อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี Rate of Chemical Reaction

เคมี (ครแู นน) อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมี อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี (Rate of Chemical Reaction) By N.nan 1

เคมี (ครแู นน) อัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคม(ี Rate of Chemical Reaction) ปฏกิ ริ ยิ าเคมี หมายถงึ การท่สี ารตัง้ ตน เปล่ยี นไปเปน ผลิตภณั ฑ(สารใหม) เมอ่ื เวลาผานไปปรมิ าณ ของสารตั้งตนจะลดลง ขณะที่ปรมิ าณสารใหมจะเพมิ่ ขน้ึ เราสามารถแบงชนดิ ของปฏกิ ริ ยิ าเคมไี ด 2 ชนดิ ดังน้ี 1. ปฏกิ ริ ยิ าเนอื้ เดยี ว (Homogeneous Reaction) หมายถงึ ปฏกิ ริ ยิ าท่ีสารต้ังตน ทกุ ตัว ในระบบอยใู นสภาวะเดยี วกนั หรือกลมกลืนเปนเนอ้ื เดยี วกนั เชน 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) …………………………………………………………………………… 2. ปฏกิ ริ ยิ าเนอ้ื ผสม (Heterogeneous Reaction) หมายถงึ ปฏกิ ริ ยิ าท่ีสารต้ังตนอยู ตางสภาวะกนั หรอื ไมก ลมกลนื เปน เนอ้ื เดยี วกนั เชน Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) …………………………………………………………………………….. อตั ราของปฏกิ ริ ยิ า (Rate of chemical reaction)หมายถงึ ปรมิ าณสารตั้งตนทห่ี ายไปตอ หนงึ่ หนวยเวลา(วนิ าที,นาที หรอื ช่ัวโมง)หรือปรมิ าณผลิตภณั ฑทเ่ี กดิ ขน้ึ ตอ หนง่ึ หนว ยเวลา ( วนิ าที , นาที หรือ ช่ัวโมง) กรณที กี่ ารวดั ความเขม ขนโดยตรง 1. ปรมิ าณกา ซที่เกดิ ขน้ึ 2. ความดนั ทเี่ ปล่ยี นแปลง ของสารทําไดย ากนกั เคมมี กั วัด 3. การเปล่ียนสี สมบตั ทิ ี่สัมพนั ธโ ดยตรงกบั ความ 4. การเกดิ ตะกอน เขม ขน เชน ความดนั สีแลว จงึ 5. การเกดิ กรดหรือเบส เปล่ยี นเปน ความเขมขน 1. ความหมายของอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยา = ปรมิ าณสารตงั้ ตน ทเี่ ปลยี่ นแปลงไป ระยะเวลาทเ่ี กดิ ปฏิกริ ยิ า หรือ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า = ปรมิ าณผลติ ภณั ฑทเ่ี ปลย่ี นแปลงไป ระยะเวลาทีเ่ กดิ ปฏกิ ิริยา Note 2

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี 2. การคาํ นวณเกย่ี วกบั อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า Ex. ถาปฏิกริ ยิ าทว่ั ไป คอื A + 2B C + 3D ปฏกิ ิรยิ านี้สามารถวัดอตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าไดห ลายวิธี ดงั น้ี 1. อตั ราการเกดิ สาร C = ………………………………………….. 2. อัตราการเกดิ สาร D = ………………………………………….. 3. อัตราการลดลงของสาร A = ………………………………………….. 4. อตั ราการลดลงของสาร B = ………………………………………….. 5. อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยา = ………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. หรือ ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………….. 1. จากปฏกิ ริ ยิ า Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) จงหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าของปฏกิ ริ ิยานี้ .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3

เคมี (ครูแนน) อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี 2. เชอื้ เพลิงสะอาดชนดิ หน่ึงท่ีสามารถใชใ นเครอ่ื งยนตม ีสมการ คอื 2H2 (g) + O2 (g) ⎯⎯→ 2H2O (g) ก. จงเขียนความสัมพนั ธแสดงการเปลยี่ นแปลงความเขม ขนของ H2 , O2 และ H2O กบั เวลา .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ข. เมอ่ื ความเขม ขนของ O2มอี ตั ราการลดลงเปน 0.23 mol/dm3.s อตั ราการเพมิ่ ข้ึนของความเขม ขน ของ H2O จะเปน เทา ไร .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... ค. จงเขยี นอัตราการลดลงปฏกิ ิรยิ าของ H2 , O2 , อตั ราการเกดิ ของปฏกิ ิริยา H2O .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ง. อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของปฎกิ ิริยาน้ี .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 4

