัวแปรตางๆ ของแกสได โดยเราเรียกสมการนี้วา สมการแกสสมบูรณ ดังนี้ PV = nRT โดยสมการนี้มีการบังคับหนวยตามคาคงที่ของแกส (คา R) ดังตอไปนี้ R = คาคงที่มีคาเทากับ 0.0821 L⋅ atm⋅ K-1 ⋅ mol-1 P = ความดัน (atm) n = จํานวนโมล (mol) V = ปริมาตร (L) T = อุณหภูมิ (K)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (135) การหาคาความหนาแนน D = RT PM ให D = ความหนาแนนของแกสมีหนวยเปน กรัมตอลิตร (g/L) M = น้ําหนักโมเลกุลของสาร การหาคาความเขมขนของแกส C = RT P ให C = ความเขมขนของสารมีหนวยเปน โมลตอลิตร (mol/L) กฎความดันยอยของดอลตัน “ความดันรวมของแกสผสมจะมีคาเทากับผลรวมของความดันที่แกสแตละชนิดทําใหเกิดขึ้น” PT = P1 + P2 + P3 + ... จากกฎความดันยอยของดอลตันทําใหเราทราบถึงความสัมพันธระหวางความดันของระบบและความดัน ยอยของแกสแตละชนิดในระบบที่มีอุณหภูมิคงที่ ซึ่งสามารถสรุปเปนสมการไดดังนี้ PรวมVรวม = P1V1 + P2V2 + P3V3 + ... กฎการแพรผานของเกรแฮม การแพร หมายถึง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจากบริเวณที่มีความเขมขนมากไปหาบริเวณที่มีความเขมขนนอย การแพรในลักษณะนี้สามารถพบไดในชีวิตประจําวัน เชน การไดกลิ่น เปนตน กฎการแพรผานของเกรแฮม มีใจความสําคัญอยูวา “ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน อัตราการแพรผานของแกสเปนสัดสวนผกผันกับรากที่สองของความ หนาแนนของแกส” เราสามารถสรุปเปนสมการที่จะนําไปใชได ดังนี้ 2 1 r r = 1 2 d d = 1 2 M M เมื่อ r = อัตราเร็วของการแพรของแกส d = ความหนาแนนของแกส M = มวลโมเลกุลของแกส
    • วิทยาศาสตร เคมี (136) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 การคํานวณปริมาณสัมพันธของแกส การคํานวณปริมาณสัมพันธของแกส คือ การคํานวณปริมาณสารสัมพันธของสารในกรณีที่แกสนั้นสามารถ ทําปฏิกิริยาเคมีกันได แลวเกิดเปนสารตัวใหม ซึ่งตัวแกสนั้นจะมีความซับซอนในการคํานวณมากกวาสารในสถานะ อื่นๆ เนื่องจากตัวแกสนั้นมีตัวแปรที่มีอิทธิพลตอจํานวนโมลของแกส โดยเราสามารถทําการคํานวณไดโดยใช ขั้นตอนการพิจารณา ดังนี้ 1. พิจารณาการทําปฏิกิริยาของสาร เขียนสมการเคมีพรอมทั้งดุลสมการเคมีใหเรียบรอย 2. พิจารณาการเปลี่ยนสภาวะของแกส เชน ความดัน ปริมาตร หรืออุณหภูมิ 3. คํานวณหาความสัมพันธของการเปลี่ยนสภาวะที่สงผลกระทบตอจํานวนโมล 4. พิจารณาปริมาณสารเริ่มตน เปลี่ยนแปลง และที่เหลือ 5. รวบรวมขอมูลทั้งหมด พรอมตอบปญหาในสิ่งที่โจทยตองการ ตัวอยาง นักเรียนคนหนึ่งนําไดเอทิลอีเทอร (C2H5OC2H5) 1 หยดใสในภาชนะที่มีปริมาตร 1000 มิลลิลิตร แลวทําใหเปนไอทั้งหมดที่อุณหภูมิคงที่ 80°C ปรากฏวาวัดความดันของไอได 38.0 mmHg ถาใชไดเอทิลอีเทอร 3 หยด แตใสในภาชนะที่มีปริมาตร 500 มิลลิลิตรโดยใชอุณหภูมิ 80°C เทาเดิมจะวัดความดันของไอไดกี่บรรยากาศ 1) 0.05 2) 0.15 3) 0.30 4) 0.45 เฉลย 3) 0.30 ตัวอยาง กราฟปริมาตรของอากาศในปอดคน เมื่อวัดดวยเครื่องสไปโรมิเตอร ปริมาตรของอากาศในปอด (ลูกบาศกเซนติเมตร) 1100 เวลา (นาที) 2400 2900 3600 4800 6000 ก ข ง ค ถาหายใจ เขา-ออก ตามปกติ (ตําแหนง ก และ ข ตามลําดับ) 1 ครั้งที่ 25 องศาเซลเซียส ความดัน 1 บรรยากาศ จะไดรับปริมาณออกซิเจนเขาไปในปอดเทากับกี่โมล (ถาอากาศมีออกซิเจนอยูรอยละ 20 โดยโมล) 1) 4.0 × 10-3 2) 4.5 × 10-3 3) 1.6 × 10-3 4) 2.0 × 10-3 เฉลย 1) 4.0 × 10-3
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (137) ตัวอยาง ถังแกสใบหนึ่งบรรจุ O2 ไวที่ 20 บรรยากาศ 300 เคลวิน เมื่อเปลี่ยนไปบรรจุ SO2 แทนที่อุณหภูมิ และความดันเดียวกัน พบวาถังนี้มีน้ําหนักเพิ่มขึ้น 4 กิโลกรัม ถังใบนี้มีปริมาตรบรรจุประมาณกี่ลิตร (กําหนดให คาคงที่ของแกส = 0.082 atm⋅ L⋅ mol-1 ⋅ K-1) 1) 0.154 2) 0.769 3) 76.875 4) 153.750 เฉลย 4) 153.750 ตัวอยาง คาความชันของกราฟความสัมพันธระหวางน้ําหนักโมเลกุล (แกนนอน) และความหนาแนน (แกนตั้ง) ของแกสอุดมคติที่ภาวะ STP คือขอใด 1) 273R 2. -273R 3) 273R 1 4) - 273R 1 เฉลย 3) 273R 1 ตัวอยาง ภาชนะสองใบตอเชื่อมถึงกันใบแรกมีขนาด 2 ลิตร บรรจุแกส N2 ไว 3 บรรยากาศ ใบที่สองขนาด 3 ลิตร บรรจุแกส O2 ไว 5 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิคงที่ เมื่อเปดวาลวที่กั้นระหวางภาชนะทั้งสอง จะเกิดปฏิกิริยากัน จนสมบูรณไดผลิตภัณฑเปนออกไซดชนิดหนึ่งของไนโตรเจน มีความดันเทากับ 1.2 บรรยากาศ โดยไมมีสารตั้งตนใด เหลืออยู สูตรออกไซดที่เกิดขึ้นคือขอใด 1) NO2 2) NO3 3) N3O4 4) N2O5 เฉลย 4) N2O5
    • วิทยาศาสตร เคมี (138) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 สมดุลเคมี การเปลี่ยนแปลงที่ทําใหเกิดสมดุล การเปลี่ยนแปลงที่เกิดในระบบที่อาจทําใหเกิดสมดุลที่พบโดยทั่วไปมี 3 อยาง ดังนี้ 1. การเปลี่ยนสถานะ 2. การละลาย 3. การเกิดปฏิกิริยาเคมี 1. สมดุลของการเปลี่ยนสถานะ เชน การเปลี่ยนสถานะของไอโอดีน (I2) จะมีการระเหิดและการตกผลึก เกิดขึ้นพรอมๆ กัน ดังสมการ I2(s) I2(g) สีมวงเขม สีมวงแดง 2. สมดุลของการละลาย เกิดในสารละลายที่อิ่มตัว หรือสารที่ละลายไดยาก จะมีการละลายและการตกผลึก เกิดขึ้นพรอมๆ กันดังสมการ C12H22O11(s) C12H22O11(aq) 3. สมดุลของการเกิดปฏิกิริยาเคมี เกิดกับปฏิกิริยาที่ผันกลับได ซึ่งโดยทั่วไปมีคุณสมบัติดังนี้ 1. เกิดในระบบปด 2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาเทากับอัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับ 3. สมบัติของระบบจะตองคงที่ 4. เปนสมดุลไดนามิก 5. สารทุกตัวในระบบตองอยูครบ ไมวาปฏิกิริยาจะเกิดนานเพียงใดก็ตาม 6. ระบบสามารถเขาสูสมดุลไดจากการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาหรือยอนกลับก็ได 7. ที่ภาวะสมดุล ความเขมขนของสารทุกตัวในระบบจะตองคงที่ แตไมจําเปนตองเทากัน คาคงที่สมดุล กําหนดสมการทั่วไปดังนี้ aA + bB cC + dD คาคงที่สมดุล คือ อัตราสวนระหวางผลคูณความเขมขนของผลิตภัณฑกับผลคูณความเขมขนของสารตั้งตน เมื่อความเขมขนของแตละสารมีเลขยกกําลังเทากับเลขสัมประสิทธิ์แสดงจํานวนโมลของสารนั้นในสมการเคมีที่ สมดุลแลว ดังสมการ Kc = ba dc [B][A] [D][C] *** คา K ขึ้นอยูกับอุณหภูมิ ทุกครั้งที่บอกคา K ตองบอกอุณหภูมิดวย เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป คา K จะ เปลี่ยนไป
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (139) ในกรณีที่สารในปฏิกิริยามีแกสเขามาเกี่ยวของ เราสามารถเขียนคาคงที่สมดุลในรูปความดัน (Kp ) ไดดังนี้ Kp = b B a A d D c C PP PP ความสัมพันธระหวาง Kp กับ Kc จากกฎของแกสสมบูรณ PV = nRT ; P = (n/V)RT Kp = Kc(RT)∆n สมดุลของการละลาย AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = [Ag+][Cl-] คาคงที่สมดุลเชิงคณิตศาสตร 1. การนําสมการมาบวกกัน ใหนําคาคงที่สมดุลมาคูณกัน 2. การกลับสมการ ใหนําคาคงที่สมดุลกลับเศษเปนสวนและกลับสวนเปนเศษ 3. การนําคาคงที่คูณทั้งสมการ ใหนําคาคงที่นั้นไปยกกําลังคาคงที่สมดุล คาคงที่สมดุลกับการดําเนินของปฏิกิริยา คาคงที่สมดุลบอกใหทราบถึงทิศทางการดําเนินเขาสูภาวะสมดุลได เนื่องจากคาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา เปนอัตราสวนระหวางความเขมขนของผลิตภัณฑกับความเขมขนของสารตั้งตน ณ ภาวะสมดุลที่อุณหภูมิหนึ่ง 1. ถาคาคงที่สมดุลมีคามากแสดงวามีผลิตภัณฑเกิดขึ้นมาก นั่นคือกอนถึงภาวะสมดุลปฏิกิริยาดําเนินไป ขางหนามากกวาปฏิกิริยายอนกลับ 2. คาคงที่สมดุลมีคานอยแสดงวามีผลิตภัณฑเกิดขึ้นนอยหรือปฏิกิริยาดําเนินไปขางหนาไดนอยกอนถึง ภาวะสมดุล 3. คาคงที่สมดุลมากกวา 1 แสดงวาปฏิกิริยานั้นมีผลิตภัณฑมากกวาสารตั้งตนแตถามีคาคงที่สมดุลนอย กวา 1 แสดงวามีผลิตภัณฑนอยกวาสารตั้งตน ***คาคงที่สมดุลจึงบอกใหทราบแตเพียงวา ณ ภาวะสมดุลมีผลิตภัณฑหรือสารตั้งตนอยูในระบบมากนอย กวากันเพียงใดแตไมไดบอกวาปฏิกิริยาเคมีใดเกิดขึ้นเร็วหรือชา*** ผลหารของปฏิกิริยา (reaction quotient, Qc) ใชสําหรับทํานายหาทิศทางการเคลื่อนที่ของสมดุลในกรณีที่ใสทั้งสารตั้งตนสารผลิตภัณฑ โดยหาไดจาก การแทนคาความเขมขนเริ่มตนของสารตั้งตนและผลิตภัณฑในสมการคาคงที่สมดุล (Kc) เพื่อหาวาปฏิกิริยาจะเขา สูสมดุลในทิศทางใด เราตองเปรียบเทียบคาของ Qc และ Kc โดยแบงเปน 3 กรณีดังนี้ • Qc > Kc ปฏิกิริยาดําเนินไปทางซายเพื่อเขาสูสมดุล • Qc = Kc ระบบอยูในสมดุล • Qc < Kc ปฏิกิริยาดําเนินไปทางขวาเพื่อเขาสูสมดุล การรบกวนสมดุล หลักของเลอชาเตอลิเอ (Le Chatelier’s Principle) กลาววา “เมื่อระบบอยูในสมดุลถาสภาวะของระบบ เปลี่ยนไประบบจะมีการกระทําไปในทิศทางตรงกันขามเพื่อที่จะทําใหภาวะสมดุลกลับคืน”
