วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ม.3 เล่ม1 หน่วย4_ปฏิกิริยาเคมี

วิทยาศาสตรแ ละเทคโนโลยี เลม 1 ชั้นมัธยมศึกษาปท่ี 3 กลุมสาระการเรยี นรวู ทิ ยาศาสตรแ ละเทคโนโลยี หนว ยการเรยี นรูท่ี 1 หนว ยการเรียนรูที่ 2 หนวยการเรยี นรูที่ 3 หนว ยการเรียนรทู ่ี 4 Slide PowerPoint_ส่อื ประกอบการสอน บรษิ ัท อกั ษรเจรญิ ทศั น อจท. จาํ กัด : 142 ถนนตะนาว เขตพระนคร กรุงเทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทร./แฟกซ : 0 2622 2999 (อตั โนมัติ 20 คูสาย) [email protected] / www.aksorn.com

4หนว ยการเรยี นรทู ี่ ปฏิกริ ิยาเคมี ตัวชีว้ ัด • อธิบายการเกดิ ปฏิกิริยาเคมี รวมถงึ การจัดเรยี งตัวใหมของอะตอมเมือ่ เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี โดยใชแบบจาํ ลองและสมการขอ ความ • อธบิ ายกฎทรงมวล โดยใชหลักฐานเชงิ ประจักษ • วเิ คราะหป ฏกิ ริ ยิ าดูดความรอน และปฏิกิริยาคายความรอ น จากการเปลยี่ นแปลงพลงั งานความรอนของปฏกิ ริ ยิ า • อธิบายปฏกิ ิรยิ าการเกดิ สนมิ ของเหลก็ ปฏิกิริยาของกรดกบั โลหะ ปฏกิ ริ ิยาของกรดกับเบส และปฏิกริ ิยาของเบสกบั โลหะ โดยใชห ลักฐานเชิงประจกั ษ และอธบิ ายปฏิกริ ยิ า การเผาไหม การเกิดฝนกรด การสงั เคราะหด ว ยแสง โดยใชส ารสนเทศ รวมทงั้ เขยี นสมการขอความแสดงปฏิกริ ิยาดังกลา ว • ระบุประโยชนแ ละโทษของปฏกิ ิรยิ าเคมีท่ีมีตอสิ่งมชี ีวิตและส่งิ แวดลอ ม และยกตัวอยา งวิธปี อ งกนั และแกปญ หาจากปฏิกิริยาเคมีท่พี บในชีวติ ประจาํ วนั จากการสืบคนขอมูล • ออกแบบวธิ แี กป ญ หาในชีวิตประจาํ วนั โดยใชความรเู ก่ยี วกับปฏิกริ ยิ าเคมี โดยบรู ณาการวทิ ยาศาสตร คณติ ศาสตร เทคโนโลยี และวศิ วกรรมศาสตร

กิจกรรมตาง ๆ ของมนษุ ย เกี่ยวขอ งกบั ปฏิกิริยาเคมีอยางไร

การเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี ปฏกิ ิรยิ าเคมี (chemical reaction) เปนกระบวนการที่เกดิ จากการเปลีย่ นแปลง ทางเคมขี องสาร ทําใหเ กิดสารชนิดใหมทีม่ ีสมบัติเปลย่ี นแปลงไปจากเดิม

การเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมสี ามารถเขยี นแทนดวยประโยคสญั ลักษณ เรียกวา สมการเคมี (chemical equation) ตัวอยางเชน ปฏิกริ ยิ าระหวา งแกสไฮโดรเจนกบั แกส ออกซเิ จนไดนํา้ เปน ผลิตภัณฑ สารตง้ั ตน สารตง้ั ตน ผลติ ภณั ฑ เขยี นสมการเคมไี ดเปน 2H2 + O2 → 2H2O อะตอมของไฮโดรเจน อะตอมของออกซเิ จน วิธสี งั เกตการ เกิดปฏิกริ ิยาเคมี มีวธิ ีใดบา ง แกส ไฮโดรเจน แกส ออกซเิ จน น้าํ

