ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปจ จัยท่มี ีผลตอ อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมี

จัดทําโดย น.ส. ณัฐธดิ า คชสทิ ธิ์ ม5/2 เลขที่13

เสนอ

คาํ นํา หนังสืออิเลก็ ทรอนกิ สเ ลม นี้จัดทําข้นึ เพ่อื เปนสว นหนงึ่ ของวชิ าเคมี ชน้ั ม.5 เพื่อใหไ ดศ ึกษาหาความรูในเรื่องปจ จยั ทีม่ ีผลตออตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมีและ ไดศึกษาอยางเขา ใจเพอ่ื เปนประโยชนกับการเรยี น ผจู ัดทาํ หวงั วา หนังสืออเิ ล็กทรอนิกสเ ลมนี้จะเปน ประโยชนกับผอู าน หรอื นักเรยี น นกั ศกึ ษา ทีก่ าํ ลังหาขอมลู เร่อื งน้อี ยูหากมีขอ แนะนาํ หรือขอ ผดิ พลาดประการใด ผจู ดั ทาํ ขอนอมรับไวแ ละขออภัยมาณ ทนี่ ้ดี วย

แบบฝกหัดกอ นเรยี น https://docs.google.com/document/d/1ZlKaxaDZf 7lCDa81OGAG1nAzAFxJPhVR5LBnopOPl2s/edit

ปจจัยท่ีมผี ลตออัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ า ขน้ึ อยูกบั ปจ จัยหลายอยาง คือ 1. ธรรมชาติของสารตัง้ ตน 2. ความเขมขนของสารตั้งตน 3. พน้ื ท่ผี วิ ของสารต้ังตน 4. อุณหภูมิ 5. ตวั เรง ปฏกิ ริ ิยา 6. ความดัน

อัตราการเกิดปฏกิ ิรยิ าจะเร็วหรอื ชา กข็ น้ึ อยกู บั ปจจยั ดังกลาว จะเหน็ ไดว าปจ จัยท่มี ผี ลตออัตรา การเกดิ ปฏิกริ ยิ าน้นั เปนผลเนอ่ื งจากสาร ต้ังตน เทานั้น ไมเก่ียวของกบั สารผลิตภัณฑ การทท่ี ราบวา อัตรา การ เกดิ ปฏิกริ ิยาขึ้นอยูกับปจจยั อะไรบา ง ทาํ ใหสามารถควบคุมความเร็ว ของปฏกิ ริ ยิ าได สามารถจะทาํ ให เกิดเรว็ หรือเกดิ ชา ตามตองการได ปฏิกิริยาบางชนดิ อาจจะเกดิ ไดเรว็ หรือชา เน่อื งจากธรรมชาตขิ องสาร ตั้งตน เชน สารประกอบไอออนนกิ มกั จะเกิดปฏิกิริยาไดเ ร็วกวาสาร โคเวเลนต ปฏิกิรยิ าบางชนดิ ขนึ้ กับ ความเขมขน แตบ างชนิดไมขน้ึ กบั ความเขมขน ซง่ึ จะไดกลา วถึงรายละเอยี ดตอ ไป

ธรรมชาตขิ องสารต้ังตน ทีม่ ีผลตอ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า ปฏิกริ ิยาเคมโี ดยทว่ั ๆ ไป จะมีอตั ราการเกิดปฏิกริ ิยาทแ่ี ตกตางกัน มี ตงั้ แตช ามากจนสงั เกตไมไ ดถงึ เกิดขนึ้ ไดทันที บางปฏิกริ ิยาอาจจะ เกิดเรว็ มากถงึ หนึง่ ในลานวนิ าที เชน การระเบิดของดนิ ปน ปฏกิ ริ ิยา จาํ นวนมากเกดิ ขึนเรว็ เชน ปฏิกิริยาระหวา งกรดกบั เบสจะไดเกลือ และนํ้าทันที หรอื ปฏกิ ิรยิ าระหวาง สารละลาย AgNO3 กบั NaCl จะ ไดตะกอนขาว AgCl ทนั ที NaOH + HCl NaCl + H2O AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 สารท่ที าํ ปฏิกิริยาเปน สารไอออนกิ ทั้งคู จะเกิดปฏกิ ิริยาเรว็ กวา สารท่ี เปน โควาเลนต สารทีท่ ําปฏิกิริยาเปนกา ซทั้งคู จะทาํ ปฏิกิรยิ าไดเ ร็วกวาปฏกิ ิริยาที่ สารอยใู นสถานะตางกัน

