อั�ตราการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยาเคมี� (Rate of Chemical Reaction)

จากการศึ�กษาวิชาเคมี�ที่��ผ่�านมีา เราได้�ศึ�กษาสมีบั�ติติ�าง ๆ ของก าซ ของเหลวิ ของแข%ง และสารละลาย สมีบั�ติในระด้�บัโมีเลก*ลและพิจารณาปฏิกรยาประเภที่ติ�าง ๆ ไปแล�วิ การศึ�กษาข�0นติ�อไปค1อการศึ�กษาวิ�าเมี1�อปฏิกรยาเกด้ข�0นแล�วิจะด้2าเนนติ�อไปได้�รวิด้เรวิเพิ�ยงใด้ และจะเกด้ข�0นได้�มีากน�อยเพิ�ยงใด้จ�งจะส0นส*ด้

ภาพิที่�� 1 The Wide range of reaction rates. (Silberberg . 2003)

(A) An explosion is much faster than the process of ripening

(B) Process of ripening which is much faster than the process of rusting

(C) Process of rusting which is much faster than the process of human age

(D) Process of human age.

เคมี�ที่��เก��ยวิข�องก�บัการศึ�กษาอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาเร�ยกวิ�า จลนศาสตร�เคมี� (Chemical Kinetics) ซ��งติามีปกติค2าวิ�า จลนศึาสติร3 มี�ควิามีหมีาย“ ”

เก��ยวิเน1�องก�บัการเคล1�อนที่�� ซ��งเป4นเร1�องที่��เก��ยวิข�องก�บั อั�ตราการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยา (rate of chemical reaction) ซ��งปฏิกรยาหน��ง ๆ ภายในสภาวิะเด้�ยวิก�น จะมี�อ�ติราการเกด้ปฏิกรยาเฉพิาะค�าหน��งซ��งข�0นอย6�ก�บัธรรมีชาติของสารติ�0งติ�น เช�น ปฏิกรยาของก าซไฮโด้รเจนก�บัก าซฟล6ออร�นและก าซไนโติรเจน

H2 (g) + F2 (g) 2HF very fast

3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 very slow

การศึ�กษาอ�ติราของปฏิกรยาเคมี�เป4นวิชาหน��งของวิชาเคมี� ไมี�เพิ�ยงแติ�วิ�ด้อ�ติราของปฏิกรยาเที่�าน�0น ย�งศึ�กษาถึ�งป;จจ�ยติ�าง ๆ ที่��มี�อที่ธพิลติ�ออ�ติราของปฏิกรยาน�0น

1. ป�จจ�ยที่��มี�ผลต�อัอั�ตราการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยา ได้�แก�

1.1 ธรรมีชาติของสารติ�0งติ�น (reactant) และผ่ลติผ่ล (product) ปฏิกรยาจะเกด้ข�0นช�าหร1อเร%วิข�0นอย6�ก�บัธรรมีชาติของสาร เช�น โด้ยที่��วิไปสารที่��ที่2าปฏิกรยาเป4นสารไอออนกที่�0งค6�จะเกด้ปฏิกรยาเร%วิกวิ�าสารที่��เป4นโควิาเลนที่3 สารที่��ที่2าปฏิกรยาเป4นก าซที่�0งค6�จะที่2าปฏิกรยาได้�เร%วิกวิ�าปฏิกรยาที่��สารอย6�ในสถึานะติ�างก�น

1.2 ควิามีเข�มีข�นของสารติ�0งติ�นและผ่ลติผ่ล ควิามีเข�มีข�นของสารจะมี�ผ่ลติ�ออ�ติราการเกด้ปฏิกกรยาเคมี� จากปฏิกรยาระหวิ�างโลหะแมีกน�เซ�ยมีก�บั

กรด้ไฮโด้รคลอรกช�วิงแรกปฏิกรยาจะเกด้เร%วิมีากและจะค�อย ๆ ช�าลงในการเกด้ก าซ H2 ย�งเวิลาผ่�านไปนานเที่�าใด้อ�ติราการเกด้ปฏิกรยาจะย�งลด้ลงเที่�าน�0น

