อะตอม - wordpress.com · 2014. 6. 12. · วิทยาศาสตร เคมี...

สวนท 1 (O NET) ........ โดย อ.สถาพร สสข...........................................หนา 2-68

สวนท 2 (PAT 2) ......... โดย ผศ.ดร.โรจนฤทธ โรจนธเนศ ....................หนา 69-118

สวนท 3 (PAT 2) ......... โดย อ.กฤตน ชนเปนนจ ...................................หนา 119-176

วทยาศาสตร เคม (2) __________________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013

อะตอม นกปราชญชาวกรกโบราณมความเชอวาสงของตางๆ ประกอบดวยอนภาคขนาดเลกมาก ทงทไมเคยเหนอนภาคของสงของเหลานน นอกจากน ดโมครตส (Democritus) นกปราชญชาวกรกกเชอวาถาแบงสารใหมขนาดเลกลงเรอยๆ ในทสดจะไดหนวยยอยซงไมสามารถแบงใหเลกลงไปไดอก และเรยกหนวยยอยนวา อะตอม (Atom) แสดงวาอะตอมคงจะมขนาดเลกมากและไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา แบบจาลองอะตอม

ค.ศ. 1803 จอหน ดอลตน (John Dalton) เสนอวา “อะตอมเปนอนภาคทมขนาดเลกมาก มลกษณะเปนทรงกลม ไมสามารถแบงแยกไดอก”

ค.ศ. 1904 เซอรโจเซฟ จอหน ทอมสน (Sir Joseph John Thomson) เสนอวา “อะตอมมลกษณะเปนทรงกลมซงประกอบดวยอนภาคทมประจไฟฟาบวก (โปรตอน) และอนภาคทมประจไฟฟาลบ (อเลกตรอน) กระจายอยทวไป อะตอมในสภาพทเปนกลางทางไฟฟาจะมประจบวกเทากบประจลบ”

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013____________________________________วทยาศาสตร เคม (3)

แบบจาลองอะตอม

ค.ศ. 1911 ลอรดเออรเนสต รทเทอรฟอรด (Lord Ernest Rutherford) เสนอวา “อะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมขนาดเลกมากอยตรงกลางและมประจไฟฟาเปนบวก โดยมอเลกตรอนวงอยรอบๆ”

ค.ศ. 1913 นลส โบร (Neils Bohr) เสนอวา “อเลกตรอนจะเคลอนทรอบนวเคลยสเปนวงคลายกบวงโคจรของดาวเคราะหรอบดวงอาทตย แตละวงจะมระดบพลงงานเฉพาะตว ระดบพลงงานของอเลกตรอนทอยใกลนวเคลยสทสดซงมพลงงานตาสดเรยกวา ระดบ K และระดบพลงงานทอยถดออกมาเรยกเปน L, M, N, O, P และ Q ตามลาดบ”

ปจจบนนกวทยาศาสตรศกษาเพมเตม ทาใหทราบวาการเคลอนทของอเลกตรอนรอบนวเคลยสมรปรางไมแนนอน จงเสนอแบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก ซงอะตอมจะประกอบดวยกลมหมอกของอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยส ซงเราไมสามารถบอกตาแหนงทแนนอนของอเลกตรอนได บอกไดแคเพยงบรเวณนนมโอกาสทจะพบอเลกตรอนมากหรอนอยเทานน

อนภาคมลฐานของอะตอม อะตอมแบงออกเปน 2 สวน คอ นวเคลยสซงเปนแกนกลางของอะตอม ประกอบดวยอนภาคโปรตอน (Proton) และนวตรอน (Neutron) สวนอเลกตรอน (Electron) เคลอนทอยรอบๆ นวเคลยส เรยกอนภาคทง 3 ชนดวา อนภาคมลฐานของอะตอม

อนภาค สญลกษณ ชนดประจไฟฟา ประจไฟฟา (คลอมบ) มวล (amu) มวล (g) อเลกตรอน e -1 1.602 × 10-19 5.49 × 10-4 9.109 × 10-28

โปรตอน p +1 1.602 × 10-19 1.0073 1.673 × 10-24

นวตรอน n 0 0 1.0087 1.675 × 10-24


สญลกษณนวเคลยร สญลกษณนวเคลยรเปนสญลกษณของธาตทเขยนโดยแสดงรายละเอยดเกยวกบจานวนอนภาคมลฐานของอะตอม วธเขยนทตกลงกนเปนสากลเปนดงน

XAZ

โดย X คอ สญลกษณของธาต Z คอ เลขอะตอม A คอ เลขมวล เลขอะตอม (Atomic Number) เปนคาเฉพาะของธาตแตละชนดแสดงจานวนโปรตอนในนวเคลยส ซงอะตอมของธาตชนดเดยวกนตองมจานวนโปรตอนเทากนเสมอ จงใชเลขอะตอมเปนเลขทของธาตในตารางธาต ถาจานวนโปรตอนเปลยนไปจะเกดเปนธาตใหมซงมเลขอะตอมเปลยนไปจากเดม ในอะตอมทเปนกลางทางไฟฟาจะมจานวนโปรตอนเทากบจานวนอเลกตรอน เลขมวล (Mass Number) เปนตวเลขแสดงผลบวกของโปรตอนกบนวตรอนภายในนวเคลยส ไอออน ไอออน (Ion) คอ อนภาคทมประจไฟฟา เกดจากจานวนโปรตอนและจานวนอเลกตรอนภายในอะตอมแตกตางกนเนองมาจากจานวนอเลกตรอนเปลยนไป ไอออนแบงเปน 2 ชนด ดงน 1. ไอออนบวก (Cation) เกดจากอะตอมใหอเลกตรอนไป ทาใหมประจไฟฟาเปนบวกเทากบจานวนอเลกตรอนทใหไป เชน Na+ เมอธาตโซเดยมให 1 อเลกตรอน Ca2+ เมอธาตแคลเซยมให 2 อเลกตรอน 2. ไอออนลบ (Anion) เกดจากอะตอมรบอเลกตรอน ทาใหมประจไฟฟาเปนลบเทากบจานวนอเลกตรอนทรบมา เชน Cl- เมอธาตคลอรนรบ 1 อเลกตรอน O2- เมอธาตออกซเจนรบ 2 อเลกตรอน


ไอโซโทป ไอโซบาร ไอโซโทน ไอโซโทป (Isotope) คอ ธาตชนดเดยวกน มเลขอะตอมเทากน แตมเลขมวลตางกน เชน ธาตไฮโดรเจนม 3 ไอโซโทป ดงน

สญลกษณ นวเคลยร ชอ สญลกษณ จานวน

โปรตอน จานวน

อเลกตรอน จานวน นวตรอน

H11 โปรเทยม (Protium) H 1 1 0

H21 ดวทเรยม (Deuterium) D 1 1 1

H31 ทรเทยม (Tritium) T 1 1 2

ไอโซบาร (Isobar) คอ ธาตตางชนดกนทมเลขมวลเทากน แตมเลขอะตอมตางกน เชน C14

6 และ N147

เปนไอโซบารซงกนและกน ไอโซโทน (Isotone) คอ ธาตตางชนดกน แตมจานวนนวตรอนเทากน เชน K39

19 และ Ca4020 เปน

ไอโซโทนซงกนและกน เพราะตางมจานวนนวตรอนเทากบ 20 การจดเรยงอเลกตรอนในอะตอม หลกการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานตางๆ มดงน 1. ในระดบพลงงานตางๆ จะมอเลกตรอนไดไมเกน 2n2 (เมอ n คอ เลขทระดบพลงงาน) 2. อเลกตรอนชนนอกสด เรยกวา เวเลนซอเลกตรอน (Valence Electron) จะมไดไมเกน 8 อเลกตรอน 3. จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานถดจากชนนอกสดเขามามไดไมเกน 18 อเลกตรอน 4. การจดอเลกตรอนใหจดใหเตมระดบพลงงานตากอน จานวนทเหลอจงจดในชนถดไป ถาจดใหเตมในชนนนไมไดใหจดเทากบชนถดเขามา ตวอยาง การจดเรยงอเลกตรอน จานวนระดบพลงงาน และจานวนเวเลนซอเลกตรอน

ธาต เลขอะตอม การจดเรยงอเลกตรอน จานวน ระดบพลงงาน

จานวน เวเลนซอเลกตรอน

Li 3 2, 1 2 1 Mg 12 2, 8, 2 3 2 Ca 20 2, 8, 8, 2 4 2 Br 35 2, 8, 18, 7 4 7 Cs 55 2, 8, 18, 18, 8, 1 6 1


ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง โครงสรางอะตอม 1. ไอออนบวกของไฮโดรเจน (H+) ขาดอนภาคมลฐานขอใด 1) โปรตอน 2) อเลกตรอน 3) นวตรอนและอเลกตรอน 4) โปรตอนและอเลกตรอน 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

ขอใดสรปผด 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. การทดลองขอใดทพสจนวานวเคลยสในอะตอมมขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของอะตอม 1) การยงรงสแคโทดไปยงแผนโลหะบาง ทาใหมการปลอยรงสเอกซเกดขน 2) การยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนโลหะบาง ทาใหธาตนนปลดปลอยอนภาคทเปนกลางออกมา 3) การยงรงสแคโทดไปยงแผนโลหะบาง แลวรงสแคโทดสวนใหญถกแผนโลหะดดกลนเอาไว 4) การยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนโลหะบาง แลวพบวาอนภาคสวนใหญทะลผานไปไดโดยมเพยงสวนนอยท

กระเจงออกหรอสะทอนกลบ 5. ถาสามารถดงโปรตอน 4 ตว อเลกตรอน 5 ตว และนวตรอน 5 ตว ออกจากอะตอมของฟอสฟอรส จะได

อนภาคเปนผลตภณฑใด (กาหนด P มเลขอะตอม 15, เลขมวล 31) 1) Na+ 2) Na 3) Mg2+ 4) Al3+


6. ธาตสมมตมสญลกษณนวเคลยร A73 , B14

7 , X3216 , Y39

19 ธาตใดอยหมเดยวกน 1) A กบ B 2) X กบ Y 3) A กบ Y 4) B กบ Y 7. เลขอะตอมของ F และ Ca เทากบ 9 และ 20 ตามลาดบ ธาตทงสองรวมกนเปนสารประกอบไอออนก

การจดเรยงอเลกตรอนของไอออนทงสองเปนดงขอใด

ตวเลอก 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 8. ธาต 82Pb เปนธาตในหมเดยวกนกบ 6C อนภาคใดตอไปนมจานวนอเลกตรอนในชนในสดและนอกสดเทากน 1) Pb2- 2) Pb 3) Pb2+ 4) Pb4+

เฉลย 1. 3) 2. 2) 3. 3) 4. 4) 5. 1) 6. 3) 7. 2) 8. 3)


ตารางธาต เมอป ค.ศ. 1913 เฮนร โมสลย (Henry Moseley) นกเคมชาวองกฤษพบวา เลขอะตอมของธาตเปนสงทกาหนดสมบตของธาตนนๆ ตารางธาตในปจจบนจงเรยงธาตตามเลขอะตอม

• การจดธาตในตารางธาตปจจบนจดเรยงลาดบตามเลขอะตอมจากนอยไปมาก และจากซายไปขวาของตารางธาต • ธาตทเรยงเปนแถวตามแนวตง เรยกวา หม (Group) มทงสน 18 แถว แบงออกเปน 2 กลม คอ - ธาตกลม A ม 8 หม (8 แถว) คอ หม IA-VIIIA เรยกธาตกลมนวา ธาตเรพรเซนเททฟ (Representative Elements) หรอธาตหมหลก (Main Group Elements) - ธาตกลม B ม 8 หม (10 แถว) คอ หม IB-VIIIB เรยกธาตกลมนวา ธาตแทรนซชน (Transition Elements) ในธาตกลม B ยงมธาตกลมแลนทาไนด (Lanthanide Group) และกลมแอกทไนด (Actinide Group) อยใน 2 แถวลางของตารางธาต เรยกวา ธาตแทรนซชนชนใน (Inner Transition Elements) • ธาตทเรยงเปนแถวตามแนวนอน เรยกวา คาบ (Period) ในตารางธาตมทงสน 7 คาบ


• ธาตบางหมมชอเรยกเฉพาะ ซงชอเหลานนกเคมคนเคยและเรยกกนมาชานาน ไดแก

หม ชอเฉพาะประจาหมธาต IA IIA VIIA VIIIA IB

ธาตแอลคาไล (Alkali Metals) (ยกเวน ไฮโดรเจน) ธาตแอลคาไลนเอรท (Alkaline Earth Metals) ธาตแฮโลเจน (Halogen) แกสเฉอย (Inert Gas) หรอแกสมตระกล (Noble Gas) ธาตเงนตรา (Coinage Metals)

• สถานะของธาตในแตละหมของธาตเรพรเซนเททฟ (ยกเวน ไฮโดรเจน) - หม IA, IIA, IIIA, IVA ม 1 สถานะ คอ ของแขง - หม VA, VIA ม 2 สถานะ คอ ของแขงและแกส - หม VIIA ม 3 สถานะ คอ ของแขง ของเหลว และแกส - หม VIIIA ม 1 สถานะ คอ แกส • คอนไปทางขวาของตารางธาต ถาขดเสนใหมลกษณะเปนขนบนได ธาตทอยทางขวาของเสนจะเปนอโลหะ สวนธาตทอยทางซายของเสนจะเปนโลหะ สวนธาตทอยชดเสนแบงนจะมสมบตเปนทงโลหะและอโลหะ ไดแก โบรอน ซลคอน เจอรเมเนยม สารหน พลวง เทลลเรยม พอโลเนยม และแอสทาทน เรยกธาตพวกนวา ธาตกงโลหะ (Metalloid) • เมอพจารณาการจดอเลกตรอนของธาตเรพรเซนเททฟในตารางธาต พบวาธาตทอยในหมเดยวกนจะมเวเลนซอเลกตรอนเทากน และจานวนเวเลนซอเลกตรอนบอกเลขหม สวนธาตทอยในคาบเดยวกนจะมจานวนระดบพลงงานเทากน และจานวนระดบพลงงานบอกเลขคาบ เชน - ธาต Na มเลขอะตอมเทากบ 11 และการจดอเลกตรอนเปน 2, 8, 1 - ธาต K มเลขอะตอมเทากบ 19 และการจดอเลกตรอนเปน 2, 8, 8, 1 ดงนน ธาต Na และ K จงอยในหม IA เนองจากมเวเลนซอเลกตรอนเปน 1 เทากน โดยธาต Na จะอยคาบท 3 สวนธาต K จะอยคาบท 4

วทยาศาสตร เคม (10) _________________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013

การเรยกชอธาตตามระบบ IUPAC จากการทนกวทยาศาสตรไดศกษาทดลองจนคนพบธาตเพมขนเปนจานวนมาก ธาตบางชนดถกคนพบโดยนกวทยาศาสตรหลายคนทาใหมชอเรยกแตกตางกน องคการนานาชาตทางเคม (International Union of Pure and Applied Chemistry; IUPAC) ไดตกลงเรยกชอธาตทมเลขอะตอมตงแต 100 ขนไปตามระบบตวเลขเปนภาษาละตน และลงทายเสยงของชอธาตเปน -ium การเขยนสญลกษณของธาตใชตวอกษรตวแรกของจานวนนบแตละตวมาเขยนเรยงกน จานวนนบในภาษาละตน มดงน

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 nil นล

un อน

bi ไบ

tri ไตร

quad ควอด

pent เพนต

hex เฮกซ

sept เซพต

oct ออกต

enn เอนน

ตวอยางการอานชอธาตตามระบบ IUPAC

ธาตท ชอธาต สญลกษณของธาต 105 110 123

Unnilpentium Ununnilium Unbitrium

Unp Uun Ubt

ธาตหม IA และ IIA ธาตหม IA เปนโลหะเนอออน ใชมดตดได มความไวตอปฏกรยาเคมสงมาก จงไมพบโลหะหมนเปนอสระในธรรมชาต แตพบในรปของสารประกอบ สวนโลหะหม IIA มความแขงและความหนาแนนมากกวาหม IA มความไวตอปฏกรยาเคมนอยกวาธาตในหม IA ทอยคาบเดยวกน ในธรรมชาตพบในรปของสารประกอบเชนเดยวกบหม IA ธาตหม IA และ IIA มเวเลนซอเลกตรอนเปน 1 และ 2 ตามลาดบ ซงถกดงออกหรอสญเสยงายมาก ทาใหสวนทเหลอกลายเปนไอออนทมประจ +1 และ +2 ตามลาดบ เชน Na Na+ + e- Mg Mg2+ + 2e- ธาตหม IA มความไวตอปฏกรยาเคมสงมาก เกดปฏกรยารนแรงกบนาหรอไอนาในอากาศเกดสารละลายทมสมบตเปนเบส แกสไฮโดรเจนและความรอนเปนจานวนมาก เชน 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) ธาตหม IA เกดการลกไหมในอากาศไดอยางรวดเรว ดงนนจงตองเกบธาตหม IA ไวในของเหลวทไมไวตอปฏกรยา มความหนด ระเหยกลายเปนไอไดยาก เชน นามนพาราฟน นามนสน หรออาจเกบไวในสญญากาศ