    • วิทยาศาสตร เคมี (140) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 องคประกอบที่มีผลตอสมดุลเคมี สิ่งที่ทําใหสมดุลของระบบเปลี่ยนแปลงคือ 1. ความเขมขน เมื่อมีการเพิ่มหรือลดความเขมขนของสาร ระบบจะทําในสิ่งที่ตรงกันขามกับการรบกวนโดยระบบจะ เลื่อนเปลี่ยนทิศทางของสมดุลเพื่อปรับเขาสูสมดุลใหม 2. อุณหภูมิ การเพิ่มหรือลดอุณหภูมิ จะสงผลตอทิศทางของปฏิกิริยา โดยแบงการพิจารณาไดสองกรณี กรณีที่ 1 ปฏิกิริยาดูดพลังงาน A + B + energy C + D A + B C + D ; ∆H = +57.1 kJ การเพิ่มอุณหภูมิจะทําใหสมดุลเลื่อนมาทางดานขวา สวนการลดอุณหภูมิจะทําใหสมดุลเลื่อนมา ทางดานซาย กรณีที่ 2 ปฏิกิริยาคายพลังงาน A + B C + D + energy A + B C + D ; ∆H = -34.2 kJ การเพิ่มอุณหภูมิจะทําใหสมดุลเลื่อนมาทางดานซาย สวนการลดอุณหภูมิจะทําใหสมดุลเลื่อนมา ทางดานขวา 3. ความดัน การปรับเพิ่มและลดความดันจะมีผลกับสารที่มีสถานะเปนแกสเทานั้น ซึ่งการเพิ่มความดันโดยการลด ปริมาตรของระบบ จะทําใหระบบปรับเขาสูสมดุลใหมโดยการเลื่อนไปหาดานที่มีความดันนอย หรือดานที่จํานวนโมล ของสารนอย สวนการลดความดันโดยการเพิ่มปริมาตร จะทําใหระบบรับเขาสูสมดุลใหมโดยการเลื่อนไปหาดานที่ มีความดันนอย หรือดานที่มีจํานวนโมลมาก สวนปฏิกิริยาที่มีจํานวนโมลทั้งสองดานที่เทากัน ความดันจะไมมีผลตอ ระบบนั้น ตัวอยาง ภาชนะปดใบหนึ่งบรรจุ SO2 ไว 0.5 บรรยากาศ และ O2 ไว 1.0 บรรยากาศ เมื่อเกิดปฏิกิริยาที่ อุณหภูมิคงที่จนได SO3 ขึ้น พบวาความดันรวมเปน 1.3 บรรยากาศ โดยที่ปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาที่ผันกลับได ขอใดไมถูก 1) SO2 สลายตัวไปรอยละ 80 2) O2 สลายตัวไปรอยละ 20 3) คาคงที่สมดุลเทากับ 20 4) รอยละของผลไดจากปฏิกิริยาเทากับ 86.67 เฉลย 4) รอยละของผลไดจากปฏิกิริยาเทากับ 86.67
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (141) ตัวอยาง ภาชนะปดใบหนึ่งบรรจุของแข็ง N2O5 ไว 108 กรัม เมื่อเกิดการสลายตัวที่อุณหภูมิคงที่จะไดแกส NO2 และ O2 ขึ้น ถาภาชนะนี้มีขนาด 1 ลิตร จะพบวาที่สมดุล N2O5 จะสลายตัวไปรอยละ 50 ดังนั้นคาคงที่ ปฏิกิริยาการสลายตัวนี้เทากับเทาใด 1) 0.25 2) 1.00 3) 4.00 4) 8.00 เฉลย 1) 0.25 ตัวอยาง จากปฏิกิริยา N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92 kJ การรบกวนสมดุลและผลจากการปรับสมดุล ขอใดถูก การรบกวนสมดุล ทิศทางการปรับสมดุล ปริมาณ NH3(g) ในสมดุลใหม เมื่อเทียบกับสมดุลเดิม คาคงที่สมดุล 1) ลดปริมาตรภาชนะ เกิดไปทางซาย ลดลง เปลี่ยนแปลง 2) เพิ่ม H2(g) เกิดไปทางขวา ลดลง เทาเดิม 3) กําจัด NH3(g) ออกไป เกิดไปทางซาย เพิ่มขึ้น เทาเดิม 4) ลดอุณหภูมิ เกิดไปทางขวา เพิ่มขึ้น เปลี่ยนแปลง เฉลย 4) การรบกวนสมดุล = ลดอุณหภูมิ, ทิศทางการปรับสมดุล = เกิดไปทางขวา, ปริมาณ NH3(g) ใน สมดุลใหมเมื่อเทียบกับสมดุลเดิม = เพิ่มขึ้น และคาคงที่สมดุล = เปลี่ยนแปลง ตัวอยาง ปฏิกิริยาในขอใดมีคา Kc เทากับ Kp 1) N2(g) + H2(g) NH3(g) 2) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 3) H2(g) + F2(g) HF(g) 4) O3(g) O2(g) เฉลย 3) H2(g) + F2(g) HF(g) ตัวอยาง ขอใดกลาวถูกตองเกี่ยวกับสมดุลเคมี 1) คาคงที่สมดุลจะมีคามากขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเสมอ 2) ปฏิกิริยาที่จะมีสมดุลได ตองเปนปฏิกิริยาในระบบปดเทานั้น 3) ถาคาคงที่สมดุลมากกวา 1 แสดงวามีปริมาณผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นมากกวาสารตั้งตนที่เหลืออยูเสมอ 4) มีคําตอบถูกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) ปฏิกิริยาที่จะมีสมดุลได ตองเปนปฏิกิริยาในระบบปดเทานั้น
    • วิทยาศาสตร เคมี (142) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 เคมีอินทรีย เคมีอินทรียเปนวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางเคมีของสารประกอบคารบอน ซึ่ง เปนองคประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตทั่วไป ซึ่งอาจเรียกไดวา “สารอินทรีย” ทั้งนี้สารประกอบคารบอนทุกชนิดไมได ถูกจัดเปนสารอินทรียทั้งหมด โดยกลุมของสารประกอบคารบอนที่ไมใชสารอินทรีย ไดแก 1. ธาตุคารบอน เชน เพชร, แกรไฟต, C60 เปนตน 2. สารประกอบโลหะคารไบด (Metal Carbide) เชน Ca2C, Mg2C เปนตน 3. สารประกอบออกไซดของคารบอน เชน CO, CO2 เปนตน 4. สารประกอบกรดคารบอนิกและเกลือ (Carbonic Acid, Bicarbonate Salt, Carbonate Salt) เชน H2CO3, NaHCO3, CaCO3 เปนตน 5. สารประกอบเกลือ Cyanide, Cyanate และ Thiocyanate เชน KCN, NaOCN, NH4SCN เปนตน โครงสรางทั่วไปของสารประกอบอินทรีย โดยทั่วไปโครงสรางของสารประกอบอินทรียจะมีองคประกอบหลักเปน C และ H สรางพันธะตอเชื่อมกัน เปนสายยาว และอาจจะมีอะตอมของธาตุอื่นๆ (Hetero atom) เขามาสรางพันธะอยูดวย ซึ่งอาจจะวาด โครงสรางคราวๆ ไดดังนี้ residue group XC CH C C H H H H H H H H functional group Residue group : เปนดานที่มีเฉพาะ C และ H จึงเปนดานที่มีขั้วนอย และเฉื่อยตอการเกิดปฏิกิริยาเคมี Functional group : เปนดานที่มีขั้ว และวองไวตอการเกิดปฏิกิริยาเคมีมากกวา
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (143) ประเภทของสารประกอบอินทรีย ประเภทของสารประกอบอินทรีย โครงสรางทั่วไป ชื่อของ functional group 1. Hydrocarbon 1.1. Alkane R H - 1.2 Alkene R R - 1.3 Alkyne R R - 1.4 อนุพันธของ Benzene R C6H5 aryl group 2. Alcohol R OH hydroxyl group 3. Ether R O R oxy group 4. Amine R NH2 amino group 5. Carboxylic acid R COOH carboxylic group 6. Ester R COO R oxycarbonyl group 7. Amide R CONH2 amide group 8. Aldehyde R CHO formyl group 9. Ketone R CO R carbonyl group 10. Alkyl Halides R X (เมื่อ X คือ F, Cl, Br, I) Isomerism ไอโซเมอริซึม (Isomerism) หมายถึง ปรากฏการณที่สารประกอบมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แตมี โครงสรางไมเหมือนกัน ทําใหมีคุณสมบัติทั้งทางเคมีและทางกายภาพที่แตกตางกัน เราเรียกสารที่มีปรากฏการณ ไอโซเมอริซึมวา “ไอโซเมอร” (Isomer) สิ่งสําคัญที่จะตองใชเพื่อตรวจสอบความเปนไอโซเมอรของสารประกอบคารบอน 1. สูตรโมเลกุลเหมือนกันหรือไม 2. สูตรโครงสรางเหมือนกันหรือไม DIFFERENT = สารประกอบมีสูตรโมเลกุลตางกันและมีโครงสรางตางกัน (สารตางชนิดกัน) ISOMER = สารประกอบที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แตมีโครงสรางตางกัน (สารเปนไอโซเมอรกัน) SAME = สารประกอบมีสูตรโมเลกุลเหมือนกันและมีโครงสรางเหมือนกัน (สารชนิดเดียวกัน)
    • วิทยาศาสตร เคมี (144) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 โดยจะยกตัวอยางจากโมเลกุล C5H12O โดยจะแสดงโครงสรางบางโครงสรางที่เปนไอโซเมอรกันได ดังตอไปนี้ Functional isomer : มี functional group แตกตางกัน OH O Positional isomer : มีตําแหนงของ functional group แตกตางกัน OH OH Skeleton isomer : มี residue group แตกตางกัน OH OH การหาจํานวนไอโซเมอรทั้งหมดสามารถเริ่มตนโดยการพิจารณาจากสูตรโมเลกุลวาสารตัวนั้นนาจะมีพันธะคู หรือพันธะสาม หรือลักษณะโครงสรางที่เปนวงหรือไม ซึ่งการพิจารณาสิ่งเหลานี้สามารถทําไดโดยการหาจํานวนคู ของไฮโดรเจนที่หายไปหรือที่เราเรียกวา คา Double Bond Equivalent (DBE) หรือคา degree of unsatturation ซึ่งคํานวณไดจากสมการตอไปนี้ DBE = C - 2 H - 2 X + 2 N + 1 โดย C = จํานวนอะตอมของคารบอนในสารประกอบ H = จํานวนอะตอมของไฮโดรเจนในสารประกอบ X = จํานวนอะตอมของธาตุฮาโลเจน (ธาตุหมูที่ 7A หรือหมูที่ 17) ในสารประกอบ N = จํานวนอะตอมของไนโตรเจนในสารประกอบ หมายเหตุ เราจะไมคิดอะตอม O (ออกซิเจน) ในสมการการคํานวณคา DBE แตจะตองคิดเผื่อโครงสราง แบบตางๆ เนื่องจากอะตอม O ในโมเลกุลสามารถเกิดพันธะคูหรือพันธะเดี่ยวก็ได “โดยสรุปความหมายของ 1 DBE จะมีคาเทากับการมีพันธะคู 1 คู หรือ วงปด 1 วง เพิ่มขึ้นมาใน โครงสราง” เมื่อไดรูปแบบโครงสรางที่ควรจะเปน จากนั้นเราจะทําการเขียนโครงสรางที่เปนไปไดทั้งหมดของโมเลกุล นั้นออกมาโดยนับจํานวนอะตอมทั้งหมดแลวดูรูปแบบการตอกันของแตละอะตอม เพื่อสรางไอโซเมอรที่เปนไปได ทั้งหมดของสูตรโมเลกุลนั้นออกมา ซึ่งวิธีนี้เรียกวา “การหักแลวจับตอ” การเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของสารประกอบอินทรีย สมบัติทางกายภาพโดยทั่วไป หมายถึง สถานะ จุดเดือด จุดหลอมเหลว และ ความสามารถในการละลาย เปนตน ซึ่งสมบัติตางๆ ดังกลาว ลวนเปนผลมาจากแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลทั้งสิ้น ดังนั้นสารประกอบ อินทรียจึงสามารถจัดแบงประเภทได 3 ประเภทตามแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุล และเรียงลําดับจากแรงยึดเหนี่ยว ระหวางโมเลกุลมากไปนอยของโมเลกุลที่มีขนาดเทาๆ กัน ไดดังตอไปนี้ 1. กลุมที่สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกุลได : amide > carboxylic > alcohol > amine 2. กลุมที่เปนโมเลกุลมีขั้วสูง เกิดแรงระหวางขั้วยึดเหนี่ยวกัน : ketone > aldehyde > ester > ether
