More Related Content
Similar to ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
Similar to ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา (20)
ใบความแนวคิดการเกิดปฏิกิริยา
- 1. ใบความรู้ที่ ٢
เรื่อง แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีและ
พลังงานกับการดำาเนินไปของปฏิกิริยา
***********************************************
********* ครูศักดิ์อนันต์ อนันตสุข
1. แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกิริยาเคมีหนึ่งๆ จะเกิดได้หรือไม่ เกิดขึ้นได้อย่างไร เกิด
เร็ ว หรื อช้ า ได้ อย่า งไร นอกจากจะทราบจากการทดลองแล้ ว ยั ง
สามารถทราบได้จากการใช้ทฤษฎีอ ธิบ ายอัตราการเกิ ดปฏิกิริย า
เช่น ทฤษฎีการชน และทฤษฎีทรานสิชันสเตต เป็นต้น ทฤษฎีดัง
กล่าวจะอธิบายให้ทราบว่าการที่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้ต้องมีสภาวะ
อย่ า งไร และเมื่ อ มี ป ฏิ กิ ริ ย าเกิ ด ขึ้ น แล้ ว การเพิ่ ม ความเข้ ม ข้ น
อุณหภูมิ ทำาให้เกิดเร็วขึ้น เป็นเพราะเหตุใด
ทฤษฎีการชนกันของก๊าซ (collision theory of gases)
นั ก วิ ท ยาศาสตร์ เ ชื่ อ ว่ า “ปฏิ กิ ริ ย าเคมี เ กิ ด ขึ้ น ได้ เมื่ อ
อนุ ภ าคของสารตั้ ง ต้ น เข้ า มาชนกั น ” อนุ ภ าคดั ง กล่ า วอาจจะ
เป็ น โมเลกุ ล อะตอมหรื อ ไอออนก็ ไ ด้ อย่ า งไรก็ ต ามไม่ ไ ด้
หมายความว่า การชนกันทุกครั้งจะต้องเกิดปฏิกิริยายังต้องอาศัย
ปั จ จั ย อื่ น ๆ เช่ น พลั ง งานก่ อ กั ม มั น ต์ และทิ ศ ทางของการชน
ประกอบด้วย กล่าวได้ว่า การชนกันบางโอกาสเท่านั้นที่ทำาให้เกิด
ปฏิกิริยาได้ ดังนั้นอัตราการชนจึงสูงกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ตัวอย่าง เช่น ก๊าซ H2 1 โมล (6.02 x 1023 โมเลกุล) บรรจุ
อยู่ในภาชนะที่มีก๊าซ O2 1 โมล (6.02 x 1023 โมเลกุล)อัตราการ
ชนกันระหว่างโมเลกุลของ H2 และ O2 จะมีค่ามากกว่า 1030 ครั้ง
ต่อวินาที จะพบว่าไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น แต่ถ้านำา ก๊าซ NO 1 โมล
บรรจุ ล งในภาชนะที่ มี ก๊ า ซ O2 1 โมลจะพบว่ า มี อั ต ราการชน
มากกว่า 1030 ครั้งต่อวินาที เช่นเดียวกัน แต่สามารถเกิดปฏิกิริยา
ได้ เ ป็ น NO2 แสดงให้ เ ห็ น ว่ า ในบางกรณี ถึ ง แม้ อ นุ ภ าคจะชนกั น
มากเพียงใดก็ยังไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น แต่บางกรณีปฏิกิริยาจะเกิด
ขึ้นได้อย่างรวดเร็ว
ทฤษฎี ที่ ใ ช้ อ ธิ บ ายการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าดั ง กล่ า วนี้ เรี ย กว่ า