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013___________________________________วทยาศาสตร เคม (11)

สวนธาตหม IIA มความไวนอยกวา ไมเกดปฏกรยากบนาหรอไอนาในอากาศทอณหภมหองปกต และเกดปฏกรยากบสารอนชากวาธาตหม IA ธาตหม IA และ IIA เกดปฏกรยาการรวมตวกบแกสออกซเจนใหผลตภณฑทเรยกวา ออกไซดของโลหะ ซงละลายนาไดสารละลายทมสมบตเปนเบส เชน 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) MgO(s) + H2O(l) Mg(OH)2(aq) ประโยชนของธาตและสารประกอบของหม IA เชน - NaSiO4 (โซเดยมซลเกต) ใชเปนสวนผสมในอตสาหกรรมทาแกว - Li2CO3 (ลเทยมคารบอเนต) ใชเปนสวนผสมของยาในการรกษาผปวยทางจต - NaOH (โซเดยมไฮดรอกไซด) ใชลางทอนาทง ทาสบ ใชในอตสาหกรรมกระดาษและเซรามกส - KNO3 (โพแทสเซยมไนเตรต) ใชเปนปย - Li (ธาตลเทยม) ใชในอตสาหกรรมผลตเครองแกว ถวยชามและกระเบองเคลอบ - Na (ธาตโซเดยม) ใชถายเทความรอนในเตาปฏกรณปรมาณ ประโยชนของธาตและสารประกอบของหม IIA เชน - CaSO4 (แคลเซยมซลเฟต) ใชในอตสาหกรรมทาแผนวสดกนความรอน - Sr(NO3)2 (สทรอนเชยมไนเตรต) ใชทาพลและดอกไมเพลงสแดง - Ba(NO3)2 (แบเรยมไนเตรต) ใชทาพลและดอกไมเพลงสเขยว - Ca (ธาตแคลเซยม) และ Mg (ธาตแมกนเซยม) เกยวของกบกระดก ฟน และการทางานของกลามเนอ - Be (ธาตเบรลเลยม) ใชเปนตวสงผาน X-ray ในอปกรณเครองเอกซเรย - CaCO3 (แคลเซยมคารบอเนต) ใชเปนสวนผสมในยาสฟนเพอชวยในการขดถฟน และใชเปนยาลดกรด ธาตหม VIIA ธาตหม VIIA เปนอโลหะ มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 7 มความไวตอปฏกรยามาก ธาตหมนไมอยเปนอะตอมอสระ แตอยเปนโมเลกลซงประกอบดวย 2 อะตอมยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนต - ฟลออรน (F2) เปนแกสสเหลอง - คลอรน (Cl2) เปนแกสสเขยวอมเหลอง - โบรมน (Br2) เปนของเหลวสนาตาลแดง - ไอโอดน (I2) เปนเกลดสมวง


ธาตหม VIIA มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 7 จงสามารถรบอเลกตรอนไดอก 1 อเลกตรอน เพอเปนไปตามกฎออกเตต ไดไอออนลบประจ -1 เรยกวา แฮไลดไอออน (Halide Ion)

Halogen Halide Ion F (Fluorine) Cl (Chlorine) Br (Bromine)

I (Iodine)

F- (Fluoride Ion) Cl- (Chloride Ion) Br- (Bromide Ion)

I- (Iodide Ion) • โลหะหม IA + แฮโลเจน → โลหะแฮไลด ในอตราสวน 1 : 1 เชน LiCl, KF, NaBr • โลหะหม IIA + แฮโลเจน → โลหะแฮไลด ในอตราสวน 1 : 2 เชน CaCl2, MgBr2, SrF2 ธาตหม VIIA เรยกวา แฮโลเจน (Halogen) ซงมความหมายตามภาษากรกวา ทะเลหรอเกลอแกง หรออาจมความหมายวา ผทาใหเกดเกลอ (Salt Former) ประโยชนของธาตและสารประกอบของหม VIIA เชน - สารประกอบฟลออไรด เตมลงในนาดมและยาสฟนเพอชวยปองกนฟนผ แกสฟลออรนใชเตรยมเทฟลอนทใชเคลอบกระทะ ใชเตรยมสารขบดนในสเปรยทเรยกวา สาร CFC - Cl2 (แกสคลอรน) และ Ca(OCl)2 (แคลเซยมไฮโปคลอไรท) ใชเปนสารฟอกจางส แกสคลอรนทาปฏกรยากบ NH3 (แกสแอมโมเนย) ไดสารประกอบไฮดราซน (N2H4) ซงใชเปนเชอเพลงในจรวด สารประกอบของคลอรนใชฆาเชอจลนทรยในนาประปาและสระวายนา นอกจากนยงใชในอตสาหกรรมยาฆาแมลงและผลตกรดเกลอ (HCl) - I2 (ไอโอดน) ใชเปนสวนผสมยาทงเจอรไอโอดน และใชเตมลงในเกลออนามยในรปของ KI (โพแทสเซยมไอโอไดด) - Br2 (โบรมน) และ I2 (ไอโอดน) ใชทาหลอดไฟหนารถยนต ธาตหม VIIIA ธาตหม VIIIA มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8 (ยกเวน ฮเลยม ม 2 เวเลนซอเลกตรอน) จงเสถยรมาก อยเปนอะตอมอสระได (1 โมเลกลเทากบ 1 อะตอม) มสถานะเปนแกส และเฉอยตอการเกดปฏกรยา จงเรยกวา แกสเฉอย (Inert Gas) ในปจจบนพบวา ครปทอน (Kr) ซนอน (Xe) และเรดอน (Rn) สามารถเกดปฏกรยากบฟลออรนและออกซเจนเกดเปนสารประกอบได เชน XeF2, XeF4, XeF6, XeOF3, KrF2, RnF2 เปนตน สวนฮเลยม (He) นออน (Ne) และอารกอน (Ar) ไมเกดปฏกรยาใดๆ


ประโยชนของธาตและสารประกอบของหม VIIIA เชน - แกสฮเลยม (He) ใชบรรจในเรอเหาะ บอลลน และลกโปงสาหรบงานปารต เนองจากมความหนาแนนตาและไมตดไฟ แกสฮเลยมผสมกบแกสออกซเจนเปนอากาศสาหรบนกดานาลก - แกสนออน (Ne) ใชในหลอดไฟนออน และใชบรรจในหลอดไฟโฆษณาใหแสงสสมแดง - แกสอารกอน (Ar) ใชบรรจในหลอดไฟทมไส เนองจากไสหลอดไฟจะไมถกเผาไหมในแกสอารกอน และชวยลดการระเหยกลายเปนไอของไสหลอด - แกสครปทอน (Kr) ใชในหลอดไฟแฟลชสาหรบถายรปความเรวสง ใชบรรจหลอดไฟใหแสงสเขยว - แกสซนอน (Xe) ใชทาแสงเลเซอร ใชบรรจหลอดไฟใหแสงสนาเงน - แกสเรดอน (Rn) เปนธาตกมมนตรงส ใชรกษาโรคมะเรง โดยบรรจในหลอดเลกๆ ทปดสนทนาไปวางไวใกลตาแหนงของเซลลมะเรง ธาตแทรนซชน สมบตทสาคญของธาตแทรนซชน 1. มจดหลอมเหลวและจดเดอดสง 2. มความหนาแนนสง 3. สารประกอบและไอออนของธาตแทรนซชนมกจะมสสดใสเฉพาะตว เชน - Ti (ไทเทเนยม) เชน TiCl3 (ไทเทเนยม (III) คลอไรด) มสมวง - V (วาเนเดยม) เชน VCl3 (วาเนเดยม (III) คลอไรด) มสเขยว - Cr (โครเมยม) เชน K2Cr2O7 (โพแทสเซยมไดโครเมต) มสสม - Fe (เหลก) เชน K4Fe(CN)6 (โพแทสเซยมเฮกซะไซยาโนเฟอเรต (II)) มสเหลอง - Co (โคบอลต) เชน CoSO4 (โคบอลต (II) ซลเฟต) มสชมพเขม - Ni (นกเกล) เชน NiCl2 (นกเกล (II) คลอไรด) มสเขยว - Cu (ทองแดง) เชน CuSO4 (คอปเปอร (II) ซลเฟต) มสฟา 4. ธาตแทรนซชนนยมใชเปนตวเรงปฏกรยา เชน - ใช Fe เปนตวเรงปฏกรยาในการเตรยมแกสแอมโมเนย (NH3) จากปฏกรยาระหวางแกส N2 และแกส H2 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) - ใช MnO2 เปนตวเรงปฏกรยาในการสลายตวของสารละลายไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H2O2) 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g)