เคมี (ครแู นน) อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี 3. ขอสรปุ เกยี่ วกบั อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี 1. ในปฏกิ ิรยิ าขนั้ หนง่ึ ๆมีข้นั ตอนในการเกดิ ปฏิกริ ิยาหลายข้ันตอน บางขั้นตอนเกิดเร็ว บาง ข้ันตอนเกิดชาขั้นควบคุมปฏิกิริยาหรือข้ันกําหนดอัตรา (Rate Determining Step)คือ ขั้นทีด่ าํ เนนิ ไปชาทส่ี ดุ 2. ในขณะทป่ี ฏิกริ ิยาดําเนินไปเร่ิมตน ปฏิกริ ยิ าเกิดเร็ว เพราะ ปริมาณสารต้ังยังมีมาก แตชว ง หลังอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะชาลง เพราะ ปริมาณสารต้ังตนลดลง เชน การเกิดปฏิกิริยาของลวด แมกนเี ซียมกบั กรดไฮโดรคลอริก Mg + 2HCl -----------> MgCl2 + H2 3. สารแตล ะตัวในสมการจะมอี ตั ราเร็วไมเทา กนั เชน ปฏกิ ริ ยิ า A + 2B ------> 3C + 4D ในทน่ี ส้ี าร B เกิดปฏกิ ริ ิยาไดเรว็ กวาสาร A เขยี นเปน กราฟปฏกิ ริ ิยาได ดังนี้ 4. การหาอัตราเร็วของการเกดิ ปฏิกริ ยิ า หาจากสารตัวใดก็ได เชน - ถาเปนของแขง็ โดยการช่งั นาํ้ หนกั - ถา เปนสารละลายหาความเขมขน - ถา เปน แกส จะตอ งหาโดยการวดั ปรมิ าตรหรือวดั ความดัน 5. การหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า หาจากสารตวั ใดก็ได ผลลพั ธจะเทา กนั โดยใชส ตู ร ดงั นี้ A + 2B ------>3C + 4D 5

เคมี (ครแู นน) อัตราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมี 4. ประเภทของอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี แบงออกเปน 3 ประเภทดังนี้ 1)อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย (Average rate) คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาจาก การเปล่ียนแปลงปรมิ าณสารตง้ั ตน ที่ลดลงหรอื ผลิตภัณฑท ีเ่ พ่มิ ขึ้นทง้ั หมดในหนง่ึ หนว ยเวลา 2)อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ช ว ง เ ว ล า ห น่ึ ง คื อ อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ท่ี คิ ด จ า ก ป ริ ม า ณ ส า ร ตั้ ง ต น ที่ ล ด ล ง ห รื อ ส า ร ผ ลิ ต ภั ณ ฑ ที่ เ พ่ิ ม ข้ึ น ณ ช ว ง ใ ด ช ว ง ห นึ่ ง ข ณ ะ ท่ี ป ฏิ กิ ริ ย า ดํ า เ นิ น อ ยู ใ น 1 หนวยเวลาทช่ี วงน้ัน 3)อั ต ร า ก า ร เ กิ ด ป ฏิ กิ ริ ย า ณ จุ ด ใ ด จุ ด ห น่ึ ง ข อ ง เ ว ล า ห รื อ ที่ เ ว ล า ใ ด เ ว ล า ห น่ึ ง คื อ อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าทค่ี ดิ จากปริมาณสารตงั้ ตน ท่ลี ดลงหรอื สารผลิตภัณฑท่เี พิ่มข้นึ ณที่เวลาใด เวลาหนึ่ง ในชวงเวลาสนั้ ๆขณะที่ปฏิกิริยาดาํ เนินอยูใ น 1 หนว ยเวลาสามารถหาไดจากความชนั ของกราฟ ตวั อยา งที่ 1 ปฏกิ ริ ยิ าระหวา งซิงคก บั สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ ดงั สมการ Zn(s) + 2 HCl (aq) ZnCl (aq) + H (g) 22 ปรมิ าตร H2 (cm3) เวลา (s) 00 10 9 20 19 30 31 40 47 50 71 6

เคมี (ครแู นน) อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี 1. จงคํานวณหาอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเฉลย่ี ในชวงเวลา 9 -19 วนิ าที 2. จงคาํ นวณหาอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเฉลย่ี ในชวงเวลา 19 - 31 วินาที 3. จงคาํ นวณหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเฉลยี่ ในชว งเวลา 31 – 47 วินาที 4. จงหาอัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเฉล่ยี ที่วินาที่ 25 5. จงหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเฉล่ยี ทีว่ นิ าที่ 40 6. จงหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเฉลี่ยทว่ี นิ าท่ี 47 7. จงหาอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเฉลย่ี ของ H2และ HCl 7

