E-book 30000-1303-6 ปฏิกิริยาเคมี

เอกสารประกอบการเรยี น รหัสวชิ า 30000-1303 วชิ า วิทยาศาสตร์งานไฟฟ้า อเิ ลก็ ทรอนิกส์ และการสื่อสาแรละการสอื่ สาร หลักสูตรประกาศนียบตั รวชิ าชพี ช้ันสูง (ปวส.) พทุ ธศักราช 2563 หนว่ ยที่ 6 เรื่อง ปฏิกริ ิยาเคมี ธญั พร พุ่มพวง ครชู ำนาญการพิเศษ วิทยาลัยเทคนคิ ลพบุรี สำนกั งานคณะกรรมการการอาชวี ศึกษา กระทรวงศกึ ษาธกิ าร

2 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 6 เรือ่ ง ปฏิกริ ิยาเคมี แนวคดิ ปฏิกิรยิ าเคมเี กดิ ขึน้ รอบ ๆ ตวั และเกิดข้นึ ตลอดเวลา อาจเกดิ เร็วหรือชา้ ต่างกนั ขน้ึ อยกู่ บั ปจั จยั ต่าง ๆ ที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี บางปฏิกิริยาสามารถสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงได้ง่าย เช่น การเผาไหม้ การระเบิด แตบ่ างปฏิกริ ิยาต้องใช้เวลาในการสงั เกตเหน็ เช่น การเกดิ สนิมของสิ่งก่อสร้าง สาระการเรียนรู้ 6.1 ความหมายของปฏกิ ริ ิยาเคมี 6.2 การเกิดปฏกิ ิริยาเคมี 6.3 อัตราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี 6.4 ปจั จัยทมี่ ผี ลต่ออัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี 6.5 ชนิดของปฏิกิริยาเคมี 6.6 ปฏกิ ิริยาเคมีในชวี ิตประจำวัน จดุ ประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นกั ศึกษาบอกความหมายของปฏกิ ิรยิ าเคมีได้อยา่ งถกู ต้อง 2. นกั ศึกษาอธบิ ายการเกดิ ปฏิกริ ิยาเคมีไดอ้ ย่างถูกตอ้ ง 3. นักศกึ ษาคำนวณอัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมีได้อยา่ งถูกต้อง 4. นักศกึ ษาบอกปัจจยั ที่มีผลตอ่ อัตราการเกิดปฏิกริ ิยาเคมีไดอ้ ย่างถกู ตอ้ ง 5. นกั ศกึ ษาระบุชนดิ ของปฏิกริ ิยาเคมไี ดอ้ ยา่ งถูกต้อง 6. นกั ศึกษาบอกปฏิกิรยิ าเคมีในชวี ิตประจำวนั ได้

3 ผังมโนทัศน์

4 6.1 ความหมายของปฏกิ ริ ยิ าเคมี ปฏิกิริยาเคมี ( Chemical reaction ) คือ กระบวนที่เกิดจากการที่สารเคมีมีการเปลี่ยนแปลง แล้วทำให้เกิดสารใหม่ โดยสารที่เกิดขึ้นใหม่ มีสมบัติแตกต่างไปจากเดิม บางครั้งสามารถสังเกต การเปลย่ี นแปลงได้อย่างชัดเจน เชน่ เกิดการเปล่ียนแปลงสี เกิดตะกอน เกดิ ความร้อน เป็นตน้ แต่บางกรณี ไม่สามารถสงั เกตการเปล่ียนแปลงได้งา่ ย จำเปน็ ตอ้ งใช้เครื่องตรวจสอบและการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ เขา้ มาเกีย่ วขอ้ ง ลกั ษณะปฏิกริ ิยาเคมี ดงั ภาพท่ี 6.1 ภาพท่ี 6.1 ลักษณะปฏกิ ริ ยิ าเคมี ที่มา : http://www.myfirstbrain.com ( สืบค้นเมือ่ 25 พ.ย. 2564 ) 6.2 การเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี เมื่อสารทำปฏิกิริยากันแล้วเกิดสารใหม่ขึ้น สารที่เข้าทำปฏิกิริยา เรียกว่า สารตั้งต้นหรือ ตัวทำปฏิกิริยา ( Reaction ) ส่วนสารใหม่ที่เกิดขึ้น เรียกว่า ผลิตภัณฑ์ ( Product ) มีสมบัติทางเคมี ต่างจากสารตั้งต้น ปรากฏการณ์ที่แสดงให้ทราบว่าเกิดปฏิกิริยาขึ้น พิจารณาได้จากการเกิดตะกอน การเกิดแก๊ส การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การเกิดกลิ่น การเปลี่ยนแปลงสี เป็นต้น นอกจากน้ี สามารถพิจารณาจากการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนที่ก่อให้เกิดการสร้างและสลายพันธะเคมี รวมถึง การเปลย่ี นแปลงด้วยอนุภาคธาตุ ซ่ึงตอ้ งใชก้ ารวิเคราะหจ์ ากเครือ่ งมือทางวทิ ยาศาสตร์ ปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ เขียนแทนด้วยสมการเคมี โดยการเขียนสารตั้งต้นไว้ทางซ้ายและเขียน ผลิตภัณฑ์ไว้ทางขวาของสมการ โดยมลี ูกศรอยู่ตรงกลางและหวั ลกู ศรชไ้ี ปทางผลติ ภัณฑ์ A + B AB สารตงั้ ตน้ ผลติ ภณั ฑ์ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดไฮโดรคลอริก กับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ เขียนสมการเคมไี ด้ดังนี้ HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) ปฏิกิรยิ าระหว่างแมกนีเซียมกับสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เขยี นสมการเคมไี ดด้ ังน้ี

5 Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2 (g) อักษรย่อท่ีอยูใ่ นวงเล็บบอกสถานะหรือสภาวะของแต่ละสารในสมการเคมี ความหมายของอักษร ยอ่ ตา่ ง ๆ เปน็ ดังน้ี aq ( aqueous ) หมายถึง สารนั้นละลายอยูใ่ นนำ้ s ( solid ) หมายถงึ สารนัน้ อยใู่ นสถานะของแข็ง l ( liquid ) หมายถงึ สารน้ันอยใู่ นสถานะของเหลว g ( gas ) หมายถึง สารนน้ั อยูใ่ นสถานะแกส๊ 6.2.1 แนวคิดเกยี่ วกับการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี 1. ทฤษฎกี ารชนโมเลกลุ ( Collision theory ) กลา่ วถึง โมเลกลุ ของสารตอ้ งมีการชนซ่งึ กนั และกนั ซึ่งการชนกันแต่ละครั้งไม่จำเป็นต้องเกิดปฏิกิริยา การชนที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้นั้นต้องชนในทิศทาง ทเี่ หมาะสม แบบจำลองการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าตามทฤษฏกี ารชนโมเลกุล ดงั ภาพท่ี 6.2 ภาพท่ี 6.2 แบบจำลองการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาตามทฤษฏกี ารชนโมเลกลุ ทม่ี า : http://www.nakhamwit.ac.th ( สืบคน้ เมื่อ 25พ.ย. 2564 ) 2. ทฤษฎีจลน์ของโมเลกุล ( Kinetic theory ) กล่าวถึง โมเลกุลต้องมกี ารเคลื่อนที่ โดยโมเลกลุ ที่เคลื่อนที่เร็วจะมีพลังงานจลน์สูง ซึ่งในการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้นั้นโมเลกุลต้องมีพลังงานจลน์ในการชน มากพอ โดยมากกว่าหรือเท่ากับพลงั งานกอ่ กมั มันต์ ( Activated energy : Ea ) ตวั อย่างการเกดิ ปฏิกิริยาเคมี เมอื่ นำแผน่ สงั กะสจี ่มุ ไปในสารละลายคอปเปอรซ์ ลั เฟต ดงั ภาพท่ี 6.3 ภาพท่ี 6.3 ปฏกิ ิริยาเคมีที่เกิดจากแผน่ สงั กะสจี มุ่ ไปในสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ทมี่ า : http://www.siamchemi.com ( สบื ค้นเมือ่ 25 พ.ย. 2564 )