ทฤษฎีการชนกันของก๊าซ
พลังงานก่อกัมมันต์ (Activation energy)
- 2. ตามหลั ก ของทฤษฎี จ ลน์ ที่ อุ ณ หภู มิ ห นึ่ ง ๆ โมเลกุ ล หรื อ
อะตอมของก๊ า ซทุ ก ชนิ ด จะมี พ ลั ง งานจลน์ เ ฉลี่ ย เท่ า กั น และมี
ความเร็วเท่ากับความเร็วเฉลี่ย แต่ในสภาพความเป็นจริง โมเลกุล
ของก๊าซจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างๆ กัน แม้ว่าจะเป็นโมเลกุล
ชนิดเดียวกัน บางกลุ่มอาจจะเคลื่อ นที่ ด้วยความเร็วตำ่า มาก บาง
กลุ่มอาจจะสูงมาก หรือบางโมเลกุลมีการชนกันแล้วทำาให้หยุดนิ่ง
ก า ร ที่ โ ม เ ล กุ ล เ ห ล่ า นี้ เ ค ลื่ อ น ที่ ไ ด้ เ ร็ ว ไ ม่ เ ท่ า กั น ทำา ใ ห้ มี
พลังงานจลน์ในตัวแตกต่างกัน พวกโมเลกุลที่เคลื่อนที่ช้าลงจะมี
พลังงานจลน์ในตัวตำ่า และพวกที่ที่เคลื่อนที่เร็ว จะมีพลังงานจลน์
ในตัวสูง
เมื่อโมเลกุลเหล่านี้เคลื่อนที่ตลอดเวลาและชนกันจะทำาให้มี
การเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้น อาจจะมีการถ่ายเทพลังงานจาก
โมเลกุ ล หนึ่ ง ไปยั ง อี ก โมเลกุ ล หนึ่ ง ถ้ า โมเลกุ ล ที่ ช นกั น นั้ น มี
พลั ง งานจลน์ สู ง พลั ง งานที่ ไ ด้ จ ากการชนก็ จ ะมี ค่ า สู ง และถ้ า
พลั ง งานนั้ น สู ง มากพอจะทำา ให้ เ กิ ดการสลายพั น ธะในสารตั้ ง ต้ น
ทำา ใ ห้ มี โ อ ก า ส ส ร้ า ง พั น ธ ะ ใ ห ม่ เ กิ ด เ ป็ น ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์ ไ ด้ ซึ่ ง
หมายความว่า ในกรณีของการชนกันดังกล่าวจะทำา ให้มีปฏิกิริยา
เคมีเกิดขึ้น แต่ในทางตรงกันข้าม เนื่องจากโมเลกุลทั้งหมดไม่ได้
มี พ ลั ง งานจลน์ สู ง มากพอ บางโมเลกุ ล อาจจะมี พ ลั ง งานตำ่า มาก
เมื่อโมเลกุลเหล่านี้มาชนกันพลังงานที่ได้จากการชนกันจะมีค่าไม่
สูงพอ ทำาให้ไม่สามารถสลายพันธะของสารตั้งต้น ดังนั้นปฏิกิริยา
จึงไม่เกิดขึ้น นั่นคือ การชนกันของโมเลกุลที่พลังงานตำ่าปฏิกิริยา
เคมีจะไม่เกิดขึ้น “พลังงานของโมเลกุลที่ชนกันแล้ว ทำา ให้มี
ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้อย่างน้อยจะต้องมีค่าเท่ากับพลังงานค่า
หนึ่ง เรียกว่า ก่อกัมมันต์หรือพลังงานกระตุ้น” ถ้าโมเลกุลที่
เข้ า มาชนกั น มี พลัง งานเท่ า กั บ หรื อ มากกว่ า พลั งงานก่ อ กั ม มั น ต์
การชนกันนั้นจะทำา ให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ แต่ถ้าโมเลกุลที่เข้ามา
ชนกัน มีพลังงานน้อยกว่าพลังงานก่อกัมมันต์ การชนกันนั้นจะไม่
เกิดปฏิกิริยาเคมี
เมื่ อ โมเลกุ ล ที่ มี พ ลั ง งานในตั ว สู ง กว่ า พลั ง งานพลั ง งาน