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (145) 3. กลุมที่มีขั้วต่ํา หรือไมมีขั้ว ยึดเหนี่ยวกันดวยแรงลอนดอน : alkyne > alkane > alkene โดยคราวๆ แลวจุดเดือดจากทุกกลุมสารจากมากไปนอย เมื่อมีขนาดโมเลกุลใกลเคียงกัน จะสามารถเรียง ไดดังนี้ amide > carboxylic acid > alcohol > ketone > amine > aldehyde > ester > alkyne > ether > alkane > alkene สวนความสามารถในการละลายน้ํานั้น สารในกลุมที่ 1 และ 2 สามารถละลายน้ําไดดีเมื่อมีขนาดโมเลกุลเล็ก และความสามารถในการละลายน้ําจะคอยๆ ลดลงไปเมื่อขนาดของโมเลกุลใหญขึ้นเรื่อยๆ โมเลกุลที่เปนกิ่งจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลต่ํากวาโมเลกุลที่เปนเสนตรง เพราะการอัดตัวกันเปนไป ไดยากกวา จึงเปนผลใหโมเลกุลที่มีกิ่งมาก ละลายน้ําไดงายขึ้น และมีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่ําลง เพื่อความสะดวกในการศึกษาเราจะแบงเนื้อหาของบทเรียนนี้ออกเปน 2 สวนหลักๆ คือ 1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon Compounds) 2. สารประกอบอินทรีย (Organic Compounds) 1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon Compounds) 1.1 ความหมายและสิ่งที่จําเปนตองรูเกี่ยวกับสารประกอบไฮโดรคารบอน สารประกอบไฮโดรคารบอน หมายถึง สารประกอบที่ประกอบดวยธาตุเพียง 2 ชนิด คือ คารบอนและไฮโดรเจน ซึ่งสารประกอบดังกลาวถือเปนสวนประกอบที่สําคัญของสารอินทรียในสวนที่เปน Residue group นอกจากนี้เรายังพบสารประกอบไฮโดรคารบอนไดทั่วไปในอุตสาหกรรมปโตรเลียม 1.2 ประเภทของสารประกอบไฮโดรคารบอน โดยใชลักษณะของโครงสรางและการทําปฏิกิริยาเปนเกณฑ สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon Compounds) อะลิฟาติกไฮโดรคารบอน (Aliphatic Hydrocarbon) อะโรแมติกไฮโดรคารบอน (Aromatic Hydrocarbon) แอลคีนและไซโคลแอลคีน (Alkene & Cycloalkene) แอลไคนและไซโคลแอลไคน (Alkyne & Cycloalkyne) แอลเคนและไซโคลแอลเคน (Alkane & Cycloalkane)
    • วิทยาศาสตร เคมี (146) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 คุณสมบัติของสารประกอบไฮโดรคารบอน แบงไดตามตารางดังตอไปนี้ ชนิดของ สาร สูตร ทั่วไป โครงสราง ทั่วไป การ เรียกชื่อ การ เผาไหม ปฏิกิริยาเคมี Alkane CnH2n+2 C H and C C bonds -ane Cycloalkane CnH2n Alkane วงปด Cyclo--ane ไมมีเขมา สามารถฟอกสีโบรมีนไดในที่สวางโดยเกิดปฏิกิริยา การแทนที่ไดกรดเปนผลิตภัณฑ แสง+H C C H H H H H 2Br +H C C Br H H H H HBr(g) Alkene CnH2n C C -ene Cycloalkene CnH2n-2 Alkene วงปด Cyclo--ene มีเขมา เล็กนอย 1. สามารถฟอกสีโบรมีนไดทั้งในที่สวางและที่มืด โดยเกิดปฏิกิริยาการเติม C H H C H H + 2Br Br C C Br H H H H 2. สามารถฟอกสี KMnO4 โดยเกิดปฏิกิริยา ออกซิเดชัน 3HC C H H C H + O4HMnO2K 24 + H C C H OH H 3HC OH + 2KOHMnO2 2 + Alkyne CnH2n-2 C C -yne Cycloalkyne - Alkyne วงปด Cyclo--yne มีเขมา 1. สามารถฟอกสีโบรมีนไดทั้งในที่สวางและที่มืด โดยเกิดปฏิกิริยาการเติม H+H C C H 22Br H C C Br Br Br Br 2. สามารถฟอกสี KMnO4 โดยเกิดปฏิกิริยา ออกซิเดชันโดยจะไดตะกอนสีน้ําตาลของ MnO2 คลายกับกรณีของ Alkene Aromatic Ar- - มีเขมามาก สามารถเกิดปฏิกิริยาแทนที่ได แตตองมีตัวเรง ปฏิกิริยาและสภาวะที่เหมาะสม เชน H H H H H H Cat. 42SOH+ H H H H H OH2+ HSO3HSO3 หมายเหตุ สูตรทั่วไปของสารประกอบแอลคีน ไซโคลแอลคีน เปนสูตรที่คิดที่จํานวนพันธะคู 1 พันธะ สวน แอลไคนและไซโคลแอลไคน จะเปนสูตรที่คิดที่พันธะสาม 1 พันธะ
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (147) ปฏิกิริยาการเผาไหมของสารประกอบไฮโดรคารบอน สามารถเกิดปฏิกิริยาการเผาไหมที่สมบูรณ โดยมีสมการทั่วไป ดังนี้ CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + y/2H2O สวนการเผาไหมไมสมบูรณ (Incomplete combustion) : เมื่อปฏิกิริยาการเผาไหมที่เกิดไมสมบูรณ จะ เหลือเขมา และควันดํา ซึ่งก็คือ C เอาไว และมี CO ปนออกมาดวย ซึ่งการเผาไหมที่ไมสมบูรณนั้นเกิดไดจาก 1. สารอินทรียที่มี C C หรือ C C หรือ วงเบนซีนซึ่งเปนพันธะที่แข็งแรง จะทําใหไมสามารถสลาย พันธะระหวางคารบอนทั้งหมดได จึงเหลือเปนเขมา 2. ปริมาณ O2 นอยเกินไป เชน การเผาในภาชนะปดที่มี O2 เปนจํานวนจํากัด 3. สารอินทรียที่มีขนาดโมเลกุลใหญมาก ซึ่งทําให O2 เขาแทรกทําปฏิกิริยาไดยาก จึงเกิดการเผาไหมที่ ไมสมบูรณไดเชนกัน ดังนั้น : เราสามารถเปรียบเทียบปริมาณเขมาไดดวยอัตราสวน C : H ในโมเลกุลนั้นโดยถา C : H มากสารนั้นจะมีเขมามาก 2. สารประกอบอินทรีย (Organic Compounds) สารอินทรีย หมายถึง สารประกอบของคารบอนที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตหรือเกิดจากการสังเคราะหของ มนุษย ซึ่งจะมีธาตุตางๆ นอกเหนือจากไฮโดรเจนและคารบอน โดยสวนใหญจะมีออกซิเจนและไนโตรเจน หรือธาตุ อื่นอยูดวย ประเภทสาร ลักษณะ หมูฟงกชัน การเรียกชื่อ คุณสมบัติ/ปฏิกิริยาเคมี/ประโยชน แอลกอฮอล (Alcohols) ไฮดรอกซี (Hydroxyl) R OH ลงทายดวย - ol 1. มีจุดเดือดสูงกวาสารประกอบไฮโดรคารบอนทั่วไป เพราะ โมเลกุลสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได 2. สามารถเปนกรดทางทฤษฎีไดโดยการทําปฏิกิริยากับโลหะ โซเดียม (Na) แตไมสามารถเปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัส 2ROH + 2Na 2RO-Na+ + H2(g) กรดอินทรีย (Carboxylic acid) คารบอกซิล (Carboxyl) R COOH ลงทายดวย - oic acid 1. จุดเดือดสูงกวาแอลกอฮอลเพราะสามารถเกิดพันธะ ไฮโดรเจนไดมากกวา 2. มีฤทธิ์เปนกรด เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสได 3. สามารถทําปฏิกิริยากับ Na และ NaHCO3 ดังสมการ 2R C OH O ++ 2Na 2R C O + NaO- (g)H2 3NaHCOR C OH O ++ R C O + NaO- (g)OC 2 + OH2 4. สามารถทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอลไดเอสเทอร (Esterification) R C OH O ++ R C O OH2R′OH OR′ + H
    • วิทยาศาสตร เคมี (148) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ประเภทสาร ลักษณะ หมูฟงกชัน การเรียกชื่อ คุณสมบัติ/ปฏิกิริยาเคมี/ประโยชน เอสเทอร (Ester) ออกซีคารบอกซิล (Oxycarboxyl) R COO R′ อานชื่อ แอลกอฮอลลง ทายดวย alkyl แลวตามดวยชื่อ กรด ลงทาย ดวย - oate 1. เอสเทอรเปนสารที่มีกลิ่นหอม สามารถสังเคราะหไดโดย นํากรดอินทรียมาทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอล โดยมีกรด เปนตัวเรงปฏิกิริยา 2. เอสเทอรสามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยมีกรด หรือเบสเปนตัวเรงปฏิกิริยา ไดแอลกอฮอลและกรด อินทรียกลับมา R C O ++ R C O OH+ HOR′ R′OH อีเทอร (Ether) ออกซี (Oxy) R O R′ อานชื่อ alkoxy (ดาน C นอย) แลว ลงทายดวย alkoxy (ดาน C มาก) จุดเดือดสูงกวาสารประกอบไฮโดรคารบอน แตไมมาก เทากับแอลกอฮอล ละลายน้ําไดเล็กนอย นิยมนํามาใชเปน ตัวทําละลาย แอลดีไฮด (Aldehyde) คารบอกซาลดีไฮด (Carboxaldehyde) R CO H อานเหมือน alkane แตตัด e ออก แลวเติม - al 1. สามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกตได ตะกอนสีน้ําตาลแดงของ Cu2O 2. ละลายน้ําไดเล็กนอย นิยมใชเปนตัวทําละลาย และสารที่มีกลิ่นเฉพาะตัว คีโตน (Ketone) คารบอนิล (Carbonyl) R CO R′ อานเหมือน alkane แตตัด e ออก แลวเติม - one นิยมใชเปนตัวทําละลาย และทั้งแอลดีไฮดและคีโตนมีจุดเดือด มากกวาสารประกอบไฮโดรคารบอนทั่วไป แตไมมากกวา แอลกอฮอล เพราะไมมีพันธะไฮโดรเจน เอมีน (Amine) อะมิโน (Amino) R NH2 อานเหมือน alkane แตตัด e ออก แลวเติม - amine 1. จุดเดือดสูงกวาไฮโดรคารบอนทั่วไปเพราะมี พันธะไฮโดรเจน 2. มีฤทธิ์เปนเบส (เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากสีแดงเปน สีน้ําเงิน) R NH2 + HCl R + 3NH Cl- 3. การเกิดเอไมด R C OH O ++ R C O OH22NHR′ NHR′ เอไมด (Amide) เอไมด (Amide) R CONR′R″ อานเหมือน alkane แตตัด e ออก แลวเติม - amide 1. จุดเดือดสูงเนื่องจากมีพันธะไฮโดรเจน 2. สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส โดยมีกรดหรือเบส เปนตัวเรงปฏิกิริยา ไดกรดอินทรียและเอมีน 3. สารประกอบเอไมดและเอมีนสามารถละลายน้ําไดเล็กนอย 4. สารประกอบเอไมดมีฤทธิ์เปนกลาง เนื่องจากมีโครงสรางที่ สามารถเกิดเรโซแนนซได
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (149) ตัวอยาง สารอินทรียที่มีสูตรโมเลกุลเปน C3H6O ที่ไมทําปฏิกิริยากับโลหะ Na มีกี่ชนิด 1) 2 2) 3 3) 4 4) 5 เฉลย 4) 5 ตัวอยาง สารประกอบอินทรียชนิดหนึ่งมีวงเบนซีนเปนองคประกอบ มีสูตรโมเลกุลเปน C7H7NO2 มีสมบัติดังนี้ ก. เปนของแข็งสีขาวละลายน้ําไดดี ข. เมื่อทําปฏิกิริยากับ CH3OH จะไดสารประกอบ C8H9NO2 เปนของเหลวมีกลิ่นหอมเหมือนองุน ค. เมื่อทําปฏิกิริยากับ CH3COCl จะไดสารประกอบ C9H9NO3 เปนของแข็ง สามารถเรืองแสงสีน้ํา เงินไดเมื่อถูกบดหรือถู สารประกอบอินทรียนั้นควรมีสูตรโครงสรางตามขอใด 1) O OH 2NH 2) O OH 2NH 3) O HO 2NH 4) O HN OH H เฉลย 1) O OH 2NH ตัวอยาง ตารางผลการทดสอบสารอินทรีย สารที่ใชทดสอบ สารอินทรีย น้ํา NaHCO3 Na NaOH (ตม) Br2 ใน CCl4 (ในที่มืด) A ไมละลาย ไมเกิด CO2 ไมเกิด H2 ไมเกิดปฏิกิริยา Br2 สีจางลง B ละลาย เกิด CO2 เกิด H2 เกิดปฏิกิริยา ไมเปลี่ยน C ละลาย ไมเกิด CO2 เกิด H2 ไมเกิดปฏิกิริยา ไมเปลี่ยน D ละลาย ไมเกิด CO2 ไมเกิด H2 เกิดปฏิกิริยา ไมเปลี่ยน
