Brands Chemistry

วทยาศาสตร เคม (2)____________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010

สารชวโมเลกล ไขมนและนามน (Fat and Oil) ลปดเปนเอสเทอรทมโมเลกลขนาดใหญ ไมมขว ลปดจงไมละลายนาแตละลายไดในตวทาละลายอนทรย ลปดแบงออกเปน ไขมน (ของแขงทอณหภมหอง) และนามน (ของเหลวทอณหภมหอง) ทงไขมนและนามนมโครงสรางเหมอนกนซงเกดจากปฏกรยาระหวาง กลเซอรอล (Glycerol) กบกรดไขมน (Fatty acid)

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

Glycerol

+ R C

O

OH

Fatty Acid

H2C

HC

H2C

O

O

O

C

C

C

O

O

O

R

R

R

3 + 3H2O

Lipid ไขมนและนามน พบไดทงในพชและสตว ทาหนาทเปนโครงสรางของเยอหมเซลล และเปนแหลงพลงงานสะสม กรดไขมน (Fatty Acid) กรดไขมนเปนกรดอนทรยชนดหนง สตรทวไป คอ R COOH สมบตของกรดไขมนขนอยกบหมไฮโดรคารบอน ( R) ทาใหแบงกรดไขมนไดเปน 2 ชนด คอ - กรดไขมนอมตว คอ กรดไขมนทหม R มแตพนธะเดยวทงหมดในโครงสราง - กรดไขมนไมอมตว คอ กรดไขมนทหม R มพนธะคอยางนอย 1 พนธะในโครงสราง

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010 ____________________________ วทยาศาสตร เคม (3)

ประเภท กรดไขมน ชอ โครงสราง จด

หลอมเหลว แหลงทพบ

Myristic acid CH3(CH2)12COOH

COOH

53.9 ลกจนทรเทศ

Palmitic acid CH3(CH2)14COOH

COOH

63.1 นามนปาลม

Stearic acid CH3(CH2)16COOH

COOH

69.6 นามนสตวอมตว

Arachidic acid CH3(CH2)18COOH

COOH

76.5 ถวลสง

Oleic acid CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

COOH

13.4 นามนมะกอก

ไมอมตว Linoleic acid

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH COOH

-5 ถวเหลอง

สมบตและปฏกรยาของลปด 1. ปฏกรยาไฮโดรจเนชน (Hydrogenation) เปนปฏกรยาการเตม H2 เขาไปในพนธะคของไขมนไมอมตว ทาใหกลายเปนไขมนอมตว สถานะจะเปลยนจากของเหลวเปนของแขง วธการนใชในการผลตเนยเทยม (มาการน : เนยทไดจากพช)

COOH

COOH

H2 catalyst

2. การเกดกลนหน สาเหตททาใหเกดกลนหนม 2 สาเหต คอ - ปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation) : ลปดทาปฏกรยากบออกซเจน โดยมความรอนและแสงเปนตวเรง ออกซเจนจะเขาทาปฏกรยากบพนธะคทาใหไดแอลดไฮดและกรดไขมนทมขนาดเลกลง ซงระเหยงายและทาใหมกลนเหมนหน

C O COC C +O2


- ปฏกรยาไฮโดรลซส (Hydrolysis) : จลนทรยในอากาศปลอยสารชนดหนงออกมาเปนตวเรงปฏกรยาระหวางลปดกบนา ทาใหเกดกรดไขมนอสระซงมกลนเหมน นอกจากน กลเซอรอลอสระทเกดขน จะเกดการเปลยนแปลงทอณหภมสง (> 450°C) เปน acrolein ซงเปนแอลดไฮดทมกลนเหมนเชนกน

H2C

HC

H2C

OOC

OOC

OOC

H2O

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

+ 3 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

450oC

HC O

CH

CH2acrolein

+ 2H2O

3. การสะสมไขมนในรางกาย ไขมนหรอนามนทเรารบประทานเขาไปจะเกดการปฏกรยาไฮโดรลซสโดยมเอนไซมเปนตวเรง กลายเปนกรดไขมนและกลเซอรอล เพอใหรายกายดดซมไปใช แตเมอถกใชไมหมดจะถกเปลยนรปกลบเปนไขมน (เกดปฏกรยาเอสเทอรฟเคชน) สะสมในรางกาย

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

+ 3 HO C

O

REsterification

Hydrolysis

H2C

HC

H2C

OOC

OOC

OOC

R

R

R

+ 3 H2O

4. ปฏกรยาสะปอนนฟเคชน (Saponification) คอ ปฏกรยาไฮโดรลซสของไขมนหรอนามน ทเกดในสารละลายเบส เชน NaOH จะไดผลตภณฑเปนกลเซอรอล และเกลอโซเดยมของกรดไขมน (สบ)

H2C

HC

H2C

O

O

O

C

C

C

R

R

R

O

O

O

+ 3 NaOH

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

+ 3 R C ONa

O

ไขมน กลเซอรอล สบ


ในอตสาหกรรมจะนาไขมนมาผสมกบ NaOH แลวใหความรอน เปนเวลาประมาณ 12-24 ชวโมง แลวเตม NaCl ลงไปเพอแยกสบออกมา จากนนนามาทาใหบรสทธ แตงกลนและสกอนจาหนาย เมอพจารณาจากโครงสรางจะเหนวา สบประกอบดวยสวนทมขว และไมมขว เชน สบโซเดยมสเตยเรต

สวนทไมมขว สวนทมขว

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C O- Na+

CO-Na+

O

O

การกาจดคราบสกปรกดวยสบในนา เกดขนโดยสบจะหนสวนทเปนไฮโดรคารบอนซงไมมขว เขาไปยงไขมน (สงสกปรก) ซงไมมขวเหมอนกน สบจะดงไขมนออกมาจากพนผวทตองการทาความสะอาด และหนสวนทมขวออกหานา ทาใหไขมนหรอนามนกระจายตวอยในนาในรปของคอลลอยด

แผนภาพแสดงการกาจดไขมนดวยสบ


นากระดาง นากระดาง คอ นาทมไอออน Ca2+ และ Mg2+ ละลายอย ไอออนเหลานทาใหสบมฟองนอย และไมสามารถละลายนา กลายเปนฝา (ไคลสบ) ลอยอยบนผวนา เนองจากไอออนเหลานเขาไปแทนท Na+ ในสบ ทาใหสบตกตะกอน 2C17H35COONa + Ca2+ [C17H35COO]2Ca + 2Na+ สบโซเดยมสเตยเรต แคลเซยมสเตยเรต (ละลายนา) (ตะกอนหรอไคลสบ) ผงซกฟอก (Detergent) ♦ สงเคราะหขนเพอนามาใชแทนสบ เนองจากผงซกฟอกจะไมตกตะกอนในนาทมไอออน Ca2+ และ Mg2+ ♦ เปนสารพวกแอลคลซลโฟเนต RSO3Na

S

O

O

O-Na+

สวนทไมมขว สวนทมขว - Linear Alkyl Sulphonate (LAS) : หมแอลคลเปนชนดโซตรง

S

O

O

O-Na+

- Alkyl Benzene Sulphonate (ABS) : หมแอลคลประกอบดวยวงเบนซนและโซกง

S

O

O

O-Na+


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. จากการทดสอบนามน 4 ชนด ปรมาณเทากน กบทงเจอรไอโอดน ไดผลดงน

ชนดของนามน จานวนหยดของทงเจอรไอโอดนทใชA B C D

15 18 30 47

จากขอมลขางตน จงพจารณาวา ก. การบรโภคนามนชนดใดมโอกาสเปนโรคหวใจขาดเลอดมากทสด และ ข. นามนชนดใดทใชทอดอาหารโดยใชไฟออนๆ แตใชเวลานาน แลวผบรโภคจะปลอดภยทสด

ก. บรโภคแลวมโอกาสเปนโรคหวใจขาดเลอด ข. ใชทอดดวยไฟออนๆ บอยๆ ยงปลอดภย *1) 2) 3) 4)

A A D D

A C B D

O-NET ป 2550 2. พจารณาขอความตอไปน ก. กรดไขมนในรางกายคน เปนกรดไขมนไมอมตวเปนสวนมาก ข. นามนสตวเหมนหนงายกวานามนพช เพราะไมมวตามน E ชวยยบยงการเกดปฏกรยา ค. อาหารททอดโดยใชนามนเกาจะทาใหเศษอาหารทตกคางในนามนไหมเกรยมสลายเปนสารกอมะเรง ง. โรคหวใจ และอมพาตมสาเหตสาคญจากการรบประทานอาหารทมคอเลสเตอรอลสง และขาดการ

ออกกาลงกาย ขอใดถก 1) ก. และ ข. เทานน *2) ค. และ ง. เทานน 3) ก., ข. และ ค. 4) ข., ค. และ ง.


3. นามนพชเกดจากการรวมตวของสาร 2 ชนด โครงสรางของนามนพชจงประกอบดวย 2 สวน พจารณา นามนพช A และ B ตอไปน

สวนของโครงสรางของนามนพช ชนดของ

นามนพช สวนท 1 สวนท 2 A B

X Y

กรดโอเลอก : CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 CO2H กรดสเตยรก : CH3 (CH2)16 CO2H

ก. X และ Y ของนามนพช A และ B เปนสารชนดเดยวกน ข. กรดไขมนของนามนพช A เปนกรดไขมนไมอมตว ค. นามนพช B สามารถเกดปฏกรยาการเตมไฮโดรเจนได ง. เมอเตมสารละลายไอโอดนลงในนามนพช A สของไอโอดนจะจางลง ขอใดถก 1) ก., ข. และ ค. *2) ก., ข. และ ง. 3) ข., ค. และ ง. 4) ข. และ ง. เทานน O-NET ป 2549 4. เมอทดลองแชขวดนามน A และขวดนามน B ในตเยน 1 คน พบวานามน A แขงตว แตนามน B ยงเปน

ของเหลว พจารณาขอสรปตอไปน

นามน A นามน B ก. มจดหลอมเหลวตา มจดหลอมเหลวสง ข. มกรดไขมนอมตวมาก มกรดไขมนไมอมตวมาก ค. เหมนหนยาก เหมนหนงาย

ขอใดถกตอง 1) ก. เทานน *2) ข. และ ค. เทานน 3) ก. และ ค. เทานน 4) ทง ก., ข. และ ค. 5. นามนพชทใชทอดอาหารแลวเกดกลนเหมนหนมากทสด แสดงวากรดไขมนทเปนองคประกอบในนามนพชนน

มสตรโครงสรางดงขอใด 1) CH3 (C12H24) CO2H 2) CH3 (C14H26) CO2H 3) CH3 (C16H26) CO2H *4) CH3 (C18H24) CO2H


โปรตน (Protein) โปรตนเปนองคประกอบสาคญของสงมชวต เกดจากกรดอะมโนหลายๆ หนวยมาตอกนเปนสายยาวดวยพนธะเพปไทด บางครงอาจมธาตอนดวย เชน Fe, S, Cu, P โปรตนมโครงสรางซบซอน มวลโมเลกลสง และ มจดหลอมเหลวไมแนนอน กรดอะมโน (Amino Acid) เปนสารอนทรยทมหมคารบอกซล ( COOH) และหมอะมโน ( NH2) อยในโมเลกลเดยวกน สตรทวไปของกรดอะมโน คอ

R CH

NH2

COOH กรดอะมโน มอย 20 ชนด แตชนดทรางกายไมสามารถสรางเองไดมอย 8 ชนด เรยกวา กรดอะมโนจาเปน ไดแก - เมไทโอนน - ทรโอนน - ไลซน - เวลน - ลวซน - ไอโซลวซน - เฟนลอะลานน - ทรปโตเฟน สาหรบเดกทารกตองการ ฮสทดน เพมอก 1 ชนด พนธะเพปไทด (Peptide bond) เปนพนธะทเชอมหม COOH ในกรดอะมโนโมเลกลหนงกบหม NH2 ของกรดอะมโนอกโมเลกลหนง

C

O

OH + H N

H

C

O

N

H+ H2O

พนธะเพปไทด โปรตนเกดจากกรดอะมโนชนดเดยวหรอหลายชนดมาตอกนเปนสายยาวดวยแรงยดเหนยวทเรยกวา พนธะเพปไทด โปรตนเปนพอลเมอรของกรดอะมโน ซงเรยกวา พอลเพปไทด (Polypeptide)

+H3N C

H

R

C

O

N

H

C

H

R

C

O

N

H

C

H

R

C

O

N

H

C

H

R

C

O

วทยาศาสตร เคม (10)___________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010

ตารางแสดงโครงสรางของกรดอะมโนจาเปน ชอกรดอะมโน สตรโครงสราง ชอกรดอะมโน สตรโครงสราง

Methionine (Met)

CH3 S CH2 CH2 CH

COOHNH2

Leucine (Leu)

CH CH

COOHNH2

(CH3)2 CH2

Theonine (Thr)

CH2 CH

COOHNH2

H3COH

Isoleucine (Ile)

CH2 C

HCOOH

NH2

CH3 CHCH3

Lysine (Lys)

(CH2)4 CH

COOHNH2

H2N

Phenylalanine (Phe)

CH

COOHNH2

CH2

Valine (Val)

CH CH

COOHNH2

(CH3)2

Trytophan

(Try)

H

CCH2

HN

COOH

NH2 สมบตและปฏกรยาของโปรตน 1. ปฏกรยาไฮโดรลซส (Hydrolysis) โปรตนเกดปฏกรยาไฮโดรลซสกบนา โดยมเบส, กรด หรอเอนไซมเปนตวเรงปฏกรยา โปรตนจะถกไฮโดรไลสจากโมเลกลใหญกลายเปนโมเลกลทเลกลง จนในทสดกลายเปนกรดอะมโนทงหมด ปฏกรยานเปนปฏกรยายอนกลบของการสรางโปรตน 2. การทดสอบไบยเรต (Biuret test) เปนปฏกรยาทใชทดสอบโปรตน หรอผลตภณฑของโปรตน โดยนาโปรตนมาทาปฏกรยากบสารละลาย ไบยเรต (สารละลาย CuSO4 ในเบส NaOH) เมอเกดปฏกรยาจะใหสตางๆ ตงแตสนาเงนแกมมวงจนถงสชมพ สเหลานเกดจากสารประกอบเชงซอนระหวาง Cu กบสารทมพนธะเพปไทด - ถามพนธะเพปไทดมาก (โปรตน) จะมสนาเงนแกมมวง - ถามพนธะเพปไทดนอย (ไตรเพปไทด หรอไดเพปไทด) จะมสชมพ - กรดอะมโนจะไมเกดส เนองจากไมมพนธะเพปไทด 3. การเปลยนสภาพของโปรตน คอ การทโครงสรางของโปรตนมการเปลยนสภาพไปจากปกต โดยปจจยตางๆ เชน ความรอน กรด เบส สารเคม รงสเอกซ รงส UV หรอไอออนของโลหะหนก ตวอยางเชน โปรตนเกดการแขงตวเมอโดนความรอน, โปรตนรวมตวกบปรอททาใหเกดการตกตะกอน 4. คณภาพของโปรตน อาหารทจดวามโปรตนคณภาพสง คอ อาหารทมปรมาณกรดอะมโนจาเปนมากพอตามทองคการอาหารและเกษตรแหงสหประชาชาต (FAO) กาหนดไว ถามไมถงแสดงวาอาหารนนมโปรตนคณภาพตา

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010 ___________________________ วทยาศาสตร เคม (11)

5. คณคาทางชววทยาของโปรตน โปรตนทมคณคาทางชววทยาเปน 100 คอ โปรตนทรางกายสามารถนาไปสรางเนอเยอได 100% โดยทวไป นมและไขจดเปนอาหารทมคณคาทางชววทยาสง เนองจากมกรดอะมโนทจาเปนตอรางกายครบถวน 6. ประเภทโปรตน แบงตามโครงสราง 3 มตของโปรตนม 2 ประเภท คอ - โปรตนเสนใย เชน เคราตน พบในขน ผม และเลบของสตว หรอ คอลลาเจน เปนโปรตนในเนอเยอ สตวทมกระดกสนหลง - โปรตนกอนกลม เชน เอนไซม, แอนตบอด, ฮอรโมน หรอ ฮโมโกลบน เอนไซม (Enzyme) เปนโปรตนชนดหนง ทาหนาทเปนตวเรงปฏกรยา เอนไซมชวยทาใหปฏกรยาเกดไดเรวขน เชน การยอยโปรตน ในหองแลปจะตองตมในกรดทอณหภม 100°C เปนเวลา 24 ชวโมง แตในรางกายการยอยสลายโปรตนเกดท 37°C pH เกอบเปนกลาง ใชเวลาเพยง 2-4 ชวโมง การเรงปฏกรยาของเอนไซม E + S ES E + P Enzyme Substrate Enzyme - Substrate Enzyme Product Complex เอนไซมแตละชนดจะเรงปฏกรยาเฉพาะตวเทานน เชน เอนไซมยรเอส → ยอยสลายยเรย → ไดแอมโมเนย เอนไซมโบรเมเลน (ในสปปะรด) → ยอยสลายเนอเยอเกยวพนในเนอสตว เอนไซมปาเปน (ในยางมะละกอ) → ยอยสลายเจลาตน (โปรตนอกชนดหนงในเนอเยอ)


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. โปรตนทมสตรโครงสรางตอไปน

NH

CH

HCO

NH

CH

HCO

NH

CC

H

H HCO

H เฉพาะสวนทแสดงน มพนธะเพปไทดกพนธะ เกดจากกรดอะมโนกโมเลกลและมจานวนกรดอะมโนกชนด

จานวนพนธะ จานวนโมเลกล จานวนชนดของกรดอะมโน 1) 2 2 3 *2) 2 3 2 3) 3 3 2 4) 3 4 3

O-NET ป 2550 2. จากโครงสรางของโมเลกลเพปไทดทกาหนดให

HCO CH NH C CH NH C CH NH C CHN H 2223CH O O

O 22 )(CHHCO2

3CH

จานวนพนธะเพปไทด และชนดของกรดอะมโน ขอใดถก

จานวนพนธะเพปไทด จานวนชนดของกรดอะมโน*1) 3 3 2) 3 4 3) 4 3 4) 4 4


O-NET ป 2549 3. จากตารางคณคาทางชววทยาของโปรตนจากแหลงอาหารบางชนด

โปรตนจากแหลงอาหาร คณคาทางชววทยา ไข 100 ปลา 75 ถวลสง 56 ขาวสาล 44

ขอใดถกตอง 1) เนอปลา 100 กรม จะมโปรตนอย 75 กรม *2) เดกในวยเจรญเตบโตควรรบประทานไขทกวน เพราะมแหลงโปรตนทรางกายสามารถนาไปสรางเนอเยอ

ได 100 % 3) อาหารมงสวรตประกอบดวยถวลสงและขาวสาลใหโปรตนไมครบองคประกอบ เพราะมคณคาทางชววทยาตา 4) โปรตนจากแหลงอาหารปรมาณเทากนจะใหพลงงานจากมากไปนอยตามลาดบ คอ ไข ปลา ถวลสง ขาว

สาล 4. ไขขาว เนอ ไก และหอยนางรม ในขอตอไปน ขอใดทโปรตนไมถกทาลายหรอแปลงสภาพ 1) ไขขาวดบทคนไขกลนเขาไปเพอขจดยาพษ *2) เนอทแชไวในตเยนเพอแกงใสบาตร 3) ไกททอดจนเหลองกรอบจะปลอดภยจากไขหวดนก 4) หอยนางรมบบมะนาวเปนอาหารโปรดของมนส


คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) คารโบไฮเดรต คอ สารอนทรยทประกอบดวยคารบอน ไฮโดรเจนและออกซเจน สตรทวไป คอ CnH2nOn

คารโบไฮเดตรมชอเรยกอกชอหนงวา แซคคาไรด (Saccharide) ซงไดแก 1. นาตาลโมเลกลเดยวหรอมอนอแซคคาไรด (Monosaccharide, CnH2nOn) เชน - ไรโบส พบใน RNA - ดออกซไรโบส พบใน DNA - กลโคส เปนผลกสขาว รสหวาน รางกายนาไปใชไดโดยไมตองผานการยอย พบในผลไมสก ออย ฯลฯ - ฟรกโทส เปนผลกสขาว รสหวานจด พบในนาผง - กาแลกโทส เปนผลกสขาว รสหวานเลกนอย ไมพบในธรรมชาต ไดจากการยอยนาตาลแลกโทสในนม 2. นาตาลโมเลกลคหรอไดแซคคาไรด (Disaccharide) เชน - ซโครส เมอถกยอยจะได นาตาลกลโคส + นาตาลฟรคโตส - มอลโทส เมอถกยอยจะได นาตาลกลโคส + นาตาลกลโคส - แลกโทส เมอถกยอยจะได นาตาลกลโคส + นาตาลกาแลกโทส 3. พอลแซคคาไรด (Polysaccharide) คอ คารโบไฮเดรตทมขนาดโมเลกลใหญมาก เกดจากกระบวนการพอลเมอไรเซชนของมอนอแซคคาไรด ไดแก - แปง คอ คารโบไฮเดรตทสะสมอยในพช ทงในใบ ลาตน ราก ผล ไดแก อะไมโลสและอะไมโลเพกตน - ไกลโคเจน คอ คารโบไฮเดรตทสะสมในสตว พบมากในตบและกลามเนอของคนและสตว - เซลลโลส เปนคารโบไฮเดรตทเปนองคประกอบสาคญของผนงเซลลของพช เชน เนอไม สาล และฝาย - ไคตน (Chitin) เปนสวนประกอบของเขาสตว กระดอง เปลอกแมลง - วน (Agar) เปนสวนประกอบของผนงเซลลสาหราย บางชนดใชเปนอาหาร ปฏกรยาของคารโบไฮเดรต 1. ปฏกรยากบสารละลายเบเนดกต (Benedict solution) นาตาลพวกมอนอแซคคาไรดและไดแซกคาไรด ยกเวนซโครส ทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกต (สฟา) ใหตะกอนสแดงอฐของ Cu2O

R C

OH + 2Cu2+ + 4OH- RCOOH Cu2O 2H2O+ +

อยในสารละลายเบเนดกต ตะกอนสแดงอฐ แปง ไกลโคเจน และเซลลโลสไมทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกต 2. ปฏกรยากบสารละลายไอโอดน - แปงทาปฏกรยากบสารละลายไอโอดนใหสารเชงซอนสนาเงนเขม - ไกลโคเจนทาปฏกรยากบสารละลายไอโอดนใหสารสแดงเขม - เซลลโลสไมทาปฏกรยากบสารละลายไอโอดน


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2549 1. แปง A มอลโทส B C A, B และ C นาจะเปนสารใด

A B C *1) อะไมเลส มอลเทส กลโคส 2) มอลเทส อะไมเลส ฟรกโทส 3) อะไมเลส มอลเทส ฟรกโทส 4) มอลเทส อะไมเลส กลโคส

O-NET ป 2550 2. การระบชนดของนาตาลโมเลกลเดยวและโมเลกลคตอไปน

นาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลค ก. ข. ค. ง.

ไรโบส กลโคส ฟรกโทส มอลโทส

แลกโทส กาแลกโทส มอลโทส ซโครส

ขอใดถก 1) ก. เทานน 2) ข. เทานน 3) ข. และ ง. *4) ก. และ ค.

ตวอยางขอสอบรวม O-NET ป 2551 1. มคาแนะนาใหรบประทานผกบง และเตาห อยางนอยสปดาหละ 1 ครง ถาอาหารกลางวนมอหนง

รบประทานขาวกบผกบงผดนามน และแกงจดเตาหหมสบ อาหารมอนจะไดรบสารชวโมเลกลประเภทใหพลงงาน กชนด อะไรบาง

1) 2 ชนด โปรตน และคารโบไฮเดรต *2) 3 ชนด ไขมน โปรตน และคารโบไฮเดรต 3) 4 ชนด ไขมน โปรตน กรดนวคลอก และเซลลโลส 4) 4 ชนด ไขมน โปรตน คารโบไฮเดรต และกรดนวคลอก


2. ในการทดสอบอาหารเชาชดหนง ไดผลดงน

วธการทดสอบ ผลทสงเกตได ก. ข. ค. ง.

เตมสารละลายไอโอดน เตมสารละลายเบเนดกต เตมสารละลาย NaOH และ CuSO4 แตะบนกระดาษ

สารละลายสนาเงน สารละลายสฟา ไมมตะกอน สารละลายสมวง โปรงแสง

อาหารทนามาทดสอบ นาจะเปนอาหารชดใดตอไปน 1) มนทอด + นาอดลม 2) สลดผลไม + นมเปรยว 3) มนฝรงบด + นาผลไม *4) ขนมปงทาเนย + นมถวเหลอง 3. พจารณาขอมลของสาร A, B และ C ตอไปน

สาร แหลงทพบ โครงสราง การละลายนา A B C

ในคนและสตว ในพชเทานน

ในพชทเปนเมลดและหว

โซกง สายยาว

โซตรงและโซกง

ไมละลายนา ไมละลายนา

ละลายนาไดเลกนอย สาร A, B และ C นาจะเปนสารใด

A B C *1) 2) 3) 4)

ไกลโคเจน ไกลโคเจน เซลลโลส แปง

เซลลโลส แปง

ไกลโคเจน เซลลโลส

แปง เซลลโลส แปง

ไกลโคเจน 4. พจารณาขอความตอไปน ก. การฉดอนซลนเขาสรางกายเพอเพมปรมาณกลโคสในเสนเลอด ข. อนซลนมหนาทเพมประสทธภาพการเปลยนกลโคสเปนไกลโคเจน ค. คนทเปนเบาหวานแสดงวารางกายมอนซลนมากเกนไป ง. คนทเปนโรคเบาหวานควรลดอาหารประเภทแปงและนาตาล ขอใดถก 1) ก. และ ข. *2) ข. และ ง. 3) ค. และ ง. 4) ข. และ ค.


O-NET ป 2551 5. พจารณาชนดและหนาทของสารตอไปน

สาร ชนดของสาร หนาท ก. ข. ค. ง.

ฮโมโกลบน คอเลสเตอรอล อมมโนโกลบลน ไตรกลเซอไรด

โปรตน ไขมน โปรตน

ไขมนในเลอด

ลาเลยงออกซเจน สรางฮอรโมนเพศและนาด

ภมคมกน ตวทาละลายวตามนตางๆ

การระบชนดและหนาทของสารในขอใดถก 1) ก. เทานน 2) ข. และ ง. เทานน *3) ก. และ ค. 4) ก., ข. และ ง. 6. ในการทาโครงงานวทยาศาสตร มการนาวตถดบจากธรรมชาต 3 ชนด มาทดสอบไดผลดงตาราง

การเปลยนแปลงเมอเตมสารทดสอบ วตถดบ

สารละลาย I2 สารละลายเบเนดกต สารละลาย NaOH และ CuSO4 A B C

ไมเปลยนแปลง สนาเงนเขม

ไมเปลยนแปลง

ตะกอนสแดงอฐ ไมเปลยนแปลง ไมเปลยนแปลง

ไมเปลยนแปลง ไมเปลยนแปลง ตะกอนสมวง

วตถดบชนดใด เมอนามาหมกกบยสต จะใหของเหลวใสตดไฟได ใชสวนผสมในการผลตเชอเพลงแกสโซฮอล 1) A เทานน 2) B เทานน *3) A และ B 4) B และ C O-NET ป 2549 7. การทดสอบอาหาร A, B, C และ D ไดผลดงตาราง ชนดของสารอาหาร สารละลายไอโอดน สารละลายเบเนดกต สารละลาย NaOH ผสมกบ CuSO4

A B C D

สนาเงน สนาตาลอมเหลอง

สนาเงน สนาตาลอมเหลอง

ตะกอนสแดงอฐ สฟา สฟา

ตะกอนสแดงอฐ

สฟา สมวง สฟา สฟา

ถานกเรยนตองดแลคนไขทมระดบนาตาลในเลอดสงกวา 110 mg ตอ 100 cm3 ของเลอด และมความดนสง

นกเรยนไมควรใหอาหารชนดใดกบคนไข 1) A เทานน 2) C เทานน *3) A และ D 4) B และ C


ปโตรเลยมและพอลเมอร สารประกอบไฮโดรคารบอน คอ สารประกอบทมองคประกอบหลกเปน H และ C ไดแก - แอลเคน (Alkane) คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมโครงสรางเปนแบบโซเปด และพนธะระหวางคารบอนเปนพนธะเดยวทงหมด - แอลคน (Alkene) คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมโครงสรางเปนแบบโซเปด และพนธะระหวางคารบอนเปนพนธะคอยางนอย 1 พนธะ - แอลไคน (Alkyne) คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมโครงสรางเปนแบบโซเปด และพนธะระหวางคารบอนเปนพนธะสามอยางนอย 1 พนธะ - อะโรมาตกไฮโดรคารบอน (Aromatic hydrocarbon) คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมวงเบนซน (C6H6)อยางนอย 1 วงอยในโครงสราง สรปสมบตและปฏกรยาทสาคญ

สมบต แอลเคน แอลคน แอลไคน อะโรมาตก สตรทวไป CnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 - ขวโมเลกล ไมม การละลายนา ไมละลาย การละลายในตวทาละลายไมมขว ละลาย แรงระหวางโมเลกล วนเดอรวาลล ความหนาแนน นอยกวานา การเผาไหม ไมมเขมา มเขมา มเขมามาก เขมามากทสด ชนดปฏกรยา การแทนท การเตม การเตม การแทนท การฟอกส Br2 ในทมด ไมฟอกส ฟอกส ฟอกส ไมฟอกส ในทสวาง ฟอกส ฟอกส ฟอกส ไมฟอกส การฟอกส KMnO4 ไมฟอกส ฟอกส ฟอกส ไมฟอกส


ปโตรเลยม ปโตรเลยม (Petroleum) ปโตรเลยมเปนสารผสมของสารประกอบไฮโดรคารบอนและสารอนทรยหลายชนดทเกดตามธรรมชาตทงในสถานะของเหลวและแกส ไดแก นามนดบ (Crude oil) และแกสธรรมชาต (Natural Gas) นามนดบ จากแหลงตางๆ อาจมสมบตทางกายภาพแตกตางกน เชน มลกษณะขนเหนยว จนถงหนดคลายยางมะตอย มสเหลอง เขยว นาตาลจนถงดา มความหนาแนน 0.79-0.97 g/cm3 นามนดบมองคประกอบ สวนใหญเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนประเภทแอลเคน และไซโคลแอลเคน อาจมสารประกอบของ N, S และสารประกอบออกไซดอนๆ ปนอยเลกนอย แกสธรรมชาต (Natural Gas) มองคประกอบหลก คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมคารบอนในโมเลกล 1-5 อะตอม ประมาณรอยละ 95 ทเหลอเปนแกสไนโตรเจน และคารบอนไดออกไซด อาจมแกสไฮโดรเจนซลไฟดปนอยดวย แกสธรรมชาตอาจมสถานะเปนของเหลว เรยกวา แกสธรรมชาตเหลว (Condensate) ประกอบดวยไฮโดรคารบอนเชนเดยวกบแกสธรรมชาต แตมจานวนอะตอมคารบอนมากกวา เมออยในแหลงกกเกบใตผวโลกทลกมากและมอณหภมสงมากจะมสถานะเปนแกส แตเมอนาขนบนถงระดบผวดนซงมอณหภมตากวา ไฮโดรคารบอนจะกลายสภาพเปนของเหลว การเกดปโตรเลยม ปโตรเลยมเกดจากการทบถมและสลายตวของอนทรยสารจากพชและสตวทคลกเคลา อยกบตะกอนในชนกรวดทรายและโคลนตมใตพนดน เมอเวลาผานไปนบลานปตะกอนเหลานจะจมตวลงเรอยๆ เนองจากการเปลยนแปลงของผวโลก ถกอดแนนดวยความดนและความรอนสง และมปรมาณออกซเจนจากด จงสลายตวเปลยนสภาพเปนแกสธรรมชาตและนามนดบแทรกอยระหวางชนหนทมรพรน ปโตรเลยมจากแหลงตางกนจะมปรมาณของสารประกอบไฮโดรคารบอน รวมทงสารประกอบของกามะถน ไนโตรเจน และออกซเจนแตกตางกน โดยขนอยกบชนดของซากพชและสตวทเปนตนกาเนดของปโตรเลยม และอทธพลของแรงทกดทบอยบนตะกอน


ผลตภณฑจากการกลนนามนปโตรเลยม การกลนแยกสารประกอบไฮโดรคารบอนในนามนดบออกจากกนทาไดโดยวธกลนลาดบสวนในหอกลน

ตารางแสดงผลตภณฑทไดจากการกลนนามนดบ สาร จานวนคารบอน จดเดอด (°C) สถานะ ประโยชน

แกสปโตรเลยม 1-4 <30 แกส เปนเชอเพลง ทาวสดสงเคราะห พลาสตก

แนพธาเบาหรอนามนเบนซน 5-6 0-65 ของเหลว เชอเพลงในเครองยนตแกสโซลน

แนพธาหนก 6-10 65-170 ของเหลว ทาสารเคม นามนเบนซน และตวทาละลาย

นามนกาด 10-14 170-250 ของเหลว เชอเพลงในเครองบนไอพน นามนตะเกยง

นามนดเซล 14-35 250-340 ของเหลว เชอเพลงในเครองยนตดเซลนามนหลอลน 19-35 340-500 ของเหลว นามนหลอลน นามนเครองไข 19-35 340-500 ของแขง ทาเทยนไข เครองสาอาง

ผลตผงซกฟอก นามนเตา >35 >500 ของแขง เชอเพลงเครองจกร (ผลต

กระแสไฟ) บทเมน (ยางมะตอย) >35 >500 ของแขง ยางมะตอย วสดกนซม อดร

รวของหลงคา

30-65

170-250


นามนเบนซน (gasoline) • การทานามนเบนซนใหบรสทธ นามนทไดจากการกลนนนยงไมบรสทธเพยงพอกบความตองการ เนองจากมกามะถน และสารประกอบไมอมตวปนอย จงตองกาจดกามะถนออกเพราะเมอมการเผาไหมนามนในเครองยนต กามะถนจะรวมตวกบออกซเจนเปน SO2 ซงมฤทธกดกระบอกลกสบ สวนสารประกอบไมอมตวจะรวมตวในเครองยนต ไดสารเหนยวๆ ทาใหสมบตของนามนลดลง • คณภาพนามนเบนซนกบเลขออกเทน คณภาพของนามนเบนซนนยมพจารณาจากอตราการกระตกของเครองยนต นามนททาใหเครองกระตกมากเดนไมเรยบ เปนนามนคณภาพไมด การกาหนดคณภาพนามนเบนซนจะกาหนดดวยเลขออกเทน โดยใชไอโซเมอรของออกเทนทมชอสามญวา ไอโซออกเทน (iso-octane) ไอโซออกเทนเปนเชอเพลงทเหมาะกบเครองยนตทใชนามนเบนซน เพราะชวยปองกนการชงจดระเบด ทาใหเครองยนตเดนเรยบ สารประกอบไฮโดรคารบอนทไมเหมาะเปนเชอเพลงคอ เฮปเทน ชนดโซตรง เพราะทาใหเครองยนตเกดการชงจดระเบดไดงาย และกระตก เดนไมเรยบ

CH3 C

CH3

CH3

CH2 CH

CH3

CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

2, 2, 4 ไตรเมทล เพนเทน (ไอโซออกเทน) เฮปเทนโซตรง เลขออกเทน 100 เลขออกเทน 0 การกาหนดเลขออกเทนทาไดดงน - นามนเบนซนทมสมบตในการเผาไหมเหมอนกบไอโซออกเทน มเลขออกเทน 100 - นามนเบนซนทมสมบตในการเผาไหมเหมอนกบเฮปเทน มเลขออกเทน 0 ดงนน นามนเบนซนทมเลขออกเทน 95 จะมสมบตในการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทมองคประกอบเปนไอโซออกเทนรอยละ 95 และเฮปเทนรอยละ 5 โดยมวล • การปรบปรงคณภาพนามนเบนซน นามนเบนซนทผานการปรบปรงคณภาพแลวสวนใหญยงมคาออกเทนตากวา 75 จงไมเหมาะทจะนามาใชกบเครองยนต การเพมคาออกเทนในอดตทาโดยการเตมสารบางชนดลงไปในนามน เชน เตตระเมทลเลด หรอเตตระเอทลเลด แตสารทงสองชนดเมอเกดการเผาไหมจะเกดไอของสารประกอบของตะกวสบรรยากาศ ซงเปนพษตอสงแวดลอม ในป พ.ศ. 2539 จงเปลยนมาใชสารเคมอน เชน เมทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (MTBE) เอทานอล หรอเมทานอล และเรยกนามนเบนซนชนดนวา นามนไรสารตะกว (ULG : Unleaded Gasoline)

CH3CH2Pb

CH2CH3

CH3CH2 CH2CH3

H3CPb

CH3

H3C CH3

CH3 C

CH3

CH3

O CH3

เตตระเอทลเลด เตตระเมทลเลด เมทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (MTBE)


นามนดเซล เปนผลตภณฑนามนทไดจากการกลนลาดบสวนของนามนดบ แบงเปน 2 ชนด คอ ดเซลหมนเรว หรอ โซลา เหมาะสาหรบเครองยนตรอบสงกวา 1000 รอบ/นาท และดเซลหมนชา หรอขโล เหมาะสาหรบเครองยนตทใชขบเคลอนเรอเดนทะเล และการผลตกระแสไฟฟา คณภาพนามนดเซลกบเลขซเทน (Cetane Number) การกาหนดคณภาพของนามนดเซล (Diesel) ทใชกบเครองยนตดเซลใชเลขซเทน โดยกาหนดใหซเทน (C16H34) มเลขซเทน 100 และแอลฟาเมทลแนฟทาลน (C11H10) มเลขซเทน 0 ซงการแปลความหมายของเลขซเทนเปนดงน • นามนดเซลทมสมบตในการเผาไหมเหมอนกบซเทน มเลขซเทน 100 • นามนดเซลทมสมบตในการเผาไหมเหมอนกบแอลฟาเมทลแนฟทาลนมเลขซเทน 0

CH3 (CH2)14 CH3 ซเทน (เลขซเทน 100) แอลฟาเมทลแนฟทาลน (เลขซเทน 0) การแยกแกสธรรมชาต แกสธรรมชาตและแกสธรรมชาตเหลว ประกอบดวยสารประกอบไฮโดรคารบอนชนดตางๆ เชน มเทน (CH4) อเทน (C2H6) โพรเพน (C3H8) บวเทน (C4H10) เพนเทน (C5H12) กบสารทไมใชไฮโดรคารบอน ไดแก คารบอนไดออกไซด (CO2) ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ไอปรอท และไอนา แกสธรรมชาตและแกสธรรมชาตเหลวทขดเจาะขนมาได กอนจะนาไปใชตองผานกระบวนการแยกแกสกอน เพอแยกสารประกอบไฮโดรคารบอนทปะปนกนอยตามธรรมชาตออกเปนแกสชนดตางๆ โดยผานขนตอนดงน ขนท 1 - แยกสวนทเปนแกสเหลวออกจากแกสธรรมชาตกอน ดวยหนวยแยกของเหลว ขนท 2 - ผานแกสทไดไปยงหนวยกาจดปรอท เพราะปรอทจะทาใหระบบทอแกสสกกรอน ขนท 3 - ผานแกสไปยงหนวยกาจดแกส CO2 ดวยสารละลาย K2CO3 และความชน (H2O) ดวยสารดดความชนเพราะแกสทงสองจะกลายเปนของแขงอดตนทอ ขนท 4 - แยกสวนแกสไฮโดรคารบอน โดยการเพมความดนและลดอณหภม ทาใหแกสเปนของเหลวทงหมด แลวนาแกสเหลวนไปรวมกบแกสเหลวทแยกไวในขนทหนง มาผานหอกลน เพอกลนแยกแกส

ตารางแสดงผลตภณฑทไดจากการแยกแกสธรรมชาต แกส ประโยชน

มเทน เปนเชอเพลงผลตกระแสไฟฟา และในโรงงาน อดในรถยนต เปนวตถดบทาปย อเทน & โพรเพน ใชในอตสาหกรรมปโตรเคม ปโตรเลยมเหลว (Liquid Petroleum Gas) เชอเพลงในครวเรอน และรถยนต

โซลนธรรมชาต ปอนเขาโรงกลนนามนเพอ ผลตนามนเบนซน ใชทาตวทาละลาย และใชในอตสาหกรรมปโตรเคม


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. ในการกลนนามนดบ ผประกอบการจะใชการกลนลาดบสวนแทนทจะใชการกลนแบบธรรมดา ขอใดคอเหตผลหลก *1) ในนามนดบมสารทมจดเดอดใกลเคยงกนจงแยกดวยการกลนแบบธรรมดาไมได 2) การกลนแบบธรรมดาตองใชเชอเพลงมากกวาการกลนลาดบสวน 3) การกลนแบบธรรมดาจะไดสารปรอทและโลหะหนกออกมาดวย 4) การกลนลาดบสวนจะไมมเขมาทเกดจากการเผาไหมไมสมบรณ 2. พจารณาขอความตอไปน ก. LPG เปนแกสหงตมและสามารถปรบใชแทนนามนเบนซนได ข. เลขออกเทนใชบอกคณภาพของนามนเบนซน สวนเลขซเทนใชบอกคณภาพของนามนดเซล ค. แกสโซฮอลเปนเชอเพลงทไดจากการผสมเมทานอล (แอลกอฮอลชนดหนง) กบนามนเบนซนใน

อตราสวน 1 : 9 ง. MTBE เปนสารทเตมลงในนามนเบนซนเพอเพมประสทธภาพการเผาไหมและเรยกวานามนไรสารตะกว ขอใดถก 1) ก. และ ข. เทานน 2) ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ค. *4) ก., ข. และ ง. O-NET ป 2550 3. นามนเบนซน A และ B มเลขออกเทน 91 และ 75 ตามลาดบ มองคประกอบเปนสารทมสตรโครงสรางดง

(1) และ (2)

CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 323 CH CH CH C CH

3CH

3CH 3CH

(1) (2) พจารณาขอความเกยวกบนามนเบนซน A และ B ตอไปน ก. นามนเบนซน A มสาร (2) มากกวานามนเบนซน B ข. นามนเบนซน A มสาร (1) 91 สวน แตนามนเบนซน B มสาร (1) เพยง 75 สวน ค. สาร (2) ทาใหประสทธภาพการเผาไหมของนามนเบนซน A ดกวานามนเบนซน B ง. การเตมสาร (2) ลงในนามนเบนซน A และ B เปนการเพมคณภาพเพราะเลขออกเทนของนามนสงขน ขอใดถก 1) ข. เทานน *2) ก., ค. และ ง. เทานน 3) ข., ค. และ ง. เทานน 4) ก., ข., ค. และ ง.


O-NET ป 2549 4. พจารณาขอความตอไปน ก. ซากพชซากสตวทถกกดทบอยใตเปลอกโลกทมอณหภม และความดนสงเปนเวลานานจะเกดเปน

สารประกอบไฮโดรคารบอน ข. นามนดบจะถกกกเกบอยใตพนผวโลกในชนหนดนดาน ซงมลกษณะเปนแองคลายกระทะรองรบไว ค. การสารวจแหลงปโตรเลยมเบองตน คอการศกษาลกษณะของหนใตพนโลก ง. ในประเทศไทยพบวาแหลงผลตแกสธรรมชาตและแหลงผลตนามนดบเปนแหลงเดยวกน ขอใดถก 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ง. *3) ก. และ ค. 4) ค. และ ง. 5. พจารณาขอความตอไปน ก. แกสโซฮอลเปนสารผสมระหวางเอทานอลและนามนเบนซน ข. แกสหงตม หรอ LPG เปนแกสผสมระหวางโพรเพนและบวเทน ค. แกสธรรมชาตจดเปนพลงงานสะอาดเพราะสามารถเกดการเผาไหมไดสมบรณ ขอใดถก 1) ก. และ ข. เทานน 2) ก. และ ค. เทานน 3) ข. และ ค. เทานน *4) ทง ก., ข. และ ค.