หลักการเขยี นสมการเคมี 1 เขยี นสารตัง้ ตน ไวท างดา นซายมอื ของสมการ โดยมีลกู ศร → เขียนไวร ะหวา งสารต้ังตน กับผลิตภณั ฑ หัวลกู ศรช้ไี ปยงั ผลติ ภณั ฑที่ไดจากปฏกิ ริ ยิ าเคมี ซึ่งเขียนไวทางดา นขวามอื 2 เขียนสารต้งั ตน และผลติ ภณั ฑด ว ยสูตรเคมี และเขยี นสถานะของสารแตละชนดิ ดว ยอกั ษรยอไวด า นขาง ดังนี้ สารท่อี ยใู นสถานะของแขง็ (solid) เขียนแทนดว ย (s) สารที่อยใู นสถานะของเหลว (liquid) เขียนแทนดว ย (l) สารท่อี ยใู นสถานะแกส (gas) เขียนแทนดวย (g) และสารท่อี ยูในรปู ของสารละลาย (aqueous) เขยี นแทนดว ย (aq) 3 ดุลจํานวนอะตอมของธาตแุ ตล ะธาตุในสารตง้ั ตน และผลติ ภณั ฑใหมจี ํานวนเทากัน โดยนําตัวเลขท่ีเหมาะสมเตมิ ดา นหนาสตู รเคมใี นสมการ และนับจํานวนอะตอมของธาตทุ ั้ง 2 ดา นใหม ีจํานวนเทา กนั

ระบบปด ผลติ ภัณฑท ี่เกิดขน้ึ ในภาชนะเปด กบั ภาชนะปด แตกตางกนั อยางไร CH4 ปฏกิ ริ ิยาในภาชนะปด 2O2 CO2 2H2O มวลของสารกอนเกิดปฏิกริ ิยาจะเทากบั มวลของสารหลงั เกิดปฏิกิริยา ซึ่งเปนไปตามกฎทรงมวล ระบบเปด 2H2O CO2 ปฏิกริ ยิ าในภาชนะเปด CH4 2O2 มวลของสารกอนเกิดปฏิกิรยิ าจะไมเ ทา กบั มวลของสารหลงั เกดิ ปฏิกิริยา เนอ่ื งจากแกส ทีเ่ ปนผลติ ภัณฑจะออกสูภายนอกภาชนะ

ประเภทของปฏิกริ ยิ าเคมี เพราะเหตุใด ผลติ ภัณฑของปฏิกริ ยิ าเคมีบางชนิดจึงมีอณุ หภูมิแตกตา งจากสารตง้ั ตน การเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมีจะมกี ารเปลี่ยนแปลงพลงั งานเกดิ ขนึ้ เสมอ สังเกตไดจ ากการเปลย่ี นแปลงอณุ หภูมิของสารกอ นเกิดปฏิกริ ิยาและหลังเกดิ ปฏิกริ ยิ า เน่ืองจากมกี ารถายโอนความรอ นระหวา งระบบกับสิ่งแวดลอ ม

ปฏกิ ิริยาดดู ความรอ น (endothermic reaction) ปฏิกิริยาทรี่ ะบบดูดพลังงานความรอ นเขาไปสลายพันธะมากกวาคายพลงั งานความรอ นออกมาเพอ่ื สรา งพนั ธะ สารตง้ั ตนมพี ลังงานตํ่ากวา ผลติ ภัณฑ ทําใหสง่ิ แวดลอ มมอี ุณหภมู ลิ ดลง พลังงานทีด่ ูดเขา > พลงั งานที่คายออก พลังงาน สารต้งั ตน ผลติ ภัณฑ การดําเนนิ ไปของปฏิกิรยิ า