6 จากภาพที่ 6.3 ไอออนของทองแดง Cu2+(aq) ในสารละลายจะต้องมีปริมาณมากพอที่จะชน กับแผ่นสังกะสี Zn ในปริมาณที่เหมาะสม ด้วยแรงมากพอที่จะทำให้อนุภาคมีพลังงานจลน์สูงพอ ทจ่ี ะเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมีได้ เขยี นเป็นสมการเคมไี ดว้ า่ Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) การเกิดปฏิกิรยิ าเคมีจะเกดิ ขนึ้ ไดน้ ้นั ต้องประกอบด้วย จำนวนโมเลกุลมากพอ การชนกันระหว่าง โมเลกุลมีทิศทางที่เหมาะสม และโมเลกุลที่ชนกันมีพลังงานสูงพอ โดยอย่างน้อยต้องเท่ากับ พลังงานก่อกัมมนั ต์ ค่าพลังงานก่อกัมมันต์ เป็นค่าคงตัวเฉพาะปฏิกิริยา ณ สภาวะหนึ่ง แสดงถึงความยากหรือง่าย ในการเกิดปฏิกิริยา เช่น อัตราการเกิดปฏิกิริยาของแก๊สไฮโดรเจน (H2) กับแก๊สฟลูออรีน (F2) และแก๊สไฮโดรเจน (H2) กบั แก๊สไนโตรเจน (N2) H2(s) + F2(g) 2HF(g) อตั ราการเกิดปฏิกริ ิยาเคมเี ร็ว เนอ่ื งจากคา่ Ea ต่ำ 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีชา้ เนอ่ื งจากคา่ Ea สูง ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นบางชนิดเกดิ อย่างรวดเร็ว เนื่องจากพลังงานก่อกมั มันต์ต่ำ เช่น การระเบิด ของวัตถุไวไฟ การเผาไหม้ การกัดกร่อนของผิวคอนกรีตจากน้ำยาล้างห้องน้ำ เป็นต้น และปฏิกิริยาเคมี บางชนิดเกิดข้ึนได้ช้า เนื่องจากมพี ลงั งานกอ่ กมั มนั ต์สงู เช่น การเกดิ สนิมของโลหะ การย่อยสลายของโฟม ดงั นน้ั การเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมีเกิดขน้ึ ได้ช้าหรือเร็วแตกตา่ งกัน ดังภาพท่ี 6.4 ภาพท่ี 6.4 การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมีข้ึนช้าเร็วตา่ งกัน ทีม่ า : https://th.wikipedia.org ( สืบค้นเม่ือ 25 พ.ย. 2564 ) 6.2.3 พลงั งานกับการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี การเกิดปฏิกิริยาเคมี มีพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้อง เนื่องจากมีการสลายพันธะและการสร้างพันธะ ระหว่างอะตอมของสารที่อยู่ในปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานของสารที่เกี่ยวข้องเสมอ บางปฏิกิรยิ าเม่ือเกิดขึน้ แล้วจะใหพ้ ลงั งานออกมา เช่น การจดุ ดอกไมไ้ ฟใหค้ วามร้อนและแสงสวา่ ง แก๊สหุงต้ม ท่ตี ิดไฟใหพ้ ลังงานความรอ้ น ดังภาพท่ี 6.5 เปน็ ตน้

7 ภาพท่ี 6.5 แก๊สหุงต้มท่ตี ิดไฟให้พลังงานความรอ้ น ท่มี า : https://pimpajeeviina.wordpress.com ( สบื คน้ เมอื่ 25 พ.ย. 2564 ) ปฏิกิริยาเคมีบางปฏิกิริยา สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง บางปฏิกิริยาไม่สามารถเกิดเองได้ เช่น ไม้ขีดไฟ ไม่สามารถลุกไหม้ได้เองในอากาศ แต่ต้องให้พลังงานจำนวนหนึ่งเข้าไปตอนเริ่มปฏิกิริยา เพื่อกระตุ้นให้สารตั้งต้นทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศ และเมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วจะให้พลังงาน ความรอ้ นออกมา ซ่ึงมากกว่าพลงั งานที่ใสเ่ ข้าไปในตอนเริ่มตน้ และทำใหป้ ฏิกิรยิ าดำเนินตอ่ ไปจนส้ินสดุ ได้ การเกิดปฏิกิริยาของสารแต่ละปฏิกิริยาต้องมีพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี 2 ขน้ั ตอน ดงั นี้ ขั้นท่ี 1 เป็นขัน้ ที่ดูดพลงั งานเข้าไปเพ่ือสลายพันธะในสารต้ังต้น ขนั้ ที่ 2 เปน็ ขนั้ ทีค่ ายพลังงานออกมาเมอ่ื มีการสร้างพันธะในผลิตภัณฑ์ ดงั น้นั การเกิดปฏิกริ ยิ าเคมีจะเก่ยี วข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลงั งาน ดังนี้ 1. ปฏิกิริยาคายความร้อน ( Exothermic reaction ) เป็นปฏิกิริยาที่ดูดพลังงานเข้าไป สลายพันธะ น้อยกว่าที่คายออกมาเพื่อสร้างพันธะ โดยในปฏิกริ ยิ าคายความร้อนนี้สารตั้งต้นจะมีพลังงาน สงู กวา่ ผลิตภณั ฑ์ จงึ ใหพ้ ลงั งานความรอ้ นออกมาสู่สง่ิ แวดล้อม ทำใหอ้ ุณหภมู ิสงู ข้นึ เม่อื เอามอื สมั ผัสภาชนะ จะรสู้ ึกรอ้ น ตวั อยา่ งปฏิกริ ยิ าเคมคี ายความรอ้ น ดังภาพที่ 6.6 ภาพที่ 6.6 ปฏิกริ ยิ าเคมีคายความร้อน ท่มี า : http://www.thaigoodview.com ( สบื ค้นเม่ือ 25 พ.ย. 2564 )