พอลเมอร พอลเมอร (Polymer) เปนสารโมเลกลใหญทเกดจาก สารตงตนโมเลกลเลก (มอนอเมอร) หลายๆ โมเลกลมาตอกนดวยพนธะโคเวเลนต มทงแบบทเกดขนเองตามธรรมชาต หรอสงเคราะหขน มอนอเมอร (Monomer) คอ สารตงตนโมเลกลเลกทใชเตรยมพอลเมอร สวนใหญเปนสารไมอมตว เชน เอทลน (CH2 CH2) โพรพลน (CH3CH CH2) หรอ ไวนลคลอไรด (CH2 CHCl)

พอลเมอรสามารถแบงไดหลายชนดขนอยกบเกณฑดงน 1. แบงตามการเกดได 2 แบบ 1.1 พอลเมอรธรรมชาต เปนพอลเมอรทเกดขนเองตามธรรมชาต เชน โปรตน แปง เซลลโลส ยางธรรมชาต 1.2 พอลเมอรสงเคราะห เปนพอลเมอรทสงเคราะหขนมาเพอใชประโยชนในดานตางๆ เชน พลาสตก ไนลอน และลไซต 2. แบงตามชนดของมอนอเมอรทเปนองคประกอบได 2 แบบ 2.1 โฮโมพอลเมอร (Homopolymer) เปนพอลเมอรทประกอบดวยมอนอเมอรชนดเดยวกน เชน แปง พอลเอทลน PVC เปนตน 2.2 โคโมพอลเมอร (Copolymer) เปนพอลเมอรทประกอบดวยมอนอเมอรตางชนดกน เชน โปรตน พอลเอสเทอร พอลเอไมด ยาง SBR เปนตน 3. แบงตามชนดของปฏกรยาพอลเมอไรเซชน กระบวนการนามอนอเมอรหนวยเลกๆ มารวมกนทาใหไดสารประกอบทมโมเลกลขนาดใหญขน เรยกวา “ปฏกรยาพอลเมอไรเซชน” (Polymerization) สามารถแบงไดเปน 2 ชนด คอ 3.1 ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบเตม (Addition Polymerization) เกดจากมอนอเมอรทมพนธะคหลายๆ หนวยมาเชอมตอกน เชน nCH2 CH2 (CH2CH2)n เอทลน พอลเอทลน 3.2 ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบควบแนน (Condensation Polymerization) เกดจากมอนอเมอรทมหมฟงกชนตางชนดกนมาเชอมตอกน โดยมการขจดสารโมเลกลเลกออกมาดวย เชน H2O, NH3 เปนตน เชน


ในการเกดพอลเมอไรเซชนแบบควบแนนนพบวา ยงสามารถแบงได 3 ชนด ตามชนดของพนธะทเกดขน ดงน 3.2.1 พอลเอไมด เปนพอลเมอรทเกดจากการเชอมตอกนดวยพนธะเอไมด (Amide Linkage) ไดแก โปรตน ไนลอน 6, 6 ไนลอน 6 และ Kevlar เชน

n HOOH

O

O+ N

NH

HH

H

nN

NH

O

O

H

n

+ nH2O

3.2.2 พอลเอสเทอร เปนพอลเมอรทเกดจากการเชอมตอกนดวยพนธะเอสเทอร พอลเมอรชนดนจะมลกษณะเปนเสนใยและมความสาคญตออตสาหกรรมผาไหม เชน

n + nH2O+ n

n

HO

O

OH

O

HO

OH

O

O

O

O

3.3.3 พอลยเรย-ฟอรดมลดไฮด เปนพอลเมอรทเกดจากการควบแนนของมอนอเมอรทเปนยเรย และฟอรมลดไฮด ซงเปนพอลเมอรทใชในการทากาว ใชเคลอบสาร และโฟม เชน


โครงสรางและสมบตของพอลเมอร โครงสรางและสมบตของพอลเมอร สามารถสรปไดดงตาราง

ตารางแสดงโครงสรางและสมบตของพอลเมอร ประเภท ลกษณะโครงสราง คณสมบต

พอลเมอรแบบเสน

เปนพอลเมอรทมอนอเมอรตอกนเปนสายยาว มการเรยงชดกนมากกวาโครงสรางแบบอน พอลเมอรชนดนมความหนาแนนและจดหลอมเหลวสง แขง และขนเหนยวกวาโครงสรางอน เชน PVC, พอลสไตรน, พอลเอทลน เปนตน

พอลเมอรแบบกง

เปนพอลเมอรทมอนอเมอรตอกน โดยมการแตกกงกานสาขามทงโซสนและโซยาว จงทาใหไมสามารถจดเรยงโซ พอลเมอรชดกนพอลเมอรชนดนมความหนาแนนและจดหลอมเหลวตา ยดหยนไดสามารถปรบเปลยนรปกลบไปมาได โดยคณสมบตไมเปลยนแปลงเชน พอลเอทลนชนดความหนาแนนตา

พอลเมอรแบบรางแห เปนพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรตอเชอมกนเปนโครงสรางรางแห พอลเมอรชนดนมความแขงแกรงแตเปราะงาย เชน เบกาไลต เมลามนใชทาถวยชาม เปนตน

พลาสตก พลาสตกเปนสารทเกดจากปฏกรยาพอลเมอไรเซชน เปนพอลเมอรแบบหนงทมมวลโมเลกลสง บางชนดเหนยวยดหยนไดมาก บางชนดเหนยวและแขง ทงนสมบตของพลาสตกจะขนกบโครงสรางของพลาสตกแตละชนด ประเภทของพลาสตก แบงโดยอาศยลกษณะการหลอมเหลวเมอไดรบความรอน แบงได 2 ลกษณะ คอ 1. พลาสตกคนรป (Thermoplastic) เปนพลาสตกทหลอมละลายเมอไดรบความรอน และกลบมาแขงตวไดใหมเมอปลอยใหเยน สภาพของการหลอมละลายและการแขงตวสามารถเปลยนกลบไปมาไดขนกบอณหภม สมบตตางๆ ยงคงเหมอนเดม ทาใหนากลบมาใชใหมได สวนมากเปนพวกโซตรง และโซกง เชน PE, PP, PS, PVC 2. พลาสตกคงรป (Thermosetting plastic) เปนพลาสตกทรกษาสภาพเปนของแขงอยางถาวร หลงจากไดรบความรอนในการหลอมครงแรก และนาไปทาผลตภณฑแลว เมอเยนตวจะแขงตวอยางถาวร มความแขงแรงมาก ไมสามารถหลอมกลบมาใชใหมได ถาใหอณหภมสงพอ จะไมหลอมละลาย แตจะไหม กลายเปนเถา พลาสตกชนดนมกมโครงสรางแบบรางแห เชน เมลามน, พอลยรเทน


เสนใย (FIBER) เปนพอลเมอรทโครงสรางของโมเลกลเหมาะสมตอการรดหรอปนใหเปนเสนดาย โดยสามารถแบงออกเปน 3 ชนด คอ 1. เสนใยธรรมชาต เปนพอลเมอรทไดจากพชและสตว เชน เซลลโลส โปรตน เปนตน 2. เสนใยสงเคราะห เปนพอลเมอรทสงเคราะหขนมา เชน พอลเอไมด ไนลอน, พอลเอสเทอร ดาครอน พอลอะครโลไนไตรด เปนตน 3. เสนใยกงสงเคราะห เชน เซลลโลสอะซเตต ยาง (Rubber) ยางเปนพอลเมอรชนดหนงทมสมบตพเศษ คอ มความยดหยนสง ทาเปนรปตางๆ ไดงาย มความทนทางสง มกนาไปใชทา ยางรถยนต ลกบอล พนรองเทา ยางลบ ของเลน แบงได 2 ชนด 1. ยางธรรมชาต (Natural Rubber) ยางธรรมชาต (มกจะหมายถงยางพารา) เปนพอลเมอรของไฮโดรคารบอน ทเรยกวา พอลไอโซพรน (polyisoprene) ซงม มอนอเมอรเปนไอโซพรน

CH2

C CH3C

nH2C

Cis-1,4-poly isoprene (NR)

H

CH2CHCCH2

CH3

Isoprene ยางดบทไดจะยงไมสามารถนาไปใชได เนองจากมความยดหยนและความเหนยวไมเพยงพอกบการใชงาน จงตองทาการปรบปรงสมบตของยางโดยนาไปผาน ปฏกรยาวลคาไนเซชน (Vulcanization) ซงนายางไปเผารวมกบกามะถน กามะถนจะทาหนาทเปนตวเชอม (Cross-link agent) ระหวางโมเลกลของยาง ทาใหยางแขงแรง และยดหยนไดด เมอยางผานกระบวนการนจะเรยกวา ยางสก หรอ Vulcanized rubber 2. ยางสงเคราะห (Synthetic Rubber) เปนยางททาขนเพอเลยนแบบสมบตของยางธรรมชาต มหลายชนดทสาคญ คอ - พอลบวทาไดอน (Polybutadiene) หรอ Buna Rubber เปนยางสงเคราะห ชนดแรก มโมโนเมอรเปน บวทาไดอน ใชทายางรถยนต และยางลอเครองบน

CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 nNa

Butadiene Polybutadiene


- พอลคลอโรพรน (Polychloroprene) ชอทางการคา คอ นโอพรน มคลอโรพรนเปนมอนอเมอร ทนตอโอโซน นา กรดและเบส ไมบวมนามน จงมกนาไปทา Seal ตามขอบประตหนาตาง หรอ Seal ในเครองใชตางๆ

CH2 C CH CH2

Cl

CH2 C CH CH2 n

Cl

Chloroprene Polychloroprene

potassium persulfate

- ยางเอสบอาร (SBR) หรอยางสไตรน-บวทาไดอน (Styrene-Butadiene Rubber) เปนโคพอลเมอรระหวางบวทาไดอนกบสไตรน ยาง SBR ทนตอการขดถ และเกดปฏกรยากบออกซเจนไดยากกวา NR จงนาไปใชทาหนายางรถยนต สนรองเทา ยางปพน

CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 CH2

Butadiene

H2C CH+

Styrene n

CH

C6H5

SBR - ยางบวทว (Butyl Rubber) เปนโคพอลเมอร ระหวาง isobutylene กบ isoprene มสมบตเกบกกแกสไดด จงนยมนาไปทายางในรถยนต

H3C C

CH3

CH2 + CH2CHCCH2

CH3

IsopreneIsobutylene

AlCl3

-100oCCH2 C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH CH2

n

Butyl Rubber


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. ขอใดจดประเภทของพลาสตกไดถกตอง

เทอรมอพลาสตก พลาสตกเทอรมอเซต *1) 2) 3) 4)

โฟม ถงพลาสตก

กระดาษปดผนง ดามจบเตารด

เกาอพลาสตก ดอกไมพลาสตก เตาเสยบไฟฟา ฟลมถายภาพ

2. โครงสรางของพลาสตกในขอใดทไมสอดคลองกบสมบตของพลาสตกนน

โครงสราง

สมบต โซตรง โซกง ตาขาย

1) 2) 3) *4)

ยดหยน โคงงอได นากลบมาใชใหมได นามาขนรปใหมไมได ไดรบความรอนไมออนตว

- -

-

- -

3. เปรยบเทยบสาร A และ B ซงมสตรโครงสรางดงน

323 CH CH CH

2006 323 CH CH CH

2600 A B ขอสรปใดถก *1) จดหลอมเหลวของ A นอยกวา B 2) A ละลายนาไดสวน B ไมละลายนา 3) A และ B เปนสารไฮโดรคารบอนไมอมตว 4) B เกดจากมอนอเมอรจานวนมากกวา A 594 โมเลกล


O-NET ป 2550 4. พลาสตกชนดหนงมสมบตดงน ก. ประกอบดวยมอนอเมอรเพยงชนดเดยว ข. เปนเทอรมอพลาสตก ค. เมอไหมไฟจะเกดควนสขาว กลนคลายกรดเกลอ ง. ใชทารองเทา กระดาษตดผนง พลาสตกชนดใดมสมบตดงกลาว 1) พอลยเรยฟอรมาลดไฮด 2) พอลสไตรน 3) พอลโพรพลน *4) พอลไวนลคลอไรด 5. พจารณาขอความตอไปน ก. ไนลอนและอพอกซจดเปนเทอรมอพลาสตก ข. เอทลนจดเปนมอนอเมอรทมขนาดเลกทสดในการผลตพอลเมอร ค. ซลโคนทใชในงานศลยกรรมจดเปนพอลเมอรชนดหนง ง. ยางธรรมชาตและยางเทยม IR ตางมไอโซปรนเปนมอนอเมอร ขอใดถก 1) ก., ข. และ ค. *2) ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ง. 4) ก., ค. และ ง. 6. ถามขยะพลาสตกทเปนขวดนาดม เตาเสยบไฟฟา และเครองโทรศพท สามารถกาจดไดโดยวธใด ก. นามาบดใหละเอยด หลอมใหเหลว นาไปผลตเปนกะละมง ข. นามาบดใหละเอยด ผสมนามนเบนซน กวนใหเขากน นาไปหลอเปนภาชนะ ค. แยกเอาสวนทเปนขวดนาดมออกเพอนาไปหลอมผลตเปนถง สวนทเหลอนามาบดใหละเอยด ผสมกาว

ลงไป อดใหเปนแผนปพน ง. นามาบดใหละเอยด ผสมคอนกรตทาเปนแผนทางเดนเทา 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. *3) ค. และ ง. 4) ก. และ ง. O-NET ป 2549 7. ขอใดเปนพอลเมอรธรรมชาตทงหมด 1) แปง เซลลโลส พอลสไตรน *2) โปรตน พอลไอโซพรน กรดนวคลอก 3) ยางพารา พอลเอทลน เทฟลอน 4) ไกลโคเจน ไขมน ซลโคน 8. พลาสตกทใชทากลองโฟมใสอาหาร และยางยดรดของจะมสมบตคลายกบพอลเมอรชนดใด ตามลาดบ พอลเมอร ลกษณะทางกายภาพ สภาพการไหมไฟ การนามารไซเคล

A B C D

โปรงใส เปราะ ยดหยน เหนยว ยดหยน เหนยว ทบแสง แขง

เขมามาก ควนมกลนคลายแกสจดตะเกยง ควนขาว กลนกรด เขมามาก ควนดา ตดไฟยาก ไมหลอมเหลวแตไหมเปนเถาทงหมด

ได ได ไมได ไมได

*1) A และ C 2) B และ C 3) C และ B 4) D และ B


โครงสรางอะตอม แบบจาลองอะตอมของดอลตน

แบบจาลองอะตอมของดอลตน

- สารแตละชนดประกอบดวยอนภาคเลกๆ เรยกวาอะตอม - อะตอมทาใหเกดและสญหายไมได - อะตอมชนดเดยวกนจะมสมบตเหมอนกน และแตกตางจากอะตอมของธาตอน แบบจาลองอะตอมของทอมสน

แบบจาลองอะตอมของทอมสน

- อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบดวยโปรตอน (ประจบวก) และอเลกตรอน (ประจลบ) กระจายอยอยางสมาเสมอ แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด (+ แชดวก) อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม มโปรตอนกบนวตรอนประกอบกนเปนนวเคลยสอยตรงกลางของอะตอม และอเลกตรอนวงอยรอบๆ นวเคลยส นวเคลยสมขนาดเลก แตมมวลมาก และมประจบวก สวนอเลกตรอนจะมมวลนอยมาก และมประจลบ จานวนอเลกตรอนจะมเทากบจานวนโปรตอน มวลและประจของอนภาคมลฐาน

อนภาค สญลกษณ มวล (amu) ประจ โปรตอน p+ 1.00 +1 นวตรอน n 1.00 0 อเลกตรอน e- 0.0005 -1


แบบจาลองอะตอมของโบร

- อะตอมประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนรวมตวกนอยเปนนวเคลยส และมอเลกตรอนโคจรอยในวงโคจรรอบนวเคลยสเปนชนๆ - วงโคจรของอเลกตรอนทอยใกลนวเคลยสทสด มพลงงานตาสด ชอ ชน K (n = 1) - วงโคจรถดออกมา มพลงงานสงขน ชอ L (n = 2), M (n = 3), O (n = 4), … แบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก

ในปจจบนมการศกษาการเคลอนทของอเลกตรอนในอะตอม พบวา อเลกตรอนไมไดเคลอนทเปนวงกลมทแนนอน มแนวการเคลอนทหลายแบบ ทาใหมการเสนอแบบจาลองอะตอมขนใหมเปนลกษณะกลมหมอก ดงแสดง สญลกษณนวเคลยร คอ สญลกษณทใชเขยนบอกรายละเอยดเกยวกบจานวนอนภาคมลฐานของอะตอม

XAZ

เลขมวล

เลขอะตอมสญลกษณของธาต

เลขอะตอม (Atomic number ; Z) = ตวเลขทแสดงจานวนโปรตอนในนวเคลยส ธาตชนดเดยวกนจะมจานวนโปรตอนเทากน เลขอะตอม = จานวนโปรตอน (= จานวนอเลกตรอน) เลขมวล (Mass number, A) = ตวเลขแสดงผลรวมของจานวนโปรตอนและนวตรอนในนวเคลยส เลขมวล = จานวนโปรตอน + จานวนนวตรอน


Ex. จงบอกจานวนอนภาคมลฐานของธาตตอไปน C12

6 C136 C14

6 B105 B11

5 N147 N15

7 O168

Ex. จงบอกจานวนอนภาคมลฐานของไอออนตอไปน +327

13 Al -Cl3517 +Na23

11 -2168 O

ไอโซโทป ไอโซโทป (Isotope) คอ อะตอมของธาตชนดเดยวกนทมจานวนโปรตอนเทากน แตมเลขมวลและจานวน

นวตรอนตางกน เชน C126 , C13

6 , C146

ธาตทเปนไอโซโทปกนจะมสมบตทางเคมเหมอนกนแตสมบตทางกายภาพตางกน การจดอเลกตรอนในอะตอม จากการศกษาเรองโครงสรางอะตอมทาใหทราบวาอเลกตรอนมการจดตวกนเปนชนๆ จานวนของอเลกตรอนทมไดมากทสดในแตละระดบพลงงาน คอ 2n2 เมอ n = ลาดบทของระดบพลงงาน เชน ระดบพลงงานท 1 (n = 1) มอเลกตรอนไดมากทสด = 2 ระดบพลงงานท 2 (n = 2) มอเลกตรอนไดมากทสด = 8 ระดบพลงงานท 3 (n = 3) มอเลกตรอนไดมากทสด = 18 ระดบพลงงานท 4 (n = 4) มอเลกตรอนไดมากทสด = 32 - วธนใชไดดในขนตนเทานน (ถงระดบ n = 4) - ระดบพลงงานทอยชนนอกสด เรยกวา ชนเวเลนซ สวนอเลกตรอนในชนนน เรยกวา เวเลนซอเลกตรอน (มจานวนไมเกน 8 อเลกตรอน) - การจดเรยงอเลกตรอนของ 20 ธาตแรก เปนดงน H 1 Li 2, 1 Na 2, 8, 1 K 2, 8, 8, 1 He 2 Be 2, 2 Mg 2, 8, 2 Ca 2, 8, 8, 2 B 2, 3 Al 2, 8, 3 C 2, 4 Si 2, 8, 4 N 2, 5 P 2, 8, 5 O 2, 6 S 2, 8, 6 F 2, 7 Cl 2, 8, 7 Ne 2, 8 Ar 2, 8, 8 - จานวนเวเลนซอเลกตรอน → บอกหมของธาต - จานวนระดบพลงงาน → บอกคาบของธาต


ตารางธาต (Periodic table) เนองจากมการคนพบธาตจานวนมาก ดงนนจงมการจดธาตเปนกลมๆ เพอใหสะดวกตอการใช และงายตอการจดจา โดยทวไปจะจดธาตทมสมบตเหมอนกนใหอยในหมวดหมเดยวกน เรยกวา “ตารางธาต” ในป ค.ศ. 1817 โยฮนน เดอเบอไรเนอร ไดจดธาตเปนกลม กลมละ 3 ธาตตามสมบตทคลายคลงกน เรยกวา ชดสาม (Triads) โดยพบวาธาตทอยตรงกลางจะมมวลอะตอมเทากบมวลอะตอมเฉลยของธาตอก 2 ธาต ในป ค.ศ. 1864 จอหน นวแลนดส เสนอวาถาเรยงธาตตามมวลอะตอม ธาตท 8 จะมสมบตคลายกบธาตท 1 เสมอ (ไมรวมไฮโดรเจนและแกสเฉอย) ในป ค.ศ. 1869 ยลอส โลทร ไมเออร และดมทร อวาโนวช เมนเดเลเอฟ ไดจดหมวดหมของธาตตางๆ โดยใชมวลอะตอมมาเรยงจากนอยไปมาก และพบวาสมบตตางๆ ของธาตจะสมพนธกบมวลอะตอมของธาตเรยกวา “กฎพรออดก” (Periodic Law) โดยกฎนกลาวไววา “สมบตของธาตเปนไปตามมวลอะตอมของธาตโดยเปลยนแปลงเปนชวงๆ ตามมวลอะตอมทเพมขน” ซงเมนเดเลเอฟไดจดธาตตามสมบตคลายกนใหอยในแถว (หม) เดยวกน โดยพยายามเรยงตามมวลอะตอมจากนอยไปมาก เรยกวา “ตารางพรออดก” ตอมาในป ค.ศ. 1913 เฮนร ไมสลย ไดจดเรยงธาตตามลาดบเลขอะตอม ซงสอดคลองกบกฎพรออดก ในปจจบน กฎพรออดกมใจความวา “สมบตตางๆ ของธาตจะขนอยกบเลขอะตอมของธาตนน และขนอยกบการจดอเลกตรอนของธาตเหลานน” ตารางธาตในปจจบนมววฒนาการมาจากการศกษาของดมทร เมนเดเลเอฟและยลอส ไมเออร ตารางธาตในปจจบนมลกษณะดงน 1. การจดเรยงธาตเรยงตามลาดบเลขอะตอมทเพมขน จากซาย → ขวา และบน → ลาง 2. ธาตเรยงกนเปนแถวตามแนวนอน เรยกวา คาบ (period) เลขคาบบอกจานวนระดบชนพลงงาน เชน คาบท 1 (เรมจาก H) ม 1 ระดบพลงงาน คาบท 2 (เรมจาก Li) ม 2 ระดบพลงงาน 3. ธาตเรยงในแนวตง เรยกวา หม (group) เลขหมบอกจานวนเวเลนซอเลกตรอน ธาตแบงออกเปน 2 พวกใหญๆ คอ ธาตเรพรเซนเททฟ (หม IA - VIIIA) และธาตแทรนซชน (หม IIIB - IIB)


ธาตแ

ทรนซ

ชน

IA

IIA

IIVA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. ถา A, B, C, D และ E เปนสญลกษณสมมตของธาต และมจานวนอนภาคมลฐานดงแสดงในตาราง

สญลกษณ จานวนโปรตอน จานวนนวตรอน จานวนอเลกตรอน A B C D E

9 9 10 11 11

10 10 12 10 11

9 10 10 11 10

จากขอสรปตอไปน ก. A และ B เปนไอโซโทปเดยวกน แต B เปนไอออนลบ ข. C มสญลกษณนวเคลยร C22

10 และ D มสญลกษณนวเคลยร D2111

ค. D และ E เปนธาตชนดเดยวกน แต D เปนไอออนลบ ง. B, C และ E เปนไอโซโทปกน โดยท B มเลขมวลนอยทสดและ E เปนไอออนบวก ขอใดถก *1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ข. และ ง. 4) ก. และ ค. 2. ขอใดเปนการจดตวของอเลกตรอนในอะตอมทมเลขมวล 40 และมจานวนนวตรอนเทากบ 21 1) 2, 8, 9 *2) 2, 8, 8, 1 3) 2, 8, 18, 8, 4 4) 2, 8, 9, 2 3. พจารณาขอมลแสดงตาแหนงของธาตตางๆ ในตาราง

ธาต คาบท หมท A B C D

4 2 3 3

1A 4A 1A 4A

ขอสรปใดผด 1) ธาต A และ C มเวเลนซอเลกตรอนเทากน 2) เวเลนซอเลกตรอนของธาต C กบ D อยในระดบพลงงานเดยวกน *3) จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานทสองของธาต A, B และ C เทากน 4) จานวนอเลกตรอนทงหมดในอะตอมของธาต A มคามากกวาของธาต C 8 อเลกตรอน


4. พจารณาขอมลตอไปน ธาต A B C D

เลขอะตอม 11 18 31 38 ขอใดถก 1) A และ D อยหมเดยวกน 2) D มเวเลนซอเลกตรอนสงสด *3) B อยเปนอะตอมเดยวอยางอสระได 4) C และ D อยในคาบเดยวกน O-NET ป 2550 5. ธาต X อยในหม 7A คาบท 5 มเลขมวล 129 ธาต X เปนไปตามขอใด ก. มสญลกษณนวเคลยรเปน X129

53 ข. เปนกงโลหะ และมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 7 ค. มการจดเรยงอเลกตรอน 2 8 18 18 5 ง. เปนไอโซโทปกบธาต I127

53 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ค. และ ง. *4) ก. และ ง. 6. ถาสามารถดงโปรตอน 4 ตว อเลกตรอน 5 ตว และนวตรอน 5 ตว ออกจากอะตอมของฟอสฟอรส จะได

อนภาคใดเปนผลตภณฑ (กาหนด P มเลขอะตอม 15, เลขมวล 31) *1) Na+ 2) Na 3) Mg2+ 4) Al3+ 7. ธาตสมมตมสญลกษณนวเคลยร A7

3 B147 X32

16 และ Y3919 ธาตใดอยในหมเดยวกน

1) A กบ B 2) X กบ Y *3) A กบ Y 4) B กบ X 8. เลขอะตอมของ F และ Ca เทากบ 9 และ 20 ตามลาดบ ธาตทงสองรวมกนเปนสารประกอบไอออนก การ

จดเรยงอเลกตรอนของไอออนทงสองเปนดงขอใด

แคลเซยมไอออน ฟลออไรดไอออน 1) *2) 3) 4)

2 8 8 2 8 8 2 8 8 2 2 8 8 1

2 8 2 2 8 2 7 2 8 1

O-NET ป 2549 9. A และ B เปนธาตไอโซโทปกน A มจานวนโปรตอนเทากบ 10 และมเลขมวลเทากบ 20 B มจานวนนวตรอนมากกวา A อย 2 นวตรอน ขอใดเปนสญลกษณนวเคลยรของธาต B 1) B20

12 *2) B2210 3) B12

8 4) B1210

10. ธาตทมเลขอะตอมตอไปนมสงใดเหมอนกน 1 3 11 19 37 1) เปนอโลหะเหมอนกน 2) มจานวนอนภาคมลฐานเทากน 3) อยในระดบพลงงานเดยวกน *4) มเวเลนซอเลกตรอนเทากน


ธาตและสารประกอบ ธาต (Element) ธาต คอ สารบรสทธเนอเดยวทไมสามารถแบงแยกใหเปนสารอนไดโดยวธทางเคมทวไป ธาตแตละชนดประกอบดวยอะตอมทเหมอนกน ธาตแบงออกเปน 3 กลม คอ โลหะ (Metal) อโลหะ (Non-Metal) และกงโลหะหรอเมทลลอยด (Semi-Metal or Metalloid)

ตารางเปรยบเทยบสมบตของโลหะกบอโลหะ สมบต โลหะ อโลหะ

สถานะ ของแขง ยกเวนปรอทเปนของเหลว ของแขง ของเหลว แกส จดเดอด-จดหลอมเหลว สง ตา พนผว มนวาว ไมมนวาว การนาไฟฟา-ความรอน ด ไมด ความหนาแนน สง ตา การดงเปนเสนยาว เหนยว ดงเปนเสนได เปราะ ดงเปนเสนไมได การตแผใหเปนแผน ได ไมได ปฏกรยากบกรด ไดเกลอ + แกส H2 ไมไดแกส H2

ธาตกงโลหะมสมบตกากงระหวางโลหะกบอโลหะ เชน นาไฟฟาไดเลกนอยทภาวะปกต จดเดอด-จดหลอมเหลวสงแตเปราะ ไดแก B, Si, Ge, As, Sb, Te ธาตกงโลหะอยในแนวเสนแบงระหวางโลหะกบอโลหะ โดยโลหะอยดานซายและอโลหะอยดานขวา สมบตธาตตามหม ธาตหม IA (โลหะแอลคาไล) สมบตทวไป - เปนธาตทมเวเลนซอเลกตรอน 1 ตว - เปนของแขง แตเปนโลหะออน สามารถใชมดตดได - นาไฟฟาและความรอนไดดมาก เพราะมพนธะโลหะ - เกดปฏกรยากบนาไดรนแรงมาก คายความรอน M + H2O → MOH + H2 - เกดปฏกรยากบออกซเจนไดรนแรง เกดออกไซดของโลหะ ซงมฤทธเปนเบส จงตอง

เกบไวในนามน นอกจากนยงทาปฏกรยากบกรดได - มกให e- แกอะตอมอน เกดไอออนทมประจ +1 - เปนโลหะทเกดสารประกอบไดงาย และไดสารประกอบไอออนก - สารประกอบของโลหะหม IA ละลายนาไดด


ธาตหม IIA (โลหะแอลคาไลเอรท) สมบตทวไป - เปนธาตทมเวเลนซอเลกตรอน 2 ตว เกดเปนไอออน ทมประจ +2 - สมบตอนๆ เหมอนธาตหม IA แตเมอเกดปฏกรยาจะมความรนแรงนอยกวา ธาตหม VIIA (ธาตแฮโลเจน) สมบตทวไป - เปนอโลหะ มเวเลนซอเลกตรอน = 7 - เปนโมเลกลแบบอะตอมค ยดกนดวยพนธะโคเวเลนต และจดเดอดเพมขนตามหม

ดงนนในสภาวะปกต จะพบวา F2 → แกสสเหลองออน Cl2 → แกสสเขยวออน Br2 → ของเหลวสนาตาลแดง I2 → ของแขงสเทาโลหะ - ธาตทกตวเปนพษ - ไมนาความรอนและไฟฟา - ธาตแฮโลเจนละลายนาไดเลกนอยใหสารละลายสตางๆ - ละลายไดดในตวทาละลายอนทรย - ความสามารถในการเกดปฏกรยาจะลดลงตามหม - ทดสอบวาสารตวอยางมเฮไลดไอออนไดโดย ทาปฏกรยากบ AgNO3 โดย F- : ไมเกดตะกอนกบ AgNO3 Cl- : ทาปฏกรยากบ AgNO3 ใหตะกอนสขาว Br- : ใหตะกอนสเหลองออน (สครม) I- : ใหตะกอนสเหลอง ธาตแทรนซชน ธาตแทรนซชน แบงเปนธาตแทรนซชนหลก (Main Transition Series) และธาตอนเนอรแทรนซชน (Inner Transition Series) สมบตทวไป - มเลขออกซเดชนมากกวา 1 คา ยกเวน Sc (+3), Zn (+2), Cd (+2) จะมเลขออกซเดชน

คาเดยว - เปนโลหะทดงดดกบแมเหลกได (โลหะหม IA และ IIA จะไมดดกบแมเหลก) - สารประกอบของธาตแทรนซชนสวนใหญมส - จดเดอด จดหลอมเหลวสง เพราะมพนธะโลหะ - นาความรอนและไฟฟาไดด - มกใชเปนตวเรงปฏกรยา - มกเกดสารประกอบเชงซอนได


ธาตกมมนตรงส (Radioactive elements) คอ ธาตทมความสามารถในการแผรงสไดเองอยางตอเนอง แลวกลายเปนอะตอมของธาตอน (เนองจากนวเคลยสของธาตพวกนไมเสถยร จงเกดการสลายตว) รงสทเกดจากธาตกมมนตรงสมหลายชนดดงแสดงในตาราง

อนภาค สญลกษณ ชนดประจ มวล (amu) สมบต

แอลฟา α, He42 +2 4.00

อานาจทะลทะลวงตา ไมสามารถผานกระดาษหรอโลหะบาง

บตา β, e01- -1 ∼0

อานาจทะลทะลวงมากกวา α ประมาณ 100 เทา ความเรวเทาแสง

แกมมา γ 0 0 เปนคลนแมเหลกไฟฟา ความยาวคลนสนมาก ไมมมวลและประจ อานาจทะลทะลวงสงมาก

โพซตรอน β+, e01+ +1 ∼0 -

นวตรอน n, n10 0 1.00 -

โปรตอน p, H11 +1 1.00 -

การสลายตวของธาตกมมนตรงส ธาตกมมนตรงส แผรงสออกมาเพราะนวเคลยสไมเสถยร จงตองลดพลงงานสวนเกนออกมาในรปของอนภาคหรอรงสตางๆ - การแผรงสแอลฟา : เกดเมอ ไอโซโทปมเลขอะตอมมากกวา 82 คอ นวเคลยสมจานวนโปรตอน และนวตรอนมากเกนไป จงตองลดจานวนลง โดยสลายตวใหอนภาคแอลฟา เชน Ra226

88 Rn22286 + He4

2

U23892 Th234

90 + He42

- การแผรงสบตา : เกดเมอจานวนนวตรอนมมากกวาโปรตอน จงตองลดสดสวนของโปรตอนกบนวตรอน โดยการเพมเลขอะตอม เชน Pb210

82 Bi21083 + e0

1-

P3215 S32

16 + e01-


- การแผรงสแกมมา : เกดเมอมการสลายตวใหแอลฟาและบตา แลวนวเคลยสยงไมเสถยร จงตองลดพลงงานสวนเกนออกในรปรงสแกมมา เชน Ra226

88 Rn22286 * + He4

2

Rn22286 + γ

เครองทใชตรวจการแผรงส เรยกวา “ไกเกอรมลเลอรเคานเตอร” ครงชวตของธาต (t1/2) ครงชวต (Half Life) คอ ระยะเวลาทสารกมมนตรงสสลายตวจนเหลอปรมาณเพยงครงหนงของปรมาณเรมตน การสลายตวของธาตกมมนตรงสเปนคาเฉพาะตวของธาตแตละชนด ไมขนกบอณหภมหรอความดนอากาศ เชน C-14 มครงชวตเทากบ 5730 ป ถาเรมตน C-14 1 กรม เมอเวลาผานไป 5730 ป (1 ครงชวต) จะเหลอ C-14 เทากบ 0.5 กรม เมอเวลาผานไปอก 5730 ป (รวม 11460 ปหรอ 2 ครงชวต) จะเหลอ C-14 เทากบ 0.25 กรม เมอเวลาผานไปอก 5730 ป (รวม 17190 ปหรอ 3 ครงชวต) จะเหลอ C-14 เทากบ 0.125 กรม ปฏกรยานวเคลยร คอ ปฏกรยาทเกดขนทนวเคลยสของธาต ทาใหเกดธาตใหมและใหพลงงานออกมาจานวนมหาศาล ซงม 2 ประเภท คอ 1. ปฏกรยาฟสชน (Fission reaction) เปนกระบวนการทนวตรอนถกยงไปทนวเคลยสของธาตหนก ทาใหเกดการแตกตวออก กลายเปนไอโซโทปของธาตทเบากวา ซงธาตไอโซโทปทไดจะเกดการแตกตวตอเนองไปเรอยๆ จนกวาจะเกดนวเคลยสทเสถยร 2. ปฏกรยาฟวชน (Fusion reaction) ปฏกรยาทเกดจากการรวมตวกนของไอโซโทปทมมวลอะตอมตา ทาใหเกดเปนไอโซโทปทมมวลมากกวาเดมและใหพลงงานออกมาจานวนมหาศาล ซงกระบวนการนจะใหพลงงานมากกวาแบบแรก เชน H2

1 + H21 He3

2 + n10 + Energy

He32 + H2

1 He42 + H1

1 + Energy

E 0.18 MeV


ประโยชนของธาตกมมนตรงส 1. ดานพลงงาน ธาตกมมนตรงส เชน U-238 ถกนามาใชเปนแหลงพลงงานในโรงไฟฟานวเคลยร 2. ดานธรณวทยาและโบราณคด ธาตกมมนตรงส C-14 มประโยชนสาหรบการวเคราะหอายวตถโบราณ 3. ดานการแพทย ในทางการแพทยมการใช Co-60 และ Ra-226 ในการรกษาโรคมะเรง รวมถงการใช I-131 ในการศกษาความผดปกตของตอมไทรอยด 4. ดานการถนอมอาหาร ใชรงสแกมมาทไดจาก Co-60 ในการถนอมอาหาร ทาลายเชอแบคทเรยทาใหอาหารมอายการเกบรกษานานขน เชน แหนมฉายรงส 5. ดานอตสาหกรรม ใชรงสในการปรบปรงคณภาพและเปลยนสของอญมณ ทาใหอญมณมมลคาเพมขน สารประกอบ (Compound) สารประกอบ คอ สารบรสทธเนอเดยว เกดจากธาตตงแต 2 ชนดขนไปมารวมกนดวยแรงยดเหนยว เรยกวา พนธะเคม เกดเปนสารใหมทมคณสมบตแตกตางจากธาตเดม เชน นา (H2O) เกดจากธาตไฮโดรเจนและออกซเจน พนธะเคม (Chemical Bonding) คอ แรงยดเหนยวทางเคมระหวางอนภาคของสารหรออะตอมเพอใหอยเปนโมเลกลหรอเปนไอออน แบงตามลกษณะการเกดออกเปน 3 ประเภท ไดแก 1. พนธะไอออนก (Ionic Bouding) 2. พนธะโคเวเลนต (Covalent Bouding) 3. พนธะโลหะ (Metallic Bouding) พนธะไอออนก (Ionic Bonding) พนธะไอออนก เปนแรงดงดดทางไฟฟาระหวางไอออนทมประจบวกและประจลบ - ไอออนบวก เกดจากอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนตา (โลหะ) เสยอเลกตรอน - ไอออนลบ เกดจากอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนสง (อโลหะ) รบอเลกตรอน สารประกอบไอออนกทเกดขนสวนใหญจะมาจากอะตอมทมความแตกตางกนในการแตกตวเปนไอออน กลาวคออะตอมหนงเปนฝายใหอเลกตรอนไดดจงกลายเปนไอออนบวก เชน อะตอมของธาตโลหะในหม 1A สวนอกอะตอมเปนฝายรบอเลกตรอนจงเปนไอออนลบ เชน อะตอมของธาตอโลหะในหม 7A เชน NaCl, CaF2, MgCl2

NaCl x

x

ClNa + Na+

Cl-

MgCl2 xx

+ Mg2+

Cl-

Mg x

Cl

ClxCl

-


สมบตของสารประกอบไอออนก • สถานะของแขง • จดเดอด จดหลอมเหลวสง • แขงแตเปราะ • ของแขงไมนาไฟฟา แตนาไฟฟาเมอเปนของเหลวหรอสารละลาย • สารประกอบไอออนกสวนมากละลายนาไดด ยกเวนบางชนด โครงสรางของสารประกอบไอออนกเกดจากการจดเรยงตวของไอออนบวกและไอออนลบเปนผลกทมขนาดใหญ มรปทรงทางเรขาคณตทแนนอน เชน ผลกของโซเดยมคลอไรด

การเขยนสตรสารประกอบไอออนก การเขยนสตรสารประกอบไอออนก - เขยนสวนทเปนไอออนบวกไวขางหนากอน แลวตามดวยไอออนลบ - ระบจานวนไอออนดวยอตราสวนเลขขนตา ดงน

Ax+ + By- AyBx ไอออนทเกดจาก

โลหะหม 1A โลหะหม 2A อโลหะหม 3A อโลหะหม 5A อโลหะหม 6A อโลหะหม 7ALi+ N3- O2- F- Na+ Mg2+ Al3+ P3- S2- Cl- K+ Ca2+ Br- Rb+ Ba2+ l-

ตวอยางของสารประกอบทเกดจากธาตหมตางๆ ธาตหม 1A รวมตวกบธาตหม 7A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 1 : 1 เชน NaCl KF LiBr ธาตหม 1A รวมตวกบธาตหม 6A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 2 : 1 เชน Na2O K2S ธาตหม 1A รวมตวกบธาตหม 5A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 3 : 1 เชน Na3N ธาตหม 2A รวมตวกบธาตหม 7A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 1 : 2 เชน CaBr2 MgCl2

ธาตหม 2A รวมตวกบธาตหม 6A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 1 : 1 เชน CaO MgS ธาตหม 3A รวมตวกบธาตหม 6A จะไดสารประกอบทมอตราสวน 2 : 3 เชน Al2O3


พนธะโคเวเลนต (Covalent Bonding) พนธะโคเวเลนตเปนแรงยดเหนยวระหวางอโลหะกบอโลหะ (ยกเวน BeCl2) โดยอะตอมจะมการใชอเลกตรอนรวมกนเปนคๆ เรยกวา อเลกตรอนครวมพนธะ เพอทาใหแตละอะตอมเสถยรและมเวเลนซครบ 8 ตามกฎออกเตต (ยกเวน H ครบ 2) ชนดของพนธะโคเวเลนต พนธะโคเวเลนตสามารถแบงออกไดเปน 3 แบบ คอ 1. พนธะเดยว (Single Bond) เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคหนงใชอเลกตรอนรวมกนในการสรางพนธะ 1 ค ตอ 1 พนธะ เชน

CH4

2. พนธะค (double Bond) เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคหนงใชอเลกตรอนรวมกนในการสรางพนธะ 2 ค ตอ 1 พนธะ เชน CO2 3. พนธะสาม (Triple Bond) เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคหนงใชอเลกตรอนรวมกนในการสรางพนธะ 3 ค ตอ 1 พนธะ เชน N2 ความแขงแรง, พลงงานพนธะ เดยว < ค < สาม ความยาวพนธะ เดยว > ค > สาม กฎออกเตต (Octet Rule) กฎออกเตต เปนกฎทวาดวยการจดเวเลนซอเลกตรอนของธาตใหมลกษณะเปนแบบแกสเฉอย ซงเปนสภาพทอะตอมเสถยรทสดดวยการใหหรอใชอเลกตรอนรวมกน เชน H2O เมอพจารณาจากโครงสรางของโมเลกลนาจะเหนวาอะตอมไฮโดรเจนมอเลกตรอนวงนอก 1 อเลกตรอน ในขณะทอะตอมออกซเจนมอเลกตรอนวงนอก 6 อเลกตรอน ดงนนอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอมจงนาอเลกตรอนมาใชรวมกบอะตอมออกซเจน ซงจะทาใหอะตอมออกซเจนมอเลกตรอนวงนอกเปนแบบแกสเฉอย สวนอะตอมไฮโดรเจนกมอเลกตรอนวงนอกเทากบแกสฮเลยม (He = 2)


นอกจากนพบวามสารบางโมเลกลอาจไมเปนไปตามกฎออกเตต ไดแก 1. สารประกอบทเกดจากธาต Be, B, Al และ Hg กบธาตหม 7A ซงอะตอมกลางของธาตจะมการจดเรยงอเลกตรอนไมครบ 8 เชน BeCl2, BF3, AlCl3, HgCl2

BCl3 HgCl2 2. สารประกอบทอะตอมกลางของธาตมการจดเรยงอเลกตรอนมากกวา 8 เชน PCl5, SF6

x x

xx

PCl5 SF6 3. สารประกอบออกไซดของไนโตรเจนบางชนด เชน NO, NO2

xx

xx

xx

N O xxNOO xxx

x NO NO2 สมบตของโมเลกลโคเวเลนต มดงน • สวนใหญเปนแกส และของเหลว แตมของแขงบาง • จดเดอด จดหลอมเหลวตา (ตวกาหนด คอ แรงระหวางโมเลกล ซงมคานอย) • ไมนาไฟฟาทงในสถานะของแขง ของเหลวและแกส สารโคเวเลนตทเกดเปนโครงผลกรางตาขาย จะมสมบตตางจากโมเลกลโคเวเลนตทกลาวมาแลว เชน - เพชร เปนคารบอน (C) ทเกดเปนโครงรางตาขาย : มจดเดอด จดหลอมเหลวสงมาก - แกรไฟต เปนคารบอน (C) ทเปนโครงรางตาขายเชนกน แตเรยงตวเปนชน : เปนสารโคเวเลนตชนดเดยวทสามารถไฟฟาได - ทราย เปนซลกอนไดออกไซดหรอซลกา (SiO2) มโครงรางตาขายคลายเพชร : ใชทาแกว กระจก การเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนต หลกการเขยนสตรใหเขยน ธาตตามลาดบสากล คอ B Si C Sb As P N H Te Se S At I Br Cl O F จากนนใหใสจานวนอะตอมเปนตวหอยไวขางหลง ซงดจากจานวนอเลกตรอนทมนตองการเพอใหครบออกเตต ตวอยาง สารประกอบโคเวเลนตระหวาง Cl O N H C O ตองการ 1e- 2e- 3e- 1e- 4e- 2e- Cl2O NH3 C2O4 = CO2

Hg


พนธะโลหะ (Metallic Bonding) แรงยดเหนยวระหวางไอออนบวก (โลหะ EN ตา ชอบให e-) กบทะเลอเลกตรอน (อเลกตรอนทโลหะปลอยออกมา) ดงรป

สมบตของโลหะ มดงน • สถานะของแขง ยกเวน ปรอท • แขง เหนยว • จดเดอด จดหลอมเหลวสง • นาไฟฟา นาความรอน มนวาว เนองจากมอเลกตรอนอสระทเคลอนทได • ดงเปนเสน ตแผเปนแผนได เนองจากชนของไอออนบวกสามารถเลอนไปมาได

ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. เมอนาธาต X มาทาปฏกรยากบแกสออกซเจน พบวาใหผลตภณฑ Y ซงละลายนาไดเลกนอย และสารละลาย

เปลยนสกระดาษลตมสจากสแดงเปนสนาเงน ถาปลอยธาต X ทงไวในอากาศทอณหภมหอง จะไมเกด การลกไหม ขอสรปใดถก 1) X เปนโลหะ และออกไซดของ X มสมบตเปนกรด *2) X เปนธาตในหม 2A 3) Y มสตร X2O 4) เกลอแกง และผงฟ มธาต X เปนองคประกอบ 2. พจารณาขอมลการสลายตวของธาตกมมนตรงส M, N, O และ P ดงตารางตอไปน

ธาต มวลเรมตน (g) ระยะเวลาทปลอยทงไว (วน) มวลทเหลอ (g) M N O P

40 30 16 2

32 60 36 100

2.5 1.875 0.25 0.125

ธาตใดมครงชวตนอยทสด 1) M 2) N *3) O 4) P


O-NET ป 2550 3. ธาต A, B และ C มเลขอะตอม 19, 34 และ 53 ตามลาดบ สตรของสารประกอบในขอใดถกทงหมด *1) A2B AC BC2 2) A2B AC2 B2C 3) AB AC B2C 4) AB A4C BC2 4. เกยวกบธาตกมมนตรงส ขอใดถก 1) ครงชวตของไอโอดน-131 เทากบ 8.1 วน หมายความวา ไอโอดน-131 20g จะสลายตวครงหนงในเวลา

8.1 วน สวนอกครงหนงจะสลายตวหมดในเวลา 8.1 วนตอมา 2) อตสาหกรรมอญมณใชรงสแกมมาเพอเปลยนสและรปรางของอญมณ *3) รงสแกมมาจากโคบอลต-60 สามารถทาลายแบคทเรย จงใชในการถนอมอาหาร 4) อตราการแผรงสของธาตกมมนตรงสขนอยกบอณหภมและความดน O-NET ป 2549 5. ถานาสารประกอบตอไปนมาละลายนา สารละลายขอใดไมมส 1) KMnO4 2) K2Cr2O7 *3) MgSO4 4) [K4Fe(CN)6] 6. พจารณาธาตสมมตตอไปน

9A 11B 12C 15D 17E ธาตคใดทาปฏกรยากนไดสารประกอบไอออนก และคใดไดสารประกอบโคเวเลนต

สารประกอบไอออนก สารประกอบโคเวเลนต 1) A กบ B A กบ C 2) A กบ D B กบ D 3) B กบ E B กบ D *4) A กบ C A กบ E


