1. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
(Rate of Chemical Reaction)
จากการศึกษาวิชาเคมีที่ผานมา เราไดศึกษาสมบัติตาง ๆ ของกาซ ของเหลว ของแข็ง และ
สารละลาย สมบัติในระดับโมเลกุลและพิจารณาปฏิกิริยาประเภทตาง ๆ ไปแลว การศึกษาขั้น
ตอไปคือการศึกษาวาเมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้นแลวจะดําเนินตอไปไดรวดเร็วเพียงใด และจะเกิดขึ้นได
มากนอยเพียงใดจึงจะสิ้นสุด
ภาพที่ 1 The Wide range of reaction rates. (Silberberg . 2003)
(A) An explosion is much faster than the process of ripening
(B) Process of ripening which is much faster than the process of rusting
(C) Process of rusting which is much faster than the process of human age
(D) Process of human age.
1

2. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
เคมี ที่ เ กี่ ย วข อ งกั บ การศึ ก ษาอั ต ราการ
เกิด ปฏิ กิ ริย าเรี ย กว า จลนศาสตรเคมี (Chemical Note
Kinetics) ซึ่งตามปกติคําวา “จลนศาสตร” มี
ความหมายเกี่ยวเนื่องกับการเคลื่อนที่ ซึ่งเปนเรื่องที่
เกี่ ย วข อ งกั บ อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย า (rate of
chemical reaction) ซึ่งปฏิกิริยาหนึ่ง ๆ ภายใน
สภาวะเดียวกัน จะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉพาะคา
หนึ่ ง ซึ่ ง ขึ้ น อยู กั บ ธรรมชาติ ข องสารตั้ ง ต น เช น
ปฏิกิริยาของกาซไฮโดรเจนกับกาซฟลูออรีนและ
กาซไนโตรเจน
H2 (g) + F2 (g) 2HF very fast
3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 very slow
การศึกษาอัตราของปฏิกิริยาเคมีเปนวิชาหนึ่งของวิชาเคมี ไมเพียงแตวัดอัตราของปฏิกิริยา
เทานั้น ยังศึกษาถึงปจจัยตาง ๆ ที่มีอิทธิพลตออัตราของปฏิกิริยานั้น
Note
1. ปจจัยที่มีผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยา ไดแก
1.1 ธรรมชาติของสารตั้งตน (reactant) และ
ผลิตผล (product) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นชาหรือเร็วขึ้นอยูกับ
ธรรมชาติของสาร เชน โดยทั่วไปสารที่ทําปฏิกิริยาเปน
สารไอออนิกทั้งคูจะเกิดปฏิกิริยาเร็วกวาสารที่เปนโควา
เลนท สารที่ทําปฏิกิริยาเปนกาซทั้งคูจะทําปฏิกิริยาไดเร็ว
กวาปฏิกิริยาที่สารอยูในสถานะตางกัน
1.2 ความเขมขนของสารตั้งตนและผลิตผล ความเขมขนของสารจะมีผลตออัตรา
การเกิด ปฏิ กิกิ ริยาเคมี จากปฏิกิ ริยาระหวางโลหะแมกนีเ ซีย มกั บกรดไฮโดรคลอริก ชว งแรก
ปฏิกิริยาจะเกิดเร็วมากและจะคอย ๆ ชาลงในการเกิดกาซ H2 ยิ่งเวลาผานไปนานเทาใดอัตราการ
เกิดปฏิกิริยาจะยิ่งลดลงเทานั้น
2

3. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
1.3 พื้นที่ผิว พื้นที่ผิวจะมีผลตออัตรา Note
การเกิดปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาวิวิธพันธุเกิดขึ้นที่ผิว
ของวัฏภาค ดังนั้นยิ่งเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวทําปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาก็ยิ่งเกิดขึ้นเร็ว เชนปฏิกิริยาของสังกะสีกับ
กรดไฮโดรคลอริกเจือจางซึ่งใหกาซไฮโดรเจน ถา
ใชสังกะสีชิ้นโตปฏิกิริยาเกิดชาแตถาใชสังกะสีชิ้น
เล็ ก หรื อ ผงสั ง กะสี ป ฏิ กิ ริ ย าจะเกิ ด รวดเร็ ว ทั้ ง นี้
เพราะในปริมาณที่เทากันเมื่อขนาดชิ้นวัตถุยิ่งเล็กลง
พื้นที่ผิวยิ่งมากขึ้น
1.4 อุ ณ หภู มิ การเพิ่ ม อุ ณ หภู มิ ทํ า ให
ปฏิ กิ ริ ย าเร็ ว ขึ้ น เป น ที่ พ บเห็ น อยู เ สมอว า เมื่ อ ใด
ตองการใหปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น เราจะตองตมหรือเผา
ตัวทําปฏิกิริยา ถาปลอยใหสารทําปฏิกิริยากันเองใน
อุณหภูมิธรรมดา บางทีอาจไมเกิดปฏิกิริยาขึ้นเลยก็
ไดหรือเกิดชามาก น้ํามันตั้งทิ้งไวในอากาศเฉย ๆ
ไม ลุ ก ไหม แ ต พ อจุ ด ไฟเข า ที่ น้ํ า มั น น้ํ า มั น จะทํ า
ปฏิกิริยากับออกซิเจนลุกไหมเปนเปลวไฟ
1.5 ตัวเรงปฏิกิริยา ตัวเรงปฏิกิริยาคือ
สารซึ่ ง เพิ่ ม อั ต ราของปฏิ กิ ริ ย าโดยตั ว เองไม ไ ด
เปลี่ยนแปลงไปดวยเมื่อเสร็จสิ้นปฏิกิริยา เชนใน
การเผาโพแทสเซียมคลอเรต แมงกานีสไดออกไซด
ที่ใสลงไปเปนตัวเรงปฏิกิริยาอาจเปนชนิดกอนเล็ก
ๆ แต เ มื่ อ เสร็ จ ปฏิ กิ ริ ย าแล ว ก อ นแมงกานี ส ได
ออกไซดแปรสภาพเปนผงละเอียด
1.6 ความดัน ความดันจะมีผลตอปฏิกิริยาในกรณีปฏิกิริยาที่เกี่ยวกับกาซ กลาวคือเมื่อ
เพิ่มความดันโมเลกุลของกาซจะชนกันมากขึ้นปฏิกิริยาจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น
3

4. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
2. การอธิบายการเกิดปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นไดอยางไร นักวิทยาศาสตรพยายามอธิบาย ทฤษฎีหนึ่งที่ตอบ
คําถามนี้ไดคือ ทฤษฎีการชน (Collision theory) และ ทฤษฎีทรานซิชันสเตด (Transition state
theory)
2.1 ทฤษฎีการชน (Collision theory)
มีหลักทั่วไปกลาววา การเกิดปฏิกิริยาเคมี โมเลกุลของ
สารตั้งตนหรือสารที่เขาทําปฏิกิริยาจะตองเกิดการชนกัน
กอน พิจารณาปฏิกิริยาระหวางโมเลกุลของสาร A กับ B
โดยตรง ถาเพิ่มความเขมขนของ A เปนสองเทา จํานวน
การชนระหวาง A – B ก็จะเพิ่มเปนสองเทาเนื่องจาก
จํานวนโมเลกุลของ A ที่จะชนกับ B เพิ่มเปนสองเทา
ดั ง นั้ น อั ต ราการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าก็ เ พิ่ ม เป น สองเท า ด ว ย ใน
ทํานองเดียวกันการเพิ่มความเขมขนของ B เปนสองเทาก็
จะทําใหอัตราเพิ่มเปนสองเทาเชนกัน นอกจากนี้โมเลกุล
ของสารตั้งตนจะตองชนกันในทิศทางที่เหมาะสมดวย เชน
ปฏิกิริยาระหวางกาซไฮโดรเจนกับกาซไอโอดีนเกิดกาซ
ไฮโดรเจนไอโอไดด โมเลกุลของกาซไฮโดรเจนและกาซ
ไอโอดี น หรื อ ปฏิ กิ ริ ย าของออกซิ เ จนกั บ ไนโตเจน
ออกไซด
Note
4

5. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
ภาพที่ 2 การจัดตัวของโมเลกุล H2 และ I2
เมื่อพิจารณาการชนกันของโมเลกุล
Note
H2 และ I2 พบวาการชนกันแบบ ข. มีโอกาสที่จะ
เกิดปฏิกิริยาเคมีไดมากกวาแบบ ก เนื่องจากมีทิศทาง
ในการชนกั น ของทั้ ง สองโมเลกุ ล มี ค วามเหมาะสม
ทฤษฎีการชนมีหลักการที่สอดคลองกับหลักความเปน
จริง แตเราพบวาความสัมพันธระหวางอัตรากับการ
ชนของโมเลกุ ล ซับซ อ นกว า นี้ ในทางปฏิ บัติพ บว า
หลาย ๆ กรณีปฏิกิริยาไมไดเกิดขึ้นเพราะการชนกันแต
เพี ย งอย า งเดี ย ว จากการทดลองและคํ า นวณพบว า
จํานวนครั้งของการชนกันที่ไดผลเปนเพียงเศษสวน
นอยมากของจํานวนครั้งของการชนกันทั้งหมด จาก
การคํานวณพบวาในปฏิกิริยาทั่วไป การชนกันทีไดผล่
มีเพียง 1 ใน 107 ครั้งเทานั้นโดยประมาณ
5

6. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
โมเลกุลที่เขาชนกันจะมีการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลนและพลังงานศักย เมื่อ
สองโมเลกุลเขาใกลกันและกันจะเกิดแรงผลักระหวางกลุมหมอกของอิเล็กตรอน เปนเหตุให
โมเลกุลเคลื่อนที่ชาลง พลังงานจลนของโมเลกุลจะลดลง ในขณะเดียวกันพลังงานศักยจะเพิ่มขึ้น
หรือกลาวอีกนัยหนึ่งวา พลังงานจลนเปลี่ยนไปเปนพลังงานศักยขณะที่โมเลกุลชนกัน ถาโมเลกุล
เคลื่อนที่ชา (พลังงานจลนต่ํา) เขาชนกัน พลังงานศักยที่ไดจากพลังงานจลนไมเพียงพอที่จะ
เอื้ออํานวยใหกลุมหมอกอิเล็กตรอนจัดเรียงตัวใหม โมเลกุลทั้งสองจะเคลื่อนที่ออกจากกันโดยไม
มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น ตรงกันขาม ถาโมเลกุลเคลื่อนที่ดวยความเร็วสูง (พลังงานจลนสูง) เขา
ชนกันพลั งงานศั ก ยที่ ไ ดจากพลั งงานจลนสูงพอที่จะเอื้ออํานวยใหก ลุมหมอกอิเ ล็กตรอนทะลุ
ทะลวงกันและกัน เกิดการสลายของพันธะเดิมและสรางพันธะใหมเกิดผลิตผลขึ้น และเมื่อผลิตผล
ที่ไดเคลื่อนที่ออกไป พลังงานศักยจะลดลงขณะที่พลังงานจลนเพิ่มขึ้น โมเลกุลเหลานี้จึงเคลื่อนที่
เร็วขึ้น สรุปไดวาโมเลกุลที่มีพลังงานจลนสูง (พลังงานศักยสูงเมื่อชนกัน) เทานั้นที่เกิดปฏิกิริยาได
และพลังงานขั้นต่ําสุดที่โมเลกุลจะตองมีเพื่อเอื้ออํานวยใหเกิดปฏิกิริยาก็คือพลังงานกอกัมมันต
(activation energy , Ea) นั่นเอง ถามีพลังงานไมถึงคานี้โมเลกุลก็จะไมมีการเปลี่ยนแปลงหลังจาก
การชน
ภาพที่ 3 การเปลี่ยนแปลงพลังงานศักยสําหรับปฏิกิริยาคายความรอนและดูดความรอน
Note
6

7. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
2.2 ทฤษฎี ท รานซิ ชั น สเตด Note
(Transition state theory) หรือทฤษฎีสถานะ
ทรานซิชัน หรือทฤษฎีสารเชิงซอนกัมมันต เปนอีก
ทฤษฎีหนึ่งที่เกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาและอัตราการ
เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าทฤษฎี นี้ ข ยายความคิ ด เรื่ อ งการชน
ออกไปอีก อธิบายไดวา ในการเกิดปฏิกิริยาจะตอง
มีการเปลี่ยนแปลงที่พันธะบางพันธะอาจยืดและแตก
ออกไปแลวเกิดพันธะใหมชั่วขณะหนึ่งที่อนุภาคเขา
มาปะทะกันมันจะรวมกันเกิดเปนสารเชิงซอนชนิด
หนึ่ ง เรี ย กว า แอกติ เ วเตดคอมเพล็ ก (activated
complex) ซึ่งไมเสถียรและปรากฏอยูบนสุดยอด
ของเสนโคงของแผนภาพแสดงพลังงานศักยกับการ
ดําเนินไปของปฏิกิริยา แอกติเวเตดคอมเพล็กนีไมใช ้
สารตั้ ง ต น หรื อ สารผลิ ต ผล แต เ ป น การรวมเข า
ดวยกันของอะตอมของสารที่เขาทําปฏิกิริยา ดังนี้
A–A A A A A
B–B B B B + B
แอกติเวเตดคอมเพล็ก
เสนขีด ---- ระหวางอะตอมในแอกติเวเตดคอมเพล็ก แสดงใหเห็นวาพันธะ
ระหวาง A-A และ B-B เริ่มสลายลง และพันธะ A-B ของผลิตผลเริ่มเกิดขึ้น และวงเล็บมี
ความหมายวา แอกติเวเตดคอมเพล็กนี้ไมเสถียร ซึ่งอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงได 2 อยางคืออาจเกิด
เปนผลิตผลหรือสารตั้งตนก็ไดสุดยอดของเสนโคงของพลังงานศักยที่พบแอกติเวเตดคอมเพล็
กเรียกวา ทรานซิชันสเตด (transition state แปลวาภาวะที่เกิดการเปลี่ยนแปลง)
7

8. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
ภาพที่ 4 แสดงทรานซิชันสเตด และแอกติเวเตดคอมเพล็ก
ภาพที่ 5 Reaction energy diagram for the reaction between CH3Br and OH-
8

9. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
ถาสารตั้งตน มีพลังงานจลนสูงไมมาก การปะทะกันจะใหพลังงานศัก ยสูงไม
พอที่จะทําใหเกิดสารเชิงซอนกอกัมมันต โมเลกุลทั้งสองก็อาจแยกออกจากกันไปเลยโดยไมเกิด
อะไรขึ้น ความแตกตางระหวางพลังงานของสารเชิงซอนกอกัมมันต (พลังงานที่เปนคาสูงสุด) กับ
พลังงานของตัวทําปฏิกิริยา คือ พลังงานกอกัมมันต นั่นเอง
3. พลังงานกอกัมมันต
ดังที่เสนอไว ในทฤษฎีของการชนวา การชนกันที่จ ะใหเ ปนผลสํ าเร็ จนั้นต อง
ประกอบดวยการชนในทิศทางที่เหมาะสม และพลังงานของอนุภาคก็ตองสูงพอเพียงดวย เราเรียก
พลังงานจํานวนนอยที่สุดที่จะทําใหเกิดปฏิกิริยาขึ้นไดวา พลังงานกอกัมมันต เมื่อพลังงานกอกัม
มั น ต มี ค าน อย ปฏิ กิ ริย ามี อั ต ราเร็ว ปฏิ กิริย าเร็ว บางปฏิกิ ริย าแทบไมมี พ ลัง งานก อกั มมัน ตเ ลย
อนุภาคของตัวทําปฏิกิริยามีพลังงานรวมกันแลวเกินคาพลังงานกอกัมมันตไดงาย ถาพลังงานกอกัม
มันตมีคามาก ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นชา การเพิ่มอุณหภูมิทําใหอัตราของปฏิกิริยาเพิ่มเร็วขึ้นเพราะเปน
การเพิ่ มพลั งงานจลนใ ห แก อนุภาคของตั ว ทําปฏิกิริย า และเพิ่มจํานวนอนุ ภาคที่มี พ ลังงานสูง
พอที่จะทําใหพลังงานศักยของระบบเกินพลังงานกอกัมมันต ซึ่งทําใหปฏิกิริยาเกิดไดสําเร็จ
ภาพที่ 6 การเดินทางขามภูเขา
จากภาพคนที่จะเดินขามภูเขาไดจะตองแข็งแรกมาก เปรียบเสมือนอนุภาคของสารที่มี
พลังงานสูง ดังนั้นจํานวนคนที่จะขามภูเขาไดภายในเวลาที่กําหนดจึงขึ้นอยูกับองคประกอบที่
สําคัญ 2 ประการคือ (1) จํานวนคนที่แข็งแรงหรือมีพลังงานมาก และ (2) ความสูงของภูเขา เมื่อ
พลังงานกอกัมมันตมีคานอย อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะมีคา…………. ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเร็วบาง
ปฏิกิริยาแทบไมมีพลังงานกอกัมมันตเลย อนุภาคของตัวทําปฏิกิริยามีพลังงานรวมกันแลวเกินคา
พลังงานกอกัมมันตไดงาย ถาพลังงานกอกัมมันตมีคามาก ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น……… การเพิ่ม
อุณหภูมิ ทําใหอัตราของการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มเร็วขึ้นเพราะเปนการเพิ่มพลังงานจลนใหแกอนุภาค
ของตัวทําปฏิกิริยา และเพิ่มจํานวนอนุภาคที่มีพลังงานสูงพอที่จะทําใหพลังงานศักยของระบบเกิด
กวาพลังงานกอกัมมันต ซึ่งทําใหปฏิกิริยาเกิดไดสําเร็จ
9

10. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
แบบฝกหัด
1. จงยกตัวอยางปฏิกิริยาที่เกิดชามาก (ใชเวลาหลาย ๆ วันจึงเกิดสมบูรณ) และปฏิกิริยาที่
เกิดขึ้นเร็วมาก (ปฏิกิริยาสิ้นสุดภายในไมกนาทีหรือไมกวินาที) มาชนิดละ 2 ตัวอยาง
ี่ ี่
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
2. พลังงานกอกัมมันตคืออะไร มีบทบาทในจลนศาสตรเคมีอยางไร
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
3. จงระบุปจจัยทีทําใหอนุภาคชนกันแลวเกิดปฏิกิริยาเคมีได
่
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
4. จงเขียนรูปแสดงการจัดตัวของโมเลกุลและทิศทางการชนกันของโมเลกุลที่นาจะทําให
เกิดปฏิกิริยาเคมีไดในปฏิกิรยาตอไปนี้
ิ
ก. H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g)
ข. NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
10

11. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
4. พลังงานกับการดําเนินไปของปฏิกิริยาเคมี
การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีพลังงานมาเกี่ยวของดวย เนื่องจากมีการสลายและสราง
พันธะระหวางอะตอมของสารในปฏิกิริยา อาจแสดงไดดวยกราฟดังรูป
ภาพที่ 7 Reaction energy diagrams and possible transition states for three
reaction(silberberg.2003)
(A) 2NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2 (g)
(B) NO (g) + O3 (g) NO2 (g) + O2 (g)
(C ) 2ClO (g) Cl2 (g) + O2 (g)
จากกราฟ (A) สารตั้งตนมีพลังงานต่ํากวาสารผลิตภัณฑ กราฟนี้เปนปฏิกิริยาดูด
พลังงานหรือดูดความรอน (Endothermic Reaction) กราฟ (B) และ (C) สารตั้งตนมีพลังงานสูง
กวาสารผลิตภัณฑ กราฟนี้เปนปฏิกิริยาคายพลังงานหรือคายความรอน (Exothermic Reaction)
Note
11

12. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
พลังงาน
ก ข
ภาพที่ 8 การเปลี่ยนพลังงานในแบบคายพลังงานและดูดพลังงาน
จากรูป ก C และ D มีพลังงานต่ํากวา A และ B แสดงวาปฏิกิริยานี้ปลอยพลังงาน
ออกมา พลังงานที่ปลอยออกมาเปนความรอนของปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้เปนแบบคายความรอน ตาม
รูปจะเห็นไดวาความรอนของปฏิกิริยาไมเกี่ยวของกับพลังงานกอกัมมันตแตอยางใด ถาพลังงาน
ของ C กับ D สูงกวาพลังงานของ A กับ B ดังรูป ข ปฏิกิริยาเปนแบบดูดกลืนความรอน ถา
ตองการใหปฏิกิริยาดําเนินตอไป จะตองใสพลังงานเขาไปเรื่อย ๆ
ภาพที่ 9 พลังงานกอกัมมันตของ
ปฏิกิ ริย าไปข างหนา และของปฏิกิ ริย า
ผันกลับ
สมมติวาปฏิกิริยาระหวาง A และ B ไปเปน C และ D เปนปฏิกิริยาคายความรอน
และสามารถผันกลับได กลาวคือ C และ D สามารถทําปฏิกิริยากันกลับมาเปน A และ B ปฏิกิริยาที่
ผันกลับก็จะเปนปฏิกิริยาแบบดูดความรอน เราจะเห็นไดวาพลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยาผัน
กลับคือ C กับ D ไปเปน A กับ B นั้นมีคามากกวาพลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยาระหวาง A กับ B
ไปเปน A กับ C
12

13. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
แบบฝกหัด
5. จากสมการ O3 (g) + O (g) 2O2 (g)
พลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยาไปขางหนาเทากับ 19 kJ และพลังงานของปฏิกิริยานี้เทากับ – 392
kJ จงวาดกราฟแสดงความสัมพันธของพลังงานกับการดําเนินไปของปฏิกิริยา และคํานวณหาคา
พลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยายอนกลับ
6. จากภาพที่กําหนดให
2 OH
78 kJ + 72 kJ
O + H2O
จงเขียน Ea (fwd) , Ea (rev) และ ΔHrxn ที่ตําแหนงที่ถกตองในภาพ
ู
พรอมวาดแอกติเวเตดคอมเพล็กบริเวณทรานซิชันสเตด และ
คํานวณ Ea (rev) ของปฏิกิริยานี้
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
13

14. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
4. อัตราการเกิดปฏิกิริยาและการวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา
อัตราของปฏิกิริยา (rate of chemical reaction) คืออัตราซึ่งสารตั้งตน (reactant)
ทําปฏิกิริยาไป หรืออัตราซึ่งผลิตผล (product) ปรากฏขึ้นหรือเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา ในการศึกษา
จลนศาสตรเคมี มักระบุอัตราเปนการลดลงความเขมขนของสารตั้งตนหรือการเพิ่มขึ้นของผลิตผล
กับเวลา ซึ่งสามารถวัดไดจากการทดลองไดแก
(1) ปริมาณกาซที่เกิดขึ้น
กรณีที่การวัดความเขมขนโดยตรงของสาร
(2) ความดันที่เปลี่ยนแปลง
ทําไดยาก นักเคมีมักวัดสมบัติที่สัมพันธ
(3) การเปลี่ยนสี
โดยตรงกับความเขมขน เชน ความดัน สี
(4) การเกิดตะกอน
แลวจึงเปลียนเปนความเขมขน
่
(5) การเกิดกรดหรือเบส
ในวิชาจลนศาสตรเคมี ปริมาณของสารตั้งตนที่ลดลงหรือผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นนิยม
ระบุหนวยเปนความเขมขน โมล/ลิตร หรือ M เสมอ และเขียนแทนดวยวงเล็บ [ ] ดังนั้นความ
เขมขนเปนโมล/ลิตรของ N2O5 จึงเขียนแทนดวย [N 2O 5 ] เชน [N 2O 5 ] = 0.1 หมายความวา
N2O5 มีความเขมขน 0.1 โมล/ลิตร
อัตราการเกิดปฏิกิริยาระบุใหทราบวาการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาเกิดรวดเร็ว
เพียงใด ซึ่งโดยทั่วไปจะระบุในเทอมของการเปลี่ยนแปลงความขมขนของสารตั้งตนหรือผลิตผลที่
เกิดในชวงเวลาที่กําหนด เชน สมการ A + 2B C
อัตราการเกิดปฏิกิริยา = ความเขมขนของ C ที่เปลี่ยนไป
เวลาที่เปลี่ยนไป
อัตราการเกิดปฏิกิริยา = Δ (ความเขมขนของ C)
ΔT
Δ[P ]
=
Δt
เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เวลาตาง ๆ ไมเทากัน จึงควรเขียนวา
d [C ]
อัตราการเกิดปฏิกิริยา =
dt
หรือถาเขียนในรูปของการเปลี่ยนความเขมขนของสารตั้งตน A และ B จะเขียนได
ดังนี้
d [A] d [B ]
อัตราการเกิดปฏิกิริยา =− =−
dt dt
14

15. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
จากสมการ A + 2B C
ดวยเหตุที่วาอัตราการลดลงไปของ A เปนครึ่งหนึ่งของการลดลงไปของ B
เพราะฉะนั้น จึงเขียนความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกิริยาในรูปของสารตาง ๆ ได จะตอง
คิดตอ 1 โมลของสารนั้น ๆ จึงเขียนไดดังนี้
d [ A] 1 d [B ] d [P ]
อัตราการเกิดปฏิกิริยา =− =− =
dt 2 dt dt
คําวา อัตราการเกิดปฏิกิริยา หมายถึงอัตราสุทธิ (net rate) มิไดหมายถึงอัตราการ
เกิดปฏิกิริยาดําเนินไปขางหนา (forward reaction) อยางเดียว เพราะปฏิกิริยายอนกลับ (backward
reaction) ก็อาจเกิดไดเชนกัน
จะเห็นวาหนวยของอัตราเร็วของปฏิกิริยา คือหนวยของความเขมขนหารดวยเวลา
เราทราบวาหนวยความเขมขนที่นิยมคือ mol dm-3 หรือ mol l-1 และหนวยของเวลาคือ s (second)
ดังนั้น หนวยของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเปน mol dm-3 s-1 และจะติดตามสารที่วัดไดงายที่สุด
เชน ปฏิกิริยาระหวาง 0.10 mol ของ CO กับ 0.10 mol ของ NO2 ในภาชนะปริมาตร 1 ลิตรที่
อุณหภูมิหนึ่ง
CO (g) + NO2 (g) CO2 (G) + NO (g)
เราอาจเลือกติดตามความเขมขนของ CO ที่เปลี่ยนไปที่เวลาตาง ๆ แลวนําคาที่
ไดมาเขียนกราฟกับเวลา จะไดกราฟตามภาพที่ 9 ความเร็วของปฏิกริยาที่เวลาใด ๆ ก็คือความชัน
ิ
ของกราฟที่เวลานั้น ตัวอยางเชนที่ t = 20 s ความชันมีคาเทากับ 0.0010 mol dm-3 s-1

ภาพที่ 10 การหาอัตราการเกิดปฏิกิริยา
15

16. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
ตัวอยาง
ปฏิกิริยาระหวางแมกนีเซียมกับสารละลายกรดไฮโดรคลอริก ดังสมการ
Mg (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)
สามารถวัดความเขมขนของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกในระหวางเกิดปฏิกิริยา ไดดังนี้
เวลา (s) ความเขมขนของ HCl (mol/dm3)
0 1.80
50 1.65
100 1.50
150 1.30
200 1.00
250 0.85
จากขอมูล สามารถหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาไดดังนี้
1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเฉลี่ย วัดจากการเปลี่ยนแปลงปริมารสารตั้งตน
ทั้งหมด หรือสารผลิตภัณฑทั้งหมดตอเวลาทั้งหมดที่ใชในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเฉลี่ย = ปริมาณสารตั้งตนที่ลงลงทั้งหมด
เวลาทั้งหมดทีใชในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
่
หรือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเฉลี่ย = ปริมาณสารผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นทังหมด ้
เวลาทั้งหมดที่ใชในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1 . 80 − 0 . 85
=
250
= 3.8 x 10 –3 mol dm-3 s-1
2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในชวงวินาทีที่ 150 – 200
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในชวงเวลาหนึง = ปริมาณสารตั้งตนที่ลดลงในชวงเวลานั้น
่
เวลาในชวงนัน ๆ
้
16

17. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในชวงเวลาหนึง = ปริมาณสารผลิตภัณฑที่เพิ่มขึ้นในชวงเวลานั้น
่
เวลาในชวงนัน ๆ
้
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยานี้จึง
= ปริมาณสารตั้งตนที่ลดลงในชวงวินาทีที่ 150-200
เวลาในชวงวินาทีที่ 150 - 200
1 . 30 − 1 . 00
=
200 − 150
= 6 × 10 −3 mol dm-3 s-1
3. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่วินาทีที่ 200 หาไดจากความชันของกราฟระหวาง
ความเขมขนกับเวลา
y
อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่วินาทีที่ 200 =
x
ภาพที่ 11 การหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เวลาหนึ่ง ๆ
Note
17

18. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
แบบฝกหัด
1 เมื่อสาร A ทําปฏิกิริยากับสาร B ไดผลิตภัณฑเปนสาร C เพียงชนิดเดียวจากการทดลอง
พบวาอัตราการเกิดปฏิกิริยาถาคิดจากสาร A จะเทากับ ½ เทาของอัตราการลดลงของสาร A ถาคิด
จากสาร B จะเทากับ 2 เทาของอัตราการลดลงของสาร B และถาคิดจากสาร C จะเทากับ 1/3 เทา
ของอัตราการเพิ่มขึ้นของสาร C จงเขียนสมการเคมีที่ใชแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
2. จากปฏิกิริยาตอไปนี้
2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2
จากการทดลองพบวาในเวลา 10 นาที ใช Al หมดไป 13.5 กรัม จงคํานวณ
ก. จงคํานวณอัตราการเปลี่ยนแปลง H2SO4 และ H2 เปนโมลตอนาที
ข. จงคํานวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ยจากการทดลองนี้
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
18

19. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
3. จงเขียนอัตราการเกิดปฏิกิริยาตอไปนี้ในรูปของการลดความเขมขนของสารตั้งตนและ
การเพิ่มความเขมขนของสารผลิตภัณฑ
CH4 (g) + 2O2 (g) CO2(g) + 2H2O(g)
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………….
Note
19

20. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
5. กฎอัตราและลําดับของปฏิกิริยา
Note
การศึ ก ษาผลของความเข ม ข น ของ
สารตั้งต น ตออั ตราการเกิด ปฏิ กิริย าวิธีห นึ่งคื อหาวา
ความเขมขนเริ่มตนมีผลตออัตราเริ่มตน (initial rate)
อย า งไรบ า ง โดยทั่ ว ไปเรามั ก นิ ย มวั ด อั ต ราเริ่ ม ต น
เพราะเมื่ อ ปฏิ กิ ริ ย าดํ า เนิ น ไปสารตั้ ง ต น จะมี ค วาม
เขมขนลดลง และอาจทําใหการวัดการเปลี่ยนแปลง
ความเขมขนไดยากขึ้น นอกจากนี้ยังอาจเกิดปฏิกิริยา
ยอนกลับจากผลิตภัณฑไปเปนสารตั้งตน ทําใหการวัด
อัตราผิดพลาดไดแตที่เริ่มตนปฏิกิริยาจะไมมีปญหา
ดังกลาวนี้ ในทางปฏิบัติอาจติดตามความเขมขนของ
สารตั้ งต น หรื อผลิตผลที่ เ วลาตาง ๆ แลว นํ ามาเขีย น
กราฟระหวางความเขมขนกับเวลา จากนั้นจึงคํานวณ
ความเขมขนที่เวลา t = 0 ดังแสดงในภาพ
ความเขมขน
อัตราเริ่มตน
คิดจากสารเริ่มตน ผลิตภัณฑ
สารเริ่มตน
อัตราเริ่มตน
คิดจากผลิตภัณฑ
เวลา
ภาพที่ 12 การเปลี่ยนแปลงความเขมขนของสารตั้งตนและสารผลิตภัณฑ กับเวลา
20

21. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
การศึกษาอัตราของปฏิกิริยา ใชวิธีทําการทดลองหลาย ๆ การทดลอง โดยที่แตละการ
ทดลองใชความเขมขนเริ่มตน (initial concentration) ของสารตั้งตนตางกันแลวบันทึกอัตราเริ่มตน
ที่ไดจากการทดลอง และสามารถเขียนความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเขมขน
ของสารไดในรูปของคณิตศาสตรดังนี้
A+B C+D
อัตราการเกิดปฏิกิริยา α [A] [B]
หรือ อัตราการเกิดปฏิกิริยา = k [A] [B]
หรือ R (Rate) = k [A] [B]
สมการแสดงความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเขมขนของสารตั้งตนที่มี
ผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เรียกวา กฎอัตรา (rate law) คา k เปนคาคงที่เรียกวา คาคงที่
อัตรา (rate constant) คา k จะมีคาเทากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อสารตั้งตนทุกชนิดมีความ
เขมขนเทากับหนึ่งหนวย และ k จะมีคามากหรือนอยขึ้นกับปจจัยตาง ๆ เชน ธรรมชาติของสารตั้ง
ตน อุณหภูมิ ฯลฯ
d [ A] d [B ] d [C ] d [D ]
− =− = = = k [ A][ B ]
dt dt dt dt
สําหรับปฏิกิริยาตอไปนี้
3A + 2B C+D
สามารถเขียนกฎอัตราในเทอมของผลคูณของความเขมขนของสารตั้งตนยกกําลังดวยเลข
บางตัวไดดังนี้
1 d [ A] 1 d [B ] d [C ] d [D ]
− =− = = = k [ A]m [B ]n
3 dt 2 dt dt dt
สําหรับเลขยกกําลัง m และ n อาจมีคาเทาใดก็ได จะเปนบวกหรือลบก็ได โดย
m คือ อันดับ (order) ของปฏิกิริยา เมื่อถือ A เปนหลัก
n คือ อันดับ (order) ของปฏิกิริยา เมื่อถือ B เปนหลัก
m + n คือ อันดับรวมของปฏิกิริยา (overall order of reaction)
(คา m และ n ไมจําเปนตองเทากับคาสัมประสิทธิ์ในสมการปริมาณสัมพันธ ดังนั้นคา
ของ m และ n จะตองหาจากการทดลองเทานั้น)
21

22. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
m+n เทากับ 0 เรียกวา ปฏิกิริยาอันดับศูนย (zero – order reaction)
m+n เทากับ 1 เรียกวา ปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง (first – order reaction)
m+n เทากับ 2 เรียกวา ปฏิกิริยาอันดับสอง (second – order reaction)
m+n เทากับ 3 เรียกวา ปฏิกิริยาอันดับสาม (third – order reaction)
m+n เทากับ 3/2 เรียกวา ปฏิกิริยาอันดับสามสวนสอง (three – halves
order reaction)
ตัวอยางเชน การทดลองปฏิกิริยาระหวางออกซิเจนและไนโตรเจนออกไซด
O2(g) + 2NO(g) 2NO2 (g)
การทดลองที่ ความเขมขนเริมตนของปฏิกิริยา (โมล/ลิตร)
่ อัตราเริ่มตน
O2 NO (mol dm-3 s-1)
1 1.10 x 10-2 1.30 x 10-2 3.21 x 10-3
2 1.10 x 10-2 2.60 x 10-2 12.8 x 10-3
3 1.10 x 10-2 3.90 x 10-2 28.8 x 10-3
4 2.20 x 10-2 1.30 x 10-2 6.40 x10-3
5 3.30 x 10-2 1.30 x 10-2 9.60 x 10-3
จากตาราง การทดลองที่ 1 และ 4 จะเห็นวาถาเพิ่มความเขมขนเริ่มตนของ O2 (g) เปนสอง
เทา โดยที่ความเขมขนของ NO (g) คงที่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเพิ่มขึ้น และจากการทดลองที่
1 และ 2 จะเห็นวาถาเพิ่มความเขมขนเริ่มตนของ NO (g) เปนสองเทา โดยที่ความเขมขนของ O2
(g) คงที่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเพิ่มขึ้น
m[ ]
Rate 4 k O 2 4 [NO ] 4
n
=
Rate 1 kO m [ ]
2 1 [NO ] 1
n
m
Rate 4 ⎛ [O 2 ] 4 ⎞
=⎜ ⎟
Rate 1 ⎜ [O 2 ]1
⎝
⎟
⎠
6.40 x 10-3 mol dm-3s-1 = 2.20 x 10-2 mol dm-3s-1 m
3.21 x 10-3 mol dm-3s-1 1.10 x 10-3 mol dm-3s-1
22

23. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
1.99 = (2.00)m
2 = 2m ดังนั้น m = 1
จะเห็นวาปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเมื่อยึด O2 เปนหลัก แสดงวาเมื่อเพิ่ม
ความเขมขนของ O2 เปนสองเทา อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเปน 2 เทา
[ ]
m
Rate 2 k O 2 2 [NO ] 2
n
=
Rate 1 kO [ ]
m
2 1 [NO ] 1
n
n
Rate 2 ⎛ [NO ]2 ⎞
=⎜ ⎟
Rate 1 ⎜ [NO ]1
⎝
⎟
⎠
12.8 x 10-3 mol dm-3s-1 = 2.60 x 10-2 mol dm-3s-1 n
3.21 x 10-3 mol dm-3s-1 1.30 x 10-3 mol dm-3s-1
3.99 = (2.00)n
4 = 2m ดังนั้น n = 2
จะเห็นวาปฏิกิริยานี้เปนปฏิกิริยาอันดับสองเมื่อยึด NO เปนหลัก แสดงวาเมื่อเพิ่ม
ความเขมขนของ NO เปนสองเทา อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเปน 4 เทา ดังนั้นจะเขียนกฎ
อัตราของปฏิกิริยานี้ไดวา Rate = k[O2][NO]2
นักเรียนอาจจะใชตวอยางนีคํานวณโดยใชการทดลองครั้งอื่น ๆ เพื่อตรวจสอบผลการทดลองได
ั ้
Note
23

24. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
แบบฝกหัด
1. Determining Reaction Orders from Initial Rate Data
Many gaseous reactions occur in a car engine and exhaust system. One of these
is NO2(g) + CO (g) NO(g) + CO2(g) rate = k[NO2]m[CO]n
Experiment Initial Rate (mol/L.s) Initial [NO2](mol/L) Initial [CO](mol/L)
1 0.0050 0.10 0.10
2 0.0800 0.40 0.10
3 0.0050 0.10 0.20
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
24

25. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
การหาคาคงที่อัตรา (Determining the Rate Constant)
เมื่อทราบกฎอัตราของปฏิกิริยาตาง ๆ แลวก็สามารถหาคาคงที่อัตราได
คาคงที่อัตรานี้เปนคาเฉพาะที่อุณหภูมิหนึ่ง ในที่นี้จะใชขอมูลจากการทดลองปฏิกิริยาระหวาง
ออกซิเจนและไนโตรเจนออกไซด (หนา 19)
rate 1 3 . 21 x 10 −3 mol / L.s
k = =
[O 2 ][ NO ] 2 (1.10 x 10 −2
)(
mol / L 1 . 30 x 10 − 2 mol / L )
2
3 . 21 x 10 −3 mol / L.s
= = 1 . 73 x 10 3 L2 / mol 2 .s
−6 3 3
1 . 86 x 10 mol /L
นักเรียนสามารถตรวจสอบไดจากการทดลองครั้งอื่น ๆ ไดดวยวิธีเดียวกันนี้ จะสังเกตเห็น
ไดวาคา k นี้จะมีหนวยขึ้นอยูกับอันดับของปฏิกิริยา ดังนั้นคา k จึงไมนิยมเขียนหนวยไว นักเรียน
ลองตรวจสอบหนวยของคา k ในเมื่อเวลามีหนวยเปน s ในตารางนี้
Overall Reaction Oder Unit of k (t in seconds)
0 Mol/L.s (or mol L-1s-1)
1 1/s (or s-1)
2 L/mol.s (or L mol-1 s-1)
3 L2/mol2.s (or L2 mol-1 s-1)
สามารถสรุปเปนสูตรทั่วไปไดวา
(L/mol)order – 1
Unit of k =
unit of t
Note
25

26. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
6. กลไกของปฏิกิริยาและอัตราการเกิดปฏิกิริยา
6.1 กระบวนการปฐม
สมการแสดงปฏิกิริยาเคมีไมไดบอกใหเราทราบวาปฏิกิริยาเกิดขึ้นอยางไร ใน
หลาย ๆ กรณี สมการเคมีแสดงผลรวมของปฏิกิริยายอยหลาย ๆ ขั้น และปฏิกิริยาสวนใหญมิได
เกิดขึ้นภายในขั้นเดียว เชน
2 O3 (g) 3 O2 (g)
ปฏิกิริยานี้ไมไดหมายความวา 2 โมเลกุลของ O3 เขามาชนกัน แลวได O2 3
โมเลกุลเปนผลิตผลในทันที ปฏิกิริยานี้ดําเนินไปโดยมี 2 ขั้นตอน ดังนี้
O3 (g) O2 (g) + O (g)
O3 (g) + O (g) 2 O2 (g)
แตละขั้นของปฏิกิริยาที่เชื่อวาเกิดขึ้นนี้ เรียกวา กระบวนการปฐม (elementary
process or elementary steps or elementary reactions) เปนการแสดงขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา
ในระดับโมเลกุล เราเรียกการแสดงขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยายอยเหลานี้ตามลําดับวา กลไกของ
ปฏิกิริยา (reaction mechanism)
O3 (g) O2 (g) + O (g) กระบวนการปฐม
O3 (g) + O (g) 2 O2 (g) กระบวนการปฐม
2 O3 (g) + O (g) 3 O2 (g) + O (g) ปฏิกิริยารวม
เราเรียก O (g) ในปฏิกิริยานี้วา สารมัธยันต (Intermediate) หมายถึงสาร
ที่เกิดขึ้นในกลไกของปฏิกิริยาแตไมปรากฏในสมการแสดงปฏิกิริยารวม สังเกตวาสารมัธยันตรจะ
เกิดในขั้นแรกของกลไกและจะถูกใชตอไปในขั้นใดขั้นหนึ่ง สารมัธยันตหรืออินเตอรมิเดียตนี้
แตกตางกับแอกติเวเตดคอมเพล็ก เพราะอินเตอรมีเดียตเกิดขึ้นจริง ๆ และสามารถตรวจสอบไดแม
ในบางกรณีอาจจะไมงายนัก เพราะอาจเกิดขึ้นแลวถูกใชไปอยางรวดเร็วมาก
Note
26

27. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
พิ จ ารณากระบวนการปฐมข า งต น ทํ า ให แ บ ง ออกเป น ชนิ ด ต า ง ๆตาม
จํานวนโมเลกุลของสารที่เขาทําปฏิกิริยากันในแตละขั้นดังนี้
1. กระบวนการโมเลกุลเดี่ยว (unimolecular reaction) เปนกระบวนการ
ที่มีสารเริ่มตนเพียงโมเลกุลเดียว เชน
O3 (g) O2 (g) + O (g)
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
2. กระบวนการโมเลกุลคู (bimolecular reaction) เปนกระบวนการที่มี
สารเริ่มตน 2 โมเลกุลเขาทําปฏิกิริยากัน เชน
O3 (g) + O (g) 2 O2 (g)
NO2Cl (g) + Cl (g) NO2 (g) + Cl2 (g)
3. กระบวนการโมเลกุลสาม (termolecular reaction) เปนกระบวนการ
ชนิดที่สารเริ่มตน 3 โมเลกุลเขาทําปฏิกิริยากัน กระบวนการโมเลกุลสามนี้ไมคอยพบบอยนัก
Note
เนื่องจากเชื่อวาปฏิกิริยาเกิดขึ้นจริง ฉะนันจึงเขียนกฎอัตราสําหรับแตละ
้
กระบวนการได โดยดูจากปริมาณสัมพันธไดทันที ดังนี้
Elementary Step Molecularity Rate Law
A Product Unimolecular Rate = k[A]
2A Product Bimolecular Rate = k[A]2
A+B Product Bimolecular Rate = k[A][B]
2A + B Product Termolecular Rate = k[A]2[B]
27

28. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
6.2 ขั้นกําหนดอัตรา
การเขียนปฏิกริยาเคมี ถาแยกออกเปนกระบวนการปฐมแสดงวาเราทราบ
ิ
กลไกหรือวิถีทางของการเกิดปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยาในกระบวนการปฐมแตละขั้นนันมีคา
้
ไมเทากัน และอัตราของปฏิกิริยารวมยอมขึ้นอยูกับกระบวนการปฐม ในทางปฏิบัติเราศึกษา

กลไกของปฏิกิริยาโดยเริ่มจากการรวบรวมขอมูล (จากการวัดอัตราการเกิดปฏิกิรยา) นําขอมูล
ิ
เหลานี้มาวิเคราะหเพื่อหาคาคงที่อัตราและอันดับของปฏิกิริยา เขียนกฎอัตรา แลวจึงเสนอกลไก
ของปฏิกิริยาในรูปของกระบวนการปฐมโดยมีหลักการ 2 ขอ
- กระบวนการปฐมทั้งหมดตองรวมกันไดสมการแสดงปฏิกิริยารวม
- ขั้นกําหนดอัตรา (rate determining step) ซึ่งหมายถึงกระบวนการ
ปฐมขั้นที่ชาที่สุดในกลไกจะตองใหกฎอัตราที่เหมือนกับกฎอัตราที่ไดจากการทดลอง
นอกจากนี้ในการเสนอกลไกของปฏิกิริยาเคมี จะตองมีวิธีตรวจสอบได
วาสารมัธยันตรในกระบวนการปฐมแตละขั้นเกิดขึ้นจริงดังแสดงในกลไก
ปฏิกิริยาระหวางไนโตรเจนไดออกไซดกับคารบอนมอนนอกไซด
ดังสมการ NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)
ถาเราเขียนกฎอัตราโดยดูจากปริมาณสัมพันธทันที ก็จะผิด ซึ่งนักเรียน
ไดเคยหากฎอัตราของปฏิกิริยานี้แลวจากแบบฝกหัดขอที่ 10 และคําตอบคือ
Rate = k[NO2]2
กลไกของปฏิกิริยานี้เปนดังนี้
(1) NO2(g) + NO2(g) NO3(g) + NO(g) [slow;rate determining]
(2) NO3(g) + CO (g) NO2(g) + CO2(g) [fast]
พิจารณาจากกลไกของปฏิกิริยาจะเห็นวา NO3 (g) เปนสารมัธยันตร หรือ
สารอินเทอรมิเดียต และสามารถเขียนกฎอัตราของกระบวนการปฐมไดดังนี้
(1) Rate1 = k1[NO2][NO2] = k1[NO2]2
(2) Rate2 = k2[NO3][CO]
28

29. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) โรงเรียนวิทยาศาสตรของรัฐ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี 3 (ว40123) ภาคเรียนที่ 1 ปการศึกษา 2549
ถา k1 = k จะไดวากฎอัตราของกระบวนการปฐมที่ 1 เทากับกฎอัตรา
ของปฏิกิริยานี้ และกระบวนการปฐมที่ 1 เปนขั้นที่ชาเมื่อเทียบกับขั้นที่ 2 ดังนั้นกระบวนการ
ปฐมขั้นที่ 1 นี้จึงเปนขั้นกําหนดอัตราของปฏิกิริยา ถึงตรงนี้เมื่อนักเรียนพิจารณาแบบฝกหัดที่
12 จะตอบไดวาเพราะเหตุใด CO จึงเปนปฏิกิริยาอันดับศูนย ทั้งนี้เนื่องจาก CO เปนการ
เกิดปฏิกิริยาหลังจากขั้นกําหนดอัตรานั่นเอง
แบบฝกหัด
11. เชื่อกันวาการสลายตัวของไนตรัสออกไซด (N2O) เกิดขึ้นดวยกลไก 2 ขั้น ดังนี้
ขั้นที่ 1 N2O N2 + O
ขั้นที่ 2 N2O + O N2 + O2
กฎอัตราที่ไดจากการทดลองคือ r = k[N2O]
(ก) จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยารวม
(ข) สารใดเปนสารมัธยันตร
(ค) กระบวนการปฐมทั้งสองขั้นมีอัตราการเกิดตางกันอยางไร
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
29