8 จากภาพท่ี 6.6 เป็นปฏิกริ ยิ าเคมีที่เกิดจากแก๊สไนโตรเจน กับแกส๊ ไฮโดรเจน เขยี นเป็นสมการเคมี ได้ดงั น้ี N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) สารตั้งต้น N2 + H2 มีพลังงาน E1 ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น NH3 มีพลังงาน E3 พลังงานของสารตั้งต้น สงู กว่าพลงั งานของผลติ ภณั ฑ์ จงึ เป็นปฏกิ ิรยิ าคายความร้อน และพลงั งานทีค่ ายออกมามีคา่ เท่ากับ E หรอื เท่ากับ E3 – E1 ( E มีเครื่องหมายเป็นลบ ) และ Ea คือพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยานี้มีค่าเท่ากับ E2 – E1 จะเห็นไดว้ า่ พลงั งานกอ่ กมั มันต์ของปฏิกิริยากบั พลงั งานของปฏิกริ ยิ าไม่ใช่พลงั งานเดยี วกนั 2. ปฏิกิริยาดูดความร้อน ( Endothermic reaction ) เป็นปฏิกิริยาที่ดูดพลังงานเข้าไป สลายพนั ธะ มากกวา่ ทีค่ ายออกมา เพ่ือสร้างพันธะ โดยในปฏกิ ิริยาดูดความร้อนนี้สารตัง้ ตน้ จะมีพลังงานต่ำ กว่าผลิตภัณฑ์ จึงทำให้สิ่งแวดล้อมเย็นลง อุณหภูมิลดลง เมื่อเอามือสัมผัสภาชนะจะรู้สึกเย็น ตัวอย่าง ปฏิกิริยาเคมีดูดความร้อน ดังภาพท่ี 6.7 ภาพท่ี 6.7 ปฏกิ ิรยิ าเคมีดูดความร้อน ทม่ี า : http://www.thaigoodview.com ( สบื ค้นเมอ่ื 25 พ.ย. 2564 ) จากภาพท่ี 6.7 เปน็ ปฏกิ ิริยาเคมที ี่เกิดจากแก๊สไนโตรเจน กับแก๊สออกซิเจน เขยี นเป็นสมการเคมี ไดด้ ังน้ี N2(g) + O2(g) 2NO(g) จากภาพที่ 6.7 สารตั้งต้น N2 + O2 มีพลังงาน E1 สารผลิตภัณฑ์ NO2 มีพลังงาน E3 พลังงาน ของผลิตภัณฑ์ สูงกว่าพลังงานของสารตั้งต้น จึงเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน และพลังงานที่ดูดเข้าไป มีค่าเท่ากับ E หรือเท่ากับ E3 – E1 ( E มีเครื่องหมายเป็นบวก ) และ Ea คือพลังงานก่อกัมมันต์ ของปฏิกิรยิ าน้ีมคี ่าเทา่ กบั E2 – E1

9 ใบกจิ กรรมที่ 6.1 การเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี จดุ มุง่ หมาย ทดลองและศึกษาการเกิดปฏิกริ ิยาเคมี เวลาที่ใช้ 2 ชั่วโมง วสั ดุและอุปกรณแ์ ละสารเคมี จำนวน รายการ อย่างละ 1 หลอด 1. หลอดทดลองขนาดกลางและขนาดใหญ่ 1 อัน 2. กระบอกตวง 10 cm3 หรือหลอดฉดี ยา 1 อัน 5 cm3 3. สารละลายโพแทสเซยี มเปอรแ์ มงกาเนต 5 cm3 4. สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ 5 cm3 5. สารละลายโซเดยี มไฮโดรเจนคาร์บอเนต 5 cm3 6. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เจอื จาง อย่างละ 1 แผ่น 7. กระดาษลติ มสั สแี ดงและสนี ำ้ เงิน กจิ กรรม 1. สงั เกตและบนั ทึกลกั ษณะของสารต้งั ตน้ ทกุ ชนิด 2. เทสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4) 5 cm3 ใส่หลอดทดลองขนาดกลาง เตมิ สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 5 cm3 เขยา่ ให้เข้ากัน สงั เกตการเปลยี่ นแปลง และบันทึกผล 3. เทสารละลายโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) 5 cm3 ลงในหลอดทดลองขนาดกลาง เตมิ สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เจือจาง 5 cm3 เขยา่ ใหเ้ ขา้ กนั สงั เกตการเปล่ียนแปลง และบันทึกผล 4. ทดสอบสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เจือจางและสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ดว้ ยกระดาษลิตมัสสีแดงและสนี ้ำเงิน สังเกตการเปลยี่ นแปลง และบนั ทึกผล 5. เทสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เจือจางลงในหลอดทดลองขนาดกลาง 5 cm3 เติม สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 50 cm3 เขย่าใหเ้ ข้ากนั สังเกตการเปลย่ี นแปลงทดสอบสารละลาย ด้วยกระดาษลิตมัสสีแดงและสีน้ำเงิน เปรียบเทียบสีของกระดาษลิตมัสกับกระดาษลิตมัสในการทดลอง ข้อ 4 และบนั ทกึ ผล

10 ตารางบนั ทึกผลกจิ กรรม การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี หลอดท่ี สารต้ังต้น ลกั ษณะสารตัง้ ต้น การเปลยี่ นแปลงที่เกิดขนึ้ 1 KMnO4 NaOH 2 NaHCO3 HCl 3 HCl NaOH สรุปผลกิจกรรม ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... คำถามทา้ ยการทดลอง 1. การทดลองใดมีสารใหม่เกิดขึ้น ทราบไดอ้ ย่างไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 2. การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ทราบได้ อยา่ งไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

11 6.3 อัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี ( Rate of Reaction ) อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี คือ การเปลย่ี นแปลงความเข้มขน้ ของสารใดสารหนึ่งต่อหนึ่งหนว่ ยเวลา หรือ ปริมาณสารตัง้ ต้นที่ลดลง หรือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาต่อหนึ่งหน่วยเวลา โดยเขียน เป็นความสมั พันธไ์ ด้ดังนี้ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี = ปริมาณสารตัง้ ตน้ ทลี่ ดลง .................6.1 เวลาทเี่ กดิ ปฏกิ ริ ยิ า .................6.2 หรอื อัตราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี = ปริมาณผลติ ภณฑ์ทเ่ี กดิั จากปฏกิ ริ ิยา เวลาทเ่ี กดิ ปฏิกริ ิยา เมอื่ มีปฏิกริ ยิ าเคมีเกิดขึน้ ปริมาณของสารในระบบจะมกี ารเปล่ยี นแปลง การวดั ปริมาณของสารต้ัง ต้นที่ลดลง การวัดปริมาณของผลิตภัณฑ์ท่ีเกิดขึ้น ทำได้หลายวธิ ขี ึ้นอยู่กับสมบตั ิและลักษณะของสาร เช่น ชงั่ มวลเมือ่ สารเป็นของแข็ง วัดปริมาตรเม่ือสารเปน็ แก๊ส วดั ความเขม้ ขน้ เม่ือเป็นสารละลาย ส่วนเวลาท่ีใช้ ในการวัดใชห้ น่วยเป็นวนิ าที นาที หรือชั่วโมงกไ็ ด้ ขน้ึ อยู่กบั ปฏกิ ริ ยิ านั้นจะเกดิ เรว็ หรอื ช้า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แบ่งได้ 2 ประเภท ได้แก่ อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหน่งึ ( Instantaneous rate ) และ อัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเฉล่ีย ( Average rate ) 1. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง คือ ค่าที่แสดงถึงอัตราการเกิดปฏิกิริยา ของสารตั้งต้นที่ลดลง หรืออัตราการเกิดปฏิกิริยาของผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง หรือ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในขณะที่ปฏิกิริยายังดำเนินอยู่ ซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยามีหลายค่า ณ ที่เวลา ตา่ งกัน จงึ ไมเ่ ทา่ กนั เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งทราบได้จากการทดลอง ส่วนอัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ เวลาใดเวลาหนึ่งสามารถหาได้โดยการนำข้อมูลที่ได้จากการทดลอง มาเขยี นกราฟ แลว้ จึงหาค่าความชนั ออกมา 2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการลดลงของปริมาณ สารตั้งต้น หรือการเพิ่มขึ้นของปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นจนกระทั่งสิ้นสุดการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งมีเพยี งค่าเดยี วเทา่ นนั้

