อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปฏกิ ริ ิยาเคมี โดยนางสาวสุพนิ สุมติ ดี โรงเรียนพนมดงรักวทิ ยา

2 อัตราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี ตอนที่ 1 ความหมายอัตราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี การเกิดปฏกิ ิริยาเคมี คือ การเกิดการเปล่ียนแปลงทางเคมีของสารทเ่ี ขา้ ทาปฏกิ ิริยากนั และ ทาใหเ้ กิดสารใหม่ทม่ี ีคุณสมบตั ิทางเคมีแตกตา่ งไปจากเดิม โดยทว่ั ไปการเกิดปฏกิ ิริยาเคมีสามารถ สงั เกตไดจ้ ากการเปลี่ยนแปลง ต่อไปน้ี 1. การเกิดตะกอน เช่น ปฏิกิริยาระหวา่ งสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต (AgNO3) กบั สารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ทาใหเ้ กิดตะกอนสีขาวของซิลเวอร์คลอไรด์ (AgCl) AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq) ซิลเวอร์ไนเตรต โซเดียมคลอไรด์ ตะกอนสีขาว โซเดียมไนเตรต ซิลเวอร์คลอไรด์ 2. การเกิดแก๊ส เช่น ปฏิกิริยาระหวา่ งโลหะกบั กรดทาใหเ้ กิดแกส๊ ไฮโดรเจน Mg(s) + HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) โลหะแมกนีเซียม กรดไฮโดรคลอริก แมกนีเซียมคลอไรด์ แกส๊ ไฮโดรเจน 3. การเปล่ียนแปลงสีของสาร เช่น การสลายตวั ของแก๊สไดไนโตรเจนเตตระออกไซดเ์ ป็น แกส๊ ไนโตรเจนไดออกไซด์ N2O4(g) NO2(g) แก๊สไม่มีสี แกส๊ สีน้าตาล ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ นอกจากการเปล่ียนแปลงเหล่าน้ี เราสามารถสงั เกตไดจ้ ากกลิ่น เช่น เม่ืออาหารเริ่มเน่าเสีย กลิ่นของอาหารจะเปลี่ยนไป เมื่อใหค้ วามร้อนกบั ไขห่ รือเน้ือสตั ว์ ลกั ษณะของไขแ่ ละเน้ือสตั วจ์ ะ แขง็ เป็นกอ้ นและมีการเปลี่ยนแปลงของสีดว้ ย เป็ นตน้ ตวั อยา่ งของการเกิดปฏิกิริยาเคมี - การเผาไหมข้ องสาร เช่น น้ามนั เช้ือเพลิง แกส๊ ถ่านหิน ไม้ ถ่าน - การทาอาหารโดยใชค้ วามรอ้ น เช่น ตม้ ไข่ ทอดปลา - การเกิดสนิมของโลหะ - การยอ่ ยอาหาร - การเน่าเสียของอาหาร ผกั ผลไม้ - การสงั เคราะห์แสงของพชื - การหมกั อาหาร แอลกอฮอล์ เหลา้ ไวน์ เบียร์

3 1. (o-net 49) ขอ้ ใดเกิดปฏิกิริยาเคมี ก. การทาทิงเจอร์ไอโอดีน โดยผสมไอโอดีนกบั เอทานอล ข. การเหม็นหืนของน้ามนั เม่ือทงิ้ ไวน้ านๆ ค. การผลิตน้าอดั ลมและน้าโซดา ง. บ่มมะม่วงดบิ จนเป็นมะม่วงสุก 1) ก., ข. และ ค. 2) ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ง 4) ก., ค. และ ง. 2. (o-net 51) ประชาชนท่อี าศยั อยใู่ กลโ้ รงงานอุตสาหกรรมไม่ควรเก็บน้าฝนไวเ้ พอื่ การบริโภค เพราะเหตุใด 1) มีฝ่นุ ละอองมากไม่เหมาะกบั การบริโภค 2) มีตะกรนั มากใชบ้ ริโภคอาจเป็ นโรคน่ิวได้ 3) มีกรดคาร์บอนิกและกรดไฮโดรคลอริกปนอยู่ 4) มีกรดกามะถนั และกรดไนตริกปนอยู่ 3. (o-net 51) ขอ้ ใดเป็นกิจกรรมหรือผลิตภณั ฑท์ เ่ี ก่ียวขอ้ งกบั ปฏิกิริยาเคมีท้งั หมด 1) การสงั เคราะหแ์ สงของพชื กลิ่นหอมทีเ่ กิดจากยาดบั กลิ่น 2) การเกิดหินงอก หินยอ้ ย การเผากระดาษ 3) การจดุ พลุดอกไมไ้ ฟ เมฆรวมตวั เป็นฝน 4) การเกิดสนิมเหลก็ การสูบลมยางลอ้ รถยนต์ 4. (o-net 49) pH ของฝนกรด และผลกระทบของฝนกรดท่ีมีต่อสิ่งแวดลอ้ มตอ่ ไปน้ี ขอ้ ใดถูก pH ผลกระทบตอ่ ส่ิงแวดลอ้ ม 1 มากกวา่ 7 สิ่งก่อสรา้ งท่ีทาดว้ ยโลหะเสียหาย ) มากกวา่ 7 ตน้ ไมอ้ อกผลชา้ 2 นอ้ ยกวา่ 7 ทาใหเ้ กิดหินงอกและหินยอ้ ย ) นอ้ ยกวา่ 7 ส่ิงก่อสร้างทที่ าดว้ ยหินปนู หินอ่อน เสียหาย 3 ) 4 ) 5. การบ่มผลไมใ้ ห้สุกเร็วข้ึนจะใส่ถ่านแก๊สหรือแคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC2) ในภาชนะที่บ่มผลไม้ แคลเซียม คาร์ไบด์ (CaC2) ทาหนา้ ทอ่ี ยา่ งไร 1) ช่วยเพมิ่ อุณหภูมิ

4 2) ยบั ย้งั การทางานของเอนไซม์ 3) ทาปฏิกิริยากบั ความช้ืนใหส้ ารที่เป็ นตวั เร่งปฏกิ ิริยา 4) ทาใหแ้ กส๊ คาร์บอนไดออกไซดภ์ ายในภาชนะลดลง

5 6. ขณะเกิดไฟไหม้ ตารวจดบั เพลิงจะฉีดน้าไปตรงตาแหน่งที่เพลิงลุกไหม้ เพราะเหตุใด 1) น้าจดั เป็ นคะตะไลต์ 2) น้าเป็นตวั หน่วงปฏกิ ิริยา 3) น้าช่วยลดอุณหภมู ิทาใหก้ ารลุกไหมล้ ดลง 4) น้าช่วยป้ องกนั ไม่ใหแ้ กส๊ ออกซิเจนเขา้ ทาปฏกิ ิริยา 7. ขอ้ ใดมีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนอยา่ งแน่นอน 1) นาเหลก็ มาเผาใหร้ อ้ นแลว้ ทบุ จนกระทง่ั มีความคมใชท้ ามีดได้ 2) ผสมสารละลายเขา้ ดว้ ยกนั แลว้ มีความรอ้ นเกิดข้ึน 3) จุ่มชอ้ นสงั กะสีลงในพริกดอง 2-3 วนั พบวา่ ชอ้ นกร่อนไปเล็กนอ้ ย 4) นากอ้ นแร่พลอยมาเจยี ระไนจนไดพ้ ลอยรูปหลงั เบ้ียใชท้ าหวั แหวน อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ิยาเคมี ในปฏกิ ริ ิยาเคมี สารต้งั ต้น ผลิตภัณฑ์ (ลดลง) (เพม่ิ ข้นึ ) อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณผลิตภณั ฑท์ เี่ กิดข้ึน หรือ เวลาท่ีใชไ้ ป อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี = ปริมาณสาร ต้งั ตน้ ทล่ี ดลง เวลาที่ใชไ้ ป ตัวอย่างการวัดอตั ราการเกดิ ปฏิกิริยาเคมี Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) ปฏกิ ิริยาน้ีสามารถวดั อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาไดห้ ลายวธิ ี ไดแ้ ก่ 1. วดั มวลของแมกนีเซียมทล่ี ดลงตอ่ เวลา (หน่วยเป็ นกรมั ต่อวนิ าที ) 2. วดั ความเขม้ ขน้ ของ HCl ท่ีลดลงตอ่ เวลา (หน่วยเป็ นโมลตอ่ ลิตรต่อวนิ าที ) 3. วดั ความเขม้ ขน้ ของ MgCl2 ทีเ่ กิดข้ึนต่อเวลา (หน่วยเป็ นโมลต่อลิตรต่อวนิ าที ) 4. วดั ปริมาตรของกา๊ ซ H2 ที่เกิดข้ึนตอ่ เวลา (หน่วยเป็ นลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตรต่อวนิ าที ) แต่วธิ ีท่สี ะดวกท่สี ุดคอื วดั ปริมาตรของก๊าซ H2 ที่เกิดข้นึ ตอ่ เวลา ทาไดโ้ ดยการนาก๊าซท่เี กิดข้ึนเขา้ สู่ อุปกรณ์วดั ปริมาตร