MnO2

Fe


ธาตกมมนตรงส ปแอร กร (Pierre Curie) และมาร กร (Marie Curie) นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศสไดพบวาธาตอนๆ เชน พอโลเนยม (Po) เรเดยม (Ra) และทอเรยม (Th) กสามารถแผรงสไดเชนเดยวกน ปรากฏการณทธาตแผรงสไดเองอยางตอเนองเชนนเรยกวา กมมนตภาพรงส ซงเปนการเปลยนแปลงภายในนวเคลยสของไอโซโทปทไมเสถยรและเรยกธาตทมสมบตเชนนวา ธาตกมมนตรงส ธาตตางๆ ทพบในธรรมชาตสวนใหญมเลขอะตอมสงกวา 83 ลวนแตแผรงสไดทงสน ตวอยางเชน

U23892 , U235

92 , Th23290 , Ra226

88 ซงอาจเขยนใหมเปน U-238, U-235, Th-232 และ Ra-226 นอกจาก ธาตกมมนตรงสในธรรมชาตแลว นกวทยาศาสตรยงสามารถสงเคราะห ธาตกมมนตรงสขนมาได ซงสามารถนาไปใชประโยชนในดานตางๆ ไดมากมาย และเออรเนสต รทเทอรฟอรด (Ernest Rutherford) ไดศกษาเพมเตม และไดแสดงใหเหนวารงสทแผออกมาจากสารกมมนตรงสอาจเปนรงสแอลฟา (α-ray) รงสบตา (β-ray) หรอรงสแกมมา (γ-ray) ซงมสมบตตางๆ ดงน

ตารางแสดงชนดและสมบตของรงสบางชนด

ชนดของรงส สญลกษณ สมบต

รงสแอลฟา หรออนภาคแอลฟา

α หรอ H42

เปนนวเคลยสของอะตอมฮเลยม มโปรตอนและนวตรอน อยางละ 2 อนภาค มประจไฟฟา +2 มเลขมวล 4 มอานาจทะลทะลวงตามาก ไมสามารถผานแผนกระดาษหรอโลหะบางๆ ได เบยงเบนในสนามไฟฟาโดยเบนเขาหาขวลบ

รงสบตา หรออนภาคบตา

β หรอ e01-

มสมบตเหมอนอเลกตรอน มประจไฟฟา +1 มมวลเทากบมวลของอเลกตรอน มอานาจทะลทะลวงสงกวารงสแอลฟาถง 100 เทา สามารถผานแผนโลหะบางๆ เชน แผนตะกวหนา 1 mm หรอแผนอะลมเนยม หนา 5 mm มความเรวใกลเคยงความเรวแสง เบยงเบนในสนามไฟฟา โดยเบนเขาหาขวบวก

รงสแกมมา γ เปนคลนแมเหลกไฟฟาทมความยาวคลนสนมาก ไมมประจและไมมมวล มอานาจทะลทะลวงสงมากสามารถทะลผานแผนตะกวหนา 8 mm หรอผานแผนคอนกรตหนาๆ ได


ครงชวตของธาตกมมนตรงส นวเคลยสของธาตกมมนตรงสทไมเสถยร จะสลายตวและแผรงสไดเองตลอดเวลา โดยไมขนอยกบอณหภม หรอความดน อตราการสลายตว จะเปนสดสวนโดยตรงกบจานวนอนภาคในธาตกมมนตรงสนน ปรมาณการสลายตวจะบอกเปนครงชวต โดยครงชวตเปนสมบตเฉพาะตวของแตละไอโซโทป ครงชวต (Half Life) ของสารกมมนตรงส หมายถง ระยะเวลาทสารกมมนตรงสสลายตวไปจนเหลอเพยงครงหนงของปรมาณเดม ใชสญลกษณเปน t1/2

ตารางแสดงครงชวตของธาตกมมนตรงสบางชนด

ธาตกมมนตรงส ครงชวต รงสทแผออก

Po21484 1.6 × 10-4 วนาท α

Na2511 1 วนาท β

O158 118 วนาท β

I13153 8.1 วน β

Co6027 5.3 ป β

C146 5730 ป β

U23892 4.5 × 109 ป α

ตวอยาง C-14 มครงชวต 5730 ป หมายความวา ถาม C-14 อย 1 กรม เมอเวลาผานไป 5730 ป จะเหลอ C-14 อย 0.5 กรม และเมอเวลาผานไปอก 5730 ป จะเหลออย 0.25 กรม เปนดงนไปเรอยๆ กลาวไดวา ทกๆ 5730 ป จะเหลอ C-14 เพยงครงหนงของปรมาณเดม


ปฏกรยานวเคลยร ปฏกรยานวเคลยรเปนปฏกรยาทเกดขนทนวเคลยสของธาต แลวทาใหเกดธาตใหมขนและใหพลงงานจานวนมหาศาล ซงตางจากปฏกรยาเคม เพราะปฏกรยาเคมเกดขนทอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยส ไมทาใหเกดธาตใหม แตไดสารใหมทแตกตางจากสารเดม รวมทงมพลงงานเกยวของไมมาก ปฏกรยานวเคลยร ไดแก 1. ปฏกรยาฟชชน (Fission Reaction) เปนกระบวนการแตกตวของนวเคลยส หมายถง การทนวเคลยสของธาตหนกบางธาตทเปนเชอเพลง เชน ยเรเนยม พลโทเนยม ถกชนดวยนวตรอนแลวแตกตวออก เปนสองเสยงเปนนวเคลยสของธาตเบาทมขนาดเกอบเทากน เรยกวา ผลผลตจากฟชชน (Fission Product) พรอมกบมอนภาครงสและพลงงานจานวนมากถกปลดปลอยออกมาดวย

2. ปฏกรยาฟวชน (Fusion Reaction) คอ การหลอมตวของนวเคลยสของอะตอมธาตเบาๆ เชน ไฮโดรเจน ฮเลยม รวมตวกนกลายเปนนวเคลยสของธาตทหนกขน พรอมกนนนกมอนภาครงสและพลงงานมหาศาลออกมาดวย การทจะทาใหเกดกระบวนการฟวชนนได จะตองใชความรอนสงมาก ตวอยางปฏกรยาฟวชนทสาคญคอ ปฏกรยาทเกดในดวงอาทตยและดาวฤกษทงหลายซงทาใหมพลงงานมหาศาลกระจายออกมาสหวงจกรวาล


ประโยชนของธาตกมมนตรงส ธาตกมมนตรงสแตละชนดมครงชวตไมเทากน และแผรงสแตกตางกน การนาธาตกมมนตรงสมาใชประโยชนจงแตกตางกน ดงตวอยาง 1. ดานธรณวทยา ใชคารบอน-14 ซงมครงชวต 5730 ป หาอายของวตถโบราณทมคารบอนเปนองคประกอบ เชน ไม กระดก หรอสารอนทรยอนๆ 2. ดานการแพทย ใชเพอศกษาความผดปกตของอวยวะตางๆ ในรางกาย โดยใหคนไขรบประทานอาหารหรอยาทมไอโซโทปกมมนตรงสจานวนเลกนอย จากนนใชเครองมอตรวจสอบรงสเพอตดตามดผลการดดซมไอโซโทปกมมนตรงสของระบบอวยวะตางๆ เชน - ดมสารละลายไอโอดน-131 แลวตดตามดความผดปกตของตอมไทรอยด - ใชไอโอดน-132 ตดตามดภาพสมอง - ฉดโซเดยม-24 เขาเสนเลอดโดยตรงเพอดระบบการไหลเวยนของเลอด - รบประทาน เทคนเซยม-99 เมอตองการดภาพหวใจ ตบ ปอด - นอกจากนแพทยยงใชไอโซโทปกมมนตรงสรกษาโรคโดยตรง เชน ใชโคบอลต-60 หรอเรเดยม-226 ในการรกษาโรคมะเรง 3. ดานเกษตรกรรม ใชไอโซโทปกมมนตรงสในการตดตามระยะเวลาของการหมนเวยนแรธาตในพช โดยเรมตนจากการดดซมทรากจนถงการคายออกทใบหรอจานวนแรธาตทพชสะสมไวทใบ เชน ใชฟอสฟอรส-32 จานวนเลกนอยผสมกบฟอสฟอรสทไมมรงสเพอทาปย แลวใชรงสเพอการปรบปรงเมลดพชใหไดพนธกรรมตามตองการ โดยการนาเมลดพนธพชมาอาบรงสนวตรอนในปรมาณและระยะเวลาทเหมาะสมจะทาใหเกดการกลายพนธได 4. ดานอตสาหกรรม ใชไอโซโทปกมมนตรงสกบงานหลายอยาง เชน - ใชตรวจหารอยตาหนในโลหะหรอรอยรวของทอขนสงของเหลว - ในอตสาหกรรมการทาอญมณใชรงสเพอทาใหอญมณมสสนสวยงามขน โดยใชรงสแกมมา นวตรอน หรออเลกตรอนพลงงานสงฉายไปบนอญมณ จะทาใหสารททาใหเกดสบนอญมณเปลยนสไปได อญมณทฉายดวยรงสแกมมาจะไมมรงสตกคางแตการอาบดวยนวตรอนจะมไอโซโทปกมมนตรงสเกดขน จงตองปลอยใหไอโซโทปกมมนตรงสสลายตวจนมระดบทปลอดภยจงนามาใชประโยชน 5. การเกบถนอมอาหาร ใชโคบอลต-60 ซงจะใหรงสแกมมาทไมมผลตกคางและรงสจะทาลายแบคทเรยจงชวยเกบรกษาอาหารไวไดนานหลายวนหลงจากการผานรงสเขาไปในอาหารแลว


ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง ตารางธาต 1. ขอใดกลาวไมถกตอง 1) ธาตทมอเลกตรอน 36 ตว จดเปนแกสเฉอย 2) ธาตทมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 8 18 7 จดเปนธาตแฮโลเจน 3) นาจดเปนสารประกอบไอออนก เพราะแตกตวได H+ ทมประจบวก กบ OH- ทมประจลบ 4) ธาตทมอเลกตรอน 12 ตว เกดเปนสารประกอบไอออนกไดโดยเสยอเลกตรอน 2 ตว 2. ขอความใดตอไปนถกตอง 1) ธาต 6X เมอเกดเปนสารประกอบคลอไรดจะมสตรเคมเปน XCl3 2) ธาต 11X ทาปฏกรยากบนาใหสารประกอบไฮดรอกไซดและแกสไฮโดรเจน 3) ธาต 12X เมอเกดเปนสารประกอบไฮไดรดจะมสตรเคมเปน XH 4) สารประกอบออกไซดของธาต 16X เมอละลายในนาจะมสมบตเปนเบส 3. สารประกอบทกตวในขอใดทมองคประกอบของธาตกงโลหะ 1) แกว สารสม 2) นาตาลทราย บอแรกซ 3) คอรนดม ดนประสว 4) เกลอแกง เกลออนามย 4. 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 5. ธาต 3 ชนด มสญลกษณดงน A8

4 B2713 C35

17 ขอใดเปนสตรเคมของสารประกอบฟลออไรดของธาตทงสามชนด ตามลาดบ 1) AF BF3 CF2 2) AF B2F3 CF2 3) AF2 B2F3 CF 4) AF2 BF3 CF

เฉลย 1. 3) 2. 2) 3. 1) 4. 3) 5. 4)


พนธะเคม ในธรรมชาตจะพบแกสเฉอยอยในรปของอะตอมเดยวๆ จากการศกษาพบวาแกสเฉอยมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8 (ยกเวนฮเลยมเทากบ 2) แสดงวาธาตทมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8 จะมความเสถยร แตอะตอมของธาตสวนใหญมเวเลนซอเลกตรอนไมเทากบ 8 จงไมเสถยร ดงนนอะตอมของธาตตางๆ จงรวมกนเปนกลมอะตอมตามกฎออกเตต (Octet Rule) เพอปรบโครงสรางการจดเรยงอเลกตรอนใหเสถยรคลายกบการจดเรยงอเลกตรอนของธาตหม VIIIA การทอเลกตรอนมารวมตวกนเพอจดเวเลนซอเลกตรอนใหเสถยร ทาใหเกดแรงยดเหนยวระหวางอะตอมขน สงผลใหอะตอมรวมกนเปนกลมอะตอมหรอรวมกนเปนโมเลกล เรยกแรงยดเหนยวระหวางอะตอมนวา พนธะเคม (Chemical Bond) หรอกลาวไดวาพนธะเคมเกดขนจากอะตอมทมารวมตวกนเพอจดอเลกตรอนใหมใหเสถยรนนเอง พนธะเคมอาจแบงตามลกษณะการเกดออกไดเปน 3 ประเภท คอ พนธะโลหะ พนธะไอออนก และพนธะโคเวเลนต พนธะโลหะ (Metallic Bond) อะตอมของโลหะยดเหนยวกนดวยเวเลนซอเลกตรอนทมลกษณะคลายกระแสคลนทะเล ซงอเลกตรอนเหลานมาจากอะตอมของโลหะทตองการความเสถยร เปนอเลกตรอนทเคลอนทไดทกทศทาง ขณะเคลอนทไปจะสงแรงไปดงดดนวเคลยสของแตละอะตอมไว อะตอมของโลหะทกอะตอมจะใหเวเลนซอเลกตรอน เชน 11Na (2, 8, 1) จะใหอเลกตรอนมารวมในทะเลอเลกตรอนอะตอมละ 1 อเลกตรอน ในลกษณะเชนน ทาใหอะตอมของโลหะเกดการปรบตว เกดแรงยดเหนยวของอะตอมแตละอะตอม ในลกษณะของกลมไอออนบวกดงดดกบอเลกตรอนทเคลอนทไดอสระทกทศทาง โดยแรงชนดนเกดขนเฉพาะภายในกอนโลหะจงเรยกวา “พนธะโลหะ”

++ + +

+

++

++

++

+


สมบตของโลหะ 1. โลหะเปนตวนาไฟฟาทด เพราะมอเลกตรอนเคลอนทไปไดงายทวทงกอนของโลหะ แตโลหะนาไฟฟาไดนอยลงเมออณหภมสงขน เนองจากไอออนบวกมการสนสะเทอนดวยความถและชวงกวางทสงขนทาใหอเลกตรอนเคลอนทไมสะดวก 2. โลหะนาความรอนไดด เพราะมอเลกตรอนทเคลอนทได โดยอเลกตรอนซงอยตรงตาแหนงทมอณหภมสงจะมพลงงานจลนสง และอเลกตรอนทมพลงงานจลนสงจะเคลอนทไปยงสวนอนของโลหะ จงสามารถถายเทความรอนใหแกสวนอนๆ ของแทงโลหะทมอณหภมตากวาได 3. โลหะตแผเปนแผนหรอดงออกเปนเสนได เพราะไอออนบวกแตละไอออนอยในสภาพเหมอนๆ กน และไดรบแรงดงดดจากประจลบเทากนทงแทงโลหะ เมอถกทบ ตหรอดงจะไมแตก เพราะไอออนบวกเลอนไถลผานกนไดโดยไมหลดจากกน เนองจากมกลมของอเลกตรอนทาหนาทคอยยดไอออนบวกเหลานไว 4. โลหะมผวมนวาว เพราะกลมของอเลกตรอนทเคลอนทไดโดยอสระจะรบและกระจายแสงออกมา จงทาใหโลหะสามารถสะทอนแสงซงเปนคลนแมเหลกไฟฟาได 5. โลหะมจดหลอมเหลวและจดเดอดสง เพราะพนธะในโลหะเปนพนธะทเกดจากแรงยดเหนยวระหวางเวเลนซอเลกตรอนอสระทงหมดในกอนโลหะกบไอออนบวกจงเปนพนธะทแขงแรงมาก พนธะไอออนก (Ionic Bond) พนธะไอออนกเกดขนระหวางอะตอมของโลหะกบอโลหะ โดยทโลหะใหเวเลนซอเลกตรอนเปลยนไปเปนไอออนบวกเทากบจานวนอเลกตรอนทให สวนอโลหะรบอเลกตรอนเขามาใหเวเลนซอเลกตรอนครบแปด แลวเปลยนไปเปนไอออนลบทมประจลบเทากบอเลกตรอนทรบเขามา และไอออนบวกและไอออนลบจะรวมกนในอตราสวนททาใหประจไฟฟาบวกเทากบประจไฟฟาลบ กลายเปนสารประกอบไอออนก