กระตุ้นเข้ามาชนกัน จะก่อให้เกิดการสลายพันธะภายในโมเลกุล
นั้น ในขณะเดียวกันจะเกิดการสร้างพันธะขึ้นใหม่พร้อมๆ กัน ก่อ
ให้ เ กิ ด สารประกอบเชิ ง ซ้ อ นที่ มี ทั้ ง การสลายและสร้ า งพั น ธะขึ้ น
เรียกสารนี้ว่า สารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น (activated complex) สาร
เชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้นจะมีพลังงานในตัวสูงกว่าโมเลกุลเดิมทำา ให้
- 3. อยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียร อาจจะเกิดการเปลี่ยนแปลงต่อไปกลาย
เป็นผลิตภัณฑ์หรืออาจจะกลับคืนเป็นสารเดิมก็ได้
เช่ น ในปฏิ กิ ริ ย า A2 + B2 → 2AB สามารถแสดงสาร
เชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้นได้ดังนี้
ทิศทางการชนกันของโมเลกุล
ถึ ง แม้ ว่ า โมเลกุ ล ที่ เ ข้ า มาชนกั น จะมี พ ลั ง งานในตั ว สู ง
มากกว่า พลังงานก่อกัมมันต์ และชนกันอย่างแรง อาจจะไม่เกิด
ปฏิกิริยาก็ได้ถ้าทิศทางของการชนกัน หรือตำาแหน่งการจัดตัวของ
โมเลกุลที่ เข้ าชนกั นไม่เ หมาะสม หมายความว่า ปฏิกิริยาเคมีจ ะ
เกิดขึ้นได้นั้นต้องขึ้นอยู่กับทิศทางการชนกั นด้ วย โดยที่ทิ ศทาง
ของการชนมีส่วนสัมพันธ์กับพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา ถ้า
ทิศทางของการชนเหมาะสม พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาจะ
ตำ่ากว่าในกรณีที่ทิศทางของการชนไม่เหมาะสม ซึ่งเป็นผลให้เกิด
ปฏิกิริยาได้ง่ายกว่า
ตั ว อย่ า งเช่ น ปฏิ กิ ริ ย าระหว่ า ง H2O (g) กั บ CO (g) ได้
ผลิตภัณฑ์เป็น H2 (g) และ CO (g) ตามสมการ H2O (g)
+ CO (g) → H2 (g) + CO2 (g)
นอกจากการที่โ มเลกุ ล ของ H2O ที่มี พลังงานสู ง มาชนกั บ
โมเลกุลของ CO ที่มีพลังงานสูงแล้ว โมเลกุลทั้ง 2 จะต้องมีการ
จั ด ตั ว ให้ ถู ก ทิ ศ ทางด้ ว ย โมเลกุ ล อาจจะชนกั น ในลั ก ษณะต่ า งๆ
ดังนี้
- 4. การชนกันในแบบที่ I ออกซิเจนใน H2O ชนกับคาร์บอน
ใน CO ซึ่ ง ถ้ า มี พ ลั ง งานสู ง พอจะได้ เ ป็ น CO2 และ H2 แสดงว่ า
ทิศทางของการชนเหมาะสม สามารถเกิดปฏิกิริยาได้
การชนกันในแบบที่ II ออกซิเจนใน H2O และใน CO ชน
กัน ซึ่งเป็นทิศทางของการชนที่ไม่เหมาะสม ถึงแม้วาจะมีพลังงาน
่
สูงก็จะไม่เกิดปฏิกิริยา ไม่ได้ CO2 และ H2
การชนกั น ในแ บบ ที่ III ไฮโดรเจ นใน H2O ชนกั บ
คาร์ บ อนใน CO ซึ่ ง ก็ เ ป็ น ทิ ศ ทางการชนที่ ไ ม่ เ หมาะสมเช่ น
เดียวกัน ดังนั้นการชนแบบนี้จะไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น