6 อัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมีแบ่งได้เป็ น 2 ประเภท คอื 1. อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเฉลีย่ หมายถึง อตั ราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากปริมาณสารต้งั ตน้ ทีล่ ดลงหรือ ปริมาณสารผลิตภณั ฑท์ ีเ่ กิดข้ึนต้งั แตเ่ ริ่มตน้ ปฏกิ ิริยาจนสิ้นสุดการเกิด ปฏิกิริยาหรือส้ินสุดการทดลองในหน่ึงหน่วยเวลามีไดค้ า่ เดียว อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมีเฉล่ีย =ปริมาณสารที่เปล่ียนแปลงต้งั แตต่ น้ จนจบช่วงน้นั เวลาทใ่ี ชไ้ ปในช่วงน้นั 1. สมมุติปฏิกริยา A + B C กาหนดจานวนโมลสาร C ทเ่ี กิดเป็นดงั ตาราง เวลา(วนิ าที) 0 1 2 3 4 5 จานวนโมลสาร C 0 5 10 13 14 15 จงหาอตั ราการเกิดสาร C โดยเฉล่ีย วธิ ีทา (3 โมล/ วนิ าท)ี

2. จากการวดั อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี ระหวา่ ง Zn กบั HCl เป็ นดงั น้ี 7 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 (1 cm3/s) ปริมาตร H2 (cm3) เวลา (s) 00 10 9 20 19 30 31 40 47 50 71 2.1 จงคานวณอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเฉล่ียในช่วง 9-19 วนิ าที วิธีทา 2.2 จงคานวณหาอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเฉลี่ยในช่วง 19-31 วนิ าที (0.83 cm3/s) วธิ ีทา 2.3 จงคานวณหาอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเฉลี่ยในช่วง 31-47 วนิ าที (0.625 cm3/s) วิธีทา

8 3. สมมุตปิ ฏกิ ริยา A + B C กาหนดจานวนโมลสาร C ทเี่ กิดเป็นดงั ตาราง เวลา(วนิ าที) 0 1 2 3 4 5 จานวนโมลสาร A 20 13 8 5 3 2 จงหาอตั ราการลดสาร A ช่วงเวลา 2 ถึง 4 วนิ าที วิธีทา (2.5โมล/วนิ าที) 4. จากการทดลองหาอตั ราการเกิดปฏิกิริยาระหว่าง A กบั B ตามสมการ 2A(g)+B(aq) C(aq) เวลา(วนิ าที) 5 10 15 20 25 30 ความเขม้ ขน้ C (mol/dm3) 26 10 15 20 23 25 จงหาอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเฉลี่ย ข. ช่วงเวลา 25 ถึง 30 วนิ าที ก. ช่วงเวลา 5 ถึง 10 วนิ าที วธิ ีทา (ก. 1 mol/dm3/วนิ าที ข. 0.2 mol/dm3/วนิ าที) 5. (o-net 51) จากขอ้ มลู การทาปฏกิ ิริยาของโลหะแมกนีเซียมกบั สารละลายกรดไฮโดรคลอริก ดงั ตาราง ปริมาตรแกส๊ H2 , cm3 2 4 6 8 10 เวลา, s 20 45 90 140 200 มีการวเิ คราะหข์ อ้ มูลไดผ้ ลดงั น้ี ก. อตั ราเฉล่ียของการเกิดปฏกิ ิริยาเทา่ กบั 0.05 cm3/s ข. อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาต้งั แต่เร่ิมตน้ จนส้ินสุดไม่คงที่ ค. อตั ราการเกิดปฏิกิริยาวดั จากอตั ราการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของแกส๊ H2 สะดวกที่สุด ง. ความเขม้ ขน้ ของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกลดลงขณะที่ปฏกิ ิริยาดาเนินไป

9 ผลการวเิ คราะห์ขอ้ ใดถูก 2) ก., ข. และ ค. เท่าน้นั 1) ก. และ ข. เทา่ น้นั 4) ก., ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ง. เท่าน้นั คำชีแ้ จง ขอ้ มูลต่อไปน้ีใชป้ ระกอบการตอบคาถามขอ้ 6-7 ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ สลายตวั ไดน้ ้าและแก๊สออกซิเจน ดงั สมการ 2H2O2 (aq) 2H2O (l) + O2 (g) ผทู้ าการทดลองเติมแกส๊ ออกซิเจนทีเ่ กิดข้นึ ณ เวลาต่างๆ ต้งั แต่เร่ิมตน้ จนไดแ้ กส๊ ปริมาตร 5 cm3 แลว้ บนั ทกึ ขอ้ มูลไวด้ งั น้ี ปริมาตร O2 เวลา (cm3) (วนิ าที = s) 15 2 13 3 23 4 35 5 50 6. อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเฉลี่ยมีคา่ เท่าใด 1) 0.4 cm3/s 2) 0.3 cm3/s 3) 0.2 cm3/s 4) 0.1 cm3/s 7. อตั ราการเกิดปฏิกิริยาช่วง 2-4 cm3 มีค่าเท่าใด 2) 1/11 cm3/s 1) 1/6 cm3/s 4) 2/35 cm3/s 3) 1/22 cm3/s 2. อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง หมายถึง อตั ราการเกิดปฏิกิริยา ณ ช่วงเวลา ใดเวลาหน่ึง หรือ ณ เวลาใดเวลาหน่ึง อตั ราการเกิดปฏิกิริยาน้ีมีไดห้ ลายคา่ ที่เวลาต่างกนั จะมีค่าไม่ เท่ากนั คอื ตอนเริ่มตน้ อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาจะมีคา่ มาก เมื่อปฏกิ ิริยาดาเนินไปอตั ราการ เกิดปฏกิ ิริยาจะลดลงตามลาดบั เพราะความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ลดลงอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาทีค่ ดิ ณ. เวลาใดเวลาหน่ึง หาไดโ้ ดยการนาขอ้ มูลทไ่ี ดจ้ ากการทดลองไปเขยี นกราฟ (ใหป้ ริมาณสารท่ี เปล่ียนแปลงเป็ นแกนต้งั เวลาเป็นแกนนอน) เม่ือตอ้ งการทราบอตั ราการเกิดปฏิกิริยาที่ เวลาใดกใ็ หล้ ากเสน้ สมั ผสั กราฟตรงจุดน้นั แลว้ หาค่าความชนั (Slope)ของเสน้ สมั ผสั ค่าความชนั จะเท่ากบั อตั ราการเกิดปฏิกิริยา ณ เวลา น้นั