ปฏกิ ริ ิยาคายความรอ น (exothermic reaction) ปฏกิ ริ ยิ าท่รี ะบบดดู พลงั งานความรอ นเขา ไปสลายพนั ธะนอยกวา คายพลังงานความรอ นออกมาเพอื่ สรางพนั ธะ สารตง้ั ตนมีพลังงานสงู กวาผลติ ภณั ฑ จึงปลอยพลงั งานความรอ นออกสสู ิ่งแวดลอม ทําใหส่งิ แวดลอมมีอณุ หภมู ิสงู ข้นึ พลังงานท่ีดดู เขา < พลังงานท่คี ายออก พลังงาน สารตัง้ ตน ผลติ ภัณฑ การดาํ เนนิ ไปของปฏิกริ ิยา

ปฏกิ ริ ิยาเคมีในชีวติ ประจาํ วัน รอบ ๆ ตวั เรามปี ฏิกิริยาเคมหี ลายชนดิ สามารถนํามาใชป ระโยชนในชวี ิตประจําวนั ทง้ั ดา นอุตสาหกรรม ดานเกษตรกรรม และดานการแพทย ในทางกลับกนั ก็สงผลกระทบตอ การดํารงชวี ติ ของมนษุ ยและสิง่ แวดลอม ปฏิกริ ยิ าเคมีมคี วามสาํ คญั ตอ การดาํ รงชวี ติ ของมนษุ ย อยา งไร

ชนดิ ของปฏิกิริยาเคมี 1 ปฏกิ ิรยิ าการเผาไหม ปฏกิ ริ ิยาเคมรี ะหวางสารกับ แกสออกซิเจน สารที่เกิด ปฏกิ ิริยาการเผาไหม สวนใหญเ ปน สารที่มธี าตุ คารบ อน (C) และไฮโดรเจน (H) เปนองคประกอบ

2 ปฏิกิรยิ าการเกิดสนมิ เหล็ก ปฏิกิริยาเคมรี ะหวา งเหล็ก น้าํ และแกส ออกซเิ จน ไดผลิตภณั ฑเปนสนมิ ของเหล็ก 4Fe (s) + 3O2 (g) + 3H2O (l) 2Fe2O3·3H2O (s) เหลก็ แกสออกซิเจน น้ํา สนมิ ของเหล็ก 3 ปฏกิ ริ ยิ าของกรดกับโลหะ ปฏิกริ ยิ าเคมรี ะหวา งกรดกบั โลหะ ไดผ ลติ ภัณฑเ ปน เกลือของโลหะและแกสไฮโดรเจน Fe (s) + 2HCl (aq) FeCl2 (aq) + H2 (g) เหลก็ กรดไฮโดรคลอริก ไอรอ อน (II) คลอไรด แกส ไฮโดรเจน

4 ปฏิกิริยากรดกับเบสหรือปฏิกริ ิยาสะเทิน ปฏิกิรยิ าเคมีระหวางกรดกับเบส ไดผ ลิตภณั ฑเ ปน เกลอื ของโลหะและนํ้า หรอื อาจไดเ พียงเกลือของโลหะชนิดเดียว ตัวอยางเชน ปฏกิ ริ ิยาระหวางกรดซัลฟวริกกับแคลเซยี มไฮดรอกไซด ไดผลติ ภัณฑเปนแคลเซยี มซลั เฟตและนาํ้ H2SO4 (aq) + Ca(OH) 2 (aq) CaSO4 (s) + 2H2O (l) กรดซัลฟวรกิ แคลเซยี มไฮดรอกไซด แคลเซียมซลั เฟต น้าํ ปฏกิ ิรยิ าระหวา งกรดไฮโดรคลอริกกับแอมโมเนีย ไดผ ลติ ภัณฑเ ปนแอมโมเนียมคลอไรด HCl (aq) + NH3 (aq) NH4Cl (s) กรดไฮโดรคลอรกิ แอมโมเนยี แอมโมเนียมคลอไรด

