1


   1. การเปลี่ยนแปลงของสารในขณะเกิดปฏิกิริยา
      ในขณะที่เกิดปฏิกิริยา ส       า       ร      ตั้        ง ต้    น
 ...
2


               1 ∆[ A ]    1 ∆[B ] 1 ∆[C ] 1 ∆[D ]
     R=    −
               a ∆t
                        =−
       ...
3


  มาให้ อ าจต้ อ งคำา นวณหาเอง โดยคิ ด จากปริ ม าณสารที่
  เปลียนแปลงในหนึ่งหน่วยเวลา )
       ่
2.เขียนสมการแสดงอัตรา...
4


    จากการทดลองที่ 1 เมื่ อ นำา ความเข้ ม ข้ น ของสาร A สาร B
และอัตราการเกิดปฏิกิริยามาแทนในสมการที่
                ...
5


                                              เวลา

            4.กราฟระหว่างผลิตภัณฑ์กับเวลา
                   ปริมา...
6


                A         B                   A                     A
2 A         B
              A   +      B
       ...
7


                     E1
                                                       ก า ร ดำา เ นิ น ไ ป ข อ ง
            ...
8


มากกว่ า Ea มากขึ้ น เมื่ อ อุ ณหภู มิ เ พิ่ ม ขึ้ น จึ ง ทำา ให้ อัต ราการเกิ ด
ปฏิกิริยาเร็วขึ้นนั้นเอง
       ٣. พื...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

2,590 views
2,513 views

Published on

Published in: Health & Medicine
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,590
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
15
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