พิจารณาตัวอย่างทิศทางการชนที่เหมาะสมของปฏิกิริยา
CO2 + H2O → H2CO3 + HCO3- + H+
ก๊าซ CO2 และ H2O อาจจะชนกันได้หลายแบบ ดังในรูป
CO2 + H 2O → H2CO3 +
HCO3- + H+
- 5. รูปที่ 2 ทิศทางการชนกันของ CO2 และ H2O
เฉพาะการชนกันในรูป (a) เท่านั้น ถ้าพลังงานของโมเลกุล
สูงมากพอ จะทำาให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ เนื่องจากมีทิศทางการชน
ที่เหมาะสม สำา หรับการชนแบบอื่นๆ ถึงแม้ว่าจะมีพลังงานสูงก็ไม่
เกิดปฏิกิริยา เพราะทิศทางการชนไม่เหมาะสม
การอธิบายเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีจึงสามารถสรุปได้ว่า
“ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นได้เมื่ออนุภาคของสารตั้งต้นเข้ามา
ชนกัน อนุภาคที่เข้ามาชนกันนี้จะต้องมีพลังงานในตัว อย่าง
น้อยเท่ากับพลังงานก่อกัมมันต์ และจะต้องชนกันในทิศทาง
ที่ เหมาะสม” ซึ่ งเป็นเหตุ ผลที่ ใ ช้ อ ธิ บ ายว่า ทำา ไมการชนกั น บาง
ครั้งเท่านั้น จึงเกิดปฏิกิริยา โมเลกุลส่วนหนึ่ง จะมีพลังงานน้อย
กว่ า พลัง งาน ก่ อกั ม มั น ต์ ซึ่ ง เมื่ อ ชนกั น จะไม่ เ กิ ดปฏิ กิริ ย า และ
โมเลกุลที่มีพลังงานมากกว่าพลังงานก่อกัมมันต์ ถ้าชนกันไม่ถูก
ทิ ศ ทางก็ จ ะไม่ เ กิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเช่ น เดี ย วกั น ดั ง นั้ น อั ต ราการเกิ ด
ปฏิกิริยาจึงต้องมีค่าน้อยกว่าอัตราการชนกันของโมเลกุล
สำาหรับการที่จะอธิบายว่าปฏิกิริยาเคมีหนึ่ง ๆ มีอัตราการเกิด
ปฏิกิริยาสูงหรือตำ่าต้องอาศัยปัจจัย 2 อย่าง คือ
1. จำานวนอนุภาคที่มีพลังงานสูง
2. ค่าพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา
การที่ปฏิกิริยาเกิดช้าเป็นเพราะปฏิกิริยานั้นมีพลังงานก่อกัม
มันต์สูง ซึ่งอนุภาคที่จะชนกันแล้วทำา ให้เกิดพลังงานเท่ากับ หรือ
มากกว่าพลังงานก่อกัมมันต์ จะต้องเป็นอนุภาคที่มีพลังงานสูงมาก
ซึ่งที่อุณหภูมิปกติอนุภาคที่มีพลังงานสูงๆ เหล่านี้จะมีจำานวนน้อย
จึงเป็นผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาตำ่า
- 6. ดังนั้น ปฏิกิริยาที่เ กิดเร็ วจะต้ องมีค่าพลังงานก่ อกั มมั นต์ ตำ่า
และมี จำา นวนอนุ ภ าค ที่ มี พ ลั ง งานสู ง อยู่ ม าก ในทำา นองกลั บ กั น
ปฏิกิริยาจะเกิดช้าถ้ามีพลังงานก่อกัมมันต์สูง และมีจำานวนอนุภาค
ที่มีพลังงานสูงอยู่น้อย โดยทั่วๆ ไปพลังงานก่อกัมมันต์กับจำานวน
โมเลกุลทีมีพลังงานสูง จะมีส่วนสัมพันธ์กัน ในปฏิกิริยาที่มีพลังงา
นก่อกัมมันต์ตำ่า จะมีโมเลกุลที่มีพลังงานสูงๆ เมื่อเทียบกับพลังงา