5 ปฏกิ ิริยาเบสกับโลหะบางชนิด ปฏกิ ิรยิ าเคมรี ะหวา งเบสกับโลหะบางชนดิ ไดผ ลติ ภณั ฑเ ปน เกลอื ของโลหะและแกส ไฮโดรเจน Zn (s) + 2NaOH (aq) Na2ZnO2 (s) + H2 (g) สงั กะสี โซเดยี มไฮดรอกไซด โซเดยี มซงิ คเ คต แกสไฮโดรเจน 6 ปฏกิ ิรยิ าของกรดกบั สารประกอบคารบ อเนต ปฏิกิริยาเคมีระหวางกรดกบั สารประกอบคารบอเนต ไดผ ลิตภณั ฑเปน เกลือของโลหะ แกสคารบ อนไดออกไซด และนาํ้ เชน ปฏิกิริยา ระหวางแคลเซยี มคารบอเนต หรอื หินปนู กบั กรดซลั ฟว รกิ ไดผ ลิตภัณฑเ ปนแคลเซยี มซลั เฟต แกสคารบอนไดออกไซด และนา้ํ CaCO3 (s) + H2SO4 (aq) CaSO4 (s) + CO2 (g) + H2O (l) แคลเซียมคารบอเนต กรดซลั ฟว รกิ แคลเซยี มซัลเฟต แกส คารบอนไดออกไซด นํา้

7 ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ ฝนกรด ปฏิกริ ิยาเคมรี ะหวางนํ้าฝนกับออกไซดข องไนโตรเจน หรอื ออกไซดของซลั เฟอร ทําใหน าํ้ ฝนมสี มบัติเปนกรด ตวั อยา ง ฝนกรดท่เี กิดจากออกไซดของไนโตรเจน เชน แกส ไนตรกิ ออกไซด (NO) แกส ไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) แกสไนตรัสออกไซด (N2O) ทําใหเกดิ กรดไนตริก (HNO3) 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) แกส ไนตรกิ ออกไซด แกสออกซิเจน แกส ไนโตรเจนไดออกไซด 3NO2 (g) + H2O (l) 2HNO3 (aq) + NO (g) แกสไนโตรเจนไดออกไซด นํ้า กรดไนตริก แกส ไนตริกออกไซด ตวั อยา ง ฝนกรดท่เี กิดจากออกไซดของซลั เฟอร เชน แกส ซลั เฟอรไดออกไซด (SO2) แกส ซลั เฟอรไตรออกไซด (SO3) ทําใหเ กดิ กรดซลั ฟว รกิ (H2SO4) 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) แกส ซัลเฟอรไดออกไซด แกสออกซิเจน แกส ซลั เฟอรไตรออกไซด SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq) แกสซลั เฟอรไตรออกไซด นํา้ กรดซัลฟวริก

8 ปฏกิ ิรยิ าการสงั เคราะหดวยแสงของพืช ปฏิกิรยิ าเคมีระหวางแกสคารบ อนไดออกไซดก ับน้ํา ไดผลติ ภัณฑเ ปนนาํ้ ตาลกลูโคสและแกส ออกซเิ จน โดยมีแสงชว ยในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าและมีคลอโรฟล ลเปนสารสชี ว ยดูดกลืนแสง 6CO2 (g) + 6H2O (l) แสง C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) แกส คารบ อนไดออกไซด น้ํา คลอโรฟล ล กลโู คส แกสออกซิเจน

ประโยชนแ ละโทษของปฏกิ ิริยาเคมี ประโยชนข องปฏกิ ิริยาเคมี ใชป ฏกิ ริ ยิ าของกรดกบั เบส ใชพ ลงั งานความรอ นจาก ปฏิกิรยิ าของกรดกบั สารประกอบ ปฏิกริ ยิ าการสังเคราะหด ว ยแสง โดยการปรบั สภาพนํา้ ท้ิง ปฏิกิริยาเผาไหมไ ปใชในการ คารบ อเนต ทําใหเ กดิ หนิ งอกหนิ ยอย ของพชื จาํ เปน ตอกระบวนการ ของโรงงานอตุ สาหกรรม หงุ ตมอาหาร การทํางานของ ซงึ่ เปน ปรากฏการณทางธรรมชาติ หายใจของสง่ิ มีชวี ติ และเปน แหลง พลังงานใหกับสงิ่ มชี วี ติ บนโลก เครื่องยนต เครือ่ งจกั ร ท่ที าํ ใหเกดิ ความงดงาม รวมทั้งการผลติ กระแสไฟฟา และใชเ ปน สถานท่ที อ งเที่ยว