10 อตั ราการลด อัตราการเกิดของสารใดๆ สมมุตสิ มการ A(aq) + 2B(aq) C(aq) + 3D(aq) จะเห็นไดว้ า่ เม่ือ A ลดลง 1 โมล B จะลดลง 2 โมล C เกิดข้ึน 1 โมล และ D เกิดข้ึน 3 โมล ดงั น้นั โมล A ทีล่ ด = 1โมล B ที่ลด = โมล C ที่เกิด =1 โมล D ท่ีเกิด 23 โมลA ทลี่ ด = 1 โมลB ที่ลด = โมลC ทเี่ กิด = 1 โมลD ทเ่ี กิด เวลาที่ใช้ 2 เวลาท่ใี ช้ เวลาทีใ่ ช้ 3 เวลาทใี่ ช้ อตั ราการลด A = 1 อตั ราการลด B = อตั ราการเกิด C = 1 อตั ราการเกิด D 23 1. การรวมตวั ของไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน เป็ นดงั สมการ N2(g) + 3H2 (g) 2NH3(g) ถา้ อตั ราการลดของ N2 เทา่ กบั 1.5x10–2 mol/dm3.S ก) จงหาอตั ราการเกิดของ NH3 (g) ข) จงหาอตั ราการลดของ H2(g) วิธีทา ( 3.0x10–2 , 4.5 x10–2 mol/dm3.s) 2 (En) ก๊าซ NO2 สลายตวั ตามสมการ 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) ถา้ อตั ราการสลายตวั ของ NO2 (g) เท่ากบั 4.4 x 10–5 mol/dm3.s อตั ราการเกิด O2 (g) จะเป็ นเทา่ ใด ในหน่วย mol/dm3.s 1) 1.1 x 10–5 2) 2.2 x 10–5 3) 4.4 x 10–5 4) 8.8 x 10–5 วิธีทา

11 3. จากสมการ 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g) การสลายตวั ของ N2O5 มีการเปลี่ยนแปลงความ เขม้ ขน้ ดงั น้ี เวลา (s) เขม้ ขน้ N2O5 (mol/dm3) 0X 500 3.5 1000 2.5 1500 1.8 2000 1.2 ถา้ การสลายตวั ของ N2O5 เป็ น 1.9x10-3 mol/dm3.s จงตอบคาถามตอ่ ไปน้ี (5 mol/dm3.s) 3.1 จงหาความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ ของ N2O5 วธิ ีทา 3.2 จงหาอตั ราการเกิด O2ในช่วงเวลา 0-500 วนิ าที (1.5 mol/dm3.s) วธิ ีทา

3.3 จงหาอตั ราการเกิด NO2 เป็ น mol/dm3.s 12 วิธีทา (3.8x10-3 mol/dm3.s) 4. (o-net 50) ปฏกิ ิริยาเคมีระหวา่ งลวดแมกนีเซียมกบั สารละลายกรดซลั ฟิ วริกเป็ นดงั สมการ Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g) บนั ทกึ เวลาในการเกิดแก๊ส H2 เร่ิมตน้ จนถึงปริมาตร 5 cm3 ดงั ตาราง ปริมาตร H2 ทีเ่ กิด (cm3) เวลาทใี่ ช้ (s) 14 26 39 4 14 5 20

13 จากขอ้ มลู ในตาราง ขอ้ ใดถูก อตั ราการเกิดปฏิกิริยา (cm3/s) อตั ราเฉลี่ย อตั ราช่วงเกิดแก๊ส H2 ปริมาตร 3-5 cm3 1) 0.16 0.18 2) 0.25 0.18 3) 0.50 0.25 4) 0.25 0.27 ตอนที่ 2 ปัจจยั ท่มี ีผลตอ่ อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ไดแ้ ก่ 1. ธรรมชาตขิ องสารต้ังต้น สารต้งั ตน้ ที่เกาะกนั แขง็ แรงหรือมีพนั ธะท่แี ขง็ แรงจะเกิดปฏิกิริยายาก เช่น ฟอสฟอรสั ขาวเหลือง เกิดปฏกิ ิริยาง่าย เพราะสารต้งั ตน้ มีโครงสรา้ งไม่ซบั ซอ้ น ฟอสฟอรัสแดง เกิดปฏกิ ิริยายาก เพราะสารต้งั ตน้ มีโครงสรา้ งซบั ซอ้ น และเช่น 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) เกิดเร็วปานกลาง CH4(g) + 2O2(g) CO(g) + 2H2O(g) เกิดชา้ 2. พนื้ ทีผ่ วิ สารต้งั ต้น สาหรบั ปฏิกิริยาเน้ือผสมทีม่ ีสารต้งั ตน้ เป็นของแขง็ น้นั ปฏิกิริยาจะเกิดท่ีผวิ ของของแขง็ น้นั ดงั น้นั ถา้ พน้ื ทผ่ี วิ มีมาก ปฏิกิริยาจะเกิดเร็ว ถา้ พ้นื ทีผ่ วิ นอ้ ย ปฏกิ ิริยาจะเกิดชา้ ความแตกตา่ งของ พน้ื ที่ผวิ บดละเอียดมีพ้นื ทผี่ วิ มาก ตัวอย่างเช่น การเผาถ่านหิน (คือ ทาปฏกิ ิริยากบั O2) ถา้ บดถ่านหินใหเ้ ป็ นผงแลว้ ปฏกิ ิริยา จะเกิดเร็วมาก ถึงข้นั ระเบดิ 3. อุณหภูมิ ถา้ อุณหภมู ิสูง ปฏิกิริยาจะเกิดเร็วข้ึน ปกตแิ ลว้ ถา้ เราเพม่ิ อุณหภูมิข้ึน 10o C อตั ราการ เกิดปฏิกิริยาจะเพมิ่ 2 – 3 เทา่

14 ปฏิกิริยาท่ีอุณหภูมิต่า ปฏิกิริยาทอ่ี ุณหภมู ิสูง เราอาจเขยี นกราฟแสดงการกระจายพลงั งานจลน์ของโมเลกุลของแกส๊ ท่ีอุณหภูมิตา่ ง ๆ ไดด้ งั รูป จากรูป จะพบวา่ พ้นื ทใ่ี ตก้ ราฟทางดา้ นขวาของพลงั งาน E ที่อุณหภูมิ T1 มีค่านอ้ ยกวา่ ที่ อุณหภมู ิ T2 แสดงวา่ ท่อี ุณหภมู ิ T1 โมเลกุลทมี่ ีพลงั งานสูงกวา่ E มีจานวนนอ้ ยกวา่ ท่อี ุณหภมู ิ T2 โดยทวั่ ไปการชนกนั ทท่ี าใหเ้ กิดปฏิกิริยาเคมีเป็นการชนกนั ของโมเลกลุ ที่มีพลงั งานสูง ซ่ึงเม่ือชน กนั แลว้ ทาให้พลงั งานที่เกิดข้ึนมีค่าเท่ากบั หรือมากกวา่ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ นอกจากน้ีการชนกนั ของโมเลกุลท่ีมีพลังงานสูงมากๆ กับโมเลกุลที่มีพลังงานต่าก็อาจทาให้เกิดปฏิกิริ ยาได้ เช่นเดียวกนั แสดงวา่ อุณหภูมิเป็นอีกปัจจยั หน่ึงท่ีมีผลต่ออตั ราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 4. ตวั เร่งปฏิกริ ิยา (Catalyst) คอื สารท่ี 1. ไม่เกี่ยวขอ้ งกบั ปฏกิ ิริยา 2. ทาใหป้ ฏิกิริยาเกิดเร็วข้นึ 3. เม่ือปฏกิ ิริยาส้ินสุดตอ้ งได้ คะตะลิสตก์ ลบั คืนมา เช่น ปฏิกิริยา 2KClO3 2KCl + 3O2 ปกติจะเกิดชา้ มาก แต่ถา้ เราเติม MnO2 เขา้ ไปดว้ ย จะทาใหป้ ฏิกิริยาเกิดเร็วข้ึน เม่ือปฏิกิริยาสิ้นสุดแลว้ ได้ MnO2 กลบั คืนมา (แต่อาจเปลี่ยนลกั ษณะทางกายภาพ) (ปัจจัยท่ี 1 ถึง 4 น้ัน ทาให้ปฏกิ ริ ิยาเกดิ เร็วขนึ้ แต่ปริมาณผลติ ภัณฑ์ที่เกิดจะมปี ริมาณเท่าเดมิ )