อตราการเกดปฏกรยาเคม ในวชาเคม นยมเขยนแสดงปฏกรยาเคมในรปของสมการเคม ซงมลกษณะทวไปดงน

สารตงตน → สารผลตภณฑ ในสมการเคม จะเขยนสารทเขาทาปฏกรยากน ซงเรยกวา สารตงตน ไวดานซายของสมการ ลกศร แสดงทศทางของปฏกรยาหรอการเปลยนแปลง สารทเปนผลจากปฏกรยา ซงเรยกวา สารผลตภณฑ ไวดานขวาของสมการ สารตงตนและสารผลตภณฑอาจมเพยงชนดเดยวหรอมหลายชนด การเกดปฏกรยาเคม คอ การเกดการเปลยนแปลงทางเคมของสารทเขาทาปฏกรยากน และทาใหเกดสารใหมทมคณสมบตทางเคมแตกตางไปจากเดม โดยทวไปการเกดปฏกรยาเคมสามารถสงเกตไดจากการเปลยนแปลงตอไปน 1. การเกดตะกอน เชน ปฏกรยาระหวางสารละลายซลเวอรไนเตรต (AgNO3) กบสารละลายโซเดยม-คลอไรด (NaCl) ทาใหเกดตะกอนสขาวของซลเวอรคลอไรด (AgCl) AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq) ซลเวอรไนเตรต โซเดยมคลอไรด ตะกอนสขาว โซเดยมไนเตรต ซลเวอรคลอไรด 2. การเกดแกส เชน ปฏกรยาระหวางโลหะกบกรดทาใหเกดแกสไฮโดรเจน Mg(s) + HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) โลหะ กรดไฮโดรคลอรก แมกนเซยมคลอไรด แกสไฮโดรเจน แมกนเซยม 3. การเปลยนแปลงสของสาร เชน การสลายตวของแกสไดไนโตรเจนเตตระออกไซดเปนแกสไนโตรเจน-ไดออกไซด N2O4(g) → NO2(g) แกสไมมส แกสสนาตาล ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด ไนโตรเจนไดออกไซด นอกจากการเปลยนแปลงเหลาน เราสามารถสงเกตไดจากกลน เชน เมออาหารเรมเนาเสย กลนของอาหารจะเปลยนไป เมอใหความรอนกบไขหรอเนอสตว ลกษณะของไขและเนอสตวจะแขงเปนกอนและมการเปลยนแปลงของสดวย เปนตน


ตวอยางของการเกดปฏกรยาเคม - การเผาไหมของสาร เชน นามนเชอเพลง แกส ถานหน ไม ถาน - การทาอาหารโดยใชความรอน เชน ตมไข ทอดปลา - การเกดสนมของโลหะ - การยอยอาหาร - การเนาเสยของอาหาร ผก ผลไม - การสงเคราะหแสงของพช - การหมกอาหาร แอลกอฮอล เหลา ไวน เบยร ในการเกดปฏกรยาเคมจะมการเปลยนแปลงพลงงานรวมดวย ซงสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท คอ 1. ปฏกรยาดดความรอน (Endothermic reaction) ในการเกดปฏกรยาประเภทนจะมการดดความรอนจากสงแวดลอม เพอใชในปฏกรยา เมอเกดปฏกรยาแบบดดความรอนจะสงผลใหอณหภมของระบบลดลง เชน CaCO3(s) + heat → CaO(s) + CO2(g) แคลเซยมคารบอเนต แคลเซยมออกไซด แกสคารบอนไดออกไซด 2. ปฏกรยาคายความรอน (Exothermic reaction) ในการเกดปฏกรยาประเภทนจะมการคายความรอนใหกบสงแวดลอม เพอใชในปฏกรยา เมอเกดปฏกรยาแบบคายความรอนจะสงผลใหอณหภมของระบบเพมขน เชน การเผาไหมของแกสเชอเพลง C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) แกสโพรเพน แกสออกซเจน แกสคารบอนไดออกไซด นา อตราการเกดปฏกรยาเคม ปฏกรยาเคมทเกยวของกบชวตประจาวน เชน การตดไฟของแกสหงตม เราพบวาการตดไฟของแกสหงตมเกดขนในทนททแกสหงตมสมผสกบประกายไฟ ในขณะทการตดไฟของถานไมตองใชเวลานานกวามาก จะเหนไดวา ปฏกรยาเคมแตละชนดสามารถเกดขนไดเรวชาแตกตางกน ในทางเคมจะระบความเรวชาในการเกดปฏกรยาใน รปของอตราการเกดปฏกรยาเคม อตราการเกดปฏกรยา คอ การเปลยนแปลงปรมาณของสารตอหนงหนวยเวลา ในการวดอตราการเกดปฏกรยาเคม เราสามารถวดการลดลงของสารตงตนหรอการเกดขนของสารผลตภณฑ เราสามารถเขยนความสมพนธระหวางอตราการเกดปฏกรยา ปรมาณสารทเปลยนแปลงไปขณะเกดปฏกรยากบเวลาไดดงน อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

ดลง งตนทลปรมาณสารต

หรอ อตราการเกดปฏกรยา = ปรมาณสารผลตภณฑทเกดขนเวลาทใชในการเกดปฏกรยา


ตวอยาง เชน จากปฏกรยา A + B C + D

เราสามารถเขยนความสมพนธไดดงน อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

ทลดลงAปรมาณสาร หรอ อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

ทลดลงBปรมาณสาร หรอ อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

นทเกดขCปรมาณสาร หรอ อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

นทเกดขDปรมาณสาร อตราเกดปฏกรยา แบงออกเปน 2 ประเภท คอ 1. อตราการเกดปฏกรยาเฉลย = อตราการเกดปฏกรยาทคดจากการเปลยนแปลงปรมาณของผลตภณฑหรอสารตงตน ในชวงเวลาทงหมดทใชในการทาปฏกรยา 2. อตราการเกดปฏกรยา ณ ขณะใดขณะหนง = อตราการเกดปฏกรยา ณ เวลาใดเวลาหนง ซงสามารถหาไดจากความชน ณ จดหนงของกราฟระหวางปรมาณสารกบเวลา ตวอยาง จากปฏกรยา C → D พบวาตงแตเรมตนปฏกรยาจนไดสาร D 8 cm3 ใชเวลาในการเกดปฏกรยา 105 วนาท โดยมกราฟแสดงการเกดปฏกรยาดงรป จงหาอตราการเกดปฏกรยาเฉลย และอตราการเกดปฏกรยา ณ วนาทท 50 (จด A)

• หาอตราการเกดปฏกรยาเฉลย อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใช

นทเกดขDปรมาณสาร

= s105cm 8 3

= 0.076 cm3/s


• หาอตราการเกดปฏกรยา ณ วนาทท 50 (จด A)

อตราการเกดปฏกรยา = ฏกรยาในการเกดปเวลาทใชนทเกดขDปรมาณสาร

= s20100cm 3.4 8.9 3

--

= 0.069 cm3/s ทฤษฎการชน ( Collision Theory ) การเกดปฏกรยานน เปนผลมาจากการชนกนของโมเลกลทมพลงงานมากพอ และมทศทางการชนทถกตอง ซงเมอมองคประกอบดงนแลว อะตอมกจะเกดการเรยงตวกนใหม มการสลายพนธะเดม และสรางพนธะใหมขนมาแทนท เรยกวาเกดปฏกรยา ปฏกรยาจะเกดไดเรวหรอชา จงขนอยกบปจจย 2 อยาง คอ 1. พลงงานของโมเลกล 2. จานวนครงของการชน ถาพลงงานของโมเลกลมคาสง และจานวนครงของการชนตอ 1 หนวยเวลาสงขน ปฏกรยากยอมจะเกดไดเรวขน ปจจยทมอทธพลตออตราเรวในการเกดปฏกรยา 1. ธรรมชาตของสารตงตน สารตงตนจะเกดปฏกรยาไดเรวหรอชาตางกน ขนอยกบชนดของสารนนๆ 2. ความเขมขนของสารตงตน ในปฏกรยาเคมโดยทวไป เมอเพมความเขมขนของสารตงตนจะทาใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขน เนองจากการเพมความเขมขนเปนการเพมจานวนอนภาคในการเขาทาปฏกรยา ทาใหเกดการชนบอยขน ปฏกรยาจงเกดไดเรวขน 3. พนทผว ในปฏกรยาเคมทมสารตงตนเปนของแขง เมอทาใหของแขงมพนทผวมากขนจะทาใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขน เนองจากการเพมพนทผวทาใหสารตงตนสมผสกนไดมากขน เพมโอกาสในการชน ปฏกรยาจงเกดไดเรวขน 4. ความดน ในปฏกรยาเคมทเกยวของกบแกส การเพมความดนจะสงผลในลกษณะเดยวกบการเพมความเขมขน คอ ทาใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขน ในทางตรงขาม การลดความดนจะทาใหอตราการเกดปฏกรยาลดลง 5. อณหภม การเพมอณหภมจะสงผลใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขน เนองจากการเพมอณหภมทาใหพลงงานจลนของอนภาคทเขาทาปฏกรยาเพมขน โอกาสในการเกดปฏกรยาเพมขน 6. ตวเรงปฏกรยา ตวเรงปฏกรยา เรงใหปฏกรยาเกดไดเรวขน อตราการเกดปฏกรยาจงเพมขน 7. ตวหนวงปฏกรยา ตวหนวงปฏกรยาหนวงใหปฏกรยาเกดไดชาลง อตราการเกดปฏกรยาจงลดลง


ตวอยางขอสอบ O-NET ป 2551 1. ขอใดเปนกจกรรมหรอผลตภณฑทเกยวของกบปฏกรยาเคมทงหมด 1) การสงเคราะหแสงของพช กลนหอมทเกดจากยาดบกลน *2) การเกดหนงอก หนยอย การเผากระดาษ 3) การจดพลดอกไมไฟ เมฆรวมตวเปนฝน 4) การเกดสนมเหลก การสบลมยางลอรถยนต 2. จากขอมลการทาปฏกรยาของโลหะแมกนเซยมกบสารละลายกรดไฮโดรคลอรก ดงตาราง

ปรมาตรแกส H2 , cm3 2 4 6 8 10 เวลา, s 20 45 90 140 200

มการวเคราะหขอมลไดผลดงน ก. อตราเฉลยของการเกดปฏกรยาเทากบ 0.05 cm3/s ข. อตราการเกดปฏกรยาตงแตเรมตนจนสนสดไมคงท ค. อตราการเกดปฏกรยาวดจากอตราการเปลยนแปลงปรมาตรของแกส H2 สะดวกทสด ง. ความเขมขนของสารละลายกรดไฮโดรคลอรกลดลงขณะทปฏกรยาดาเนนไป ผลการวเคราะหขอใดถก 1) ก. และ ข. เทานน 2) ก., ข. และ ค. เทานน 3) ก., ข. และ ง. เทานน *4) ก., ข., ค. และ ง. 3. ประชาชนทอาศยอยใกลโรงงานอตสาหกรรมไมควรเกบนาฝนไวเพอการบรโภคเพราะเหตใด 1) มฝนละอองมากไมเหมาะกบการบรโภค 2) มตะกรนมากใชบรโภคอาจเปนโรคนวได 3) มกรดคารบอนกและกรดไฮโดรคลอรกปนอย *4) มกรดกามะถนและกรดไนตรกปนอย


O-NET ป 2550 4. พจารณาปรากฏการณตอไปน ก. การเกดนาคาง ข. การบรระเหดในตเสอผา ค. การระเบดของดนปน ง. ไอศกรมละลายเมอวางทงไว จ. การสงเคราะหแสงของพช ฉ. โซเดยมไฮดรอกไซดละลายนาในบกเกอร แลวบกเกอรรอนขน ขอใดเปนปรากฏการณทคายความรอน *1) ก., ค. และ ฉ. 2) ก., ง. และ จ. 3) ข., ค. และ ง. 4) ข., ง. และ ฉ. 5. การกระทาในขอใดไมมผลตออตราการเกดปฏกรยาเคม 1) การนาเนอหมแชในชองแชแขง 2) ใชแคลเซยมคารไบดชวยในการบมมะมวง 3) การเคยวยาลดกรดชนดเมดใหละเอยดกอนกลน *4) การเปลยนขนาดภาชนะทบรรจสารละลายททาปฏกรยา 6. ปฏกรยาเคมระหวางลวดแมกนเซยมกบสารละลายกรดซลฟวรกเปนดงสมการ

Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g) บนทกเวลาในการเกดแกส H2 เรมตนจนถงปรมาตร 5 cm3 ดงตาราง

ปรมาตร H2 ทเกด (cm3) เวลาทใช (s)1 2 3 4 5

4 6 9 14 20

จากขอมลในตาราง ขอใดถก

อตราการเกดปฏกรยา (cm3/s) อตราเฉลย อตราชวงเกดแกส H2 ปรมาตร 3-5 cm3

1) *2) 3) 4)

0.16 0.25 0.50 0.25

0.18 0.18 0.25 0.27


O-NET ป 2549 7. ขอใดเกดปฏกรยาเคม ก. การทาทงเจอรไอโอดน โดยผสมไอโอดนกบเอทานอล ข. การเหมนหนของนามนเมอทงไวนานๆ ค. การผลตนาอดลมและนาโซดา ง. บมมะมวงดบจนเปนมะมวงสก 1) ก., ข. และ ค. *2) ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ง. 4) ก., ค. และ ง. 8. พจารณาขอมลตอไปน

สารละลาย อณหภม (°C) ลกษณะสาร/การเปลยนแปลง A 25 สารละลายใส ไมมส B 25 สารละลายใส ไมมส C 25 สารละลายใส ไมมส

A ผสมกบ B 26 ไมเหนการเปลยนแปลง B ผสมกบ C 23 สารละลายสเหลอง A ผสมกบ C 25 ตะกอนสขาว

ขอสรปใดถก 1) A และ C เปนสารเดยวกน *2) B ผสมกบ C เกดปฏกรยาดดความรอน 3) A ผสมกบ C เกดปฏกรยาคายความรอน 4) A และ B ไมทาปฏกรยาเคมกน 9. pH ของฝนกรด และผลกระทบของฝนกรดทมตอสงแวดลอมตอไปน ขอใดถก

pH ผลกระทบตอสงแวดลอม 1) มากกวา 7 สงกอสรางททาดวยโลหะเสยหาย 2) มากกวา 7 ตนไมออกผลชา 3) นอยกวา 7 ทาใหเกดหนงอกและหนยอย *4) นอยกวา 7 สงกอสรางททาดวยหนปน หนออน เสยหาย

10. เมอนาชนสงกะสใสในสารละลายกรดไฮโดรคลอรก วธทาใหปฏกรยาเกดเรวขนโดยไมเพมปรมาณสงกะสและกรดตอไปน

ก. ใชแทงแกวคนใหทว ข. ใชผงสงกะสนาหนกเทากนแทนชนสงกะส ค. ใหความรอน ง. เตมนากลนลงไปเทาตว ขอใดถก *1) ก., ข. และ ค. เทานน 2) ข., ค. และ ง. เทานน 3) ก., ค. และ ง. เทานน 4) ก., ข., ค. และ ง.

วทยาศาสตร เคม (56) __________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010

AXZ element symbol

atomic number

mass number

อะตอมและการจดเรยงอเลกตรอน ประวตการพฒนาทฤษฎอะตอม จากการศกษาโครงสรางของอะตอมในยคตางๆ ทาใหสามารถสรปไดวาอะตอมประกอบดวยอนภาคมลฐาน 3 ชนดคอ อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน โดยทโปรตอน (ประจ +1) และนวตรอน (ไมมประจ) จะอยรวมอยางหนาแนนภายในนวเคลยส และมอเลกตรอน (ประจ -1) เคลอนทรอบนวเคลยส จานวนโปรตอนในอะตอมนนจะเปนตวบอกวาอะตอมนนเปนธาตชนดใด ธาตตางชนดกนจะมจานวนโปรตอนตางกน ซงในการเขยนแสดงสญลกษณของธาตนนจะใชสญลกษณนวเคลยรทมลกษณะดงน Z = เลขอะตอมแสดงถงจานวนโปรตอนในธาตนน N = เลขนวตรอนแสดงถงจานวนนวตรอนในธาตนน (N = A - Z) A = เลขมวลเทากบผลรวมของโปรตอน + นวตรอน X = สญลกษณของธาตนน สญลกษณนวเคลยรทระบคาเฉพาะของ A และ Z จะเรยกวานวไคลด (Nuclide) ซงสามารถแบงนวไคลดไดเปน 3 ประเภท ไดแก ไอโซโทป (Isotope) ไอโซโทน (Isotone) และไอโซบาร (Isobar) ไอโซโทป หมายถง อะตอมของธาตชนดเดยวกนทมจานวนโปรตอนเทากน แตนวตรอนตางกน ไอโซโทน หมายถง อะตอมของธาตตางชนดทมจานวนนวตรอนเทากน แตจานวนโปรตอน และเลขมวล

ตางกน ไอโซบาร หมายถง อะตอมของธาตตางชนดทมเลขมวลเทากน แตเลขอะตอมตางกน

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010 __________________________ วทยาศาสตร เคม (57)

สาหรบรายละเอยดในการคนพบขอมลตางๆ ในการศกษาโครงสรางของอะตอมสามารถสรปไดดงตาราง ป ค.ศ. ผพฒนาทฤษฎ การคนพบ

435 410

Leucippus และ Democritus

สรางสมมตฐานวาสสารประกอบขนจากหนวยทเลกทสดทแบงแยกอกไมได เรยกวา อะตอม (Atom) ซงจะแตกตางกนออกไปในแตละชนด และสามารถเกาะยดสรางเปนสารใหมได

400 Empedoclean

เสนอวาสสารประกอบขนจากธาต 4 ชนด ไดแก ดน นา ลม และ ไฟ ซงตอมา Aristotle ไดสนบสนนแนวคดน

1803 John Dalton

เสนอทฤษฎอะตอมขนโดยมแนวคดพนฐานหลายขอ เชน - สสารทงหลายเกดขนจากอะตอม - อะตอมไมสามารถสรางขนใหม หรอถกทาลายลงได - อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมลกษณะเหมอนกน และมลกษณะ ตางกนในธาตตางชนดกน - ปฏกรยาเคมเกดขนโดยการจดเรยงตวกนใหมของอะตอม - สารประกอบเกดขนจากการรวมตวกนของอะตอมของธาต องคประกอบ

1818 Jöns Jakob Berzelius

กาหนดใชสญลกษณธาตเปนตวอกษรภาษาองกฤษขน และเปนพนฐานของสญลกษณธาตในปจจบน

1869 Dmitri Mendeleev สรางตารางธาตขนจากธาต 65 ชนดทรจกกนในสมยนน 1876 Eugen Goldstein พบรงส Canal Ray หรอ Positive Ray

1897 Joseph John Thomson แยกอเลกตรอนออกจากอะตอมไดเปนครงแรกจาก Cathode Ray และไดรบรางวลโนเบลในป 1906 และสรางแบบจาลองอะตอมแบบ Plum-Pudding ขน

1911 Ernest Rutherford

สรางทฤษฎอะตอมขนจากการทดลองยงแผนทองคาดวยอนภาคแอลฟา (∝) จากกมมนตภาพรงส ซงมการสะทอนกลบเพยง

80001 ทาใหทราบวาอะตอมประกอบดวยพนทวางเปลาเปนสวนมาก

1911 Robert Millikan

ทาการทดลองวดคาประจบนหยดนามน พบวาอเลกตรอน 1 อนภาคมคาประจเทากบ 1.6 × 10-19 Coulomb และสามารถคานวณคามวลของอเลกตรอนออกมาไดเทากบ 9.1 × 10-28 กรม

1913 Niels Bohr เสรมทฤษฎอะตอมของ Rutherford ดวยทฤษฎควอนตม (Quantum) วาอเลกตรอนจะเคลอนทเปนชนๆ รอบนวเคลยส

1919 Ernest Rutherford

เปลยนธาตชนดหนงเปนอกชนดหนงไดเปนครงแรก โดยการยงอะตอมของไนโตรเจนดวยอนภาคแอลฟา แลวไดออกซเจนออกมาพรอมกบนวตรอน


ป ค.ศ. ผพฒนาทฤษฎ การคนพบ

1932 James Chadwick

ทาการทดลองพบนวตรอนไดเปนครงแรกจากการยง Be ดวยอนภาคแอลฟา แลวไดไนโตรเจนออกมาพรอมกบนวตรอน

1963 Maria Goeppert-Mayer,

Jahannes Hans และ Daniel Jensen

ไดรบรางวลโนเบลจากแบบจาลองนวเคลยส วามการจดเรยงตวเปนชนๆ

1981 เครอง Scanning Tunnelling Microscopy (STM) ทาใหนกวทยาศาสตรสามารถ “สมผส” อะตอมได

แบบจาลองอะตอมแบบตางๆ

Dalton Thomson Rutherford Bohr

การทดลองของ Thomson และ Goldstein

Energy

+

+

Electron Atom Ion+

Anode(ขวบวก)

Electron beam

Cathode(ขวลบ)

cathode ray

ขวไฟฟา -

lon+

electron

ขวไฟฟา -

ขวไฟฟา +ขวไฟฟา +

positive ray


ดงขนดวยสนามไฟฟา F = qE

ตกลงดวยแรงโนมถวง F = mg

Oiln-

รศมการเลยวเบน (r) ∝ มวลของอนภาค (m)ประจของอนภาค (q)

คา mq ของอเลกตรอนใน cathode ray มคาเทากบ -1.76 × 108 C/g

คา mq ของอนภาคใน positive ray ไมคงทขนอยกบชนดของแกส

การทดลองของ Millikan

นามน

ขวบวก

X-ray

(E) ปรบคาความ กลอง

ตางศกยได

ถงบรรจแกส Ar

ขวลบ

สงทเกดขนในการทดลอง Ar + X-ray Ar+ + e- Oil + n e- Oiln- จากขนาดของหยดนามน และความหนาแนนของนามนจะสามารถหาคามวลของหยดนามนได ปรบคาความตางศกย (E) เพอดงใหหยดนามนทมประจไฟฟาหยดนง หรอเคลอนทดวยความเรวคงท (ความเรงเปนศนย) เมอทงสองแรงมคาเทากนจะไดวา qE = mg ดงนนจากคา E ทปรบออกมา จะสามารถคานวณหาคา q ของนามนแตละหยดได ซง q = (ประจของอเลกตรอน × จานวนอเลกตรอนบนหยดนามน) และจากคา m

q = -1.76 × 108

gC จะไดวา ประจของอเลกตรอนมคา = -1.60 × 10-19 C.

มวลของอเลกตรอนมคา = 9.11 × 10-29 g.


การทดลองของ Rutherford จากการยงแผนโลหะดวยอนภาค α จากสารกมมนตรงส พบวาอนภาค α ซงมประจเปน 2+ นนสวนมากผานออกไปได แตมอยประมาณ 1 ใน 8000 อนภาคทสะทอนกลบออกมา แสดงวาจะตองเกดการกระทบกบมวลขนาดใหญในอะตอมของโลหะบางนน จากการทดลองน Rutherford จงสามารถสรปไดวามวล

สวนใหญของอะตอมนนจะรวมกนอยในปรมาตรเลกมากๆ ทเรยกวา nucleus ซงเปนภาษาลาตน แปลวาเมดถวเลกๆ

nucleus ทอยตรงกลางจะมโปรตอน และนวตรอนอย

รวมกน สวนอเลกตรอนจะอยลอมรอบดานนอก ซงเปนไปตามสมมตฐานของ Hantaro Nagaoka ทไดใหไวเมอป ค.ศ. 1903 วาอะตอมมลกษณะเหมอนดาวเสาร คอมอเลกตรอนโคจรรอบ nucleus ดวยแรงยดทางไฟฟา

แผนโลหะบาง

รงสทผานออกมาได

รงสทสะทอนกลบ

Focuser

รงส αสารกมมนตรงส ในกลองตะกว

เครองตรวจ วดอนภาค

ปมสญญากาศ


แบบจาลองอะตอมของ Bohr จากเสน spectrum ของแสงทไดจากแกสไฮโดรเจน

พบวามลกษณะไมตอเนอง แสดงวาอ เลกตรอนจะสามารถถกกระตนใหเกดการเคลอนทรอบนวเคลยสไดเพยงแคบางระดบพลงงานเทานน

อเลกตรอนจะเคลอนทอยรอบนวเคลยสเปนชนๆ ของระดบพลงงาน เมออเลกตรอนไดรบพลงงาน จะถกกระตนจากการเคลอนททระดบพลงงานเดม หรอสภาวะพน (ground state) ไปสระดบพลงงานใหม หรอสภาวะทถกกระตน (excited state) เมออเลกตรอนเคลอนทกลบลงมาทระดบพลงงานเดมกจะปลอยพลงงานสวนเกนนนออกมาในรปของพลงงานแสง จากการคานวณพบวาอเลกตรอนเคลอนทจากระดบพลงงานตางๆ ไดแสงออกมาตามสมการ E = λ

hc

โดย E = พลงงานทเปลยนไป h = คาคงทของ Plank = 6.6 × 10-34 J ⋅ sec c = ความเรวแสง = 3 × 108 m/sec λ = ความยาวคลนแสง แตละระดบพลงงานสามารถบรรจอเลกตรอนไดมากนอยตางกนไปตามสมการ 2n2 เมอ n คอคาระดบพลงงานชน K, L, M, N, ... จงบรรจอเลกตรอนไดมากทสดเปน 2, 8, 18, 32, ... อนภาค ตามลาดบ

ระดบ

พลงงาน

n = 1, K

n = 2, L

n = 3, Mn = 4, Nn = 5, O

หลอด

ไฮโดรเจ

น

ความ

ยาวค

ลน (n

m)

410434

486

656


ระดบพลงงานของไฮโดรเจน (Hydrogen Energy Level Diagram) คา n เรยกวา Principal Quantum number ในทฤษฎของ Bohr ไดทานายรศมวงโคจรของอเลกตรอนในแตละระดบพลงงานไว ซงจากระดบวงโคจรนจะสามารถนาไปคานวณหาคาพลงงานของอเลกตรอนในแตละระดบชนไดตอไป rn = n2a0 เมอ rn = รศมของระดบพลงงานชนท n a0 = คาคงท 53 pm

En = 2H

nR-

เมอ En = พลงงาน e- ในระดบพลงงานชนท n RH = คาคงท Rydberg 2.179 × 10-18 J ดงนนจะสามารถคานวณหาคาพลงงานการดดกลนหรอการคายแสงในการเคลอนทของอเลกตรอนระหวางชนพลงงานแตละชนไดดงสมการตอไปน

∆E = RH

2f

2i n

1 n1 -

ระดบพลงงานยอย (sub-shell) ในแตละระดบพลงงานหลก ยงมระดบพลงงานยอยๆ ซอนอยอกดวย ซงแตละระดบพลงงานยอยจะมจานวนอเลกตรอนทบรรจไดแตกตางกนไป ทาใหลกษณะของเสน spectrum ทไดมความเขมแสงตางกนดวย ระดบพลงงานยอย s บรรจอเลกตรอนได 2 อเลกตรอน ใหเสน spectrum เสนบางเลก (sharp) ระดบพลงงานยอย p บรรจอเลกตรอนได 6 อเลกตรอน ใหเสน spectrum เสนหนาชด (principal) ระดบพลงงานยอย d บรรจอเลกตรอนได 10 อเลกตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) ระดบพลงงานยอย f บรรจอเลกตรอนได 14 อเลกตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) ระดบพลงงานยอย g บรรจอเลกตรอนได 18 อเลกตรอน ใหเสน spectrum สวางกระจาย (diffuse) M

(P) n = 6 (O) n = 5 (N) n = 4 (M) n = 3

(L) n = 2

(K) n = 1

Pfund series Brackett series Paschen series

Balmer series

Lyman series


โดยกาหนดใหระดบพลงงานยอยตางๆ แทนดวยตวเลขทเรยกวา Angular Momentum Quantum Number ( l ) หรอเลขควอนตมเชงมม ดงน s = 0 p = 1 d = 2 f = 3 ... ซงโดยปรกตอเลกตรอนจะอยดวยกนเปนคไดเมออเลกตรอน ทงคมศกยแมเหลกอนเกดจากการ spin ตวของอเลกตรอน ในทศทางตรงขามกน ดงรป ซงกาหนดใหแทนดวยตวเลขทเรยกวา Spin Quantum Number (ms) ดงน - 2

1 + 21

ดงนนในระดบพลงงานยอยตางๆ จะมวงโคจรของอเลกตรอน (orbital) เปนจานวนกงหนงของจานวนอเลกตรอนสงสดทระดบชนพลงงานนนๆ จะสามารถบรรจไดดงน

ระดบพลงงานยอย s ม 1 orbital ระดบพลงงานยอย p ม 3 orbital ระดบพลงงานยอย d ม 5 orbital ระดบพลงงานยอย f ม 7 orbital

M โดยการบรรจอเลกตรอนเขาไปในแตละ orbital จะบรรจอเลกตรอนแยกคนละ orbital กอน เมอเตมแลวจงบรรจใน orbital เดยวกน โดน spin ในทศทางตรงขามกน ดงน np1 np2 np3 np4 np5 np6 แตละ orbital ยอยถกกาหนดใหแทนดวยตวเลขทเรยกวา Magnetic Quantum Number (m l ) หรอเลขควอนตมเชงแมเหลก ไดดงน . . ... -3 -2 -1 0 1 2 3 ... . . โดยสรป Quantum number จงมทงหมด 4 ชนด ซงอเลกตรอนในอะตอมเดยวกน จะมเลขทง 4 เปนคนละชดไมซากนเลยดงน 1. Principal Quantum Number (n) แสดงระดบพลงงานหลกของอเลกตรอน 2. Angular Momentum Quantum Number ( l ) แสดงระดบพลงงานยอยของอเลกตรอน 3. Magnetic Quantum Number (m l ) แสดง orbital ของอเลกตรอน 4. Spin Quantum Number (ms) แสดง spin ของอเลกตรอน

N S

N S


4f4d4p3d4s3p3s

2p2s

N

M

L

K 1s

ระดบพลงงาน

โดย orbital ในแตละระดบพลงงานยอย จะมการกระจายตวของอเลกตรอนทแตกตางกนไป ซงสามารถอธบายไดดวยสมการทเรยกวา Schrödinger Equation

EΨ = e2

2

m8nh

∂ψ∂

∂ψ∂

∂ψ∂ ++ 2

22

22

2

z

y

x - r

Ze2Ψ

EΨ = 2r2

2

8nhµ

ϕ∂ψ∂

θθ∂Ψ∂θθ∂

∂θ∂

Ψ∂∂∂ ++ 2

22

2sin

1 sin sin1 rrr - r

Ze2Ψ

เมอ µ1 =

em1 +

nucleusm1

จากการพจารณาจานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก และระดบพลงงานยอยแลว จะพบวาในระดบพลงงานหลกตางๆ จงมระดบพลงงานยอยแทรกอยดงน

ระดบพลงงานหลก ระดบพลงงานยอย (จานวน e- ทบรรจได) K, n = 1 (2 e-) 1s (2 e-) L, n = 2 (8 e-) 2s (2 e-) 2p (6 e-)

M, n = 3 (18 e-) 3s (2 e-) 3p (6 e-) 3d (10 e-) N, n = 4 (32 e-) 4s (2 e-) 4p (6 e-) 4d (10 e-) 4f (14 e-) O, n = 5 (50 e-) 5s (2 e-) 5p (6 e-) 5d (10 e-) 5f (14 e-) 5g (18 e-)

M จะเหนไดวาระดบพลงงานหลก (shell) ทสงขน ซงจะมระยะหางระหวางระดบพลงงานลดลงนน กลบมระดบพลงงานยอย (sub-shell) มากขน ทาใหระดบพลงงานยอยเกดการซอนกนได ดงแสดงตามรปตอไปน การทระดบพลงงานซอนกนในลกษณะนนนจะทาใหมผลตอการบรรจ

อเลกตรอนลงไปในอะตอม เนองจากอเลกตรอนจะถกดงดดดวยนวเคลยส และจะบรรจลงในระดบพลงงานยอยทตาทสดกอนเพอความเสถยร ซงจากรปแสดงใหเหนวา การบรรจอเลกตรอนเมอเตมในชน 3p แลว ชน M ยงไมเตมกจะตองไปบรรจในชน N หรอชน 4 ท 4s กอน แลวจงบรรจในชน 3d ตอไป

แตการซอนกนของระดบพลงงานทเหมอนจะวนวายเหลานกม

ระเบยบการซอนกน ทาใหเราสามารถจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมไดตามลาดบดงตอไปน


เรยงลาดบพลงงานจากนอยไปหามากตามลกศรน

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f 5g

หรอเรยงลาดบไดตามน : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, ... การจดเรยงอเลกตรอนในอะตอม อเลกตรอนจะบรรจอยในระดบพลงงานทตาทสดกอนเสมอ แลวจงบรรจในระดบทสงขนไปเรอยๆ ถาระดบพลงงานทตากวาเตมหมดแลว เชน Neon ม 20 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

หรอเขยนเปน shell หลกไดวา 2 8 8 Calcium ม 20 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

หรอเขยนเปน shell หลกไดวา 2 8 8 2 Iron ม 26 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

หรอเขยนเปน shell หลกไดวา 2 8 14 2 ตารางธาต คอ ตารางทนกวทยาศาสตรไดรวบรวมธาตตางๆ ไวเปนกลมเปนพวกตามลกษณะ และคณสมบตทเหมอนกน เพอเปนประโยชนในการศกษา


ในแตละสวนของตารางธาต ตาแหนงของอะตอมตางๆ ถกกาหนดดวยลกษณะการจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมนนโดย คาบ จะแสดงถงจานวนชนระดบพลงงานหลกของอเลกตรอน หมแสดงจานวนอเลกตรอนวงนอก ในสวน s อเลกตรอนตวสดทายอยทระดบพลงงานยอย s, ในสวน p อเลกตรอนตวสดทายอยทระดบพลงงานยอย p, ในสวน d อเลกตรอนตวสดทายอยทระดบพลงงานยอย d และในสวน f อเลกตรอนตวสดทายอยทระดบพลงงานยอย f โดยเรยกธาตในสวน s และ p รวมๆ กนวาธาตหมหลก (representative elements), เรยกธาตในสวน d วาทรานซชน (transition elements) และในสวน f วาอนเนอรทรานซชน (inner transition) การจดเรยงอเลกตรอนเหลานจะใชในการจดวางตาแหนงธาตตางๆ ลงในตารางธาต (periodic table of elements) ดวย จากการเรยงลาดบธาตลงในตารางตามลาดบของระดบพลงงานดงทกลาวมาแลว ตารางธาตจะแบงออกเปน 4 สวนดวยกน คอ สวนทลงทายดวย s เรยก s-block สวนทลงทายดวย p เรยก p-block รวมเรยกวา representative สวนทลงทายดวย d เรยก d-block สวนทลงทายดวย f เรยก f-block รวมเรยกวา transition ในแนวดงแบงออกเปน 18 หม (group) ตามจานวนและระดบพลงงานของอเลกตรอนวงนอก (valence) ในแนวนอนแบงออกเปน 7 คาบ (period) ตามจานวนระดบพลงงานหลกของอเลกตรอนในอะตอมนนๆ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18K 1s L 2s 2p M 3s 3p N 4s 3d 4p O 5s 4d 5p P 6s 5d 6p Q 7s 6d 7p 4f 5f

จากตวอยางการจดเรยงอเลกตรอน Neon ม 20 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Calcium ม 20 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Iron ม 26 อเลกตรอน : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

จะเหนไดวา Ne มการจดเรยงอเลกตรอนตวนอกสดเปน 3p6 กจะอยใน p-block แถวท 6 Ca มการจดเรยงอเลกตรอนตวนอกสดเปน 4s2 กจะอยใน s-block แถวท 2 Fe มการจดเรยงอเลกตรอนตวนอกสดเปน 3d6 กจะอยใน d-block แถวท 6


ความเสถยรของการจดเรยงอเลกตรอนในอะตอม อเลกตรอนจะเคลอนทอยรอบอะตอมในแตละระดบพลงงานยอย (subshell) ดวยวงโคจรเลกๆ ทเรยกวา ออรบทอล (orbital) โดย 1 ออรบทอลนนจะสามารถบรรจอเลกตรอนได 2 อนภาค ดงนนแตละระดบพลงงานยอยจะตองมออรบทอลจานวนตางกนไปดงน

ระดบพลงงานยอย s p d f g . . . จานวนออรบทอล 1 3 5 7 9 . . .

จานวนอเลกตรอนทบรรจได 2 6 10 14 18 . . . พบวา ถาระดบพลงงานนนๆ มอเลกตรอนบรรจอยเตม (full filled) หรอบรรจอยกงหนง (half filled) ระดบพลงงานนนจะมความเสถยรสง ทาใหอะตอมมความเสถยรสงไปดวย เชน ระดบพลงงานยอย p จะเสถยรเมอมอเลกตรอนบรรจอย 3 หรอ 6 อนภาค ระดบพลงงานยอย d จะเสถยรเมอมอเลกตรอนบรรจอย 5 หรอ 10 อนภาค ดงนนธาตทอยทางดานขวามอสดของตารางธาต หรอธาตหม 18 จะเปนธาตทมความเสถยรสง และมกจะพบไดในรปของธาตอสระ ไมเกดปฏกรยารวมตวกบธาตอนเปนสารประกอบ นอกจากนนความเสถยรนยงทาใหอะตอมของธาตในกลม d-block บางหม คอหม 6 และ 11 มการจดเรยงตวแปลกไปจากปกตในสภาวะพน เพอใหเกดความเสถยรสงขน เชน Chromium ม 24 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

เพอความเสถยร ยาย 1 อเลกตรอนจาก 4s ไปยง 3d เพอใหไดครงของ 3d ไดการจดเรยงอเลกตรอนเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

หรอเขยนเปน shell หลกไดวา 2 8 13 1

Copper ม 29 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 เพอความเสถยร ยาย 1 อเลกตรอนจาก 4s ไปยง 3d เพอใหไดเตมใน 3d

ไดการจดเรยงอเลกตรอนเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

หรอเขยนเปน shell หลกไดวา 2 8 18 1 คณสมบตทสาคญของอะตอม อะตอมมคณสมบตสาคญทจะตองทาความเขาใจอย 5 ประการดวยกน ไดแก 1. ขนาดอะตอม และขนาดไอออน 2. ความเปนโลหะ และความเปนอโลหะ 3. คาพลงงานไอออนไนเซชน (ionisation energy) 4. คาสมพรรคภาพอเลกตรอน (electron affinity) 5. คาอเลกโตรเนกาตวต (electronegativity)


ขนาดอะตอม และขนาดไอออน คอระยะระหวางจดศนยกลางของอะตอม หรอ นวเคลยส กบผวของอะตอม หรอ

อเลกตรอนวงนอกสด ถาแรงยดเหนยวระหวางกนมากจะทาใหอเลกตรอนอยใกลนวเคลยส อะตอมจะมขนาดเลก ปจจยทมผลตอขนาดอะตอมเรยงตามความสาคญจากมากไปนอยไดแก

ขนาด เลก 1. ระดบพลงงานชนนอกสด : ถาอยระดบพลงงานสงกจะมขนาดใหญ ใหญทสด = Fr 2. จานวนโปรตอน : เลกทสด = He ถามมากกจะดงอเลกตรอนใหเขาใกลนวเคลยส อะตอมจะมขนาดเลก ใหญ 3. จานวนอเลกตรอน : ถามมากกกระจายตวรอบอะตอมไกลขน อะตอมจะมขนาดใหญ

53 31167 112 Calculated Atomic Size (pm.) 87 67 56 48 42 38190 145 118 111 98 88 79 71243 194 184 176 171 166 161 156 152 149 145 142 136 125 114 103 94 88265 219 212 206 198 190 183 178 173 169 165 161 156 145 133 123 115 108298 253 217 208 200 193 188 185 180 177 174 171 156 154 143 135 127 120Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo La Ce 247 206 205 238 231 233 225 228 226 226 222 222 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

ความเปนโลหะ และความเปนอโลหะ โลหะจะมคณสมบตทเดนชดมากอยประการหนงคอความสามารถในการนาไฟฟาปลอยใหอเลกตรอนไหลผานไปไดอยางอสระ และสามารถใหอเลกตรอนได โดยเฉพาะเมอทาปฏกรยากบกรด แลวเกดเปนไอออนบวกของโลหะ ความเปนโลหะจงขนกบความสามารถในการปลอยอเลกตรอนออกไป ซงขนอยกบปจจย 2 ประการคอ 1. ความเสถยรของการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานตางๆ 2. ขนาดของอะตอม ซงนวเคลยสจะตองดงอเลกตรอนวงนอกไว


I.E.

Maximum = HeMinimum = Fr

มาก

นอยLi Be B C N O F Ne

RnAtPoBiPbTiBaCs0.00.51.01.52.02.5

I.E. (

MJ/m

ole)

จากความเสถยรของระดบพลงงานทเคยกลาวไวแลว ธาตจะเสถยรทสดเมออเลกตรอนเตมในระดบพลงงานยอยๆ ทงหมด จงพบไดวาหม 18 มความเสถยรสงทสด และธาตในหมอนๆ จงพยายามจดตวใหเปนเหมอนหมท 18 โดยการรบ หรอ จายอเลกตรอนเขาไปในระดบพลงงานยอยของตน เชน

H HeLi Be Metal and Non-Metal Elements B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Metal Elements Non-Metal Elements

Ionization Energy (I.E.)

X(g) X+(g) + e- : ∆E = I.E. คอ พลงานจานวนนอยทสดททาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมของธาตในสถานะกาซ

1.31 2.370.52 0.90 Ionisation Energy (MJ / mole) 0.80 1.09 1.40 1.31 1.68 2.080.50 0.74 0.58 0.79 1.01 1.00 1.25 1.520.42 0.59 0.63 0.66 0.65 0.65 0.72 0.76 0.76 0.74 0.75 0.91 0.58 0.76 0.95 0.94 1.14 1.350.40 0.55 0.60 0.64 0.65 0.68 0.70 0.71 0.72 0.80 0.73 0.87 0.56 0.71 0.83 0.87 1.01 1.170.38 0.50 0.52 0.66 0.76 0.77 0.76 0.84 0.88 0.87 0.89 1.01 0.59 0.72 0.70 0.81 0.92 1.040.38 0.51 Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh

0.54 0.53 0.53 0.53 0.54 0.54 0.55 0.60 0.57 0.57 0.58 0.59 0.60 0.60 0.50 0.59 0.57 0.60 0.60 0.58 0.58 0.58 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.64


Li Be B C N O F NeRnAtPoBiPbTiBaCs

050

100150200250

E.A. (

kJ/m

ole) 300

350

I.E.


มาก

นอย

I.E.


มาก

นอย

Electron Affinity (E.A.) X(g) + e- X(g) : ∆E = -E.A.