    • วิทยาศาสตร เคมี (150) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ขอใดระบุชื่อสารไดสอดคลองกับผลการทดลอง A B C D 1) Cyclohexane Propanoic acid Ethanol Methyl ethanoate 2) Cyclohexane Propanol Ethane Propene 3) Hexanoic acid Propane Ethanoic acid Propanol 4) Hexanol Propene Ethyl acetate Propanoic acid เฉลย 1) A = Cyclohexane, B = Propanoic acid, C = Ethanol และ D = Methyl ethanoate ตัวอยาง สารประกอบในขอใดตอไปนี้ที่มีจํานวนไอโซเมอรที่เปนสารอะโรมาติกตางจากขออื่น 1) 2) Cl Br 3) Br Br 4) Br Br Br เฉลย 1) ตัวอยาง ในการทดสอบเพื่อจําแนกสารประกอบอินทรียที่มีหมูฟงกชันที่แตกตางกัน ขอใดถูก 1) แอลกอฮอล และอีเทอร ทดสอบดวยสารละลาย NaHCO3 2) แอลเคน และแอลคีน ทดสอบดวยสารละลาย KMnO4 3) กรดอินทรีย และ กรดไขมัน ทดสอบดวยโลหะ Na 4) มีคําตอบถูกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) แอลเคน และแอลคีน ทดสอบดวยสารละลาย KMnO4
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (151) สารชีวโมเลกุล สารชีวโมเลกุล คือ สารอินทรียโมเลกุลใหญที่สามารถพบไดในรางกายของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะประกอบดวย ธาตุหลัก ไดแก C H O และในกรณีที่เปนโปรตีนและกรดนิวคลีอิกจะมีธาตุไนโตรเจนเปนองคประกอบ โดยเรา สามารถแบงการศึกษาออกเปนสาร 4 จําพวกดวยกัน ไดแก โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน และกรดนิวคลีอิก โดย บทบาทและประโยชนของสารชีวโมเลกุลมีดังตอไปนี้ 1. ใชในการเจริญเติบโต 2. ถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม 3. ชวยใหผิวหนังชุมชื้น สุขภาพผมและเล็บดี 4. เปนสวนหนึ่งในการรักษาสมดุลของน้ําและกรด-เบส 5. สลายใหพลังงาน 6. เปนสวนประกอบของฮอรโมน เอนไซม และระบบภูมิคุมกัน โปรตีน (Protein) โปรตีนถือวาเปนสารชีวโมเลกุลที่รางกายของคนเรามีมากกวาสารชีวโมเลกุลอื่นๆ (50% ของน้ําหนักแหง ของคนเราประกอบดวยโปรตีน) 1. โปรตีนประกอบดวย C H O N เปนธาตุองคประกอบหลัก นอกจากนี้อาจจะมี S, P, Fe, Zn และ Cu เปนองคประกอบดวย 2. เราสามารถจัดโปรตีนเปนสารประเภทพอลิเมอรไดเนื่องจากโปรตีนมี Monomer เปนกรดอะมิโน ซึ่งถาหากวา กรดอะมิโนที่นํามาประกอบเปนโปรตีนนั้นเปนกรดอะมิโนชนิดเดียวกัน จะจัดวาเปนโฮโมพอลิเมอร แตถาหากวา กรดอะมิโนที่นํามาตอกันเปนโปรตีนประกอบไปดวยอะมิโนที่ตางชนิดกันจะจัดเปนโคพอลิเมอร 3. โปรตีนมีหนวยยอยที่เรียกวา กรดอะมิโน (Amino Acid) ซึ่งโปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนจํานวนมากกวา 50 หนวยมาเชื่อมกันดวยพันธะระหวางโมเลกุลของกรดอะมิโนที่เรียกวา พันธะเพปไทด (Peptide Bond) 4. โครงสรางทั่วไปของกรดอะมิโน ประกอบไปดวย 3 สวนที่สําคัญ ไดแก 1. หมู carboxyl (COOH) 2. หมูอะมิโน (NH2) 3. ไฮโดรคารบอนที่เรียกวา side chain (R) 5. เราสามารถแบงกรดอะมิโนจํานวน 22 ชนิดที่รางกายเราไดจากการยอยโปรตีนออกเปน 2 ประเภท ตามเกณฑการใชประโยชน ไดแก - กรดอะมิโนที่ไมจําเปนตอรางกาย คือ กรดอะมิโนที่รางกายมนุษยสามารถสังเคราะหขึ้นมาเองได - กรดอะมิโนที่จําเปนตอรางกาย คือ กรดอะมิโนที่รางกายมนุษยไมสามารถสังเคราะหขึ้นมาเองได มีทั้งหมด 8 ชนิด ไดแก ไลซีน ทรีโอนีน ไอโซลิวซีน ลิวซีน ทริปโตเฟน วาลีน เมไทโอนีน ฟนิลอะลานีน สําหรับเด็กทารกตองการอารจีนีน และฮีสทิดีนเพิ่มเติม CHNH2 C OH R O หมูคารบอกซิลหมูอะมิโน
    • วิทยาศาสตร เคมี (152) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 6. กรดอะมิโนแตละชนิดสามารถทําปฏิกิริยารวมตัวกันแบบควบแนนโดยมีผลิตภัณฑขางเคียงเปนน้ํา ดังสมการ O +C C OH H 1R NH2 O C C OH H 2R NH2 O C C H 1R NH2 N C H C OH + OH2 O2RH ทั้งนี้การรวมกันของกรดอะมิโนอาจเกิดไดหลายโมเลกุล กอใหเกิดรูปแบบที่มากมายของโปรตีน 7. การเรียกชื่อสารประกอบเพปไทดนั้น ใหเรียกชื่อตามจํานวนของกรดอะมิโนที่ประกอบกัน จํานวนกรดอะมิโน จํานวนพันธะเพปไทด ชื่อสาร 2 1 ไดเพปไทด 3 2 ไตรเพปไทด 4 3 เตตระเพปไทด ตั้งแต 10-50 9-49 พอลิเพปไทด มากกวา 50 มากกวา 49 โปรตีน 8. สารประกอบเพปไทดนั้นสามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยมีความรอนและกรดหรือเบสเปนตัวเรง ปฏิกิริยาจะไดเปนกรดอะมิโนองคประกอบของตัวเองกลับมา 9. โมเลกุลของโปรตีนอาจประกอบดวยพอลิเพปไทด 1 สาย หรือมากกวา 1 สายก็ได นอกจากนั้นสาย พอลิเพปไทดอาจมีการเปลี่ยนไปเปนโครงสรางตางๆ ไดอีกหลายแบบทําใหสามารถแบงโปรตีนตามโครงสรางที่ ตางกันเปน 4 ระดับ ดังนี้ 1. โครงสรางปฐมภูมิ (Primary Structure) เปนโครงสรางในระดับที่งายที่สุด เปนการแสดงการ เรียงลําดับของกรดอะมิโนที่เชื่อมตอกันเปนสายยาวในโมเลกุลโปรตีน การเรียงลําดับของกรดอะมิโนในโปรตีน แตละชนิดจะมีความแตกตางกันและมีความจําเพาะเจาะจง การเขียนลําดับกรดอะมิโนสลับกันก็ทําใหไดความหมาย ที่ผิดเพี้ยนไป ในการเขียนการเรียงลําดับกรดอะมิโนตามหลักสากล จะเขียนแทนเพปไทดดวยระบบสามตัวอักษร ของกรดอะมิโนชนิดนั้น จากปลายเอ็น (N-terminal) ไปปลายซี (C-terminal) เพื่อปองกันความสับสน 2. โครงสรางทุติยภูมิ (Secondary Structure) เปนโครงสรางที่เกิดจากการขดหรือมวนหรือพับตัว ของโครงสรางปฐมภูมิ เนื่องมาจากการเกิดพันธะไฮโดรเจนระหวางหมูคารบอนิล (C O) ของกรดอะมิโนตัวหนึ่ง กับหมูอะมิโน (N H) ของกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่งในระยะถัดไป 4 หนวยในสายเพปไทดเดียวกัน เกิดโครงสรางใน ลักษณะบิดเปนเกลียวเหมือนขดสปริง ซึ่งเรียกวาเกลียวแอลฟา (α-Helix) ถาพันธะไฮโดรเจนเกิดจากหมูคารบอนิล (C O) ของกรดอะมิโนตัวหนึ่งกับหมูอะมิโน (N H) ของกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่งระหวางสายเพปไทดที่อยูติดกัน หรือใกลกัน จะเกิดโครงสรางที่มีลักษณะเปนแผนพับงอซึ่งเรียกวา แผนเบตา (β-Sheet) ซึ่งสามารถเกิดซอนทับ กันไปมาไดเหมือนจีบกระโปรงโดยสามารถเกิดได 2 ลักษณะ คือ เกิดพันธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดที่หัน ดานปลายเอ็นไปทางเดียวกัน เรียกวา พาราเลล (Parallel) กับการเกิดพันธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดที่หัน ปลายเอ็นไปทางตรงขามกัน เรียกวา แอนตี้พาราเลล (Anti Parallel)
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (153) 3. โครงสรางตติยภูมิ (Tertiary Structure) เปนโครงสรางที่เกิดจากโครงสรางทุติยภูมิเกิดการมวน เขาหากันและไขวกันโดยมีแรงยึดเหนี่ยวหลายชนิด เกิดเปนรูปรางตางที่มีความจําเพาะในโปรตีนแตละชนิด โดย แรงยึดเหนี่ยวสําคัญที่พบ เชน พันธะไฮโดรเจน แรงระหวางประจุ พันธะไดซัลไฟด แรงลอนดอน แรงไดโพลไดโพล ซึ่งแรงเหลานี้จะยึดเหนี่ยวกันทําใหโครงสรางตติยภูมิอยูตัวได 4. โครงสรางจตุรภูมิ (Quaternary Structure) เปนโครงสรางของโปรตีนขนาดใหญที่มีความซับซอน มาก เกิดจากการรวมตัวของโครงสรางตติยภูมิหนวยยอยชนิดเดียวกันหรือตางชนิดกัน โดยอาศัยแรงยึดเหนี่ยว เหมือนกับที่พบในโครงสรางตติยภูมิ และอาจจะมีโมเลกุลหรืออะตอมอื่นๆ อยูในโครงสรางดวย เชน ในโปรตีน ฮีโมโกลบินที่มีรูปรางเปนทรงกลมประกอบดวยเพปไทดหนวยยอย 4 หนวยและมีอะตอมเหล็กเปนองคประกอบ หรือโปรตีนคอลลาเจนที่มีรูปรางเปนเกลียวเสนตรงขนาดใหญ ซึ่งเกิดจากเกลียวแอลฟา 3 เกลียวมามวนพันกัน เปนตน สวนการแบงโปรตีนตามลักษณะการจัดตัวในโครงสราง 3 มิติ สามารถแบงออกเปน โปรตีนทรงกลม (Globular Protein) โปรตีนเหลานี้เกิดจากการขดตัวและอัดแนน (Coil) จนเปนกอนกลม สามารถละลายน้ําไดดี สวนใหญทําหนาที่เกี่ยวกับกระบวนการตางๆ ที่เกิดขึ้นภายในเซลล ตัวอยางเชน เอนไซม ฮอรโมนอินซูลิน ฮีโมโกลบิน โกลบูลิน เปนตน โปรตีนเสนใย (Fibrous Protein) โปรตีนเหลานี้เกิดจากการพันกันของสายพอลิเพปไทดในลักษณะ เปนสายยาวคลายเสนใย ละลายน้ําไดนอย หรือไมละลายน้ํา มีความแข็งแรง เหนียวและมีความยืดหยุนสูง สวนใหญ ทําหนาที่เปนโครงสรางในเนื้อเยื่อ เสนผม เล็บ กลามเนื้อ กีบสัตว ตัวอยางเชน คอลลาเจนในเนื้อเยื่อ ไฟโบรอิน ในเสนไหม มีโครงสรางเปนแผนเบตาแบบแอนติพาราเลล การเรียงลําดับของกรดอะมิโนในพอลิเพปไทดของไฟโบรอิน ประกอบดวยกรดอะมิโน 6 หนวยเรียงลําดับเปนหนวยซ้ํา คือ ไกลซีน-ซีรีน-ไกลซีน-อะลานีน-ไกลซีน-อะลานีน (GSGAGA) คอลลาเจนในกลามเนื้อ อิลาสตินในเสนเอ็น เคราตินในเสนผม เปนตน 10.การทดสอบโปรตีนใชสารละลายไบยูเร็ต (Biuret) ซึ่งเปน CuSO4 ใน NaOH หรือในเบสจะไดตะกอน สีมวงปนนํ้าเงิน ซึ่งเกิดเปนสารเชิงซอนที่เรียกวา “ไบยูเร็ต” - ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นก็ตอเมื่อสารตัวอยางนั้นประกอบไปดวยพันธะเพปไทดตั้งแต 2 พันธะขึ้นไป - การทดสอบนี้เราอาจเรียกอีกชื่อหนึ่งวา การทดสอบไบยูเร็ต O 2OH O OO OH2HN NH NHHN +2 Cu