1.3 พิ10นที่��ผ่วิ พิ10นที่��ผ่วิจะมี�ผ่ลติ�ออ�ติราการเกด้ปฏิกรยาเคมี� ปฏิกรยาวิวิธพิ�นธ*3เกด้ข�0นที่��ผ่วิของวิ�ฏิภาค ด้�งน�0นย�งเพิ�มีพิ10นที่��ผ่วิของติ�วิที่2าปฏิกรยา ปฏิกรยาก%ย�งเกด้ข�0นเร%วิ เช�นปฏิกรยาของส�งกะส�ก�บักรด้ไฮโด้รคลอรกเจ1อจางซ��งให�ก าซไฮโด้รเจน ถึ�าใช�ส�งกะส�ช0นโติปฏิกรยาเกด้ช�าแติ�ถึ�าใช�ส�งกะส�ช0นเล%กหร1อผ่งส�งกะส�ปฏิกรยาจะเกด้รวิด้เร%วิ ที่�0งน�0เพิราะในปรมีาณที่��เที่�าก�นเมี1�อขนาด้ช0นวิ�ติถึ*ย�งเล%กลงพิ10นที่��ผ่วิย�งมีากข�0น

1.4 อ*ณหภ6มี การเพิ�มีอ*ณหภ6มีที่2าให�ปฏิกรยาเร%วิข�0น เป4นที่��พิบัเห%นอย6�เสมีอวิ�าเมี1�อใด้ติ�องการให�ปฏิกรยาเกด้เร%วิข�0น เราจะติ�องติ�มีหร1อเผ่าติ�วิที่2าปฏิกรยา ถึ�าปล�อยให�สารที่2าปฏิกรยาก�นเองในอ*ณหภ6มีธรรมีด้า บัางที่�อาจไมี�เกด้ปฏิกรยาข�0นเลยก%ได้�หร1อเกด้ช�ามีาก น20ามี�นติ�0งที่0งไวิ�ในอากาศึเฉย ๆ ไมี�ล*กไหมี�แติ�พิอจ*ด้ไฟเข�าที่��น20ามี�น น20ามี�นจะที่2าปฏิกรยาก�บัออกซเจนล*กไหมี�เป4นเปลวิไฟ

1.5 ติ�วิเร�งปฏิกรยา ติ�วิเร�งปฏิกรยาค1อสารซ��งเพิ�มีอ�ติราของปฏิกรยาโด้ยติ�วิเองไมี�ได้�เปล��ยนแปลงไปด้�วิยเมี1�อเสร%จส0นปฏิกรยา เช�นในการเผ่าโพิแที่สเซ�ยมีคลอเรติ แมีงกาน�สได้ออกไซด้3ที่��ใส�ลงไปเป4นติ�วิเร�งปฏิกรยาอาจเป4นชนด้ก�อนเล%ก ๆ แติ�เมี1�อเสร%จปฏิกรยาแล�วิก�อนแมีงกาน�สได้ออกไซด้3แปรสภาพิเป4นผ่งละเอ�ยด้

1.6 ควิามีด้�น ควิามีด้�นจะมี�ผ่ลติ�อปฏิกรยาในกรณ�ปฏิกรยาที่��เก��ยวิก�บัก าซ กล�าวิค1อเมี1�อเพิ�มีควิามีด้�นโมีเลก*ลของก าซจะชนก�นมีากข�0นปฏิกรยาจะมี�อ�ติราการเกด้ปฏิกรยาเร%วิข�0น

2. การอัธิ�บายการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยาเคมี� ปฏิกรยาเคมี�เกด้ข�0นได้�อย�างไร น�กวิที่ยาศึาสติร3พิยายามีอธบัาย

ที่ฤษฎี�หน��งที่��ติอบัค2าถึามีน�0ได้�ค1อ ที่ฤษฎี�การชน (Collision theory)

และ ที่ฤษฎี�ที่รานซิ�ช�นสเตด (Transition state theory)