Electron is given away

Alom withspare electron Needs an electron

to become stable


การเขยนสตรสารประกอบไอออนก หลกการ ดลประจบวกของไอออนบวกใหเทากบประจลบของไอออนลบ โดยการคณไขวคาประจ เขยนไอออนบวกพรอมประจ ตามดวยไอออนลบพรอมประจ เอาคาประจคณไขว แลวทอนใหเปนอตราสวนตาสด การเรยกชอสารประกอบไอออนก 1. ถาเปนโลหะหม IA, IIA และ IIIA รวมกบอโลหะ ใหอานชอโลหะกอน แลวอานชออโลหะโดยเปลยนเสยงทายเปน ไ-ด (-ide) เชน NaCl อานวา โซเดยมคลอไรด CaF2 อานวา แคลเซยมฟลออไรด Al2O3 อานวา อะลมเนยมออกไซด K2S อานวา โพแทสเซยมซลไฟด Li3N อานวา ลเทยมไนไตรด 2. ถาเปนโลหะแทรนซชนรวมกบอโลหะ ใหอานชอโลหะ แลวอานจานวนประจของโลหะเปนภาษาองกฤษ ตามดวยการอานชออโลหะ โดยเปลยนเสยงทายเปน ไ-ด (-ide) เชน FeS อานวา ไอรออน (II) ซลไฟด Fe2S3 อานวา ไอรออน (III) ซลไฟด Cu2O อานวา คอปเปอร (I) ออกไซด CuO อานวา คอปเปอร (II) ออกไซด 3. ถาโลหะรวมกบกลมอะตอมทมประจไฟฟา ใหอานชอโลหะแลวอานชอกลมอะตอมทมประจไฟฟา เชน NaNO3 อานวา โซเดยมไนเตรต Ca(OH)2 อานวา แคลเซยมไฮดรอกไซด K2SO4 อานวา โพแทสเซยมซลเฟต CaCO3 อานวา แคลเซยมคารบอเนต สมบตของสารประกอบไอออนก 1. สารประกอบไอออนกมสถานะเปนของแขงทอณหภมหอง และเปราะ 2. สารประกอบไอออนกมจดเดอดและจดหลอมเหลวสง เนองจากผลของแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกและไอออนลบ 3. สตรของสารประกอบไอออนกเปนสตรอยางงาย ไมมสตรโมเลกล เนองจากเปนสตรทแสดงอตราสวนตาสดทไอออนบวกรวมพอดกบไอออนลบ 2. สารประกอบไอออนกเมอเปนของแขงจะไมนาไฟฟา แตจะนาไฟฟาเมอหลอมเหลวหรอเปนสารละลาย 3. สารประกอบไอออนกบางชนดละลายนาได แตบางชนดไมละลายนา


พนธะโคเวเลนต (Covalent Bond) พนธะโคเวเลนตเกดขนระหวางอะตอมของอโลหะกบอโลหะ โดยอะตอมของอโลหะนาเวเลนซอเลกตรอนมาใชรวมกนเปนคๆ เพอใหมอเลกตรอนวงนอกครบแปด คลายการจดเรยงอเลกตรอนของแกสเฉอย (สาหรบไฮโดรเจนจะสรางพนธะเพอใหมอเลกตรอนวงนอกครบสอง) โดยอเลกตรอนคทอะตอมทงสองใชรวมกนนน เรยกวา อเลกตรอนครวมพนธะ (Bonded Pair Electrons) ชนดของพนธะโคเวเลนต พนธะโคเวเลนตแบงออกเปน 3 ชนด ไดแก 1. พนธะเดยว (Single Bond) คอ พนธะทเกดจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน 1 ค

2. พนธะค (Double Bond) คอ พนธะทเกดจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน 2 ค

3. พนธะสาม (Triple Bond) คอ พนธะทเกดจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน 3 ค

ในการเกดพนธะโคเวเลนตชนดพนธะเดยว อเลกตรอนครวมพนธะมาจากอะตอมละ 1 อเลกตรอน แตถาอเลกตรอนครวมพนธะมาจากอะตอมใดอะตอมหนงเพยงอะตอมเดยว จะเรยกพนธะทเกดขนวา พนธะโคออรดเนตโคเวเลนต (Coordinate Covalent Bond) การเขยนสตรโครงสรางสารประกอบโคเวเลนต สตรโครงสรางทเขยนขนเพอแสดงวา อะตอมใดสรางพนธะกบอะตอมใดและเปนพนธะชนดใด สตรโครงสรางของสารประกอบโคเวเลนตเขยนได 2 แบบ ดงน 1. สตรโครงสรางแบบจด (Electron Dot Formula) เปนสตรทเขยนเพอแสดงเวเลนซอเลกตรอนของธาตในการสรางพนธะ โดยใช 1 จด แทน 1 อเลกตรอน

Li Be B C N O F Ne


2. สตรโครงสรางแบบเสน (Graphic Formula) เปนสตรทนยมเขยนโดยใชเสนตรงแทนจานวนอเลกตรอนครวมพนธะ ดงน พนธะเดยว ใช แทนอเลกตรอนครวมพนธะ 1 ค พนธะค ใช แทนอเลกตรอนครวมพนธะ 2 ค พนธะสาม ใช แทนอเลกตรอนครวมพนธะ 3 ค พนธะโคออรดเนตโคเวเลนต ใช → ตวอยาง การเขยนสตรแบบจดและสตรแบบเสนของสารประกอบโคเวเลนต

สตรโมเลกล สตรแบบจด สตรแบบเสน

HF

H F

H2S

H S H

PCl3

Cl P ClCl

การเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต การเรยกชอสารประกอบโคเวเลนตมหลกดงน 1. อานชอธาตตวหนาตามดวยธาตตวตอไป แลวเปลยนพยางคทายเปน ไ-ด (-ide) 2. บอกจานวนอะตอมของธาตทเปนองคประกอบเปนภาษากรก ดงน มอนอ (mono) = หนง เฮกซะ (hexa) = หก ได (di) = สอง เฮปตะ (hepta) = เจด ไตร (tri) = สาม ออกตะ (octa) = แปด เตตระ (tetra) = ส โนนะ (nona) = เกา เพนตะ (penta) = หา เดคะ (deca) = สบ 3. ถาธาตตวหนามเพยงหนงอะตอม ไมตองบอกจานวนของอะตอมนน แตสาหรบธาตตวหลงแมวามเพยงหนงอะตอมกตองบอกดวย ตวอยางการเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต CO อานวา คารบอนมอนอกไซด CO2 อานวา คารบอนไดออกไซด CCl4 อานวา คารบอนเตตระคลอไรด N2O5 อานวา ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด SO3 อานวา ซลเฟอรไตรออกไซด


สมบตของสารประกอบโคเวเลนต สมบตของสารประกอบโคเวเลนตมดงน 1. มจดเดอดและจดหลอมเหลวตา เพราะการหลอมเหลวหรอการเดอดทาลายเฉพาะแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล และแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมคานอย 2. สารประกอบโคเวเลนตไมนาไฟฟาในทกสถานะ หรอเมออยในสภาพทเปนสารละลายสวนใหญกไมนาไฟฟา เพราะการละลายของสารประกอบโคเวเลนตไมแตกตวเปนไอออน ยกเวนสารทมสภาพขวแรงมากเมอเปนสารละลายจะนาไฟฟาได เชน HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4 3. โมเลกลโคเวเลนตทมขวจะละลายในโมเลกลโคเวเลนตทมขว สวนโมเลกลโคเวเลนตทไมมขวกจะละลายในโมเลกลโคเวเลนตทไมมขว สารโครงผลกรางตาขาย สารประกอบโคเวเลนตมกมจดหลอมเหลวและจดเดอดตา และมโครงสรางโมเลกลขนาดเลก แตมสารประกอบโคเวเลนตบางชนดมโครงสรางโมเลกลขนาดยกษ มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงมาก เนองจากอะตอมสรางพนธะโคเวเลนตยดเหนยวกนทงสามมตเกดเปนโครงสรางคลายตาขาย สารประเภทนเรยกวา สารโครงผลกรางตาขาย (Covalent Network) ตวอยางสารโครงผลกรางตาขาย เชน เพชร แกรไฟต


ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง พนธะเคม 1. สารแตละคในขอใดตอไปนทมพนธะโคเวเลนตในโมเลกลเปนพนธะชนดเดยวกน 1) เพชรแท ซลกอนบรสทธ 2) คลอรน โบรมน 3) แกสออกซเจน แกสไนโตรเจน 4) ถานไม ถานแกรไฟต 2. กาหนดขอมลไดดงน

สาร มวลโมเลกล จดเดอน (°C) ทความดน 1 บรรยากาศ นา 18.0 100.0

แอซโตน 58.1 56.3 เมทานอล 46.0 48.5 อเทอร 74.0 34.6

ก. นามความดนไอตาสด จงมจดเดอดสงสด ข. นามมวลโมเลกลตาสด จงมจดเดอดสงสด ค. อเทอรมมวลโมเลกลสงสด จงมจดเดอดตาสด ขอใดกลาวถกตอง 1) ก 2) ข. และ ค. 3) ก., ข. และ ค. 4) ไมมขอใดถกตอง 3. สารในขอใดทมทงพนธะโคเวเลนตและไอออนก 1) KOH 2) CH2O 3) POCl2 4) Hg2Cl2 4. ของแขงชนดใดตอไปนนาไฟฟาไดนอยทสด 1) แกรไฟต 2) Na 3) Pb 4) NaCl 5. พจารณาขอความตอไปน ก. เกลอแกงและโซดาไฟเปนสารประกอบของโลหะหม 1A ข. สารประกอบไอออนกทมสถานะเปนของแขงสามารถนาไฟฟาได ค. โลหะแทรนซชนมสมบตทางกายภาพเหมอนโลหะหม 1A และ 2A ขอใดกลาวถกตอง 1. ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3. ก. และ ค. 4) ก., ข. และ ค.