เคมี (ครูแนน) อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี ตวั อยา งที่ 2 ปฏกิ ริ ิยา 2N2O5 (g) 4NO2(g) + O2(g) การสลายตัวของ N2O5 มกี ารเปล่ียนแปลงความเขม ขน ดังน้ี 3 Time ,t (s) 0 ความเขมขนของN2O5 (mol/dm ) X 500 3.5 1000 2.5 1500 1.8 2000 1.2 ถาอตั ราการสลายตัวของ N2O5 เปน 1.9 x 10 -3mol/dm3.s จงตอบคําถามตอไปน้ี 1. จงหาความเขม ขนเร่ิมตน ของ N2O5 2. จงหาอตั ราการเกดิ O2ในชวงเวลา 0 -500 วนิ าที 3. อตั ราการเกดิ NO2เปน mol/dm3.s 4. จงหาอัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าทวี่ ินาทที ี่ 1000 8

เคมี (ครูแนน) อตั ราการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี แบบฝก หดั 1.การสลายตวั ของ H O ได O และน้าํ ณ อุณหภมู หิ น่ึง สามารถวดั ปริมาตรแกส O ณ วนิ าทตี า งๆได 22 2 2 ขอ มลู ดังนี้ 2H O 2H O(l) + O (g) 22 22 เวลา 0 10 20 30 40 50 ปรมิ าตร O (cm3) 0 30 44 53 59 60 2 1. จงหาอัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมเี ฉล่ีย 2. จงอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมใี นวนิ าทที ี่ 20 2. สาร X สลายตัวใหสาร Y ดงั สมการ X Y เมื่อวดั ความเขม ขน ของสาร X ขณะ เกดิ ปฏกิ ริ ิยาตง้ั แตเรม่ิ ตนจนส้นิ สดุ ปฏิกริ ิยาไดขอ มูลดงั นี้ เวลา(s) 0 20 40 60 80 100 ความเขม ขนของสาร 0 0.6 0.4 0.3 0.25 0.2 X(mol/cm3) 1. จงหาอัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเฉลยี่ 2. จงหาอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาชวงเวลา 20-40 วนิ าที 3. จงหาอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า ณ วนิ าที 40 9

เคมี (ครแู นน) อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี การคาํ นวณโดยใชส มการเคมี 1. เมอ่ื นาํ Mg มา 5 กรมั ใสลงในสารละลาย HCl 2.5 mol/l จํานวน 100 cm3หลงั จากเวลาผาน ไป 50 วนิ าที ปรากฏวา เหลอื Mg อยูจํานวนหน่ึง สว นกรดใชห มดไปพอดี จงหาอตั ราการ เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเฉล่ยี เปน mol/s 2. สาร A และ B ทําปฏกิ ริ ิยาดังสมการ A + 2B -------> 3C + 4D เม่อื ใชสารละลาย A เขม ขน 2 mol/dm3จาํ นวน 100 cm3ผสมกับสารละลาย B เขม ขน 3 mol/dm3จาํ นวน 100 cm3หลังจากเวลาผานไป 10 วนิ าที เกดิ สาร Dจํานวน 2 x 10 -4mol จงหาอตั ราเรว็ ของสาร A เปน mol/dm3.s 3. จากสารละลาย Na2S2O3 0.3 mol/l 10 cm3ทําปฏกิ ริ ยิ ากับ HCl 0.2 mol/l10 cm3ใชเ วลา ท้ังส้ิน 20 วนิ าที ปฏิกริ ยิ าจงึ สนิ้ สดุ จงหาอตั ราเรว็ การเกิดปฏกิ ิริยาเรว็ เฉลยี่ เมอื่ คดิ จากมวลของ s เปน กรมั /วนิ าที กําหนดสมการให ดังน้ี S2O32- + 2H+ -----> H2O + SO2 + S 10

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี 5. ปจ จยั (Factor) ทมี่ ผี ลตอ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมสี ามารถถกู ควบคมุ ใหมีคา มากหรือนอ ยโดยปจจยั ตอ ไปน้ี 1. ธรรมชาติของสารต้ังตน ( Nature of reactant) 2. ความเขม ขน ของสารตั้งตน (Concentration of reactant) 3. พื้นทีผ่ วิ (Surface area) 4. อุณหภมู ิ (Temperature) 5. ความดันสําหรบั ปฏกิ ริ ิยาของแกส 6. ตวั เรงปฏิกริ ิยา (Catalyst) และตวั หนวงปฏกิ ริ ิยา (Inhibitor) 5.1ธรรมชาตขิ องสารตงั้ ตน สารตัง้ ตน ทเ่ี กาะกนั แข็งแรงหรือมพี นั ธะทีแ่ ขง็ แรงจะเกดิ ปฏกิ ริ ิยายาก เชน Ex 1 โลหะNaทําปฏิกิรยิ ากบั นาํ้ เย็นไดเ รว็ มากและเกิดปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรง โลหะ Mgทําปฏกิ ิรยิ ากับนา้ํ เยน็ ไดช า แตเ กิดไดเรว็ ขึ้นเมอื่ ใชน ้ํารอ น Ex 2 ฟอสฟอรสั ขาวเหลอื ง P4เกดิ ปฏิกริ ยิ างา ย เพราะ สารต้ังตน มโี ครงสรางท่ไี มซับซอ น ฟอสฟอรัสแดงP4เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ายาก เพราะ สารต้ังตน ทมี่ โี ครงสรางซบั ซอ น 5.2ความเขม ขน ของสารตงั้ ตน จาก Law of mass action กลาววา อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเปน สดั สว นโดยตรงกบั ความ เขม ขน ของสารตง้ั ตน ทเี่ ขา ทาํ ปฏกิ ริ ยิ า เชน R α [A]m[B]n R =K [A]m[B]n 11