2.1 ที่ฤษฎี�การชน (Collision theory) มี�หล�กที่��วิไปกล�าวิวิ�า การเกด้ปฏิกรยาเคมี� โมีเลก*ลของสารติ�0งติ�นหร1อสารที่��เข�าที่2าปฏิกรยาจะติ�องเก�ดการชนก�นก�อน พิจารณาปฏิกรยาระหวิ�างโมีเลก*ลของสาร A ก�บั B โด้ยติรง ถึ�าเพิ�มีควิามีเข�มีข�นของ A เป4นสองเที่�า จ2านวินการชนระหวิ�าง A – B ก%จะเพิ�มีเป4นสองเที่�าเน1�องจากจ2านวินโมีเลก*ลของ A ที่��จะชนก�บั B เพิ�มีเป4นสองเที่�า ด้�งน�0นอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาก%เพิ�มีเป4นสองเที่�าด้�วิย ในที่2านองเด้�ยวิก�นการเพิ�มีควิามีเข�มีข�นของ B เป4นสองเที่�าก%จะที่2าให�อ�ติราเพิ�มีเป4นสองเที่�าเช�นก�น นอกจากน�0โมีเลก$ลขอังสารต�'งต(นจะต(อังชนก�นในที่�ศที่างที่��เหมีาะสมีด้�วิย เช�น ปฏิกรยาระหวิ�างก าซไฮโด้รเจนก�บัก าซไอโอด้�นเกด้ก าซไฮโด้รเจนไอโอได้ด้3 โมีเลก*ลของก าซไฮโด้รเจนและก าซไอโอด้�น หร1อ ปฏิกรยาของออกซเจนก�บัไนโติเจนออกไซด้3

ภาพิที่�� 2 การจ�ด้ติ�วิของโมีเลก*ล H2 และ I2 เมี1�อพิจารณาการชนก�นของโมีเลก*ล H2 และ I2 พิบัวิ�าการชนก�นแบับั ข. มี�โอกาสที่��จะเกด้ปฏิกรยาเคมี�ได้�มีากกวิ�าแบับั ก เน1�องจากมี�ที่ศึที่างในการชนก�นของที่�0งสองโมีเลก*ลมี�ควิามีเหมีาะสมี ที่ฤษฎี�การชนมี�หล�กการที่��สอด้คล�องก�บัหล�กควิามีเป4นจรง แติ�เราพิบัวิ�าควิามีส�มีพิ�นธ3ระหวิ�างอ�ติราก�บัการชนของโมีเลก*ลซ�บัซ�อนกวิ�าน�0 ในที่างปฏิบั�ติพิบัวิ�าหลาย ๆ กรณ�ปฏิกรยาไมี�ได้�เกด้ข�0นเพิราะการชนก�นแติ�เพิ�ยงอย�างเด้�ยวิ จากการที่ด้ลองและค2านวิณพิบัวิ�าจ2านวินคร�0งของการชนก�นที่��ได้�ผ่ลเป4นเพิ�ยงเศึษส�วินน�อยมีากของจ2านวินคร�0งของการชนก�นที่�0งหมีด้ จากการค2านวิณพิบัวิ�าในปฏิกรยาที่��วิไป

การชนก�นที่��ได้�ผ่ลมี�เพิ�ยง 1 ใน 107 คร�0งเที่�าน�0นโด้ยประมีาณ

โมีเลก*ลที่��เข�าชนก�นจะมี�การเปล��ยนแปลงของพิล�งงานจลน3และพิล�งงานศึ�กย3 เมี1�อสองโมีเลก*ลเข�าใกล�ก�นและก�นจะเกด้แรงผ่ล�กระหวิ�างกล*�มีหมีอกของอเล%กติรอน เป4นเหติ*ให�โมีเลก*ลเคล1�อนที่��ช�าลง พิล�งงานจลน3ของโมีเลก*ลจะลด้ลง ในขณะเด้�ยวิก�นพิล�งงานศึ�กย3จะเพิ�มีข�0น หร1อกล�าวิอ�กน�ยหน��งวิ�า พิล�งงานจลน3เปล��ยนไปเป4นพิล�งงานศึ�กย3ขณะที่��โมีเลก*ลชนก�น ถึ�าโมีเลก*ลเคล1�อนที่��ช�า (พิล�งงานจลน3ติ2�า) เข�าชนก�น พิล�งงานศึ�กย3ที่��ได้�จากพิล�งงานจลน3ไมี�เพิ�ยงพิอที่��จะเอ10ออ2านวิยให�กล*�มีหมีอกอเล%กติรอนจ�ด้เร�ยงติ�วิใหมี� โมีเลก*ลที่�0งสองจะเคล1�อนที่��ออกจากก�นโด้ยไมี�มี�การเปล��ยนแปลงเกด้ข�0น ติรงก�นข�ามี ถึ�าโมีเลก*ลเคล1�อนที่��ด้�วิยควิามีเร%วิส6ง (พิล�งงานจลน3ส6ง) เข�าชนก�นพิล�งงานศึ�กย3ที่��ได้�จากพิล�งงานจลน3ส6งพิอที่��จะเอ10ออ2านวิยให�กล*�มีหมีอกอเล%กติรอนที่ะล*ที่ะลวิงก�นและก�น เกด้การสลายของพิ�นธะเด้มีและสร�างพิ�นธะใหมี�เกด้ผ่ลติผ่ลข�0น และเมี1�อผ่ลติผ่ลที่��ได้�เคล1�อนที่��ออกไป พิล�งงานศึ�กย3จะลด้ลงขณะที่��พิล�งงานจลน3เพิ�มีข�0น โมีเลก*ลเหล�าน�0จ�งเคล1�อนที่��เร%วิข�0น สร*ปได้�วิ�าโมีเลก*ลที่��มี�พิล�งงานจลน3ส6ง (พิล�งงานศึ�กย3ส6งเมี1�อชนก�น) เที่�าน�0นที่��เกด้ปฏิกรยาได้� และพิล�งงานข�0นติ2�าส*ด้ที่��โมีเลก*ลจะติ�องมี�เพิ1�อเอ10ออ2านวิยให�เกด้ปฏิกรยาก%ค1อพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3 (activation energy , Ea) น��นเอง ถึ�ามี�พิล�งงานไมี�ถึ�งค�าน�0โมีเลก*ลก%จะไมี�มี�การเปล��ยนแปลงหล�งจากการชน ภาพิที่�� 3 การเปล��ยนแปลงพิล�งงานศึ�กย3ส2าหร�บัปฏิกรยาคายควิามีร�อนและด้6ด้