นก่อกัมมันต์จำานวนมาก ในขณะที่ปฏิกิริยาที่มีพลังงานก่อกัมมันต์
สูง จะมีโมเลกุลทีมีพลังงานสูงๆ อยู่น้อย
่
รูปที่ 3 เปรียบเทียบการเล่นบาสเกตบอลกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี
ภาพ a แสดงให้เห็นว่าพลังงานยังไม่พอ ในแง่ของการเกิด
ปฏิ กิ ริ ย าก็ คื อ พลั ง งานไม่ ถึ ง พลั ง งานก่ อ กั ม มั น ต์ ทำา ให้ ไ ม่ เ กิ ด
ปฏิกิริยา
ภาพ b พลังงานที่ใช้ มากเกิน พอ ไม่ เหมาะสม ในแง่ข อง
การเกิดปฏิกิริยาเคมีก็คือ พลังงานสูงกว่า พลังงานก่อกัมมันต์ แต่
ทิศทางของการชนไม่เหมาะสม ทำาให้ไม่เกิดปฏิกิริยา
ภาพ c แสดงให้เห็นถึงพลังงานพอและทิศทางถูกต้อง ใน
แง่ ของการเกิดปฏิ กิ ริ ย าเคมี ก็คือ พลั ง งานสู ง พอและมี ทิ ศทางที่
เหมาะสม ทำาให้เกิดปฏิกิริยาเคมี
-----------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------
- 7. 2. พลังงานกับการดำาเนินไปของปฏิกิริยา
เนื่ อ งจากการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเคมี จะต้ อ งมี พ ลั ง งานเข้ า มา
เกี่ยวข้องด้วย ถ้าเป็นปฏิกิริยาของสารประกอบโคเวเลนต์จะมีการ
สลายพันธะของสารตั้งต้น และมีการสร้างพันธะของสารผลิตภัณฑ์
ขึ้ น ถ้า พลั ง งานที่ ใ ช้ ใ นการสลายพั น ธะทั้ ง หมดรวมกั น แล้ ว มี ค่ า
ม า ก ก ว่ า พ ลั ง ง า น ที่ ไ ด้ จ า ก ก า ร เ กิ ด พั น ธ ะ ใ ห ม่ ร ว ม กั น ก า ร
เปลี่ยนแปลงนั้นจะเป็นประเภทดู ดความร้ อ น ในทางตรงกั น ข้ า ม
ถ้ า พลั ง งานที่ ใ ช้ ใ นการสลายพั น ธะทั้ ง หมดรวมกั น มี ค่ า น้ อ ยกว่ า
พ ลั ง ง า น ที่ เ กิ ด ขึ้ น เ นื่ อ ง จ า ก ก า ร ส ร้ า ง พั น ธ ะ ร ว ม กั น ก า ร
เปลียนแปลงนั้นก็จะเป็นประเภทคายความร้อน
่
ในแง่ ข องพลั ง งานของโมเลกุ ล ถ้ า สารที่ เ ป็ น ผลิ ต ภั ณ ฑ์ มี
พลังงานตำ่ากว่าสารตั้งต้น ปฏิกิริยานั้นจะเป็นประเภทคายพลังงาน
แต่ถ้าสารที่เป็นผลิตภัณฑ์มีพลังงานสูงกว่าสารตังต้น ปฏิกิริยานั้น
จะเป็นประเภทดูดพลังงาน
การดำา เนิน ไปของปฏิ กิริ ยาในแง่ข องพลัง งานของโมเลกุ ล
เมื่ อ โมเลกุ ล ของก๊ า ซมาชนกั น จนกระทั่ ง กลายเป็ น ผลิ ต ภั ณ ฑ์
สามารถจะแสดงให้ เ ห็ น ได้ โ ดยอาศั ย กราฟแสดงความสั ม พั น ธ์
ระหว่างพลังงานของสารตั้งต้น พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา
และพลังงานของผลิตภัณฑ์ดังนี้
ก. กราฟระหว่าง NO2 กับ CO ซึ่งเป็นประเภทคายความ
ร้อน
NO2 (g) + CO (g) → NO (g) + CO2 (g) +
234 kJ
เขี ย นกราฟแสดงความสั ม พั น ธ์ ร ะหว่ า งพลั ง งานกั บ การ