15 5. ความเข้มข้นของสารละลาย กรณีที่สารต้งั ตน้ เป็นสารละลาย เมื่อความเขม้ ขน้ มากข้ึน มกั จะทาใหป้ ฏิกิริยาเกิดเร็วข้ึน ดว้ ย และกรณีเช่นน้ีถือวา่ ปริมาณสารต้งั ตน้ มีมากข้ึน จะทาใหป้ ริมาณผลิตภณั ฑม์ ากข้นึ ดว้ ย 6. ความดัน กรณีทีส่ ารต้งั ตน้ มีสถานะเป็นกา๊ ซ ถา้ ความดนั มากปริมาตรก็ลดลง และปฏกิ ิริยากจ็ ะเกิดได้ เร็ว เนื่องจากอนุภาคของสารมีโอกาสชนกนั มากข้นึ บ่อยข้ึนในพน้ื ที่ทีจ่ ากดั นน่ั เอง

16 1. พน้ื ท่ผี วิ มีผลตอ่ อตั ราการเกิดปฏิกิริยาของสารต้งั ตน้ ท่มี ีสถานะ ..................................................... 2. พ้นื ท่ีผวิ อุณหภมู ิสารต้งั ตน้ และ catalyst ช่วยทาใหป้ ฏิกิริยาเกิดเร็วข้ึน แตไ่ ม่เพมิ่ ปริมาณ ผลิตภณั ฑ์ เพราะ ................................................................................................................................. แต่หากความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ มากข้ึน จะทาใหป้ ฏกิ ิริยาเกิดเร็วข้นึ และยงั ทาให้ ปริมาณผลิตภณั ฑม์ ากข้ึนดว้ ย ท้งั น้ีเพราะ............................................................................................ 3. ปัจจยั ที่มีอิทธิพลต่ออตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี คอื 1) ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย ความกดดนั ตวั เร่งปฏกิ ิริยา พนั ธะโควาเลนต์ 2) พนั ธะโควาเลนต์ อุณหภูมิ ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย ความดนั 3) อุณหภมู ิ ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย พน้ื ทผี่ วิ ตวั เร่งปฏิกิริยา 4) อุณหภูมิ พนั ธะโควาเลนต์ พ้นื ทีผ่ วิ ตวั เร่งปฏกิ ิริยา 4. (มช 41) ในการศึกษาอตั ราการเกิดปฏิกิริยาระหวา่ งหินปนู ทมี่ ากเกินพอกบั กรด HCl ท่มี ีความ เขม้ ขน้ 0.1 mol/dm3 ปริมาณ 20 cm3 ท่ี 20o C ถา้ เปล่ียนความเขม้ ขน้ ของกรดเป็ น 0.5 mol/dm3 ใน ปริมาณ และอุณหภมู ิเท่าเดิม ขอ้ ความใดถกู ตอ้ งทส่ี ุด 1) อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาคงท่ี แต่ผลิตภณั ฑเ์ พม่ิ ข้ึน 2) อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาคงที่ และผลิตภณั ฑค์ งเดิม 3) อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเร็วข้นึ และผลิตภณั ฑม์ ากข้นึ 4) อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเร็วข้ึน แตผ่ ลิตภณั ฑค์ งเดิม 5. ใส่แท่งโลหะสงั กะสีรูปทรงกลม 1 cm3 ลงในกรดไฮโดรคลอริกเขม้ ขน้ 0.1 โมล/ลิตร 20 cm3 แลว้ เขยา่ เบาๆ ถา้ เพม่ิ สิ่งต่อไปน้ี เป็ นสองเท่า อะไรจะทาใหอ้ ตั ราเร็วของการเกิดกา๊ ซไฮโดรเจนเพมิ่ มากทสี่ ุด 1) พน้ื ทผ่ี วิ ของ Zn 2) ปริมาตรของ Zn 3) ปริมาตรของ HCl 4) ความเขม้ ขน้ ของ HCl 6. มีปฏกิ ิริยาระหวา่ งของแขง็ กบั ก๊าซชนิดหน่ึง ซ่ึงสามารถเกิดข้ึนไดต้ ลอดเวลา ถา้ ตอ้ งการทา ใหอ้ ตั ราของการเกิดปฏิกิริยาเพมิ่ ข้นึ จะตอ้ งทาใหม้ ีการเปล่ียนแปลงอะไร 1) ลดความดนั ของกา๊ ซ 2) ลดอุณหภูมิลง 3) ลดขนาดของของแขง็ ลง 4) รักษาความกดดนั ใหค้ งที่

17 7. ในการศกึ ษาปฏกิ ิริยาเคมีโดยทว่ั ไปมกั ตอ้ งการใหป้ ฏิกิริยาเกิดข้นึ เร็ว ดงั น้นั เวลาทาการ ทดลองจงึ มกั จะทาอยา่ งไร 1) อุ่นใหร้ อ้ นเพอ่ื เพม่ิ อุณหภมู ิ 2) ใชส้ ารละลายมีความเขม้ ขน้ สูง 3) ใชว้ ธิ ีคนอยา่ งสม่าเสมอ 4) ใชว้ ิธีการท้งั ก , ข และ ค 8. (En) ปฏิกิริยา A(s) + B(aq) C(aq) + D(g) เป็ นปฏกิ ิริยาคายความร้อน อตั ราการเกิด ปฏกิ ิริยาจะเพม่ิ ข้ึนเม่ือใด 1) ลดขนาดของ A เพมิ่ ความเขม้ ขน้ ของ B ลดอณุ หภูมิ 2) ลดปริมาณของ D เพมิ่ ความเขม้ ขน้ ของ B ลดอุณหภูมิ 3) เพมิ่ ขนาดของ A ลดความดนั เพมิ่ อุณหภมู ิ 4) ลดขนาดของ A เตมิ ตวั เร่งปฏิกิริยา เพมิ่ อุณหภูมิ 9.(En) ปฏกิ ิริยา A(aq) + B(aq) C(aq) + D(aq) เป็ นปฏิกิริยาคายความร้อน ขอ้ ใดผดิ 1) ถา้ ลดอณุ หภมู ิ อตั ราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลง 2) ถา้ เตมิ ตวั เร่งปฏิกิริยา อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาจะเพม่ิ ข้นึ 3) ถา้ เติม A อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาจะเพมิ่ ข้นึ 4) ถา้ เตมิ C อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาจะลดลง 10.(มช) ปัจจยั ใดตอ่ ไปน้ี มีผลทาใหอ้ ตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาลดลง ก. การเพม่ิ ปริมาณสารต้งั ตน้ ข. การลดอุณหภูมิและความดนั ค. การเติมเอนไซม์ ง. การใชส้ ารในลกั ษณะทเี่ ป็นกอ้ นแทนสารท่ีเป็ นผง 1) ก และ ข 2) ก และ ง 3) ค และ ง 4) ข และ ง 11. (o-net 50) การกระทาในขอ้ ใดไมม่ ีผลตอ่ อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี 1) การนาเน้ือหมูแช่ในช่องแช่แขง็ 2) ใชแ้ คลเซียมคาร์ไบดช์ ่วยในการบม่ มะม่วง 3) การเค้ียวยาลดกรดชนิดเมด็ ใหล้ ะเอียดก่อนกลนื 4) การเปลี่ยนขนาดภาชนะทบ่ี รรจุสารละลายที่ทาปฏิกิริยา