ควิามีร�อน

2.2 ที่ฤษฎี�ที่รานซิ�ช�นสเตด (Transition state theory) หร1อที่ฤษฎี�สถึานะ ที่รานซช�น หร1อที่ฤษฎี�สารเชงซ�อนก�มีมี�นติ3 เป4นอ�กที่ฤษฎี�หน��งที่��เก��ยวิก�บัการเกด้ปฏิกรยาและอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาที่ฤษฎี�น�0ขยายควิามีคด้เร1�องการชนออกไปอ�ก อธบัายได้�วิ�า ในการเกด้ปฏิกรยาจะติ�องมี�การเปล��ยนแปลงที่��พิ�นธะบัางพิ�นธะอาจย1ด้และแติกออกไปแล�วิเกด้พิ�นธะใหมี�ช��วิขณะหน��งที่��อน*ภาคเข�ามีาปะที่ะก�นมี�นจะรวิมีก�นเกด้เป4นสารเชงซ�อนชนด้หน��ง เร�ยกวิ�า แอักต�เวเตดคอัมีเพล/ก (activated complex)

ซ��งไมี�เสถึ�ยรและปรากฏิอย6�บันส*ด้ยอด้ของเส�นโค�งของแผ่นภาพิแสด้งพิล�งงานศึ�กย3ก�บัการด้2าเนนไปของปฏิกรยา แอกติเวิเติด้คอมีเพิล%กน�0ไมี�ใช�สารติ�0งติ�นหร1อสารผ่ลติผ่ล แติ�เป4นการรวิมีเข�าด้�วิยก�นของอะติอมีของสารที่��เข�าที่2าปฏิกรยา ด้�งน�0

A – A A A A A B – B B B B + B

แอกติเวิเติด้คอมีเพิล%ก เส�นข�ด้ ---- ระหวิ�างอะติอมีในแอกติเวิเติด้คอมีเพิล%ก แสด้งให�เห%นวิ�าพิ�นธะระหวิ�าง A-A และ B-B เร�มีสลายลง และพิ�นธะ A-B ของผ่ลติผ่ลเร�มีเกด้ข�0น และวิงเล%บัมี�ควิามีหมีายวิ�า แอกติเวิเติด้คอมีเพิล%กน�0ไมี�เสถึ�ยร ซ��งอาจเกด้การเปล��ยนแปลงได้� 2 อย�างค1ออาจเกด้เป4นผ่ลติผ่ลหร1อสารติ�0งติ�นก%ได้�ส*ด้ยอด้

ของเส�นโค�งของพิล�งงานศึ�กย3ที่��พิบัแอกติเวิเติด้คอมีเพิล%กเร�ยกวิ�า ที่รานซิ�ช�นสเตด (transition state แปลวิ�าภาวิะที่��เกด้การเปล��ยนแปลง)