  1. 1. 1 1. การเปลี่ยนแปลงของสารในขณะเกิดปฏิกิริยา ในขณะที่เกิดปฏิกิริยา ส า ร ตั้ ง ต้ น ผลิตภัณฑ์ สารตั้ ง ต้ น จะลดลงส่ ว นสารผลิ ตภั ณ ฑ์ จ ะเพิ่ ม ขึ้ น สมมติ ปฏิกิริยา ٢A + B c + 2D ปริ ม าณสารมี ก าร เปลียนแปลงดังกราฟ ่ ปริมาณสาร สารผลิตภัณฑ์ สารตั้งต้น เวลา ข้ อ สั ง เกต การเปลี่ ย นแปลงของสารตั้ ง ต้ น และผลิ ต ภั ณ ฑ์ ต อน แรกจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว แล้วจะค่อยช้าลงเมื่อเวลาผ่านไป นานขึ้น การวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา เนื่องจากในขณะเกิดปฏิกิริยาปริมาณสารตั้งต้นจะลดลง ส่วน ปริ มาณของสารผลิตภั ณ ฑ์ จ ะเพิ่ ม ขึ้ น ดั ง นั้ น การวั ดอั ตราการเกิ ด ปฏิกิริยาอาจทำาได้โดย 1. วัดจากอัตราการลดลงของสารตั้งต้น ปริมาณสารต ังต้นท่ีล ดลง ้ R = เวลาท่ใช้ ในการเกิดป ฏิกิร ิยา ี 2. วัดจากอัตราการเพิ่มขึ้นของสารผลิตภัณฑ์ ปริมาณสารผ ลิตภัณฑ์ที ่เพ่ิมขึน ้ R = เวลาท่ีใช้ ในการเกิดป ฏิกิร ิยา โดยปริมาณสารที่เปลี่ยนไปอาจหมายถึง มวลสาร ปริมาณ ของสาร ความเข้ ม ข้ น ของสาร นอกจากนี้ ส มบั ติ ที่ เ ปลี่ ย นไปบาง ประการของสารก็สามารถนำามาใช้ในการวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้ เช่น ความเข้มของสี ค่า pH การนำาไฟฟ้าก็ได้ ถ้ า สมการทั่ ว ไปเป็ น ดั ง นี้ aA + bB cC + dD อัตราการเกิดปฏิกิริยามีค่าดังนี้
  2. 2. 2 1 ∆[ A ] 1 ∆[B ] 1 ∆[C ] 1 ∆[D ] R= − a ∆t =− b ∆t = c ∆t = d ∆t 1 d [ A] 1 d [B ] 1 d [C ] 1 d [D ] หรือ R = − a dt =− b dt = c dt = d dt 1 1 1 1 R= − a R A = − R B = RC = R D b c d อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย อัตราการเกิดปฏิกิริยาช่วงเวลาหนึ่งเราสามารถหาอัตราเร็ว เฉลี่ยได้จากความสัมพันธ์ดังนี้ ปริมาณสารท ี่เปล่ียนแ ปลงทังหมด ้ อัตราเร็วเฉลีย = ่ เวลาท่ีใช้ ทังหมด ้ อัตราปฏิกิริยาเคมี ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง การหาอัตรา ณ เวลาหนึ่งๆ จะต้องคิดจากกราฟโดยสร้างกราฟ ตามข้อมูลระหว่างปริมาณสารกับเวลา แล้วหาค่าความชัน ( slop ) ณ เวลาหนึ่งๆ ซึ่งค่าความชันนี้คือค่าของอัตรา ณ เวลานั้นๆ จากการศึกษาของนักเคมีพบว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น ซึ่งแสดงได้ดังสมการต่อไปนี้ AA+bB cC+ dD จะได้วา่ R α [A]m[B]n R = K [A]m[B]n เรียกสมการนี้วา กฎอัตรา (Rate Law) ่ เมื่อ K คือ ค่าคงที่ของอัตรา [] คือ ความเข้มข้นในหน่วย mol/dm3 m ,n เป็นตัวเลขใด ๆ ก็ได้ซึ่งหาได้จากผลการทดลองเท่านั้น ซึ่งอาจเท่ากับ a ,b หรือไม่เท่าก็ได้ m +n เรียกว่า อันดับของปฏิกิริยา (Order of Reaction) ถ้ า เลขยกกำา ลั ง ของสารใดเป็ น ٠ แสดงว่ า อั ต ราการเกิ ด ปฏิกิริยาไม่ขึ้นกับความเข้มข้นของสารนั้น ข้อสังเกตการนำากฎอัตราไปใช้ 1. ต้องมีข้อมูลเป็นผลการทดลองมาให้โดยการกำา หนดความเข้ม ข้ น / ปริ ม าณสารตั้ ง ต้ น มาให้ และกำา หนดอั ต ราการเกิ ด ปฏิกิริยาจากการทดลองแต่ละครั้งมาให้ ( ถ้าไม่กำา หนดอัตรา