72.8 He59.6 Be Electron Affinity (kJ / mole) 26.7 154 7 141 328 Ne52.8 Mg 42.5 134 72.0 200 349 Ar48.4 2.37 18.1 7.60 50.6 64.3 Mn 15.7 63.7 112 118 Zn 28.9 119 78.0 195 325 Kr46.9 5.03 29.6 41.1 86.1 71.9 53.0 101 110 53.7 126 Cd 28.9 107 103 190 295 Xe45.5 14.0 50.0 Hf 31.0 78.6 14.5 106 151 205 223 Hg 15.2 35.1 91.2 183 270 RnFr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh 48.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

Electronegativity (EN) ∆ENAB = BBAAAB BE BE BE ×- Given : BE = Bond Energy

2.20 He0.98 1.57 Electronegativity (Pauling Unit) 2.04 2.55 3.04 3.44 3.98 Ne0.93 1.31 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16 Ar0.82 1.00 1.36 1.54 1.63 1.66 1.55 1.83 1.88 1.91 1.90 1.65 1.81 2.01 2.18 2.55 2.96 3.000.82 0.95 1.22 1.33 1.60 2.16 1.90 2.20 2.28 2.20 1.93 1.69 1.78 1.96 2.05 2.10 2.66 2.600.79 0.89 1.27 1.30 1.50 2.36 1.90 2.20 2.20 2.28 2.54 2.00 1.62 2.33 2.02 2.00 2.20 Rn0.70 0.90 Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh

1.10 1.12 1.13 1.14 Pm 1.17 Eu 1.20 Tb 1.22 1.23 1.24 1.25 Yb 1.10 1.30 1.50 1.38 1.36 1.28 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30


แบบฝกหด ตวอยางขอสอบ PAT2 ป 2552 1. ธาต X มเลขอะตอม 53 จงพจารณาขอความตอไปน ก. X รวมตวกบโลหะปรอทแลวจะมสตรเคมเปน Hg2X2 ข. X เมอเปนไอออนจะมโครงสรางอเลกตรอนเปน 2 8 18 18 8 ค. X เมอเปนไอออนจะมรศมไอออนเลกกวาไอออนของธาตทมโครงสรางอเลกตรอนเปน 2 8 18 18 8 1 ขอใดถกตอง *1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ก. และ ค. 4) ข. 2. สารประกอบทเกดจากโลหะโซเดยมกบธาต X มวลโมเลกลเฉลยของสารประกอบมคาเทากบ 103 กรมตอ

โมล เมอทาปฏกรยากบสารละลาย AgNO3 จะไดตะกอนสขาว ถาธาต X ม 45 นวตรอน ขอใดคอการจดอเลกตรอนทถกตองของธาต X

1) 2 8 8 5 2) 2 8 8 6 *3) 2 8 18 7 4) 2 8 18 8 3. อะตอมหรอไอออนของธาตคใดเปนไอโซอเลกทรอนก 1) O2 และ N2 2) O+ และ Ar 3) S2- และ Ne *4) S2- และ Ar 4. เมอเรวๆ น มนกวทยาศาสตรชาตหนงอางวาไดสงเคราะหธาตทมเลขอะตอมเทากบ 122 ซงควรจะม

อเลกตรอนวงนอกสดอยใน g ออรบทล จงอาศยความรเรองการจดเรยงอเลกตรอนทานายวาธาตนควรจะมอเลกตรอนอยใน g ออรบทลจานวนเทาไร

1) 1 อเลกตรอน *2) 2 อเลกตรอน 3) 3 อเลกตรอน 4) 4 อเลกตรอน ตวอยางขอสอบ 1. อเลกตรอนทสถานะพนของอะตอมไฮโดรเจน 1 โมล ถกกระตนดวยพลงงาน 1230 kJ อเลกตรอนทสถานะ

กระตนนจะคายพลงานทมความยาวคลนสนทสดกเมตร 1) 9.74 × 10-8 2) 9.74 × 10-11 3) 1.62 × 10-28 *4) 1.62 × 10-31 2. พจารณาอะตอมและไอออนตอไปน : 25A2+ 15B 16C2- 44D อะตอมหรอไอออนใดทมจานวนอเลกตรอน

เดยวมากทสด *1) A2+ 2) B 3) C2- 4) D


พนธะเคม

Covalent Ionic Metallic

+ -

+ +

EN EN EN

สง สง ตา สง ตา ตา

การเขยนสตรโครงสรางโมเลกลโควาเลนต : Rojrit’s Method 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง (ยกเวน H)/วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพนธะและวางอเลกตรอนคโดดเดยวใหอะตอมลอมรอบเสถยรทสด คอมอเลกตรอนครบ 8 3. ถามอเลกตรอนในระบบเหลอ ใหบรรจไวทอะตอมกลางทงหมด 4. จดโครงสรางใหเสถยรขนโดย : ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบ 8 จะไมเสถยร - โคออรดเนตอเลกตรอนคโดดเดยวจากอะตอมลอมรอบไปสรางพนธะใหอะตอมกลางมอเลกตรอนครบ ถาอะตอมกลางในระดบพลงงาน L มอเลกตรอนเกน 8 - ดงอเลกตรอนครวมพนธะออกไปไวทอะตอมลอมรอบ จนกวาอะตอมกลางจะมอเลกตรอนตามกฎ 8 ประจลบควรอยกบธาตทมคา EN สง และประจบวกควรอยกบธาตทมคา EN ตา ควรมการกระจายประจใหมากทสดเทาทจะเปนไปได ตวอยางท 1 SO2 (Valence Electron : 6 + 2(6) = 18) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพนธะและวางอเลกตรอนคโดดเดยวใหอะตอมลอมรอบเสถยรทสด คอมอเลกตรอนครบ 8 3. ถามอเลกตรอนในระบบเหลอ ใหบรรจไวทอะตอมกลางทงหมด

S OO

S OO

S OO


N N N N N N1− 1−

N N N1−

N N N2−

1−(Major)

(Minor)1+

1- 1+ 1-2-

1+

ตวอยางท 2 CO (Valence Electron : 4 + 6 = 10) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพนธะและวางอเลกตรอนคโดดเดยวใหอะตอมลอมรอบเสถยรทสด คอมอเลกตรอนครบ 8 3. ถามอเลกตรอนในระบบเหลอ ใหบรรจไวทอะตอมกลางทงหมด 4. ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบ 8 จะไมเสถยร

- โคออรดเนตอเลกตรอนคโดดเดยวจากอะตอมลอมรอบไปสรางพนธะใหอะตอมกลางมอเลกตรอนครบ

ตวอยางท 3 N3- (Valence Electron : 3(5) + 1 = 16) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพนธะและวางอเลกตรอนคโดดเดยวใหอะตอมลอมรอบเสถยรทสด คอมอเลกตรอนครบ 8 3. ควรมการกระจายประจใหมากทสดเทาทจะเปนไปได

C O

C O

C O

C O C O

N N N

N N N


ตวอยางท 4 : เขยนสตรโครงสรางของโมเลกลตอไปน สตรโครงสราง สตรโครงสราง

1 XeOF4

5

-3I

2 NCO- 6

NO2

3 -23CO

7

N2O

4 -3ClO

8

-2

32OS

มมพนธะ มมพนธะ ความยาวพนธะ 1 รปรางของโมเลกล 1 ขนาดอะตอมครวมพนธะ แปรผนตรง2 ขนาดของอะตอมกลาง แปรผกผน 2 จานวนพนธะระหวางอะตอม แปรผกผน 3 ขนาดของอะตอมลอมรอบ แปรผนตรง 4 EN ของอะตอมกลาง แปรผนตรง 5 EN ของอะตอมลอมรอบ แปรผกผน

ตวอยางท 5 : ประมาณคามมพนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกลตอไปน

รปรางโมเลกล รปรางโมเลกล

1 -23CO 4 +

3CH

2 -3ClO 5 N2O

3 -3I 6 NO2


ตวอยางท 6 : จากโมเลกลคตอไปน วงกลมลอมรอบโมเลกลทมมมพนธะรอบอะตอมกลางกวางกวา

1. NH3 และ NCl3 4. -23SO และ -2

4SO

2. AlCl3 และ NCl3 5. -3ClO และ -

3IO

3. +3CH และ H3O+

ตวอยางท 7 : จากจากโมเลกลคตอไปน วงกลมลอมรอบโมเลกลทมความยาวพนธะทกาหนดใหมากกวา

1. C−C ของ C2H2 และ C2H4 4. C−O ของ CO และ CO2 2. N−N ของ N2O และ -

3N 5. S−O ของ -23SO และ -2

4SO 3. O−O ของ O2 และ O3

ความมขว ขวของพนธะ เปนผลจาก ∆EN ของอะตอมครวมพนธะ ขวของโมเลกล ผลรวม Vector ของขวพนธะ ตวอยางท 8 : จากโมเลกลคตอไปน วงกลมลอมรอบโมเลกลทมขวมากกวา (ขอละ 1 คะแนน)

1. COCl2 และ CH2O 4. SO3 และ SO2 2. NCl3 และ PCl3 5. CuCl และ HCl 3. SF4 และ SF6

แรงระหวางโมเลกล 1. London Dispersion Force - ไฟฟาสถตยอนเกดจากการกระจายตวของอเลกตรอนในโมเลกลแบบสม 2. Dipole-Dipole Interaction - ไฟฟาสถตยเกดจากการกระจายตวของอเลกตรอนในโมเลกลดวยคา

EN ของอะตอมองคประกอบ 3. Dipole-Induced Dipole Interaction - การเหนยวนาโมเลกลทไมมขวดวยสนามไฟฟาจากโมเลกลท

มขว 4. Hydrogen Bond - เกดเมอ a. ม H ทขาดอเลกตรอน เนองจากสรางพนธะอยกบธาต EN สง b. มอเลกตรอนคโดดเดยวทหนาแนนของธาตคาบ 2 (F, O และ N)


ตวอยางท 9 : จากโมเลกลคตอไปน วงกลมลอมรอบโมเลกลทมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลสงกวา

1. CO2 และ CS2 4. H2O และ HF 2. CF4 และ SF4 5. CuCl และ HCl 3. SiCl4 และ SiO2 6. AlCl3 และ NCl3

Valence Shell Electron Pairs Repulsion (VSEPR)

e- Groups Geometrical Structure e-

Groups Geometrical Structure

2

Linear

Trigonal Bipyramidal

Trigonal Planar

Seesaw

3

Bend (V)

T-Shape

Tetrahedral

5

Linear

Pyramidal

Octahedral

4

Bend (V)

Square Pyramidal

6

Square Planar


ตวอยางท 10 : ระบรปรางโมเลกลในตวอยางท 1

รปรางโมเลกล รปรางโมเลกล 1 XeOF4 5 -

3I 2 NCO- 6 NO2 3 -2

3CO 7 N2O 4 -

3ClO 8 -232OS

การอานชอโมเลกลโควาเลนต 1. โมเลกลทเกดจากธาต 2 ชนด AxBv A เปนอะตอมกลาง อานชอธาตตามปรกต B เปนอะตอมลอมรอบ อานชอธาต แตเปลยนคาลงทายเปน -ide บอกจานวนธาตองคประกอบ จานวน 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ...คาอาน mono di tri tetra penta Hexa hepta octa nona ...

ยกเวน 1. อะตอมกลางเทากบ 1 ไมตองอาน mono 2. อะตอมลอมรอบเปน H ไมตองบอกจานวน เพราะไมสามารถเกดสารประกอบเกน octet ได ตวอยางท 11 : อานชอโมเลกลตอไปนใหถกตอง

ชอโมเลกล ชอโมเลกล 1 N2O 5 H2O 2 NO 6 D2O 3 NO2 7 H2S 4 N2O4 8 HCl

2. กรดไฮโดร (Hydro acid) HxAy (aq) HxAy (g) HxAy (aq) จากชอ HxAy (g) อานวา _____-ide เปลยนเปน HxAy (aq) อานวา _____-ic acid


ตวอยางท 12 : เตมตารางตอไปนใหสมบรณ

สตรโมเลกล ชอสารประกอบ ชอสารละลายกรด 1 HCN Hydrogen cyanide 2 Hydrofluoric acid 3 Hydrogen selenide

3. กรดออกซ (Oxy acid) HxAOy (aq) หม สตร ชอ หม สตร ชอ 4 H2CO3 Carbonic acid H2SO4 Sulfuric acid

HNO3 Nitric acid 6

H2SO3 Sulfurous acid HNO2 Nitrous acid HClO4 Perchloric acid H3PO4 Phosphoric acid HClO3 Chloric acid H3PO3 Phosphorous acid HClO2 Chlorous acid

5

H3PO2 Hypophosphorous acid

7

HClO Hypochlorous acid ตวอยางท 13 : เตมตารางตอไปนใหสมบรณ สตร ชอ สตร ชอ 1 Periodic acid 3 HMnO4 2 Arsenic acid 4 H2MnO4

พนธะโลหะ เมออะตอมครวมพนธะตางมคา EN นอยมาก อเลกตรอนจะสามารถเคลอนทไปบนอะตอมตางๆ ในกอนโลหะได โดยอะตอมของโลหะจะถกยดใหเรยงชดตดกนมากทสด (closest packing)

ชน Cชน Bชน A


ดงนนจะเหนไดวาการเรยงตวอยางเปนระเบยบนสามารถทาได ใน 2 ลกษณะทแตกตางกน คอ แบบสลบชน ABABAB … เรยกวา hexagonal closest pack (hcp) และ แบบสลบชน ABCABCABC … เรยกวา cubic closest pack (ccp) จากโครงสรางดงกลาว โลหะจงสามารถนาไฟฟาไดทกทศทาง

hexagonal closest pack (hcp) : ABABAB cubic closest pack (ccp) : ABCABCABC พนธะไอออนก เมออะตอมครวมพนธะมคา EN แตกตางกนมาก จนกระทงทาใหการกระจายตวของอเลกตรอนเกดขวทางไฟฟามากพอทจะเกดเปนไฟฟาสถต (electrostatic force) เกาะยดระหวางอะตอมตอเนองกนไปเปนผลกสามมตแลว จะเรยกพนธะเหลานวาพนธะไอออนก โครงสรางของผลกจะเกดจากการทอะตอมทมประจตางกน ยดเหนยวกนจนชดตดกนมากทสด โดยไอออนทมขนาดเลกกวาจะแทรกตวอยตามโพรงทเกดจากการจดเรยงตวแบบ hcp หรอ ccp ของไอออนอกชนดหนงทมขนาดใหญกวา

โพรงสามเหลยม trigonal hole

rrhole < 0.155

โพรงทรงสหนา tetrahedral hole

rrhole < 0.225

โพรงทรงแปดหนา octahedral hole

rrhole < 0.1414

ตวอยางผลกไอออนก เชน NaCl จะพบวา 1 uniet cell จะประกอบดวย Na+ และ Cl- อยางละ 4 ไอออน โดย Na+ ซงมขนาดเลกกวาจะบรรจอยในโพรงทรงแปดหนาครบทกโพรง ดงรปตอไปน

เมอไอออนสฟาแทน Na+ และไอออนสชมพแทน Cl-


Born-Fajans-Haber cycle เปนการเขยนแผนภาพเพอแสดงคาพลงงานโครงรางผลก (Lattice Energy) หรอพลงงานพนธะของผลกไอออนกซงไดจากการคานวณจากคาพลงงานอนๆ เพอเปลยนรปจากธาตองคประกอบในสภาวะปรกตไปเปนผลกไอออนก โดยแผนภาพนไมไดเปนการแสดงกลไกการเกดปฏกรยาแตอยางใด เพยงแตเปนแผนภาพทแสดงการนาคาพลงงานททราบคาแลวมาคานวณหาคาพลงงานโครงรางผลกเทานน เชน ปฏกรยาการสงเคราะห NaCl จาก Na(s) และ Cl2(g) Na(s) Na(g) ∆E = +107 kJ พลงงานการระเหด 2

1 Cl2(g) Cl(g) ∆E = +122 kJ พลงงานพนธะ

Na(g) Na+(g) + e- ∆E = +496 kJ พลงงานไอออไนเซชน Cl(g) + e- Cl-(g) ∆E = -349 kJ สมพรรคภาพอเลกตรอน Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) ∆E = -787 kJ พลงงานโครงรางผลก Na(s) + 2

1 Cl2g NaCl(s) ∆E = -411 kJ พลงงานของปฏกรยา ดงนนถาทราบคาพลงงานการระเหดของโลหะโซเดยม พลงงานไออไนเซชนของโลหะโซเดยม พลงงานพนธะของแกสคลอรน สมพรรคภาพอเลกตรอนของคลอรน และพลงงานของปฏกรยานแลว กจะสามารถคานวณหาคาพลงงานโครงรางผลกได ซงสามารถเขยนเปนวฏจกรทเรยกวา Born-Fajans-Haber cycle ได ดงแผนภาพตอไปน

Na(g) + Cl(g) Na+(g) + Cl(g) + e-

Na(s) + 1/2Cl2g

Na(s) + Cl(g)

Na+(g) + Cl-(g)

NaCl


การอานชอโมเลกลไอออนก ไอออนกโมเลกลจะเกดจากไอออน บวก และลบ รวมกนใหไดเปนสารประกอบทเปนกลางทางไฟฟา จงมเพยงสตรเดยวไมจาเปนตองระบจานวนขององคประกอบ มสตรทวไปเปน (Ay+)x(Bx-)y = AxBy A เปนไอออนบวก ถาเปนไอออนของธาตเดยวอานชอธาตตามปรกต B เปนอะตอมลอมรอบ ใหเปลยนคาลงทายตามตารางตอไปน

ไอออนลบจากกรดออกซ ไอออนลบของธาตเดยว

กรด -ic acid กรด -ous acid เปลยนคาลงทายเปน -ide -ate -ite

ตวอยางชอไอออนอนๆ

สตร ชอ สตร ชอ NH4+ Ammonium -

4)OH(Al Aluminate -2

42OC Oxalate NCO- Cyanate OH- Hydroxide -2

2O Peroxide SH- Hydrosulfide (Bisulfide) -2

32OS Thiosulfate ตวอยางท 14 : เตมตารางตอไปนใหสมบรณ

สตร ชอ สตร ชอ 1 LiH 5 Na2CrO4 2 Ca2C 6 NaNH2 3 KMnO4 7 Calcium phosphate 4 Na2SiO3 8 Sodium bisulfite

ความสามารถในการละลาย ความสามารถในการละลายของผลกไอออนก จะเกยวของกบพลงงาน 2 คาหลก คอ พลงงานพนธะระหวางไอออน หรอ พลงงานโครงรางผลก (lattice energy : U) และแรงยดเหนยว ไอออน-ไดโพล หรอพลงงานไฮเดรชน (hydration energy : H) เนองจากพลงงานทง 2 ชนดนมคามากกวาแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของนามาก จงไมตองนาพลงงานจากแรงยดเหนยวของนามาคด

+U

-U


พลงงานจากการละลายของผลกสารประกอบไอออนก โดยพจารณาจากคาพลงงานโครงรางผลก และพลงงานไฮเดรชน จงสามารถสรปเปนตารางไดวา

U = H

Isothermic

U < H

Exothermic

(ละลายแบบคายความรอน)

U > H

Endothermic

(ละลายแบบดดความรอน)

U >>> H

ไมสามารถละลายได

ความ

สามา

รถในกา

รละล

าย

U = H

อณหภมในการละลาย (oC)

ตวอยางขอสอบ PAT2 ป 2552 1. โมเลกลในขอใดเปนโมเลกลมขวทงหมด หรอไมมขวทงหมด 1) HI CS2 O2 *2) N2 PCl5 CCl4 3) N2 NH3 SO3 4) O2 SO2 CO2 2. โมเลกลในขอใดมโครงสรางเหมอนกนทงหมด 1) CO2 SO2 CS2 2) NH3 PH3 SO3 *3) CO2 N2 -

3N 4) CCl4 -24SO XeF4

ตวอยางขอสอบ 1. ถาสารประกอบโคเวเลนตทมสตร AB5 และมรปรางโมเลกลเปนพระมดคฐานสามเหลยม ขอใดตอไปนถก 1) โมเลกลเปนไปตามกฎออกเตต *2) แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนแรงลอนดอน 3) A เปนธาตทอยหมเดยวกบธาตทมเลขอะตอมเทากบ 34 4) B เปนธาตทอยหมเดยวกบธาตทรบหรอใหอเลกตรอนยากทสดในตารางธาต 2. โมเลกลคใดเปนโมเลกลโคเวเลนตทมรปรางโมเลกลลกษณะเดยวกน แตสภาพขวของโมเลกลตางกน 1) CO2 และ SO2 2) AsI3 และ BCl3 3) XeF4 และ CHCl3 *4) CCl4 และ POCl3 3. กาหนดพลงงานพนธะเฉลย (ในหนวย kJ/mol) เปนดงน C-C = 348 C-H = 413 C-Cl = 327 C=C = 614 H-Cl = 431 พจารณาปฏกรยาตอไปน

3323 CHCl

HCCHHClCHCHCH +=

ปฏกรยานคายพลงงานหรอดดพลงงานกกโลจล 1) ดดพลงงาน 284 2) คายพลงงาน 284 3) ดดพลงงาน 43 *4) คายพลงงาน 43


สมบตของธาตและสารประกอบ สารประกอบคลอไรด

Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl XCl XCl2 XCl3 XCl4 XCl3 XCl2 XCl

ของแขง Li Na Be Mg K Ca ของเหลว C N Si P S แกส O F B

ไมละลายนา C N

กลาง Li Na Mg K Ca ละลายนา

กรด F O S P Si Be B Al สารประกอบออกไซด

Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl X2O XO X2O3 XO2 X2O5 XO2 X2O

ของแขง Li Na Be Mg B Al Si P N ของเหลว H แกส C S F Cl

เบส Mg กรด Si ไมละลายนา

Amphoteric Be Al เบส Li Na B K Ca ละลายนา กรด C N P S Cl F

ความเปนกรด +

(ทงออกไซด และคลอไรด) -


สารประกอบเชงซอนของธาตทรานซชน ธาตทรานซชนสามารถเกดเปนสารประกอบเชงซอนกบไอออน หรอโมเลกลใดๆ ทมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออยได โดยการรบอเลกตรอนคโดดเดยวนนเขามายงออรบทอลในทวางอย เชน การรบอเลกตรอนคโดดเดยวของ N เอาไว Cu กจะเกดเปน

สารประกอบเชงซอนขนาดใหญขนมาไดซงจะเหนไดวามโครงสรางซบซอนมากขน และมทงสวนทเปน ionic และ covalent บนกนอยในโมเลกล

เรยกโมเลกลหรอไอออนทเขามาลอมรอบธาตทรานซชนนวา “ลแกนด (ligand)” โดยลแกนด 1 โมเลกลสามารถใหอเลกตรอนแกอะตอมกลางไดมากกวา 1 ตาแหนงกได บรเวณทลแกนด และอะตอมกลางเกดพนธะกนนนเรยกวา Co-ordination sphere สวนไอออนทอยรอบนอกทาหนาทสมดลประจไฟฟาอยนนจะเกดเปนพนธะไอออนอยรอบๆ กบ Co-ordination sphere เรยกวาเปน Counter ion สารประกอบเชงซอนของธาตทรานซชนน เกดไดในหลากหลายรปแบบมาก โดยมโครงสรางทแตกตางกนมากมาย ทงยงเปนสารทมสทแตกตางกนไปดวยซงขนอยกบ 1. ชนดของโลหะ 2. ชนดของลแกนด 3. รปรางโมเลกล 4. จานวนลแกนด 5. เลขออกซเดชน เลขออกซเดชนกคอ เลขทแสดงคาประจของอะตอมในสารประกอบ วาอะตอมนนมประจอยเทาไรโดยพจารณาจากคา EN วาอะตอมนนถกดงอเลกตรอนไป หรอไดรบอเลกตรอนมาเปนจานวนเทาใด ดงนนในสารประกอบไอออนก และโคเวเลนตตามปรกตนนกสามารถหาคาเลขออกซเดชนไดงาย จากการพจารณาการดงดด จาย และรบ อเลกตรอนของธาตแตละอะตอมนนเอง เชน C ม EN สงกวา H รบอเลกตรอนจาก H มาพนธะละ 1 รวมเปน 2 C ม EN ตากวา O ใหอเลกตรอนกบ O ไปพนธะละ 1 รวมเปน 2 C รวมแลวไดมา 2 ใหไป 2 มเลขออกซเดชน = 0 O ม EN สงกวา C รบอเลกตรอนจาก C มาพนธะละ 1 รวมเปน 2 O รวมแลวไดมา 2 ใหไป 0 มเลขออกซเดชน = -2 H ม EN ตากวา C ใหอเลกตรอนกบ C ไปพนธะละ 1 รวมเปน 1 H รวมแลวไดมา 0 ใหไป 1 มเลขออกซเดชน = +1 C ม EN ตากวา O ใหอเลกตรอนกบ O ไปพนธะละ 1 รวมเปน 4 C รวมแลวไดมา 0 ใหไป 4 มเลขออกซเดชน= +4 O ม EN สงกวา C รบอเลกตรอนจาก C มาพนธะละ 1 รวมเปน 2 O รวมแลวไดมา 2 ใหไป 0 มเลขออกซเดชน = -2

NH2

NH2

NH2

Cu

NH2

Cl2

O C O

O CH

H


ในกรณของสารประกอบเชงซอนกใชวธคลายๆ กน แตเนองจากวาธาตทรานซชนนนสามารถเกดเปนไอออนไดหลายคา จงตองระมดระวงในการคานวณ และคดเปนลาดบสดทาย โดยคานวณจากคาเลขออกซเดชนของธาตทมเลขออกซเดชนแนนอนกอน เชน H2O เปนโมเลกลทเปนกลาง มเลขออกซเดชนของโมเลกล = 0 Cl- เปนไอออน 1- มเลขออกซเดชนของไอออน = -1 ดงนน Co จะมเลขออกซเดชน = +2 H2O เปนโมเลกลทเปนกลาง มเลขออกซเดชนของโมเลกล = 0 Cl- เปนไอออน 1- มเลขออกซเดชนของไอออน = -1 Co-ordination sphere นมประจรวม = 1+ ดงนน Cr จะมเลขออกซเดชน = +3 อยางทไดกลาวไปแลววาโลหะทรานซชนนนมคาเลขออกซเดชนไดหลายคา โดยสามารถสรปคาเลขออกซเดชนทเปนไปไดของโลหะทรานซชนในคาบท 4 ออกมาไดเปนตารางดงน โดยตวหนา แสดงคาทพบไดมาก

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

+ 3

+ 1 + 2 + 3 + 4

+ 1 + 2 + 3 + 4 + 5

+ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6

+ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7

+ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6

+ 1 + 2 + 3 + 4 + 5

+ 1 + 2 + 3 + 4

+ 1 + 2 + 3

+ 2

ดงนนการอานชอของสารประกอบเชงซอนจงตองระบตวเลขออกซเดชนของโลหะทรานซชนดวย จงจะถกตองและไดขอมลทครบถวน การอานชอสารประกอบเชงซอน หลกการอานชอนน เนองจากโมเลกลทเปนสารประกอบเชงซอนนนมทงพนธะโคเวเลนต และไอออนกอยดวยกน จงตองอานดวยหลกทง 2 แบบ คอ 1. การอานชอสารประกอบไอออนก อานประจบวกกอน แลวตามดวยประจลบ โดยไมตองบอกจานวน 2. การอานชอสารประกอบโคเวเลนต (ใน Co-ordination sphere) อานชอลแกนดประจลบกอน แลวอานชอลแกนดทเปนกลาง โดยบอกจานวนแบบการอานโคเวเลนต อานชออะตอมกลางโดยระบคาเลขออกซเดชน

H2O Co OH2

OH2

OH2

H2O

OH2Cl2

H2O Cr OH2

Cl

ClH2O

+


การอานชอลแกนด และอะตอมกลางนน จะไมใชชอสามญ แตจะมการเปลยนแปลงเลกนอย ดงทจะกลาวตอไปน 1. โลหะทอยใน Co-ordination sphere ทเปนบวก และเปนกลาง ใหอานชอภาษาองกฤษ 2. โลหะทอยใน Co-ordination sphere ทเปนลบ ใหอานชอภาษาลาตน แลวลงทายวา “ate” 3. ลแกนดใหลงทายวา “o” 4. ลแกนดบางชนดเปลยนชอไป เชน NH3 = amino, H2O = aqua, CO = carbonyl จากหลกเกณฑดงกลาวกจะสามารถอานชอสารประกอบเชงซอนในระดบพนฐานไดแทบทงหมดแลว ตวอยางการอานชอสารประกอบเชงซอน เชน K3[Fe(CN)6] = Potassium hexacyanoferrate(III) [Co(NH3)4Cl2]NO3 = Dichloro-tetraaminocobalt(III) nitrate Na3[Cr(NO2)6] = Sodium hexanitrochromate(III) สารกมมนตรงส สารกมมนตรงส คอ สารทสามารถแผรงส และกลายเปนอะตอมของธาตอนๆ ได กมมนตภาพรงส คอ ปรากฏการณทสารสามารถแผรงสไดเองอยางตอเนอง เปนการเปลยนแปลงภายในนวเคลยสของไอโซโทปทไมเสถยร โดยการสลายตวทเกดขน จะเกดตอเนองกนไปจนกระทงไดเปนไอโซโทปทเสถยรออกมา ชนดของรงส

ชอ สญลกษณ ประจ มวล (amu) การทะลทะลวง สมบตอนๆ แอลฟา 2He4 (α) 2+ 4.00276 ไมผานกระดาษ เบนหาขวลบ เบตา -1e0 (β) 1- 0.000540 มากกวา α 100 เทา เรวเกอบเทาแสง แกมมา γ 0 0 คลาย X-ray เปนคลนแมเหลกไฟฟา

รงสแอลฟา : เกดจากการสลายตวของนวเคลยสทมขนาดใหญมากๆ ทาใหมความเสถยรของนวเคลยสตา จงสลายตวปลดปลอยนวตรอน และโปรตอนออกมาพรอมกนในรปของรงสแอลฟา ซงพบไดมากในอะตอมขนาดใหญทกชนด ดงนนเมอปลอยออกมาแลวจะกลายไปเปนธาตทขนาดเลกลง โดยมวลลดลง 4 เลขอะตอมลดลง 2 เชน 92U238 90Th234 + 2He4 รงสเบตา : เกดจากการสลายตวของนวเคลยสทมนวตรอนมากเกนไป จงสลายนวตรอนไปกลายเปนโปรตอน และอเลกตรอน ดงสมการตอไปน 0n1 1p1 + -1e0 โดยทโปรตอนจะยงตดอยทนวเคลยสสวนอเลกตรอนจะหลดออกมาเปนรงสเบตา ดงนนเมอปลอยออกมาแลวจะกลายไปเปนธาตทมมวลเทาเดม แตเลขอะตอมเพมขน 1 เชน 13Al28 14Si28 + -1e0


โพซตรอน : เกดจากการสลายตวของนวเคลยสทมโปรตอนมากเกนไป จงสลายโปรตอนไปกลายเปนนวตรอน และอเลกตรอน ดงสมการตอไปน 1p1 0n1 + +1e0 โดยทนวตรอนจะยงตดอยทนวเคลยสสวนโพซตรอนจะหลดออกมาเปนรงส ดงนนเมอปลอยออกมาแลวจะกลายไปเปนธาตทมมวลเทาเดม แตเลขอะตอมลดลง 1 เชน 7N13 6C13 + +1e0 รงสแกมมา : เกดจากการสลายตวของนวเคลยสใหรงสออกไปแลว แตยงมพลงงานเหลออยสง จงคายพลงงานนนออกมาอกในรปของคลนแมเหลกไฟฟา โดยไมสงผลใหมการเปลยนแปลงใดๆ ในนวเคลยส ดงสมการตอไปน 83Bi212 81Tl208 * + 2He4 81Tl208 * 81Tl208 + γ เราจะเรยกสมการทแสดงปฏกรยานวเคลยรตางๆ ทเขยนมาทงหมดนวา สมการนวเคลยร ซงการสมดลสมการตองพจารณาเลขมวล และเลขอะตอม ของสารในปฏกรยา โดยจะตองใหเลขมวล และเลขอะตอมของทง 2 ดานเทากนเสมอ โดยอาศยการเตมเลขสมประสทธลงไปขางหนาสญลกษณธาตเหมอนการสมดลสมการตามปกต ครงชวต การสลายตวของสารกมมนตรงสนนไมขนกบสภาพแวดลอม หรอความเขมขน หรอปจจยใดๆ ทงสน จะขนอยกเพยงจานวนอะตอมของธาตกมมนตภาพรงสเทานน โดยพบวาเรมตนจากธาตกมมนตรงสจานวนหนง ระยะเวลาทสลายตวจะเหลอเปนจานวนครงหนงจะเปนคาคงทเสมอในธาตกมมนตภาพรงสไอโซโทปนนๆ เรยกระยะเวลานวา ครงชวต มสญลกษณเปน T หรอ t1/2 เชน Ra-88 มครงชวต 1620 ป ถาม Ra-88 อย 1 กรม 1620 ปผานไปจะเหลอ 0.5 กรม อก 1620 ปตอมาจะเหลอ 0.25 กรม โดยมกจะใชคานหาอายของวตถโบราณ ซงนยมใช C-14 ซงมครงชวตอยประมาณ 5600 ป เทยบกบ C-14 ของสงทคลายกนในปจจบน เชนหาอายของกระดกสตว กใช C-14 ทมในสตวทยงมชวตอย สตรการคานวณคอ N = N02-t/T ปฏกรยานวเคลยร ปฏกรยานวเคลยรคอการเปลยนแปลงภายในนวเคลยสของอะตอม ซงตางจากปฏกรยาเคม อนเปนการเปลยนแปลงทเกดขนบรเวณอเลกตรอนวงนอก เราสามารถแบงปฏกรยานวเคลยรออกไดเปน 2 ชนดดวยกน คอ ปฏกรยาฟวชน (Fusion reaction) และปฏกรยาฟชชน (Fission reaction) ปฏกรยาฟชชน เปนปฏกรยาทเกดจากการสลายตวของธาตขนาดใหญ แตกออกเปนธาตขนาดกลาง 2 อะตอม ซงสามารถเกดไดงายเมอยงนวตรอนเขาไปทนวเคลยสของธาตขนาดใหญ เชน 92U235 + 0n1 56Ba144 + 36Kr90 + 2 0n1 จะเหนไดวา เมอเกดปฏกรยานแลว จะมนวตรอนเกดขนใหมอก 2 ตวซงจะเขาไปชนนวเคลยสของ U235 อนๆ ทเหลออยตอไป เกดเปนปฏกรยาลกโซขน การจะหยด หรอควบคมปฏกรยาลกโซน สามารถทาไดโดยการจบนวตรอนเอาไว ซงทาไดโดยใชแทงโลหะบางชนดทมสมบตจะจบนวตรอนได เมอปฏกรยานควบคมได จงมการนาไปใชในการผลตกระแสไฟฟาตอมาในภายหลง


ปฏกรยาฟวชน เปนปฏกรยาทเกดจากการรวมตวกนของธาตขนาดเลก กลายไปเปนธาตขนาดกลาง 2 อะตอม ซงสามารถเกดไดทอณหภมสงมากๆ เทานน เชน 1H2 + 1H3 2He4 + 0n1 การจะหยด หรอควบคมปฏกรยาน ไมสามารถทาไดเพราะปฏกรยานจะเกดไดเองทอณหภมสงๆ แลวคายพลงงานออกมาอก ดงนนอณหภมกจะสงขนเรอยๆ ปฏกรยาจะหยดกตอเมอเชอเพลงหมดแลวเทานน

Fusion Fission 1. เกดจากการหลอมรวมกนของนวเคลยส 2. เกดยาก ใชอณหภมสงถง 2 × 108 องศา 3. พลงงานสงตอ 1 ปฏกรยานอย 4. เกดปฏกรยาเรวมาก 5. ระยะเวลาเทากน ใหพลงงานสงกวามาก 6. สารตงตนมมาก หางาย 7. ควบคมไมได

1. สลายตวจากธาตหนก 2. เกดงาย 3. ใหพลงงานตอ 1 ปฏกรยามาก 4. เกดปฏกรยาชากวา 5. ระยะเวลาเทากน ใหพลงงานนอยกวามาก 6. สารตงตนหายาก ราคาแพง 7. ควบคมไดงาย

แบบฝกหด 1. ผสมสารตอไปนเขาดวยกนเปนคๆ โดย X2 ละลายอยในตวทาละลายอนทรย สวน KX ละลายในนา สารใด

เมอผสมแลว สามารถเกดปฏกรยากนได และไดผลตภณฑเปนอยางไร F2 Cl2 Br2 I2 KF KCl KBr KI

2. อธบายวาเหตใด จากการทดลองจงพบวา N และ Be นน ไมมคาสมพรรคภาพอเลกตรอน 3. สารกมมนตรงสมครงชวต 8 วน ทงสารไว 20 กรม กวนจงจะเหลอ 2.5 กรม 4. เศษไมมกมมนตรงสปลอยออกมา 12.5 ตอนาทตอกรมจาก C-14 ถานาไมทยงมชวตไปอบแหง ในปรมาณ

เทากนวดได 100 ตอนาทตอกรม เศษไมตายมาแลวกป ถาครงชวต C-14 เทากบ 5600 ป 5. ทานายผลตภณฑทเหลอจากปฏกรยาตอไปน 1H2 + 1H2 1H1 + 92U235 + 0n1 54Xe140 + 38Sr94 + 20n1 + 92U235 + 0n1 56Ba141 + 36Kr92 + 6. การสลายตวของ 90Th230 ไปเปน 82Pb210 จะมการปลอยแอลฟา และเบตาอยางละเทาไร


ตวอยางขอสอบ PAT2 ป 2552 1. Co-60 เปนสารกมมนตรงสทปลอยอนภาคบตา มครงชวตเทากบ 5.3 ป เมอเวลาผานไป 26.5 ป

อตราสวนของ Co-60 ทเหลออยจะเปนเทาใดเมอเทยบกบเวลาเรมตน 1) 1/5 2) 1/8 3) 1/16 *4) 1/32 2. กระบวนการสลายตวของ Th232

90 จะมไอโซโทปกมมนตรงส 6 ตวทจะปลอยอนภาคอลฟา และมไอโซโทปกมมนตรงส 4 ตวทสลายตวใหอนภาคบตาผลตภณฑสดทายของการสลายตวคอขอใด

1) W20474 2) W208

74 3) Pb20482 *4) Pb208

82

ตวอยางขอสอบ 1. ฉลากทตดขวดใสสารประกอบไอออนก 4 ชนดหลดออก เมอนกเรยนคนหนงทาการทดลองโดยละลาย

สารประกอบทง 4 ในนา แลวผสมสารละลายแตละชนดเขาดวยกนพบวาไดผลการทดลองดงตาราง

ผลการทดลองเมอผสมกบสารละลาย สารละลาย

A B C D A - ตะกอนขาว สารละลายใส ตะกอนขาว B ตะกอนขาว - ตะกอนเหลอง สารละลายใส C สารละลายใส ตะกอนเหลอง - สารละลายใส D ตะกอนขาว สารละลายใส สารละลายใส -

จากผลการทดลอง สารประกอบไอออนกทง 4 ชนดควรเปนขอใด สาร A สาร B สาร C สาร D *1) Na2CO3 Pb(NO3)2 KI Ca(NO3)2 2) Ca(NO3)2 KI Pb(NO3)2 Na2CO3 3) Na2CO3 Pb(NO3)2 Ca(NO3)2 KI 4) Na2CO3 Ca(NO3)2 KI Pb(NO3)2 2. ขอใดถกตองเกยวกบสารประกอบเชงซอน 1) อะตอมกลางตองเปนธาตกมมนตรงส 2) อะตอมทลอมรอบอะตอมกลางตองเปนไอออนลบ 3) พนธะระหวางอะตอมกลางกบไอออนทลอมรอบเปนพนธะไอออนก *4) เลขออกซเดชนทตางกนของอะตอมกลางเปนปจจยททาใหเกดสารประกอบทมสตางกน


3. กาหนดใหสารกมมนตรงส A มเลขอะตอม 94 เลขมวล 245 เกดปฏกรยานวเคลยรไดสาร X โดยมขนตอนดงน

A → B + ∝ B → C + n C → D + ∝ D → X + ∝ สาร X ทเกดขนมเลขอะตอมและเลขมวลเทาใด 1) เลขอะตอม 89 เลขมวล 236 2) เลขอะตอม 90 เลขมวล 234 *3) เลขอะตอม 91 เลขมวล 236 4) เลขอะตอม 92 เลขมวล 234 4. พจารณาสงตอไปน A หนงอก หนยอย B เลอดป เลอดปลาหมก C ปย โปรตน D แกว เครองบด ธาตทเปนองคประกอบสาคญของสงทพจารณาขางตน ขอใดถก สาร A สาร B สาร C สาร D 1) Na Fe P Zn *2) Ca Cu N Si 3) Na Cu K Fe 4) Ca Fe S Cr 5. ขอใดเรยงลาดบเลขออกซเดชนของโลหะแทรนซชนในสารประกอบจากมากไปนอยไดถกตอง 1) [Co(NH3)4Cl2]Cl K2Cr2O7 Na2[Ni(CN)4] 2) K3[Fe(CN)6] Na[Au(CN)2] [Co(NH3)4Cl2]Cl 3) Na[Au(CN)2] K2Cr2O7 K3[Fe(CN)6] *4) [Co(NH3)4Cl2]Cl K2[Ni(CN)4] Na[Au(CN)2] 6. การผสมสารละลายในขอใดมปฏกรยาเกดขน และสามารถเขยนสมการไอออนกสทธไดทงค สารละลายผสม I สารละลายผสม II 1) NaCl กบ AgNO3 KI กบ Na2CO3 2) Ca(OH)2 กบ Pb(NO3)2 Li2SO4 กบ MgCl2 3) BaCl2 กบ Na2SO4 NH4CN กบ Na4HPO4 *4) AgNO3 กบ KBr Mg กบ HCl


เคมอนทรย สารประกอบอนทรย คอ สารประกอบทมอยในกระบวนการ metabolism ของสงมชวต ซงรวมไปถงอนพนธของสารประกอบเหลานดวย โดยปรกตสารประกอบอนทรยจะมองคประกอบหลกเปนธาตคารบอน และอาจจะมธาตอนรวมอยดวย เชน H หรอ O หรอ N หรอ S เปนตน ดงนนอาจจะกลาวไดวาสารประกอบอนทรยกคอสารประกอบของคารบอน ยกเวน 1. ธาตคารบอน เชน เพชร, แกรไฟต, C60 เปนตน 2. สารประกอบโลหะคารไบด (metal carbide) เชน Ca2C, Mg2C เปนตน 3. สารประกอบออกไซดของคารบอน เชน CO, CO2 เปนตน 4. สารประกอบกรดคารบอนกและเกลอ (carbonic acid, bicarbonate salt, carbonate salt) เชน H2CO3, NaHCO3, CaCO3 เปนตน 5. สารประกอบเกลอ cyanide, cyanate และ thiocyanate เชน KCN, NaOCN, NH4SCN เปนตน โครงสรางทวไปของสารประกอบอนทรย โดยทวไปโครงสรางของสารประกอบอนทรยจะมองคประกอบหลกเปน C และ H สรางพนธะตอเชอมกนเปนสายยาว และอาจจะมอะตอมของธาตอนๆ (hetero atom) เขามาสรางพนธะอยดวย ซงอาจจะวาดโครงสรางคราวๆ ไดดงน Residue group : เปนดานทมเฉพาะ C และ H จงเปนดานทมขวนอย และเฉอยตอการเกดปฏกรยาเคม Functional group : เปนดานทมขว และวองไวตอการเกดปฏกรยาเคมมากกวา ประเภทของสารประกอบอนทรย ประเภทของสารประกอบอนทรย โครงสรางทวไป ชอของ functional group 1. Hydrocarbon 1.1. Alkane R-H - 1.2 Alkene R=R - 1.3 Alkyne R≡R - 1.4 อนพนธของ Benzene R-C6H5 aryl group

H C C

H

H

C

H

H

C

H

H

H

HX

residue functional group group


C C C C

H

H

H

H

H

H

H

H

ประเภทของสารประกอบอนทรย โครงสรางทวไป ชอของ functional group 2. Alcohol R-OH hydroxyl group 3. Ether R-O-R oxy group 4. Amine R-NH2 amino group 5. Carboxylic acid R-COOH carboxylic group 6. Ester R-COO-R oxycarbonyl group 7. Amide R-CONH2 amide group 8. Aldehyde R-CHO formyl group 9. Ketone R-CO-R carbonyl group 10. etc.