18 12. (o-net 49) ขอ้ ใดเกิดปฏกิ ิริยาเคมี 4) ก., ค. และ ง. ก. การทาทิงเจอร์ไอโอดีน โดยผสมไอโอดีนกบั เอทานอล ข. การเหมน็ หืนของน้ามนั เม่ือทิง้ ไวน้ านๆ ค. การผลิตน้าอดั ลมและน้าโซดา ง. บ่มมะม่วงดิบจนเป็ นมะม่วงสุก 1) ก., ข. และ ค. 2) ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ง 13. (o-net 49) เม่ือนาช้ินสงั กะสีใส่ในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก วธิ ีทาใหป้ ฏกิ ิริยาเกิดเร็วข้ึนโดย ไม่เพมิ่ ปริมาณสงั กะสี และกรดต่อไปน้ี ก. ใชแ้ ท่งแกว้ คนใหท้ วั่ ข. ใชผ้ งสงั กะสีน้าหนกั เทา่ กนั แทนช้ินสงั กะสี ค. ใหค้ วามร้อน ง. เติมน้ากลนั่ ลงไปเท่าตวั ขอ้ ใดถูก 1) ก., ข. และ ค. เทา่ น้นั 2) ข., ค. และ ง. เทา่ น้นั 3) ก., ค. และ ง. เทา่ น้นั 4) ก., ข., ค. และ ง. 14. ปฏกิ ิริยาขอ้ ใดเกิดเร็วทส่ี ุด 1) ผสมสงั กะสีบดละเอียดมวล 1 g กบั สารละลายกรดเกลือเขม้ ขน้ ร้อยละ 10 โดยมวล 10 cm3 2) ผสมสงั กะสีขนาด 1  1 cm มวล 1 g กบั สารละลายกรดเกลือเขม้ ขน้ รอ้ ยละ 20 โดยมวล 10 cm3 3) ผสมสงั กะสีขนาด 1  2 cm มวล 1 g กบั สารละลายกรดเกลือเขม้ ขน้ ร้อยละ 20 โดยมวล 10 cm3 4) ผสมสงั กะสีบดละเอียดมวล 1 g กบั สารละลายกรดเกลือเขม้ ขน้ ร้อยละ 20 โดยมวล 10 cm3

19 ผงั ความคดิ สรุปปัจจยั ท่ีมีผลตอ่ อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี เกิดปฏิกิริยาเร็ว พ้ืนที่ผวิ มาก เกิดปฏิกิริยาเร็ว เกิดปฏิกิริยาชา้ ข้ึน เพ่ิมโอกาสใน การชนกนั ของ พ้นื ท่ีผวิ นอ้ ย ตวั เร่ง อนุภาคชน ปฏิกิริยา สาร กนั ได้ พ้นื ที่ นอ้ ยลง ผวิ สัมผสั เกิดปฏิกิริยาชา้ สารเคมี ปัจจยั ทม่ี ผี ล ความเขม้ ขน้ ลดความเขม้ ขน้ ลดจานวน บางชนิด ต่ออตั ราการ ของสารต้งั อนุภาคท่ี เกดิ ปฏกิ ริ ิยา ชนกนั ตวั หน่วงปฏิกิริยา ตน้ เคมี เกิดปฏิกิริยาชา้ ลง อุณหภูมิ เพมิ่ ปริมาณ อนุภาคชนกนั สารต้งั ตน้ มาก เพิ่มพลงั งาน เพม่ิ อุณหภูมิ จลน์ อนุภาคชนกนั ลดอุณหภมู ิ เกิดปฏิกิริยาเร็ว แรงและเร็ว เกิดปฏิกิริยาเร็ว ลดพลงั งานจลน์ อนุภาคชนกนั เกิดปฏิกิริยาชา้ เบากว่าเดิม

20 ตอนที่ 3 กฎอตั รา โดยทว่ั ไปแลว้ อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเคมี จะแปรผนั ตรงกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ยก กาลงั ดว้ ยจานวนจริงใดๆ ตัวอย่าง เช่น aA + bB cC + dD R = k[A]m [B]n สมการน้ีเรียก กฎอตั รา (Rate Law) หรือ สมการอตั รา (Rate equation) R = อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา k = คา่ คงทอ่ี ตั รา m = อนั ดบั ของปฏิกิริยาเม่ือเทียบกบั สาร A n = อนั ดบั ของปฏกิ ิริยาเม่ือเทียบกบั สาร B m + n = อนั ดบั รวมของปฏกิ ิริยา * หมายเหตุ* m และ n ไม่ใช่สมั ประสิทธ์ิของธาตนุ ้นั ๆ ในสมการเคมี แต่ m และ n เป็นคา่ ซ่ึงไดจ้ าก การทดลอง ดงั ตวั อยา่ งตอ่ ไปน้ี 1. จงเขยี นกฏอตั ราของปฏิกริยาตอ่ ไปน้ี 2 NO2(g) CO(g) + 2 H2O(g) 1.1 2 NO(g) + O2(g) 2 NH3(g) 1.2 CH4(g) + 2O2(g) 2 NO(g) + O2(g) 1.3 N2(g) + 3 H2(g) 1.4 2 NO2(g) วธิ ีทา

21 2. จาก 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ซ่ึงเกิดท่ี 25o C มีขอ้ มูลดงั ตอ่ ไปน้ี การทดลองท่ี ความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ ของ NO ความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ ของ อตั ราการเกิด NO2 (mol.dm–3) (mol.dm–3) O2(mol.dm–3) 7 11 1 14 21 21 2 84 31 3 42 3 จงหา 1. ค่า m 2. คา่ n 3. กฎอตั รา 4. k O2 = 15 mol/Lit 5. หากใชค้ วามเขม้ ขน้ เริ่มตน้ ของ NO = 4 mol/Lit 2. 1 3. R = k[NO]2[O2] จงคานวณหาอตั ราการเกิด NO2 ( 1. 2 4. 7 5. 1680 ) วธิ ีทา

22 *โปรดทราบว่า* อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมี (v) น้นั อาจข้ึนอยกู่ บั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ของสารทกุ ตวั ในปฏิกิริยาหรือข้ึนกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ตวั ใดตวั หน่ึง หรือ ไม่ข้นึ กบั ความเขม้ ขน้ ของสาร ต้งั ตน้ เลยก็ได้ 3. คาชี้แจง ขอ้ มูลตอ่ ไปน้ีใชป้ ระกอบการตอบคาถาม 2 ขอ้ ถดั ไป ปฏิกิริยา A + B _ C มีผลการทดลองดงั น้ี การทดลองที่ ความเขม้ ขน้ (โมลตอ่ ลิตร) อตั ราความเร็วของปฏกิ ิริยา A B (โมลต่อลิตรตอ่ วนิ าท)ี 1 0.010 0.010 2.0 2 0.010 0.020 4.0 3 0.030 0.020 12.0 กาหนดให้ R = อตั ราความเร็วของปฏกิ ิริยา k = คา่ คงท่ี [A] = ความเขม้ ขน้ ของ A และ [B] = ความเขม้ ขน้ ของ B อตั ราความเร็วของปฏิกิริยาน้ีเขียนไดเ้ ป็ น 1) R = k[A] 2) R = k[B] 3) R = k[A] [B]2 4) R = k[A] [B] วิธีทา 4. ค่าคงที่ k ของปฏิกิริยาเป็นเท่าใด (คา่ คงทีใ่ นหน่วยลิตรต่อโมลต่อวนิ าท)ี 1) 2.0 x 106 2) 2.0 x 104 3) 2.0 x 102 4) 20 วธิ ีทา

23 5. ปฏกิ ิริยา A + B C + D ไดผ้ ลการทดลองดงั น้ี [A] mol /dm3 [B] mol/dm3 อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา (mol/dm3 . s) 115 2 1 20 1 2 40 อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเป็นสดั ส่วนกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ตามขอ้ ใด 1) R = k[A] 2) R = k[B] 3) R = k[A] [B]2 4)R = k[A]2 [B]3 วิธีทา 6. ปฏิกิริยา A + B C + D ไดผ้ ลการทดลองดงั น้ี [A] mol /dm3 [B] mol/dm3 อตั ราการเกิดปฏิกิริยา (mol/dm3 . s) 114 218 1 3 12 อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเป็นสดั ส่วนกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ตามขอ้ ใด 1) R = k[A] 2) R = k[A] [B] 3) R = k[A] [B]2 4) R = k[A]2 [B]3 วิธีทา