เคมี (ครูแนน) อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี ถา R คอื อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ า A,Bเปน สารตง้ั ตนในการทาํ ปฏกิ ิรยิ า m,nเปน อนั ดบั ของปฏกิ ิริยา m,nเปน ตวั เลข ซึ่งจะบอกใหทราบวา อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาขน้ึ อยกู บั สารใดบาง มากนอ ยเพยี งใด ความเขมขน ของสารต้ังตนแตล ะตัวในปฏกิ ริ ยิ า อาจจะมผี ลตอ อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาไมเ ทา กนั บาง ตัวมีผลมาก บางตวั มีผลนอ ย และบางตวั ไมม ผี ลตอ อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเลยกไ็ ด ท้ังนีเ้ ปน เพราะวา ในการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าอาจจะมหี ลายขน้ั ตอนยอย และอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะขนึ้ อยกู บั ขน้ั ตอนทเี่ กดิ ชา ที่สุด เชน A + 2B ⎯⎯→ C + D ถา 1. ถาปฏิกริ ิยานม้ี ีข้นั ตอนเดียว อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาจะเปน ดังน้ี R = k [A] [B]2 2. ถา ปฏกิ ริ ยิ ามหี ลายขน้ั ตอน ดงั เชน 2.1 A + B ------> X (เกิดชา) X + B -------> C (เกดิ เรว็ ) อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าจะเปน ดังน้ี R = K[A][B] 2.2 B + B --------> B2 (เกดิ ชา) A + B2 --------> C (เกดิ เรว็ ) อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเปน ดังน้ี R = K[B]2 2.3 A + B ---------> 2X (เกดิ เรว็ ) X + B --------> Y (เกดิ เร็ว) X + Y --------> C (เกดิ ชา ) อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเปน ดงั นี้ R=K 12

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี ถา เปน เชน นี้ แสดงวา ความเขมขน ของสารตัง้ ตนไมม ผี ลตอ อัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า ไมวาความเขม ขน จะเปลีย่ นแปลงอยางไร อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะไมเ ปล่ียนตาม จากทก่ี ลา วมาน้ี ทําใหท ราบวา การเพ่ิมความเขม ขนของสารต้ังตนตวั ใดตวั หน่งึ จะทําใหป ฏกิ ิรยิ าเกิด เรว็ ขึ้นหรอื ไมด จู ากสมการไมได แตด ไู ดจ ากผลการทดลองเทานนั้ แลวจงึ สรุปออกมาในรูปของกฎอตั รา ดงั น้ี R = K[A]m[B]n R = อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า K = คา คงที่ของปฏกิ ริ ิยา [A]และ [B] = ความเขม ขน ของสารต้งั ตน m,n = อนั ดบั ของปฏกิ ริ ิยา ถา m = 0, n= 0 แสดงวา ความเขม ขน ของสาร A และ B ไมม ผี ลตอ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยา ถา m = 1, n= 0 แสดงวา ถาเพมิ่ ความเขม ขนของสาร A จะมีผลตอ อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า แตความ เขม ขน ของสาร B ไมม ผี ลตอ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยา คาํ ถาม จงแปลความหมายของกฎอัตราตอ ไปน้ี R = k[A]0[B]0หมายความวา…………………………………………………………………………….. R = k[A]1[B]2หมายความวา ………………………………………………………………..................... R = k[A]1[B]1หมายความวา ……………………………………………………………………………… R = k[A]0[B]1หมายความวา ……………………………………………………………….................... Ex. A ทาํ ปฏิกริ ิยากับ B ได C เปน ผลติ ภัณฑ มอี ัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า ดังน้ี การทดลอง A B อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของสาร C 1 11 2.5 2 21 2.5 3 12 5.0 4 12 5.0 13