DBE : Double Bond Equivalent โครงสรางของสารประกอบอนทรยนน เมอพจารณาจากสตรโมเลกลกพอจะทราบไดวาสารอนทรยนนๆ จะมพนธะค พนธะสาม หรอมโครงสรางทเปนวงมากนอยเพยงใด โดยพจารณาจากสตรโครงสรางตอไปน

สตรโมเลกล โครงสรางทพบได สตรโครงสราง CaH(2a+2) [H มากทสดเทาทจะเปนไปได]

สายเปด พนธะเดยว

สายเปด + พนธะค 1 พนธะ

CaH(2a) [H ขาดไป 1 ค]

วงปด พนธะเดยว

ดงนน เมอนบจานวนค H ทหายไปจากโครงสรางทม H มากทสดเทาทจะเปนไปได กจะทราบถงลกษณะโครงสรางทนาจะเปนไปได เชน H หายไป 2 ค อาจจะมโครงสรางเปน 1. สายเปด + พนธะสาม 1 พนธะ 2. สายเปด + พนธะค 2 พนธะ 3. วงปด 2 วง 4. วงปด 1 วง + พนธะค 1 พนธะ คาจานวนคของจานวน H ทหายไป สามารถเรยกไดอกอยางวา คา double bond equivalent (DBE) หรอคา degree of unsaturation ซงคานวณไดจากสมการตอไปน DBE = C - 2

H + 2N + 1

H C C C C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H C C C C

H

H

H H H

H

H


Isomerism Isomer คอสารทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตมสตรโครงสรางทแตกตางกน ซงจะทาใหสารนนมสมบตทางกายภาพ และทางเคมทแตกตางกนไปดวย สามารถแบงประเภทของ isomer ไดดงตอไปน 1. Stereoisomer 2. Constitutional isomer (structural isomer) Enantiomer Functional isomer Diastereoisomer Positional isomer Skeleton isomer ในทนจะสนใจเฉพาะ constitutional isomer หรอ ไอโซเมอรเชงโครงสรางเทานน โดยจะยกตวอยางจากโมเลกล C5H12O โดยจะแสดงโครงสรางบางโครงสรางทเปนไอโซเมอรกนไดดงตอไปน Functional isomer : ม functional group แตกตางกน

Positional isomer : มตาแหนงของ functional group แตกตางกน

Skeleton isomer : ม residue group แตกตางกน

การอานชอสารประกอบอนทรย โครงสรางชอของสารประกอบอนทรย Prefix - Core - Suffix Prefix = ระบกง - โครงสรางของสารประกอบ Core = ระบจานวน carbon ทงหมดในโครงสราง Suffix = ระบ functional group R-FG RC(O)-FG Common Name Alkyl FG CarboxylFG IUPAC Name Alk(an)FG Alk(an)FG

1. สวน Core จานวน C ชอ (Alk) จานวน C ชอ (Alk) 1 Meth 9 Non 2 Eth 10 Dec 3 Prop 11 Undec 4 But 12 Dodec 5 Pent 13 Tridec 6 Hex 14 Tetradec 7 Hept : 8 Oct 20 Eicos จานวน C ชอ (Carboxyl) จานวน C ชอ (Carboxyl) 1 Form 4 Butyr 2 Acet 5 Valer 3 Propion 6 Capr

OH O

OH

OH

OHOH


2. สวน Suffix Functional Group Common Name IUPAC Name 1. Hydrocarbon 1.1. Alkane R-H Alkane Alkane CH4 Methane Methane Butane Butane 1.2 Alkene R=R Alkylene Alkene H2C=CH2 Ethylene Ethene Propylene Propene 1.3 Alkyne R≡R Alkylyne Alkyne HC≡CH Acetylene * Ethyne Butylyne Butyne 2. Alcohol R-OH Alkyl alcohol Alkanol CH3OH Methyl alcohol Methanol C2H5OH Ethyl alcohol Ethanol 3. Ether R-O-R Alkyl(small) alkyl(big) ether Alkoxy(small) alkane(big) CH3-O-CH3 Dimethyl ether Methoxy methane Methyl ethyl ether Methoxy ethane 4. Amine R-NH2 Alkylamine Alkanamine CH3NH2 Methylamine Methanamine Ethylamine Ethanamine 5. Carboxylic acid R-COOH Carboxylic acid Alkanoic acid HCOOH Formic acid Methanoic acid CH3COOH Acetic acid Ethanoic acid

Propionic acid Propanoic acid

Butyric acid Butanoic acid

O

NH2

OH

OOH

O


Functional Group Common Name IUPAC Name 6. Ester R-COO-R Alkyl carboxylate Alkyl alkanoate HCOOCH3 Methyl formate Methyl methanoate CH3COOCH3 Methyl Acetate Methyl ethanoate 7. Amide R-CONH2 Carboxylamide Alkanamide HCONH2 Formamide Methanamide

Propionamide Propanamide

8. Aldehyde R-CHO Carboxylaldehyde Alkanal CH2O Formaldehyde Methanal

Butyraldehyde Butanal

9. Ketone R-CO-R Alkyl(small) alkyl(big) ketone Alkanone

Acetone * Propanone

Methyl ethyl ketone Butanone

Diethyl ketone Pentanone 3. สวน Prefix

Prefix ใชอานชอหมแทนท (Substituent : X)

โครงสรางหมแทนท ชอหมแทนท โครงสรางหมแทนท ชอหมแทนท -R Alkyl -Cl Chloro (Halo) -CH=CH2 Vinyl -NO2 Nitro -C6H5 Phenyl -CN Cyano

NH2

O

H

O

O

O

O

FG

X

O

FG

X


O

FG

γ α

δ β

FG

3.1 Common Name (R-FG)

โครงสราง Prefix n-Hexyl FG n = normal

iso-Hexyl FG

neo-Hexyl FG

sec-Hexyl FG sec = secondary

tert-Hexyl FG tert = tertiary

Cyclohexyl FG (เฉพาะ methyl)

3.2 Common Name (RC(O)-FG) ระบตาแหนงหมแทนทดวยอกษรกรก อานเรยงตามอกษรนาชอหมแทนท เชน

โครงสราง Common Name β-Chlorobutyric acid

α, β-Dichlorobutyramide

Ethyl β-Chloro-β-cyanobutyrate

β-Chloro-α, α-Dimethylbutyraldehyde

FG

FG

FG

FGFG

O

OH

Cl

O

NH2

Cl

ClO

O

ClNC

O

H

Cl


3.3 Common Name (benzene derivatives)

โครงสราง ชอ โครงสราง ชอ Toluene Phenol Styrene Benzoic acid

Xylene

Salicylic acid การระบตาแหนงหมแทนท

m-Xylene o-Chlorotoluene m-(iso-Propyl)phenol 3.4 IUPAC Name 1. สาย hydrocarbon ทยาวทสดทม functional group อยถอเปนสายหลก ใชอาน core + suffix 2. หมแทนทตางๆ อานเปน prefix นบตาแหนง C ทปลายสายทใกลกบ functional group

ทสดเปน C1 แลวไลไปจนถงอกปลายหนง 3. ถาเลขเทากน ใหใชทศททาใหเลขตาแหนงหมแทนทรวมกนนอยทสด 4. เรยงลาดบการอานชอหมแทนท ตามตวอกษร 3.5 IUPAC Name (Polyfunctional group) ถาม functional group มากกวา 1 ชนด จะตองเรยงลาดบความสาคญ (priority) โดย functional group ทม priority ตาวาจะอานเปนหมแทนท ดงตาราง Priority Functional group Structure Prefix Suffix

1 Carboxylic acid -COOH carboxy -oic acid 2 Ester -COOR alkoxycarbonyl -ate 3 Amide -CONH2 carbamoyl -amide 4 Nitrile -CN cyano -nitrile 5 Aldehyde -CHO formyl -al 6 Ketone -C(O)- oxo -one 7 Alcohol -OH hydroxy -ol 8 Amine -NH2 amino -amine 9 Ether -O- oxy

OH

CO2H

CO2H

OH

FG

ortho

metapara

Cl

OH

n

FGX


สมบตทางกายภาพของสารประกอบอนทรย สมบตทางกายภาพโดยทวไป จะหมายรวมถง สถานะ จดเดอด จดหลอมเหลว และความสามารถในการละลายเปนตน ซงสมบตตางๆ ดงกลาว ลวนเปนผลมาจากแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทงสน ดงนนสารประกอบอนทรยจงสามารถจดแบงประเภทได 3 ประเภทตามแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล และเรยงลาดบจากแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมากไปนอยของโมเลกลทมขนาดเทาๆ กน ไดดงตอไปน 1. กลมทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลได : amide > carboxylic > alcohol > amine 2. กลมทเปนโมเลกลมขวสง เกดแรงระหวางขวยดเหนยวกน : ketone > aldehyde > ester > ether 3. กลมทมขวตา หรอไมมขว ยดเหนยวกนดวยแรงลอนดอน : alkyne > alkane > alkene โดยคราวๆ แลวจดเดอดจากทกกลมสารจากมากไปนอย เมอมขนาดโมเลกลใกลเคยงกน จะสามารถเรยงไดดงน amide > carboxylic acid > alcohol > ketone > amine > aldehyde > ester > alkyne > ether > alkane > alkene สวนความสามารถในการละลายนานน สารในกลมท 1 และ 2 สามารถละลายนาไดดเมอมขนาดโมเลกลเลก และความสามารถในการละลายนาจะคอยๆ ลดลงไปเมอขนาดของโมเลกลใหญขนเรอยๆ โมเลกลทเปนกงจะมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลตากวาโมเลกลทเปนเสนตรง เพราะการอดตวกนเปนไปไดยากกวา จงเปนผลใหโมเลกลทมกงมาก ละลายนาไดงายขน และมจดเดอด จดหลอมเหลวตาลง ปฏกรยาเคมสารประกอบอนทรย ปฏกรยาเคมของสารประกอบอนทรย อาจจะสามารถแบงออกไดเปนกลม เพอความเขาใจไดงายขนดงตอไปน 1. ปฏกรยาการเผาไหม (combustion) สามารถเกดไดกบสารอนทรยทกชนด โดยเปนปฏกรยา oxidation ดวย O2 ซงจะเขาดงอะตอมของธาตองคประกอบออกมาเปนสารประกอบ oxide จนหมด เชน CxHy + O2 CO2 + H2O CxHyOz + O2 CO2 + H2O CxHyNz + O2 CO2 + H2O + NO2 CxHySz + O2 CO2 + H2O + SO2 การเผาไหมไมสมบรณ (incomplete combustion) : เมอปฏกรยาการเผาไหมทเกดไมสมบรณ จะเหลอเขมา และควนดา ซงกคอ C เอาไว และม CO ปนออกมาดวย ซงการเผาไหมทไมสมบรณนนเกดไดจาก 1. สารอนทรยทม C=C หรอ C≡C หรอ วงเบนซน ซงพนธะทแขงแรง จะทาใหไมสามารถสลายพนธะระหวางคารบอนทงหมดได จงเหลอเปนเขมา 2. ปรมาณ O2 นอยเกนไป เชนการเผาในภาชนะปดทม O2 จานวนจากด 3. สารอนทรยทมขนาดโมเลกลใหญมาก ทาให O2 เขาแทรกทาปฏกรยาไดยาก จงเกดการเผาไหมทไมสมบรณไดเชนกน


OH

OO

ตวอยาง สารตอไปน เปนไอโซเมอรซงกนและกน มคา DBE = 1 ทงสน สารชนดใดทเมอเกดการเผาไหมแลว มโอกาสเกดเขมาไดงาย

สาร A สาร B สาร C ตอบ สาร A 2. ปฏกรยาการแทนท (substitution) 2.1 ปฏกรยา halogenation ของ alkane สารในกลม alkane เปนสารทไมมขว ทาใหเฉอยตอปฏกรยามาก และไมคอยทาปฏกรยากบสารอน การจะทาใหเกดปฏกรยาไดนน จะตองอาศยสารทมความไมเสถยรสง วองไวตอการเกดปฏกรยามากๆ เขามาบงคบใหเกดปฏกรยา ปฏกรยา halogenation ของ alkane น เปนการแทนทกนระหวาง H และ halogen ซงไดแก F, Cl, Br และ I เปนตน โดยจะตองมแสง UV เปนตวกระตนใหเกดปฏกรยา + Cl2 ไมเกดปฏกรยา HCl + ปฏกรยานเกดขนผาน free radical หรออนภาคทมอเลกตรอนเดยวของ halogen เชน เปนตน ซงวองไว ทาใหสามารถทาปฏกรยากบ alkane ซงเปนโมเลกลทเฉอยตอปฏกรยาได + Br2 (l) UV

alkane + Br2

ปฏกรยานเรยกไดวาเปนการฟอกสของ halogen เนองจาก สของธาต halogen จะหายไปหลงจากเกดปฏกรยาเพราะผลตภณฑทไดทง 2 ชนดไมมส และจะมกาซทเปนกรดสามารถเปลยนสกระดาษ litmus จากนาเงนเปนแดงได

UV

Cl

Br

Litmus

HBr

Cl

วทยาศาสตร เคม (100) _________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010

2.2 ปฏกรยา halogenation ของ benzene สารในกลม benzene เปนสารทไมมขว และเสถยรมากเนองจากสามารถ resonance ไดทาใหเฉอยตอปฏกรยามากกวา alkane จาเปนตองใชตวเรงปฏกรยาจงจะสามารถเกดปฏกรยาการแทนทกบ halogen ได + Br2 ไมเกดปฏกรยา ไมเกดปฏกรยา HBr + + Br2 (l)

FeBr3

benzene + Br2

ปฏกรยานจะคลายกบ alkane แตตองใชตวเรงปฏกรยา แทนทจะใชแคแสง UV เทานนโดยตวเรงปฏกรยาทใชจะแตกตางกนไปตาม halogen ทตองการจะใหเกดปฏกรยา คอสาหรบ X2 จะใชตวเรงปฏกรยาเปน FeX3 เมอ X เปนธาต halogen ใดๆ สวน Cl อาจจะใช AlCl3 แทนกได 3. ปฏกรยาการเตม (addition) ปฏกรยานจะเกดขนกบพนธะคและพนธะสาม (multiple bond) ซงมอเลกตรอนหนาแนน ดงนนสารประกอบในกลม alkene และ alkyne จะถกเตมดวยสารทตองการอเลกตรอนมากๆ ไดเปนอยางด และปฏกรยาในกลมน alkyne จะมอตราการเกดปฏกรยาเรวกวา alkene เพราะมอเลกตรอนหนาแนนกวา เมอ E (electrophile) คอ 1. ธาตทมคา EN สงมากๆ 2. อนภาคประจบวก เชน กรด (H+)

FeBr3

Litmus

HBr

Br

UV

R

R

E

Br

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010 _________________________ วทยาศาสตร เคม (101)

3.1 ปฏกรยา halogenation ของ alkene และ alkyne ปฏกรยานเกดไดดโดยไมตองมแสง UV หรอตวเรงปฏกรยาใดๆ เนองจาก halogen เปนธาตทมคา EN สง จงสามารถเขาดงอเลกตรอนของ alkene และ alkyne ไดโดยงาย เกดการฟอกจางสไดทนท โดยไมมกาซ HX ทมฤทธเปนกรดออกมา จงไมเกดการเปลยนสของกระดาษ litmus Br2

(1 eq) Br2

(1 eq)

Br2 (excess)

Litmus ไมเปลยนส + Br2 (l)

3.2 ปฏกรยา oxidation ของ alkene และ alkyne ปฏกรยา oxidation ของ alkene และ alkyne ในทน เปนปฏกรยาการเตมธาต oxygen ทมคา EN สงเขาไปบนพนธะคหรอพนธะสาม โดยการเตม oxygen เขาไปนนสามารถเตมโดยใชสารเขาทาปฏกรยาไดหลายชนด เกดปฏกรยาไดแมจะใช O2 ในอากาศ หากแตตองใชเวลานาน โดยปกตถาจะใหเกดปฏกรยาไดเรวขน จะใชการทาปฏกรยากบ KMnO4 (ดางทบทม) แทนซงเมอเกดปฏกรยาแลว สมวงของ KMnO4 จะหายไป เรยกไดวาเปนปฏกรยาการฟอกส KMnO4 KMnO4

H2O

KMnO4

H2O เปลยนโครงสราง

(ไมเสถยร)

Br Br

Br Br

HO OH

HO OHO OH

H

Br Br

Br Br

Br Br


alkane หรอ benzene + KMnO4 (aq)

alkene หรอ alkyne + KMnO4 (aq)

ตวอยางท 1 สารประกอบ hydrocarbon มสตรโมเลกลเปน C8H8 สามารถเกดปฏกรยาฟอกส KMnO4 ได ถา hydrocarbon ชนดนมวง benzene เปนองคประกอบ สตรโครงสรางของ hydrocarbon นคออะไร ตอบ styrene 3.3 ปฏกรยา hydrohalogenation ของ alkene และ alkyne ปฏกรยาน เปนปฏกรยาการเตมทง hydrogen และ halogen ในรปของ HX ซงมฤทธเปนกรดไปบนพนธะคหรอพนธะสาม เนองจาก H+ นนขาดอเลกตรอน จงสามารถเกดปฏกรยาดงอเลกตรอนมาจากพนธะค และพนธะสามไดโดยงาย HCl

(1 eq) HCl

(1 eq)

HCl (excess)

ตวอยางท 2 ปฏกรยาตอไปนสามารถใหผลตภณฑไดมากกวา 1 ชนด ระบผลตภณฑทไดทงหมด และทานายวาผลตภณฑชนดใดมปรมาณมากทสด (major product) HBr

(มากเกนพอ)

ตอบ 1,2-dibromocyclopentane = ผลตภณฑรอง และ 1, 3-dibromocyclopentane = ผลตภณฑหลก

Cl

H

ClCl

HH


3.4 ปฏกรยา hydration ของ alkene และ alkyne ปฏกรยาน เปนปฏกรยาการเตมนาลงไปบนพนธะคหรอพนธะสาม โดยจาเปนตองม กรด หรอ H+ เปนตวเรงปฏกรยา โดย alkene และ alkyne จะทาปฏกรยาไดผลตภณฑทแตกตางกนไป กลาวคอ 1. ปฏกรยา hydration ของ alkene จะไดผลตภณฑเปน alcohol 2. ปฏกรยา hydration ของ alkyne จะไดผลตภณฑเปน ketone 1) H2SO4 (cocn)

2) H2O

1) H2SO4 (cocn)

2) H2O เปลยนโครงสราง

(ไมเสถยร)

3.5 ปฏกรยา hydrogenation ของ alkene และ alkyne ปฏกรยาน เปนปฏกรยาการเตมทง hydrogen ลงไปบนพนธะคหรอพนธะสาม แตเนองจาก H2 นนไมมขว และมคา EN ตา จงไมสามารถเขาทาปฏกรยาดงเอาอเลกตรอนของพนธะค หรอ พนธะสามออกมาได จาเปนตองมตวเรงปฏกรยาเขาชวย ตวเรงปฏกรยาทนยมใชสาหรบปฏกรยานคอ โลหะ Pt หรอ โลหะ Ni โดยปฏกรยานจะทาใหทง alkene และ alkyne เปลยนไปเปน alkane ทงค H2

Pt หรอ Ni H2

Pt หรอ Ni

เกดปฏกรยาตอทนท

H2 (excess)

ตวอยางท 3 Hydrocarbon ชนดหนงมสตรโมเลกลเปน C6H10 มสมบตทางเคมดงตอไปน 1. สามารถฟอกส Br2 ในทไมมแสงไดผลตภณฑเปน C6H10Br4 2. เมอทาปฏกรยากบ HBr ทมากเกนพอจะไดผลตภณฑเปน C6H12Br2 ทงสน 3 ไอโซเมอร 3. เมอทาปฏกรยา hydrogenation โดยม Pt เปนตวเรงปฏกรยา จะไดผลตภณฑเปน Cyclohexane ดงนน C6H10 จะมโครงสรางเปนอยางไร ตอบ 1,3-cyclohexadiene

HO H

HO H O H

H

HH

HH

H

H


4. ปฏกรยา redox กบโลหะโซเดยม ปฏกรยานจะเกดขนกบไฮโดรเจนทสรางพนธะอยกบออกซเจน ซงจะเกด reduction ไปเปน H2 ทาใหสงเกตพบฟองกาซจากปฏกรยานไดงาย สวนโลหะโซเดยมจะเกดปฏกรยา oxidation ไดเปน Na+ เหมอนปฏกรยาระหวางโซเดยมและนา Na(s) + 2 H2O(aq) 2 NaOH (aq) + H2(g) ดงนนสารอนทรยทสามารถเกดปฏกรยาดงกลาวนขนได จะมอย 2 กลมดวยกน อนไดแก carboxylic acid และ alcohol โดยท carboxylic acid สามารถเกดปฏกรยาไดเรวและรนแรงกวา RCOOH + Na RCOONa + H2(g) ROH + Na RONa + H2(g) 5. ปฏกรยาสะเทนระหวางกรด-เบส (acid-base neutralisation) กรดและเบสสามารถทาปฏกรยากนได โดย H+ จากกรดจะทาปฏกรยากบอเลกตรอนคโดดเดยวของเบส ไดผลตภณฑเปน เกลอ หรอสารประกอบ ionic ขน ในกลมสารอนทรย สารทมฤทธเปนกรดคอ carboxylic acid และสารทมฤทธเปนเบสคอ amine 5.1 ปฏกรยาสะเทนของ carboxylic acid โดยปกตกรด carboxylic acid จะมความเปนกรดมากพอทจะทาปฏกรยากบเบสออน NaHCO3 ได และใหผลตภณฑเปน CO2 ซงจะสงเกตเหนไดงายเปนฟองแกสจากปฏกรยา RCOOH (l) + NaHCO3 (aq) RCOONa (aq) + H2CO3 (aq) H2O (l) + CO2 (g) เมอรวมกบปฏกรยา redox ดวย Na แลวจะสามารถใชในการวเคราะหวาสารอนทรยทสงสยเปน carboxylic acid หรอ alcohol หรอไม ดงตาราง

สงทสามารถสงเกตไดจากปฏกรยา โลหะ Na สารละลาย NaHCO3

สารอนทรยทวไป - - ROH H2 (g) -

RCOOH H2 (g) CO2 (g) ตวอยางท 4 สารประกอบอนทรยชนดหนงมสตรโมเลกลเปน C2H6O2 มสมบตทางเคมดงตอไปน 1. ทาปฏกรยากบ Na ได ถาใช Na มากเกนพอจะไดผลตภณฑเปน C2H4O2Na2 2. ไมสามารถทาปฏกรยากบ NaHCO3 ได ดงนน C6H6O2 จะมโครงสรางเปนอยางไรไดบาง ตอบ 1, 2-ethane diol


R

O

OH HO HH OR" R

O

OR"

5.2 ปฏกรยาสะเทนของ amine โดยปกต amine จะเปนเบสออน และสามารถทจะทาปฏกรยากบกรดแกอยาง HCl (aq) ไดเปนอยางด ไดผลตภณฑเปนเกลอ ionic ทสามารถละลายนาได RNH2 (l) + HCl (aq) RNH3+ Cl- (aq) amine + HCl (aq) ละลายรวมกนเปนเนอเดยว + HCl (aq) ชนสารอนทรย สารอนทรยอนๆ ชน HCl (aq) ตวอยางท 5 สารประกอบอนทรยชนดหนงมสตรโมเลกลเปน CH3ON มสมบตทางเคมดงตอไปน 1. ไมทาปฏกรยากบ Na 2. ไมละลายในสารละลาย HCl ดงนน CH3ON จะมโครงสรางเปนอยางไรไดบาง ตอบ formamide 6. ปฏกรยาควบแนน และปฏกรยาการแยกออกดวยนา (condensation-hydrolysis) ปฏกรยาการควบแนน หมายถงการควบรวมกนของ functional group ตงแต 2 กลมขนไป เปน functional group ชนดใหม สวนการ hydrolysis คอการทาปฏกรยาของนากบ functional group ใดๆ เปนผลใหโมเลกลเกดการแตกออก ซงทงสองปฏกรยาในทนจะเปนปฏกรยายอนกลบซงกนและกนได 6.1 esterification และ hydrolysis esterification เปนปฏกรยาควบแนนระหวาง carboxylic acid และ alcohol ไดผลตภณฑเปน ester ซงสามารถเกดปฏกรยา hydrolysis ยอนกลบไปเปนสารตงตนได โดยทงปฏกรยา esterification และปฏกรยา hydrolysis สามารถใชกรดเปนตวเรงปฏกรยาได + +

H+


R

O

OH HO HH NR"

H

R

O

NR"

H

R

O

OR " N a O H R

O

OH "RO N a

"RO HR

O

ONa "RO H

"RO Na

6.2 amidation และ hydrolysis ปฏกรยานเปนการควบแนนระหวาง carboxylic acid และ amine ไดผลตภณฑเปน amide ซงสามารถเกดปฏกรยา hydrolysis ยอนกลบไปเปนสารตงตนได โดยทงปฏกรยาควบแนน และปฏกรยา hydrolysis นสามารถใชกรดเปนตวเรงปฏกรยาไดเชนกน แตปฏกรยาการควบแนนแบบนจะเกดไดจากปฏกรยา esterification จาเปนตองมการใหความรอนชวยในการทาปฏกรยา + 6.3 saponification เปนปฏกรยา hydrolysis ของ ester ภายใตสภาวะเบส จะไดผลตภณฑเปน alcohol และเกลอ carboxylate โดยไมผนกลบ และปฏกรยาจรงๆ นนแบงเปน 2 ขนดงน + ตวอยางท 6 พจารณาแผนภาพปฏกรยาตอไปน ระบโครงสรางของสาร A ถง D มาใหสมบรณ A B C 1,2-Dibromo D cyclohexene ตอบ A = cyclohexene B = C = D = ตวอยางขอสอบ PAT 2 ป 2552 1. สารประกอบแอโรมาตกชนดหนงมวงเบนซนเปนองคประกอบอย 1 วง มสตรโมเลกลเปน C7H8O สารประกอบ

นมโครงสรางทเปนไปไดทงสนกแบบ 1) 3 แบบ *2) 4 แบบ 3) 5 แบบ 4) 6 แบบ 2. สารในขอใดไมใชสารอนทรยทมฤทธเปนกรด

*1) NH3+CI- 2)

OHSO O

3) HO

OOH

4) OHHOO

O

+ H+ ∆

KMnO4 (cold)

Na

Br2 (dark)

O

OHH , H+ ∆

+

+


3. สารประกอบทมโครงสรางตามขอใด ทสามารถใหผลตภณฑจากปฏกรยาไฮเดรชนออกมาไดผลตภณฑมากกวา 1 แบบ

1) *2) 3) 4) 4. สารประกอบอนทรยชนดหนง มโครงสรางดงตอไปน

O

NH

ขอใดกลาวไดถกตองเกยวกบปฏกรยาของสารประกอบน 1) เกดปฏกรยาเปลยนสกระดาษลตมสจากแดงเปนนาเงนได 2) เกดปฏกรยาการเตมกบโบรมนจะไดผลตภณฑเปน C4H7NOBr2 *3) ตมกบนาโดยม H+ เปนตวเรงปฏกรยาจะไดผลตภณฑเปน C4H9NO2 4) เฉอยตอปฏกรยา ไมสามารถเกดปฏกรยาใดๆ ได

ตวอยางขอสอบ 1. เมอนาเฮกเซน เฮกซน เฮกไซน และเบนซน อยางละ 1 กรม มาเผาไหมอยางสมบรณ สารประกอบ

ไฮโดรคารบอนใดตองใชปรมาณออกซเจนมากทสดและนอยทสดตามลาดบ *1) เฮกเซนและเบนซน 2) เบนซนและเฮกเซน 3) เบนซนและเฮกซน 4) เบนซนและเฮกไซน 2. สารประกอบไฮโดรคารบอนชนดใดตอไปน เมอทาปฏกรยากบคลอรนในทมแสงแลวใหผลตภณฑทมจานวนไอ

โซเมอรทเปนไปไดทงหมดมากทสด

*1) CH332CHCH3CH

H 2) CCHH 23

3CH32CHCH

3CH

3) CCHH 2332CHCH

32CHCHH

4) CH3CH2CH2CH2CH3

3. สารประกอบใดทไมมไอโซเมอรเรขาคณต *1) (CH3)2C = C(CH3)2 2) CH3CH = CHCH3 3) CH3CH2CH = CHCH3 4) CH3CH2CH = CHCH2CH3


เชอเพลงซากดกดาบรรพและผลตภณฑ ปโตรเคม (Petrochemicals) หมายถง สารประกอบหรอพอลเมอรทไดมาจากปโตรเลยมทงทางตรงและทางออม ผลตภณฑหลกจากสารปโตรเคม ไดแก นามนสาเรจรป พลาสตก เสนใยสงเคราะห ยางสงเคราะห ผงซกฟอก ปย และตวทาละลายบางชนด ประเภทของปโตรเลยม ปโตรเลยม (petroleum) มาจากคาละตน 2 คา คอ Petra (หน) และ Oleum (นามน) ซงหมายความวานามนทไดจากหน ปโตรเลยมเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนทเกดขนเองตามธรรมชาต จากการทบถมของซากพชซากสตว ภายใตความดนและอณหภมสงๆ ปโตรเลยมมธาตคารบอนและไฮโดรเจนเปนองคประกอบหลก และอาจมสารประกอบของธาตอน เชน กามะถน ออกซเจน ไนโตรเจน และโลหะเชน แคลเซยม แมกนเซยม อะลมเนยม เหลก วาเนเดยม และนกเกลปะปนอย ปโตรเลยมเปนไดทงของแขง ของเหลว หรอแกส ขนอยกบองคประกอบของปโตรเลยม พลงงานความรอน และความกดดนตามสภาพแวดลอมทปโตรเลยมสะสมตวอย ปโตรเลยมแบงตามสถานะในธรรมชาตได 2 ชนด คอ นามนดบ (crude oil) และแกสธรรมชาต (natural gas) 1. นามนดบ (crude oil) เปนของเหลวสนาตาลถงดา ประกอบดวยสารประกอบไฮโดรคารบอนชนดระเหยงายเปนสวนใหญ หากพจารณาตามสมบตและชนดของไฮโดรคารบอนทเปนองคประกอบ สามารถแบงเปน 3 ชนด คอ 1.1 นามนดบฐานพาราฟน (paraffinic crude oil) เปนนามนดบทมอตราสวนของสารอนทรยโครงสรางสายโซตรง (paraffin) ตอสารอนทรยโครงสรางแบบวงหรอแนฟทน (cycloparaffin หรอ naphthene) และอะโรมาตก (aromatic) สง เมอนานามนดบกลมนมากลนแยกจะไดนามนเบนซนทมเลขออกเทนตา นามนกาดทมคณภาพสงไมมเขมา นามนดเซลทมเลขซเทนสง เหมาะกบเครองยนตดเซลความเรวสง นามนหลอลนทมดชนความหนดสง นามนดบกลมนอาจมไขทตองผานกระบวนการกาจดไขกอนทาการกลน ตวอยางไดแกนามนดบจากแหลง Kirkuk แหลง Minas ประเทศอนโดนเซยและนามนดบสรกต (นามนดบเพชร) อาเภอลานกระบอ จงหวดกาแพงเพชร 1.2 นามนดบฐานแนฟทน (naphthenic crude oil) เปนนามนดบทมอตราสวนของสารอนทรยโครงสรางแนฟทนหรออะโรมาตกสง เมอนามากลนจะไดนามนเบนซนทมเลขออกเทนสง นามนกาดและนามนดเซลทมคณภาพปานกลาง นามนหลอลนทมดชนความหนดตาถงปานกลาง นามนดบกลมนอาจมไขทตองผานกระบวนการกาจดไขกอนทาการกลน ตวอยางไดแก นามนดบจากแหลง Tia Juana และ Bachaquero ประเทศเวเนซเอลา 1.3 นามนดบฐานผสม (mixed crude oil) เปนนามนดบทมทงพาราฟน แนฟทน และอะโรมาตก ผสมกนในสดสวนตางๆ นามนเบา (light crude) จะมพาราฟนสง นามนหนก (heavy crude) จะมอะโรมาตกสง ผลตภณฑนามนสาเรจรปทไดจะมสวนดสวนเสยปะปนกน ไมมอะไรโดดเดน ตวอยางไดแก นามนดบจากประเทศคเวต และไนจเรย 2. แกสธรรมชาต (natural gas) ประกอบดวยสารไฮโดรคารบอนสถานะแกสทเบา ในปรมาณสง สวนทเหลออาจเปนฮเลยม ไนโตรเจน และคารบอนไดออกไซด ไฮโดรคารบอนในแกสธรรมชาตจดอยในอนกรมพาราฟน มคณสมบตอมตวและไมเปลยนแปลงทางเคมในสภาวะปกต


แกสธรรมชาตมองคประกอบสวนใหญ คอ มเทน (CH4) ซงเปนแกสทมนาหนกเบาทสด และจดเดอดตาทสด เปนสวนประกอบถงประมาณรอยละ 70 ขนไป องคประกอบและประโยชนของแกสธรรมชาตในอาวไทย แสดงในตาราง 6.1

ตารางแสดงองคประกอบและการใชประโยชนของแกสธรรมชาตในอาวไทย

ประเภทแกส รอยละ สภาพ ประโยชน มเทน อเทน

66-80 7-10

แกสแหง - เปนเชอเพลง - เปนวตถดบในการผลตปยประเภทไนโตรเจน - ผลตเมทานอล - ผลตแกสแอลเอนจ (LNG)

โพรเพน บวเทน

3-5 1-3

แกสชน - เปนเชอเพลงในการหงตมในครวเรอน เชอเพลงสาหรบรถยนต ใชทาความเยน - เปนวตถดบปอนโรงกลนและผลตเคมภณฑ

เพนเทน เฮกเซน เปนตน

0.1-1 แกสธรรมชาตเหลวหรอ แกสโซลนธรรมชาตหรอ คอนเดนเสท (NGL)

- เปนวตถดบปอนโรงกลนและผลตเคมภณฑ - เปนเชอเพลง นามนเบนซน

ไนไตรเจน 0.11-1 - ทาปยไนโตรเจน และยเรย คารบอนไดออกไซด 7.9-13 - เปนวตถดบผลตนาแขงแหง นายาดบเพลง

แกสธรรมชาตอาจแบงตามสภาพของแหลงกาเนดไดดงน 2.1 Associated Natural Gas เปนแกสธรรมชาตทตดมากบนามนดบหรอแกสทละลายปนอยในนามนดบ เชน แกสธรรมชาตแหลงเอราวณ ทานตะวน และเบญจมาศในอาวไทย 2.2 Non-associated Gas เปนแกสธรรมชาตทเกดในแหลงกาเนดใตพนโลกโดยตรง โดยเปนแหลงทไมมนามนดบปะปนอย เชน แหลงแกสเอราวณ บงกช ในอาวไทยและแหลงนาพอง จงหวดขอนแกน

รปประเภทของแกสธรรมชาตทแบงตามสภาพแหลงกาเนด ผลตภณฑจากการกลนนามนปโตรเลยม การกลนนามนปโตรเลยมเปนการกลนลาดบสวน เพอแยกสารโดยใชความแตกตางของจดเดอด การกลนลาดบสวนมขนตอนดงนคอ ใหความรอนแกนามนดบจนมอณหภมสงประมาณ 320–385°C ภายใตความดนบรรยากาศ นามนดบบางสวนจะเปลยนสถานะเปนไอปนไปกบของเหลวผานเขาไปทางดานลางของหอกลนทสง

แกส นามน

นา

แกสนา


เชอเพลงแกสหงตม (LPG)C1-C4

ทาสารเคม วสดสงเคราะห

C5-C7 ตวทาละลาย แนฟทาเบา

เครองยนตไอพนและตะเกยงC10-C19

นามนกาด เชอเพลง

เครองยนตดเซล C14-C19

นามนดเซล เชอเพลง

C19-C35 นามนหลอลน

ควบแนน

อณหภม 320-385°C

นามนดบ

< 30°C

30-110°C

250-340°C

170-250°C

65-170°C

> 350°C

> 500°C

นามนเบนซน แนฟทาหนกC6-C12

ไข นามนเตาและยางมะตอยC > C35

และภายในประกอบดวยชนหรอถาด (tray) เรยงกนหลายสบชน ดงรป แตละชนจะมอณหภมแตกตางกน ชนบนมอณหภมตา ชนลางมอณหภมสง ดงนนสารประกอบไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลและจดเดอดตาจะระเหยขนสงและควบแนนเปนของเหลวบรเวณชนทอยสวนบนของหอกลน สวนสารประกอบไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลและจดเดอดสงจะควบแนนเปนของเหลวอยในชนตาลงมาตามชวงอณหภมของจดเดอด สารประกอบไฮโดรคารบอนบางชนดทมจดเดอดใกลเคยงกน จะควบแนนปนกนออกมาในชนเดยวกน การเลอกชวงอณหภมในการเกบผลตภณฑจงขนอยกบจดประสงคของการใชผลตภณฑทได สาหรบสารประกอบไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลและจดเดอดสงมากๆ เชน นามนเตา นามนหลอลน และยางมะตอย จะยงคงเปนของเหลวในชวงอณหภมของการกลนและจะถกแยกออกในชนลางๆ ของหอกลนผลตภณฑหรอสารทกลนไดแตละชวงจดเดอดจะมลกษณะและสมบตตางกนจงใชประโยชนในงานทแตกตางกน ชวงอณหภม ประโยชน

รปผลตภณฑทไดจากการกลนลาดบสวนนามนปโตรเลยม สารทไดจากการกลนนามนปโตรเลยมเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน มตงแตสารทประกอบดวยธาตคารบอนเพยง 1 อะตอม ไปจนถงสารทมจานวนธาตคารบอนมากกวา 50 อะตอม สารทมจานวนคารบอนนอยๆ เชน จานวนคารบอน 1–4 อะตอมมสถานะเปนแกส เมอจานวนคารบอนอะตอมเพมขนจะมสถานะเปนของเหลว เรมตงแตของเหลวใส เบากวานา ไปจนถงของเหลวขนเหนยวหนด ตามจานวนอะตอมคารบอนทเพมขน การแยกนามนดบตามชวงจดเดอดอยางหยาบๆ ใหสอดคลองกบชวงของการใชประโยชนเปนนามนสาเรจรป ชวงการใชประโยชนนจะเปลยนแปลงขนลงขนอยกบราคานามนและความตองการใชนามน อาจแบงอยางหยาบไดดงน 1. สวนทมจดเดอดไมเกน 200°C เรยกวา สวนแกสโซลน (gasoline fraction) หรอแนฟทา จะนาไปใชในการผลตนามนเบนซนหรอสารปอนโรงงานปโตรเคม


2. สวนทมจดเดอดระหวาง 180-250°C เรยกวา สวนนามนกาด (kerosene fraction) ใชในงานใหแสงสวาง สาหรบนามนกาดทมคณภาพดและจดเยอกแขงตา จะนาไปใชเปนเชอเพลงยานไอพน 3. สวนทมจดเดอดระหวาง 250-370°C เรยกวา สวนแกสออยล (gas oil fraction) เหมาะกบการเปนเชอเพลงของเครองยนตดเซล อาจนานามนกาดทคณภาพไมดมาผสมในแกสออยลได 4. สวนทหนกหรอกาก (residue) จะนาไปใชประโยชนไดหลายอยางขนอยกบสมบตของนามน เชน ใชเปนนามนเตา นามนเครอง หรอยางมะตอย ในปจจบนนยมนาสวนกากไปเปนสารปอนโรงงาน (feedstock) เขากระบวนการแยกหรอกระบวนการแปลงโมเลกลเพมเตมเพอใหไดสวนทเปนของเหลวเพมขน กระบวนการเหลานไดแกการกลนภายใตสญญากาศ และการแตกโมเลกล (cracking) เปนตน อยางไรกตาม เราสามารถเปลยนสารไฮโดรคารบอนทมคารบอนมากๆ ใหกลายเปนสารไฮโดรคารบอนทมขนาดเลกลง ซงเปนทตองการของตลาดและมมลคาสง ไดดวยการปรบปรงโครงสราง ดวยวธดงตอไปน 1. กระบวนการแตกสลาย (cracking process) คอการนาสารไฮโดรคารบอนโมเลกลใหญมาเผาทอณหภมสง ภายใตความดนตา โดยมซลกา-อะลมนา เปนตวเรงปฏกรยา 2. วธรฟอรมมง (reforming) เปนการเปลยนสารไฮโดรคารบอนทมโครงสรางแบบโซตรงใหกลายเปนโซกง โดยใชความรอนและตวเรงปฏกรยา 3. วธแอลคลเลชน (alkylation) เปนการรวมโมเลกลของแอลเคนและแอลคน โดยมกรดซลฟรกเปนตวเรงปฏกรยา ไดโมเลกลทมโครงสรางแบบโซกง 4. วธโอลโกเมอไรเซชน (oligomerization) เปนวธรวมสารไฮโดรคารบอนไมอมตว (แอลคน) โมเลกลเลกๆ เขาดวยกน โดยใชความรอนและตวเรงปฏกรยา ไดสารไฮโดรคารบอนทมจานวนคารบอนเพมขน 1-4 เทา เลขออกเทนของนามนเบนซน เลขออกเทนเปนสมบตของนามนเบนซนทแสดงถงความสามารถในการตานทานการชงจดระเบดกอนเวลาทกาหนดในเครองยนตเบนซน อกนยหนงคอตวเลขแสดงความตานทานการนอคของนามนเชอเพลงในเครองยนตเบนซน โดยกาหนดใหสารประกอบไอโซออกเทน และนอรมอล–เฮปเทน มเลขออกเทนเปน 100 และ 0 ตามลาดบ เชน นามนทมเลขออกเทน 95 จะหมายถง นามนทความสามารถในการตานทานการนอคเทากบนามนเชอเพลงมาตรฐานทมสวนประกอบของไอโซออกเทน 95% โดยปรมาตร และนอรมอล–เฮปเทน 5% โดยปรมาตร Isooctane n-Heptane CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 Isooctane Heptane octane number = 100 octane number = 0 โดยทวไปนามนเบนซนออกเทน 91 จะเหมาะกบเครองยนตทมอตราสวนการอดตา (compression ratio) สวนเบนซนออกเทน 95 จะเหมาะกบเครองยนตทมอตราสวนการอดสง และเพอใหสามารถจาแนกประเภทของนามนได ผประกอบการจะตองเตมสลงในนามนเบนซนทใสไมมส โดยนามนเบนซนออกเทน 91 และ 95 จะมสแดงและเหลอง ตามลาดบ

CH3 C CH2CH3

CH3CH CH3CH3


เลขซเทนหรอดชนซเทนของนามนดเซล นามนดเซลเปนเชอเพลงราคาถก สามารถผลตไดจากการนานามนทไดจากการกลนทมชวงจดเดอดกวางมาผสมเขาดวยกน จงจดวาเปนนามนทมองคประกอบมากทสด นามนเหลานหากมปรมาณของกามะถนสง จะตองนาไปกาจดกอนนาไปใช เนองจากกามะถนมผลตอตวเรงปฏกรยาในกระบวนการปรบปรงคณภาพนามน เครองยนตดเซลมพนฐานการทางานทแตกตางจากเครองยนตเบนซน กลาวคอการจดระเบดของเครองยนตดเซลใชความรอนทเกดจากการอดอากาศอยางมากในกระบอกสบแลวฉดเชอเพลงเขาไปเพอทาการเผาไหม ไมใชเปนการจดระเบดจากหวเทยนเหมอนในเครองยนตเบนซน ดงนนนามนดเซลทดตองจดระเบดไดเองอยางรวดเรวและเผาไหมไดหมดภายใตสภาวะภายในหองเผาไหมของเครองยนต นามนดเซลแบงไดเปน 2 ประเภท คอ นามนดเซลหมนเรวหรอนามนโซลาจาหนายตามสถานบรการนามน และนามนดเซลหมนชาหรอนามนขโล ซงใชกบเครองยนตในโรงงานอตสาหกรรม การจดระเบดหรอตดไฟไดเองจะเรวหรอชาขนอยกบประเภทของสารประกอบไฮโดรคารบอนในนามน สาร-ประกอบกลมนอรมอล–พาราฟนจะตดไฟไดเรวทสดหรอม ignition delay สนมาก ซงตรงกนขามกบสารกลมอะโร-มาตกทมจานวนวงแหวนมาก คณภาพของนามนดเซลจะวดโดยใชเลขซเทน ซงจะเปรยบกบสาร 2 กลมนเปนหลก นามนเชอเพลงอางอง 2 ชนดทใช คอ นอรมอล–ซเทน และแอลฟา–เมทลแนฟทาลน ซงมเลขซเทนเปน 100 และ 0 ตามลาดบ ปจจบนนยมใช เฮปตาเมทลโนเนนทมเลขซเทน 15 แทนแอลฟา–เมทลแนฟทาลน โครงสรางทางเคมของเชอเพลงอางองเปนดงน n – Hexadecane Hexadecane (cetane) Cetane number = 100 α–Methylnaphthalene Heptamethylnonane α–Methylnaphthalene 2, 2, 4, 4, 6, 8, 8 – Heptamethylnonane (isocetane) Cetane number = 0 Cetane number = 15 โดยปกตนามนดเซลมสชาออน แตอาจเปลยนไปบางตามแหลงกาเนดนามนดบ อยางไรกตามสไมไดเปนตวสาคญทกาหนดคณภาพนามน สของนามนดเซลอาจเขมขนหากเกบไวนานๆ แตในกรณทสเปลยนแปลงไปมากเชนเปนสเขยวหรอสดาคลา ควรตงขอสงเกตวาอาจมการปลอมปนของนามนกาด นามนเตา หรอนามนเครองทใชแลว แกสโซฮอลและไบโอดเซล แกสโซฮอล (gasohol) พระบาทสมเดจพระเจาอยหวฯ ทรงเลงเหนวาประเทศไทยอาจประสบกบปญหาการขาดแคลนนามนและปญหาพชผลทางการเกษตรมราคาตกตา จงทรงมพระราชดารในป พ.ศ. 2528 ใหโครงการสวนพระองคสวนจตรลดา ศกษาถงการนาออยมาแปรรปเปนแอลกอฮอล จากการพฒนาและวจยรวมของโครงการสวนพระองค หนวยงานรฐ (สถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย) และเอกชน (การปโตรเลยมแหงประเทศไทย)

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

CH3CH3 C CH2

CH3

CH3C CH2CH3

CH3CH CH2CH3

C CH3CH3

CH3


ประเทศไทยสามารถผลตแกสโซฮอล สาเรจในป พ.ศ. 2539 จากการนาแอลกอฮอลทผลตไดจากกระบวนการหมกออยหรอมนสาปะหลง มาผสมกบนามนเบนซนเพอใชเปนพลงงานทดแทน ขนตอนการผลตอยางคราวๆ คอนาแอลกอฮอลทมความบรสทธ 95% ไปกลนซาเปนแอลกอฮอลบรสทธ 99.5% แลวนามาผสมกบนามนเบนซน ออกเทน 91 ในอตราสวนของแอลกอฮอลตอนามนเบนซนเปน 1 สวนตอ 9 สวน แอลกอฮอลทใชผสม คอ เอทานอลหรอเอทลแอลกอฮอล (ethyl alcohol ; C2H5OH) ซงเปนสาร ทมออกซเจนเปนองคประกอบ (oxygenate) จงชวยเพมคาออกเทนทาใหการเผาไหมดขนและสามารถใชทดแทนสารเตมแตงชนดอน ทนยมใชในปจจบน คอ เมทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (MTBE ; CH3C(CH3)2OCH3) ซงละลายและสะสมอยในระบบนาใตดนและอาจเปนอนตรายตอผบรโภคได โดยทวไปจะเตมเอทานอล 99.5% ในปรมาณ 10-11% สมบตอนของแกสโซฮอลคอ มการผสมสสม เลขออกเทนตองไมตากวา 95 และคาความดนไอตองไมสงกวา 65 kPa (คาความดนไอเปนสมบตทแสดงถงความสามารถในการระเหย ซงจะมผลตอการสตารทเครองยนต) และเพอรณรงคใหเกดการใชแกสโซฮอลอยางแพรหลาย รฐบาลไดกาหนดราคาจาหนายนามนแกสโซฮอลใหตากวาราคาจาหนายนามนเบนซนออกเทน 95 ทผสม MTBE ประมาณ 0.50-0.70 บาทตอลตร นอกจากประเทศไทยทใชแกสโซฮอลโดยผสมเอทานอล 10% (นามน E10) ยงมอกหลายประเทศทใชแกสโซฮอลในอตราสวนผสมอน เชน นามน E15 (เอทานอล 15% และนามนเบนซน 85%) ในประเทศสหรฐอเมรกา และ E85 (เอทานอล 85% และนามนเบนซน 15%) ในประเทศสหรฐอเมรกา และสวเดน และ E100 (เอทานอล บรสทธซงตองมนาไมเกน 4%) ในประเทศบราซลและอารเจนตนา จากงานวจยพบวา สามารถเตมนามนทผสม เอทานอลไมเกน 15% ในเครองยนตตามทองตลาดได แตถานามนมสวนผสมของเอทานอลมากกวา 15% จะตองมการปรบสภาพของเครองยนต ระบบเครองยนตทสามารถใชนามน E20-100 ไดคอ Flexible-Fuel Vehicle (FFV) หรอ Dual-Fuel Vehicle หรอ Flex-Fuel ไบโอดเซล (biodiesel) ไบโอดเซล คอ นามนเชอเพลงทผลตมาจากนามนพชหรอไขมนสตว อาจเกดจากการนามาผสมกนอยางงายๆ หรอผานกระบวนการทเรยกวา ทรานสเอสเทอรฟเคชน (transesterification) ทาใหโมเลกลเลกลงโดยมโซเดยมหรอโพแทสเซยมไฮดรอกไซดเปนตวเรงปฏกรยาเคม (catalyst) ทาใหเกดผลตภณฑในรปของเอทลเอสเทอร (ethyl ester) หรอเมทลเอสเทอร (methyl ester) ซงมคณสมบตใกลเคยงกบนามนดเซล จงใชทดแทนโดยตรงหรอเตมเปนสวนผสมในดเซลได นอกจากสารกลมเอสเทอรแลวยงมผลตภณฑขางเคยงทเกดขนคอกลเซอรอล ซงตองแยกออกจากนามนเอสเทอรและนาไปใชในอตสาหกรรมยาและคอสเมตกได สมการทวไปของปฏกรยา ทรานสเอสเทอรฟเคชนเปนดงน RCOOR′ + R″OH RCOOR″ + R′OH ไบโอดเซลแบงได 3 ประเภท (ตามประเภทของนามนทนามาใชได) คอ 1) นามนพชหรอนามนสตว ไบโอดเซลประเภทนกคอนามนพชแทๆ (เชน นามนมะพราว นามนปาลม นามนถวลสง นามนถวเหลอง) หรอนามนจากไขสตว (เชน นามนหม) ซงสามารถเอามาใชกบเครองยนตดเซลไดเลย โดยไมตองผสมหรอเตมสารเคมอน หรอไมตองนามาเปลยนแปลงคณสมบตของนามน แตจะพบปญหาการสนดาปทไมสมบรณและการแขงตวของไขมนเมออากาศเยน

catalyst


2) ไบโอดเซลแบบลกผสม ไบโอดเซลชนดนเปนลกผสมระหวางนามนพช (หรอสตว) กบนามนกาด นามนดเซล หรออะไรกได เพอใหไบโอดเซลทไดมคณสมบตใกลเคยงกบนามนดเซลใหมากทสด เชน โคโคดเซล (coco diesel) ซงเปนการผสมกนระหวางนามนมะพราวกบนามนกาด หรอปาลมดเซลเปนการผสมกนระหวางนามนปาลมกบนามนดเซล การผลตไบโอดเซลแบบภมปญญาชาวบานเกดขนครงแรกทอาเภอทบสะแก จงหวดประจวบครขนธ เกษตรกรไดนานามนมะพราว 20 สวนผสมนามนกาด 1 สวน นามาใชกบเครองยนตดเซลซงไดผลด แตอาจมปญหาเรองการอดตนของไสกรองและการทตองอนนามนกอนใช อยางไรกตามประเทศไทยไดรณรงคใหปลกพชทใหนามนสาหรบทาไบโอดเซลหลายชนด เชน ถวเหลอง ถวลสง ปาลมนามน มะพราว ละหง งา และสบดา โดยปาลมนามนใหผลผลตนามนสงทสด 3) ไบโอดเซลแบบเอสเทอร ไบโอดเซลแบบเอสเทอร หมายถงกระบวนการทมการแปรรปนามน ดวยกระบวนการเคมทเรยกวา ทรานสเอสเทอรฟเคชน คอการนาเอานามนพชหรอสตวทมกรดไขมนไปทาปฏกรยากบแอลกอฮอล โดยใชกรดหรอดางเปนตวเรงปฏกรยา ทาใหไดเอสเทอร ดงสมการ ไตรกลเซอไรด เมทานอล แอลคลเอสเทอร กลเซอรอล ไบโอดเซลชนดเอสเทอรนมคณสมบตทเหมอนกบนามนดเซลมากทสด ทาใหไมเกดปญหากบเครองยนต แตมขอเสยคอตนทนการผลตจะสงมาก เนองจากนามนไบโอดเซลมเลขซเทนสงกวานามนดเซล ทาใหจดตดไฟไดงาย จดระเบดไดด เกดการเผาไหมอยางสมบรณไมกอใหเกดมลพษตอสงแวดลอม จงทาใหในปจจบนมการวจยและพฒนาพลงงานทดแทนประเภทนมากขน พอลเมอร พอลเมอร คอสารประกอบทโมเลกลมขนาดใหญมาก เกดจากโมเลกลเดยวหลายๆ โมเลกลทเรยกวา มอนอเมอร มาเชอมตอกนดวยพนธะเคม พอลเมอรนนมทงพอลเมอรทพบในธรรมชาต เชน แปง เซลลโลส ทเปนพอลเมอรของนาตาลกลโคส พอลเพปไทดหรอโปรตน ทเปนพอลเมอรของกรดอะมโน พอลนวคลโอไทดหรอดเอนเอ ทเปนพอลเมอรของกรดนวคลอก นอกจากนยงมพอลเมอรสงเคราะหอนๆ อก เชน พอลเมอรทไดจากผลตภณฑ ปโตรเคม เปนตน พอลเมอรหรอพลาสตก เปนวสดสงเคราะหทมบทบาทในชวตประจาวนมาก วสดเหลานไดมาจากอตสาหกรรมปโตรเคมทมวตถดบพนฐาน 7 ชนด ไดแก มเทน เอทลน โพรพลน บวทะไดอน/บวทน เบนซน โทลอน และไซลน โดยเอทลนและโพรพลน รวมเรยกวา โอเลฟนส สวน เบนซน โทลอนและไซลน รวมเรยกวา อะโรมาตกส