ดำาเนินไปของปฏิกิริยาได้ดังนี้
รูปที่ 4 การเปลียนแปลงพลังงานของปฏิกิริยา NO2 (g) + CO
่
(g) → NO (g) + CO2 (g)
E1 คือพลังงานของสารตั้งต้น
- 8. E3 คือพลังงานของสารผลิตภัณฑ์
Ea คือพลังงานก่อกัมมันต์ ซึ่งเป็นผลต่างระหว่าง E2 กับ E1
∆ E คือ พลังงานของปฏิกิริยา ซึ่งเป็นผลต่างระหว่าง E3 กับ
E1
ในปฏิกิริยาดังกล่าวนี้
∆ E = -234 kJ
Ea = 66.9 kJ
ข. ปฏิ กิ ริ ย า 2HI (g) H2 (g) + I2 (g) ซึ่ ง เป็ น
ปฏิกิริยาประเภทดูดความร้อน
รูปที่ 5 การเปลี่ยนแปลงพลังงานของปฏิกิริยา 2HI (g) H2
(g) + I2 (g)
เมื่ อ สารตั้ ง ต้ น (HI) ซึ่ ง มี พ ลั ง งาน E1 ชนกั น จนทำา ให้ มี
พลังงานสูงขึ้นเป็น E2 ซึ่งจะกลายไปเป็นผลิตภัณฑ์ (H2 + I2) ที่
มีพลังงาน E3
E3 มีค่ามากกว่า E1 ดังนั้นจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงประเภท
ดูดความร้อน โดยมีพลังงานของปฏิกิริยา หรือพลังงานที่ระบบดูด
เข้าไปเท่ากับ ∆ E
∆E = E3 - E1
Ea = E2 - E1
ในกรณีที่เป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทผันกลับได้ คือ มีทั้ง
ปฏิกิริยาไปข้างหน้า และปฏิกิริยาย้อนกลับ จะมีทั้งพลังงานก่อกัม
มั น ต์ ข องปฏิ กิ ริ ย าไปข้ า งหน้ า (Eaf) และของปฏิ กิ ริ ย าย้ อ นกลั บ
(Ear)
ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาคายความร้อน A B จะมีกราฟ
แสดงการดำาเนินไปของปฏิกิริยาดังนี้
- 9. รูปที่ 6 การเปลียนแปลงประเภทคายความร้อน
่
พลั ง งานของปฏิ กิ ริ ย า ( ∆ E) นอกจากจะพิ จ ารณาจาก
พลั ง งานของสารตั้ ง ต้ น และพลั ง งานของผลิ ต ภั ณ ฑ์ แ ล้ ว ยั ง
สามารถหาได้จากพลังงานกระตุ้น
∆ E = E (ผลิตภัณฑ์) - E (สารตั้งต้น)
= E3 - E1
หรือ ∆ E = Eaf - Ear
ถ้า Eaf > Ear จะเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน
Eaf < Ear จะเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน
อย่างไรก็ตาม ∆ E = Eaf - Ear ใช้ได้กับปฏิกิริยาที่ผัน
กลั บ เท่ า นั้ น ปฏิ กิ ริ ย าที่ เ กิ ด แบบสมบู ร ณ์ จ ะมี แ ต่ ป ฏิ กิ ริ ย าไปข้ า ง
หน้า หรือมีแต่ Eaf ดังนั้นจะใช้ความสัมพันธ์ดังกล่าวไม่ได้
พลังงานก่อกัมมันต์( Ea) กับอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ค่า Ea สามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้โดย
“ปฏิ กิ ริ ย าที่ มี ค่ า Ea ตำ่า จะเกิ ด ได้ เ ร็ ว กว่ า ปฏิ กิ ริ ย าที่ มี Ea
สูง” เช่น
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) มี Ea สู ง มาก