  3. 3. 3 มาให้ อ าจต้ อ งคำา นวณหาเอง โดยคิ ด จากปริ ม าณสารที่ เปลียนแปลงในหนึ่งหน่วยเวลา ) ่ 2.เขียนสมการแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาในรูปของกฎอัตราโดย คิดค่าเลขยกกำาลังคือค่าของ m , n ไว้ 3.หาค่า m , n โดยนำา ข้ อมูล แสดงการทดลองจากข้ อ 1 มา คำานวณหา 4.ถ้าโจทย์ต้องการให้หาอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากข้อมูลใหม่ที่ กำาหนดซึ่งไม่ใช่ผลการทดลองที่มีอยู่เดิม ให้หาค่า K แล้วนำา ไปแทนค่ า ในสมการกฎอั ต ราในข้ อ 2 ( เพื่ อ หาอั ต ราตาม เงื่อนไขใหม่ตามที่โจทย์กำาหนด ตัวอย่าง ปฏิกิริยาระหว่างสารละลาย A กับสารละลาย B เป็น ดังนี้ A + B C ความเข้มข้นของสารละลาย อัตราการเกิด การทดลอง ( mol/dm3 ) ปฏิกิริยา ครั้งที่ สาร A สาร B mol/dm3.s 1 0.1 0.1 0.5 2 0.1 0.2 1.0 3 0.2 0.2 2.0 ١. จงเขียนสมการแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยานี้ 2.ถ้าสาร A และสาร B เข้ม ข้ น 0.3 และ 0.4 mol/dm3 ตาม ลำาดับอัตราการเกิดปฏิกิริยานี้จะเป็นเท่าไร วิธีคิด จากการทดลองที่ 1 และ 2 ความเข้มข้นของสาร A คงที่ แต่ ความเข้ ม ข้ น ของสาร B เพิ่ ม ขึ้ น เป็ น 2 เท่ า อั ต ราก็ เ พิ่ ม ขึ้ น จาก เดิ ม 2 เท่ า แสดงว่ า อั ต ราขึ้ น กั บ ความเข้ ม ข้ น ของสาร B ยก กำาลัง 1 จากการทดลองที่ 2 และ 3 ความเข้มข้นของสาร B คงที่ แต่ ความเข้ ม ข้ น ของสาร A เพิ่ ม ขึ้ น เป็ น 2 เท่ า อั ตราก็ เ พิ่ ม ขึ้ น จาก เดิ ม 4 เท่ า แสดงว่ า อั ต ราขึ้ น กั บ ความเข้ ม ข้ น ของสาร A ยก กำาลัง 2 ดังนั้นจะได้วา R = K[A]2 [B] ่
  4. 4. 4 จากการทดลองที่ 1 เมื่ อ นำา ความเข้ ม ข้ น ของสาร A สาร B และอัตราการเกิดปฏิกิริยามาแทนในสมการที่ ดังนั้น K = 500 เมื่อนำา ความเข้ มข้ นของสาร A และสาร B แทนลงในสมการ แสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะได้อัตราการเกิดปฏิกิริยาใหม่ดังนี้ R = 500[0.3]2 [0.4] = 18.0 mol/dm3.s รูปกราฟที่น่าสนใจ 1.กราฟแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาคงที่ อัตรา เวลา 2.กราฟแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ขึ้นกับความเข้มข้น ของสารตั้งตั้น ความเข้มข้นของสารตั้งต้น เวลา 3.กราฟแสดงอั ตราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าขึ้ น กั บ ความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น (มี ก ารเปลี่ ย นแปลงเมื่ อ ความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น เปลียนไป) ่ ปริมาณสารตั้งต้น
  5. 5. 5 เวลา 4.กราฟระหว่างผลิตภัณฑ์กับเวลา ปริมาณสารผลิตภัณฑ์ เวลา 5.กราฟระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของ ผลิตภัณฑ์ อัตรา ผลิตภัณฑ์ การอธิบายการเกิดปฏิกิริยาเคมี ทฤษฎีการชน ( Collission Theory ) เป็นทฤษฎีที่ ใช้อธิบายการเกิดปฏิกิริยาของสารเคมี โดยกล่าวว่า “ ปฏิกิริยาเคมี จะเกิ ด ขึ้ น ก็ ต่ อ เมื่ อ อนุ ภ าคของสารมี ก ารชนกั น และการชนกั น ต้ อ ง เป็นการชนแบบมีผล ” ซึ่งมีเงื่อนไข ดังนี้ 1. ทิศทางการชนต้องเหมาะสม 2. มีการสะสมพลังงานอย่ างน้ อ ยเท่ า กั บ พลัง งานก่ อ กั ม มั น ต์ ( Activation Energy ) พลังงานก่อกัมมันต์ ( Activation Energy : Ea ) หมาย ถึง พลังงานจำา นวนน้อยที่สุดที่สารเคมีแต่ละคู่จะต้องสะสมไว้เพื่อ เปลี่ยนสารตั้งต้นไปเป็นสารใหม่ ดังนั้นพลังงานก่อกัมมันต์ของสาร แต่ละคู่เวลาทำาปฏิกิริยากัน จึงไม่เท่ากัน แผนภาพแสดงการเปลี่ยนของสารใน ขณะเกิดปฏิกิริยา
  6. 6. 6 A B A A 2 A B A + B พลังงานตำ่ากว่า Ea B B พลังงานสูงกว่า Ea สารเชิงซ้อนถูกกระตุ้น [ Activated complex ] การเปลี่ยนแปลงพลังงานของสารในระหว่ างการดำา เนิน ไปของปฏิกิริยา ในขณะที่สารเกิดปฏิกิริยาจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้น เสมอ ซึ่ ง ลั ก ษณะการเปลี่ ย นแปลงพลั ง งานแบ่ ง เป็ น 2 แบบ คื อ ปฏิกิริยาดูดความร้อน และปฏิกิริยาคายความร้อน 1.ปฏิกิริยาดูดความร้อน มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ดังนี้ พลังงาน E2 Ea E3 E1 ก า ร ดำา เ นิ น ไ ป ข อ ง ปฏิกิริยา 2.ปฏิกิริยาคายความร้อน มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ดังนี้ พลังงาน E2 Ea E3