เฉลย 1. 2) 2. 1) 3. 1) 4. 1) 5. 3)


ปฏกรยาเคม ปฏกรยาเคม (Chemical Reaction) คอ กระบวนการทเกดจากสารเคมเกดการเปลยนแปลงแลวสงผลใหเกดสารใหมขนมาซงมคณสมบตเปลยนไปจากเดม การเปลยนแปลงทสงเกตได เชน การเกดฟองแกส ตะกอน ความรอน หรอการเปลยนส การเกดปฏกรยาเคมจาเปนตองมสารเคมตงตน (เรยกสารเคมตงตนเหลานวา “สารตงตน” หรอ Reactant) ทาปฏกรยาตอกนและทาใหเกดการเปลยนแปลงในคณสมบตทางเคม ซงกอตวขนมาเปนสารใหมทเรยกวา “ผลตภณฑ (Product)” ตวอยางเชน C + O2 CO2 สารทเขยนทางซายมอของลกศร เรยกวา สารตงตน สารทเขยนทางขวามอของลกศร เรยกวา สารผลตภณฑ เครองหมาย + หมายถง ทาปฏกรยากน เครองหมาย แสดงการเปลยนแปลงของสารตงตนไปเปนสารผลตภณฑ สมการเคม สมการเคม (Chemical Equation) เปนตวแทนของการเปลยนแปลงทางเคม แสดงใหเหนวาสารตงตนใดทาปฏกรยากนแลวเกดเปนสารผลตภณฑใด เชน Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) Mg และ HCl คอ สารตงตน MgCl2 และ H2 คอ สารผลตภณฑ สญลกษณในวงเลบแสดงสถานะของสาร ไดแก g = gas หมายถง สถานะแกส l = liquid หมายถง สถานะของเหลว s = solid หมายถง สถานะของแขงหรอตะกอน aq = aqueous หมายถง สารทละลายในนา


พลงงานกบการเกดปฏกรยาเคม ปฏกรยาหลายชนด เชน ปฏกรยาระหวางแกส O2 กบ H2, ปฏกรยาการเผาไหมของเชอเพลงตางๆ ถาปลอยใหเกดขนเองทอณหภมหองจะไมมการเปลยนแปลง เพราะพลงงานทตองใชเพอใหเกดปฏกรยายงไมเพยงพอทจะทาใหเกดการเปลยนแปลง จากเหตผลดงกลาวจงสามารถแบงปฏกรยาโดยใชพลงงานเปนเกณฑได 2 ประเภท 1. ปฏกรยาดดความรอน (Endothermic Reaction) คอ ปฏกรยาทเกยวของกบพลงงานทดดเขาไปทงหมดเพอสลายพนธะในสารตงตนมากกวาพลงงานทงหมดทคายออกมาจากการสรางพนธะในผลตภณฑ ปฏกรยาชนดนเมอเกดขนอณหภมของภาชนะลดตาลง (เยนลง) ตวอยางของปฏกรยาดดความรอน เชน การเชดแผลดวยแอมโมเนย หรอเหงอออก

การดาเนนไปของปฏกรยา

พลงงาน

2. ปฏกรยาคายความรอน (Exothermic Reaction) คอ ปฏกรยาทเกยวของกบพลงงานทคายออกมาทงหมดจากการสรางพนธะในผลตภณฑมากกวาพลงงานทดดเขาไปทงหมดเพอสลายพนธะในสารตงตน ปฏกรยาชนดนเมอเกดขนแลวจะทาใหอณหภมของภาชนะเพมสงขน (รอนขน) ตวอยางของปฏกรยาคายความรอน เชน ปฏกรยาการเผาไหม, ปฏกรยาระหวางนายาขดพนหองนากบกระเบอง


พลงงาน


อตราการเกดปฏกรยาเคม อตราการเกดปฏกรยาเคม (Rate of Reaction) หมายถง “ปรมาณของผลตภณฑทเกดขน จากปฏกรยาใน 1 หนวยเวลา” การวดอตราการเกดปฏกรยาจงเปนการวดปรมาณของผลตภณฑทเกดขนใน 1 หนวยเวลา หรอปรมาณของสารตงตนทลดลงใน 1 หนวยเวลา เขยนเปนความสมพนธดงน

อตราการเปลยนแปลงของสาร = ปรมาณสารตงตนทลดลงเวลาทใชในการเกดปฏกรยา

= ปรมาณสารผลตภณฑทเพมขนเวลาทใชในการเกดปฏกรยา

จากสมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) อตราการเปลยนแปลงของสาร = อตราการลดลงของ Mg = - t

[Mg]∆

∆ = อตราการลดลงของ Mg = - t

[HCl]∆

∆ = อตราการเพมขนของ MgCl2 = + t

][MgCl2∆

∆ = อตราการเพมขนของ H2 = + t

][H2∆

∆

เครองหมาย - หมายถง ปรมาณของสารลดลง เครองหมาย + หมายถง ปรมาณของสารเพมขน ในปฏกรยาใดปฏกรยาหนง อตราการลดลงหรออตราการเพมขนของสารแตละชนดจะแตกตางกนตามสมประสทธทดลหนาสมการ จากสมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) อตราการลดลงของ HCl เทากบ 2 เทาของอตราการลดลงของ Mg หรอ อตราการลดลงของ HCl เทากบ 2 เทาของอตราการเพมขนของ H2 การวดอตราการเกดปฏกรยา จะพจารณาจากการวดปรมาณของสารตงตนหรอสารผลตภณฑกได ทงนขนอยกบความสะดวกของการทดลอง ลกษณะและสมบตของสารทเกยวของ ตวอยางเชน 1. ถาในปฏกรยาเกยวของเปนแกส อาจจะวดอตราการเกดปฏกรยาจากปรมาณของแกสทเกดขนหรอวดจากความดนของระบบทเปลยน 2. ถาในปฏกรยาเกยวของกบสารทมส อาจจะวดอตราการเกดปฏกรยาจากความเขมขนของสทลดลงของสารตงตน หรอความเขมของสทเพมขนของผลตภณฑ 3. ถาในปฏกรยาเกยวของกบสารละลาย จะวดอตราการเกดปฏกรยาจากความเขมขนของสารละลายทเปลยนไป


หนวยของเวลา ขนอยกบชนดของปฏกรยา ถาปฏกรยาเกดเรวกอาจจะวดเปนนาท หรอวนาท ถาเกดชาอาจจะวดเปนชวโมงหรอเปนวน หนวยของอตราการเกดปฏกรยา ขนอยกบหนวยปรมาณของสารและเวลา เชน แกสใชลกบาศกเซนตเมตรตอวนาท หรอมลลเมตรตอวนาท ของแขงใชเปน กรมตอวนาท สารละลายใชเปน โมลตอลตร-วนาท เปนตน

กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณสารกบเวลา

เวลา (s)

ปรมาณสาร

เสนท 1

เสนท 2

กราฟเสนท 1 แสดงการเพมขนของสารกบเวลาทเปลยนแปลง โดยแปลความหมายไดวาเปนกราฟระหวางผลตภณฑทเพมขนกบเวลา โดยชวงแรกของกราฟจะมความชนมากเพราะอตราการเกดของสารเพมขนอยางรวดเรว แตเมอเวลาผานไปอตราการเพมขนจะชาลง กราฟเสนท 2 แสดงการลดลงของสารกบเวลาทเปลยนแปลง โดยแปลความหมายไดวาเปนกราฟของสารตงตนทลดลงกบเวลา โดยชวงแรกของกราฟจะมความชนมากเพราะอตราการลดลงของสารเกดขนอยางรวดเรว แตเมอเวลาผานไปอตราการลดลงจะชาลง ปจจยทมผลตอการเกดปฏกรยา 1. ธรรมชาตของสารตงตน สารแตละชนดมสมบตตางกน เชน ธาตโซเดยม (Na) ทาปฏกรยากบนาไดเรวกวาธาตแมกนเซยม (Mg) หรอสารชนดเดยวกนแตมโครงสรางตางกนกจะทาปฏกรยาในอตราเรวทแตกตางกน เชน ฟอสฟอรสขาวเกดปฏกรยางายเพราะสารตงตนมโครงสรางไมซบซอน 2. พนทผวของสารทเขาทาปฏกรยา โดยทวๆ ไป อตราการเกดปฏกรยาเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผวของสารตงตนทเขาทาปฏกรยากน (เฉพาะปฏกรยาเนอผสมเทานน ถาเปนปฏกรยาเนอเดยว พนทผวของสารตงตนจะไมมผลตออตราการเกดปฏกรยา)

