จลนศาสตร์เคมี (Chemical kinetics)

Soontorn Pornjumreon

Chemistry DepartmentMahidolwittanusorn School

www.mwit.ac.th/~sp

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี

การ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิมีายถึ$งการ์ท %สาร์ต�&งต'น(reactant)เปล %ยนไปเป)นสาร์ใหิมี+หิร์,อัสาร์ผล�ตภั�ณ์ฑ์(product)โดยปร์�มีาณ์หิร์,อัควิามีเข'มีข'นขอังสาร์ต�&งต'นจะลดลง แต+ปร์�มีาณ์หิร์,อัควิามีเข'มีข'นขอังสาร์ผล�ตภั�ณ์ฑ์จะลดลง

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิมีายถึ$งการ์เปล %ยนแปลงควิามีเข'มีข'นขอังสาร์ต�&งต'นหิร์,อัสาร์ผล�ตภั�ณ์ฑ์ต+อัหิน+วิยเวิลา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

เวิลาปร์�มีาณ์สาร์ต�&ง

ต'นท %ลดลงเวิลา

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี =

ปร์�มีาณ์สาร์ผล�ตภั�ณ์ฑ์ท %เก�ดข$&นอั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี =

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี aA + bB cC + dD

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยา(r) = อั�ตร์าการ์ลดลงขอังสาร์A = - -

= อั�ตร์าการ์ลดลงขอังสาร์B = - -

= อั�ตร์าการ์เก�ดสาร์C = + -

= อั�ตร์าการ์เก�ดสาร์D = + -

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

1a

[A]

t

1b

[B]

t

1c

[C]

t

1d

[D]

t

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี ปฏิ�กิ�ริ�ยาเคมี�ดั งสมีกิาริ

Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) สามีาริถวั ดัอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยานี้��ไดั�อัย�างไริบ้�าง และเขี�ยนี้ควัามีส มีพั นี้ธ์!ขีอังอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาไดั�อัย�างไริ

จากิกิาริวั ดัอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาเคมี�หนี้$%ง พับ้วั�ามี�ค�าเท่�ากิ บ้อั ตริากิาริลดัลงขีอังแกิ'ส N2 เท่�ากิ บ้ 1/3อั ตริากิาริลดัลงขีอังแกิ'ส H2 และเท่�ากิ บ้ 1/2อั ตริากิาริเกิ�ดัแกิ'ส NH3 จงเขี�ยนี้สมีกิาริเคมี�แสดังปฏิ�กิ�ริ�ยาท่�%เกิ�ดัขี$�นี้

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ชน�ดขอังอั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยา

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเฉล %ย(Average rate)

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยา ณ์ ขณ์ะใดขณ์ะหิน$%ง

(Instantaneous rate)

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี เฉล %ย

อั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาเฉล�%ย(Average rate) หมีายถ$งปริ�มีาณขีอังสาริผล�ตภั ณฑ์!ท่�%เกิ�ดัขี$�นี้ท่ �งหมีดั หริ-อัปริ�มีาณขีอังสาริต �งต�นี้ท่�%ลดัลงท่ �งหมีดัต�อัเวัลาท่ �งหมีดัท่�%ใช้�ในี้กิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยา

อั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาเฉล�%ย =

อั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาเฉล�%ย =

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ปริ�มีาณสาริผล�ตภั ณฑ์!ท่�%เกิ�ดัขี$�นี้ท่ �งหมีดัปริ�มีาณสาริต �งต�นี้ท่�%ลดัลงท่ �งหมีดั

เวัลาท่ �งหมีดัท่�%ใช้�ในี้กิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยา

เวัลาท่ �งหมีดัท่�%ใช้�ในี้กิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยา

อั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี ณ์ ขณ์ะใดขณ์ะหิน$%ง อั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยา ณ