  7. 7. 7 E1 ก า ร ดำา เ นิ น ไ ป ข อ ง ปฏิกิริยา ข้อสังเกต ปฏิกิริยาที่มีค่า Ea ตำ่า เกิดง่ายเร็ วขึ้ น : ถ้าค่า Ea สูง เกิดยาก เกิดช้า ในบางปฏิกิริยามีกลไกในการเกิดปฏิกิริยาหลายขั้น เช่น A2 +3B2 2AB3 เกิดปฏิกิริยา 3 ขั้น คือ (1) B2 2B …. เร็ว (2) A2 2A …. ช้า (อัตราขึ้นกับ ขั้นนี) ้ (3) A + 3B AB3 …. เร็ว อัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยาที่มีหลายขั้นจะขึ้นกับขั้นที่ ช้าที่สุดเสมอ เนื่องจากขั้นที่มี Ea สูงที่สุด ถ้านำามาเขียนกราฟจะได้ดังนี้ ( สมมติว่าปฏิกิริยานี้คาย ความพลังงาน ) พลังงาน ขั้นที่ ٢ ขั้นที่ ١ ขั้นที่ ٣ เวลา ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา 1. ความเข้ ม ข้ น ของสารตั้ ง ต้ น ในกรณี ที่ ส ารตั้ ง ต้ น เป็ น สารละลาย ยิ่งสารละลายนั้น มีความเข้ มข้ นมากขึ้ นอั ตราการ เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าจะเร็ ว ขึ้ น เนื่ อ งจากมี จำา นวนอนุ ภ าคของตั ว ถู ก ละลายมากขึ้นจะชนกันบ่อยมากขึ้น แต่การเพิ่มปริมาตรของสารละลายโดยความเข้มข้นเท่าเดิมอัตรา การเกิดปฏิกิริยาจะเท่าเดิม ٢. อุณหภูมิ การที่อุณหภูมิของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น อัตราการ เกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิ สูงขึ้น โมเลกุลของ สารจะมี พ ลั ง งานจลน์ สู ง ขึ้ น เคลื่ อ นที่ เ ร็ ว ขึ้ น จึ ง ชนกั น บ่ อ ยมากขึ้ น สุ ด ท้ า ยก็ จ ะมี จำา นวนโมเลกุ ล ที่ มี พ ลั ง งานอย่ า งน้ อ ยเท่ า กั บ หรื อ
  8. 8. 8 มากกว่ า Ea มากขึ้ น เมื่ อ อุ ณหภู มิ เ พิ่ ม ขึ้ น จึ ง ทำา ให้ อัต ราการเกิ ด ปฏิกิริยาเร็วขึ้นนั้นเอง ٣. พื้ น ที่ ผิ ว สั ม ผั ส สารที่ มี พื้ น ที่ ผิ ว สั ม ผั ส มากกว่ า จะทำา ปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น เนื่องจากสัมผัสกัน (ชนกัน) มากขึ้น ใช้ในการ พิจารณาสารตั้งต้นที่เป็นของแข็ง ดังนั้นสารที่เป็นของแข็งจึงต้อง บดให้ละเอียดก่อนทำาปฏิกิริยา ٤. ตัวเร่งปฏิกิริยา ( Catalyst) ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสาร เคมีที่ช่วยทำาให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น เนื่องจากตัวเร่งจะ ช่ ว ยในการลดพลั ง งานกระตุ้ น ในการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า โดยช่ ว ยปรั บ กลไกในการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าให้ เ หมาะสมกว่ า เดิ ม โดยจะเข้ า ไปช่ ว ย ตั้งแต่เริ่มปฏิกิริยาแต่เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดมันจะกลับมาเป็นสารเดิม ٥. ตัวหน่วงปฏิ กิริ ยา (Inhibitor) หมายถึง สารที่ทำา ให้ อั ตราการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย าช้ าลงโดยขั ด ขวางกลไกในการเกิ ดปฏิ กิ ริ ย า ทำาให้ค่าพลังงานก่อกัมมันต์สูงขึ้น ٦. ธรรมชาติของสารตั้งต้น เนื่องจากสารเคมีจะมีการยึด เหนี่ยวด้วยพันธะที่ต่างกัน โดยปกติสารละลาย ของสารประกอบอิ ออนิกเวลาเข้าทำาปฏิกิริยาจะแตกตัวเป็นอิออนบวกและอิออนลบก่อน และเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโมเลกุลของสารประกอบโควาเลนต์ ดังนั้น สารอิออนิกจึงทำาปฏิกิริยาได้เร็วกว่าสารโควาเลนต์ แม้กระทังสารโค ่ วาเลนต์ด้วยกันก็ยังแตกต่างกัน เนื่องจากอาจยึดด้วยพันธะเดี่ยว พันธะคู่ หรือพันธะสามก็ได้

×