ความเขมขนของสารตง้ั ตนกับอัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยาเคมี ความเขมขน ของสารตงั้ ตน เพ่ิมขน้ึ อัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยามักจะเร็ว ขึ้นดว ย แตก็ไมแนเ สมอไป บางกรณคี วามเขมขน ของสารอาจจะไม มผี ลตออตั ราการเกิดปฏกิ ิรยิ าได หรอื บางกรณีอาจจะทําให ปฏิกริ ยิ าเกดิ ชาลงกไ็ ด การทจี่ ะทราบวา ความเขมขน ของสารตน ตน มีผลตออตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาหรอื ไม จะตองไดจากการทดลอง เทา นัน้ จากการทดลอง จะทาํ ใหทราบวา สารตง้ั ตนชนิดใดบางทม่ี ีผลตอ อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยา ทาํ ให ปฏกิ ิรยิ าเกิดเร็วข้นึ หรอื ชาลง แตถ า ตอ งการจะทราบวาความเขมขน ของสารตงั้ ตน มีผลตออัตราเรว็ ของ ปฏกิ ิริยามากนอยอยา งไร สารใดจะมีผลมากกวา กนั จะตองอาศัยกฎ อตั ราเขาชวย

พน้ื ที่ผิวของสารกับอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี ความเขมขนของสารตง้ั ตน จะเปนปจ จยั ทีส่ ําคญั ในการควบคมุ อัตราการเกิดปฏิกิริยา เชน ปฏิกิริยาระหวาง Mg(s) กับ HCl (aq) จะพบวาพน้ื ท่ีผิวของ Mg มีสวนสําคญั มากในการควบคมุ อตั รา การเกิดปฏิกริ ิยา Mg (s) + HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) ถาวดั อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจากปรมิ าตรของกา ซ H2 จะพบวา ปฏกิ ิริยาจะเกดิ เรว็ เมื่อ ใช Mg ที่มีพื้นทีผ่ วิ มาก ดังนนั้ โดยทั่วๆ ไป จงึ สรุปไดว า อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ิยาเปน สดั สว นโดยตรงกับพนื้ ที่ ผิวของสารตัง้ ตน ทเี่ ขาทําปฏกิ ิรยิ ากนั (เฉพาะปฏิกิรยิ าเนื้อผสมเทาน้นั ถา เปน ปฏิกิริยาเน้ือเดยี ว พน้ื ที่ผิวของสารตงั้ ตน จะไมม ผี ลตอ อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา) ถา พนื้ ท่ี ผวิ มาก อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าจะเร็วกวา เมอื่ พนื้ ทีผ่ ิวนอ ย ดงั น้ันวธิ กี ารเพมิ่ อตั ราการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าวิธีหนง่ึ ของปฏิกิรยิ าเนื้อผสม คือ การเพ่ิมพ้ืนทีผ่ ิว (นอกเหนอื จาก การ เพมิ่ ความเขม ขน ) ซงึ่ อาจจะทาํ ไดโดยการบดใหละเอียด ตัดใหเปน ช้นิ เลก็ ๆ หรอื ยดื ใหเ ปนเสนยาวๆ เปนตน

อุณหภูมิกบั อัตราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมี อุณหภูมจิ ะมีผลตอ อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยา โดยท่ัวๆ ไป เมื่อ อุณหภมู ิของระบบสงู ข้ึนอตั ราการ เกิดปฏิกิริยามกั จะเกดิ เรว็ ขนึ้ แต มีบา งเหมือนกันท่อี ณุ หภูมไิ มม ีผลตออัตราการเกดิ ปฏิกิริยา หรอื มี ผล ในทางตรงกันขา ม คือท าใหป ฏกิ ิรยิ าเกิดชา ลง เชน ปฏิกริ ิยา I + I I2 ถาเพ่มิ อุณหภมู ิจะท าใหปฏิกริ ยิ า เกดิ ชา ลง เปน ตน อยางไรกต็ ามปฏิกริ ยิ าเคมีสว นใหญ เมื่ออุณหภูมิสูงขึน้ จะมอี ตั รา การเกิดปฏกิ ริ ิยาเรว็ ขนึ้

ตวั อยางเชน เมื่อวางแผน โลหะ Mg ไวใ นอากาศท่อี ุณหภูมิหอง ผวิ ของ Mg จะคอ ยๆ เปลีย่ นเปน สเี ทาทั้งนเ้ี พราะเกิด MgO MgO (s) + O2 (g) 2MgO (s) การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ านีจ้ ะชามาก แตถา นําแผน Mg นเ้ี ผาในเปลวไฟจะพบวา สามารถเกดิ ปฏกิ ิรยิ าได MgO ภายในเวลาไมก วี่ ินาที แสดงวาอณุ หภมู ชิ ว ยทําใหป ฏกิ ริ ิยาเกดิ เร็วข้นึ ในชวี ิตประจาํ วนั จะพบวา อณุ หภมู มิ สี วนเก่ียวของกับปฏิกริ ิยาเคมีเสมอๆ เชน การเกบ็ อาหารไว ในตเู ยน็ จะเก็บไวไดนานกวาการเก็บอาหารไวท ่ีอุณหภมู หิ อง เนอ่ื งจากท่ี อณุ หภูมิตํ่าสามารถปองกันการ บดู เนา ของอาหารไดดกี วา ท้งั น้ีเพราะการบดู เนาเกดิ จาก แบคทีเรียขบั สารบางชนิดออกมายอ ยสาย สารอินทรีย ถาอณุ หภูมิตาํ่ กวาปฏกิ ิรยิ าเคมีใน อาหารนั้นจะเกดิ ชา ทําใหก ารบดู เนา เกิดชา ลง พวกยาบาง ชนิด เชน ยาปฏชิ ีวนะ วคั ซีน ปอ งกันพิษสุนขั บา ตองเก็บไวท อี่ ณุ หภมู ิตา่ํ เนอ่ื งจากยาเหลานี้สลายตวั งายท่ี อณุ หภมู หิ อง การปรงุ อาหารกเ็ ชนเดยี วกัน ถา ใชอ ณุ หภมู สิ ูง อาหารจะสุกเรว็ กวาท่อี ุณหภมู ิตา่ํ แตใน ขณะเดียวกัน การสลายของสารอาหารหรอื สารทม่ี คี ณุ คา ทางอาหารสูงก็จะสลายตวั เร็วเชน กนั