เคมี (ครแู นน) อัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี จงหาอัตราเรว็ ของปฏกิ ริ ิยา R = K[A]m[B]n การทดลองท่ี 1 2.5 = K[1]m[1]n ……………………………………………………………….. (1) การทดลองท่ี 1 2.5 = K[2]m[1]n ……………………………………………………………….. (2) (2) ÷ (1) 1 = 2m m=0 การทดลองที่ 1 2.5 = K[1]m[1]n ……………………………………………………………….. (3) การทดลองท่ี 1 5.0 = K[1]m[2]n ……………………………………………………………….. (4) (4) ÷ (3) 2 = 2n n=1 กฎอตั รา R = K[A]0[B]1 การหาอตั ราเรว็ ของปฏกิ ริ ยิ า Ex1. NO + 1/2 Cl2 -------->NOCl [NO] [Cl2] อตั ราการเกดิ NOCl (mol/dm3) (mol/dm3) (mol/dm3.s) 1.43 x 10 -6 0.1 0.1 2.86 x 10 -6 11.44 x 10 -6 0.1 0.2 0.2 0.2 จงหาอัตราเรว็ ของปฏกิ ริ ิยา Ex2. A + B --------> C อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยา (mol/dm3.s) ความเขม ขน ท่ี 50 วนิ าที ท่ี 300 วินาที 0.004 0.0002 สารต้ังตน A สารตัง้ ตน B 0.008 0.0004 0.01 0.02 0.004 0.0002 0.01 0.04 0.03 0.02 จงหาอตั ราเรว็ ของปฏกิ ิรยิ า 14

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏิกิรยิ าเคมี Ex3. NO2(g) + 2H2(g) -----> 2H2O(g) + N2O(g) [NO] [H2] อัตราเร็วของปฏกิ ริ ิยา (mol.dm-3) (mol.dm-3) (mol/dm3.s) 3.5 x 10 -5 1.00 1.00 5.0 x 10 -5 1.20 1.20 1.8 x 10 -5 0.08 0.08 7.0 x 10 -5 1.00 2.00 1.4 x 10 -4 2.00 1.00 จงหาอตั ราเรว็ ของปฏกิ ริ ยิ า Ex4. A + B --------> C ปรมิ าณ A ปรมิ าณ B เวลาผา นไป [C] อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า (cm3) (cm3) (s) (mol/dm3) 30 R1 10 40 83 0.01 R2 30 0.025 R3 20 40 83 0.02 R4 30 0.05 R5 20 20 83 0.01 R6 0.025 จงหาอัตราเรว็ ของปฏกิ ิรยิ า 15

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี Ex4. A + B --------> C [A] [B] เวลาทีใ่ ชในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า (min) [C] (mol/dm3) 4.00 2.00 4 3.2 8.00 2.00 2 3.2 8.00 4.00 5 32 1. จงหาอตั ราเรว็ ของปฏกิ ิริยา 2. จงหาคา K ของปฏกิ ิริยา 3. ถา ทาํ การทดลองเพิ่มอีกการทดลอง โดยให A มคี วามเขมขน 5 mol/l B มคี วามเขม ขน 4 mol/l อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเปนเทาใด 4. ถา เพิ่มความเขมขนของ A เปน 2 เทา ความเขม ขนของ B เปน 5 เทา อัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาจะ เปน กเ่ี ทา ของปฏกิ ิรยิ าเดมิ 16

เคมี (ครแู นน) อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี 5. จากการทดลองที่ 2 ถาเพิ่มความเขมขน ของ A เปน 5 เทา เพ่มิ ความเขมขน ของ B เปน 3 เทา อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเปน กเ่ี ทา ของอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเดิม และมอี ัตรา การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเปน เทา ใด Ex5. จากการศกึ ษาปฏิกริ ิยา A + B --------> C ซ่งึ เปนปฏกิ ิริยาขนั้ ตอนเดียวท่ี 25 C มีขอมูล ดังนี้ ความเขมขน ของสาร A ความเขม ขนของสาร B เวลาท่ีใชใ นการ ความเขมขน ของสาร C (mol/l) (mol/l) เกิดปฏกิ ริ ยิ า (mol/l) (min) 0.10 0.05 25 0.0033 0.10 0.10 15 0.0039 0.20 0.10 7.5 0.0077 1. อัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าขนึ้ กบั ความเขมขนของสารใด 2. เมอื่ เพ่มิ ความเขมขน สาร A เปน 2 เทา อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเพม่ิ เปน กเี่ ทา 17