ทำาให้เกิดปฏิกิริยาช้ามากจนสังเกตไม่ได้ แต่ปฏิกิริยา 2NO (g)
+ O2 (g) → 2NO2 (g) เกิดเร็วมากเพราะมี Ea ตำ่า
อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาที่มีค่า Ea ตำ่า อย่างน้อยที่สุดค่า Ea จะ
ต้องเท่ากับพลังงานของสารตั้งต้น ค่า Ea ของปฏิกิริยาแต่ละชนิด
จะน้อยกว่าพลังงานของสารตั้งต้นไม่ได้ ค่า Ea เป็นค่าเฉพาะตั ว
ของปฏิกิริยาหนึ่งๆ ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ ค่า Ea ของปฏิกิริยาต่างชนิด
กันจะมีค่าไม่เท่ากัน ดังแสดงในตารางที่ 1
- 10. ตารางที่ 1 พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาเคมีบางชนิด (ทุกตัว
อยูในภาวะก๊าซ)
่
ปฏิกิริยา Ea (kJ)
H2 + I2 → 2HI 167.2
2HI → H2 + I2 183.9
NO + O3 → NO2 + O2 10.5
Cl2 + H2 → HCl + H 23.0
Br + H2 → HBr + H 73.6
โดยทัวๆ ไปอาจจะสรุปเกี่ยวกับพลังงานก่อกัมมันต์ได้ดังนี้
่
1. Ea คือพลังงานตำ่าที่สุดที่โมเลกุลของสารตั้งต้นจะต้องมี
เพื่อที่จะชนกันแล้วเกิดปฏิกิริยาได้เป็นผลิตภัณฑ์
2. Ea ส่วนใหญ่เป็นพลังงานจลน์ ไม่เกี่ยวกับพลังงานสลาย
พันธะซึ่งเป็นพลังงานศักย์
3. Ea ของปฏิกิริยาหนึ่งๆ จะมีค่าไม่เท่ากัน ค่านี้หาได้จาก
การทดลองและการคำานวณ
4. Ea จะบอกให้ทราบถึงแนวโน้มของอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาที่มี Ea ตำ่าจะเกิดได้เร็วกว่าปฏิกิริยาที่มี Ea สูง
5. Ea ไม่ เ กี่ ย วกั บ พลั ง งานของปฏิ กิริ ย า ไม่ เ กี่ ย วกั บ การดู ด
หรือคายความร้อนของปฏิกิริยา ปฏิกิริยาที่คายความร้อนอาจจะมี
Ea สูงหรือตำ่าก็ได้
6. Ea ไม่ ขึ้ น กั บ อุ ณ หภู มิ ไม่ ว่ า อุ ณ หภู มิ สู ง หรื อ ตำ่า ค่ า Ea จะ
คงที่ ค่า Ea จะลดลงเมื่อมีการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาลงไป
เนื่องจากปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้จะต้องพิจ ารณาทิศทางการ
ชนกันของโมเลกุลด้วย ดังเช่นในปฏิกิริยาระหว่าง H2O กับ CO
ได้เป็น H2 และ CO2 ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ถ้าโมเลกุลของสารตั้ง
ต้นชนกันในทิศทางเหมาะสม จะเกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น
และกลายเป็ นผลิ ตภั ณฑ์ใ นที่ สุด ในกรณี นี้ พ ลั ง งานกระตุ้ น จะตำ่า
แต่ถ้าชนกันไม่เหมาะสม ค่า Ea จะค่อนข้างสูง จึงไม่เกิดปฏิกิริยา
ดังในรูปที่ 7
- 11. รู ป ที่ 7 เปรี ย บเที ย บพลั ง งานก่ อ กั ม มั น ต์ มี ทิ ศ ทางการชน
เหมาะสม และไม่เหมาะสม
-----------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------