12 ตวั อยา่ งท่ี 1 จากการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี ดงั สมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) เมอื่ วดั ปรมิ าตรของ H2 ที่เกดิ ข้ึนกบั เวลาไดผ้ ลดังตาราง ปริมาตรของ H2 ทเี่ กดิ ขนึ้ ( cm3 ) เวลา ( s ) 16 2 12 3 24 4 38 5 56 จงหา ก. อัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเฉล่ีย ข. อัตราการเกดิ แก๊ส H2 ในชว่ งเวลา 12-24 วินาที ค. อัตราการเกดิ แกส๊ H2 ในชว่ งเวลา 24-56 วินาที ง. อัตราการเกดิ แก๊ส H2 ในช่วงเวลา 38-56 วนิ าที วิธที ำ ก. อัตราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเฉลย่ี จาก อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมี = ปรมิ าณผลิตภณฑท์ เี่ กิัดจากปฏิกริ ิยา เวลาทเ่ี กดิ ปฏกิ ริ ยิ า = (5 - 1) cm3 (56 - 6) s = 0.080 cm3/s ตอบ อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเฉลย่ี เท่ากบั 0.080 ลกู บาศก์เซนติเมตรตอ่ วินาที ข. อตั ราการเกิดแกส๊ H2 ในช่วงเวลา 12-24 วินาที อตั ราการเกดิ แก๊ส H2 = (3 - 2) cm3 (24 - 12) s = 0.083 cm3/s ตอบ อัตราการเกิดแก๊ส H2 ในช่วงเวลา 12-24 วนิ าที เท่ากับ 0.083 ลกู บาศกเ์ ซนติเมตรต่อวนิ าที ค. อัตราการเกดิ แก๊ส H2 ในชว่ งเวลา 24-56 วินาที อัตราการเกิดแกส๊ H2 = (5 - 3) cm3 (56 - 24) s = 0.0625 cm3/s ตอบ อัตราการเกิดแกส๊ H2 ในชว่ งเวลา 24-56 วินาที เท่ากับ 0.0625 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อวินาที

13 ง. อตั ราการเกดิ แกส๊ H2 ในชว่ งเวลา 38-56 วินาที อัตราการเกิดแก๊ส H2 = (5 - 4) cm3 (56 - 38) s = 0.056 cm3/s ตอบ อัตราการเกิดแก๊ส H2 ในช่วงเวลา 38-56 วนิ าที เท่ากับ 0.056 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตรตอ่ วินาที ตัวอย่างท่ี 2 ทดลองนำโลหะแมกนเี ซยี มมาทำปฏกิ ริ ิยากับสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เข้มข้น 0.2 โมลตอ่ ลิตร ได้แก๊สไฮโดรเจนเป็นผลิตภัณฑ์โดยปรมิ าตรของแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ณ ช่วงเวลาต่าง ๆ แสดงดัง ตาราง ปรมิ าตรแก๊สไฮโดรเจน ( cm3 ) เวลา ( s ) 1 10 2 20 3 35 4 50 5 80 6 130 จงหาวา่ อัตราการเกดิ แก๊สไฮโดรเจนเฉล่ียมคี ่าเท่ากับก่ีลูกบาศก์เซนติเมตรต่อวินาที วิธีทำ จาก อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณผลติ ภณฑ์ทเ่ี กดิั จากปฏิกริ ยิ า เวลาทเี่ กดิ ปฏกิ ริ ิยา = (6 - 1) cm3 (130 - 10) s = 0.042 cm3/s ตอบ อตั ราการเกดิ แกส๊ ไฮโดรเจนเฉล่ีย เทา่ กับ 0.042 ลกู บาศกเ์ ซนตเิ มตรตอ่ วินาที

14 กจิ กรรมการเรยี นรู้ท่ี 6.1 1. จงบอกวธิ ีการสังเกตว่ามปี ฏิกิรยิ าเคมเี กดิ ข้ึนหรือไม่ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 2. ถ้านำไม้ขดี วางไว้ในอากาศทมี่ ีแก๊สออกซิเจนทอี่ ุณหภมู ิห้องปกติไมข้ ีดไฟจะลกุ ติดไฟได้หรือไม่ เพราะอะไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 3. จงบอกความหมายของสารตัง้ ตน้ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 4. จงบอกความหมายของผลติ ภัณฑ์ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 5. จากสถานะของสารท่กี ำหนดให้ จงระบุสถานะในสมการเคมี สาร การระบสุ ถานะในสมการเคมี สารนนั้ ละลายในน้ำ ตะกอน แกส๊ น้ำ 6. จงบอกหลกั การเขยี นสมการเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 7. ในการชนกนั ของอนภุ าคสารต้งั ต้นจะเกดิ ปฏิกริ ิยาหรอื ไม่ขึน้ อย่กู บั สงิ่ ใด ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 8. อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี ณ ขณะใดขณะหนึ่งกับอัตราการเกดิ ปฏิกิริยาเคมเี ฉลย่ี ต่างกนั อยา่ งไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

15 9. จากภาพเปน็ ปฏิกริ ิยาดดู ความรอ้ นหรือปฏกิ ิริยาคายความร้อน เพราะเหตุใด ก. ข. ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 10. ท่ีอณุ หภมู ิ 25 องศาเซลเซยี ส สารละลายโบรมีนทำปฏิกริ ยิ ากบั กรดฟอรม์ กิ ดังสมการ Br2(aq) + HCOOH(aq) 2Br(aq) + 2H+(aq) + CO2(g) เม่อื วดั ความเขม้ ขน้ ของสารละลายโบรมีน ไดผ้ ลดังตาราง เวลา ( s ) ปรมิ าตรของ H2 ที่เกิดขึ้น ( cm3 ) 0 0.0120 50 0.0101 100 0.0084 150 0.0071 200 0.0059 จงหา ก. อัตราการเกิดปฏิกริ ิยาเฉล่ยี ข. อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าชว่ ง 0 - 50 วนิ าที ค. อตั ราการเกิดปฏิกริ ิยาช่วง 50 - 100 วินาที ง. อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าชว่ ง 100 - 200 วนิ าที ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