CH2

CH

CH2

O

O

O

C RO

C R

C R

O

O+ 3CH3OH R C

OOCH33 +KOH

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH


พอลเมอรนนมาจากภาษากรก โดย พอล แปลวา มาก และเมอร แปลวาหนวย พอลเมอรจงหมายถงสารทมนาหนกโมเลกลสงทประกอบดวยหนวยยอยๆ ทซาๆ กน (repeating unit) โครงสรางของหนวยยอยสามารถแสดงโครงสรางของพอลเมอรทงหมดได กระบวนการสงเคราะหพอลเมอร เรยกวา พอลเมอไรเซชน ทเกดจากการทาปฏกรยาระหวางสารโมเลกลเลกๆ ทเรยกวา มอนอเมอร n monomers polymer

polymerization

C C C CHH

H Hn

n

H

H

H

H

polymerization

ethylene polyethylene ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท คอ ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบเตม จะมการแตกออกของพนธะคเพอสรางพนธะกบมอนอเมอรตวถดไปเกดตอเนองกนไป เชน การสงเคราะหพอลเอทลน พอลโพรพลน เปนตน ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบควบแนน เกดจากมอนอเมอรเขาทาปฏกรยากน โดยมการปลดปลอยสารโมเลกลเลกๆเปนผลตภณฑพลอยได เชน นา แอมโมเนย หรอแอลกอฮอลขนาดเลก ในการเกดพอลเมอไรเซชนแบบน จะตองมหมฟงกชนทสามารถเกดปฏกรยาไดอยภายในโมเลกล เชน

H2N R NH2 HO CO

R CO

OH+HN R

HN C

OR C

OOHH + (2n-1)H2On

n n

ตารางแสดงโครงสรางมอนอเมอรและพอลเมอรชนดตางๆ

มอนอเมอร พอลเมอร ชอทางเคม ชอทางการตลาด

C CH

H

H

H C CH H

H H n

พอลเอทลน (polyethylene) --

C CF

F

F

F C CF F

F F n

พอลเตตระฟลออโรเอทลน (poly(tetrafluoroethylene))

เทฟลอน (Teflon)

C CH

Cl

H

H C CH H

H Cl n

พอลไวนลคลอไรด (polyvinyl chloride)

พวซ (PVC)

C CCl

Cl

H

H C CH Cl

H Cl n

พอลไวนลลดนคลอไรด (poly(vinyllidene chloride))

ซาราน (saran)

C CH

CH3

H

H C CH H

H CH3 n

พอลโพรพลน (polypropylene)

เฮอรคลอน (herculon)


มอนอเมอร พอลเมอร ชอทางเคม ชอทางการตลาด

C CH

CN

H

H C CH H

H CN n

พอลอะครโลไนไตรล (polyacrylonitrile)

ออรลอน (orlon)

C CH

C

H

HC

C CC

CH

H

HH

H

C CH H

H n

พอลสไตรน (polystyrene) --

โครงสรางโมเลกลพอลเมอร พอลเมอรแบบเสน พอลเมอรแบบนจะมลกษณะโมเลกลเปนเสนยาว โดยไมมการแตกกง หรอสาขา พอลเมอรแบบกง พอลเมอรแบบนจะมกง หรอสาขาแยกออกมาจากสายโซหลก โดยกงทแยกออกมาจะตองเปนหนวยซาๆ กน หรอเปนหนวยของมอนอเมอรกได พอลเมอรแบบรางแห พอลเมอรแบบนจะมการเชอมโยงกนดวยพนธะเคมเปนแบบรางแห โฮโมพอลเมอร โคพอลเมอร และเฮเทอโรพอลเมอร โฮโมพอลเมอร คอพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรชนดเดยว อาจเรยกวามอนอพอลเมอร โคพอลเมอร คอพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรตงแต 2 ชนดขนไป โดยทแตละมอนอเมอรจะสามารถเกดเปนโฮโมพอลเมอรไดดวย พอลเมอรทใชงานสวนใหญเปนโคพอลเมอร เพราะจะสามารถปรบปรงสมบตทางเคม ทางกายภาพ และเชงกลใหดขน โคพอลเมอรทเรมจากมอนอเมอร 2 ชนด อาจจะเกดผลตภณฑได 4 แบบ โดยถาให A และ B แทนแตละมอนอเมอร โคพอลเมอรทไดจะมดงน แบบสม -A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A-B-A-B-A-B-A-A-A-B-A- แบบสลบ -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A- แบบบลอก -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B- แบบกงหรอกราฟต -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A- B B B B B B B B B เฮเทอโรพอลเมอร คอพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอร 2 ชนด โดยมอนอเมอรชนดหนงไมสามารถเกดเปนโฮโมพอลเมอรได แตมอนอเมอรอกชนดหนงสามารถเกดเปนโฮโมพอลเมอรได การใชงานพอลเมอรลกษณะตางๆ การใชงานพอลเมอร ไดแก อลาสโตเมอร หรอยาง เปนวสดสงเคราะหทมสมบตคลายยาง มสภาพยดหยน สามารถยดหดตวไดสงเมอไดรบแรงกระทา มการเชอมโยงระหวางโมเลกลทาใหเกดความคงตว เสนใย ไดแก ไนลอน พอลเอสเทอร มลกษณะเปนเสนใย มสมบตทนแรงดงไดสง การยดตวตา มจดหลอมเหลวสง เกดการเปลยนรปไดยาก


พลาสตก เปนพอลเมอรกลมใหญ มสมบตอยระหวางเสนใยและอลาสโตเมอร พลาสตกมตงแตทมสมบตแขงมากไปจนถงออนนม หรอยดหยน เราสามารถจาแนกพลาสตกออกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ เทอรมอ-พลาสตก และเทอรมอเซต - เทอรมอพลาสตก เปนพอลเมอรทสามารถออนตว หรอหลอมเหลวไดเมอไดรบความรอน และเมอเยนลงกจะแขงตวไดอก โดยสามารถเกดซาไปซามาโดยไมทาใหสมบตทางเคม และทางกายภาพเปลยนไป เทอรมอ-พลาสตกสามารถนากลบมาเขากระบวนการรไซเคลได เชน พวซ พอลสไตรน พอลเอทลน เปนตน - เทอรมอเซต เปนพอลเมอรทจะหลอมเหลวไดในขนตอนแรกเทานน เมอเกดการเชอมโยงระหวางโมเลกลจนไดโครงสรางแบบเชอมโยงแลวจะไมสามารถหลอมเหลวไดอก เทอรมอเซตจะไมสามารถนามาผานกระบวนการรไซเคลไดอก เชน ไฟเบอรกลาส เมลานน ตวอยางขอสอบ PAT 2 ป 2552 1. โครงสรางของเมลามน และฟอรมาลดไฮดเปนดงน

เมลามน

N N

N

NH2

H2N NH2

HO

Hฟอรมาลดไฮด

ในอตสาหกรรมพลาสตกทนาเมลามนมาทาปฏกรยาควบแนนกบฟอรมาลดไฮด จะไดผลตภณฑพอลเมอรทมโครงสรางแบบใด

1) เสนตรง 2) ขดเปนวง 3) ขดเปนเกลยว *4) รางแห 2. พอลเมอรขนาดโมเลกลใกลเคยงกนทมโครงสรางในขอใดนาจะมจดหลอมเหลวสงทสด

1) nO

OO O *2)

O

O

n

H

HN N

3)

n 4)

n


ตวอยางขอสอบ 1. ปฏกรยาตอไปนเปนการผลตสารใด

CH2

CH

CH2

O

O

O

C C15H31

O

C C15H31

C C15H31

O

OC15H31C

OO

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

+ 3 +3CH3OH CH3

*1) ไบโอดเซล 2) ดโซฮอล 3) แกสโซฮอล 4) สบ 2. นกเรยนผหนงนานามน 3 ชนด ทมเลขออกเทนตางๆ กนมาผสมกนตามจานวน ดงน

นามน เลขออกเทน จานวน (ลตร) X 100 10 Y 90 15 Z 80 25

นามนผสมทไดมเลขออกเทนเทาใด 1) 83 *2) 87 3) 91 4) 95 3. ขอใดถก

A *

*n

B *

O

O

OO

*n

C **n D *

*

Cln

พอลเมอร ชนด ปฏกรยาการเกด 1) A โฮโมพอลเมอร การควบแนน 2) B โคพอลเมอร การเตม *3) C โคพอลเมอร การเตม 4) D โฮโมพอลเมอร การควบแนน


4. ตวอยางของพอลเมอรในขอใดถกทงหมด โคพอลเมอร โฮโมพอลเมอร พอลเมอรธรรมชาต 1) เอนไซม ไนลอน ไหม *2) เจลลาตน พวซ บก 3) สาล พอลไอโซปรน นน 4) ยางพารา พอลเอทลน ฝาย 5. พอลเมอรทเปนองคประกอบของกาวชนดพเศษ (Superglue) มโครงสรางดงน

* CH

CO2CH3

CN

H

n

*

ขอใดผด 1) เปนโฮโมพอลเมอรแบบเสน *2) จดอยในกลมพอลเอสเทอร 3) เตรยมไดจากพอลเมอไรเซชนแบบเตม 4) สตรของมอนอเมอร คอ

CO2CH3

CN

6. ขอความใดไมถกตองเกยวกบนามนทมเลขออกเทน 95 1) ไดจากการปรบปรงนามนทมเลขออกเทนตาโดยการเตมสารเพมเลขออกเทน เชน MTBE 2) ทาใหเครองยนตเดนเรยบกวานามนทมเลขออกเทน 91 *3) ประกอบดวยไอโซออกเทน 95 สวน และเฮปเทน 5 สวนโดยมวล 4) ใชไดกบเครองยนตแบบแกสโซลน


สารชวโมเลกล สารประกอบชวโมเลกล คอ สารประกอบอนทรยตามธรรมชาต ทมอยในกระบวนการ metabolism ของสงมชวต โดยรางกายนนไดรบจากการรบประทานอาหารประเภทตางๆ เชน ไขมน โปรตน คารโบไฮเดรต วตามน เกลอแร และเมอถกยอยแลวรางกายจะนาไปใชประโยชนได สามารถแบงออกเปนประเภท ดงตอไปน โปรตน (proteins) เปน polymer ของ amino acids ตางๆ ซงเชอมตอกนดวยพนธะ amide ทเรยกกนเฉพาะวา peptide bond คารโบไฮเดรต (carbohydrates) เปนสารประกอบพวก monomer หรอ dimer/oligomer/polymer ของ polyhydroxy aldehyde หรอ polyhydroxy ketone ลพด (lipids) เปนสารกลมใหญ ทเรยกรวมสารชวโมเลกลทไมใช carbohydrates หรอ proteins หรอ nucleic acids และไมละลายนา กรดนวคลอก (nucleic acids) มอย 2 ประเภท คอ ribonucleic acid หรอ RNA และ deoxyribonucleic acid หรอ DNA เปนพอลเมอรของนวคลโอไทดตอเชอมกนดวยพนธะฟอสโฟไดเอสเทอร กลมอนๆ เชน วตามนหรอสารสอประสาท (neurotransmitter) หรอสารอนๆ ทไมเขาพวกกบสารในกลมตางๆ 1. กรดอะมโนและพนธะเพปไทด โปรตนเปนสารอนทรยทเปนสวนประกอบสาคญและมความจาเปนตอเซลล รางกายมนษยมโปรตนประมาณรอยละ 50 ของนาหนกแหง โปรตนพบในอาหารประเภทเนอสตว นม ไข ถว งา และธญพช เมอนาโปรตนมาวเคราะหหาธาตองคประกอบ พบวาจะประกอบดวยธาตคารบอน ไฮโดรเจน ออกซเจน ไนโตรเจน เปนองคประกอบหลก นอกจากนยงพบธาตชนดอนๆ เชน กามะถน ฟอสฟอรส เหลก สงกะส ทองแดง เปนตน โปรตนทกชนดจะมกรดอะมโนเปนองคประกอบ กรดอะมโนเหลานจะเชอมตอกนดวยพนธะเอไมด หรอทเรยกกนเฉพาะวา พนธะเพปไทด ซงเปนพนธะโคเวเลนตทเกดขนระหวางหมคารบอกซลของกรดอะมโนตวหนง กบหม อะมโนของกรดอะมโนอกตวหนง และมนาเปนผลตภณฑพลอยได 1 โมเลกล

กรดอะมโนทพบในธรรมชาตนนจะมเฉพาะแอล-ไอโซเมอร (L-isomer) เทานน ซงจะตางจากนาตาลกลเซอราลดไฮดทพบในธรรมชาตทจะเปนด-ไอโซเมอร (D-isomer) โดยปกตจะพบกรดอะมโนอสระอยในรปของซวทเทอรไอออน (zwitterions) คอมประจบวกและประจลบอยในโมเลกลเดยวกน อนเนองมาจากภายในโมเลกลมทง หมกรดและหมเบส เพปไทดทประกอบดวยกรดอะมโน 2 หนวยเรยกวาไดเพปไทด ถาประกอบดวยกรดอะมโน 3 หนวย เรยกวาไตรเพปไทด ถาประกอบดวยกรดอะมโนจานวนนอย (ตากวา 50 หนวย) เรยกวา

โอลโกเพปไทด และถามจานวนมาก จะเรยกวาพอลเพปไทด

H2NHC CR

OOH H N

H HCR

CO

OH+ H2NHC CR

O HN

HCR

CO

OH

peptide bond

dipeptide

+ H2O


สายเพปไทดจะมปลายดานหนงเปนหมอะมโน เรยกปลายดานนวาปลายเอน (N-terminal) และมปลายอกดานหนงเปนหมคารบอกซล เรยกปลายดานนวาปลายซ (C-terminal) โมเลกลทเหนดานบนประกอบดวยกรดอะมโน 2 ชนด เชอมกนดวย 1 พนธะเพปไทด จงเรยกวาไดเพปไทด โปรตนในธรรมชาตนนเกดจากการรวมกนของกรดอะมโนจานวนมากเกดเปนพอลเพปไทด ซงจดเปนพอลเมอร ธรรมชาต ในรางกายของเราประกอบดวยโปรตนหลากหลายชนด ซงโปรตนแตละชนดนนประกอบดวยกรดอะมโน ทเปนพนฐานจานวน 20 ชนด กรดอะมโนบางชนดรางกายสามารถสงเคราะหได แตบางชนดสงเคราะหเองไมได ตองไดรบจากภายนอกโดยการรบประทานเทานน เรยกวา กรดอะมโนจาเปน (essential amino acid) ไดแก เมไทโอนน ทรโอนน ไลซน วาลน ลวซน ไอโซลวซน ฟนลอะลานน ทรปโตเฟน ฮลทดน และอารจนน* โดยกรด อะมโนทง 20 ชนดจะมโครงสรางพนฐานทเหมอนกนคอประกอบดวยหมอะมโน หมคารบอกซล ทตออยบนคารบอนอะตอมเดยวกน เรยกวา แอลฟา-คารบอน (α-carbon) โดยจะมสวนทแตกตางกนคอโซขาง หรอหม R (R side chain) โดยหมโซขางนนจะมโครงสรางทแตกตางกนดงน

ทงนสามารถแบงกลมของหมโซขางตามหมฟงกชนทแตกตางกนได เชน กลมทโซขางมสมบตเปนกรด ไดแก กรดกลตามก กรดแอสปาตก กลมทโซขางมสมบตเปนเบส ไดแก ไลซน ฮสทดน อารจนน กลมทโซขางเปนสารไมมขว ไดแก ไกลซน อะลานน วาลน ลวซน ไอโซลวซน โปรลน เปนตน

1.1 โครงสราง ชนด และหนาทของโปรตน โปรตนสวนใหญทพบในรางกายมกจะเปนโมเลกลทมขนาดใหญ เปนพอลเพปไทดทประกอบดวยกรดอะมโนหลายชนดและมจานวนทแตกตางกนตงแตหลกพนถงหลกหมน โดยยดเหนยวกนไวดวยพนธะเพปไทดและยงมพนธะชนดอนๆ ทาใหโปรตนนนมโครงสรางในระดบทแตกตางกนถง 4 ระดบ ไดแก

H2NC

O

OHH R

side chain

carboxyl groupamino group

α-carbon


โครงสรางปฐมภม (primary structure) เปนโครงสรางในระดบทงายทสด เปนการแสดงการเรยงลาดบของกรดอะมโนทเชอมตอกนเปนสายยาวในโมเลกลโปรตน การเรยงลาดบของกรดอะมโนในโปรตนแตละชนดจะมความแตกตางกนและมความจาเพาะเจาะจง ในการเขยนการเรยงลาดบกรดอะมโนตามหลกสากล จะเขยนแทนกรดอะมโนดวยระบบสามตวอกษรของกรดอะมโนชนดนน จากปลายเอนไปปลายซเพอปองกนความสบสน เชน ไดเพปไทด ทประกอบดวยกรดอะมโน 2 ชนด ไดแก อะลานน และไกลซน จะสามารถเขยนได 2 แบบ ซงไดเพปไทด 2 ชนดนจะเปนคนละชนดกน

H2N

HC CH

O HN

HCCH3

CO

OH

H2N

HC CCH3

O HN

HCH

CO

OH

Gly-Ala Ala-Gly ในโครงสรางระดบปฐมภมนนจะพบในโอลโกเพปไทดสายสนๆ และจะวางตวในลกษณะเปนสายยาวอสระคลายเชอก แตเมอมจานวนกรดอะมโนมากขนกลายเปนพอลเพปไทดหรอโปรตนขนาดใหญ จะมแรงหรอพนธะระหวางกรดอะมโนภายในสายเพปไทดหรอระหวางสายเพปดขน ทาใหเกดโครงสรางในระดบ 3 มตทมความซบซอนขนเปนโครงสรางทตยภม ซงมลกษณะทจาเพาะและแตกตางกนในหลายระดบ โครงสรางทตยภม (secondary structure) เปนโครงสรางทเกดจากการขดหรอมวนหรอพบตวของโครงสรางปฐมภม เนองมาจากการเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางหมคารบอกซล (C=O) ของกรดอะมโนตวหนงกบหมอะมโน (N-H) ของกรดอะมโนอกตวหนงในระยะถดไป 4 หนวยในสายเพปไทดเดยวกน เกดโครงสรางในลกษณะบดเปนเกลยวเหมอนขดสปรง ซงเรยกวาเกลยวแอลฟา ถาพนธะไฮโดรเจนเกดจากหมคารบอกซล (C=O) ของกรดอะมโนตวหนงกบหมอะมโน (N-H) ของกรดอะมโนอกตวหนงระหวางสายเพปไทดทอยใกลกน จะเกดโครงสรางทมลกษณะเปนแผนพบงอ ซงเรยกวาแผนพลทเบตา ซงสามารถเกดซอนทบกนไปมาได โดยสามารถเกดได 2 ลกษณะคอเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดทหนไปทางเดยวกน เรยกวา พาราเลล กบเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดทหนไปทางตรงขามกน เรยกวา แอนตพาราเลล ดงรป

โครงสรางตตยภม (tertiary structure) เปนโครงสรางทเกดจากโครงสรางทตยภม เกดการมวนเขาหากนและไขวกน โดยมแรง ยดเหนยวหลายชนด เกดเปนรปรางตางๆ ทมความจาเพาะในโปรตนแตละชนด โดยแรงยดเหนยวทสาคญ เชน พนธะไฮโดรเจน แรงระหวางประจ พนธะไดซลไฟด แรงลอนดอน แรงไดโพล-ไดโพล ซงแรงเหลานจะยดเหนยวกนทาใหโครงสรางตตยภมอยตวได


โครงสรางจตรภม (quaternary structure) เปนโครงสรางของโปรตนขนาดใหญทมความซบซอนมาก เกดจากการรวมตวของโครงสรางตตยภมหนวยยอยชนดเดยวกนหรอตางชนดกน โดยอาศยแรงยดเหนยวเหมอนทพบในโครงสรางตตยภม และอาจจะมโมเลกลหรออะตอมอนๆอยในโครงสรางดวย เชน ในโปรตนฮโมโกลบนทมรปรางเปนทรงกลมมอะตอมเหลกเปนองคประกอบ หรอโปรตนคอลลาเจนมรปรางเปนเกลยวเสนตรง

ฮโมโกลบน คอลลาเจน โปรตนแตละชนดจะมโครงสรางทแตกตางกน มจานวนและชนดของกรดอะมโนทเปนองคประกอบแตกตางกน และมหนาททแตกตางกนดวย ซงกขนอยกบโครงสราง 3 มตของโปรตนเหลานน เราสามารถแบงประเภทของโปรตนออกไดเปนหลายประเภท เชนแบงตามองคประกอบ แบงตามรปรางใน 3 มต การแบงโปรตนตามองคประกอบสามารถแบงไดเปน 2 กลม ไดแก โปรตนอยางงาย ซงจะมเฉพาะกรดอะมโนเปนองคประกอบเทานน กบโปรตนเชงซอน จะมทงสวนทเปนกรดอะมโนและสวนทไมใชกรดอะมโน (prosthetic group) เชนคารโบไฮเดรต ไขมน กรดนวคลอก เปนองคประกอบดวย ซงจะพบอยทวๆ ไปและพบมากกวาโปรตนอยางงาย สวนการแบงโปรตนตามลกษณะการจดตวในโครงสราง 3 มต สามารถแบงออกเปน โปรตนทรงกลม (globular protein) โปรตนเหลานเกดจากการขดตวและอดแนน (coil) จนเปนกอนกลม สามารถละลายนาไดด สวนใหญทาหนาทเกยวกบกระบวนการตางๆ ทเกดขนภายในเซลล ตวอยางเชน เอนไซม ฮอรโมนอนซลน ฮโมโกลบน โกลบลน เปนตน โปรตนเสนใย (fibrous protein) โปรตนเหลานเกดจากการพนกนของสายพอลเพปไทดในลกษณะเปนสายยาวคลายเสนใย ละลายนาไดนอย หรอไมละลายนา มความแขงแรง เหนยวและมความยดหยนสง สวนใหญทาหนาทเปนโครงสรางในเนอเยอ เสนผม เลบ กลามเนอ กบสตว ตวอยางเชน คอลลาเจนในเนอเยอ ไฟโบรอนในเสนไหม อลาสตนในเอน เคราตนในเสนผม เปนตน นอกจากนยงสามารถแบงชนดของโปรตนตามหนาททางชวภาพไดอกดวยดงตาราง

ชนดของโปรตน หนาท ตวอยาง โปรตนเรงปฏกรยา เรงปฏกรยาเชงชวภาพในสงมชวต เอนไซมอะไมเลส เอนไซมทรปซน โปรตนฮอรโมน ควบคมกระบวนการตางๆ ในรางกาย อนซลน ฮอรโมนเจรญเตบโต โปรตนขนสง ขนสงสารไปสสวนตางๆ ของรางกาย ฮโมโกลบน ทรานสเฟอรน โปรตนโครงสราง สรางความแขงแรงใหกบอวยวะตางๆ คอลลาเจน เคราตน อลาสตน โปรตนสะสม สะสมสารอาหารตางๆ เฟอรทน เคซน โปรตนปองกน ปกปองและกาจดสงแปลกปลอม แอนตบอด


ในหวขอนจะกลาวถงรายละเอยดของโปรตนชนดหนง ททาหนาทเปนตวเรงปฏกรยาทางชวภาพในเซลลสงมชวต นนกคอ เอนไซม ซงเปนโปรตนชนดหนงทชวยควบคมการเกดปฏกรยาเคมภายในรางกาย โดยการลดพลงงานกอกมมนตและทาใหอนภาคของสารตงตนรวมตวกบเอนไซมไดอยางเหมาะสม ทาใหปฏกรยาเกดไดเรวขน เชน การยอยโปรตนทลาไสเลกจนไดกรดอะมโน ใชเวลาเพยง 2-3 ชวโมงทอณหภม 37 องศาเซลเซยส และ pH เกอบเปนกลาง ในขณะทถาทาในหองปฏบตการโดยตมโปรตนกบกรดเขมขนทอณหภม 100 องศาเซลเซยสจะใชเวลาไมนอยกวา 24 ชวโมง

การทางานของเอนไซมนนจะเรงปฏกรยาเฉพาะอยางใดอยางหนงเทานน หมายความวาเอนไซมชนดหนงๆ จะเรงปฏกรยาชนดหนงใหเรวขน แตจะไมเรงปฏกรยาชนดอนเลย แมวาจะเปนปฏกรยาทคลายคลงกนมากกตาม เชนเอนไซม- ซเครส จะเรงปฏกรยาไฮโดรไลซสของซโครสใหกลายเปนกลโคสและฟรกโทส แตจะไมเรงปฏกรยาไฮโดรไลซสของมอลโทสใหกลายเปนกลโคส 2 โมเลกล ดงนนจงพบวามเอนไซมหลายชนดในเซลลของสงมชวต การทางานของเอนไซมจะเรมจากสารตงตนซงในทาง

ชวเคมจะเรยกวา สบสเตรต เขาจบกบเอนไซมและเกดการเปลยนแปลงไปจนกระทงปฏกรยาสนสด ไดผลตภณฑและเอนไซมกลบคนมา โดยในเอนไซมจะมบรเวณเรง (active site) ซงเปนบรเวณจาเพาะทจะใหสบสเตรตเขามาจบกนไดพอดกบเอนไซมเหมอนกบแมกญแจกบลกกญแจ อยางไรกตามเอนไซมบางชนดอาจมบรเวณเรงมากกวาหนงบรเวณได 1.2 การแปลงสภาพของโปรตน (denaturation of protein) โปรตนแตละชนดไมวาจะอยในโครงสรางระดบใด ถาแรงยดเหนยวตางๆถกทาลาย จะทาใหโครงสรางของโปรตนเปลยนแปลงไป โดยเกดการคลายตวออก ทาใหโครงสรางในสามมตของโปรตนเปลยนแปลงไป และไมสามารถทาหนาททางชวภาพได เรยกวา การแปลงสภาพของโปรตน โดยปจจยตางๆ ทมผลตอการแปลงสภาพของโปรตน เชน ความรอน pH ตวทาละลาย ไอออนของโลหะบางชนด เชน Pb2+, Hg2+, Ag+, Cd2+ เปนตน สาหรบการทดสอบโปรตนนน โปรตนทกชนดจะสามารถทาปฏกรยากบ CuSO4 ในสารละลาย NaOH ซงเรยกวาสารละลายไบยเรต ไดสารสมวงหรอนาเงนซงเปนสทเกดจากสารเชงซอนระหวางพนธะเพปไทดและ Cu2+ ในขณะทกรดอะมโนนนจะไมทาปฏกรยาน 2. คารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรต คอ สารประเภทไฮเดรตของคารบอน สตรทวไปคอ Cn(H2O)n แตในปจจบนหมายถงสารประเภท polyhydroxylated aldehyde หรอ ketone


ประเภทของคารโบไฮเดรต แบงเปนนาตาลโมเลกลเดยว (monosaccharide) นาตาลโมเลกลค (disaccharide) และพอลแซคคาไรด (polysaccharide) โดยในการแยกประเภทของคารโบไฮเดรตนนจะตองพจารณา 3 ลกษณะทสาคญ คอ - พจารณาวาเปนนาตาลแอลโดส (แอลดไฮด) หรอ คโตส (คโตน) - พจารณาจานวนคารบอนอะตอมวาเปน triose (C3) tetrose (C4) pentose (C5) หรอ hexose (C6) - พจารณาไอโซเมอรวาเปน D-sugar หรอ L-sugar โดยพจารณาจากโครงสรางแบบ Fischer

H OH

CH2OH

O H

HO H

CH2OH

OCH2OH

D-aldotriose L-ketotetrose โดยนาตาลโมเลกลเดยวทควรรจก ไดแก กลโคส กาแลกโทส และฟรกโทส

โครงสรางประเภทวงของนาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลเดยวสามารถเกดเปนโครงสรางแบบวงได โดยการทาปฏกรยาระหวางหมแอลดไฮด (-CHO) หรอคโตน (C=O) กบหมไฮดรอกซ (-OH) ภายในโมเลกล ซงจะเกดเปนโครงสราง 5 เหลยม (furanose) หรอ 6 เหลยม (pyranose) ดงภาพ


นาตาลโมเลกลค เกดจากการรวมตวของนาตาลโมเลกลเดยว 2 โมเลกล โดยมพนธะไกลโคซดกเชอมตอระหวางโมเลกลทง 2 ในทานองเดยวกนกสามารถถกไฮโดรลซสไดนาตาลโมเลกลเดยว 2 โมเลกลเชนกน นาตาลโมเลกลคทควรรจก ไดแก ซโครส ทเกดจากกลโคส + ฟรกโทส แลคโตส ทเกดจากกาแลคโตส + กลโคส และมอลโตส ทเกดจากกลโคส + กลโคส นาตาลพอลแซคคาไรด เกดจากการรวมกนของนาตาลโมเลกลเดยวจานวนมากเชน แปง ไกลโคเจน และเซลลโลส โดยทงแปง ไกลโคเจน และเซลลโลสนนตางประกอบดวยกลโคสทงหมด เพยงแตมการสรางพนธะและความเปนโซตรง โซกง ทแตกตางกนเทานนทงสามชนดสามารถเกดการไฮโดรลซสไดนาตาลโมเลกลเดยวทเปนกลโคสจานวนมาก โดยในการทดสอบแปงจะใหผลบวกกบสารละลายไอโอดน ไดเปนสารประกอบเชงซอนสนาเงน เราสามารถทดสอบนาตาลไดโดยทดสอบกบสารละลายเบเนดกต (สารละลายผสมระหวาง CuSO4, Na2CO3 และโซเดยมซเตรต เปน Cu2+/OH- มสนาเงน) โดยนาตาลโมเลกลเดยวเทานนทสามารถทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกตไดตะกอนสแดงอฐ สวนนาตาลโมเลกลคและพอลแซคคาไรดไมสามารถทาปฏกรยาได ยกเวนแตวาจะไฮโดรไลซสใหไดเปนนาตาลโมเลกลเดยวกอน สาหรบพอลแซคคาไรดประเภทแปงนน ประกอบดวย 2 ชนด คอ อะไมโลสซงเปนพอลแซคคาไรด แบบโซตรง และอะไมโลเพคตนซงเปนพอลแซคคาไรดแบบโซกง นอกจากนยงพบไกลโคเจนซงเปนคารโบไฮเดรต ทสะสมในเซลลของสตวพบมากในตบและกลามเนอ จะประกอบดวยสวนทเปนอะไมโลเพคตน แตจะมมวลโมเลกลและโซกงมากกวา เซลลโลสเปนพอลแซคคาไรดทประกอบดวยเซลลโลสจานวนมากเชอมตอกนเปนพอลเมอรแบบโซตรงเชนเดยวกบอะไมโลส แตลกษณะการเชอมตอจะตางกน ดงรป


เซลลโลส ไกลโคเจน แปง

ตารางการทดสอบนาตาล นาตาล การทดสอบเบเนดกต การทดสอบกบ I2

มอนอแซคคาไรด ไดแซคคาไรด (ยกเวนซโครส)

แปง ไดสนาเงน ไกลโคเจน ไดสแดงเขม เซลลโลส

3. ไขมน ไขมน มความสาคญตอสงมชวตในแงทเปนทงแหลงพลงงานสวนประกอบของเนอเยอ และฮอรโมน lipids : steroids, terpenes, fatty acids fatty acids : waxes เปนเอสเทอรของแอลกอฮอลสายยาว triacylglycerols (fats, oils) เปนเอสเทอรของ glycerol glycerophospholipids เอสเทอรของ glycerol กบกรดฟอสฟอรก และแอลกอฮอล

ไขมนและนามนเปนสารประกอบประเภทเอสเทอรทเกดจากกลเซอรอล (แอลกอฮอล) กบกรดไขมน 3 โมเลกล จงเรยกวาไตรกลเซอไรด หรอไตรเอซลกลเซอรอลซงมสตรโครงสรางทวไปแสดงดงภาพ

HOH

H

HH

HO

H

O

O

OH

OH

HO

HH

H

OHH

O

OH

OH

O

O

H

HO

HH

H

OHH

O

HOH

H

HH

HO

HO

1

6

OH

HO

HH

H

OHH

O

OHH

OH

H

HH

HO

H

O

O

OH

OH

O

HOH

H

HH

HO

HO

OH

HO

HH

H

OHO

H

OHOH

O

H

HO

HH

H

OH

O

H

H

OOH

H

HH

HO

H

O

OH


กรดไขมนเปนกรดคารบอกซลกประเภทหนงทมจานวนคารบอนอะตอมตงแต 12 อะตอมขนไป โดยสวนใหญในธรรมชาตจะพบเปนเลขค และมทงชนดกรดไขมนอมตว (มแตพนธะเดยว) เชน กรดลอรก [CH3(CH2)10COOH] กรดสเตยรก [CH3(CH2)16COOH] สวนกรดไขมนไมอมตว (มพนธะคอยางนอยหนงตาแหนงอยในโมเลกล) เชน กรดโอเลอก [CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH] กรดไลโนเลอก [CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH] เปนตน กรดไขมนอมตวมจดเดอดและจดเยอกแขงสงกวากรดไขมนไมอมตวทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน เนองจากโมเลกลของกรดไขมนอมตวเปนสายตรงทาใหสามารถจดเรยงโมเลกลไดเปนระเบยบ ดงนน ไขมนซงเปนของแขงและพบในสตว ประกอบดวยกรดไขมนอมตวมากกวากรดไขมนไมอมตว สวนนามนซงเปนของเหลวและมกพบในพชประกอบดวยกรดไขมนไมอมตวมากกวากรดไขมนอมตว กรดไขมนอมตว กรดไขมนไมอมตว ปฏกรยาของไขมน 1. การเกดกลนเหมนหน เกดจากปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนาโดยมจลนทรยเปนตวเรงปฏกรยา หรอปฏกรยาออกซเดชนกบอากาศทาใหไดสารประกอบอนทรยทมกลนเหมนหน วธการปองกน คอ การเกบในททแหง หรอเตมสารกนเหมนหน (Antioxidiant) เชน วตามน E วตามน C สาร BHT 2. ไฮโดรจเนชน: การเตรยมเนยเทยม (magarine)

นามน + H2/ตวเรงปฏกรยา → ไขมน 3. ฮาโลจเนชน: สงเกตการฟอกสสารละลาย I2 ใชทดสอบปรมาณของกรดไขมนไมอมตว 4. Saponification :

ไขมน สบ กลเซอรอล


ในโครงสรางทางเคมของไขมนหรอนามน จะประกอบดวยกลเซอรอล กบ กรดไขมน ซงมารวมกนอยในรปของเอสเทอร ซงเอสเทอรของกรดไขมนนจะสามารถทาปฏกรยากบนาได โดยตองมตวเรงปฏกรยา เชน กรดหรอเบส ถาใชกรดเปนตวเรงปฏกรยา จะไดผลตภณฑเปนกลเซอรอลและกรดไขมนกลบคนมา จะเรยกปฏกรยานนวา ปฏกรยาไฮโดรไลซสของไขมน แตถาใชเบสเปนตวเรงปฏกรยา จะไดผลตภณฑเปนกลเซอรอลและเกลอของ กรดไขมนแทน และจะเรยกปฏกรยานนวา ปฏกรยาสะปอนนฟเคชน (sponification) เกลอของกรดไขมนนกคอสบนนเอง โดยทโครงสรางทางเคมของสบ จะประกอบดวยไฮโดรคารบอนสายยาวและมปลายเปนหมคารบอก-ซเลท (carboxylate) ซงทงสองสวนนจะมสมบตตางกน คอ สวนของไฮโดรคารบอนสายยาว จะสามารถละลายนามนหรอไขมนไดด สวนปลายทเปนหมคารบอกซเลท จะสามารถละลายนาไดด ดงนน เมอนาสบมาเตมในสารผสมระหวางนามนกบนา จงทาใหสารทงสองสามารถละลายกนได โดยมสบเปนตวกลาง เปรยบไดกบ การใชสบทาความสะอาดเสอผาทมคราบสกปรกเปนไขมน ใหสบเปนตวพาไขมนละลายไปกบนานนเอง 4. กรดนวคลอก กรดนวคลอกเปนสารทมโมเลกลขนาดใหญ เปนพอลเมอรทพบบนโครโมโซมในนวเคลยสของเซลล มสมบตเปนกรด และมหนาทควบคมการสงเคราะหโปรตนซงนาไปสการถายทอดทางพนธกรรม กรดนวคลอกแบงออกเปน 2 ชนด คอ deoxyribonucleic acid (DNA) และ ribonucleic acid (RNA)

โดยปกต DNA จะประกอบดวยเกลยวสายพอลเมอร 2 สาย ทยดตดกนดวยพนธะไฮโดรเจนลกษณะคลายบนไดวน โดยแตละสายของพอลเมอรเกดจากโมโนเมอรทเรยกวา nucleotides ซงนวคลโอไทดจะประกอบดวยสวนสาคญ 3 สวน คอหนวยของนาตาลไรโบส หนวยไนโตรจนสเบส และหมฟอสเฟต แสดงดงภาพ


โดยนาตาลทพบใน DNA นนจะเปนนาตาลดออกซไรโบส สวนนาตาลทพบใน RNA นนจะเปนนาตาลไรโบส ในขณะทหมเบสนนจะม 5 ชนด ไดแก อะดนน (adenine, A) ไทมน (thymine, T) ไซโตซน (cytosine, C) และกวานน (guanine, G) และยราซล (uracil, U) โดยใน DNA จะพบ A T C G สวนใน RNA จะพบ A U C G แทน เมอนวคลโอไทดหลายโมเลกลมารวมกนจะเกดเปนพอลเมอร ทเชอมตอกนระหวางนาตาลไรโบสของนวคล- โอไทดโมเลกลหนงกบหมฟอสเฟตของนวคลโอไทดอกโมเลกลหนง เรยกวา พอลนวคลโอไทด และในธรรมชาตเราจะพบพอลนวคลโอไทดในลกษณะเกลยวค ซงประกอบดวยสายพอลนวคลโอไทด 2 สายยดเหนยวกนดวยพนธะไฮโดรเจนระหวางคเบส โดยมการจบค คอ เบสไทมนจะจบกบอะดนน และเบสไซโตซนจะจบกบกวานน และ เรามกอานลาดบเบส (code) จากปลายดาน 5′ ไปยง 3′ (ACGT) สวน RNA เปนพอลนวคลโอไทดคลายกบ DNA แตโครงสรางของ RNA จะประกอบดวยสาย พอลนวคลโอไทดเพยงสายเดยว ไมเปนเกลยวค และมเบส A U C G เทานน


ตวอยางขอสอบ PAT 2 ป 2552 1. หากนาสบซงมโครงสรางดงตอไปนมาเตมสารตางๆ ลงไป

Na+O-O

สารในขอใดทเกดปฏกรยากบสบแลวไดตะกอนของกรดไขมนอมตวกลบคนมา *1) HCl(aq) 2) กลเซอรอล 3) เอทานอล 4) ไมเกดปฏกรยากบสารใดๆ 2. Thyrotropin-releasing hormone มโครงสรางเปนเพปไทดสายสนๆ ดงภาพ

OH2N

OO

O

H HN

NNH

NN

หากฮอรโมนนจานวน 1 โมล เกดปฏกรยาไฮโดรลซสอยางสมบรณดวยสารละลายกรด จะไดผลตภณฑทมโครงสรางเปนกรดอะมโน ทแตกตางกนทงสนกชนด

1) 1 ชนด 2) 2 ชนด *3) 3 ชนด 4) 4 ชนด 3. ถานากรดอะมโนสองชนด คอ ไกลซน และอะลานน ชนดละ 1 โมล มาตมรวมกนโดยมกรดเปนตวเรง

ปฏกรยา จะไดผลตภณฑเฉพาะทเปนสารประกอบไดเพปไทดทงสนกชนด

H2N OHO

ไกลซน (Gly)

H2N OHO

อะลานน (Ala) 1) 1 ชนด 2) 2 ชนด 3) 3 ชนด *4) 4 ชนด


ตวอยางขอสอบ 1. ตารางแสดงผลการทดสอบสาร A, B และ C

สาร ไบยเรต เบเนดกต ไอโอดน A สารละลายสมวง สารละลายสฟาใส สารละลายสนาตาลแดง B สารละลายสฟาเขม เกดตะกอนสนาตาลแดง สารละลายสนาตาลแดง

C สารละลายสฟาเขม สารละลายสเขยวขน มตะกอนสนาตาลแดงเลกนอย

สารละลายสนาเงน สาร A, B และ C ในขอใดใหผลการทดสอบเปนไปตามตาราง 1) A : ไตรเพปไทด B : นาตาลทราย C : อะไมโลส *2) A : เจลาตน B : กลโคส C : ขาวหมาก 3) A : ไขขาวดบ B : ฟรกโทส C : ขาวตมจนเปอยเละ 4) A : ไกลซลไกลซน B : มอลโทส C : ขาวทผานการเคยวใหละเอยด 2. สารชวโมเลกลตอไปน ขอใดไมจดเปนพอลเมอรแบบเสนทงหมด 1) แปง คอลลาเจน สาล 2) โปรตน เซลลโลส ดเอนเอ *3) อะไมโลส อารเอนเอ เพปไทด 4) อะไมเลส กรดนวคลอก เดกซตรน 3. สารในขอใดเกดปฏกรยาและทาปฏกรยาตอไปนไดทงหมด สะปอนฟเคชน สารละลายไอโอดน สารละลายเบเนดกต CUSO4/NaOH *1) นามนปาลม มนสาปะหลง กาแลกโทส นมสด 2) ไขมน กระดาษทชช กลโคส เจลาตน 3) เอสเทอร สาล ฟรกโทส ไขขาว 4) นามนงา นาบกสกด นาตาลทราย นาเตาห 4. ไขมนชนดหนงทาปฏกรยาสะปอนฟเคชนกบโซเดยมไฮดรอกไซดจานวน 12.0 กรม ไดผลตภณฑเปน

เกลอโซเดยมของกรดไขมน 82.8 กรม และกลเซอรอลไขมนชนดน ควรเปนกรดใด กรดไขมน สตรโครงสราง ปาลมตก CH3(CH2)14COOH

ปาลมโตเลอก CH3(CH2)5CH = CH(CH2)7COOH สเตยรก CH3(CH2)16COOH โอเลอก CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH

*1) ปาลมตก 2) ปาลมโตเลอก 3) สเตยรก 4) โอเลอก


ปรมาณสมพนธ มวลอะตอมของธาต คอ ตวเลขทไดจากการเปรยบเทยบมวลของธาต 1 อะตอมกบมวลของธาตมาตรฐาน 1 อะตอม

มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม (กรม)