    • วิทยาศาสตร เคมี (154) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 11.เมื่อนําโปรตีนมาตมจะทําใหโปรตีนสูญเสียสมรรถภาพทางชีวภาพ คือ จะทําลายโครงสรางที่ซับซอน ของโปรตีนออกไป ทําใหความสามารถในการเรงปฏิกิริยาของเอนไซมเสื่อมลง หรือถาหากนําโปรตีนมาเติม กรด เบส เอทานอล หรือ Pb(NO3)2 จะทําใหโปรตีนเกิดการตกตะกอน ดังนั้นโดยสรุปการเปลี่ยนสภาพของโปรตีน ประกอบไปดวยปจจัยตางๆ ดังตอไปนี้ - ความรอน - ความเปนกรด-เบส - โลหะหนักบางชนิด - ตัวทําละลายอินทรีย คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) 1. คารโบไฮเดรตประกอบดวยธาตุหลัก ไดแก C H O เปนสารประกอบประเภทพอลิแอลดีไฮด หรือ พอลิไฮดรอกซีคีโตนเปนสวนประกอบของเยื่อหุมเซลลของสิ่งมีชีวิตและกระดองของสัตวบางชนิด เชน ปูและหอยทาก เปนตน นอกจากนี้คารโบไฮเดรตยังถือเปนสารใหพลังงานที่มีความสําคัญมากที่สุดในรางกายของสิ่งมีชีวิตอีกดวย 2. เราสามารถแบงคารโบไฮเดรตออกเปน 3 ประเภท ไดแก • มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharides) • โอลิโกแซ็กคาไรด (Oligosaccharides) • พอลิแซ็กคาไรด (Polysaccharides) มอนอแซ็กคาไรด (Monosaccharide) คือ น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวมีสูตรทั่วไปเปน (CH2O)n ไดแก น้ําตาลที่มีคารบอน 5 อะตอม เชน ไรโบส (C5H10O5) น้ําตาลที่มีจํานวนคารบอน 6 อะตอม เชน กลูโคส กาแล็กโทส และฟรักโทสมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน (C6H12O6) แตสูตรโครงสรางตางกันจึงมีสมบัติตางกัน เรายังสามารถแบงน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวตามหมูฟงกชัน ดังนี้ น้ําตาลอัลโดส (Aldoses) เปนน้ําตาลที่มีหมูคารบอกซาลดีไฮดซึ่งสามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต ไดตะกอนสีแดงอิฐ เชน กลูโคส กาแล็กโทส และไรโบส เปนตน น้ําตาลคีโตส (Ketoses) เปนน้ําตาลที่มีหมูคารบอนิลซึ่งสามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต ไดตะกอนสีแดงอิฐไดเชนกัน ไดแก ฟรักโทส เปนตน ทั้งนี้น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวยังสามารถแบงออกไดอีกเปนชนิดยอยๆ โดยอาศัยหลักเกณฑตามจํานวน คารบอนในโมเลกุลก็ได ไดแก 1. น้ําตาลไตรโอส (Triose Sugar คือ น้ําตาลที่มี 3 คารบอน : จัดเปนน้ําตาลที่มีขนาดเล็กที่สุด) 2. น้ําตาลเทโทรส (Tetrose Sugar คือ น้ําตาลที่มี 4 คารบอน) 3. น้ําตาลเพนโทส (Pentose Sugar คือ น้ําตาลที่มี 5 คารบอน) 4. น้ําตาลเฮกโซส (Hexose Sugar คือ น้ําตาลที่มี 6 คารบอน) 5. น้ําตาลเฮปโทส (Heptose Sugar คือ น้ําตาลที่มี 7 คารบอน : เปนน้ําตาลในธรรมชาติขนาดใหญที่สุด) ดังนั้น ถาเปนน้ําตาลที่มีหมูฟงกชันเปนแอลดีไฮดและมีจํานวนคารบอนเทากับ 6 อะตอม ก็จะเรียกวา เปนน้ําตาลในกลุมแอลโดเฮกโซส (Aldohexose Sugar) เปนตน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (155) การทดสอบน้ําตาลโดยการใชสารละลายเบเนดิกต สารละลายเบเนดิกตเปนสารละลายที่ประกอบดวยคอปเปอร (II) ซัลเฟต โซเดียมคารบอเนต และโซเดียม- ซีเตรต ปกติเปนสารละลายที่มีฟา แตเมื่อทําปฏิกิริยาจะใหเปนตะกอนสีแดงอิฐ สามารถเกิดปฏิกิริยารีดอกซได กับสารที่มีหมูฟงกชันเปนแอลดีไฮด / แอลฟาไฮดรอกซีคีโตน / มอนอแซ็กคาไรดและไดแซ็กคาไรดทั่วไป ยกเวน ซูโครส สมการเคมีแสดงปฎิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต O R C H + +22Cu + -5OH สารละลายเบเนดิกตมอนอแซ็กคาไรด และไดแซ็กคาไรด ทั่วไป ยกเวนซูโครส ∆ ตะกอนสีแดงอิฐ O R C + O2Cu2 + O3H2 - O โอลิโกแซ็กคาไรด (Oligosaccharides) เปนสารที่เกิดจากน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว 2-10 โมเลกุลมารวมตัวกัน โดยการเชื่อมดังกลาวนั้นจะเปนการ เชื่อมแบบ C O C หรือเรียกวาพันธะไกลโคซิดิก (Glycosidic) ไดแก ไดแซ็กคาไรด (Disaccharides) หรือน้ําตาลโมเลกุลคู จะเกิดจากน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุล มารวมตัวกันโดยกําจัดน้ําออกไป 1 โมเลกุล เชน ซูโครส (C12H22O11) เกิดจากกลูโคสรวมตัวกับฟรักโทส กลูโคส + OH2ฟรุกโทส ซูโครส (น้ําตาลทราย) CHOH2 CHOH2 HO HO HOOH OH HO HO กรด OHCH2 CHOH2 HO HO OH HO HO OHCH2 OHCH2 + O O OOO ไตรแซ็กคาไรด (Trisaccharide) เปนน้ําตาลที่ประกอบดวยน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว 3 โมเลกุล โดยน้ําตาล ไตรแซ็กคาไรดที่พบบอยในธรรมชาติ คือ ราฟฟโนส (Raffinose) ซึ่งประกอบดวยฟรักโทส + กลูโคส + กาแล็กโทส พบในน้ําตาลจากหัวบีทและพืชชั้นสูงชนิดอื่นๆ อีกหลายชนิด เปนตน พอลิแซ็กคาไรด (Polysaccharides) เกิดจากน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวหลายโมเลกุลมาเชื่อมตอกันเปนสายยาว เชน แปง เซลลูโลส ไกลโคเจน ซึ่ง ทําใหพอลิแซ็กคาไรดเปนสารคารโบไฮเดรตที่มีโครงสรางซับซอนมากที่สุด nGlucose Polysaccharide nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O
    • วิทยาศาสตร เคมี (156) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 เราสามารถแบงการศึกษาพอลิแซ็กคาไรด ออกเปน 3 ชนิด ดังนี้ 1. แปง (Starch) เปนคารโบไฮเดรตที่สะสมอยูในพืช พบทั้งใบ ลําตน ราก ผล และเมล็ด มีลักษณะเปน ผงสีขาว ไมละลายน้ํา ประกอบดวยพอลิแซ็กคาไรด 2 ชนิด คือ 1.1 อะไมโลส (Amylose) ซึ่งเปนกลูโคสที่ตอเปนโซยาวและขดเปนเกลียว (Helix) O OHCH2 OH OH OH300-600 OHOH OH O OHOH OHCH2OHCH2 OOO OO Amylose 1.2 อะไมโลเพกติน (Amylopectin) ซึ่งเปนกลูโคสที่ตอโซกิ่ง OH HO HO OO O OH HO HO OO O HO HO O O OH HO O HO O Amylopectin โดยทั่วไปแปงจะประกอบดวยอะไมโลส 20% และเปนอะไมโลเพกติน 80% การทดสอบแปง เราสามารถทําการทดสอบแปงไดโดยการใชสารละลายไอโอดีนซึ่งจะใหสารประกอบเชิงซอนที่มีสีน้ําเงิน ดังนี้ O OH OH O HO Amylosehelice with the glucose-monomerunit :
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (157) 2. ไกลโคเจน (Glycogen) เปนคารโบไฮเดรตที่อยูในสัตว ประกอบดวยกลูโคสที่ตอกันแบบโซยาวและมีกิ่ง ซึ่งมักจะถูกสะสมในตับของคนและสัตวและใชเปนแหลงพลังงานสํารองและมีหนาที่ปรับระดับกลูโคสเลือดใหคงที่ ไกลโคเจน มีลักษณะเปนผงสีขาว ไมละลายน้ํา เมื่อนําไปทําปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีนจะใหสารสีแดงเขม โครงสรางของไกลโคเจนเปน ดังนี้ O OHCH2 OH OH OHOH HO O OHOH OHCH2OHCH2 OOO OO O O 2CH OH OH OHOH O OHOH OHCH2OHCH2 OOO OO OOO O OH OH OH O OH OHCH2 OO O O OHCH2 3. เซลลูโลส (Cellulose) เปนคารโบไฮเดรตที่ประกอบดวยกลูโคสจํานวนมากมายมาตอกันเปนโซยาวไม มีกิ่งและเกิดพันธะระหวางกันเปนเบตากลูโคส ซึ่งจะแตกตางจากแปงและไกลโคเจนที่เปนแอลฟากลูโคส เซลลูโลส เปนสวนประกอบของผนังเซลลของพืช มักจะพบในพืช เชน เนื้อไม ฝาย สําลี เซลลูโลสไมละลายน้ํา ไมทํา ปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน และสารละลายเบเนดิกต นอกจากนี้รางกายของมนุษยยังไมสามารถยอยเซลลูโลส ไดเนื่องจากไมมีเอนไซมที่เหมาะสม โครงสรางของเซลลูโลสเปน ดังนี้
    • วิทยาศาสตร เคมี (158) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ลิพิด (Lipids) 1. ลิพิด ประกอบดวยธาตุหลัก คือ C H O นอกจากนี้ยังอาจประกอบดวย N และ P ลิพิดไมละลายน้ํา ซึ่งโดยสวนใหญลิพิดเปนสารประกอบเอสเทอรที่เกิดจากกรดไขมันกับกลีเซอรอล ประเภทของลิพิด ลิพิดอาจแบงไดเปน 3 ประเภท คือ 1. ลิพิดอยางงายหรือลิพิดธรรมดา (Simple lipid) ซึ่งไดแก ไขมัน (Fat) น้ํามัน (Oil) และไข (Wax) 2. ลิพิดเชิงประกอบ (Compound lipid) หมายถึง ลิพิดอยางงายที่มีองคประกอบอื่นรวมอยูดวย เชน ฟอสโฟลิพิด ประกอบดวยลิพิดอยางงายและหมูฟอสเฟต ไกลโคลิพิด ประกอบดวยลิพิดอยางงายและคารโบไฮเดรต ลิโพโปรตีน ประกอบดวยลิพิดอยางงายและโปรตีน 3. ลิพิดเบ็ดเตล็ด (Miscellaneous lipid) หมายถึง สารอื่นๆ ที่มีสมบัติคลายกับลิพิด แตไมเปน สารประกอบ ประเภทเอสเทอรของกรดไขมันกับกลีเซอรอล ไมทําปฏิกิริยากับสารละลายเบส สารเหลานี้ ไดแก สเตอรรอยด วิตามินที่ละลายไดในน้ํามัน และสารประกอบประเภทเทอรพีน 2. ไขมันและน้ํามัน จัดเปนลิพิดประเภทหนึ่ง ซึ่งเกิดจากการรวมกันระหวางกรดไขมัน 3 โมเลกุล (อาจจะเปนกรดไขมันตางชนิดกันก็ได) กับกลีเซอรอล 1 โมเลกุล เรียกสารประเภทนี้วา ไตรกลีเซอไรด (Triglyceride) โดยที่สามารถแสดงเปนสมการได ดังนี้ OH OH OHCH2 HC CH2 + C R3 HO O CH2 HC CH2 +O C O R C O O O C R O OH3 2 กลีเซอรอล กรดไขมัน ไตรกลีเซอไรด น้ํา R หากมองโดยทั่วไปจะเห็นวาสมการการเกิดไตรกลีเซอไรดนั้นคลายกับสมการเอสเทอริฟเคชันในเรื่องเคมีอินทรีย 3. ไขมัน (Fats) และน้ํามัน (Oils) มีความแตกตางกันตรงที่ความเสถียรที่อุณหภูมิหอง โดยที่ อุณหภูมิหองไขมันจะมีสถานะเปนของแข็ง ในขณะที่น้ํามันจะมีสถานะเปนของเหลว สาเหตุที่ทําใหสาร 2 ชนิดนี้มี ความแตกตางกัน เนื่องมาจากที่สวนประกอบของไตรกลีเซอไรดทั้ง 2 แบบนี้ประกอบดวยกรดไขมันที่ตางชนิดกัน 4. กรดไขมัน (Fatty Acid) คือ กรดอินทรียชนิดหนึ่งที่มีสูตรทั่วไป คือ R COOH แตเนื่องจากหมู R มีขนาดใหญมาก (มี C ตั้งแต 11 อะตอมขึ้นไป) ซึ่งเราสามารถแบงกรดไขมันออกเปน 2 ชนิด คือ a. กรดไขมันอิ่มตัว เกิดจากการที่ Side chain (หมู R) ของกรดไขมันนั้นประกอบดวยพันธะเดี่ยวทั้งหมด ซึ่งมีสูตร ทั่วไป ดังนี้ CnH2n+1COOH โดยกรดไขมันอิ่มตัวที่มีมากที่สุด ไดแก กรดสเตียริก (C17H35COOH) OH O Lauric acid