16 6.4 ปัจจัยท่มี ผี ลตอ่ การเกิดปฏกิ ิริยาเคมี การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมีจะเกดิ ขนึ้ เรว็ หรอื ช้าขนึ้ อยกู่ ับหลายปัจจยั ดงั น้ี 6.4.1 ธรรมชาติของสารท่ีทำปฏิกิรยิ า ( Nature of reactant ) ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้เร็วหรือช้าไม่เท่ากัน เนื่องจากสารที่ทำปฏิกิริยามีโมเลกุลหรือโครงสร้าง อะตอมต่างกัน โดยทั่วไปสารไอออนิกที่เข้าทำปฏิกิริยากันจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้เร็วกว่าสารโคเวเลนต์ และสารที่มีสถานะเดยี วกนั จะเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมไี ดเ้ รว็ กว่าสารทมี่ ีสถานะตา่ งกัน 6.4.2 อุณหภูมิ ( Temperature ) อุณหภูมิมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัว จะมีพลังงานจลน์สูงขึ้นจึงชนกันด้วยพลังงานสูง ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีมากขึ้นตามไปด้วย และเมื่อลด อณุ หภูมใิ ห้ต่ำลง ปฏกิ ริ ิยาเคมีจะเกดิ ชา้ ลง ความร้เู ก่ียวกับผลของอุณหภูมิท่ีมีผลต่อการเกิดปฏิกริ ิยาเคมีที่นำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน โดยทั่วไป คือ การเก็บรักษาผลไมห้ รอื อาหารให้อยู่ไดน้ านและคงความสดใหม่โดยเก็บไว้ในท่ีมีอณุ หภมู ิตำ่ เช่น ในตูเ้ ยน็ แต่เมอื่ ต้องการใหผ้ ลไมส้ กุ เรว็ จะนำมาบ่ม ทำให้ภายในภาชนะบรรจมุ ีอุณหภมู ิสูงกวา่ ภายนอก เมอ่ื ท้ิงไว้ 3-5 วัน ผลไม้จะสุก 6.4.3 พ้ืนทผ่ี วิ ของสารที่นำมาทำปฏกิ ิรยิ า ( Surface area ) สารตั้งต้นท่ีเขา้ ทำปฏิกิริยาเคมี บางปฏิกิริยาไมไ่ ด้อยู่ในสถานะเดียวกัน เช่น ของแข็งทำปฏิกิริยา กับสารละลาย หรือทำปฏิกิริยากบั แก๊ส พื้นที่ผิวของสารท่ีมาทำปฏกิ ิริยาเปน็ บริเวณของการเกิดปฏิกิริยา หากสารมีพื้นที่ผิวในการสัมผัสกันมากจะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น เช่น การทำปฏิกิริยาของหินปูน กบั กรดไฮโดรคลอริกจะได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เมือ่ ทดลองหนิ ปนู ที่เปน็ ผงกับหินปนู ท่ีเป็นก้อน หินปูน ท่ีเป็นผงมพี ืน้ ที่ผิวในการทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกมากกว่าหินปนู ที่เปน็ กอ้ น จึงเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ เร็วกว่า หลักการดังกล่าวนำมาใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น การรับประทานอาหาร นักโภชนาการแนะนำ ให้เคี้ยวอาหารให้ละเอียดก่อนกลืน เพื่อให้อาหารมีขนาดเล็กเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวของอาหารให้มากข้ึน ทำให้กรดและ เอนไซม์ในนำ้ ยอ่ ยในกระเพาะอาหารทำปฏกิ ิริยากับอาหารได้เรว็ ขึน้ อาหารจึงย่อยงา่ ยขนึ้ ป้องกันการจุดเสียดแนน่ ทอ้ งอืดทอ้ งเฟ้อได้ 6.4.4 ความเขม้ ข้นของตวั ทำปฏิกริ ยิ า ( The effective concentrations ) ความเข้มข้นของสารตั้งต้นมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี ในกรณีที่สารตั้งต้นมีอยู่เป็นจำนวนมาก ทำใหโ้ อกาสท่โี มเลกุลจะวงิ่ ชนกนั มีมากขนึ้ โดยอัตราการเกิดปฏิกริ ิยาเคมีข้ึนอยู่กบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้ังต้น สารใดสารหนึ่งหรือทุก ๆ สารก็ได้ และพบว่าในระยะเริ่มแรกของการเกิดปฏิกิริยาเคมี ความเข้มข้น ของสารต้ังตน้ มคี ่ามาก ทำให้ปฏิกิรยิ าเคมีเกิดได้เรว็ เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึง่ ความเข้มข้นของสารต้ังต้น ลดลง อัตราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมจี ะลดลงตาม

17 6.4.5 ตัวเรง่ ( Catalyst ) หรอื ตัวหนว่ งปฏิกริ ยิ า ( Inhibitor ) การเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิหรือความเข้มของสารตั้งต้น แต่บางครั้งไม่เหมาะสม เนื่องจากเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานและเพิ่มค่าใช้จ่าย ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ จึงคิดค้นวิธีการมาใช้แทนโดยการเติมสารเคมีบางชนิดเพียงปริมาณเล็กน้อยเข้าไปในปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยานั้นเกิดได้เร็วขึ้น โดยสารที่เติมเข้าไปนั้นยังคงมีปริมาณและสมบัติทางเคมี เหมือนเดิม หลังปฏิกิริยาส้ินสุดลง เรียกสารที่ใส่เข้าไปในปฏิกิริยานี้ว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา ในทางกลับกันการใส่สารเคมี บางชนิดเข้าไปในปฏิกิริยาแล้วส่งผลให้ปฏิกิริยานั้นเกิดได้ช้าลง เรียกสารเคมีที่ใส่เข้าไปในปฏิกิริยาว่า ตัวหน่วงปฏกิ ริ ิยา 6.5 ชนดิ ของปฏิกริ ิยาเคมี การจำแนกชนิดของปฏิกริ ยิ าเคมี สามารถจำแนกโดยใช้เกณฑต์ ่าง ๆ ได้ดังนี้ 1. จำแนกตามสถานะของสาร 2. จำแนกตามการเปลี่ยนแปลงมวลของสาร 3. จำแนกตามการเปลย่ี นแปลงของพลงั งาน 4. จำแนกตามลกั ษณะการเกดิ และผลของปฏกิ ริ ยิ า 6.5.1 จำแนกตามสถานะของสาร สามารถจำแนกปฏกิ ิรยิ าเคมีตามสถานะของสารได้ 2 ชนิด คือ ปฏิกิรยิ าเอกพันธ์และปฏกิ ริ ิยาวิวิธพันธ์ 1. ปฏิกริ ิยาเอกพนั ธ์ เปน็ ปฏิกิรยิ าท่ีสารตง้ั ต้นและผลิตภณั ฑ์ท่ีได้น้นั อยูใ่ นสถานะเดียวกนั เชน่ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) จากปฏิกริ ยิ านสี้ ารทกุ สารในปฏกิ ริ ิยาอย่ใู นสถานะแกส๊ ทงั้ หมด H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) จากปฏิกิรยิ าน้ี สารทกุ สารในปฏิกิรยิ าอยูใ่ นสถานะของเหลวหรอื สารละลายในน้ำ 2. ปฏิกิรยิ าวิวิธพนั ธ์ เปน็ ปฏิกริ ิยาทสี่ ารต้งั ตน้ และผลิตภณั ฑท์ ี่ไดม้ ีสถานะตา่ งกนั เช่น 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) จากปฏิกิริยานม้ี ี 2 สถานะ คือ สถานะของแข็งและแกส๊ Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) จากปฏกิ ริ ิยาน้ี มี 3 สถานะ คอื สถานะของแข็ง ของเหลว สารละลายในนำ้ และแกส๊