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี 3. เม่อื เพิม่ ความเขมขนของสาร A เปน 3 เทา และความเขม ขนของสาร B เปน 2 เทา อตั ราการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจะเพมิ่ เปนกี่เทา 4. ถา จะเปล่ียน [B] เปน 0.20 ในการทดลองท่ี 3 อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าจะเปน เทา ใด การหาอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าและปรมิ าณผลติ ภณั ฑท เี่ กดิ ในปฏกิ ริ ยิ า • อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาจะเรว็ หรือชา พจิ ารณาจากความเขม ขน ของสารท่ีทําปฏกิ ริ ยิ ากัน (ความเขมขน ของสารในทีน่ ตี้ อ งมผี ลตออตั ราการเกิดปฏกิ ิรยิ า) • ปรมิ าณผลิตภณั ฑท่เี กดิ ขน้ึ มากหรือนอ ย ข้นึ อยปู รมิ าณสารตงั้ ตนทใ่ี ชหมดในปฏกิ ริ ิยานน้ั โดย คาํ นวณไดต ามสมการ Ex 1.กาํ หนดให Mg มากเกนิ พอทําปฏกิ ริ ยิ ากบั กรด HClทีม่ ีความเขม ขนและปริมาตรแตกตา งกนั ดังตอ ไปนี้ A :HCl เขม ขน 2 mol/dm3จาํ นวน 200 cm3 B :HCl เขม ขน 3 mol/dm3จาํ นวน 100 cm3 C :HCl เขมขน 4 mol/dm3จาํ นวน 100 cm3 D :HCl เขมขน 5 mol/dm3จํานวน 50 cm3 จงเปรียบเทยี บอัตราเร็วในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของสารดังกลาว ………………………………………….. จงเปรียบเทียบผลติ ภัณฑทเ่ี กิดขน้ึ ในปฏกิ ริ ยิ า…………………………………………………………. 18

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี ทฤษฎที อ่ี ธบิ ายเกย่ี วกบั อตั ราเรว็ ของการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า ทฤษฎกี ารชนของแกส กลา ววา ปฏกิ ิรยิ าจากโมเลกุลของแกส วงิ่ ชนกนั และมกี ารถา ยเทพลงั งานใหก นั และกนั โมเลกลุ ทไ่ี ปชนโมเลกลุ อ่นื จะมพี ลงั งานตาํ่ ลง สว นโมเลกุลท่ถี กู ชนจะมพี ลงั งานสงู ข้ึน โมเลกลุ ทเี่ กดิ ปฏกิ ริ ยิ าไดข นึ้ อยกู บั 1. โมเลกุลวง่ิ ชนกนั แลว มีพลงั งานสูงอยางนอ ยเทากับคา Ea(พลงั งานกระตนุ หรือพลงั งานกอกมั มันต) 2. ตองชนถกู ทิศทาง ปฏกิ ริ ยิ าจะเกดิ ขนึ้ ไดเ รว็ ขน้ึ กบั 1. …………………………………………………………………………………………. 2. ………………………………………………………………………………………… 19

เคมี (ครแู นน) อัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี พลงั งานกบั การดาํ เนนิ ไปของปฏกิ ิรยิ าเคมี เมอ่ื พิจารณาปฏกิ ริ ยิ าเคมีในแงข องพลังงาน จะสามารถแบงออกไดเ ปน 2 ประเภทคอื 1.ปฏกิ ริ ยิ าดดู พลงั งาน (Endothermic Reaction)หมายถงึ ปฏิกริ ิยาที่มีการถา ยเทพลังงานจาก สิ่งแวดลอ มเขา สูร ะบบ ดังนนั้ ปฏิกริ ยิ าดดู พลงั งานของสารผลติ ภณั ฑจ ะมีพลงั งานสูงกวาสารต้ังตน พลังงาน (E) สารตง้ั ตน Ea ผลติ ภณั ฑ ∆E การดาํ เนนิ ไปของปฏกิ ริ ยิ า 2.ปฏกิ ริ ยิ าคายพลงั งาน (Exothermic Reaction)หมายถึง ปฏกิ ริ ยิ าเคมีที่มีการถา ยเทพลงั งานจาก ระบบไปสูส่งิ แวดลอม ดังนนั้ ในปฏิกริ ิยาคายพลงั งานสารตงั้ ตนจะมพี ลงั สงู กวา สารผลิตภณั ฑ พลงั งาน (E) สารตงั้ ตน Ea ∆E ผลติ ภณั ฑ การดาํ เนนิ ไปของปฏกิ ริ ยิ า 20

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี ตวั อยา งท่ี 1 จากกราฟ 1.1 พลงั งานสารตง้ั ตน เทา กบั ………….. kJ 1.2 พลงั งานของผลิตภณั ฑเทากบั …………. kJ 1.3 พลังงานของผลติ ภณั ฑ................... พลังงานของสารตั้งตน 1.4 ปฏกิ ิรยิ าน้ีเปน ปฏิกริ ยิ า................................... 1.5 Eaของปฏกิ ิรยิ า เทา กบั ......................... kJ ตวั อยา งที่ 2 จากกราฟ 2.1 พลังงานสารตงั้ ตนเทากบั ………….. kJ 2.2 พลงั งานของผลิตภณั ฑเทา กบั …………. kJ 2.3 พลงั งานของผลิตภณั ฑ. .................. พลังงานของสารต้งั ตน 2.4 ปฏกิ ิรยิ านเี้ ปน ปฏกิ ริ ยิ า................................... 2.5 Eaของปฏกิ ริ ยิ า เทากบั ......................... kJ 21