24 7. (มช 41) ปฏิกิริยา A + B C + D ไดผ้ ลการทดลองดงั น้ี [A] mol /dm3 [B] mol/dm3 อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา (mol/dm3 . s) 0.1 0.1 x 0.2 0.1 2x 0.1 0.2 4x อตั ราการเกิดปฏิกิริยาเป็นสดั ส่วนกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ตามขอ้ ใด 1) [A] [B] 2) [A]2 [B]2 3) [A]2[B] 4) [A] [B]2 วธิ ีทา 8. (En) ผลการทดลองสาหรบั ปฏกิ ิริยา 2NO(g) + 2H2(g) 2H2O(g) + N2O(g) เป็ นดงั น้ี อตั ราเร็วของปฏกิ ิริยา [NO] (mol dm–3) [H2] (mol dm–3) (mol dm–3 s–1) 1.00 1.00 3.5 x 10–3 1.00 2.00 7.0 x 10–3 2.00 1.00 14.0 x 10–3 อตั ราเร็วของปฏิกิริยาเป็ นสดั ส่วนกบั ความเขม้ ขน้ ของสารต้งั ตน้ ตามขอ้ ใด 1) [NO] [H2] 2) [NO]2 [H2] 3) [NO]2 [H2]2 4) [2NO] [H2] วธิ ีทา

25 9. ขอ้ มูลตอ่ ไปน้ีไดจ้ ากการทดลองสาหรบั ปฏิกิริยา 2A + B + 3C 3D ทอี่ ุณหภมู ิ 25o C ความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ (mol.dm–3) อตั ราเร่ิมตน้ ของปฏกิ ิริยา (mol.dm–3s–1) (A) (B) (C) 0.1 0.1 0.1 0.3 0.2 0.1 0.1 0.6 0.2 0.2 0.1 1.2 0.2 0.2 0.2 1.2 อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคมีน้ีจะข้นึ กบั ความเขม้ ขน้ ของสารใดบา้ ง วิธีทา ( A , B เท่าน้ัน)

26 10(มช) อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา A B + C เขยี นไดด้ งั น้ี อตั ราการเกิด = k [ความเขม้ ขน้ ของ A]3 เมื่อ k เป็ นคา่ คงท่ี ถา้ หากเพม่ิ ความเขม้ ขน้ ของ A เป็น 2 เท่า อตั ราการเกิดของปฏิกิริยาจะ 1) เพม่ิ ข้ึน 2 เทา่ 2) เพม่ิ ข้นึ 4 เท่า 3) เพม่ิ ข้นึ 6 เทา่ 4) เพม่ิ ข้นึ 8 เทา่ วธิ ีทา ตอนท่ี 4 การอธิบายการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี ทฤษฎที ี่ 1 ทฤษฎกี ารชน (Collision Theory) กล่าววา่ “ปฏกิ ิริยาเคมีจะเกิดข้นึ ไดก้ ็ต่อเมื่ออนุภาคของสารซ่ึงมีลกั ษณะเป็ นทรงกลมตนั ที่ เขา้ มาทาปฏิกิริยากนั ตอ้ งมีการชนเสียก่อน และการชนกนั อาจไม่เกิดปฏกิ ิริยาทกุ คร้งั ก็ไดก้ าร ชนกนั แลว้ จะทาใหเ้ กิดปฏกิ ิริยาสาเร็จไดก้ ต็ ่อเมื่อ 1. อนุภาคชนกนั ตรงแง่มุมท่ีเหมาะสม เช่น การเกิดปฏกิ ิริยาของ H2 + I2 2HI + ไม่สาเร็จ + ไม่สาเร็จ + สาเร็จ 2. อนุภาคทชี่ นกนั ตอ้ งมีพลงั งานมากพอทีจ่ ะสลายพนั ธะเก่า แลว้ เกิดพนั ธะใหม่ได้ พลงั งานนอ้ ยทีส่ ุดทชี่ นแลว้ เพยี งพอจะทาใหเ้ กิดปฏกิ ิริยาสาเร็จ เรียกวา่ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (พลงั งานกระตนุ้ Activation Energy) ตามทฤษฎีน้ี จะเห็นวา่ ปฏกิ ิริยาจะเกิดเร็วหรือชา้ ข้ึนอยกู่ บั 1) ความถี่บ่อยในการชน 2) เปอร์เซ็นตข์ องการชนแลว้ เกิดปฏิกิริยาสาเร็จ 1. ตามทฤษฎีการชน (Collision Theory) ปฏกิริยาเคมี จะเกิดไดก้ ต็ อ่ เม่อื 1. ........ ........ ........ ........ ........ ...................... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ 2. ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ……….......... ........ ........ ........ ........ ........ ........

27 2. ตามทฤษฎกี ารชน (Collision Theory) ปฏกิริยาเคมี จะเกิดไดเ้ ร็วหรือชา้ จะข้ึนกบั 1. ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........................................ ........ ........ ........ 2. ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........................................ 3. จากปฏิกิริยา H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) แทน HI การชนกนั ของ ถา้ กาหนดให้ แทนอะตอม H และ แทนอะตอม I ...................... อนุภาคขอ้ ใดมีโอกาสเกิดปฏกิ ิริยาไดด้ ีทสี่ ุด ....................... 1) + 2) + 3) + ...................... 4) + ....................... ทฤษฎที ี่ 2 ทฤษฎสี ารเชิงซ้อนทถี่ กู กระตุ้น (Activated Complex Theory) ตวั อย่างเช่น การเกิดปฏกิ ิริยา A2 + B2 2AB ข้นั ที่ 1 เมื่อโมเลกลุ ของ A2 และ B2 เขา้ ใกลก้ นั ทาใหอ้ ิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะถูกกระทบกระเทือน พนั ธะของสารต้งั ตน้ จะอ่อนลงและยดื ยาวกวา่ เดิม ข้นั ท่ี 2 มีพนั ธะใหม่อยา่ งอ่อนๆ กบั คูอ่ ะตอมทเ่ี หมาะสม กลายเป็นสารประกอบเชิงซอ้ น ใหม่ซ่ึงมีพลงั งานในตวั สูงมาก เรียก สารเชิงซอ้ นที่ถูกกระตนุ้ (Activeted Complex) ข้นั ที่ 3 สารน้ีไม่เสถียร เรียกภาวะเช่นน้ีวา่ Transition state สารน้ีอาจเปล่ียนแปลงไป เป็ นผลิตภณั ฑใ์ หม่ (A –B) หรือ ยอ้ นกลบั ไปเป็ นสารต้งั ตน้ อยา่ งเดิม (A2และ B2) กไ็ ด้

28 33. จงอธิบายกลไกการเกิดปฏกิ ิริยา N2 + O2 2NO ข้นั 1 ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............................... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ................................. ........ ........ ........ ...... ข้นั 2 ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ……….......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ................................. ........ ........ ...... ข้นั 3 ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....................... ........ ........ ........ ...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ................................. ........ ........ ........ ...... ในสภาวะทรานซิซนั น้นั สารเชิงซอ้ นมีพลงั งานสูงมาก สูงกวา่ สารต้งั ตน้ และผลิตภณั ฑ์ ดงั น้นั หากเขียนกราฟแสดงพลงั งานแลว้ อาจเขยี นไดเ้ ป็นเช่นน้ี กรณีท่ี 1 ในกรณีน้ี จะเห็นวา่ 1. เม่ือปฏิกิริยาส้ินสุด ผลิตภณั ฑพ์ ลงั งานมากกวา่ สารต้งั ตน้ แสดงวา่ เป็นปฏกิ ิริยาดูดพลงั งาน การเปลี่ยนแปลงพลงั งานของปฏิกิริยา 2HI(g) ---> H 2(g) + I 2(g) พลงั งานทดี่ ูด (ΔE) = E3– E1 2. ผลต่างระหวา่ งพลงั งานของสารเชิงซอ้ น กบั สารต้งั ตน้ เรียกวา่ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (พลงั งาน กระตนุ้ , Ea) ถา้ สารเชิงซอ้ นมีพลงั งานมากกวา่ น้ีกจ็ ะเกิดเป็นผลิตภณั ฑ์ ถา้ มีพลงั งานนอ้ ยกวา่ กจ็ ะ ยอ้ นกลบั เป็นสารต้งั ตน้ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (Ea) = E2 – E1