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (159) b. กรดไขมันไมอิ่มตัว เกิดจากการที่หมู R ของกรดไขมันนั้นประกอบดวยพันธะคูหรือพันธะสามในโมเลกุล ซึ่งจะทําใหเรา ไมสามารถหาสูตรทั่วไปของกรดไขมันไมอิ่มตัวไดและไมเขาสูตรทั่วไปของกรดไขมันอิ่มตัว ดังนั้นเราสามารถเช็ค ความอิ่มตัวของกรดไขมันไดจากสูตรทั่วไปของกรดไขมันอิ่มตัว โดยกรดไขมันที่ไมอิ่มตัวที่มีมากที่สุด คือ กรดโอเลอิก (C17H33COOH) HO O trans-Oleic acid HO O cis-Oleic acid จากขอมูลความอิ่มตัวของกรดไขมัน ทําใหเราสามารถสรุปได ดังนี้ I. กรดไขมันจะมีจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้น เมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น II. กรดไขมันอิ่มตัวจะมีจุดหลอมเหลวมากกวากรดไขมันไมอิ่มตัว III. เมื่อหมู R ของกรดไขมันมีพันธะคูเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวจะลดลง 5. ไข (Waxes) เปนสารประกอบเอสเทอรที่เกิดจากกรดไขมันทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอลโมเลกุลใหญ (C ตั้งแต 24-36 อะตอม) มักจะมีสถานะเปนของแข็ง เชน ขี้ผึ้ง ไขคานูบา ไขวาฬ เปนตน โดยสวนใหญเราจะนํา ไขมาใชทําเปนสารเคลือบผิวเพื่อปองกันน้ํา เชน เทียนไข เครื่องสําอาง 6. คุณสมบัติและปฏิกิริยาตางๆ ของไขมัน สรุปไดดังนี้ • เราสามารถทดสอบความอิ่มตัวของกรดไขมันไดโดยการใชน้ําโบรมีน (Br2) ซึ่งสามารถทําไดโดย การนับหยดปริมาณโบรมีนที่ใชในฟอกสี (หยดจนกระทั่งไมฟอกสีแลวบันทึกจํานวนหยด) โดยถายิ่งใชจํานวนหยด โบรมีนมาก กรดไขมันนั้นก็จะยิ่งไมอิ่มตัวมาก ถาใชโบรมีนนอยก็แสดงวากรดไขมันมีความอิ่มตัว เปลืองโบรมีนนอย → กินนอย → อิ่มมาก เปลืองโบรมีนมาก → กินมาก → ไมอิ่ม
    • วิทยาศาสตร เคมี (160) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 • เมื่อเก็บไวนานจะเกิดการเหม็นหืน (Rancidity) ซึ่งถาดูจากโครงสรางพวกไขมันหรือนํ้ามันจากพืช จะเหม็นหืนดีกวาจากสัตว แตสภาพเปนจริงจากพืชจะเหม็นหืนนอยกวาสัตว เนื่องจากมีพวกสารกันหืน (Antioxidant) เชน Vitamin C และ E นอกจากนี้ยังมีสารกันหืนที่ไดจากการสังเคราะห เชน Butylated Hydroxyanisole (BHA), Butylated Hydroxytoluene (BHT) O OH O OH BHA OH BHT • ปฏิกิริยาการเหม็นหืนมี 2 แบบ 1. เกิดผานปฏิกิริยา Hydrolysis ซึ่งเกิดจากนํ้าในไขมันจะเกิดจากไฮโดรไลซไดกรดไขมันและกลี เซอรอลที่มีกลิ่น ซึ่งจะเกิดไดจะตองมีแบคทีเรียเปนตัวเรงปฏิกิริยา 2. เกิดผานปฏิกิริยา Oxidation ซึ่งเกิดจาก O2 ในอากาศจะออกซิไดซตรงตําแหนงพันธะคูและมี ความรอนเรงปฏิกิริยาจะไดพวกแอลดีไฮดที่มีกลิ่น • การทดสอบไขมันทําไดโดยการนําไขมันไปถูกับกระดาษ ถากระดาษนั้นโปรงแสง แสดงวาเปนไขมัน • การทําเนยเทียม คือ กระบวนการการนําน้ํามันมาทําปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน (เติมไฮโดรเจนเขาไป) โดยจะตองตัวเรงปฏิกิริยาที่เหมาะสม เชน โลหะ Pt หรือ Ni ทําใหไดโมเลกุลที่อิ่มตัว และมีผลทําใหมีจุด หลอมเหลวเพิ่มขึ้นดวย สบู (Soap) ปฏิกิริยาการเกิดสบู เรียกวา ปฏิกิริยาสะปอนนิฟเคชัน (Sponification) ซึ่งเปนปฏิกิริยาที่เกิดจากการ นําสบูไปตมกับสารละลายเบสจะไดเกลือของกรดไขมัน โดยมีสมการทั่วไปคลายกับสมการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร เมื่อใชตัวเรงปฏิกิริยาเปนเบส ดังนี้ ONaOH/H3 2 heat O O O R O R R O O O 3 R ONa + O O H H O H ไขมัน + สารละลายเบส → เกลือของกรดไขมัน (สบู) + กลีเซอรอล สบูเปนสารลดแรงตึงผิวชนิดหนึ่งโดยสบูที่ไดจากเกลือโซเดียมจะมีความแข็งมากกวาสบูที่ไดจาก เกลือโพแทสเซียม นอกจากนี้สบูที่ทําจากไขมันสัตวจะมีความแข็งมากกวาสบูที่ทําจากพืช O Na O ภาพโครงสรางของสบู
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (161) การละลายน้ําและการทํางานของสบู เนื่องจากโครงสรางของสบูจะประกอบไปดวย 2 สวน นั้นก็คือ สวนที่เปน Side chain ขนาดใหญที่เปน สวนที่ไมมีขั้ว และสวนที่เปน COO-Na+ ที่เปนสวนที่มีขั้ว ดังนั้นทําใหเวลาที่เราถูสบู สบูจะใชหลักการละลาย Like Dissolve Like ที่จะหันขางที่ไมมีขั้วนั้นเขาสูสิ่งสกปรกและไขมันตามรางกายของเรา และหันดานที่มีขั้วออก จากนั้นเมื่อเราราดน้ําจะทําใหสวนที่มีขั้วนั้นถูกน้ําชะลางออกไปและดึงเอาสิ่งสกปรกนั้นตามออกไปดวย กลาวคือ สบูทําหนาที่เปนประสานระหวางไขมันกับน้ํานั่นเอง (ปกติน้ํากับน้ํามันจะไมละลายเปนเนื้อเดียวกัน) โดยชวงที่เกิด การจัดเรียงตัวของโมเลกุลในน้ํา เรียกวา ไมเซลล (Micelle) ปญหาของสบู คือ สบูไมสามารถทํางานไดดีเมื่อใชในน้ํากระดางซึ่งเปนน้ําที่มีปริมาณแคลเซียมไอออน และแมกนีเซียมไอออน ซึ่งไอออน 2 ชนิดนี้จะเขาไปรวมตัวกับสบูเกิดเปนเกลือแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียม ของกรดไขมันแทน ซึ่งสารใหมนี้ที่เกิดขึ้นจะเปนไคลสบู ซึ่งทําใหสิ้นเปลืองสบูเปนจํานวนมาก เนื่องจากการละลายน้ํา ของสบูลดลงอยางมาก ดังนั้นเพื่อแกปญหาดังกลาวนักวิทยาศาสตรจึงไดสังเคราะหผงซักฟอก (Detergent) ขึ้นมาใชแทนสบู ผงซักฟอก (Detergent) เปนสารซักลางที่ผลิตขึ้นมาใชแทนสบู ซึ่งเปนเกลือโซเดียมซัลโฟเนตของ ไฮโดรคารบอน มีสูตรทั่วไปเปน R- - 3SO Na+ ผงซักฟอกมีขอดีเหนือสบู คือ สามารถทํางานไดดี แมในน้ํากระดาง ที่มีไอออน Ca2+, Fe2+, Fe3+ และ Mg2+ ถาหมูแอลคิลเปนเสนตรง (LAS : Linear Alkyl Benzene Sulfonate) จะถูกยอยดวยจุลินทรียไดดี เกิดมลพิษนอย แตถาหมูแอลคิลเปนโซกิ่ง (ABS : Alkyl Benzene Sulfonate) จุลินทรียจะยอยไดยาก โดยโครงสรางของผงซักฟอกแตละแบบมีดังตอไปนี้ S O O + NaO- โครงสรางของผงซักฟอกประเภทโซเดียมแอลคิลซัลโฟเนต
    • วิทยาศาสตร เคมี (162) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 S O O + NaO- โครงสรางของผงซักฟอกประเภท LAS S O O + NaO- โครงสรางของผงซักฟอกประเภท ABS นอกจากนี้องคประกอบอื่นของผงซักฟอก อาจมีสวนประกอบดังนี้ • บิลเดอร (Builder): Na5P3O10 (โซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต) มีหนาที่ทําใหนํ้าที่เปนเบสเกิดการชําระลาง ไดดีขึ้น โดยจะเขาไปลดความกระดางของนํ้า แตมีขอเสีย คือ เนื่องจากประกอบดวยสารประกอบฟอสเฟตจะเปน อาหารที่ดีของพืชทําใหพืชนํ้าเจริญเติบโตไดเร็วเปนปญหาตอสิ่งแวดลอม • อิมัลซิไฟเออร (Emulsifier): cellulose-OCH2 - 2CO Na+ มีหนาที่ปองกันไมใหผงซักฟอกตกตะกอน • สารฟอกขาว (Bleach): NaOCl, Ca(OCl)2 มีหนาที่ทําใหเสื้อผาขาวขึ้นเพราะเขาไปปองกันการ เปลี่ยนแปลงของโมเลกุลสีเมื่อถูกแสงแดด • สารปองกันสนิม (Corrosion Inhibitor): Na2Si3O7 มีหนาที่ปองกันไมใหโลหะในเสื้อผา เชน กระดุม ซิปนั้นเกิดสนิม โดยจะเคลือบฟลมบางๆ ไว กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid) กรดนิวคลีอิกเปนสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ เปนพอลิเมอรที่พบบนโครโมโซมในนิวเคลียสของเซลล มี สมบัติเปนกรด และมีหนาที่ควบคุมการสังเคราะหโปรตีนซึ่งนําไปสูการถายทอดทางพันธุกรรมจากรุนพอแมไปสู รุนลูก แบงออกไดเปน 2 ชนิด คือ 1. กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid): DNA สวนใหญพบในนิวเคลียสของเซลลทั่วไป ทําหนาที่เปนสารพันธุกรรม 2. กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid): RNA สวนใหญพบในไซโทพลาซึมและนิวเคลียส เกิดจากการ สังเคราะหของ DNA ทําหนาที่สรางโปรตีนภายในเซลล
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (163) โครงสรางของนิวคลีโอไทด DNA และ RNA เนื่องจาก DNA และ RNA เปนสารอินทรียที่มีโมเลกุลใหญและซับซอนมาก โดยเกิดจากการหนวยยอยๆ มาเรียงตอกัน เราเรียกหนวยยอยๆ ดังกลาววา นิวคลีโอไทด (Nucleotide) ซึ่งประกอบดวยสวนยอยๆ 3 สวน ดังนี้ 2CH Adenine unit Deoxyribose unit Phosphate unit OH H O HH H H OP - O - O O 2NH N N N N ภาพโครงสรางของนิวคลีโอไทด 1. น้ําตาลไรโบส (ใน RNA) และน้ําตาลดีออกซีไรโบส (ใน DNA) ตามลําดับ OH OH OHHO H H O HH OH OHHO H H O HH H 2. เบสที่มีไนโตรเจนเปนองคประกอบหรือ Nitrogenous base (N-base) ซึ่งแบงออกเปน 2 กลุม คือ a. เบสพิริมิดีน (Pyrimidine base) ไดแก Cytosine (C), Thymine (T), Uracil (U) b. เบสพิวรีน (Purine base) ไดแก Adenine (A), Guanine (G) 3. กรด H3PO4 หรือ H แตกตัวออกหมดเปนหมูฟอสเฟต ความแตกตางระหวาง DNA และ RNA คือ น้ําตาลที่ไมเหมือนกันและยังมี N-base ที่ตางกัน โดยใน DNA จะมี Thymine (T) ในขณะที่ใน RNA จะมี Uracil (U)
    • วิทยาศาสตร เคมี (164) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยาง โครงสรางสารขางลางนี้ ขอใดถูก O 3NH+ C 3CH H C N H C H 22 )(CH -COO O C N H C2H O C N H C H -COO 42 )(CH + 3NH 1) มีพันธะเพปไทด 3 พันธะ 2) มีกรดอะมิโน 3 ชนิดเปนองคประกอบ 3) มีประจุสุทธิเปนบวกเมื่ออยูในสารละลายดาง 4) ละลายไดดีในตัวทําละลายที่มี pH ประจุสุทธิเปนศูนย เฉลย 1) มีพันธะเพปไทด 3 พันธะ ตัวอยาง กรดไขมันชนิดใด นาจะมีจุดหลอมเหลวต่ําที่สุด 1) OH O 2) OH O 3) OH O 4) OH O เฉลย 3) OH O ตัวอยาง สารใดใชทดสอบความแตกตางระหวางอะไมโลสและอะไมเลส ก. สารละลายเบเนดิกต ข. สารละลายไอโอดีน ค. สารละลายนินไฮดริน ง. สารละลายคอปเปอรซัลเฟต 1) ก. และ ค. 2) ก. และ ง. 3) ข. และ ค. 4) ข. และ ง. เฉลย 4) ข. และ ง.