เคมี (ครูแนน) อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี พลงั งานกอ กมั มนั ตก บั ปฏกิ ริ ยิ าเคมที มี่ หี ลายขนั้ ตอน เราทราบมาแลววา ปฏกิ ริ ิยาเคมที มี หี ลายขน้ั ตอน จะประกอบไปดวยขั้นทีช่ าและเรว็ การที่ กลไกของปฏกิ ริ ยิ ามหี ลายขน้ั ตอนเชนน้นั แสดงวาในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมีจะตอ งเกดิ สารเชงิ ซอ นทถ่ี ูก กระตุนมากกวาหน่ึงชนดิ และยอมมีพลังงานกอ กมั มันตมากกวา 1 คาดว ย EX 1 II III พลังงาน (E) IV I การดาํ เนนิ ไปของปฏกิ ิรยิ า ปฏกิ ิรยิ าไปขา งหนา ปฏกิ ริ ยิ ายอ นกลบั 1. ปฏกิ ริ ยิ านเ้ี ปน ปฏกิ ิรยิ า .................... 1.ปฏิกริ ิยานีเ้ ปน ปฏิกริ ยิ า .................... 2. ปฏิกริ ิยาน้ี มี ........ ขั้นตอน คอื 2. ปฏกิ ิรยิ าน้ี มี ........ ขน้ั ตอน คอื - ข้นั ตอนที่ ...... ดูด / คาย - ข้นั ตอนที่ ...... ดดู / คาย - ข้นั ตอนท่ี ...... ดดู / คาย - ข้นั ตอนที่ ...... ดูด / คาย - ขั้นตอนที่ ...... ดดู / คาย - ข้ันตอนที่ ...... ดูด / คาย - ขน้ั ตอนที่ ...... ดูด / คาย - ข้ันตอนที่ ...... ดูด / คาย 3. ข้นั กาํ หนดปฏิกริ ิยา คือ ขน้ั ที่ ............... 3. ขนั้ กําหนดปฏิกริ ยิ า คือ ขนั้ ที่ ............... เพราะ ............................................... เพราะ ............................................... 4. เรยี งลําดบั อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าจากเรว็ ไปชา 4. เรยี งลําดับอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าจากเร็วไปชา ......................................................... .................................................................. EX 2 100 1.จากปฏิกริ ิยาไปขา งหนา ขัน้ ท่ี I มีคา Ea = ……… 90 2.จากปฏกิ ิรยิ ายอ นกลบั ขั้นท่ี 2 มคี า Ea = ……… 70 3.ขน้ั ควบคมุ อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าไปขา งหนา คอื ขน้ั ท่ี ............... และขั้นน้ีเปนปฏิกริ ยิ าดูดหรือคาย 30 ความรอ นเทาใด............................................... 20 22

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี คาํ ถาม พจิ าณากราฟแสดงพลังงานกบั การดาํ เนนิ ไปของปฏิกริ ยิ าหลายข้ันตอนตอ ไปน้ีแลว ตอบคาํ ถาม 1. จงระบุสารตางๆตอไปน้ี 1.1 สารตั้งตน คอื ………… 1.2 สารผลิตภัณฑค อื ………… 1.3 สาร Activated Complex คือ……………. 1.4 สาร Intermidateคอื ……………. 2. จงเขียนกลไกการเกดิ ปฏิกริ ยิ า และปฏกิ ริ ยิ ารวม ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 3. จงระบวุ า ปฏกิ ริ ิยายอ ยขน้ั ใดเปน ขน้ั กําหนดอตั รา และเพราะเหตุใดจงึ เปนเชน นนั้ ………………………………………………………………………………………………… 4. ปฏกิ ิรยิ าจากกราฟเปนปฏกิ ิรยิ าทีม่ กี ารเปล่ียนแปลงพลังงานแบบใด เพราะเหตใุ ด ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 23

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี แบบฝก หดั 1. จากสมการ O (g) + O (g) -------> 2O (g) 32 พลงั งานกอกมั มนั ตของปฏกิ ิริยาไปขางหนา เทา กับ 20 kJ และพลงั งานของปฏกิ ิริยาน้ี เทา กบั – 392 kJ จงวาดกราฟแสดงความสัมพนั ธของพลังงานกับการดาํ เนนิ ไปของปฏกิ ิรยิ าและ คํานวณหาคา พลงั งานกอกมั มนั ตของปฏกิ ิรยิ ายอ นกลบั 2. จากภาพทก่ี ําหนดให จงเขยี นEa (fwd) , Ea (rev) และΔH ทตี่ ําแหนง ทถ่ี ูกตองในภาพพรอ มวาดสารเชิงซอ นกมั rxn มนั ตบ ริเวณ ทรานซชิ นั สเตดและคํานวณEa (rev) ของปฏกิ ริ ยิ านี้ 24