29 กรณีที่ 2 ในกรณีน้ี จะเห็นวา่ 1. เมื่อปฏิกิริยาส้ินสุด ผลิตภณั ฑพ์ ลงั งานนอ้ ยกวา่ สารต้งั ตน้ แสดงวา่ เป็ นปฏกิ ิริยาคายพลงั งาน การเปล่ียนแปลงพลงั งานของปฏิกิริยา NO2(g) + CO(g) ---> NO(g) + CO2(g) พลงั งานท่คี าย (ΔE) = E3 – E1 2. ผลตา่ งระหวา่ งพลงั งานของสารเชิงซอ้ น กบั สารต้งั ตน้ เรียกวา่ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (พลงั งาน กระตนุ้ , Ea) พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (Ea) = E2 – E1 สาคญั มาก********* ปฏกิ ิริยาใด มีพลงั งานก่อกมั มนั ต์ (Ea) นอ้ ยปฏกิ ิริยาน้ีจะเกิดเร็ว หากพลงั งานก่อกมั มนั ต์ (Ea) มากปฏกิ ิริยาน้ีจะเกิดชา้ 1. (o-net 50) พจิ ารณาปรากฏการณ์ต่อไปน้ี ก. การเกิดน้าคา้ ง ข. การบูรระเหิดในตูเ้ ส้ือผา้ ค. การระเบดิ ของดินปื น ง. ไอศกรีมละลายเม่ือวางทงิ้ ไว้ จ. การสงั เคราะหแ์ สงของพชื ฉ. โซเดียมไฮดรอกไซดล์ ะลายน้าในบกี เกอร์ แลว้ บกี เกอร์ร้อนข้ึน ขอ้ ใดเป็นปรากฏการณ์ทคี่ ายความรอ้ น 1) ก., ค. และ ฉ. 2) ก., ง. และ จ. 3) ข., ค. และ ง. 4) ข., ง. และ ฉ.

2. จงพจิ ารณากราฟทีก่ าหนดให้ แลว้ ตอบคาถาม 30 พลงั งาน (kJ) 300 X Y ขอ้ ใดท่ี 200 C + D 100 Z พลงั งานก่อกมั มนั ตม์ ีคา่ เทา่ ใด การดาเนินไปของปฏิกิริยา 1) 300 kJ 3) 150 kJ 2) 200 kJ 4) 100 kJ 3. จากกราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลงั งานของสาร ขณะเกิดปฏิกิริยา X แสดงวา่ ปฏิกิริยาเกิดเร็วทส่ี ุด 1) 2) พลงั งาน พลงั งาน X X พลงั งาน Y Yพลงั งาน การดาเนินไปของปฏิกิริยา การดาเนินไปของปฏิกิริยา 3) 4) Y Y X X การดาเนินไปของปฏิกิริยา การดาเนินไปของปฏิกิริยา

4. จากกราฟแสดงการเปล่ียนแปลงพลงั งานของสาร ขณะเกิดปฏิกิริยา A 31 พจิ ารณาวา่ ขอ้ ใด เป็ นปฏกิ ิริยาคายความรอ้ น B จง 1) B 2) B Aพลงั งาน พลงั งานA การดาเนินไปของปฏิกิริยาพลงั งาน การดาเนินไปของปฏิกิริยาพลงั งาน 3) 4) A AB B การดาเนินไปของปฏิกิริยา การดาเนินไปของปฏิกิริยา กลไกของปฏกิ ิริยา ปฏิกิริยาเคมีส่วนมากโมเลกุลของสารต้งั ตน้ ไม่ไดช้ นกนั เพยี งคร้ังเดียวก็จะเกิดปฏิกิริยาได้ เป็นสารผลิตภณั ฑ์ แตม่ กั มีการชนกนั ของโมเลกุลหลายคร้ังจงึ สามารถเกิดเป็ นผลิตภณั ฑไ์ ด้ ปฏิกิริยาน้ีจงึ ตอ้ งเกิดหลายข้นั ตอนอยา่ งตอ่ เนื่องเป็นลาดบั เรียกวา่ กลไกของ ปฏิกิริยา (Reaction Mechanism) และในระหวา่ งทีป่ ฏิกิริยาดาเนินไปแต่ละข้นั จะเกิดสารท่ีไม่ เสถียร และไม่ใช่สารผลิตภณั ฑ์ เรียกวา่ อินเทอร์มีเดียต ( Intermediate) ตวั อย่าง ปฏิกิริยาทีม่ ีกลไกการเกิดหลายข้นั ตอน เช่น ปฏกิ ิริยาระหวา่ งก๊าชไฮโดรเจน กบั โบรมีน ดงั สมการ มีกลไกในการเกิดปฏกิ ิริยา 3 ข้นั ตอน ดงั น้ี (เร็ว) ข้นั ตอนท่ี 1

ข้นั ตอนท่ี 2 32 ข้นั ตอนที่ 3 (ชา้ ) (ชา้ ) กราฟแสดงพลงั งานในการเกิดปฏกิ ิริยาทม่ี ีกลไกการเกิดปฏิกิริยาหลายข้นั ตอน จากกราฟ ในการพจิ ารณาวา่ ปฏกิ ิยาเป็ นคายพลงั งานหรือดูดพลงั งานหาได้ จาก จากกราฟ จะเห็นวา่ ปฏกิ ิริยามีหลายข้นั ตอน จึงมีค่า หลายค่า ดงั น้นั ในการเลือกวา่ ควร ใชข้ ้นั ใดในการกาหนดอตั ราเร็วของปฏกิ ิริยา ควรเลือกข้นั ที่มีคา่ มากท่ีสุด นน่ั คอื ข้นั ทเี่ กิดชา้ ทสี่ ุดเป็นข้นั ตอนในการเกิดปฏิกิริยา เรียกวา่ Rate Determining Step ดงั น้นั พลงั งาน ก่อกมั มนั ตข์ องปฏิกิริยาน้ี หาไดจ้ าก และพลงั งานแตล่ ะปฏิกิริยายอ่ ย เป็ นดงั น้ี ข้นั ตอนที่ 1 เป็ นปฏกิ ิริยาแบบดูดพลงั งาน ข้นั ตอนท่ี 2 เป็ นปฏกิ ิริยาแบบคายพลงั งาน ข้นั ตอนที่ 3 เป็ นปฏิกิริยาแบบคายพลงั งาน