18 6.5.2 จำแนกตามการเปลีย่ นแปลงมวลของสาร สามารถจำแนกปฏกิ ิริยาเคมตี ามการเปลี่ยนแปลงมวลของสาร ได้ 2 ชนดิ คอื 1. ระบบเปิด ( Opened system ) เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบโดยมวลของสาร ก่อนเกิดปฏกิ ิรยิ ากับหลังปฏิกริ ิยาไมเ่ ท่ากัน เช่น Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) ในกรณีนม้ี แี กส๊ ไฮโดรเจนเกิดข้นึ ซึ่งสามารถกระจายไปในอากาศ ทำใหม้ วลของสารกอ่ นและหลงั เกิดปฏิกิรยิ าไมเ่ ทา่ กนั 2. ระบบปิด ( Closed system ) เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบ โดยมวลของสาร กอ่ นการเกดิ ปฏิกริ ยิ ากบั หลงั ปฏกิ ิรยิ าเท่ากัน เชน่ BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) 2NaCl(aq) + BaSO4(s) จากปฏิกิริยาสารละลายแบเรียมคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมซัลเฟต มีมวลเท่ากับ สารละลายโซเดียมคลอไรดร์ วมตวั กับแบเรยี มซัลเฟต 6.5.3 จำแนกตามการเปลย่ี นแปลงของพลังงาน สามารถจำแนกปฏิกิรยิ าเคมตี ามการเปลีย่ นแปลงของพลังงาน ได้ 2 ชนดิ คือ 1. ปฏิกิริยาดูดความร้อน คือ ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเทพลังงานหรือดูดกลืนความร้อน จากส่งิ แวดล้อมเข้าสรู่ ะบบ ดงั นัน้ พลงั งานของผลิตภัณฑ์มีพลงั งานสูงกว่าสารตง้ั ตน้ เช่น N2(g) + O2(g) 2NO(g) 2. ปฏิกิริยาคายความร้อน คือ ปฏิกิริยาท่ีมกี ารถ่ายเทพลังงานจากระบบสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก ดงั น้ัน พลังงานของสารตงั้ ต้นมากกว่าพลงั งานของสารผลติ ภัณฑ์ เชน่ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 6.5.4 จำแนกตามลกั ษณะการเกดิ และผลของปฏกิ ิริยา สามารถจำแนกปฏิกิรยิ าเคมตี ามลกั ษณะการเกิดและผลของปฏิกริ ิยา ได้ 4 ชนิด คือ 1. ปฏิกิริยาการรวมหรือการสังเคราะห์ (Combination or Synthesis reaction) เป็นปฏิกิริยา ที่สารสองชนิดทำปฏิกิริยากันแล้วได้ผลเป็นปฏิกิริยาเพียงอย่างเดียว โดยสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยากัน อาจเปน็ ธาตุหรือสารประกอบกไ็ ด้ สมการทั่วไปเขยี นได้ดังน้ี A + B AB ตัวอยา่ งปฏิกริ ิยาชนิดน้ี 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

19 2. ปฏิกิริยาการสลายตัว ( Decomposition reaction ) เป็นปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นชนิดหน่ึง แตกตัวออกเป็นผลิตภัณฑ์ 2 ชนิดขึ้นไป โดยสารตั้งต้นต้องเป็นสารประกอบส่วนผลิตภัณฑ์ อาจเป็นสารประกอบหรือธาตกุ ็ได้ ปฏิกิรยิ านจ้ี ะกลับกนั กับปฏกิ ิริยารวมตวั สมการทัว่ ไปเขยี นไดด้ ังน้ี AB A + B ตวั อย่างปฏิกริ ยิ าชนิดน้ี CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g) 3. ปฏิกิริยาการแทนท่ี ( Substitution ) เป็นปฏิกิริยาที่สารตั้งต้น 2 ชนิดทำปฏิกิริยากัน โดยอะตอมของธาตุในสารใดสารหนง่ึ ไปแทนที่บางอะตอมในสารอีกชนิดหน่ึง สมการท่วั ไปเขียนไดด้ ังน้ี A + BC B + AC หรือ A + BC C + BA หรอื AB + CD AD + CB ตวั อยา่ งปฏกิ ริ ยิ าชนดิ น้ี C6H14(l) + Br2(l) C6H13Br(l) + HBr(g) BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) 2NaCl(aq) + BaSO4(s) 4. ปฏิกริ ิยาการตกตะกอน ( Precipitation ) เปน็ ปฏิกิริยาที่เกิดจากสารละลาย 2 ชนดิ ผสมกัน แลว้ ทำให้เกดิ สารใหม่ท่ไี ม่ละลายน้ำหรอื ตกตะกอน ดงั ภาพที่ 8.8 ตัวอยา่ งปฏิกริ ยิ าชนิดน้ี Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq) ภาพท่ี 6.8 ปฏิกิรยิ าการตกตะกอน ที่มา : http://www.satriwit3.ac.th ( สืบค้นเม่อื 25 พ.ย. 2564 )

20 6.6 ปฏกิ ริ ิยาเคมใี นชีวติ ประจำวนั ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันมีหลายชนิด มีทั้งปฏิกิริยาง่ายไปจนถึงปฏิกริ ิยาที่ซับซอ้ น ซึ่งหลายปฏิกิริยามีผลต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม เช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้ ปฏิกิริยาการเกิดฝนกรด ปฏกิ ิรยิ าการเกิดสนมิ 6.6.1 ปฏกิ ิริยาการเผาไหม้ การเผาไหม้เช้ือเพลิงต่าง ๆ หากมีแก๊สออกซิเจนเพียงพอหรือมากเกินพอจะได้ผลิตภัณฑ์ เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ เรียกว่า การเผาไหม้เกิดอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ ของแก๊สมีเทน ดังสมการ CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2(g) แต่หากปริมาณของแก๊สออกซิเจนที่เข้าทำปฏิกิริยามีนอ้ ย ปฏิกิริยาการเผาไหม้จะเกิดไม่สมบูรณ์ ทำให้มผี ลติ ภณั ฑอ์ ่ืนเกดิ ขึ้นด้วย เชน่ แกส๊ คาร์บอนมอนอกไซด์ เขม่าซึ่งเป็นผงคารบ์ อน ดังภาพที่ 6.9 ภาพท่ี 6.9 เขม่าควนั เกิดจากปฏิกิรยิ าการเผาไหมไ้ ม่สมบูรณ์ ทมี่ า : http://tqm-fc.blogspot.com ( สืบคน้ เม่ือ 25 พ.ย. 2564 ) แกส๊ คารบ์ อนมอนอกไซดเ์ ป็นอนั ตรายต่อระบบหายใจ เนือ่ งจากแกส๊ คาร์บอนมอนอกไซด์จะจับกับ ฮีโมโกลบินอย่างหนาแน่นทำให้เลือดลำเลยี งออกซิเจนไปสู่เซลลใ์ นรา่ งกายได้น้อยลง ถ้าได้รับปริมาณมาก หรือเป็นเวลานานทำให้ร่างกายขาดออกซิเจนและเสียชีวิตได้ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สามารถทำให้ ร่างกายขาดออกซเิ จนได้เชน่ เดียวกนั ซ่ึงพบในกรณไี ฟไหม้ เน่อื งจากแกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์เป็นแก๊สหนัก กวา่ อากาศ จึงแผก่ ระจายปกคลุมไปทั่วห้อง อากาศจึงมอี อกซิเจนน้อยลง คนและสิ่งมีชีวิตในบริเวณนั้นจึง ขาดออกซิเจน วธิ ปี ้องกันเบื้องต้น คอื ใช้ผ้าชุบน้ำเปียกปิดจมกู และปากไว้ เพราะแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จะละลายน้ำได้เล็กน้อยและทำปฏิกริ ยิ ากับน้ำเกิดเปน็ กรดคารบ์ อนิก ซ่งึ เปน็ กรดออ่ น ดงั สมการเคมี CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)