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี 5.3 พน้ื ทผ่ี วิ ของสารตง้ั ตน การแบงประเภทของปฏกิ ิรยิ าเคมโี ดยพิจารณาจากสถานะของสารตัง้ ตน แบง ออกเปน 2 ประเภทคือ 1.ปฏกิ ริ ิยาเนอ้ื เดียว หมายถงึ ปฏกิ ริ ยิ าทส่ี ารตั้งตน อยูในสถานะเดียวกันหรอื เฟสเดียวกนั 2.ปฏกิ ริ ยิ าเนอ้ื ผสม หมายถึง ปฏกิ ริ ยิ าทส่ี ารตง้ั ตน อยูใ นสถานะตา งกนั หรือเฟสตางกนั หมายเหตุ : พนื้ ที่ผิวของสารต้ังตน มผี ลเฉพาะปฏกิ ริ ิยาเนื้อผสมเทา น้นั คาํ ถาม จงพิจารณาวา ขอใดเปน ปฏกิ ริ ิยาเนื้อผสม 2Fe2O3 (s) ________ 1. 4Fe (s) + 3O2 (g) ⎯⎯→ 2CO2 (g) ________ 2. 2CO (g) + O2 (g) ⎯⎯→ MgCl2 (aq) + H2 (g) ________3. Mg (s) + 2HCl (aq) ⎯⎯→ ทั้งนี้แมว า พน้ื ทผี่ ิวจะมผี ลตอ อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี แตในการทดลองปจจัยทต่ี องควบคมุ คือ การ ทดลองตองอยูใ นสภาวะเดยี วกันและสารตง้ั ตนทเี่ ปนของแข็งตองมมี วลเทากนั การใชท ฤษฎกี ารเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมอี ธบิ ายผลของพน้ื ทผี่ วิ ของสารตงั้ ตน ทมี่ ตี อ อตั รา การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เม่ือพน้ื ที่ผิวของสารตงั้ ตน มีมาก อนภุ าคของสารกม็ โี อกาสชนกันไดม ากขนึ้ จึงทําใหป ฏกิ ริ ยิ าเคมเี กดิ ไดเรว็ ขน้ึ รูปแสดง การชนของ H+กับ Mg ทมี่ พี ืน้ ทผี่ วิ ท่ีแตกตางกัน 25

เคมี (ครูแนน) อัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี 5.4 อณุ หภมู ิ การเพ่มิ อณุ หภูมิ ทาํ ใหโ มเลกลุ มพี ลังงานจลนส งู ขน้ึ โมเลกลุ วงิ่ ชนกบั เรว็ ขน้ึ พลังงานจลนของโมเลกลุ สูงขนึ้ ดงั รปู รูปแสดง สดั สว นของโมเลกุลทที ี่มีพลงั งานสงู พอทจ่ี ะเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมไี ดท่อี ุณหภมู ติ างกัน 5.5 ตวั เรง ปฏกิ ริ ยิ าและตวั หนว งปฏกิ ริ ยิ า 1.ตวั เรง ปฏกิ ริ ยิ า (Catalyst)คอื สารทเ่ี ตมิ ลงไปในปฏกิ ริ ยิ าเคมแี ลว ทาํ ใหป ฏกิ ริ ิยาเคมเี กดิ เร็วขนึ้ เพราะจะทําหนา ท่ีลดคา Eaของปฏกิ ริ ิยาแบง การเรงปฏิกริ ยิ าออกเปน 2 ประเภทคอื 1.1 การเรง ปฏกิ ริ ยิ าประเภทเอกพนั ธ (Homogeneous catalysis) สารตั้งตนสารผลติ ภัณฑและตัวเรงปฏกิ ริ ิยาตา งก็อยใู นวฏั ภาคเดยี วกนั 1.2 การเรง ปฏกิ ริ ยิ าประเภทวิวธิ พนั ธ (Heterogeneous catalysis) สารต้ังตน และตัวเรงปฏกิ ิรยิ ามวี ัฏภาคตา งกนั 2. ตวั หนว งปฏกิ ริ ยิ า (Inhibitor) คอื สารที่เตมิ ลงไปในปฏกิ ิริยาเคมีแลว ทาํ ใหปฏกิ ิรยิ าเคมี เกิดชาลง เพราะ จะทาํ หนาท่เี พิม่ คา Eaของปฏกิ ริ ยิ า 26

เคมี (ครแู นน) อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี   27