ประโยชนแ ละโทษของปฏกิ ริ ยิ าเคมี โทษของปฏกิ ิริยาเคมี ฝนกรดทําอันตรายตอระบบหายใจและ แกสคารบอนมอนอกไซดทีเ่ กดิ จากปฏิกริ ิยา สนมิ เหลก็ ท่เี กิดจากปฏกิ ริ ิยาระหวา งโลหะ เนื้อเย่ือของรางกายของส่งิ มีชีวติ รวมทั้ง การเผาไหมแบบไมสมบรู ณ เม่อื เขา สูรา งกาย น้ํา และแกส ออกซเิ จน ทําใหวัสดทุ ท่ี ําจาก ทาํ ลายสิง่ ปลูกสรา งทีม่ โี ลหะและหนิ ปูน สง่ิ มีชวี ิต จะไปจบั กับเฮโมโกลบินของเซลลเม็ด เลอื ดแดง ทาํ ใหป ระสิทธภิ าพในการลาํ เลียง โลหะเกิดสนมิ และผกุ กรอนงาย เปนองคป ระกอบ และมคี วามแขง็ แรงลดลง สง ผลใหโ ครงสราง ออกซเิ จนลดลง ของวสั ดพุ ังทลาย

ประโยชนแ ละโทษของปฏกิ ิรยิ าเคมี โทษของปฏิกริ ิยาเคมี ปรากฏการณเรอื นกระจก เนอื่ งจากกิจกรรมของมนษุ ยเ ปน สาเหตทุ ก่ี อใหเกิด แกสเรอื นกระจกลอยไปสะสมอยูบ นชัน้ บรรยากาศ ทาํ ใหร ังสคี วามรอ น ท่ีสอ งเขา มายงั โลกไมส ามารถทะลผุ า นออกไปได โลกจึงมอี ณุ หภูมิสงู ข้นึ และกอ ใหเ กิดภาวะโลกรอน หมอกควันซ่งึ เกิดจากการใชเ ชื้อเพลงิ ฟอสซิลในปรมิ าณมากโดยเฉพาะ ในเขตอุตสาหกรรมการผลิต ในเมือง รวมทัง้ ควันจากไฟปา ทีป่ ระกอบดวย แกส คารบ อนไดออกไซด แกสคารบอนมอนอกไซด แกสไนโตรเจนไดออกไซด แกสซัลเฟอรไดออกไซด ฝนุ ละอองขนาดเล็ก แกส เหลา นสี้ ง ผลกระทบตอ ส่งิ มีชีวิตและสิง่ แวดลอม

Summary หนว ยการเรียนรทู ี่ 4 ปฏิกิรยิ าเคมี การเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสาร ทาํ ใหเกดิ สารใหมทม่ี ีสมบัตเิ ปล่ยี นไปจากเดิม สารต้งั ตน ผลิตภณั ฑ 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) การเขยี นสมการเคมี กฎทรงมวล “ในปฏกิ ริ ยิ าเคมใี ดๆ มวลของสาร มหี ลักการดงั น้ี กอนเกิดปฏิกิรยิ า จะเทากับมวลของสาร สารต้ังตน อยซู า ย ผลิตภณั ฑอ ยูข วา คั่นดว ย หลงั เกิดปฏิกริ ิยา” เขยี นสารตั้งตนและผลติ ภณั ฑด วยสูตรเคมี และระบุสถานะของสาร ดลุ จาํ นวนอะตอมของธาตุแตละธาตขุ องสารตั้งตนและผลติ ภัณฑใหเทา กนั