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (165) ตัวอยาง ถานํากรดอะมิโนสองชนิดคือ ไกลซีนและ อะลานีน ชนิดละ 1 โมล มาตมรวมกันโดยมีกรดเปนตัวเรง ปฏิกิริยา จะไดผลิตภัณฑเฉพาะที่เปนสารประกอบไดเพพไทดทั้งสิ้นกี่ชนิด O OH NH2 O OH NH2 ไกลซีน (Gly) อะลานีน (Ala) 1) 1 ชนิด 2) 2 ชนิด 3) 3 ชนิด 4) 4 ชนิด เฉลย 4) 4 ชนิด ตัวอยาง สารประกอบชีวโมเลกุลชนิดที่มีคุณสมบัติเปนบัฟเฟอรสําหรับกรด-เบสคือขอใด 1) กรดไขมัน 2) กรดอะมิโน 3) น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว 4) คอเลสเตอรอล เฉลย 2) กรดอะมิโน
    • วิทยาศาสตร เคมี (166) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 ตัวอยางขอสอบ 1. เมื่อนําธาตุตัวอยางชนิดหนึ่งที่มีน้ําหนักอะตอมเทากับ 232.038 มาจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอย ปรากฏวาออรบิทัลสุดทายของการจัดเปน 5f2 พิจารณาขอความเกี่ยวกับธาตุตัวอยางดังนี้ ก. เปนธาตุกัมมันตรังสีที่มีแนวโนมในการปลดปลอยอนุภาคแอลฟา ข. จัดเปนธาตุทรานซิชัน และสามารถพบไดในธรรมชาติในรูปสารประกอบ ค. ธาตุชนิดนี้มีจํานวนโปรตอนเทากับ 92 ขอใดถูกตอง 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ก. ข. และ ค. 2. การจัดเรียงอิเล็กตรอนในขอใดไมถูกตอง 1) 25Mn4+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 2) 20Ca2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3) 26Fe2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4) 31Ga3+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 3. การทดสอบสเปกตรัมของสารประกอบชนิดหนึ่งไดผลการทดสอบ ดังนี้ เสนสเปกตรัม ความยาวคลื่น (nm) สีมวง 400 สีเขียว 520 สีเหลือง 550 สีสม 600 จากการทดสอบพบวา แสงสีสมมีความเขมแสงมากที่สุด ขอใดถูกตองที่สุด (กําหนดให h = 6.63 × 10-34 J⋅ s และ c = 3 × 108 m/s) 1) แสงสีเขียวใหพลังงานรวมเทา 3.825 × 10-19 J 2) แสงสีมวงมีความถี่ต่ําที่สุด 3) แสงสีเหลืองมีความถี่เทากับ 8 × 1014 Hz 4) แสงสีสมเกิดจากการคายพลังงานของอิเล็กตรอนที่มีจํานวนโมลมากที่สุด 4. กําหนดใหเลขอะตอมของธาตุ Tl = 81, Pb = 82, Po = 84, Th = 90 และ U = 92 การสลายตัวในขอใดที่ไมเกิดอนุภาคเบตา 1) การสลายตัวของ U-236 ไปเปน Pb-208 2) การสลายตัวของ Th-232 ไปเปน Pb-208 3) การสลายตัวของ Po-210 ไปเปน Pb-208 4) การสลายตัวของ Tl-208 ไปเปน Pb-208
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (167) 5. ธาตุกัมมันตรังสี A มีครึ่งชีวิตเทากับ 5.3 นาที สวนธาตุกัมมันตรังสี B มีครึ่งชีวิตเทากับ 10.6 นาที ถามี สารผสมระหวางธาตุกัมมันตรังสี A และ B เริ่มตนที่สัดสวนเทากัน หากตั้งทิ้งไวเปนเวลา 31.8 นาที จงหา อัตราสวนใหมระหวางธาตุกัมมันตรังสี A กับธาตุกัมมันตรังสี B เทากับเทาใด 1) 0.125 2) 0.250 3) 0.500 4) 0.750 6. จากความรูเรื่องกฎของแกสสมบูรณ พิจารณาขอความตอไปนี้ ก. เมื่ออุณหภูมิและความดันคงที่ ความหนาแนนจะแปรผกผันกับน้ําหนักโมเลกุล ข. เมื่อความเขมขนคงที่ ความดันจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ ค. เมื่อจํานวนโมลคงที่ ผลคูณระหวางความดันกับปริมาตรจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ ขอใดถูก 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ก. ข. และ ค. 7. นําถานหินหนัก 72 กรัม มาเผาไหมกับแกสออกซิเจนในถังที่มีความดัน 4.1 บรรยากาศ ขนาด 30 ลิตร ที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส จะไดผลิตภัณฑดังสมการดังนี้ 3C(s) + 2O2(g) CO2(g) + 2CO(g) ถาปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยสมบูรณ เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาจะมีความดันรวมของระบบเทากับเทาใด (กําหนดน้ําหนัก อะตอม C = 12 และ O = 16) 1) 2 บรรยากาศ 2) 4 บรรยากาศ 3) 6 บรรยากาศ 4) 8 บรรยากาศ 8. จากปฏิกิริยาคายความรอน ดังสมการ NO(g) + CO(g) CO2(g) + N2(g) จากปฏิกิริยาสมดุลตอไปนี้ ขอใดอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นจากการรบกวนสมดุลไดถูกตอง 1) เพิ่มความเขมขนของ NO สงผลใหความดันยอยของ CO2 เพิ่มขึ้น 2) เพิ่มความดัน สงผลใหความดันยอยของ CO2 เพิ่มขึ้น 3) เพิ่มปริมาตร สงผลใหความดันยอยของ NO เพิ่มขึ้น 4) เพิ่มอุณหภูมิ สงผลใหความดันยอยของ N2 เพิ่มขึ้น 9. กําหนดให A + 2B 3C + 4D ...K1 2D + F E ...K2 A + 5C 4F ...K3 4B + 12F 16C + 4E ...K4 จงหาคาคงที่ K4 ในเทอมของ K1, K2 และ K3 1) 2 1K × 2 2K × 4 3K 2) 2 3 4 2 2 1 K KK × 3) 4 3 2 2 2 1 K KK × 4) 4 3 2 2 2 1 K KK ×
    • วิทยาศาสตร เคมี (168) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 10. เมื่อนําหินปูน (CaCO3) มาเผาในภาชนะปดขนาด 1 ลิตร แลวตั้งทิ้งไวจนระบบเขาสูสมดุล พบวา หินปูน เกิดการสลายตัวไปรอยละ 50 ของปริมาณเริ่มตน ในเวลาตอมาเปดใหแกสจํานวนหนึ่งออกมาจากระบบ จากนั้นจึงปดคืนแลวตั้งทิ้งไวจนระบบเขาสูสมดุลครั้งที่ 2 พบวาเกิดแคลเซียมออกไซด (CaO) ในระบบ เทากับ 36.4 กรัม จงหาจํานวนโมลของแกสที่ถูกปลอยออกจากการเปดระบบในชวงสมดุลครั้งแรก (กําหนดใหน้ําหนักอะตอม C = 12, O = 16 และ Ca = 40) 1) 1.0 2) 0.65 3) 0.15 4) 0.05 11. สารคูใดเปนไอโซเมอรกัน 1 1-เพนทีนกับไซโคลบิวเทน 2) 2-เมทิลเพนเทนกับ 2, 3-ไดเมทิลบิวเทน 3) ไซโคลเฮกซีนกับ 3-เมทิล-1-เพนทีน 4) มีขอถูกมากกวา 1 ขอ 12. พิจารณาสารประกอบอินทรียตอไปนี้ OH O O ก ข ค ขอใดถูกตองที่สุด 1) สาร ก เปนสารที่มีจุดเดือดสูงที่สุดเพราะมีแรงดึงดูดระหวางขั้วเปนแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุล 2) สาร ข และ ค ไมสามารถทําปฏิกิริยากับน้ําโบรมีนได 3) สารทั้ง 3 ชนิดจัดเปนไอโซเมอรกัน โดยสาร ข สามารถละลายน้ําไดดีที่สุด 4) สาร ก อานชื่อตามระบบ IUPAC ไดเปน pent-1-ene-3-ol 13. พิจารณาแผนภาพของการทําปฏิกิริยาของสารตอไปนี้ KMnO4(aq) A B + C(s) CH3COOH (มากเกินพอ) D ถา A มีสูตรโมเลกุลเปน C4H8 และเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันไดผลิตภัณฑเพียงชนิดเดียว ขอใดผิด 1) สาร A มีสูตรโครงสรางเปน 2) สาร B สามารถเกิดปฏิกิริยาแบบเติมกับน้ําโบรมีนได 3) สาร C มีสูตรอยางงายเปน MnO2 4) สาร D มีสูตรโมเลกุลเปน C8H14O4
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (169) 14. พิจารณาสารประกอบเพปไทดตอไปนี้ HO C O CH N H C O 2CH 2CH C OH O N C CH N H C OO CH 3CH CH3 CH N H C O 2CH CH 2NH 2CH 2CH 2CH 2CH 2NH ขอความตอไปนี้ขอใดไมถูกตอง 1) ประกอบดวยกรดอะมิโน 5 ชนิด 2) ประกอบดวยกรดอะมิโนที่มีฤทธิ์เปนเบส 1 ชนิด 3) จะตองใชน้ํา 6 โมเลกุลเพื่อที่จะไฮโดรลิซิสสารปะกอบนี้ไดสมบูรณ 4) อานชื่อโมเลกุลไดเปนเพนทะเพปไทด 15. ขอความในขอใดถูกตอง 1) เมื่อนําแปงมาตมกับสารละลายกรด แลวนําไปทดสอบดวยสารละลายเบเนดิกต จะไดตะกอนสีแดงอิฐ 2) การทดสอบไบยูเร็ตสามารถใชทดสอบไดทั้งโปรตีน สารประกอบพอลิเพปไทด รวมถึงกรดอะมิโน 3) เราสามารถทดสอบเซลลูโลสไดโดยการใชสารละลายไอโอดีน 4) ถูกทั้ง ก. และ ข.