21 6.6.2 ปฏิกริ ิยาการเกดิ ฝนกรด น้ำฝนในธรรมชาติมีความเป็นกรดเล็กน้อย โดยทั่วไปมีค่า pH ประมาณ 5.6 – 6.0 ในบริเวณ ที่มีโรงงานอุตสาหกรรมมีการปล่อยแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นปริมาณมาก เมื่อฝนตกลงมาจะเกิด การรวมตัวกับแก๊สนี้ เกิดเป็นฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 ซึ่งเรียกว่า ฝนกรด โดยฝนกรดในแต่ละพื้นที่ อาจมคี า่ pH แตกต่างกนั ปฏกิ ริ ิยาการรวมตวั ระหว่างนำ้ กบั แกส๊ ท่เี กดิ ข้ึน เปน็ ดงั สมการเคมี SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) และ SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) และ 2NO2(g) + H2O(l) HNO2(aq) + HNO3(aq) ฝนกรดทำให้สิ่งปลูกสร้างหรืออาคารบ้านเรือนเสียหาย เนื่องจากฝนกรดจะทำปฏิกิริยา กับสิ่งปลกู สรา้ งทีเ่ ปน็ โลหะ ดงั ภาพที่ 8.10 และสง่ิ ปลกู สร้างท่ีเปน็ หนิ ปูนเกดิ การสึกกรอ่ น ดงั สมการ CaCO3(s) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + CO2(g) + H2O(l) CaCO3(s) + 2HNO3(aq) Ca(NO3)2(aq) + CO2(g) + H2O(l) ก. รปู ปน้ั โลหะท่ีถกู ฝนกรดกัดกร่อน ข. รูปป้นั โลหะท่ไี ดร้ บั การซ่อมแซม ภาพที่ 6.10 ฝนกรดทำปฏกิ ริ ยิ ากบั สงิ่ ปลกู สร้างทเี่ ปน็ โลหะ ทมี่ า : http://kanchanapisek.or.th ( สบื ค้นเมื่อ 25 พ.ย. 2564 )

22 6.6.3 ปฏิกิริยาการเกิดสนมิ สิ่งก่อสร้างต่าง ๆ โดยทั่วไป เช่น ตึก สะพาน มีเหล็กเป็นองค์ประกอบของโครงสร้าง เมื่อเหล็ก สมั ผัสกบั อากาศและความช้ืน จะเกิดปฏกิ ิริยาเคมีกลายเป็นสนมิ เหลก็ ดงั ภาพที่ 6.11 ดังสมการ 4Fe(s) + 3O2(g) H2O 2Fe2O3H2O(s) วธิ กี ารป้องกันการเกิดสนิมเหล็กทำไดโ้ ดยไมใ่ ห้เหลก็ สมั ผัสกบั แก๊สออกซิเจนและความชน้ื ในอากาศ ตวั อย่างเช่น ตะปูเหล็ก อาจเกบ็ ไวโ้ ดยแช่ในนำ้ มัน ทาดว้ ยนำ้ มนั หรือฉาบด้วยดบี ุกหรือสงั กะสี เป็นตน้ ภาพที่ 6.11 การเกิดสนิมเหลก็ ทีม่ า : http://www.oknation.net/blog/home/blog_data/838/7838/images/IMG_3596.gif ( สบื คน้ เม่ือ 25 พ.ย. 2564 )

23 ใบกจิ กรรมที่ 6.2 อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี จุดมุ่งหมาย ทดลองและศกึ ษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะแมกนเี ซยี มกบั กรดไฮโดรคลอริก เวลาที่ใช้ 2 ชว่ั โมง วสั ดแุ ละอปุ กรณ์และสารเคมี จำนวน รายการ 1 อัน 1 อัน 1. กระบอกตวง 10 cm3 1 ใบ 2. จกุ คอร์กท่กี รดี ข้างให้เป็นร่อง 1 อนั 3. บีกเกอรข์ นาด 100 cm3 1 เรือน 4. มดี โกนหรือคตั เตอร์ 1 เส้น 5. นาฬิกาจบั เวลา (บอกเวลาเป็นวินาที) 15 cm3 6. ลวดแมกนีเซยี ม ยาว 8 cm 50 cm3 7. สารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.2 mol/dm3 8. นำ้ กลน่ั กจิ กรรม 1. นำจุกคอร์กขนาดพอดีกับปากกระบอกตวงขนาด 10 cm3 มาบากตามแนวให้เป็นร่องเล็ก ๆ พอให้ของเหลวไหลออกได้ และกรีดที่บริเวณกึ่งกลางของหน้าตัดจุกคอร์กทีป่ ลายด้านเล็กกว่าให้เป็นรอย ยาวประมาณ 0.5 cm 2. ตัดลวดแมกนเี ซยี มยาวประมาณ 8 cm ขัดให้สะอาด ขดเป็นเกลยี วคล้ายสปรงิ เสยี บปลาย ดา้ นหนงึ่ ของลวดแมกนเี ซียมท่ีรอยกรดี กลางจกุ คอรก์ 3. ใสน่ ้ำกล่ัน 50 cm3 ในบกี เกอรข์ นาด 100 cm3 4. เทสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเจือจางลงในกระบอกตวงขนาด 10 cm3 จนเต็มนำฝาจุกคอร์ก เสียบลวดแมกนีเซยี มท่เี ตรียมไวใ้ นขอ้ 2 ปดิ ปากกระบอกตวง 5. คว่ำกระบอกตวงลงในบีกเกอรน์ ำ้ ทีเ่ ตรยี มไวใ้ นขอ้ 3 โดยให้ปากกระบอกตวงอยใู่ ตน้ ำ้ สังเกต การเปลยี่ นแปลง เรมิ่ ต้นจับเวลาเม่ือของเหลวในกระบอกตวงลดระดับ มาอยทู่ ่ีขีด 1 cm3 และบันทึกเวลา ทข่ี องเหลวลดลงทุก ๆ 1 cm3 จนกระทงั่ ระดบั ของเหลวลดลงถงึ ขดี 8 cm3

24 ตารางบันทึกผลกจิ กรรม อัตราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมีระหว่างโลหะแมกนเี ซยี มกบั กรดไฮโดรคลอรกิ เวลาทีใ่ ช้ ( sec ) ปรมิ าตรแก๊สท่ีเกดิ ข้นึ ระหว่างขีดท่ี อตั ราการเกิดแกส๊ ไฮโดรเจน ( cm3 ) ( cm3s-1 ) 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 อัตราการเกดิ ไฮโดรเจนเฉลย่ี = .................................................................... สรปุ ผลกจิ กรรม ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... คำถามทา้ ยการทดลอง 1. สมการเคมีระหวา่ งโลหะแมกนีเซยี มกบั สารละลายกรดไฮโดรคลอริกเป็นอย่างไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 2. เวลาที่ใช้ในการเกดิ แก๊สไฮโดรเจนทกุ ๆ 1 cm3 มคี ่าเทา่ กันหรอื ไม่ เพราะเหตุใด ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 3. อตั ราการเกิดแก๊สไฮโดรเจนเฉลี่ยมีค่าเท่าใด ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

25 กจิ กรรมการเรยี นรทู้ ี่ 6.2 1. ในการเกดิ ปฏิกริ ิยาเคมนี อกจากสารต้ังตน้ ท่ีเข้าทำปฏิกริ ยิ าแลว้ มปี ัจจยั อ่ืนเกย่ี วขอ้ งกับการเกดิ ปฏิกิริยาเคมี อีกหรือไม่ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 2. ตวั เร่งปฏิกริ ยิ า มผี ลอย่างไรกบั ปฏิกริ ยิ าเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 3. ตัวหนว่ งปฏกิ ริ ิยา มผี ลอยา่ งไรกับปฏิกิรยิ าเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 4. จำแนกชนดิ ของปฏิกิริยาเคมีตามสถานะของสาร ไดก้ ชี่ นดิ อะไรบ้าง ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 5. จำแนกชนดิ ของปฏกิ ิรยิ าเคมีตามการเปลี่ยนแปลงมวลสาร ไดก้ ี่ชนิด อะไรบา้ ง ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 6. จำแนกชนิดของการเปลยี่ นแปลงของพลังงาน ไดก้ ช่ี นิด อะไรบา้ ง ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