-

ถึ�าสารติ�0งติ�นมี�พิล�งงานจลน3ส6งไมี�มีาก การปะที่ะก�นจะให�พิล�งงานศึ�กย3ส6งไมี�พิอที่��จะที่2าให�เกด้สารเชงซ�อนก�อก�มีมี�นติ3 โมีเลก*ลที่�0งสองก%อาจแยกออกจากก�นไปเลยโด้ยไมี�เกด้อะไรข�0น ควิามีแติกติ�างระหวิ�างพิล�งงานของสารเชงซ�อนก�อก�มีมี�นติ3 (พิล�งงานที่��เป4นค�าส6งส*ด้) ก�บัพิล�งงานของติ�วิที่2าปฏิกรยา ค1อ พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3 น��นเอง

3. พล�งงานก�อัก�มีมี�นต� ด้�งที่��เสนอไวิ�ในที่ฤษฎี�ของการชนวิ�า การชนก�นที่��จะให�เป4นผ่ลส2าเร%จน�0น

ติ�องประกอบัด้�วิยการชนในที่ศึที่างที่��เหมีาะสมี และพิล�งงานของอน*ภาคก%ติ�องส6งพิอเพิ�ยงด้�วิย เราเร�ยกพิล�งงานจ2านวินน�อยที่��ส*ด้ที่��จะที่2าให�เกด้ปฏิกรยาข�0นได้�วิ�า พล�งงานก�อัก�มีมี�นต� เมี1�อพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3มี�ค�าน�อย ปฏิกรยามี�อ�ติราเร%วิ ปฏิกรยาเร%วิบัางปฏิกรยาแที่บัไมี�มี�พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3เลย อน*ภาคของติ�วิที่2าปฏิกรยามี�พิล�งงานรวิมีก�นแล�วิเกนค�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ได้�ง�าย ถึ�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3มี�ค�ามีาก ปฏิกรยาจะเกด้ข�0นช�า การเพิ�มีอ*ณหภ6มีที่2าให�อ�ติราของปฏิกรยาเพิ�มีเร%วิข�0นเพิราะเป4นการเพิ�มีพิล�งงานจลน3ให�แก�อน*ภาคของติ�วิที่2าปฏิกรยา และเพิ�มีจ2านวินอน*ภาคที่��มี�พิล�งงานส6งพิอที่��จะที่2าให�พิล�งงานศึ�กย3ของระบับัเกนพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3 ซ��งที่2าให�ปฏิกรยาเกด้ได้�ส2าเร%จ

ภาพิที่�� 6 การเด้นที่างข�ามีภ6เขา จากภาพิคนที่��จะเด้นข�ามีภ6เขาได้�จะติ�องแข%งแรกมีาก เปร�ยบัเสมี1อน

อน*ภาคของสารที่��มี�พิล�งงานส6ง ด้�งน�0นจ2านวินคนที่��จะข�ามีภ6เขาได้�ภายในเวิลาที่��ก2าหนด้จ�งข�0นอย6�ก�บัองค3ประกอบัที่��ส2าค�ญ 2 ประการค1อ (1) จ2านวินคนที่��แข%งแรงหร1อมี�พิล�งงานมีาก และ (2) ควิามีส6งของภ6เขา เมี1�อพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3มี�ค�าน�อย อ�ติราการเกด้ปฏิกรยาจะมี�ค�า…………. ปฏิกรยาที่��เกด้ข�0นเร%วิบัางปฏิกรยาแที่บัไมี�มี�พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3เลย อน*ภาคของติ�วิที่2าปฏิกรยามี�พิล�งงานรวิมีก�นแล�วิเกนค�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ได้�ง�าย ถึ�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3มี�ค�ามีาก ปฏิกรยาจะเกด้ข�0น การเพิ�มีอ*ณหภ6มี ที่2าให�อ�ติราของการ………

เกด้ปฏิกรยาเพิ�มีเร%วิข�0นเพิราะเป4นการเพิ�มีพิล�งงานจลน3ให�แก�อน*ภาคของติ�วิที่2าปฏิกรยา และเพิ�มีจ2านวินอน*ภาคที่��มี�พิล�งงานส6งพิอที่��จะที่2าให�พิล�งงานศึ�กย3ของระบับัเกด้กวิ�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3 ซ��งที่2าให�ปฏิกรยาเกด้ได้�ส2าเร%จ 9 โรงเร�ยนมีหด้ลวิที่ยาน*สรณ3 (องค3การมีหาชน) โรงเร�ยนวิที่ยาศึาสติร3ของร�ฐ เอกสารประกอบัการเร�ยน วิชาเคมี� 3 (วิ 40123) ภาคเร�ยนที่�� 1 ป@การศึ�กษา 2549