ตัวเรง ปฏิกริ ิยาและตวั หนวงปฏิกิริยา ตัวเรงปฏกิ ิริยา หมายถึง สารท่ีทาํ ใหปฏกิ ริ ยิ าเกดิ เรว็ ขน้ึ เม่ือ ส้นิ สุดปฏิกิรยิ าแลว สารนั้นจะตองได กลบั มาเทา เดมิ ตวั เรง ปฏกิ ริ ยิ าจะตอ งมีสวนรว มในการเกิดปฏิกริ ยิ าเสมอ โดยอาจจะ มีสว นรว มโดยตรง หรอื มีสว นรวมโดยออ มกไ็ ด แต อยางไรก็ตามเมื่อสนิ้ สดุ ปฏกิ ริ ิยาแลว ตวั เรง ปฏิกริ ิยาจะตอ งได กลบั คืนมา เทา เดมิ กระบวนการที่มีการเตมิ ตวั เรง ปฏิกริ ยิ าลง ไปเรียกวา กระบวนการคะตะลซิ ีส (catalysis)

ตวั เรง ปฏิกริ ิยาอาจจะแบง เปน 2 ประเภทดังน้ี ก. ตวั เรงปฏกิ ิรยิ าเนอื้ เดียว หมายถึง ตัวเรง ปฏกิ ริ ิยาทีอ่ ยใู นวัฏภาคหรอื อยูใ น สถานะเดยี วกับสาร ต้ังตน เชน เปนของแขง็ เหมอื นกนั หรอื เปน ของเหลวเหมอื นกนั ดังปฏิกิริยา 2KClO3 (s) MnO2 (s) 2KCl (s) + 3O2 (g) 2- + MnSO4 (aq) 2+ 2MnO4 - (aq) + 5C2O4 (aq) + 16H (aq) 2Mn (aq) + 8H2O (l) + 10CO2 (g) ข. ตวั เรง ปฏกิ ริ ิยาเน้ือผสม หมายถึง ตวั เรงปฏิกิริยาที่มีวัฎภาคตา งจากสารตัง้ ตน เชน เมื่อสารต้งั ตนเปน กาซแตต วั เรงปฏกิ ิรยิ าของแข็ง หรอื สารตัง้ ตน เปนของเหลว แตต วั เรง ปฏกิ ริ ิยาเปน ของแขง็ เปนตน Pt 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) Ni H2 (g) + C2H4 (g) C2H6 (g)

ตัวหนว งปฏิกริ ิยา หมายถึง สารทีเ่ ติมลงไปในปฏกิ ิริยาแลวท าให อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าลดลง เม่ือ สิ้นสดุ ปฏกิ ริ ยิ าจะไดก ลบั มาเทาเดมิ เชน การเตมิ โซเดยี มเบนโซเอตลงไปในอาหารส าเรจ็ รปู จะปองกนั การ บูดเนาของอาหารได เน่ืองจากโซเดียมเบนโซเอตท าหนา ทเี่ ปนตวั ขัดขวาง ท าใหปฏิกริ ยิ าการบดู เนาของ อาหารชา ลง 3+ Fe 2H2O2 2H2O + O2 C12H22O11 + 12O2 12CO2 + 11H2O

ความดัน ความดนั จะมผี ลตอ ปฏกิ ิรยิ าในกรณปี ฏิกิริยาที่เกยี่ วกับกา ซ คอื เมือ่ เพมิ่ ความดนั โมเลกลุ ของกา ซ จะชนกันมากขึ้นจะมอี ัตราการ เกิดปฏกิ ริ ิยาเร็วขึ้น

แบบฝก หดั หลังเรียน https://docs.google.com/docume nt/d/1t9q-lcmExYyUpGhbP_tK8 DaIPFujjJvA7PsLzsRnSvw/edit