ขีณะใดัขีณะหนี้$%ง(Instantaneous rate) หมีายถ$งปริ�มีาณสาริต �งต�นี้ท่�%เกิ�ดัขี$�นี้ ณ ขีณะใดัขีณะหนี้$%ง หริ-อัปริ�มีาณสาริผล�ตภั ณฑ์!ท่�%ลดัลง ณ ขีณะใดัขีณะหนี้$%งต�อัเวัลาท่�%ใช้�ในี้กิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาในี้ช้�วังนี้ �นี้ ซึ่$%งอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาช้นี้�ดันี้��หาไดั�จากิค�าควัามีช้ นี้(slope)ขีอังกิริาฟ

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ทฤษฎี จลนศาสตร์เคมี ท่ฤษฎี�จลนี้ศาสตริ!เป6นี้ท่ฤษฎี�ท่�%ใช้�อัธ์�บ้ายกิาริเกิ�ดั

ปฏิ�กิ�ริ�ยาเคมี�ขีอังสาริต �งแต� 2 ช้นี้�ดัขี$�นี้ไป

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ทฤษฎี จลนศาสตร์เคมี

ทฤษฎี การ์ชน(Collision theory)

ทฤษฎี สาร์เช�งซ้'อันก�มีมี�นต(Activated-complex theory)

ทฤษฎี การ์ชน(Collision theory)

ปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี เก�ดข$&นได'เมี,%อัอัน�ภัาคขอังสาร์ต�&งต'นจะต'อังชนก�นท�ศทางในการ์ชนต'อังเหิมีาะสมีพล�งงานร์วิมีในการ์ชนต'อังเท+าก�บ

พล�งงานก+อัก�มีมี�นต

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ท�ศทางในการ์ชนท %เหิมีาะสมี

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

NO2+CO NO+CO2 NO+NO3 2NO2

พล�งงานก+อัก�มีมี�นต(Activation energy)

พล�งงานก+อัก�มีมี�นต หิมีายถึ$งพล�งงานต�%าท %ส�ดท %ท�าใหิ'เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี ได'

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ทฤษฎี สาร์เช�งซ้'อันก�มีมี�นต(Activated-complex theory)

ท่ฤษฎี�สาริเช้�งซึ่�อันี้กิ มีมี นี้ต!เริ�ยกิอั�กิช้-%อัหนี้$%งวั�า ท่ฤษฎี�สภัาวัะแท่รินี้ซึ่�ช้ นี้(Transition state theory) เมี-%อัอันี้7ภัาคขีอังสาริต �งต�นี้ช้นี้กิ นี้จะเกิ�ดัสาริท่�%ไมี�เสถ�ยริและมี�พัล งงานี้ส8ง เริ�ยกิวั�าสาริเช้�งซึ่�อันี้กิ มีมี นี้ต!(Activated complex)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ทฤษฎี สาร์เช�งซ้'อันก�มีมี�นต(Activated-complex theory)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ทฤษฎี สาร์เช�งซ้'อันก�มีมี�นต(Activated-complex theory)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงานก�บการ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงาน (E)

การ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

N2(g) + O2(g)

2NO(g)

Ea

EE1

E2

E3

ร์8ปท % 6 แสดงปฏิ�ก�ร์�ยาด8ดควิามีร์'อันขอังปฏิ�ก�ร์�ยา N2(g) + O2(g) 2NO(g)

พล�งงานก�บการ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงาน (E)

การ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

N2(g) + 3H2(g)

2NH3

(g)

Ea

EE3

E1

E2

ร์8ปท % 7 แสดงปฏิ�ก�ร์�ยาคายควิามีร์'อันขอังปฏิ�ก�ร์�ยา N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

พล�งงานก�บการ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

กลไกขอังปฏิ�ก�ร์�ยา(Reaction mechanism)

กิลไกิขีอังปฏิ�กิ�ริ�ยา หมีายถ$งล9าดั บ้ขี �นี้ย�อัยขีอังปฏิ�กิ�ริ�ยา และเริ�ยกิสมีกิาริย�อัยแต�ละสมีกิาริท่�%แท่นี้ปฏิ�กิ�ริ�ยาวั�า กิริะบ้วันี้กิาริปฐมี(Elementary process) หริ-อัปฏิ�กิ�ริ�ยาปฐมี(Elementary reaction)