แบับัฝึBกห�ด้ 1. จงยกติ�วิอย�างปฏิกรยาที่��เกด้ช�ามีาก (ใช�เวิลาหลาย ๆ วิ�นจ�งเกด้

สมีบั6รณ3) และปฏิกรยาที่��เกด้ข�0นเร%วิมีาก (ปฏิกรยาส0นส*ด้ภายในไมี�ก��นาที่�หร1อไมี�ก��วินาที่�) มีาชนด้ละ 2 ติ�วิอย�าง

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ค1ออะไร มี�บัที่บัาที่ในจลนศึาสติร3เคมี�อย�างไร

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. จงระบั*ป;จจ�ยที่��ที่2าให�อน*ภาคชนก�นแล�วิเกด้ปฏิกรยาเคมี�ได้�

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. 4. จงเข�ยนร6ปแสด้งการจ�ด้ติ�วิของโมีเลก*ลและที่ศึที่างการชนก�นของโมีเลก*ลที่��น�าจะที่2าให�เกด้ปฏิกรยาเคมี�ได้�ในปฏิกรยาติ�อไปน�0 ก. H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g)

ข. NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10 โรงเร�ยนมีหด้ลวิที่ยาน*สรณ3 (องค3การมีหาชน) โรงเร�ยนวิที่ยาศึาสติร3ของร�ฐ เอกสารประกอบัการเร�ยน วิชาเคมี� 3 (วิ 40123) ภาคเร�ยนที่�� 1 ป@การศึ�กษา 2549

4. พล�งงานก�บการด0าเน�นไปขอังปฏิ�ก�ร�ยาเคมี� การเกด้ปฏิกรยาเคมี�จะมี�พิล�งงานมีาเก��ยวิข�องด้�วิย เน1�องจากมี�การ

สลายและสร�างพิ�นธะระหวิ�างอะติอมีของสารในปฏิกรยา อาจแสด้งได้�ด้�วิยกราฟด้�งร6ป ภาพิที่�� 7 Reaction energy diagrams and possible transition

states for three reaction(silberberg.2003) (A) 2NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2 (g)

(B) NO (g) + O3 (g) NO2 (g) + O2 (g)

(C ) 2ClO (g) Cl2 (g) + O2 (g)

จากกราฟ (A) สารติ�0งติ�นมี�พิล�งงานติ2�ากวิ�าสารผ่ลติภ�ณฑ์3 กราฟน�0เป4นปฏิกรยาด้6ด้พิล�งงานหร1อด้6ด้ควิามีร�อน (Endothermic Reaction) กราฟ (B) และ (C) สารติ�0งติ�นมี�พิล�งงานส6งกวิ�าสารผ่ลติภ�ณฑ์3 กราฟน�0เป4นปฏิกรยาคายพิล�งงานหร1อคายควิามีร�อน (Exothermic Reaction)

ก ข ภาพิที่�� 8 การเปล��ยนพิล�งงานในแบับัคายพิล�งงานและด้6ด้พิล�งงาน

จากร6ป ก C และ D มี�พิล�งงานติ2�ากวิ�า A และ B แสด้งวิ�าปฏิกรยาน�0ปล�อยพิล�งงานออกมีา พิล�งงานที่��ปล�อยออกมีาเป4นควิามีร�อนของปฏิกรยา ปฏิกรยาน�0เป4นแบับัคายควิามีร�อน ติามีร6ปจะเห%นได้�วิ�าควิามีร�อนของปฏิกรยาไมี�เก��ยวิข�องก�บัพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3แติ�อย�างใด้ ถึ�าพิล�งงานของ C ก�บั D ส6งกวิ�าพิล�งงานของ A ก�บั B ด้�งร6ป ข ปฏิกรยาเป4นแบับัด้6ด้กล1นควิามีร�อน ถึ�าติ�องการให�ปฏิกรยาด้2าเนนติ�อไป จะติ�องใส�พิล�งงานเข�าไปเร1�อย ๆ ภาพิที่�� 9 พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ของปฏิกรยาไปข�างหน�าและของปฏิกรยาผ่�นกล�บั สมีมีติวิ�าปฏิกรยาระหวิ�าง A และ B ไปเป4น C และ D เป4นปฏิกรยาคายควิามีร�อน และสามีารถึผ่�นกล�บัได้� กล�าวิค1อ C และ D สามีารถึที่2าปฏิกรยาก�นกล�บัมีาเป4น A และ B ปฏิกรยาที่��ผ่�นกล�บัก%จะเป4นปฏิกรยาแบับัด้6ด้ควิามีร�อน เราจะเห%นได้�วิ�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ของปฏิกรยาผ่�นกล�บัค1อ C ก�บั D ไปเป4น A ก�บั B น�0นมี�ค�ามีากกวิ�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ของปฏิกรยาระหวิ�าง A ก�บั B ไปเป4น A ก�บั C