121 มวลของ C-12 1 อะตอม (กรม)

121 มวลของ C-12 1 อะตอม = 1.66 × 10-24 กรม

มวลอะตอมของธาตเปนคาเปรยบเทยบระหวางมวล 1 อะตอมของธาตนนกบมวลของ C-12 แตมวลของธาต 1 อะตอม เปนมวลทแทจรงของธาตนน คามวลอะตอมของธาตในตารางธาตเปนคามวลอะตอมเฉลยขนกบคามวลอะตอม และปรมาณของแตละไอโซโทปทพบในธรรมชาต จะใชเครองแมสสเปกโทรมเตอรหามวลอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปของธาต ตวอยางท 1 จงคานวณมวลอะตอมของนออนจากแมสสเปกตรมของนออน

(90.51)

มวลอะตอม

25

Ne2010

ปรมา

ณทพบ

(รอย

ละ)

5075

100

20 21 22

Ne2110

Ne2210

(0.27) (9.22)

วธคด มวลอะตอมของ Ne = 100

22)(9.2221)(0.2720)(90.51 ××× ++

= 100202.845.671810.2 ++ = 20.1871

วทยาศาสตร เคม (134)__________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2010

ตวอยางท 2 ธาต X จานวน 10 อะตอม มมวลเปน 5 เทาของธาตคารบอน จานวน 4 อะตอม มวลอะตอมของธาต X มคาเทาใด * 1) 24 2) 32 3) 35 4) 40 วธคด มวลของธาต 4 อะตอม = มวลอะตอม × 12

1 มวล C-12 4 อะตอม

มวลของธาต 10 อะตอม = 410 × มวลอะตอม × 12


410 × มวลอะตอม × 12

1 = 5 มวลอะตอมของธาต = 24 การคานวณมวลโมเลกลพจารณาไดจาก

1. มวลโมเลกล = มวลของสาร 1 โมเลกล (กรม)

121 มวลของ C-12 1 อะตอม (กรม)

2. กรณททราบสตรเคมของสาร มวลโมเลกลของ Na2B4O7 ⋅ 10H2O = 2(23) + 4(11) + 7(16) + 10(18) = 382 โมล หมายถง ปรมาณสารทมจานวนอนภาคเทากบจานวนอะตอมของ C-12 ทมมวล 12 กรม หรอ 6.02 × 1023 อนภาค สาร 1 โมล จะมมวลเปนกรมเทากบมวลอะตอมของธาต หรอมวลโมเลกลของสาร ปรมาตรตอโมลของแกส = 22.4 dm3 ท STP

โมล = มวล (กรม) มวลอะตอมหรอมวลโมเลกล

= 22.4STP ท )(dm ปรมาตร 3

= 23106.02คจานวนอนภา

×

ตวอยางท 3 กาหนดให - ธาต Y 3 อะตอมมมวลเปน 4 เทาของมวลคารบอน -12 - ธาต X ในธรรมชาตม 2 ไอโซโทป คอ 14X และ 15X - ธาต 14X มมวลอะตอม = 14.00 ปรมาณรอยละทพบในธรรมชาต = 99.6 และธาต 15X มมวลอะตอม = 15.00 สารประกอบทมสตรโมเลกล XY ทมจานวนอะตอมเทากบ 6.02 × 1023 อะตอม จะมนาหนกกกรม วธคด มวลของธาต 1 อะตอม = มวลอะตอม × 12


มวลของ Y 3 อะตอม = 3 × มวลอะตอมของ Y × 121 มวล C-12 1 อะตอม

3 มวลอะตอมของ Y × 121 = 4

มวลอะตอมของ Y = 16 มวลอะตอมของ X = 100

15(0.4)14(99.6) +

= 10061394.4 + = 14.004

มวลโมเลกล XY = 14 + 16 = 30


วธการเปลยนแปลงคาและหนวยตางๆ โดยใชแฟคเตอรเปลยนหนวย

gXY = 210 6.02 23× โมเลกล XY ×

XYโมเลกล 10 6.02gXY 30

23×

= 15 g ตวอยางท 4 สารประกอบ Mg3(PO4)2 ทประกอบดวย P เทากบ a อะตอม มมวลกกรม (Mg = 24, P = 31, O = 16) * 1) 2.18 × 10-22 a 2) 4.36 × 10-22 a 3) 131 a 4) 293 a วธคด มวลโมเลกล Mg3(PO4)2 = 262 P 2 โมล ในสารประกอบ Mg3(PO4)2 1 โมล P 2 × 6.02 × 1023 อะตอม ในสารประกอบ Mg3(PO4)2 262 กรม P a อะตอม ในสารประกอบ Mg3(PO4)2 23106.022

a262××

กรม

สารละลาย ความเขมขนของสารละลาย บอกไดหลายวธ ดงน 1. รอยละหรอสวนใน 100 สวน (pph), สวนในลานสวน (ppm), สวนในพนลานสวน (ppb)

รอยละโดยมวลของ A = มวลของ A (หนวยมวล) มวลของสารละลาย (หนวยมวล)

× 100

รอยละโดยปรมาตรของ A = ปรมาตรของ A (หนวยปรมาตร) ปรมาตรของสารละลาย (หนวยปรมาตร)

× 100

รอยละโดยมวล/ปรมาตรของ A = มวลของ A (หนวยมวล) ปรมาตรของสารละลาย (หนวยปรมาตร)

× 100

2. บอกปรมาณตวละลายเปนโมล ตวทาละลายเปนมวล, ปรมาตร หรอ โมล

โมแลลต = โมแลล (m) = (kg)ำละลายมวลของตวท(mol) งตวละลายจานวนโมลขอ

โมลารต = โมลาร (M) = L)หรอ(dmสารละลายปรมาตรของ

(mol) งตวละลายจานวนโมลขอ3

เศษสวนโมลของ A = (mol)ารละลายมของสารในสจานวนโมลรว(mol) A งจานวนโมลขอ

รอยละโดยจานวนโมลของ A = เศษสวนโมลของ A × 100


การเตรยมสารละลาย 1. การเตรยมสารละลายจากสารบรสทธ mol = 1000

mv

มวล = mol × มวลโมเลกล 2. การทาสารละลายเขมขนใหเจอจางลง จานวนโมลของตวละลายกอน และหลงการทาใหเจอจางจะมคาเทาเดม M1V1 = M2V2 ตวอยางท 5 สารละลาย NaBr ความเขมขนรอยละ a โดยมวล มความหนาแนนเทากบ b g/cm3 เมอนาสารละลายน ปรมาตร 50.0 cm3 เจอจางเปน 250.0 cm3 สารละลายทไดมความเขมขนเทาใด (Na = 23, Br = 80) 1) 103

b a × M 2) 103 b a × m * 3) 103

ba2 ×× M 4) 103 b a 2 ×× m

วธคด M1V1 = M2V2 103

ba10 × 50 = M2 × 250

M2 = 103ba2 ×× mol/dm3

ตวอยางท 6 มสารละลายกรด HCl เขมขน 0.40 โมลาร จานวน 500 มลลตร และสารละลายกรด HCl เขมขน 0.10 โมลาร จานวน 500 มลลลตร ตองการเตรยมสารละลายกรด HCl เขมขน 0.20 โมลาร จานวน 500 มลลลตร วธเตรยมตอไปน ขอใดถกตอง 1) ใชสารละลายกรด HCl เขมขน 0.40 โมลาร จานวน 200 มลลลตร ผสมกบสารละลายกรด HCl

เขมขน 0.10 โมลาร จานวน 300 มลลลตร 2) ใชสารละลายกรด HCl เขมขน 0.40 โมลาร จานวน 300 มลลลตร ผสมกบสารละลายกรด HCl

เขมขน 0.10 โมลาร จานวน 200 มลลลตร * 3) ใชสารละลายกรด HCl เขมขน 0.40 โมลาร จานวน 200 มลลลตร ผสมกบสารละลายกรด HCl

เขมขน 0.10 โมลาร จานวน 200 มลลลตร แลวเตมนา 100 มลลลตร 4) ใชสารละลายกรด HCl เขมขน 0.40 โมลาร จานวน 200 มลลลตร ผสมกบสารละลายกรด HCl

เขมขน 0.10 โมลาร จานวน 100 มลลลตร แลวเตมนา 200 มลลลตร วธคด MV = M1V1 + M2V2 0.2 × 500 = (0.4 × 200) + (0.1 × 200)


การหาจดเดอดของสารบรสทธ และสารละลาย

เทอรมอมเตอร

แทงแกวคนสาร

หลอดคะปลลาร

หลอดทดลองขนาดเลก

การหาจดหลอมเหลวของสารบรสทธ และสารละลาย

เทอรมอมเตอร

แทงแกวคนสารหลอดคะปลลาร

สรป ตวละลายจะเปนสารใดกได แตเปนสารทระเหยยาก และไมแตกตวเปนไอออน 1. จดเดอดของสารละลายจะสงกวาจดเดอดของตวทาละลายบรสทธ 2. จดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงของสารละลายจะตากวาจดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงของตวทาละลายบรสทธ 3. สารละลายทมตวทาละลายชนดเดยวกน ถามความเขมขน (mol/kg) เทากน จะมจดเดอดและจดเยอกแขงเทากน 4. สารละลายทมตวทาละลายชนดเดยวกน ความเขมขน (mol/kg) ของสารละลายยงสงจดเดอดจะสงขนดวย แตจดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงจะยงตา

∆Tb = Kbm = Kb × 2

1 WMw 1000W××

∆Tf = Kfm = Kf ×

21

WMw 1000W××


∆Tb = ผลตางระหวางจดเดอดของสารละลายกบจดเดอดของตวทาละลายบรสทธ ∆Tf = ผลตางระหวางจดเยอกแขงของตวทาละลายบรสทธกบจดเยอกแขงของสารละลาย m = ความเขมขนของสารละลายเปนโมแลล หรอโมลตอกโลกรม Kb = คาคงทของการเพมของจดเดอด Kf = คาคงทของการลดของจดเยอกแขง W1 = มวลของตวละลาย (กรม) W2 = มวลของตวทาละลาย (กรม) Mw = มวลโมเลกลของตวละลาย ตวอยางท 7 นาสาร A หนก 1.5 กรม กบสาร B ละลายในเบนซน ปรมาตร 100 cm3 ไดสารละลายทม จดเยอกแขงเทากบ 5.021°C สาร B ทใชหนกกกรม กาหนดให ความหนาแนนของเบนซน = 0.9 g/cm3 จดเยอกแขงของเบนซน = 5.533 °C คา Kf ของเบนซน = 5.12 °C/m มวลโมเลกล A = 300 มวลโมเลกล B = 250 * 1) 1.00 2) 1.25 3) 2.00 4) 2.50 วธคด สาร B ทใชหนก x กรม mol A = 300

1.5 = 0.005

mol B = 250x

∆Tf = Kf × 2

1 WMw 1000W××

5.533 - 5.021 = 5.12 ×

+ 250

x 0.005 × 0.91001000×

สาร B ทใชหนก = 1 กรม ตวอยางท 8 จากขอมลของสารตอไปน

สาร ความเขมขน (mol/kg) จดเดอด (°C) A - 80.0 B - 75.5

สารละลาย X ใน A 0.5 81.5 สารละลาย Y ใน B 1.5 78.5

สารละลาย X ใน B ความเขมขน 2 mol/kg และสารละลาย Y ใน A ความเขมขน 1 mol/kg จะมจดเดอดตางกนกองศาเซลเซยส (3.5°C)


ตวอยางท 9 ถาจดเยอกแขงของแนฟทาลนเทากบ 80.6°C เมอนาสารตวอยาง (XmYn) หนก 0.51 กรม มาละลายในแนฟทาลน 10.2 กรม พบวาสารละลายมจดเยอกแขง 78.9°C สตรโมเลกลของ XmYn คอขอใด (กาหนด Kf ของแนฟทาลน = 6.80°C ⋅ kg/mol และมวลอะตอม X = 100, Y = 50) 1) XY * 2) XY2 3) X2Y 4) XY3 วธคด ∆Tf = Kf ×

21

WMw 1000W××

80.6 - 78.9 = 6.8 × 10.2Mw 10000.51

××

การคานวณมวลเปนรอยละจากสตร รอยละของ A ในสารประกอบ = ระกอบมวลของสารป

100Aมวลของ ×

ตวอยางท 10 วเคราะหผลกของสารประกอบชนดหนงซงมสตรเปน Na2XH20O14 พบวาผลกน 1.5 กรม มธาต X รอยละ 15.2 โดยมวล มวลอะตอมของธาต X เปนเทาใด (Na = 23, H = 1, O = 16) 1) 45.0 * 2) 52.0 3) 59.1 4) 62.6 วธคด รอยละของ X ในสารประกอบ = ระกอบมวลของสารป

100X มวลของ ×

15.2 = 14(16)20(1)X 2(23)100X

+++×

X = 51.98 ตวอยางท 11 สารประกอบ heachlorophene หนงโมเลกลม Cl จานวน 6 อะตอม และมรอยละโดยมวลของ Cl เทากบ a สารประกอบ hexachlorophene มมวลโมเลกลเทาใด (Cl = 35.5)

* 1) a100 6 35.5 ×× 2) a

100 6 10 6.02 35.5 23 ××××

3) 100a 6 35.5 ×× 4) 100

a 6 10 6.02 35.5 23 ××××


การคานวณปรมาณสารในปฏกรยาเคม กฏทรงมวล อองตวน - โลรอง ลาววซเอ ทดลองเผาสารในหลอดทปดสนท พบวามวลรวมของสารกอนเกดปฏกรยาเทากบมวลรวมของสารหลงเกดปฏกรยา ระบบปด เปนระบบทไมมการถายเทมวลกบสงแวดลอม

2KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq) ตะกอนสเหลอง ระบบเปด เปนระบบทมการถายเทมวลกบสงแวดลอม

CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) ภาวะของระบบคอสมบตของสารและปจจยทมผลตอสมบตของระบบ กฎสดสวนคงท โจเซฟ เพราสต ศกษาการเตรยมสารประกอบ พบวาสารประกอบชนดหนงเตรยมดวยวธการทแตกตางกน จะมอตราสวนโดยมวลของธาตทรวมกนเปนสารประกอบคงทเสมอ การศกษาปรมาตรของแกสในปฏกรยาระหวาง O2 กบ NO

กรดไนตรก

ทองแดง

แกสไนโตรเจนมอนอกไซด

การเตรยมแกสไนโตรเจนมอนอกไซด

การถายแกสจากหลอดทดลองเขาสกระบอกตวง

เมอวดปรมาตรของ O2 และ NO ทเขาทาปฏกรยาพอดกนแลวอตราสวนโดยปรมาตร O2 : NO = 1 : 2 กฎการรวมปรมาตรของแกส หรอเรยกวา กฎของเกย-ลสแซก สรปวา ทอณหภมและความดนคงท อตราสวนระหวางปรมาตรของแกสททาปฏกรยาพอดกบปรมาตรของแกสทเกดขน จะเปนเลขจานวนเตมลงตวนอยๆ กฎของอาโวกาโดร สรปวา ทอณหภมและความดนเดยวกนแกสใดๆ ทมปรมาตรเทากน จะมจานวนโมเลกลเทากน ความสมพนธระหวางปรมาณของสารในสมการเคม ผลไดรอยละ = ษฎผลไดตามทฤ

100 ผลไดจรง×

สารกาหนดปรมาณ คอ สารตงตนททาปฏกรยาหมดกอนสารอน


ตวอยางท 12 จากฏกรยาตอไปน NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g) (สมการยงไมไดดล)

ถานา NH3 จานวน a กรม ทาปฏกรยากบ O2 จานวน a กรม จะเกด NO กกรม (N = 14, H = 1, O = 16) * 1) 0.75 a 2) a 3) 1.25 a 4) 1.76 a วธคด 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) O2 เปนสารกาหนดปรมาณ

2Omol NOmol = 5

4

mol NO = 54 mol O2

มวล NO = 54 mol O2 × 30

ตวอยางท 13 การเผา Ag2CO3 จะไดโลหะเงนบรสทธดงสมการ (Ag = 108)

Ag2CO3(s) Ag(s) + CO2(g) + O2(g) ... (สมการยงไมไดดล) เมอเผา Ag2CO3 อยางสมบรณไดแกสปรมาตร 3.36 dm3 ท STP จะไดโลหะเงนบรสทธกกรม 1) 16.2 * 2) 21.6 3) 32.4 4) 41.1 วธคด 2Ag2CO3(s) 4Ag(s) + 2CO2(g) + O2(g) แกสmol

Agmol = 34

mol Ag = 34 mol แกส

มวล Ag = 34 mol แกส × 180

ตวอยางท 14 เตมเกลอ Zn(OH)2 ลงในสารละลาย HBr เขมขน 0.550 mol/dm3 ปรมาตร 400 cm3 พบวาสารละลายยงเปนกรด เมอนาสารละลายทไดไทเทรตกบสารละลาย NaOH เขมขน 0.500 mol/dm3 พบวาท จดสมมลใชปรมาตรของสารละลาย NaOH เทากบ a cm3 เกลอ Zn(OH)2 ทใชมมวลกกรม (Zn = 65, O = 16, H = 1) 1) 10.89 - a

0.025 *2) 10.89 - 0.025 a 3) 21.78 - a0.050 4) 21.78 - 0.050 a

วธคด Zn(OH)2 + 2HBr ZnBr2 + 2H2O ...(1) HBr + NaOH NaBr + H2O ...(2) จากปฏกรยา 2 ; mol HBr = mol NaOH = 1000

a 0.5 ×

จากปฏกรยา 1 ; mol HBr ทใชในปฏกรยา = 1000400 0.55 × - 1000

0.5a

mol Zn(OH)2 ทใช =

× 10000.5a 1000400 0.552

1 -

มวล Zn(OH)2 ทใช = mol × มวลโมเลกล

444 3444 21

mol3แกส


ตวอยางท 15 เมอเผา MgCO3(s) จะได MgO(s) และ CO2 (g) จากการนาสารผสมระหวาง MgCO3(s) และ MgO(s) จานวน 16.00 กรม มาเผาจนเกดปฏกรยาสมบรณ ปรากฏวาเหลอของแขงหนก 11.60 กรม มวลของ MgCO3(s) ในสารผสมมกกรม (Mg = 24, C = 12, O = 16) 1) 4.4 2) 5.9 3) 7.6 * 4) 8.4 ตวอยางท 16 นาผงซกฟอกชนดหนงหนก 0.620 กรม มาเผาจนรอนแดงเพอทาลายสารอนทรย แลวนามาเตมกรด HCl ทรอนจานวนมากเกนพอ เพอเปลยนธาตฟอสฟอรสใหเปนกรด H3PO4 ซงสามารถทาปฏกรยากบสารละลายผสม Mg2+ และ +

4NH เพอใหตกตะกอน MgNH4PO4 ⋅ 6H2O เมอนาตะกอนไปเผาจะเหลอของแขง Mg2P2O7 หนก 0.222 กรม ธาตฟอสฟอรสในผงซกฟอกชนดนมปรมาณรอยละเทาใด (Mg = 24, P = 31, O = 16) 1) 5 * 2) 10 3) 15 4) 20 วธคด มวลโมเลกลของ Mg2P2O7 = 222 ตวอยางท 17 ถาตองการเตรยมสารละลาย Zn2+ เขมขน 0.4 โมลาร โดยเตรยมจากการละลายโลหะ Zn หนก 13 กรม ดวยสารละลายกรด HCl ตองละลายโลหะ Zn ลงในสารละลาย HCl ทมความเขมขนและปรมาตรตามขอใด (Zn = 65) 1) 0.4 โมลาร 500 มลลลตร 2) 0.8 โมลาร 1,000 มลลลตร * 3) 1.2 โมลาร 500 มลลลตร 4) ไมมขอถก ตวอยางท 18 เมอเผาแร AX2 ในบรรยากาศออกซเจนและไฮโดรเจน ตามลาดบ ไดโลหะ A ดงสมการ (สมการยงไมดล) AX2 + O2 AO3 + XO2 AO3 + H2 A + H2O ถากระบวนการเผาแรดงกลาวใช AX2 1600 g แกสออกซเจน 560 g และแกสไฮโดรเจน 120 g จะไดโลหะ A มากทสดกกรม (มวลอะตอม X = 32, A = 96) ตอบ 480 g


อตราการเกดปฏกรยาเคม อตราการเกดปฏกรยาเคม คอ ปรมาณของสารตงตนหรอผลตภณฑทเปลยนแปลงขณะปฏกรยาดาเนนไปในหนงหนวยเวลา

อตราการเกดปฏกรยาเคม = ปรมาณสารตงตนทเปลยนแปลงไประยะเวลาทเกดปฏกรยา

= ปรมาณผลตภณฑทเปลยนแปลงไประยะเวลาทเกดปฏกรยา

อตราการเกดปฏกรยาของสารตางๆ เทากบอตราการเปลยนแปลงปรมาณเปนโมลของสารแตละชนดหารดวยสมประสทธจานวนโมลของสารนนๆ 2A + 3B 4C

อตราการเกดปฏกรยา = - 21

∆∆

t[A]

= - 31

∆∆

t[B]

= 41

∆∆

t[C]

ตวอยางท 1 ปฏกรยาการสลายตวของ N2O4 เปนดงสมการ N2O4(g) 2NO2(g) จากขอมลการทดลองตอไปน

ความดน (atm) เวลา (s)

N2O4 NO2 0.0 0.050 0.000 20.0 0.033 A 40.0 B 0.050 60.0 0.020 C

A, B และ C มคาเทาใด A B C 1) 0.025 0.028 0.075 * 2) 0.034 0.025 0.060 3) 0.040 0.026 0.060 4) 0.045 0.030 0.075


ปจจยทมผลตออตราการเกดปฏกรยาเคม 1. ความเขมขนของสารตงตน โซเดยมไทโอซลเฟตทาปฏกรยากบกรดไฮโดรคลอรก ดงสมการ Na2S2O3(aq) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s) -2

32OS (aq) + 2H+(aq) H2O(l) + SO2(g) + S(s) อตราการเกดปฏกรยาเฉลย = ปรมาณของกามะถนทเกดขน

ระยะเวลาทเกดปฏกรยา

โดยทวไปการเพมความเขมขนของสารตงตนจะมผลตออตราการเกดปฏกรยาเคม แตมบางปฏกรยาทอตราการเกดปฏกรยาเคมขนกบความเขมขนของสารตงตนชนดใดชนดหนง หรอบางปฏกรยาอตราการเกดปฏกรยาไมขนกบความเขมขนของสารตงตน เชน ปฏกรยาการกาจดแอลกอฮอลออกจากกระแสเลอดในตบ อตราการสลายตวของแอลกอฮอลเปนสารอนจะมคาคงท โดยไมขนกบปรมาณของแอลกอฮอลในเลอด 2. ฟนทผวของสารตงตน สารตงตนทมฟนทผวมากมผลทาใหอนภาคของสารมโอกาสเขาชนกนไดมาก ปฏกรยาจงเกดไดเรวขน 3. อณหภม เมออณหภมสงขน ปฏกรยาเคมจะเกดไดเรวขน

กราฟแสดงการกระจายพลงงานจลนของโมเลกลของแกสทอณหภมตางๆ

พลงงานจลน

จานว

นโมเลก

ลของ

แกส E

12 TT >

1T

2Tบรเวณทแสดงถงจานวนโมเลกลทชนกนแลวมโอกาสเกดปฏกรยาได

4. ตวเรงและตวหนวงปฏกรยาเคม แมงกานส (II) ซลเฟต ทาหนาทเปนตวเรงปฏกรยาระหวางสารละลายกรดออกซาลกกบสารละลายโพแทสเซยมเปอรแมงกาเนต โซเดยมฟลออไรด ทาหนาทเปนตวหนวงปฏกรยาระหวางเปลอกไขกบสารละลายกรดแอซตก กรดไฮโดรคลอรกหรอกลเซอรอลเปนตวหนวงปฏกรยาทาให H2O2 สลายตวชาลง

กราฟผลของตวเรงปฏกรยาตออตราการเกดปฏกรยาเคม

การดาเนนไปของปฏกรยา

พลงงาน

(E)

Ea2

ผลตภณฑ

สารตงตน

Ea1

Ea1 = พลงงานกอกมมนตของปฏกรยาท ไมมตวเรงปฏกรยา Ea2 = พลงงานกอกมมนตของปฏกรยาท มตวเรงปฏกรยา


กราฟเปรยบเทยบจานวนโมเลกลทมพลงงานสงกวา Ea ในกรณทมและไมมตวเรงปฏกรยา

พลงงานจลน

จานว

นโมเลก

ล

Ea+c

Ea > Ea+c

Ea กราฟแสดงการเปลยนแปลงพลงงานของปฏกรยาในสถานะแกส ปฏกรยาดดความรอน ปฏกรยาคายความรอน


พลงงาน

(E)

ผลตภณฑ


Ea


พลงงาน

(E)

ผลตภณฑ


Ea

ตวอยางท 2 จากปฏกรยาตอไปน

A + B C + D พบวาความสมพนธระหวางพลงงานกบการดาเนนไปของปฏกรยาเปนไป ดงรป ขอใดถก *1) ปฏกรยานเปนกระบวนการคายความรอน 2) ผลตภณฑมความเสถยรนอยกวาสารตงตน 3) พลงงานกอกมมนตของปฏกรยามคาเทากบ x + y 4) เมอมการเตมตวเรงลงในปฏกรยาจะทาใหคา y ลดลง

Ea = พลงงานตาสดทจะทาใหเกดปฏกรยา เมอไมมตวเรงปฏกรยา Ea+c = พลงงานตาสดทจะทาใหเกดปฏกรยา เมอมตวเรงปฏกรยาา


พลงงาน

(E)

A + B

C + D

[A + B ↔ C + D]*

y

x


ตวอยางท 3 กราฟ พลงงานกบการดาเนนไปของปฏกรยา


พลงงาน

A + B

XC + D

III

ขอใดถก 1) การดาเนนไปของปฏกรยาตามเสนทางท I ดดความรอนมากกวาเสนทางท II 2) คาคงทอตราการเกดปฏกรยาของทงสองเสนทางมคาเทากน *3) พลงงานกอกมมนตของปฏกรยาไปขางหนาตามเสนทางท II สงกวาพลงงานกอกมมนตของปฏกรยา

ยอนกลบ 4) สาร X ทาใหปฏกรยาระหวางสาร A และสาร B เกดไดเรวขน ตวอยางท 4 สมการ ปฏกรยาระหวางสาร A และสาร B

A + 2B 3C + 4D สาร A จานวน 1 โมล ทาปฏกรยากบสาร B จานวน 2 โมล ในสารละลายปรมาตร 1 ลตร เมอ

เวลาผานไป 10 วนาท เกดสาร C ขน 3 โมล ขอใดผด 1) อตราการสลายตวเฉลยของสาร A ในชวง 10 วนาทแรกเทากบ 0.1 โมลตอวนาท * 2) อตราการสลายตวเฉลยของสาร B ในชวง 10 วนาทแรกเทากบ 2.0 โมลตอวนาท 3) อตราการเกดสาร C ในชวง 10 วนาทแรกเทากบ 0.3 โมลตอวนาท 4) อตราการเกดสาร C จานวน 1 โมล เทากบอตราการสลายตวของสาร B จานวน 0.67 โมล ตวอยางท 5 จากการทดลองศกษาปฏกรยา A2(g) + 2B2(g) 2AB2(g) พบวาเมอเวลาผานไป 1 ชวโมง ความเขมขนของสาร B2 ลดลงครงหนง แตเมอทาการทดลองอกครงโดยเพมความเขมขนของสาร A2 เปน 2 เทา ภายใตเงอนไขเดยวกนพบวา เมอเวลาผานไป 1 ชวโมง สาร B2 กยงคงลดไปครงหนงจากปรมาณเรมตนเชนกน พจารณาขอสรปตอไปน ก. สาร A2 เปนสารเชงซอนกมมนตของปฏกรยา ข. สาร B2 จะหมดลงภายในเวลา 2 ชวโมง ค. ไมวาจะเพมสาร A2 เทาไรกตาม อตราการเกดปฏกรยาจะคงเดม ง. อตราการเกดปฏกรยานขนกบความเขมขนของสาร B2 ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. * 2) ค. และ ง. 3) ก. และ ค. 4) ข. และ ง.


ตวอยางท 6 ถาเรมจากความเขมขนของ A และ B ตางๆ กน จะเกด C ท 1 นาท ดงสมการ A + 2B 2C

และตารางความเขมขนของสารทใชในปฏกรยา

ความเขมขน (โมลาร) A (เรมตน) B (เรมตน) C (ท 1 นาท)

0.10 0.10 0.04 0.10 0.20 0.04 0.20 0.20 0.08

ถาตองการทาลายสาร B เขมขน 1.00 โมลาร ใหหมดภายใน 1 นาท ดวยการทาปฏกรยากบสาร A จะตองใสสาร A ลงไปใหมความเขมขนเรมตนขนตากโมลาร 1) 0.50 2) 2.50 3) 5.00 4) 10.00 ตวอยางท 7 ยอยโลหะ Zn หนก 1.3 กรม ดวยสารละลายกรด HCl เขมขน 0.5 โมลาร ปรมาตร 40 มลลลตร จะเกด H2 ดวยอตราเรวเรมตน 2.24 มลลลตรตอนาท ท STP อตราการลดลงของ HCl เทากบกโมลารตอนาท 1) 2 × 10-4 2) 2 × 10-3 * 3) 5 × 10-3 4) 5 × 10-2 ตวอยางท 8 เมอทาปฏกรยาระหวาง HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 จานวน 100 cm3 กบกอนแคลเซยมคารบอเนตท มากเกนพอ หนก x กรม ในขวดรปกรวยเปด และบนทกนาหนกรวมของขวดรปกรวยเปดเปนระยะเวลาหนง ไดผลเปนกราฟหมายเลข 4 ถาทาการทดลองซาอก 3 ครง โดยใช HCl ความเขมขนตางๆ กบแคลเซยมคารบอเนตหนก x กรม ในขวดรปกรวยเปดเดม ดงน ก. HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 จานวน 100 cm3 กบผงแคลเซยมคารบอเนต ข. HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 จานวน 50 cm3 กบกอนแคลเซยมคารบอเนต ค. HCl เขมขน 0.2 mol/dm3 จานวน 50 cm3 กบกอนแคลเซยมคารบอเนต กราฟใดแสดงปฏกรยาในขอ ก., ข. และ ค. ตามลาดบ ไดถกตอง

*1) กราฟหมายเลข 1, 5 และ 2 2) กราฟหมายเลข 2, 5 และ 1 3) กราฟหมายเลข 2, 1 และ 3 4) กราฟหมายเลข 1, 3 และ 2

นาหนก

เวลา

12

3

4

5

0


ของแขง ของเหลว แกส สมบตของของแขง ในธรรมชาตจะพบกามะถนรอมบกเปนสวนใหญ เนองจากอยตวทอณหภมหองมลกษณะเปนเหลยมคลายสเหลยมขนมเปยกปน สวนกามะถนมอนอคลนก ลกษณะเปนแทงยาวคลายเขมจะอยตวทอณหภมสงกวา 96°C ผลกกามะถนมอนอคลนกมความหนาแนนนอยกวากามะถนรอบบก ผลกกามะถนทง 2 รป ละลายไดในโทลอน มสตรโมเลกลเปน S8 เหมอนกน แตละอะตอมยดเหนยวดวยพนธะโคเวเลนต มรปรางตางกน เพราะมการจดเรยงตวของโมเลกลกามะถนตางกน ฟอสฟอรสแดงโครงสรางเปนพอลเมอร เสถยรมากกวาฟอสฟอรสขาวจงนามาทาไมขดไฟ ของแขงทไมมรปผลก เรยกวา ของแขงอสณฐาน เชน แกว ยาง และพลาสตก สวนใหญไมสามารถหาจดหลอมเหลวทแนนอนได ยกเวนแกว ของแขงทเปนผลก ไดแก 1. ผลกโมเลกล ไดแก แนฟทาลน นาแขงแหง นาแขง และแอมโมเนยแขง เปนตน สมบต ลกษณะคอนขางออนหรอแขงปานกลาง จดหลอมเหลวตา ไมนาไฟฟา 2. ผลกโคเวเลนตรางตาขาย เชน ผลกแกรไฟต เพชร เปนตน สมบต จดหลอมเหลวสง มความแขง 3. ผลกโลหะ เชน แมกนเซยม เหลก ทองแดง เปนตน อะตอมยดเหนยวกนดวยพนธะโลหะทแขงแรง สมบต แขง จดหลอมเหลวสง นาความรอน และไฟฟาไดด 4. ผลกไอออนก เชน AgCl KNO3 CaF2 เปนตน ไอออนบวกและไอออนลบยดเหนยวดวยแรงดงดดระหวางประจไฟฟา สมบต แขงและเปราะ จดหลอมเหลวและจดเดอดสง ของแขงไมนาไฟฟา ถาหลอมเหลวหรอละลายนาจะนาไฟฟาได ตวอยางท 1 เมอใหความรอนดวยอตราคงทกบสารบรสทธ G ทเปนของแขงจานวน 1 โมล พบการเปลยนแปลงอณหภมของสาร G ดงกราฟ

เวลา (วนาท)

อณหภ

ม (°C

)

A

a

b

BC

DE

F


ขอความใดถกตอง 1) จดหลอมเหลวของสาร G มคาเทากบ b°C * 2) จากจด E ถงจด F สาร G จะอยในสถานะทเปนแกส 3) จากจด A ถงจด B โมเลกลของสาร G มพลงงานจลนเฉลยคงท 4) จากจด B ถงจด C เปนความรอนแฝงของการกลายเปนไอของสาร G สมบตของของเหลว จดเดอดปกต คอ จดเดอดของของเหลวทความดน 1 บรรยากาศ

กราฟแสดงความสมพนธระหวางความดนไอกบอณหภมของของเหลวชนดตางๆ

ความ

ดนไอ

(mmH

g)

อณหภม (°C)20 40 60 80 100 120

0

200

400

600

800760

1000อเทอร แอซโตน แอลกอฮอล นา

100°C78.4°C56.5°C34.6°C

ตวอยางท 2 จากกราฟแสดงความสมพนธของความดนไอของของเหลว A, B และ C กบอณหภม ดงรป

ความ

ดนไอ

(atm

)

อณหภม

ABC2.0

1.5

1.0

0.5ABC

T1 T2 ขอใดถกตอง 1) ของเหลวผสม A, B และ C จะมจดเดอดปกตทครงหนงของ T1 และ T2 * 2) ทความดนบรรยากาศเทากบ 1.5 atm ของเหลว A และ B มจดเดอดเทากน 3) ทความดนบรรยากาศสงกวา 1 atm ของเหลว A มจดเดอดตาทสด 4) ทความดนบรรยากาศตากวา 1 atm ของเหลวผสม C กบ B จะมจดเดอดตากวาจดเดอดของสาร A

ทความดนเดยวกน


ตวอยางท 3 ทดลองตมของเหลว A แบบ (ก) และ (ข) โดยทการทดลอง (ก) เปนการตมแบบเปดฝา สวนแบบ (ข) เปนแบบปดฝา ดงรป

ของเหลว A

(ก) (ข)

แทนใหความรอน

ขอความใดตอไปนถกตอง 1) จดเดอดของของเหลว A จากการทดลอง (ก) สงกวาการทดลอง (ข) * 2) จดเดอดปกตของของเหลว A ในการทดลอง (ก) เทากบการทดลอง (ข) 3) เมอใหความรอนเทากน ของเหลว A ในการทดลอง (ก) จะเดอดกอนการทดลอง (ข) 4) ขณะทของเหลว A เดอด ความดนไอของของเหลว A จากการทดลอง (ก) มคาสงกวาการทดลอง (ข) สมบตของแกส ทฤษฎจลนของแกส 1. แกสประกอบดวยอนภาคจานวนมากทมขนาดเลกมากจนถอวาไมมปรมาตร 2. โมเลกลของแกสอยหางกนมาก ทาใหแรงดงดด และแรงผลกระหวางโมเลกลนอยมากจนถอไดวาไมมแรงกระทาตอกน 3. โมเลกลของแกสเคลอนทอยางรวดเรวในแนวเสนตรงเปนอสระดวยอตราเรวคงท และไมเปนระเบยบ จนกระทงชนกบโมเลกลอน หรอชนกบผนงของภาชนะ จงเปลยนทศทางและอตราเรว 4. โมเลกลของแกสทชนกนเอง หรอชนกบผนงภาชนะ จะเกดการถายโอนพลงงานใหแกกนได แตพลงงานรวมของระบบมคาคงท 5. อณหภมเดยวกน โมเลกลของแกสแตละโมเลกลเคลอนทดวยความเรวไมเทากน แตจะมพลงงานจลนเฉลยเทากน โดยทพลงงานจลนเฉลยของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน แกสทมสมบตตามทฤษฎจลนของแกสเรยกวา แกสอดมคต แกสทมอนภาคขนาดเลก ถาทาระบบใหมความดนตา และอณหภมสงจะมสมบตใกลเคยงกบแกสอดมคตมากขน กฎของบอยล เมออณหภมและมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผกผนกบความดน V α P

1 (เมออณหภมและมวลคงท) P1V1 = P2V2


กฎของชารล เมอความดนและมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน V α T (เมอความดนและมวลคงท)

11

TV =

22

TV

กฎรวมแกส กฎของบอยล V α P

1 (เมอมวลและอณหภมคงท)

กฎของชารล V α T (เมอมวลและความดนคงท) V α P

T

111

TVP =

222

TVP (เมอมวลคงท)

กฎแกสสมบรณ (สมการสถานะสาหรบแกส) กฎของบอยล V α P

1 (เมอโมลและอณหภมคงท)

กฎของชารล V α T (เมอโมลและความดนคงท) กฎของอาโวกาโดร V α n (เมออณหภมและความดนคงท) V α P

nT

V = PnRT (R = คาคงทของแกส)

PV = nRT ตวอยางท 4 นกเรยนคนหนงนาไดเอทลอเทอร (C2H5OC2H5) 1 หยด ใสในภาชนะทมปรมาตร 1,000 มลลลตร แลวทาใหเปนไอทงหมดทอณหภมคงท 80°C ปรากฏวาวดความดนของไอได 38.0 mmHg ถาใชไดเอทลอเทอร 3 หยด แตใสในภาชนะทมปรมาตร 500 มลลลตร โดยใชอณหภม 80°C เทาเดม จะวดความดนของไอไดกบรรยากาศ 1) 0.05 2) 0.15 * 3) 0.30 4) 0.45 วธคด PV = nRT ไดเอทลอเทอร 1 หยด ; 760

38 × 10001000 = nRT ...(1)

ไดเอทลอเทอร 3 หยด ; P × 1000500 = 3nRT ...(2)

(2) ÷ (1) ; P × 1000500 × 38

760 = 3


ตวอยางท 5 แกสชนดหนง หนก 1.0 กรม ท 12 องศาเซลเซยส ความดน 1 บรรยากาศ มปรมาตร 2.0 ลตร ถาแกสชนดน หนก 2.0 กรม ท 69 องศาเซลเซยส ความดน 608 มลลเมตรปรอท จะมปรมาตรเปนกลตร 1) 3.0 *2) 6.0 3) 7.9 4) 14.4 วธคด PV = nRT 1 × 2 = Mw

1 × R × (273 + 12) ...(1)

760608 × V = Mw

2 × R × (273 + 69) ...(2)

(2) ÷ (1) ; 2760V608× = 285

3422 ×

ตวอยางท 6 แกสผสมซงประกอบดวย H2 หนก 4 กรม และ He หนก X กรม บรรจอยในภาชนะขนาด 5 dm3 ทอณหภม 27°C มความดนรวมเทากบ 24 atm X มคาเทาใด (H = 1, He = 4) 1) 8 2) 10 * 3) 12 4) 14 วธคด PV = nRT 24 × 5 =

+ 4

X 24 0.08 × (273 + 27)

ตวอยางท 7 แกสผสมระหวาง O2 กบ He มความหนาแนนเทากบ a g/dm3 ท 0.72 atm และ 300 K รอยละโดยมวลของ O2 ในแกสผสมมคาเทาใด (O = 16, He = 4) 1) 7

a 800 96 - 2) 7aa800 96 - 3) 7

96a800 - * 4) 7a96 a 800 -

วธคด ในแกสผสม ม O2 X g = 32

X mol

He 100 - X g = 4X100 - mol

PV = nRT 0.72 V =

+ 4

X 100 32X - × 0.08 × 300

V = 320.727X)24(800×

- dm3

a = ปรมาตรมวล = V

100


ตวอยางท 8 แกสไนโตรเจนมอนอกไซด (NO) ทาปฏกรยากบแกสออกซเจน ดงสมการ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

ถาเรมตนบรรจแกส NO และ O2 แยกกนและมสภาวะดงรป เมอเปดทอใหแกสทงสองเขาทาปฏกรยากนทอณหภมคงท 25°C หลงปฏกรยาเกดสมบรณแลวความดนรวมของแกสทงหมดมคากบรรยากาศ

NO

4.00 L 2.00 L0.500 atm 1.00 atm

2O

R = 0.08 atm ⋅ L ⋅ mol-1 ⋅ K-1

*1) 0.5 2) 1.0 3) 1.5 4) 2.0 ตวอยางท 9 แกสไนโตรเจนและแกสฟลออโรคารบอน ปรมาตรเทากน ภายใตความดนและอณหภมเดยวกนพบวามมวลเทากบ 1.12 กรม และ 4.48 กรม ตามลาดบ แกสฟลออโรคารบอนมสตรอยางไร (N = 14, C = 12, F = 19) 1) CF4 2) C2F4 3) C2F6 * 4) C3F4 วธคด โมลของแกสไนโตรเจน = โมลของแกสฟลออโรคารบอน มวลโมเลกลของแกสฟลออโรคารบอน = 112 การแพรของแกส การทดลองในหลอดแกวทแหงและสะอาด

HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s) ควนสขาวหรอวงแหวนสขาว ระยะเวลาทเทากนสารทมมวลโมเลกลตา, ความหนาแนนตาจะแพรไปไดระยะทางไกลกวา สารทมมวลโมเลกลสง กฎการแพรผานของเกรแฮม อตราการแพรผานของแกส α M

1

21rr =

12

MM =

12

DD (ทอณหภมและความดนเดยวกน)

ตวอยางท 10 แกส X เคลอนทในหลอดนาแกสอนหนงไดระยะทาง 30.0 เซนตเมตร ใชเวลา 2.0 วนาท แกส Y เคลอนทในหลอดนาแกสอนเดยวกนนไดระยะทาง 216 เซนตเมตร ใชเวลา 8.0 วนาท แกส X จานวน 10 โมเลกลหนก 1.34 × 10-21 กรม มวลโมเลกลของแกส Y เปนเทาใด 1) 14 *2) 25 3) 44 4) 260 วธคด มวลโมเลกลของแกส X = 10

10 6.02 10 1.34 2321 ××× - = 81

yxrr =

xy

MM

230 × 216

8 = 81My


สมดลเคม การเปลยนแปลงททาใหเกดภาวะสมดล 1. ภาวะสมดลระหวางสถานะ I2(s) I2(g) 2. ภาวะสมดลในสารละลายอมตว I2(s) I2(ethanol) 3. สมดลในปฏกรยาเคม 2Fe3+(aq) + 2I-(aq) 2Fe2+(aq) + I2(aq) [Cu(H2O)4]2+(aq) + 4Cl-(aq) [CuCl4]2-(aq) + 4H2O(l) สฟา สเหลอง การทดสอบ Fe3+ ใชสารละลาย NH4SCN เกดสารละลายสแดง Fe3+(aq) + SCN-(aq) [FeSCN]2+(aq) สเหลองออน ไมมส สแดง การทดสอบ Fe3+ ใชสารละลาย K3Fe(CN)6 เกดสารละลายสนาตาลแกมเขยว Fe3+(aq) + [Fe(CN)6]3-(aq) Fe[Fe(CN)6](aq) การทดสอบ Fe2+ ใชสารละลาย K3Fe(CN)6 เกดตะกอนสนาเงน Fe2+(aq) + [Fe(CN)6]3-(aq) + K+(aq) KFe[Fe(CN)6](s) การทดสอบ I2 ใชนาแปง เกดสารละลาย หรอตะกอนสนาเงน สมดลเอกพนธ คอ ภาวะสมดลทเกดในปฏกรยาทมสารอยในวฏภาคเดยวกนทงหมด สมดลววธพนธ คอ ภาวะสมดลทเกดในปฏกรยาทสารตงตน และผลตภณฑมวฏภาคแตกตางกน

ความ

เขมข

น (m

ol/dm

3 )

ผลตภณฑ

2.01.51.00.5

เวลา

[H2] และ [I2]

[HI]

0.22te

1.6

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

สารตงตน0 กราฟแสดงการเปลยนแปลงความเขมขนของสารในปฏกรยาระหวาง H2 กบ I2


เวลาte


[CO2] และ [H2]

ผลตภณฑ

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)1.000.73

0.50

0.27

0คว

ามเขมข

น (m

ol/dm

3 )

[CO] และ [H2O]

กราฟแสดงการเปลยนแปลงความเขมขนของสารในปฏกรยาระหวาง CO2 กบ H2

เวลาte

อตรากา

รเกดป

ฏกรย

า

H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g)

H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)

กราฟแสดงอตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาและยอนกลบตอเวลาของปฏกรยา

H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g) คาคงทสมดลกบสมการเคม 1. 3A(g) + 2B(g) C(g) ; K = a C(g) 3A(g) + 2B(g) ; K = a

1

2. A(g) + 2B(g) 2C(g) ; K = b 2

1 A(g) + B(g) C(g) ; K = (b)1/2

3. A(g) + B(g) 3C(g) ; K = x 2B(g) C(g) ; K = y A(g) + 3B(g) 4C(g) ; K = xy การระบคาคงทสมดล จาเปนตองแสดงสมการของปฏกรยาทภาวะสมดลดวย