Summary หนว ยการเรียนรทู ่ี 4 ปฏกิ ิรยิ าเคมี ประเภทของปฏกิ ริ ิยาเคมี ปฏกิ ริ ิยาดูดความรอ น ปฏกิ ิริยาคายความรอน พลงั งานที่ดูดเขา > พลงั งานทค่ี ายออก พลังงานท่ดี ดู เขา < พลงั งานทค่ี ายออก พลังงาน สารตง้ั ตน พลังงาน ผลิตภัณฑ ผลิตภณั ฑ การดาํ เนินไปของปฏกิ ริ ิยา สารตง้ั ตน การดาํ เนินไปของปฏิกริ ิยา

Summary หนว ยการเรยี นรูท่ี 4 ปฏกิ ริ ยิ าเคมี ปฏกิ ริ ิยาเคมใี นชวี ิตประจาํ วัน ผลิตภณั ฑ ปฏิกิรยิ าเคมี สารตัง้ ตน แกส คารบ อนไดออกไซด + การเผาไหมแ บบสมบรู ณ สารประกอบที่มี H และ C น้ํา + พลังงาน + แกส ออกซิเจน (เพียงพอ) การเผาไหมแ บบไมสมบูรณ แกส คารบ อนมอนอกไซด + นํ้า + +สแากรสปอรอะกกซอเิบจกทนม่ี (ีไHมเ แพลียะงพCอ) พลังงาน + เขมา ควัน การเกิดสนิมของเหลก็ เหลก็ + นาํ้ + แกสออกซิเจน สนิมของเหล็ก กรดกับโลหะ กรด + โลหะ เกลอื ของโลหะ + แกสไฮโดรเจน กรดกับเบส กรด +เบส เกลอื ของโลหะ + นาํ้

Summary หนวยการเรียนรทู ี่ 4 ปฏกิ ิริยาเคมี ปฏกิ ริ ยิ าเคมีในชีวติ ประจาํ วนั ปฏกิ ริ ิยาเคมี สารต้ังตน ผลิตภัณฑ เบสกบั โลหะบางชนดิ เบส + โลหะบางชนิด (Al Zn) เกลือของเบส + แกสไฮโดรเจน กรดกับสารประกอบคารบอเนต กรด + สารประกกอบคารบอเนต เกลอื ของโลหะ + แกสคารบ อนไดออกไซด + นํา้ การเกดิ ฝนกรด นา้ํ ฝน + ออกไซดของไนโตรเจน นํ้าฝนทีม่ ีสมบัตเิ ปนกรด การสงั เคราะหด ว ยแสงของพืช หรอื ออกไซดของซลั เฟอร (กรดซลั ฟว ริกหรอื กรดไนตรกิ ) นํา้ ตาลกลูโคส + แกสออกซิเจน แกส คารบอนไดออกไซด + นํ้า (มคี ลอโรฟล ลดดู กลนื พลงั งานแสง)

Summary หนว ยการเรียนรูท ี่ 4 ปฏิกริ ิยาเคมี ประโยชนและโทษของปฏกิ ริ ยิ าเคมี โทษของปฏกิ ิรยิ าเคมี √ ×ประโยชนของปฏิกิรยิ าเคมี ก • เกิดแกสทส่ี งผลกระทบตอ สิ่งมีชีวติ และสง่ิ แวดลอ ม • ปรบั สภาพนา้ํ ท้ิงโดยปฏิกิรยิ าของกรดกบั เบส • สรา งพลังงานความรอ นโดยปฏิกริ ยิ าการเผาไหม เชน C สง ผลตอ การลาํ เลียงแกส ออกซเิ จนของเซลล • สรา งแกสออกซเิ จนและนา้ํ ตาลกลโู คสโดยปฏิกริ ิยา เม็ดเลือดแดง CO2 กอ ใหเกดิ ปรากฏการณเ รอื น การสังเคราะหด ว ยแสง กระจก SOX และ NOX กอ ใหเกิดฝนกรด • ตกตะกอนไอออนของโลหะหนกั บางชนิด • ทําลายวสั ดุที่ทาํ จากโลหะและหินปูน