    • วิทยาศาสตร เคมี (170) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 เฉลย 1. 1) 2. 1) 3. 4) 4. 3) 5. 1) 6. 3) 7. 2) 8. 1) 9. 2) 10. 3) 11. 2) 12. 4) 13. 2) 14. 3) 15. 1) 1. เฉลย 1) ก. และ ข. จากการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุตัวอยางจะจัดไดเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f2 ทําใหเราทราบวาธาตุชนิดนี้อยูในกลุม inner transition ซึ่งทํา ใหพิจารณาขอความแตละขอไดดังนี้ ก. ถูก เพราะเนื่องจากธาตุดังกลาวมีขนาดนิวเคลียสคอนขางใหญ ทําใหมีโอกาสในการปรับ เสถียรภาพโดยการปลดปลอยอนุภาคแอลฟา ข. ถูก เราจัดธาตุชนิดนี้อยูในกลุมธาตุทรานซิชัน และสามารถพบไดรูปสารประกอบที่มีอยูใน ธรรมชาติ ค. ผิด เนื่องจากธาตุดังกลาวมีจํานวนโปรตอนเทากับ 90 2. เฉลย 1) 25Mn4+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 จาการพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยอยของไอออน การสูญเสียอิเล็กตรอน จะตองเริ่มตนจากอิเล็กตรอนวงนอกสุดกอน เพราะฉะนั้น 25Mn4+ ที่ถูกควรจะจัดเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 3. เฉลย 4) แสงสีสมเกิดจากการคายพลังงานของอิเล็กตรอนจํานวนโมลมากที่สุด จากการทดลอง เราสามารถพิจารณาขอความแตละขอไดดังนี้ 1) ผิด เพราะจากสมการ E = λ hc นั้นสามารถคิดไดกับพลังงานที่เกี่ยวของอิเล็กตรอนเพียง 1 ตัว เทานั้น ดังนั้น หากตองการพลังงานรวมของแสงสีเขียวจะตองพิจารณาผานจํานวนโมลของอิเล็กตรอนของ แสงสีเขียวดวย ซึ่งในกรณีนี้โจทยไมไดกําหนดมาให ทําใหเราไมสามารถหาพลังงานรวมของแสงสีเขียวได 2) ผิด เพราะแสงสีมวงมีความยาวคลื่นต่ําที่สุด ยอมใหความถี่มากที่สุด 3) ผิด เพราะจากสมการ E = hv และสมการ E = λ hc จะทําใหใหเราหาความถี่จากความยาวคลื่น ไดดังสมการ v = λ c ซึ่งจากการแทนคาจะได ความถี่เทากับ 5.45 × 1014 Hz 4) ถูก เพราะแสงสีสมมีความเขมแสงมากที่สุด แสดงวาจะตองมาจากการที่อิเล็กตรอนในระบบ จํานวนมากปลดปลอยแสงสีสมออกมา
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (171) 4. เฉลย 3) การสลายตัวของ Po-210 ไปเปน Pb-208 เนื่องจากหากเรานําการสลายตัวในตัวเลือกขอที่ 3. มาเขียนเปนสมการนิวเคลียรจะไดดังนี้ Po210 84 Pb208 82 + He4 2 ซึ่งจะเห็นไดวาเกิดเพียงอนุภาคแอลฟาเทานั้น 5. เฉลย 1) 0.125 เนื่องจากสารทั้งสองมีครึ่งชีวิตไมเทากัน เพราะฉะนั้นจะตองแยกคิดจํานวนครั้งของการสลายตัว และปริมาณที่คงเหลือของทั้งสาร A และสาร B ดังนี้ สมมติให สารทั้งสองมีคาเทากันที่เทากับ 100% กรณีสาร A มีครึ่งชีวิตเทากับ 5.3 นาที แสดงวาเกิดการสลายตัวไปแลว 5.3 31.8 = 6 ครั้ง ดังนั้น แผนภาพการสลายตัวเปนดังนี้ ครั้งที่ 1 2 3 4 5 6 100 50 25 12.5 6.25 3.125 1.5625 กรณีสาร B มีครึ่งชีวิตเทากับ 10.6 นาที แสดงวาเกิดการสลายตัวไปแลว 10.6 31.8 = 3 ครั้ง ดังนั้น แผนภาพการสลายตัวเปนดังนี้ ครั้งที่ 1 2 3 100 50 25 12.5 เพราะฉะนั้นอัตราสวนระหวางสาร A และสาร B มีคาเทากับ 12.5 1.5625 = 0.125 6. เฉลย 3) ข. และ ค. พิจารณาขอความในแตละขอไดดังนี้ ก. ผิด เพราะจากสมการ D = RT PM จะเห็นไดวา ความหนาแนน (D) แปรผันตรงกับ น้ําหนัก โมเลกุล (M) ข. ถูก เพราะจากสมการ P = CRT จะเห็นวา ความดัน (P) แปรผันตรงกับอุณหภูมิ (T) ค. ถูก เพราะจากสมการ PV = nRT จะเห็นวา ผลคูณระหวางความดันกับปริมาตร (PV) จะ แปรผันตรงกับอุณหภูมิ (T)
    • วิทยาศาสตร เคมี (172) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 7. เฉลย 2) 4 บรรยากาศ หาจํานวนโมลของถานหิน (C) ถานหิน 12 กรัม คิดเปน 1 โมล ดังนั้น ถานหิน 72 กรัม คิดเปน 12 72 = 6 โมล หาจํานวนโมลของแกสออกซิเจน (O2) จากสมการ PV = nRT n = RT PV = 3000.082 304.1 × × = 5โมล พิจารณากับสมการเคมี 3C(s) + 2O2(g) CO2(g) + 2CO(g) เริ่มตน 6 โมล 5 โมล - - เปลี่ยนแปลง 6 โมล 4 โมล 2 โมล 2 โมล คงเหลือ - 1 โมล 2 โมล 2 โมล จะเห็นไดวา เหลือแกสในปฏิกิริยาทั้งสิ้นอยู 1 + 2 + 2 = 5 โมล ดังนั้น หาความดันรวมของระบบไดโดยสมการ PV = nRT P = V nRT = 30 3000.0825 ×× P = 4.1 บรรยากาศ 8. เฉลย 1) เพิ่ม NO สงผลใหความดันยอยของ CO2 เพิ่มขึ้น การเพิ่มปริมาณของ NO จะทําใหสมดุลเลื่อนไปทางดานขวาของสมการ ซึ่งสงผลใหไดความดัน ยอย หรือปริมาณของ CO2 เพิ่มขึ้น สวนการปรับความดันและปริมาตรนั้นไมมีผลสําหรับขอนี้เพราะจํานวน โมลของแกสทั้งสองขางเทากัน สวนการเพิ่มอุณหภูมินั้นทําใหสมดุลเลื่อนไปทางดานซาย ซึ่งมีผลใหแกส N2 และ CO2 มีปริมาณลดนอยลง
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (173) 9. เฉลย 2) 2 3 4 2 2 1 K KK × จากสมการ 4B + 12F 16C + 4E เริ่มตนโดยนําสมการที่ 1 มาคูณ 2 ทั้งสมการจะได 2A + 4B 6C + 8D ... 2 1K จากนั้นนําสมการที่ 2 มาคูณ 4 ทั้งสมการ (เพราะไมมีสาร D ในสมการที่ 4 จึงทําการกําจัดสาร D) 8D + 4F 4E ... 4 2K นําสองสมการดังกลาวมาบวกกัน จะไดสมการที่ 5 ดังนี้ 2A + 4B + 4F 6C + 4E ... 2 1K × 4 2K หลังจากนั้นนําสมการที่ 3 มาคูณ 2 ทั้งสมการ (เพื่อเตรียมการกําจัดสาร A) พรอมกับกลับ สมการ จะไดสมการที่ 6 ดังนี้ 8F 2A + 10C ... จากนั้นนําสมการที่ 5 และ 6 มาบวกกัน จะไดสมการที่ 4 ที่โจทยตองการ 4B + 12F 16C + 4E ... 2 3 4 2 2 1 K KK × 10. เฉลย 3) 0.15 หาจํานวนโมลของ CaCO3 CaCO3 100 กรัม คิดเปน 1 โมล ดังนั้น CaCO3 50 กรัม คิดเปน 100 50 = 0.5 โมล เนื่องจาก CaCO3 สลายตัวไดเทากับรอยละ 50 ดังนั้น หากเริ่มตนที่ 1 โมล ก็จะเกิดการ สลายตัวได 0.5 โมล ซึ่งเราสามารถสรางเปนแผนภาพการเกิดปฏิกิริยาไดดังนี้ จากสมการ CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) เริ่มตน 1 โมล - - เปลี่ยนแปลง 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล สมดุล (ครั้งที่ 1) 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล เนื่องจากระบบเกิดขึ้นในภาชนะเทากับ 1 ลิตร ทําใหเราหาคาคงที่ของสมดุลไดโดย K = [CO2] = 0.5
    • วิทยาศาสตร เคมี (174) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 เมื่อเปดระบบใหแกสจํานวนหนึ่งออกไปทําใหเกิดการรบกวนสมดุลและการปรับสูสมดุลใหมจะทํา การเลื่อนสมดุลไปดานขวา และโจทยบอกวามี CaO ในระบบเทากับ 36.4 กรัม ซึ่งคิดเปนโมลไดเทากับ 56 36.4 = 0.65 โมล กําหนดใหแกสที่หายไปเทากับ x โมล ทําใหเขียนแผนภาพไดดังนี้ จากสมการ CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) เริ่มตน 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 - x เปลี่ยนแปลง 0.15 โมล 0.15 โมล 0.15 โมล สมดุล (ครั้งที่ 2) 0.5 โมล 0.65 โมล 0.5 - x + 0.15 โมล หา x ไดจากสมการคาคงที่ของสมดุล จาก K = [CO2] 0.5 = 0.5 - x + 0.15 x = 0.15 โมล เพราะฉะนั้น แกสที่ออกไปจากระบบเทากับ 0.15 โมล 11. เฉลย 2) 2-เมทิลเพนเทนกับ 2, 3-ไดเมทิลบิวเทน สารประกอบในแตละขอสามารถเขียนเปนสูตรโครงสรางและสูตรโมเลกุลไดดังนี้ 1) 1-เพนทีน กับ ไซโคลบิวเทน C5H10 C4H8 2) 2-เมทิลเพนเทน กับ 2, 3-ไดเมทิลบิวเทน C6H12 C6H12 3) ไซโคลเฮกซีน กับ 3-เมทิล-1-เพนทีน C6H10 C6H12 ฉะนั้นจะเห็นไดวา ตัวเลือก 2) นั้นมีสูตรโมเลกุลเหมือนกันแตมีสูตรโครงสรางตางกัน ซึ่งแสดงวา สารทั้งสองเปนไอโซเมอรกัน
    • โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013_________________________________ วิทยาศาสตร เคมี (175) 12. เฉลย 4) สาร ก อานชื่อตามระบบ IUPAC ไดเปน pent-1-ene-3-ol พิจารณาขอความในแตละขอไดดังนี้ 1 ผิด เพราะสาร ก มีจุดเดือดสูงสุด แตมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลเปนพันธะไฮโดรเจน 2) ผิด เพราะสาร ข และสาร ค สามารถเกิดปฏิกิริยาแทนที่กับน้ําโบรมีนในระบบที่มีแสงได 3) ผิด เพราะสารที่ละลายน้ําไดดีที่สุดคือ สาร ก 4) ถูก เพราะคําตอบชัดเจนอยูแลว 13. เฉลย 2) สาร B สามารถเกิดปฏิกิริยากับน้ําโบรมีนได เนื่องจากโจทยบอกวาสาร A มีสูตรโมเลกุลเปน C4H8 และเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันไดผลิตภัณฑ เพียงชนิดเดียว ดังนั้น สูตรโครงสรางของสาร A คือ เพราะฉะนั้นจากแผนภาพของปฏิกิริยาจะ ไดเปนดังนี้ พิจารณาขอความแตละขอไดดังนี้ (aq)KMnO4 OH OH + MnO2 CH3COOH (มากเกินพอ) O O O O 1) ถูก เพราะจากแผนภาพปฏิกิริยาดานบน 2) ผิด เพราะสาร B ไมมีพันธะคูระหวาง C C ทําใหไมสามารถเกิดปฏิกิริยาแบบเติมกับน้ําโบรมีน 3) ถูก เพราะจากแผนภาพปฏิกิริยาดานบนเพราะ C เปนของแข็ง ซึ่ง MnO2 เปนผลิตภัณฑ ขางเคียง 4) ถูก เพราะจากแผนภาพปฏิกิริยาดานบน สูตรโมเลกุลของสาร D คือ C8H14O4
    • วิทยาศาสตร เคมี (176) ________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2013 14. เฉลย 3) จะตองใชน้ํา 6 โมเลกุลเพื่อที่จะไฮโดรลิซิสสารประกอบนี้ไดสมบูรณ พิจารณาขอความแตละขอไดดังนี้ 1) ถูก เพราะสารประกอบนี้ประกอบขึ้นจากกรดอะมิโนตางชนิดกันทั้งสิ้น 5 ชนิด 2) ถูก เพราะกรดอะมิโนดานขวาสุดของสารจัดเปนกรดอะมิโนที่มีฤทธิ์เปนเบส เพราะมีหมูอะมิโน ( NH2) มากกวา 1 หมู 3) ผิด เพราะในการไฮโดรลิซิสสารนี้ใชน้ําเพียง 4 โมเลกุลเทานั้น เพราะสารประกอบดังกลาวมี พันธะเพปไทดเพียง 4 พันธะ 4) ถูก เพราะมีกรดอะมิโนเปนองคประกอบดวยกัน 5 โมเลกุล จึงอานชื่อไดเปนเพนทะเพปไทด 15. เฉลย 1) เมื่อนําแปงมาตมกับสารละลายกรด แลวนําไปทดสอบดวยสารละลายเบเนดิกต จะไดตะกอน สีแดงอิฐ พิจารณาขอความในแตละขอไดดังนี้ 1) ถูก เพราะเมื่อนําแปงไปตมกับสารละลายกรดจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส ซึ่งทําใหไดน้ําตาลกลูโคส ซึ่งสามารถทดสอบกับสารละลายเบเนดิกตไดตะกอนสีแดงอิฐ 2) ผิด เพราะการทดสอบไบยูเร็ตไมสามารถใชทดสอบกับกรดอะมิโนได 3) ผิด เพราะสารละลายไอโอดีนไมสามารถใชทดสอบเซลลูโลสได 4) ผิด เพราะตัวเลือก 1) ถูกเพียงขอเดียว