ตวอยางท 1 กาหนดคาคงทสมดลของปฏกรยาตางๆ ท 25°C ดงน 2P(g) + 2Q(g) 3R(g) + S(g) : K = 1.0 × 10-4 A(g) + 3P(g) 2S(g) + R(g) : K = 1.0 × 10-2 คาคงทสมดลของปฏกรยาตอไปนเปนเทาใด A(g) + 5R(g) P(g) + 4Q(g) 1) 1.0 × 10-2 2) 1.0 3) 50 * 4) 1.0 × 106 ตวอยางท 2 จากคาคงทสมดลของปฏกรยาตอไปน A(g) + 3B(g) C(g) K1 = 30 3D(g) + 2E(g) 2C(g) K2 = 20 2A(g) + 6B(g) 3D(g) + 2E(g) K3 = x x มคาเทาใด 1) 10 2) 40 * 3) 45 4) 50 ตวอยางท 3 จากปฏกรยาทสมดลตอไปน ก. S(s) + O2(g) SO2(g) ; K = a ข. 2S(s) + 3O2(g) 2SO3(g) ; K = b ค. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) คาคงทสมดลของปฏกรยา ค มคาเทาใด 1) a

2b 2) a2 + b * 3) 2a

b 4) 2ab

การคานวณเกยวกบคาคงทสมดล ตวอยางท 4 แกส CO 0.05 โมล ทาปฏกรยากบแกส Cl2 0.06 โมล ในภาชนะขนาด 500 cm3 หลงจากเกดปฏกรยาดงสมการ พบวาทภาวะสมดลม COCl2 เกดขน 3.96 กรม

CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) คาคงทสมดลของปฏกรยาเปนเทาใด (มวลโมเลกลของ COCl2 = 99) 1) 6.7 2) 13.3 * 3) 100 4) 200 วธคด CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) เรมตน 0.1 0.12 - (mol/dm3) เปลยนไป - 0.08 - 0.08 + 0.08 สมดล 0.02 0.04 0.08 *K

K = ][CO][Cl][COCl22


ตวอยางท 5 แกส SO3 สลายตวไดดงสมการ 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)

การศกษาการสลายตวของ SO3 ในระบบปดโดยเรมตนดวย SO3 จานวน 2 โมล ในภาชนะ 2 ลตร เมอถงภาวะสมดลพบวา SO3 สลายตวไปรอยละ 20 คาคงทสมดลของปฏกรยานเปนเทาใด * 1) 0.006 2) 0.025 3) 0.125 4) 0.200 วธคด 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) เรมตน 1 - - (mol/dm3) เปลยนไป - 0.2 +0.2 + 0.1 สมดล 0.8 0.2 0.1 *K ตวอยางท 6 ภาชนะปดใบหนงบรรจของแขง N2O5 ไว 108 กรม เมอเกดการสลายตวทอณหภมคงท จะไดแกส NO2 และ O2 ขน ถาภาชนะนมขนาด 1 ลตร จะพบวาทสมดล N2O5 จะสลายตวไปรอยละ 50 ดงนนคาคงทปฏกรยาการสลายตวนเทากบเทาใด (มวลโมเลกล N2O5 = 108) 1) 0.25 * 2) 1.00 3) 4.00 4) 8.00 ตวอยางท 7 การสลายตวของ ammonium hydrogen sulfide (NH4HS) เกดขนดงสมการ

NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) ถานา NH4HS หนก 10.200 กรม บรรจในภาชนะขนาด 4.00 dm3 ปลอยใหสลายตวจนถงสมดลท 27°C พบวาเกดความดนรวมเทากบ 0.960 atm คาคงทสมดลของปฏกรยานท 27°C มคาเทาใด (N = 14, S = 32) 1) 4.0 × 10-3 2) 8.0 × 10-3 * 3) 4.0 × 10-4 4) 8.0 × 10-4 วธคด NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) เรมตน 0.2 - - (mol) เปลยนไป - x + x + x สมดล 0.2 - x x x (mol) PV = nRT 0.96 × 4 = (2x)0.08 × (273 + 27) x = 0.08 mol ภาวะสมดล [NH3] = [H2S] = 4

0.08 = 0.02 mol/dm3

K = [NH3][H2S] ตวอยางท 8 ภาชนะปดใบหนงบรรจ SO2 ไว 0.5 บรรยากาศ และ O2 ไว 1.0 บรรยากาศ เมอเกดปฏกรยาทอณหภมคงทจนได SO3 ขน พบวาความดนรวมเปน 1.3 บรรยากาศ โดยทปฏกรยานเปนปฏกรยาทผนกลบได ขอใดไมถก 1) SO2 สลายตวไปรอยละ 80 2) O2 สลายตวไปรอยละ 20 3) คาคงทสมดลเทากบ 20 * 4) รอยละของผลไดจากปฏกรยาเทากบ 86.67


ตวอยางท 9 คาคงทสมดลของปฏกรยา 2HI(g) H2(g) + I2(g) ท 30°C เทากบ 1.6 × 10-3 และทอณหภมเดยวกนนพบวา ในภาชนะขนาด 5 dm3 แกสผสมทภาวะสมดลประกอบดวย H2 0.4 mol, I2 1.6 mol และม HI จานวนหนง จงหาจานวนโมลของ HI (ตอบ 20 mol) ปจจยทมผลตอภาวะสมดล 1. การเปลยนความเขมขน 2. การเปลยนความดนจะมผลเฉพาะสถานะแกส 3. การเปลยนอณหภม

คาคง

ทสมด

ล

อณหภมปฏกรยาดดความรอน

อณหภมปฏกรยาคายความรอน

คาคง

ทสมด

ล

หลกของเลอชาเตอลเอ เมอระบบอยในภาวะสมดลถกรบกวนโดยการเปลยนแปลง ปจจยทมผลตอภาวะสมดลของระบบ ระบบจะเกดการเปลยนแปลงไปในทศทางทจะลดผลของการรบกวนนน เพอใหระบบเขาสภาวะสมดลอกครง ตวอยางท 10 ท 250°C แกส ACl5 สลายตวดงสมการ (A เปนธาตสมมต)

ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) เมอนา ACl5(g) 0.201 mol มาทาใหสลายตวในภาชนะขนาด 1 dm3 ทภาวะสมดล พบวาม Cl2(g) เกดขน 0.001 mol ถาเรมตนปฏกรยาใหมโดยใช ACl5(g) 0.200 mol ใสในภาชนะขนาดเทาเดม หลงจากสลายตวจนถงภาวะสมดลจะม ACl3(g) กโมล *1) 0.001 2) 0.002 3) 0.023 4) 0.003 วธคด การทดลองครงท 1 ; ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) สมดล 0.201 - 0.001 0.001 0.001 (mol/dm3)

K = 0.2(0.001)2 = 5 × 10-6

การทดลองครงท 2 ; ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) สมดล 0.2 - x x x (mol/dm3 ) อณหภมคงท คาคงทสมดลของ 2 การทดลองจะเทากน

5 × 10-6 = x0.2x2-


ตวอยางท 11 ปฏกรยาระหวาง A และ B สามารถใหผลตภณฑ 2 ชนด คอ C และ D โดยแตละปฏกรยามคา Ea และพลงงานในการเกดปฏกรยาดงน ปฏกรยาท 1 : A + B C Ea = 200 kJ ; ∆H = +100 kJ ปฏกรยาท 1 : A + B D Ea = 400 kJ ; ∆H = -100 kJ ขอสรปทถกตองทสดเกยวกบปฏกรยาระหวาง A และ B คอขอใด 1) เมอเพมอณหภม ปฏกรยาท 1 จะมอตราการเกดปฏกรยาลดลง 2) เมอเพมอณหภม ปฏกรยาท 2 จะมอตราการเกดปฏกรยาลดลง 3) ปฏกรยายอนกลบของปฏกรยาท 1 มพลงงานกระตนสงกวาปฏกรยายอนกลบของปฏกรยาท 2 *4) ปฏกรยายอนกลบของปฏกรยาท 2 มพลงงานกระตนสงกวาปฏกรยายอนกลบของปฏกรยาท 1 ตวอยางท 12 จากปฏกรยา X(g) + Y(g) Z(g) ; ∆H < 0 kJ เมอนาความเขมขนของสารแตละชนดในชวงเวลาตางๆ มาเขยนกราฟไดผลดงน จากกราฟ ทเวลา t2 ระบบจะถกรบกวนดวยปจจยขอใด * 1) การเพมอณหภม 2) การเพมความดน 3) การเพมความเขมขนของ X(g) 4) การลดความเขมขนของ Z(g) ตวอยางท 13 ปฏกรยาในขอใดทเมอเพมความดนหรออณหภมใหแกระบบ จะทาใหเกดการเปลยนแปลงไปสสมดลใหมในทศทางเดยวกน 1) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ∆H < 0 kJ 2) 2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) ∆H > 0 kJ *3) 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) + 182 kJ 4) 2SO3(g) + 197.6 kJ 2SO2(g) + O2(g) ตวอยางท 14 แกส PCl5 สลายตวไดดงสมการ

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) เมอทาให PCl5 จานวนหนง สลายตวในภาชนะขนาด 500 มลลลตร ท 250 องศาเซลเซยส เมอถงภาวะสมดล พบวาม PCl5 จานวน 0.0625 โมล และ Cl2 จานวน 0.0375 โมล ถาเพมอณหภมใหเปน 300 องศาเซลเซยส พบวาทสมดลใหมม PCl3 จานวน 0.0400 โมล ขอสรปใดถกตอง 1) เปนการเปลยนแปลงประเภทดดความรอน 2) คาคงทสมดลท 300 องศาเซลเซยส เทากบ 0.053 3) ท 300 องศาเซลเซยส ณ ภาวะสมดล ม PCl5 จานวน 0.12 โมลตอลตร * 4) ขอ 1), 2) และ 3) ถก

X

YZ

เวลา

ความเขมขน

1t 2t 3t 4t


ตวอยางท 15 ปฏกรยาการสลายตวของ COCl2(g) เปนดงน COCl2(g) CO(g) + Cl2(g)

จากการทดลองพบวาทอณหภม 230°C ม K = 1.3 × 10-5 430°C ม K = 3.2 × 10-2 ขอสรปตอไปน ขอใดผด 1) เปนปฏกรยาประเภทดดความรอน 2) เมอใชความเขมขนเรมตนเทากน ภาวะสมดลท 430°C จะม Cl2 มากกวาท 230°C 3) ภาวะสมดลท 230°C เมอเตม CO ลงไปอกจานวนหนง หลงจากระบบปรบเขาสสมดลใหม ความเขมขน

ของ Cl2 จะนอยกวาเดม *4) ภาวะสมดลท 230°C เมอลดปรมาตรภาชนะลงครงหนง หลงจากระบบปรบเขาสสมดลใหม ความเขมขน

ของ CO จะนอยกวาเดม วธคด เมอลดปรมาตรภาชนะ ความเขมขนของแกสทกชนดในภาชนะ จะมความเขมขนมากกวาเดม ตวอยางท 16 จากปฏกรยาทสมดล

A(g) B(g) พบวาความสมพนธระหวางพลงงานกบการดาเนนไปของปฏกรยาเปนไปตามรป

Aพลงงาน

B

การดาเนนไปของปฏกรยา ขอความใดถกตอง 1) การเตมตวเรงลงในปฏกรยาจะทาใหคาคงทสมดลมคามากขน * 2) การเพมอณหภมทาใหเกด B มากขน คาคงทสมดลมคามากขน 3) การเพมความดนมผลทาใหปรมาณ B ลดลง สมดลเคลอนไปทางสารตงตน 4) การเตมตวเรงลงไปในปฏกรยาจะทาใหเกด B มากขน สมดลจะเคลอนไปทางผลตภณฑ ตวอยางท 17 ปฏกรยา CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) เปนปฏกรยาคายพลงงาน เมอระบบอยในภาวะสมดลแลวมการรบกวนสมดล การเปลยนแปลงในขอใดถกตอง การกระทาตอระบบ การเปลยนแปลงทเกดขน 1) เพมอณหภม อตราการเกดปฏกรยาเพมขน คา K เพมดวย 2) เตม CO2 อณหภมคงเดม ปฏกรยาเลอนมาทางซาย คา K ลดลง * 3) เตมแกส He ปรมาตรคงท หรอเพมความดนใหกบระบบ ใหผลเหมอนกน และคา K คงเดม 4) เตมตวเรงปฏกรยา ปฏกรยาเลอนไปทางขวามากขน คา K คงเดม


กรด-เบส อเลกโทรไลตแก คอ ตวละลายทแตกตวเปนไอออนไดดมากหรอไดหมด ไดแก กรดแก, เบสแก กรดแก ไดแก HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 และ H2SO4 เบสแก ไดแก LiOH, NaOH, KOH Ca(OH)2, Sr(OH)2 และ Ba(OH)2 อเลกโทรไลตออน คอ ตวละลายทแตกตวเปนไอออนไดบางสวน หรอแตกตวไดนอย โดยสวนใหญคงเปนโมเลกล ไดแก กรดออน, เบสออน ทฤษฎกรด-เบส 1. ทฤษฎกรด-เบสอารเรเนยส กรด คอ สารทละลายนาแลว แตกตวใหไฮโดรเจนไอออน

HCl OH2 H+ + Cl- เบส คอ สารทละลายนาแลวแตกตวใหไฮดรอกไซดไอออน

NaOH OH2 Na+ + OH- 2. ทฤษฎกรด-เบสเบรนสเตด-ลาวร กรด คอ สารทใหโปรตอน และเบส คอสารทรบโปรตอน 3. ทฤษฎกรด-เบสลวอส กรด คอ สารทรบคอเลกตรอน และเบส คอ สารทใหคอเลกตรอน คกรด-เบส

HA(aq) + B(aq) (aq)A(aq)HB -++

กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 1

การแตกตวของกรดและเบส กรดแกและเบสแกแตกตวเปนไอออนไดอยางสมบรณ

การคานวณของกรดออน การคานวณของเบสออน

aKC > 103

[H3O+] = C Ka ⋅

% = CKa × 100

bK

C > 103

[OH-] = C Kb ⋅

% = CKb × 100


การแตกตวเปนไอออนของนา Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 × 10-14 ทอณหภม 25°C pH ของสารละลาย pH = -log [H3O+] [H3O+] = A × 10-B mol/dm3 pH = B - log A pH + pOH = 14 ทอณหภม 25°C ตวอยางท 1 สารละลายกรด HCl เขมขนรอยละ 0.10 โดยมวล มความหนาแนน 1.10 กรม/มลลลตร จานวน 100 มลลลตร ม pH เปนเทาใด (H = 1, Cl = 35.5, log 3 = 0.4771) *1) 1.52 2) 2.48 3) 2.52 4) 3.48 วธคด mol/dm3 = M

dx10

[H3O+] = 36.50.11.110 ××

= 0.03 = 3 × 10-2 mol/dm3 pH = 2 - log 3 ตวอยางท 2 สารละลายกรดออน HA เขมขน 0.1 โมลาร ม pH 3.0 ถานาสารละลายกรดออน HA 100 มลลลตร เตมนา 900 มลลลตร จะไดสารละลายเจอจางทม pH เทาใด 1) 2.5 * 2) 3.5 3) 4.0 4) 4.5 วธคด pH กรดออน HA = 3 [H3O+] = 10-3 mol/dm3 [H3O+] = C Ka ⋅

C = a

23K

]O[H +

M1V1 = M2V2

a

23K

][10- × 100 =

a

23K

]O[H + × (100 + 900)


ตวอยางท 3 เมอนาสารละลาย HCl ทม pH = 4 ปรมาตร 400 cm3 ผสมกบสารละลาย HNO3 ทม pH = 2 ปรมาตร 100 cm3 สารละลายผสมทไดมคา pH เทาใด (กาหนด log 2 = 0.301 และ log 3 = 0.477) 1) 2.3 * 2) 2.7 3) 3.0 4) 3.3 วธคด [HCl] = 1 × 10-4 mol/dm3 [HNO3] = 1 × 10-2 mol/dm3 MV = M1V1 + M2V2 M × 500 = (1 × 10-4 × 400) + (1 × 10-2 × 100) ตวอยางท 4 ขอความทเกยวของกบ pH ตอไปน ขอใดผด 1) สารละลายทม OH- 0.002 โมล ในนา 200 cm3 ม pH 12 *2) สารละลายกรดออน (HA) ทม Ka = 1.0 × 10-7 และเขมขน 0.001 mol/dm3 จานวน 1000 cm3

ม pH 6.5 3) สารละลายกรด HCl ทม pH 2.0 จานวน 100 cm3 เมอเตมนาลงไป 900 cm3 จะไดสารละลายทม pH 3.0

4) สารละลายกรด HNO3 0.63 กรม ในนา 100 cm3 ม pH เทากบสารละลายกรด HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 จานวน 500 cm3

วธคด [H3O+] = C Ka ⋅ = 37 10 10 1 -- ×× = 10-5 mol/dm3 pH = -log [H3O+] ตวอยางท 5 ขอความทเกยวของกบกรด เบสตอไปน ขอใดผด 1) คเบสของ -

3HSO คอ -23SO และคกรดของ -

3HSO คอ H2SO3 2) ความแรงของกรดเรยงตามลาดบ คอ H3PO4 > -

42POH > -24HPO

*3) คกรดของเบส CH3NH2(Kb = 4 × 10-4) มความแรงมากกวา C6H5NH2(Kb = 4 × 10-10) 4) จากปฏกรยา NaHCO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + NaOH + H2O แสดงวา NaHCO3 ทาหนาท

เปนกรด วธคด Kw = Ka ⋅ Kb

HA กรดแก


อนดเคเตอรสาหรบกรด-เบส HIn(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + In-(aq) รปกรด รปเบส ตวอยางท 6 เมอเตมครซอลเรด (Cresol red) ลงในสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลาร จะไดสารละลายสอะไร กาหนดให ครซอลเรด มชวงการเปลยนสระหวางสเหลอง-สแดง ท pH 7.2-8.8 NH3 มคา Kb = 2.0 × 10-5, log 5 = 0.699 1) เหลอง 2) สม * 3) แดง 4) ไมมส วธคด [OH-] = C Kb ×

= 0.2102.0 5 ×× - = 2 × 10-3 mol/dm3 [H3O+] = 5 × 10-12 mol/dm3 pH = 12 - log 5 ตวอยางท 7 อนดเคเตอรชนดหนงเปนกรดออนและมสตรเปน HIn สารละลาย HIn ทม pH 4.0 จานวน 20 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบสารละลาย NaOH เขมขน 0.01 mol/dm3 จานวน 40 cm3 ถา ชวง pH ของอนดเคเตอรคดไดจากสตร ชวง pH = (pKa - 1) ถง (pKa + 1) และสทเปลยน คอ แดง-เหลอง เมอนาอนดเคเตอรชนดนหยดลงในสารละลายทม pH 5.0 จะไดสอะไร (กาหนดให log 2 = 0.3) 1) เหลอง *2) แดง 3) สม 4) ชมพออน ตวอยางท 8 เมอนาสารละลาย X มาเตมอนดเคเตอรชนดตางๆ ใหผลดงน

อนดเคเตอร การเปลยนส ชวย pH สของสารละลาย X เมทลออเรนจ เมทลเรด ลตมส

โบรโมไทมอลบล ฟนอลเรด

แดง-เหลอง แดง-เหลอง แดง-นาเงน เหลอง-นาเงน เหลอง-แดง

3.1-4.4 4.4-6.2 5.0-8.0 6.0-7.6 6.8-8.4

เหลอง สม แดง เหลอง เหลอง

สารละลาย X ม pH อยในชวงใด 1) 4.4-6.2 * 2) 4.4-5.0 3) 5.0-6.0 4) 6.8-7.6


ปฏกรยาของกรดและเบส ปฏกรยาการสะเทน คอ ปฏกรยาระหวางไฮโดรเนยมไอออนจากกรดกบไฮดรอกไซดไอออนจากเบสเกดเปนนา

H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) ปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอ คอ ปฏกรยาทเกดจากไอออนบวก หรอไอออนลบของเกลอกบนาไดผลตภณฑเปน H3O+ หรอ OH- ในสารละลาย

กรด + เบส ตวอยางเกลอ ความเปนกรด-เบสของสารละลายเกลอ กรดแก + เบสแก NaClO4 KNO3 กลาง กรดแก + เบสออน NH4Cl NH4NO3 กรด กรดออน + เบสแก NaHCO3 K2CO3 เบส

กรดออน + เบสออน NH4NO2 NH4Cl CH3COONH4 NH4CN (NH4)2CO3

Ka > Kb กรด Ka = Kb กลาง Ka < Kb เบส

ตวอยางท 9 ขอใดไมใชปฏกรยาระหวางกรด-เบส 1) NaH + H2O NaOH + H2 2) Na + H2O NaOH + H2 3) Co2+ + H2O [Co(H2O)6]2- * 4) มคาตอบมากกวา 1 ขอ ตวอยางท 10 สารละลายผสมทมความเปนกรดสงทสดคอขอใด 1) 0.10 M NaOH + 0.10 M HCl * 2) 0.10 M KCN + 0.10 M HCl 3) 0.10 M NaOH + 0.10 M HCN 4) 0.10 M KCN + 0.10 M NH4OH ตวอยางท 11 ปฏกรยาในขอทเมอเกดปฏกรยาสมบรณ จะไดเกลอซงเมอเกดไฮโดรลซสแลวไดสารละลายมฤทธเปนกรด 1) 0.50 โมลาร HCN ปรมาตร 200 มลลลตร + 0.50 โมลาร NH3 ปรมาตร 200 มลลลตร 2) 0.20 โมลาร HCl ปรมาตร 200 มลลลตร + 0.10 โมลาร NaOH ปรมาตร 400 มลลลตร * 3) 0.40 โมลาร HNO3 ปรมาตร 100 มลลลตร + 0.10 โมลาร NH3 ปรมาตร 400 มลลลตร 4) 0.10 โมลาร CH3COOH ปรมาตร 200 มลลลตร + 0.20 โมลาร NaOH ปรมาตร 100 มลลลตร


การไทเทรตกรด-เบส กรดทาปฏกรยาพอดกบเบส ตรวจสอบไดจาก 1. การนาไฟฟาของสารละลาย เชน H2SO4 + Ba(OH)2 2. การเปลยนสของอนดเคเตอร เชน HCl + NaOH จดสมมล คอ ภาวะทกรดกบเบสทาปฏกรยากนพอด ตวอยางท 12 สารละลายกรดออน (HA) มความเขมขนเทากบ a โมลาร และมคา Ka เทากบ b ขอใดถก *1) สารละลายกรดมคา pH เทากบ -log (ab)

2) สารละลายมความเขมขนของ H3O+ เทากบ a 4ab) (b b 2 ++- โมลาร

3) สารละลายมความเขมขนของ OH- เทากบ a10 1.0 14-× โมลาร

4) ถานาสารละลายปรมาตร 25.00 cm3 ไทเทรตกบสารละลาย NaOH เขมขน 0.20 โมลาร พบวาท จดยตจะใชสารละลาย NaOH ปรมาตรเทากบ 250 a cm3

วธคด [H3O+] = C Ka ⋅ = (ab) pH = -log [H3O+] = -log (ab) ตวอยางท 13 เมอนาสารละลายกรด H2SO4 ทาปฏกรยากบสารละลายเบส NaOH โดยเรมตนใชสารละลายกรด H2SO4 ทมปรมาตรตางๆ กน นาปรมาตรของกรด H2SO4 และเบส NaOH ททาปฏกรยาพอดกนมาเขยนกราฟไดดงน ถา NaOH เขมขน 0.1 mol/dm3 กรด

H2SO4 ทใชมความเขมขนก mol/dm3 *1) 0.05 2) 0.1 3) 0.2 4) 0.4

0

)(cmSOH 342

0 5 10 15 20 25

51015202530354045

)NaOH(cm3


ตวอยางท 14 เตมสารละลาย KOH เขมขน 0.15 mol/dm3 ปรมาตร 80.00 cm3 ลงในสารละลายกรดออน HA ปรมาตร 25.00 cm3 แลวนาสารละลายทไดไปไทเทรตกบสารละลาย HCl เขมขน 0.20 mol/dm3 พบวาทจดยตใชสารละลาย HCl ปรมาตร 22.50 cm3 สารละลายกรดออน HA มความเขมขนกโมลตอลกบาศกเดซเมตร 1) 0.15 2) 0.20 3) 0.25 * 4) 0.30 วธคด KOH + HA KA + H2O KOH + HCl KCl + H2O mol KOH ททาปฏกรยาพอดกบกรดออน HA = 1000

800.15 × - 100022.5 0.2 ×

mol HA ททาปฏกรยาพอด = 0.012 - 0.0045 = 0.0075 สารละลายกรดออน HA มความเขมขน = 0.0075 × 25

1000 = 0.3 M

ตวอยางท 15 สารละลาย NH3 ทตองการหาความเขมขน ปรมาตร 25.0 cm3 เมอทาปฏกรยากบสารละลาย HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 ทมากเกนพอ ปรมาตร 40.0 cm3 พบวาปรมาณ HCl ทเหลอทาปฏกรยาพอดกบสารละลาย NaOH เขมขน 0.05 mol/dm3 ปรมาตร 20.0 cm3 ความเขมขนของสารละลาย NH3 มคากโมลตอลกบาศกเดซเมตร 1) 0.08 * 2) 0.12 3) 0.26 4) 0.35 ตวอยางท 16 มสารละลายกรด 2 ชนด ผสมกนอย คอ กรด H2SO4 เขมขน 0.1 โมลาร ปรมาตร 60 มลลลตร และกรด HCl เขมขน 0.2 โมลาร ปรมาตร 50 มลลลตร จะตองเตมสารละลายเบส NaOH ทมความเขมขน 0.4 โมลาร จานวนเทาใดจงจะทาปฏกรยาพอดกบกรดผสมทงหมดนน 1) 40 มลลลตร 2) 45 มลลลตร 3) 50 มลลลตร * 4) 55 มลลลตร ตวอยางท 17 ผสมสารละลายกรดไนตรกเขมขน 0.1 mol/dm3 ปรมาตร 200 cm3 กบสารละลาย โซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.20 mol/dm3 ปรมาตร 250 cm3 จะตองเตมนาลงในสารละลายผสมอกกลตร จงจะไดสารละลายผสมทม pH = 12 (ตอบ 2.55 dm3) ตวอยางท 18 กรดออนชนดหนงมคาคงทการแตกตวเทากบ 10-6 และมความเขมขนประมาณ 0.02 โมลาร เมอนามาไทเทรตดวยสารละลาย NaOH ทมความเขมขนเทากน ควรจะเลอกใชอนดเคเตอรทมคา pK1 ประมาณเทาใด 1) 6 2) 8 3) 9 4) 10


สารละลายบฟเฟอร คอ สารละลายผสมทสามารถควบคม pH ของสารละลายใหเกอบคงทไดเมอเตมกรด หรอเบสลงไปเพยงเลกนอย 1. สารละลายของกรดออนกบเกลอของกรดออน เชน CH3COOH + CH3COONa, H3PO4 + NaH2PO4 pH = pKa - log [กรด]

[เกลอ]

2. สารละลายของเบสออนกบเกลอของเบสออน เชน NH3 + NH4Cl pOH = pKb - log [เบส]

[เกลอ]

3. สารละลายเกลอ + เกลอ (ทไอออนเปนคกรด-เบสกน) เชน NaH2PO4 + Na2HPO4, NaHCO3 + Na2CO3 ตวอยางท 19 สารประกอบชวโมเลกล ขอใดมสมบตเปนบฟเฟอรสาหรบกรด-เบส 1) กรดไขมน * 2) กรดอะมโน 3) นาตาลโมเลกลเดยว 4) คอเลสเตอรอล ตวอยางท 20 เมอนาสารละลายกรด HCl เขมขน 0.30 โมลาร ผสมกบสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลารทมปรมาตรตางๆ ผสมกน 4 ครง ดงตาราง ขอใดเปนสารละลายบฟเฟอร ปรมาตรสารละลาย (มลลลตร)

HCl เขมขน 0.30 โมลาร NH3 เขมขน 0.20 โมลาร 1) 200 300 2) 200 100 3) 200 200 * 4) 100 200 ตวอยางท 21 HCN เปนกรดออน มคา Ka = 5.0 × 10-10 สารละลายกรด HCN จานวน 0.005 โมล ในนา 500 มลลลตร มการแตกตวและเกดสมดลของกรดออนดงสมการ

HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq) ในขณะทกาลงสมดล เตมเกลอ KCN ลงไป 0.005 โมล จะไดสารละลายม pH เทาใด 1) 6.8 2) 7.2 3) 8.5 * 4) 9.3


ไฟฟาเคม ปฏกรยารดอกซ คอ ปฏกรยาทมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนของสารททาปฏกรยากน การทดลอง การจมโลหะสงกะสลงในสารละลาย CuSO4 ปฏกรยาออกซเดชน

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-

ปฏกรยารดกชน

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

ปฏกรยารดอกซ Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) ตวอยางท 1 ขอใดเปนปฏกรยารดอกซ 1) 2K2CrO4 + 2HCl K2Cr2O7 + 2KCl + H2O *2) 2CuSO4 + 4KCN Cu2(CN)2 + 2K2SO4 + (CN)2 3) [Co(NH3)5Br]SO4 + BaCl2 [Co(NH3)5Br]Cl2 + BaSO4 4) Zn2[Fe(CN)6] + 8NaOH 2Na2ZnO2 + Na4[Fe(CN)6] + 4H2O การดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน ตวอยางท 2 จากปฏกรยารดอกซตอไปน a CaCr2O7 + b H3PO4 + c AlBr3 d Ca3(PO4)2 + e CrPO4 + f AlPO4 + g H2O + h Br2 ถา a = 3 ในสมการทดลแลว h มคาเทาใด 1) 3 2) 5 3) 7 * 4) 9 การดลสมการรดอกซโดยใชครงปฏกรยา 1. หาเลขออกซเดชนของธาตทเปลยนไป 2. แยกสมการรดอกซออกเปนครงปฏกรยาออกซเดชนและรดกชน 3. ดลจานวนอะตอมของธาตทเลขออกซเดชนเปลยนและดลเลขออกซเดชนใหเทากน โดยเตมอเลกตรอน การดลในสารละลายกรด - ดลจานวนอะตอม O โดยการเตม H2O - ดลจานวนอะตอม H โดยการเตม H+ การดลในสารละลายเบส - ดลจานวนประจไฟฟา โดยการเตม OH- - ดลจานวนอะตอม O โดยการเตม H2O

ตวรดวซ ถกออกซไดส

ตวออกซไดส ถกรดวซ


ตวอยางท 3 X และ Y เปนธาตสมมต สารประกอบของธาต X และ Y เกดปฏกรยาในสารละลายเบส เขยนสมการไอออนกไดดงน

-4aXO (aq) + -2

3bYO (aq) 2cXO (s) + -24dYO (aq)

เมอดลสมการโดยใชครงปฏกรยาแลว ขอสรปใดผด 1) a + b = 5 2) นาเปนสารตงตนและ OH- เปนผลตภณฑ 3) -

4XO เปนตวออกซไดส และ -23YO เปนตวรดวซ

* 4) จานวนอเลกตรอนทเกยวของเทากบ 5 โมล วธคด -2

3YO + 2OH- -24YO + H2O + 2e-

-4XO + 2H2O + 3e- XO2 + 4OH-

ปฏกรยารวม -42XO + -2

33YO + H2O 22XO (s) + -243YO + 2OH-

เซลลกลวานก

โวลตมเตอร

สะพานเกลอ

ZnSO4 1 mol/dm3

แอโนด แคโทด

Zn(s)

Pt(s)

H2(1 atm)

HCl 1 mol/dm3

0.76 Ve- e-

Zn(s)|Zn2+(aq, 1 mol/dm3)||H+(aq, 1 mol/dm3)|H2(g, 1 atm)|Pt(s)

การตอครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานกบครงเซลลสงกะสมาตรฐาน การเขยนแผนภาพของเซลลกลวานก Mg(s)|Mg2+(aq, 1 M)||Fe3+(aq, 1 M), Fe2+(aq, 1 M)|Pt(s) ปฏกรยาออกซเดชน ปฏกรยารดกชน o

นอยE oมากE

o

เซลลE = oแคโทดE - o

แอโนดE

ตวอยางท 4 ปฏกรยาทเกดขนในเซลลกลวานกเปนดงน

Ni(s) + 2Ag+(aq) Ni2+(aq) + 2Ag(s) ขอใดถก 1) แผนภาพเซลลกลวานกเขยนไดเปน Ni(s) | Ag+(aq) || Ni2+(aq) | Ag(s) 2) แผนภาพเซลลกลวานกเขยนไดเปน Ag(s) | Ag+(aq) || Ni2+(aq) | Ni(s) 3) Ag(s) สามารถรดวซ Ni2+(aq) ได *4) Ag(s) เปนขวบวก เรยกวา แคโทด วธคด แผนภาพเซลลกลวานก

Ni(s) | Ni2+(aq) || Ag+(aq) | Ag(s) ปฏกรยาออกซเดชน ปฏกรยารดกชน


ตวอยางท 5 จากคา E° ของปฏกรยาของเซลลตอไปน เมอ A B C และ D เปนธาตสมมตและ H เปนธาตไฮโดรเจน

เซลลท ปฏกรยาของเซลล E° (V)1 C2+ + 2D2+ → C + 2D3+ -0.912 C2+ + B → C + B2+ -0.483 3B2+ + 2A → 3B + 2A3+ 2.82 4 2A + 6H+ → 2A3+ + 3H2 2.48

เซลลกลวานกทมแผนภาพเซลล A/A3+//D3+, D2+/Pt ม E° ของเซลลกโวลต 1) 1.57 2) 1.91 * 3) 3.25 4) 3.73 คาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลนาไปใชประโยชนได ดงน 1. เปรยบเทยบความสามารถในการเปนตวรดวซหรอตวออกซไดส สารทม E° ตา จะเปนตวรดวซทดกวาสารทม E° สงกวา 2. คานวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล 3. ทานายวาปฏกรยารดอกซทเขยนแสดงได เกดขนไดจรงหรอไมและทศทางของปฏกรยาดาเนนไปทางใด ตวอยางท 6 กาหนดคา E° ท 298 K ดงน

ปฏกรยาครงเซลลรดกชน E°(V) A+(aq) + e- → A(s) +0.80 B3+(aq) + e- → B2+(aq) +0.77 C2(s) + 2e- → 2C-(aq) +0.54 D3+(aq) + 3e- → D(s) -0.04 E2+(aq) + 2e- → E(s) -0.13

ขอสรปใดถกตอง 1) เซลลไฟฟาทมคา o

เซลลE สงทสด มแผนภาพเซลล ดงน A(s) / A+(aq, 1 mol/dm3) // E2+(aq, 1 mol/dm3) / E(s) 2) เซลลทมแผนภาพเซลลดงแสดง ใหกระแสไฟฟาได Pt(s) / B2+(aq, 1 mol/dm3), B3+(aq, 1 mol/dm3) // E2+(aq, 1 mol/dm3) / E(s) * 3) ไมควรเกบสารละลายทม D3+ ในภาชนะททาดวยโลหะ E 4) D3+ สามารถออกซไดส C- ใหกลายเปน C2 ได


พจารณาสมการและคาศกยไฟฟาของปฏกรยาตอไปน ตอบคาตอบขอ 7-8 J2+(aq) + 2e- J(s) E° = +0.20 V K+(aq) + e- K(s) E° = -0.30 V 2L+(aq) + 2e- L2(g) E° = -0.20 V M3+(aq) + e- M2+(aq) E° = +0.10 V ตวอยางท 7 ความสามารถในการรดวซเรยงลาดบจากนอยไปมากคอขอใด 1) K < L2 < M2+ < J * 2) J < M2+ < L2 < K 3) J2+ < M3+ < L+ < K+ 4) ไมมขอใดถก ตวอยางท 8 ขอใดถก เมอจมโลหะ K ลงในสารละลายผสมของ M3+ และ J2+ 1) เกดโลหะ J เกาะทผวของโลหะ K 2) เกดโลหะ J เกาะทผวของโลหะ K กอน แลวเกดไอออน M2+ * 3) เกดโลหะ J เกาะทผวของโลหะ K พรอมเกดไอออน M2+ 4) ไมเกดการเปลยนแปลงใดๆ ตวอยางท 9 คาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานมดงน Ni3+(aq) + 2e- Ni(s) E° = -0.25 V O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O2(s) E° = +0.68 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V การสลายตวของ H2O2 ไปเปน O2 เกดขนเองไดเมอใด 1) เมอสมผสกบโลหะ Ag 2) เมอสมผสกบโลหะ Ni * 3) เมอสมผสกบสารละลาย Ag+ 4) เมอสมผสกบสารละลาย Ni2+ ตวอยางท 10 คาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานมดงน Fe3+(aq) + 3e- Fe(s) E° = -0.44 V Sn2+(aq) + 2e- Sn(s) E° = -0.14 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E° = -0.04 V Sn4+(aq) + 2e- Sn2+(aq) E° = +0.15 V การกระทาในขอใดไมสงผลใหเกดปฏกรยารดอกซ 1) จมโลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn2+ 2) จมโลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn4+ 3) จมโลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe2+ * 4) จมโลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe3+ วธคด สารทม E° ตา จะเปนตวรดวซ ดกวาสารทม E° สงกวา


ตวอยางท 11 คาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานมดงน Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E° = -0.76 V Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E° = +0.34 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V 2H+(aq) + 2e- H2(g) E° = 0.00 V พจารณาขอความตอไปน ก. ถาใสแผนสงกะสลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมฟองแกสไฮโดรเจนเกดขน ข. ถาใสแผนทองแดงลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมฟองแกสไฮโดรเจนเกดขน ค. ถานาแผนสงกะสใสลงในสารละลาย CuSO4 เขมขน 1 โมลาร สารละลายจะเปลยนจากสฟาเปน

ไมมส และเกดตะกอนของโลหะทองแดง ง. ถานาแผนทองแดงและแผนสงกะสใสลงในสารละลาย AgNO3 เขมขน 1 โมลาร จะเกดตะกอนของ

โลหะทองแดงและโลหะสงกะส ขอใดถกตอง 1) ก., ข. และ ค. * 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ค. และ ง. ตวอยางท 12 กาหนดให Pb2+ + 2e- Pb E° = -0.13 V Zn2+ + 2e- Zn E° = -0.76 V เซลลไฟฟาเคมทสรางดงรปตอไปน โวลตมเตอรจะอานคาไดกโวลต

+2Pb

Pb

+2Zn +2Pb +2Zn

สะพานเกลอPbZn

สะพานเกลอZn

V

3mol/dm 1.0 3mol/dm1.0 3mol/dm1.0 3mol/dm1.0 1) 0.63 2) 0.89 *3) 1.26 4) 1.53 ตวอยางท 13 โลหะผสมชนดหนงประกอบดวยแมกนเซยมอยรอยละ 36 โดยมวลและอะลมเนยมกบทองแดงทไมทราบปรมาณ เมอนาโลหะผสมนหนก 12 กรม เตมกรด HCl ในปรมาณมากเกนพอ พบวาไดแกสไฮโดรเจน 0.96 กรม โลหะผสมนประกอบดวยอะลมเนยมรอยละโดยมวลเทาใด (H = 1, Mg = 24, Al = 27, Cl = 35.5) ขอมลทกาหนดให Cu2+ + 2e- Cu ................... E° = 0.34 V 2H+ + 2e- H2 ................... E° = 0.00 V Al3+ + 3e- Al ................... E° = -1.68 V Mg2+ + 2e- Mg ................... E° = -2.36 V 1) 33.75 *2) 45 3) 64 4) 67.5


ตวอยางท 14 คาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานมดงน X+(aq) + e- X(s) E° = -0.10 V Y2+(aq) + 2e- Y(s) E° = +0.50 V จากสมการ Ecell = o

cellE - n0.060 log Q

โดยท n คอ จานวนอเลกตรอนทถายโอนในเซลลไฟฟาเคม Q คอ อตราสวนความเขมขนของสารผลตภณฑตอสารตงตน ตามหลกการของคาคงทสมดล คา Q ทถกตองททาใหเซลลนมคา Eเซลล เทากบ +0.54 V คอขอใด 1) Q = [X+]/[Y2+] = 10 2) Q = [X+]2/[Y2+] = 10 3) Q = [X+]/[Y2+] = 100 *4) Q = [X+]2/[Y2+] = 100 เซลลความเขมขน คอ เซลลกลวานกทมครงเซลลชนดเดยวกน แตความเขมขนของสารละลายอเลกโทรไลตแตกตางกน เชน Cu(s) | Cu2+(aq, 0.1 M) || Cu2+(aq, 1 M) | Cu(s) Pt(s) | H2(g, 1 atm | H+(aq, 1 M) || H+(aq, 1 M) | H2(g, 2 atm) | Pt(s) Pt(s) | H2(g, 1 atm) | H+(aq, 0.1 M) ||H+(aq, 1 M | H2(g, 1 atm) | Pt(s) เซลลอเลกโทรไลต แหลงกาเนดไฟฟากระแสตรง

แอโนด แคโทด(รดกชน)

สารละลายอเลกโทรไลต

e- e--+

H+H2O

(ออกซเดชน) ให e-

รบ e-

สวนประกอบของเซลลอเลกโทรไลต หลกการของเซลลอเลกโทรไลตนาไปใชประโยชนทางอตสาหกรรมได เชน การแยกสารเคมดวยไฟฟา การชบโลหะและการทาโลหะใหบรสทธ การทดลอง การแยกสารละลาย CuSO4 ดวยกระแสไฟฟา ขวแอโนด (ขวไฟฟาทตอกบขวบวกของแบตเตอร) 2

1 -282OS (aq) + e- -2

4SO (aq) ; E° = +2.01 V

21 O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O(l) ; E° = +1.23 V

ขวแคโทด (ขวไฟฟาทตอกบขวลบของแบตเตอร) Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ; E° = +0.34 V 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) ; E° = -0.83 V


สรปปฏกรยาทเกดขนในการแยกสารละลาย CuSO4 ดวยกระแสไฟฟา ขวแอโนด H2O(l) 2

1 O2(g) + 2H+(aq) + 2e- ขวแคโทด Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ปฏกรยารวม 2Cu2+(aq) + 2H2O(l) 2Cu(s) + O2(g) + 4H+(aq) สรปปฏกรยาทเกดขนในการแยกสารละลาย KI ดวยกระแสไฟฟา ขวแอโนด 2I-(aq) I2(s) + 2e- ขวแคโทด 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) ปฏกรยารวม 2H2O(l) + 2I- (aq) H2(g) + 2OH-(aq) + I2(s) การแยกสารทหลอมเหลวดวยกระแสไฟฟา เมอใหความรอนกบสารไอออนกจนถงจดหลอมเหลว สารจะเกดการหลอมเหลว ทาใหไอออนบวกและไอออนลบทเปนองคประกอบของสารเหลานนมอสระในการเคลอนท และนาไฟฟาได เมอผานกระแสไฟฟาเขาไปจะเกดปฏกรยารดกชนและออกซเดชนทขวไฟฟา การแยกสาร CaCl2 ทหลอมเหลวดวยไฟฟาและปฏกรยาทเกดขนได ดงน แคโทด Ca2+(l) + 2e- Ca(s) แอโนด 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e- ปฏกรยารวม Ca2+(l) + 2Cl-(l) Ca(s) + Cl2(g)

แหลงกาเนดไฟฟากระแสตรง e- e-

Cl-(l)

Ca2+(l) แผนภาพแสดงการแยก CaCl2 ทหลอมเหลวดวยกระแสไฟฟา

การชบโลหะดวยกระแสไฟฟา แหลงกาเนดไฟฟากระแสตรง

แอโนด แคโทดตะป

สารละลายZnSO4

แผนสงกะส

e- e-

การชบตะปเหลกดวยสงกะส

หลกการชบโลหะดวยกระแสไฟฟา 1. วตถทตองการชบตอเขากบขวลบของแบตเตอร (แคโทด) 2. โลหะทใชชบตอเขากบขวบวกของแบตเตอร (แอโนด) 3. สารละลายอเลกโทรไลตทใชตองมไอออนของโลหะชนดเดยวกบโลหะทเปนแอโนด 4. ใชไฟฟากระแสตรง


ธาต และสารประกอบในอตสาหกรรม ตวอยางท 1 พจารณาสงตอไปน ก. หนงอก หนยอย ข. เลอดป เลอดปลาหมก ค. ปย โปรตน ง. แกว เครองบด ธาตทเปนองคประกอบสาคญของสงทพจารณาขางตน ขอใดถก ก. ข. ค. ง. 1) Na Fe P Zn * 2) Ca Cu N Si 3) Na Cu K Fe 4) Ca Fe S Cr

ตวอยางท 2 พจารณาขอความตอไปน ก. เพชรเปนแรรตนชาตทมความแขงทสดและนาไฟฟาไดดกวาทองแดง ข. สารประกอบหลกของแกวครสตลคอ ZrO2 จงทาใหมลกษณะแวววาวคลายเพชร ค. การยางแรทองแดง สงกะส และพลวงจะไดแกส SO2 ซงสามารถกาจดโดย Ca(OH)2 ง. ทบทมมอะลมเนยมออกไซดเปนสารหลกและมสารประกอบของโลหะแทรนซชนเปนสารมลทน ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. *3) ค. และ ง. 4) ก. และ ง. วธคด - แกวครสตล เปนแกวทมซลกาประมาณรอยละ 54-65 โดยมวล - ทบทมสยาม และไพลน เปนพลอยในตระกลแรคอรนดม มสวนประกอบหลกเปนอะลมเนยมออกไซด ถามธาตโครเมยม รอยละ 0.1-1.25 โดยมวล เนอพลอยจะมสชมพ จนถงสแดงเขม เรยกวา ทบทม สวนไพลนจะมทงธาตเหลก และธาตไทเทเนยม ปนอยดวย ตวอยางท 3 ในการผลตแกวมสารใดเปนองคประกอบหลกและจะตองเตมสารใดลงไปเพอใหแกวมสมบตทนตอการเปลยนแปลงอณหภมไดด องคประกอบหลก สารทเตม 1) CaO PbO 2) SiO2 NaF * 3) SiO2 B2O3 4) CaO และ Na2O Cr2O3

วธคด แกวโบโรซลเกต มซลกา (SiO2) ปรมาณคอนขางสง มการเตม B2O3 ลงไปเพอทาใหสมประสทธการขยายตว เนองจากความรอนมคาลดลง ทาใหทนตอการเปลยนแปลงอณหภม

Documents

Brands Chemistry