ขี �นี้กิ9าหนี้ดัอั ตริา(Rate determining step) หมีายถ$งกิริะบ้วันี้กิาริปฐมีท่�%เกิ�ดัช้�าท่�%ส7ดัขีอังกิลไกิปฏิ�กิ�ริ�ยา

สาริมี ธ์ย นี้ตริ!(Intermediate) หมีายถ$งสาริท่�%เกิ�ดัขี$�นี้ริะหวั�างท่�%ปฏิ�กิ�ริ�ยาดั9าเนี้�นี้ไป แต�ไมี�ปริากิฎีสารินี้��ในี้สมีกิาริริวัมีขีอังปฏิ�กิ�ริ�ยา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

กลไกขอังปฏิ�ก�ร์�ยา(Reaction mechanism)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

NO2 + CO CO2 + NO

มี�ขี �นี้ตอันี้กิาริเกิ�ดัดั งนี้��ขี �นี้ท่�%1 NO2 + NO2 NO3 + NO …..เกิ�ดัช้�าขี �นี้ท่�%2 NO3 + CO NO2 + CO2 …..เกิ�ดัเริ;วั

Rate determining step ค-อั ขี �นี้ท่�%1Intermediate ค-อั NO3

โมีเลก�ลาร์�ต (Molecularity)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

โมีเลกิ7ลาริ�ต� หมีายถ$งกิาริจ9าแนี้กิกิริะบ้วันี้กิาริปฐมีตามีจ9านี้วันี้

โมีเลกิ7ลขีอังสาริต �งต�นี้ท่�%เขี�าช้นี้กิ นี้ กิริะบ้วันี้กิาริหนี้$%งโมีเลกิ7ล(Unimolecular process)

N2O4 2NO2

กิริะบ้วันี้กิาริสอังโมีเลกิ7ล(Bimolecular process)

NO + O2 NO3

กิริะบ้วันี้กิาริสามีโมีเลกิ7ล(Termolecular process)

2NO + Br2 2NOBr

พล�งงานก�บปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิลายข�&นตอัน

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงาน (E)

E1

E2

E3

E4

E5

A

X

B

Ea4

Ea1

Ea2Ea3

การ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา A B

E

พล�งงานก�บปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิลายข�&นตอัน

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงานก�บปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิลายข�&นตอัน

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงานก�บปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิลายข�&นตอัน

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พล�งงานก�บปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี หิลายข�&นตอัน

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ป9จจ�ยท %มี ผลต+อัอั�ตร์าการ์เก�ดปฏิ�ก�ร์�ยา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ธ์ริริมีช้าต�ขีอังสาริต �งต�นี้ ควัามีเขี�มีขี�นี้ขีอังสาริต �งต�นี้ พั-�นี้ท่�%ผ�วัขีอังสาริต �งต�นี้ ควัามีดั นี้ อั7ณหภั8มี� ต วัเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยา

ธร์ร์มีชาต�ขอังสาร์ต�&งต'น

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

พ,&นท %ผ�วิขอังสาร์ต�&งต'น

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ตะป8เหล;กิในี้แกิ'สอัอักิซึ่�เจนี้ ฝอัยเหล;กิในี้แกิ'สอัอักิซึ่�เจนี้

อั�ณ์หิภั8มี�

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

สมีการ์อัาร์เร์เน ยส ค�าคงท่�%อั ตริา(k) แปริผ นี้ตามี

อั7ณหภั8มี� k = Ae-Ea/RT

A = frequency factor Ea = activation energy R = gas constant

= 8.314 J/mol.K T = อั7ณหภั8มี�เคลวั�นี้ (K)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

สมีการ์อัาร์เร์เน ยส เขี�ยนี้สมีกิาริอัาริ!เริเนี้�ยสในี้ริ8ปลอักิกิาริ�ท่$มี จะไดั�

Ln k = ln A – Ea/RT

log k = log A – Ea/2.303RT………(1)

ถ�าให� k1 และ k2 เป6นี้ค�าคงท่�%อั ตริาท่�%อั7ณหภั8มี� T1 และ T2

log k1 = log A – Ea/2.303 RT1 ……...(2)

log k2 = log A – Ea/2.303 RT2 ………(3)

(2)-(3): log k1/k2 = Ea/2.303 R(1/T2-1/T1)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

สมีการ์อัาร์เร์เน ยสlog k = log A – Ea/2.303 RT

จากสมีการ์หิมีายควิามีวิ+า ถึ'าเข ยนกร์าฟร์ะหิวิ+าง log k ก�บ 1/Tจะได'กร์าฟเส'นตร์งท %มี ควิามีช�น = - Ea/2.303 R

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา หิมีายถึ$งสาร์ท %เปล %ยนควิามีเร์<วิขอังปฏิ�ก�ร์�ยา โดยต�วิเร์+ง

ปฏิ�ก�ร์�ยาจะไมี+เก�ดการ์เปล %ยนแปลงทางเคมี อัย+างถึาวิร์ในปฏิ�ก�ร์�ยาเมี,%อั

ส�&นส�ดปฏิ�ก�ร์�ยาจะได'ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยากล�บค,นมีา ต วัเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยาเอักิพั นี้ธ์!(Homogeneous catalyst) หมีาย

ถ$งต วัเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยาท่�%มี�วั ฏิภัาคเดั�ยวักิ นี้กิ บ้สาริต �งต�นี้ ต วัเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยาวั�วั�ธ์ภั ณฑ์!(Heterogeneous catalyst)

หมีายถ$งต วัเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยาท่�%มี�วั ฏิภัาคต�างจากิสาริต �งต�นี้

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ปฏิ�ก�ร์�ยาการ์สลาย HCOOH เป)น CO และ H2O โดยใช' H2SO4 เป)นต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

C2H4 + H2 C2H6

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

Ni

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

E + S ES E + P

ต�วิเร์+งปฏิ�ก�ร์�ยา(Catalyst)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

จ�านวินโมีเลก�ล

พล�งงานจลน

E1

E2

Ea

1

Ea

2

E

การ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

พล�งงาน

ปฏิ�ก�ร์�ยาท %ไมี+มี ต�วิเร์+ง

ปฏิ�ก�ร์�ยาท %มี ต�วิเร์+ง

ต�วิหิน+วิงปฏิ�ก�ร์�ยา(Inhibitor)

ต วัหนี้�วังปฏิ�กิ�ริ�ยา หมีายถ$งสาริท่�%เต�มีลงไปในี้ปฏิ�กิ�ริ�ยาแล�วัท่9าให�ปฏิ�กิ�ริ�ยาเคมี�นี้ �นี้เกิ�ดัช้�าลง

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

การ์ด�าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร์�ยา

ปฏิ�ก�ร์�ยาท %มี ต�วิหิน+วิงปฏิ�ก�ร์�ยา

ปฏิ�ก�ร์�ยาท %ไมี+มี ต�วิหิน+วิงปฏิ�ก�ร์�ยา

พล�งงาน Ea1

Ea2

E

กฎีอั�ตร์า(Rate law)

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

กิฎีอั ตริา ค-อัสมีกิาริท่�%แสดังวั�าอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาขี$�นี้กิ บ้ควัามีเขี�มีขี�นี้ขีอังสาริต �งต�นี้แต�ละช้นี้�ดัอัย�างไริ ซึ่$%งเขี�ยนี้ควัามีส มีพั นี้ธ์!นี้��ไดั�ตามี Law of mass action “อั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาจะเป6นี้ส ดัส�วันี้โดัยตริงกิ บ้สาริต �งต�นี้ท่�%เขี�าท่9าปฏิ�กิ�ริ�ยากิ นี้”

aA + bB cC + dD

จากิสมีกิาริเขี�ยนี้กิฎีอั ตริาไดั�ดั งนี้��r [A]x[B]y

r = k [A]x[B]y

อั�นด�บปฏิ�ก�ร์�ยา(Order of reaction)