แบับัฝึBกห�ด้ 5. จากสมีการ O3 (g) + O (g) 2O2 (g)

พิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ของปฏิกรยาไปข�างหน�าเที่�าก�บั 19 kJ และพิล�งงานของปฏิกรยาน�0เที่�าก�บั – 392 kJ จงวิาด้กราฟแสด้งควิามีส�มีพิ�นธ3ของพิล�งงานก�บัการด้2าเนนไปของปฏิกรยา และค2านวิณหาค�าพิล�งงานก�อก�มีมี�นติ3ของปฏิกรยาย�อนกล�บั

6. จากภาพิที่��ก2าหนด้ให�

2 OH 78 kJ + 72 kJ

O + H2O

จงเข�ยน Ea (fwd) , Ea (rev) และ ΔHrxn ที่��ติ2าแหน�งที่��ถึ6กติ�องในภาพิ พิร�อมีวิาด้แอกติเวิเติด้คอมีเพิล%กบัรเวิณที่รานซช�นสเติด้ และ ค2านวิณ Ea (rev) ของปฏิกรยาน�0

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. 13 โรงเร�ยนมีหด้ลวิที่ยาน*สรณ3 (องค3การมีหาชน) โรงเร�ยนวิที่ยาศึาสติร3ของร�ฐ เอกสารประกอบัการเร�ยน วิชาเคมี� 3 (วิ 40123) ภาคเร�ยนที่�� 1 ป@การศึ�กษา 2549

4. อั�ตราการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยาและการว�ดอั�ตราการเก�ดปฏิ�ก�ร�ยา อ�ติราของปฏิกรยา (rate of chemical reaction) ค1ออ�ติรา

ซ��งสารติ�0งติ�น (reactant) ที่2าปฏิกรยาไป หร1ออ�ติราซ��งผ่ลติผ่ล (product)

ปรากฏิข�0นหร1อเกด้ข�0นจากปฏิกรยา ในการศึ�กษาจลนศึาสติร3เคมี� มี�กระบั*อ�ติราเป4นการลด้ลงควิามีเข�มีข�นของสารติ�0งติ�นหร1อการเพิ�มีข�0นของผ่ลติผ่ลก�บัเวิลา ซ��งสามีารถึวิ�ด้ได้�จากการที่ด้ลองได้�แก�

(1) ปรมีาณก าซที่��เกด้ข�0น (2) ควิามีด้�นที่��เปล��ยนแปลง (3) การเปล��ยนส� (4) การเกด้ติะกอน (5) การเกด้กรด้หร1อเบัส ในวิชาจลนศึาสติร3เคมี� ปรมีาณของสารติ�0งติ�นที่��ลด้ลงหร1อ

ผ่ลติภ�ณฑ์3ที่��เกด้ข�0นนยมีระบั*หน�วิยเป4นควิามีเข�มีข�น โมีล/ลติร หร1อ M เสมีอ และเข�ยนแที่นด้�วิยวิงเล%บั [ ด้�งน�0นควิามีเข�มีข�นเป4นโมีล/ลติรของ N]2O5 จ�งเข�ยนแที่นด้�วิย []52ON เช�น ]52ON = 0.1 หมีายควิามีวิ�า N2O5 มี�ควิามีเข�มีข�น 0.1 โมีล/ลติร

อ�ติราการเกด้ปฏิกรยาระบั*ให�ที่ราบัวิ�าการเปล��ยนแปลงของปฏิกรยาเกด้รวิด้เร%วิเพิ�ยงใด้ ซ��งโด้ยที่��วิไปจะระบั*ในเที่อมีของการเปล��ยนแปลงควิามีข�มีข�นของสารติ�0งติ�นหร1อผ่ลติผ่ลที่��เกด้ในช�วิงเวิลาที่��ก2าหนด้ เช�น สมีการ A + 2B C

อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา = ควิามีเข�มีข�นของ C ที่��เปล��ยนไป เวิลาที่��เปล��ยนไป อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา = Δ (ควิามีเข�มีข�นของ C) Δ T

[ ΔΔ=

เน1�องจากอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาที่��เวิลาติ�าง ๆ ไมี�เที่�าก�น จ�งควิรเข�ยนวิ�า อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา = dtCd][

หร1อถึ�าเข�ยนในร6ปของการเปล��ยนควิามีเข�มีข�นของสารติ�0งติ�น A และ B จะเข�ยนได้�ด้�งน�0 อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา [][]dtBddtAd−=−=

กรณ�ที่��การวิ�ด้ควิามีเข�มีข�นโด้ยติรงของสารที่2าได้�ยาก น�กเคมี�มี�กวิ�ด้สมีบั�ติที่��ส�มีพิ�นธ3โด้ยติรงก�บัควิามีเข�มีข�น เช�น ควิามีด้�น ส� แลวิจ�งเปล��ยนเปนควิามีเขมีขน

จากสมีการ A + 2B C

ด้�วิยเหติ*ที่��วิ�าอ�ติราการลด้ลงไปของ A เป4นคร��งหน��งของการลด้ลงไปของ B

เพิราะฉะน�0น จ�งเข�ยนควิามีส�มีพิ�นธ3ระหวิ�างอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาในร6ปของสารติ�าง ๆ ได้� จะติ�องคด้ติ�อ 1 โมีลของสารน�0น ๆ จ�งเข�ยนได้�ด้�งน�0 อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา dtPddtBddtAd][][21][=−=−=

ค2าวิ�า อ�ติราการเกด้ปฏิกรยา หมีายถึ�งอ�ติราส*ที่ธ (net rate) มีได้�หมีายถึ�งอ�ติราการเกด้ปฏิกรยาด้2าเนนไปข�างหน�า (forward reaction) อย�างเด้�ยวิ เพิราะปฏิกรยาย�อนกล�บั (backward reaction) ก%อาจเกด้ได้�เช�นก�น จะเห%นวิ�าหน�วิยของอ�ติราเร%วิของปฏิกรยา ค1อหน�วิยของควิามีเข�มีข�นหารด้�วิย

เวิลา เราที่ราบัวิ�าหน�วิยควิามีเข�มีข�นที่��นยมีค1อ mol dm-3 หร1อ mol l-1

และหน�วิยของเวิลาค1อ s (second) ด้�งน�0น หน�วิยของอ�ติราการเกด้ปฏิกรยา

จ�งเป4น mol dm-3 s-1 และจะติด้ติามีสารที่��วิ�ด้ได้�ง�ายที่��ส*ด้ เช�น ปฏิกรยาระหวิ�าง 0.10 mol ของ CO ก�บั 0.10 mol ของ NO2 ในภาชนะปรมีาติร 1 ลติรที่��อ*ณหภ6มีหน��ง CO (g) + NO2 (g) CO2 (G) + NO (g)

เราอาจเล1อกติด้ติามีควิามีเข�มีข�นของ CO ที่��เปล��ยนไปที่��เวิลาติ�าง ๆ แล�วิน2าค�าที่��ได้�มีาเข�ยนกราฟก�บัเวิลา จะได้�กราฟติามีภาพิที่�� 9 ควิามีเร%วิของปฏิกรยาที่��เวิลาใด้ ๆ ก%ค1อควิามีช�นของกราฟที่��เวิลาน�0น ติ�วิอย�างเช�นที่�� t = 20 s ควิามี

ช�นมี�ค�าเที่�าก�บั 0.0010 mol dm-3 s-1

ภาพิที่�� 10 การหาอ�ติราการเกด้ปฏิกรยา

ติ�วิอย�าง ปฏิกรยาระหวิ�างแมีกน�เซ�ยมีก�บัสารละลายกรด้ไฮโด้รคลอรก ด้�งสมีการ Mg (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)

สามีารถึวิ�ด้ควิามีเข�มีข�นของสารละลายกรด้ไฮโด้รคลอรกในระหวิ�างเกด้ปฏิกรยา ได้�ด้�งน�0

เวิลา (s)

ควิามีเข�มีข�นของ HCl

(mol/dm3)

050

100150200250

1.801.651.501.301.000.85