26 7. จงเขยี นปฏกิ ิรยิ าการรวมหรอื การสังเคราะห์ X + Y ……………………………………………………………. 8. จงเขยี นปฏกิ ริ ยิ าการสลายตวั XY ……………………………………………………………. 9. จงเขยี นปฏกิ ริ ิยาการแทนที่ X + YZ ……………..…………………………………………… 10. เพราะเหตุใด เมื่อรับแกส๊ คาร์บอนมอนอกไซดเ์ ขา้ ไปปริมาณมากและเปน็ เวลานานจึงทำใหเ้ สยี ชีวติ ได้ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 11. ฝนกรดเกิดขึน้ ไดอ้ ย่างไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 12. บรเิ วณใดมีโอกาสเกิดฝนกรดได้ ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 13. สนมิ เหล็กเกิดขึ้นได้อย่างไร ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 14. การป้องกนั การเกดิ สนิมของสะพานเหล็กมีวิธใี ดบ้าง ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

27 แบบฝกึ หัดทา้ ยหนว่ ยที่ 6 1. จงอธิบายความหมายของปฏิกริ ยิ าเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 2. จงอธบิ ายแนวคิดในการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 3. จากการทดลองอัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยา Mg(s) + 2H+(aq) Mg2+(aq) + H2(g) โดยการวดั ปรมิ าตรของ H2 ทเี่ กดิ ข้นึ กับเวลาไดผ้ ลดังตาราง ปริมาตรของ H2 ที่เกดิ ข้นึ ( cm3 ) เวลา ( s ) 13 29 3 17 4 27 5 39 จงหา ก. อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเฉลยี่ ข. อัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าช่วง 9-17 วินาที ค. อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าช่วง 27-39 วนิ าที ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

28 4. ในปฏกิ ิริยา H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ถ้าเติมผงนิกเกิลลงไปเล็กน้อย จะทำใหอ้ ัตราการเกดิ ปฏิกิริยาสงู ขึน้ จงอธบิ ายหน้าทข่ี องนิกเกลิ ในปฏิกริ ิยาน้ี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 5. ปจั จัยใดบ้างมผี ลต่ออัตราการเกดิ ปฏิกิริยาเคมี ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... 6. จากปฏิกริ ิยาเคมีทกี่ ำหนดให้ เป็นปฏิกิริยาเคมีชนิดใด 6.1 H2(g) + F2(g) 2HF(g) ..................................................................................................................................................................... 6.2 AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq) ..................................................................................................................................................................... 6.3 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(g) ..................................................................................................................................................................... 6.4 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2(g) ..................................................................................................................................................................... 7. จงยกตัวอย่างปฏิกริ ยิ าเคมีในชวี ติ ประจำวนั ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

29 บรรณานุกรม คลังความร.ู้ การเกิดปฏกิ ริ ิยาเคม.ี [ออนไลน์] เข้าถงึ ได้จาก www.myfirstbrain.com/student _view.aspx?id=71835 [2564, พฤศจิกายน 2] เครอื ข่ายกาญจนาภิเษก. ฝนกรด. [ออนไลน์] เข้าถงึ ไดจ้ าก http://kanchanapisek.or.th [2564, พฤศจิกายน 2] ชลธชิ า เหล็กกล้า และปรู ดิ า สุขรืน่ . วิทยาศาสตรเ์ พอ่ื งานไฟฟ้าและการสือ่ สาร. นนทบุรี : ศูนย์หนังสือ เมอื งไทย จำกัด, 2558. ชูศรี มังกะระ และสมนึก มงั กะระ. วทิ ยาศาสตร์ 8. กรุงเทพฯ : ศูนยส์ ง่ เสริมอาชวี ะ, มปป. ทีคิวเอ็ม. การเผาไหมไ้ ม่สมบรู ณ์. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก http://tqm-fc.blogspot.com [2564, พฤศจกิ ายน 2] เปรมจติ ลมิ ปะพันธุ์. วทิ ยาศาสตร์ 8. กรุงเทพฯ : ศูนย์สง่ เสริมวชิ าการ, 2551. โรงเรียนเครอื ขา่ ยจดั กิจกรรม. ปฏิกิรยิ าเคมใี นชวี ิตประจำวนั . [ออนไลน์] เข้าถงึ ได้จาก http://www.thaigood view.com/node/73678 [2564, พฤศจิกายน 2] โรงเรียนนวมนิ ทราชินูทิศ สตรีวทิ ยา พทุ ธมณฑล. ปฏกิ ิริยาการตกตะกอน. [ออนไลน์] เข้าถึงไดจ้ าก http://www.satriwit3.ac.th [2564, พฤศจิกายน 2] โรงเรยี นหนองนาคำวทิ ยาคม. ปฏกิ ิริยาเคมี. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก http://www.nakhamwit.ac.th [2564, พฤศจิกายน 2] วกิ ิพเี ดีย สารานุกรมเสร.ี ปฏกิ ริ ยิ าเคมี. [ออนไลน์] เขา้ ถึงไดจ้ าก https://th.wikipedia.org [2564, พฤศจกิ ายน 2] สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (สสวท.). หนงั สอื เรยี นรายวชิ าพน้ื ฐาน เคมี. กรงุ เทพฯ : โรงพมิ พ์ สกสค. ลาดพร้าว, 2556. ____________. หนังสือเรียนรายวิชาเพ่ิมเตมิ เคมี เลม่ 3. กรงุ เทพฯ : โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพรา้ ว, 2554. สยามเคมีดอทคอม. ปฏกิ ริ ิยาเคม.ี [ออนไลน์] เข้าถงึ ไดจ้ าก http://www.siamchemi.com [2564, พฤศจิกายน 2] สุด ปล้มื ใจ. วิทยาศาสตรเ์ พ่ืองานไฟฟา้ และการสื่อสาร. กรงุ เทพฯ : สำนกั พมิ พ์ศนู ย์ส่งเสริมอาชวี ะ, 2558. สุเทพ สุขเจริญ. วทิ ยาศาสตร์งานไฟฟา้ อเิ ลก็ ทรอนิกส์และการสื่อสาร. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ เอมพันธ์, 2563. สุเทพ สขุ เจริญ. วิทยาศาสตรเ์ พือ่ งานไฟฟา้ และการส่อื สาร. กรงุ เทพฯ : สำนักพมิ พ์เอมพันธ์, 2558.

30 สุธน เสถียรยานนท์. หลกั เคมี 2. กรงุ เทพฯ : โอเดียนสโตร,์ 2553. ไสว ฟกั ขาว และคณะ. วิทยาศาสตร์ 8. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพเ์ อมพนั ธ,์ 2549. โอเคเนชั่น. การเกิดสนิมเหล็ก. [ออนไลน์] เข้าถงึ ได้จาก http://www.oknation.net/blog/home/ blog_data/838/7838/images/IMG_3596.gif [2564, พฤศจิกายน 2] Ebbing, D.D. General Chemistry. 5th ed.; Boston : Houghton Miffin Company, 1996. Hyperphysics. A.C. MOTOR. [ออนไลน์] เข้าถงึ ได้จาก https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu [2564, พฤศจิกายน 2]