อั นี้ดั บ้ปฏิ�กิ�ริ�ยาเป6นี้ค�าต วัเลขีใดัๆ (x, y) อัาจเป6นี้เลขีจ9านี้วันี้เต;มี หริ-อัเศษส�วันี้กิ;ไดั� ซึ่$%งต วัเลขีอั นี้ดั บ้ปฏิ�กิ�ริ�ยานี้��ไดั�จากิกิาริท่ดัลอังหาอั ตริากิาริเกิ�ดัปฏิ�กิ�ริ�ยาเมี-%อัเปล�%ยนี้ควัามีเขี�มีขี�นี้ขีอังสาริต �งต�นี้เท่�านี้ �นี้

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

ปฏิ�ก�ร์�ยาเคมี กฎีอั�ตร์า อั�นด�บปฏิ�ก�ร์�ยา

2HI H2 + I2 r = k[HI]0 0

CH3CHO CH4+CO r = k[CH3CHO]2 2

2NO + Br2 2NOBr r = k[NO]2[Br2] 3

การ์ค�านวิณ์เก %ยวิก�บกฎีอั�ตร์า

จากิปฏิ�กิ�ริ�ยา 2NO+O2 2NO2 ท่�% 25C ไดั�ผลกิาริท่ดัลอังดั งตาริาง จงค9านี้วัณหากิฎีอั ตริา อั นี้ดั บ้ปฏิ�กิ�ริ�ยา และค�าคงท่�%อั ตริา

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

กิาริท่ดัลอังท่�%

ควัามีเขี�มีขี�นี้เริ�%มีต�นี้

(mol.dm-3) อั ตริาเริ�%มีต�นี้กิาริเกิ�ดัNO2

NO O2(mol.dm-3.s-1)

1 0.01 0.01 0.007

2 0.01 0.02 0.014

3 0.01 0.03 0.021

4 0.02 0.03 0.084

การ์ค�านวิณ์เก %ยวิก�บกฎีอั�ตร์า

จากิสมีกิาริเคมี� 2NO + O2 2NO2

เขี�ยนี้กิฎีอั ตริาไดั�ดั งนี้�� r = k[NO]x[O2]y …..(1)

จากิกิาริท่ดัลอังท่�%3 และ 4 แท่นี้ค�าในี้สมีกิาริ(1) ไดัดั งนี้��0.021 = k[0.01]x[0.03]y …..(2)

0.084 = k[0.02]x[0.03]y …..(3)

(3)/(2), 4 = 2x

x = 2

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

การ์ค�านวิณ์เก %ยวิก�บกฎีอั�ตร์า

อั.ส�นทร์ พร์จ�าเร์�ญ สาขาวิ�ชาเคมี โร์งเร์ ยนมีหิ�ดลวิ�ทยาน�สร์ณ์

จากิกิาริท่ดัลอังท่�%1 และ 2 แท่นี้ค�าในี้สมีกิาริ(1)

0.007 = k[0.01]x[0.01]y …..(4)

0.014 = k[0.01]x[0.02]y …..(5)

(5)/(4), 2 = 2y , y = 1

กิฎีอั ตริาขีอังปฏิ�กิ�ริ�ยานี้��ค-อัr = k[NO]2[O2]

อั นี้ดั บ้ขีอังปฏิ�กิ�ริ�ยานี้��ค-อั ปฏิ�กิ�ริ�ยาอั นี้ดั บ้สามีแท่นี้ค�า x,y ลงในี้สมีกิาริ(4), 0.007 = k[0.01]2[0.01]

k = 7.00x103 dm6.mol-2.s-1

จลนศาสตร์เคมี (Chemical kinetics)

Soontorn Pornjumreon

Chemistry DepartmentMahidolwittanusorn School

www.mwit.ac.th/~sp