33 ขอ้ มูลตอ่ ไปน้ี ใชป้ ระกอบการตอบคาถามขอ้ 1,2 และ 3 1. ปฏิกิริยาเคมีชนิดหน่ึง มีสารเริ่มตน้ A เกิดเป็นสารใหม่ E มีการเปล่ียนแปลงพลงั งานดงั รูป 1. ปฏกิ ิริยาน้ี เกิดเป็นข้นั ๆ ข้นั ที่ชา้ ท่สี ุด คอื ข้นั ใด 2. ปฏิกิริยาเป็นแบบใด 3. ตามทฤษฏีการชนกนั ของโมเลกุล และทฤษฏกี ารชนกนั ของกา๊ ช ขอ้ ใดเป็ นข้นั ตอนท่ี กาหนดอตั ราเร็วของปฏิกิริยารวม 2. ตามทฤษฎีการชนกนั ของโมเลกลุ ขอ้ ใดเป็ นข้นั ตอนท่กี าหนดอตั ราเร็วของปฏกิ ิริยารวม 1) ปฏิกิริยาข้นั ตอนยอ่ ยท่ดี าเนินไปชา้ ทสี่ ุด 2) ปฏกิ ิริยาข้นั ตอนยอ่ ยทด่ี าเนินไปเร็วทส่ี ุด 3) ปฏิกิริยาข้นั ตอนยอ่ ยข้นั แรก 4) ปฏิกิริยาข้นั ตอนยอ่ ยข้นั สุดทา้ ย 3. (มช 33) ปฏิกิริยา X2 + 3Y2 2 XY3 มีข้นั ตอนการเกิดปฏกิ ิริยาดงั น้ี Y2 2Y มีพลงั งานกระตนุ้ 40 กิโลจูล X2 2X มีพลงั งานกระตนุ้ 70 กิโลจลู X + 3Y XY มีพลงั งานกระตนุ้ 50 กิโลจลู ปฏิกิริยาจะเกิดข้ึนได้ ข้ึนอยกู่ บั ข้นั ตอนใดเป็นสาคญั 1) Y2 2Y 2) X2 2X 2) X + 3Y XY3 4) บอกไม่ไดข้ อ้ มูลไม่เพยี งพอ

34 พลังงานกับการเกิดปฏกิ ิริยาเคมีหลายข้นั ตอน พจิ ารณาปฏิกิริยาสมมุติ AC ปฏิกิริยาน้ีเกิด 2 ข้นั ข้นั ท่ี 1 A B ข้นั ที่ 2 B C พิจารณากราฟพลังงานนี้ 1. ปฏกิ ิริยาจาก A B เกิดไดเ้ ร็วเพราะ พลงั งานกระตนุ้ Ea1 มีค่านอ้ ยและปฏิกริยา จากB C เกิดไดช้ า้ เพราะพลงั งานกระตนุ้ Ea2 มีคา่ มาก เนื่องจากอตั ราการเกิดปฏิกริยา จะข้นึ กบั ข้นั ทเ่ี กิดชา้ เท่าน้นั ดงั น้นั หากพจิ ารณาพลงั งานกระตุน้ ของปฏกิ ริยาจงึ พจิ ารณาเฉพาะข้นั ท่ีมีพลงั งานกระตนุ้ สูงสุดเท่าน้นั ในทน่ี ้ีคอื ข้นั B C จงึ ใชพ้ ลงั งานกระตุน้ ข้นั น้ีคอื Ea2 มา เป็นพลงั งานกระตนุ้ ของท้งั ปฏิกิริยา 2. เมื่อพจิ ารณาสารต้งั ตน้ (A) และ ผลิตภณั ฑส์ ุดทา้ ย (C) จะเห็นวา่ ผลิตภณั ฑ์ มีพลงั งาน สูงกวา่ สารต้งั ตน้ ดงั น้นั ปฏิกริยาน้ีจะเป็ นปฏิกริยาชนิด ดูดพลงั งาน 3. ผลิตภณั ฑ์ B ปฏกิ ริยาอาจเกิดไปขา้ งหนา้ ไปเป็น C ซ่ึงตอ้ งใชพ้ ลงั งานกระตนุ้ Ea2 หรือ อาจยอ้ นกลบั ไปเป็น A ตอ้ งใชพ้ ลงั งานกระตนุ้ Ea3 แตเ่ นื่องจากมีค่า Ea3 นอ้ ยกวา่ ปฏิกริยา ส่วนมากจะยอ้ นกลบั ไปเป็น A ส่วนนอ้ ยจะไปขา้ งหนา้ เป็ น C พจิ ารณากราฟพลงั งานนี้ 1. ปฏกิ ิริยาจาก A B เกิดไดช้ า้ เพราะ พลงั งาน กระตนุ้ Ea1 มีคา่ มาก และปฏกิ ริยาจาก B C เกิดไดเ้ ร็ว เพราะพลงั งานกระตน้ Ea2 มีคา่ นอ้ ย เนื่องจากอตั ราการเกิดปฏกิ ริยา จะข้นึ กบั ข้นั ท่ีเกดิ ชา้ เทา่ น้นั ดงั น้นั หากพจิ ารณา พลงั งานกระตนุ้ ของปฏิกริยาจงึ พจิ ารณาเฉพาะข้นั ที่มีพลงั งาน กระตุน้ สูงสุดเท่าน้นั ในทน่ี ้ีคอื ข้นั A B จงึ ใชพ้ ลงั งานกระตุน้ ข้นั น้ีคอื Ea1 มาเป็นพลงั งาน กระตุน้ ของท้งั ปฏิกิริยา 2. เม่ือพจิ ารณาสารต้งั ตน้ (A) และ ผลิตภณั ฑส์ ุดทา้ ย(C) จะเห็นวา่ ผลิตภณั ฑ์ มีพลงั งาน ต่ากวา่ สารต้งั ตน้ ดงั น้นั ปฏกิ ริยาน้ีจะเป็ นปฏกิ ริยาชนิด คายพลงั งาน

35 3. ผลิตภณั ฑ์ B ปฏิกริยาอาจเกิดไปขา้ งหนา้ ไปเป็น C ซ่ึงตอ้ งใชพ้ ลงั งานกระตนุ้ Ea2 หรือ อาจยอ้ นกลบั ไปเป็น A ตอ้ งใชพ้ ลงั งานกระตนุ้ Ea3 แต่เน่ืองจากมีคา่ Ea2 นอ้ ยกวา่ ปฏกิ ริยาท้งั หมด จะไปขา้ งหนา้ เป็น C และไม่มีการยอ้ นกลบั 1. กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลงั งาน ของปฏกิ ริยาต่อไปน้ี พลงั งานก่อกมั - มนั ต์ และ พลงั งานท่ีดูดหรือคาย มีค่า 1) พลงั งานก่อกมั มนั ต์ = 15 kJ / mol และ ดูดพลงั งาน = 2 kJ / mol 2) พลงั งานก่อกมั มนั ต์ = 12 kJ / mol และดูดพลงั งาน = 2 kJ / mol 3) พลงั งานก่อกมั มนั ต์ = 15 kJ / mol และ คายพลงั งาน = 4 kJ / mol 4) พลงั งานก่อกมั มนั ต์ = 12 kJ / mol และ คายพลงั งาน = 4 kJ / mol คาชี้แจง ขอ้ มูลตอ่ ไปน้ีใชป้ ระกอบการตอบคาถาม 3 ขอ้ ถดั ไป 2. ปฏกิ ิริยาเคมีชนิดหน่ึง จากสารเริ่มตน้ A เกิดเป็น สารใหม่ E มีการเปลี่ยนแปลงพลงั งานตามท่ี แสดงไวใ้ นรูปดา้ นขา้ งน้ีปฏิกิริยาน้ีเกิดเป็ นข้นั ๆ ข้นั ท่ีชา้ ที่สุดคือขอ้ ใด 1) A C 2) B D 3) C D 4) C E 3. จากขอ้ ที่ผา่ นมาปฏกิ ิริยาน้ีเป็ นแบบอะไร 1) ดูดความรอ้ นเท่ากบั W – Y 2) ดูดความรอ้ นเทา่ กบั Z 3) คายความรอ้ นเทา่ กบั X 4) คายความรอ้ นเทา่ กบั Z – X 4. จากขอ้ ทผ่ี า่ นมา ปฏกิ ริยาผนั กลบั ของปฏกิ ิริยาน้ี จะมีลกั ษณะ 1) มีพลงั งานก่อกมั มนั ต์ Z ดูดความรอ้ นเท่ากบั X 2) มีพลงั งานก่อกมั มนั ต์ W ดูดความรอ้ นเทา่ กบั X 3) มีพลงั งานก่อกมั มนั ต์ Z คายความร้อนเท่ากบั X 4) มีพลงั งานก่อกมั มนั ต์ W คายความร้อนเทา่ กบั X

36