พนทผว ∝ อตราการเกดปฏกรยา นนคอ ถาพนทผวมาก อตราการเกดปฏกรยาจะเรวกวาเมอพนทผวนอย 3. อณหภม การทอณหภมของสารตงตนเพมขนอตราการเกดปฏกรยาจะเพมขน เนองจากเมออณหภมสงขน โมเลกลของสารจะมพลงงานจลนสงขน เคลอนทเรวขนจงชนกนบอยมากขน โอกาสในการเกดผลตภณฑ จงมมากขน


4. ตวเรงและตวหนวงปฏกรยา ตวเรง (Catalyst) คอ ตวเรงปฏกรยาเปนสารเคมทชวยทาใหอตราการเกดปฏกรยาไดเรวขน เนองจากตวเรงปฏกรยาจะชวยใหสารตงตนชนกนถกทศทางมากขนโอกาสในการเกดผลตภณฑจงสงมากขนปฏกรยาจงเกดเรวขน แตเมอสนสดลงแลวจะกลบคนเปนสารเดม ตวหนวง (Inhibitor) คอ ตวหนวงปฏกรยาเปนสารเคมทชวยทาใหอตราการเกดปฏกรยาชาลง เนองจากตวหนวงปฏกรยาจะขดขวางการชนกนของสารตงตน โอกาสในการเกดผลตภณฑจงลดลง 5. ความเขมขนของสารเรมตน ในกรณทสารตงตนเปนสารละลาย ยงสารละลายนนมความเขมขนมากขนอตราการเกดปฏกรยาจะเรวขนเนองจากมจานวนอนภาคของตวถกละลายมากขนจะชนกนบอยมากขน ความเขมขนของสารเรมตนบางตวมผลตอการเกดปฏกรยามาก บางตวมผลนอย บางตวไมมเลย เพราะในปฏกรยานนอาจมหลายขนตอน และอตราการเกดปฏกรยาจะขนกบขนตอนทชาทสด ซงเรยกวา ขนกาหนดอตรา

ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง ปฏกรยาเคม 1. ปฏกรยาของแผนโลหะอลมเนยมนาหนก 10.0 กรม กบสารละลายกรดซลฟวรกเขมขน 0.10 โมลาร

ปรมาตร 20 มลลลตร ท 25°C ทาใหเกดแกสไฮโดรเจนขนดงสมการ 2Al(s) + 3H2SO4(aq) Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)

การปรบการทดลองตามขอใดจะทาใหอตราการเกดแกสไฮโดรเจนลดลงจากเดม 1) ทาปฏกรยาท 35°C 2) เตมนาลงไป 10.0 มลลลตร 3) ใชกรดทมความเขมขน 0.12 โมลาร 4) ใชผงโลหะอลมเนยมนาหนก 10.0 กรม 2. รปการทดลองหาอตราเรวในการสลายตวของลวดแมกนเซยมดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก

HClMg

2H

ถาตองการเพมอตราเรวของปฏกรยาน วธในขอใดใหผลนอยทสด 1) เขยาหลอดทดลองแรงๆ 2) เตมสารละลายกรดใหมปรมาตรเพมขน 3) เพมลวดแมกนเซยมขนาดเทาเดมลงไปอกชนหนง 4) หนลวดแมกนเซยมออกเปนเสนเลกๆ โดยไมเพมนาหนก


3. ขอใดเปนกจกรรมหรอผลตภณฑทเกยวของกบปฏกรยาเคมทงหมด 1) การสงเคราะหแสงของพช กลนหอมทเกดจากยาดบกลน 2) การเกดหนงอกหนยอย การเผากระดาษ 3) การจดพลดอกไมไฟ เมฆรวมตวเปนฝน 4) การเกดสนมเหลก การสบลมยางลอรถยนต 4. ประชาชนทอาศยอยใกลโรงงานอตสาหกรรมไมควรเกบนาฝนไวเพอการบรโภคเพราะเหตใด 1) มฝนละอองมากไมเหมาะกบการบรโภค 2) มตะกรนมากใชบรโภคอาจเปนนวได 3) มกรดคารบอนกและกรดไฮโดรคลอรกปนอย 4) มกรดกามะถนและกรดไนตรกปนอย 5. 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 อตราการเกด H2 ชวง 3–5 cm3 1) 0.16 0.18 2) 0.25 0.18 3) 0.50 0.25 4) 0.25 0.27 6. ไฮโดรเจนเปนแกสทเบาทสด ใชทาใหบอลลนลอยตวขนในอากาศได แตในทางปฏบตจะใชแกสฮเลยม

ซงหนกกวา เพราะเหตผลหลกตามขอใด 1) แกสไฮโดรเจนตดไฟไดงาย 2) แกสไฮโดรเจนมราคาแพงกวาแกสฮเลยม 3) ตองใชแกสไฮโดรเจนปรมาณมากกวาการใชฮเลยม 4) ฮเลยมแยกไดจากธรรมชาต แตแกสไฮโดรเจนตองผานกระบวนการผลต


7. การถายเทความรอนในขอใดทเปนผลเกดขนจากปฏกรยาเคม 1) ความรอนทเกดขนดานหลงของตเยน 2) ความรอนทรสกไดในลาคอเมอดมเหลา 3) ความรอนหลงจากการวงออกกาลงกาย 4) ถกทกขอ 8. สารละลาย X, Y และ Z ตางกเปนสารละลายใสทไมมส เมอนาแตละชนดทมความเขมขนและปรมาณ

เทากนมาผสมกนทอณหภมเปน 25°C ไดผลดงตาราง

การผสมสารละลาย อณหภมหลงผสม (°C) สงทสงเกตเหน X กบ Y 24 สารละลายสฟา Y กบ Z 25 ใส ไมมส

ขอใดสรปไมถกตอง 1) X กบ Y เกดปฏกรยาคายความรอน 2) Y กบ Z เปนสารละลายชนดเดยวกน 3) Y กบ Z ทาปฏกรยากนโดยไมคายความรอน 4) Y กบ Z เปนสารละลายตางชนดกนทไมทาปฏกรยากน

เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 2) 4. 4) 5. 2) 6. 1) 7. 4) 8. 1)


สารชวโมเลกล สารชวโมเลกลเปนสารอนทรยทมธาตคารบอนและไฮโดรเจนเปนองคประกอบหลก โมเลกลมขนาดใหญมากเมอเทยบกบโมเลกลของสารทวไปและพบในสงมชวตเทานน สารชวโมเลกลแบงออกเปน 4 ประเภท คอ โปรตน คารโบไฮเดรต ไขมน และกรดนวคลอก สารชวโมเลกลทง 4 ชนดนประกอบดวยธาตหลกทเหมอนกน คอ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซเจน (O) แตตางกนทโครงสรางและอตราสวนของแตละธาต สาหรบโปรตนมธาตไนโตรเจน (N) เปนองคประกอบดวย ในขณะทกรดนวคลอกมธาตทเปนองคประกอบเพมอก 2 ธาต คอ ไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรส (P) บทบาทของสารชวโมเลกล 1. ใหพลงงาน 2. ชวยในการเจรญเตบโต 3. เปนสวนประกอบของฮอรโมน เอนไซม และระบบภมคมกน 4. เปนสวนหนงในการรกษาสมดลของนาและกรด-เบส 5. ชวยใหผวหนงชมชน สขภาพผมและเลบด 6. ถายทอดลกษณะทางพนธกรรม 1. ลพด (ไขมนและนามน) ลพด (Lipid) เปนสารชวโมเลกลประกอบดวยธาต คอ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซเจน (O) เปนหลก อาจมไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรส (P) เปนองคประกอบดวยลพดสวนใหญจะหมายถงไขมนกบนามนเทานน แตในความเปนจรงแลวยงมฟอสโฟลพด ไข และสเตรอยดอกดวย องคประกอบและโครงสรางของไขมนและนามนเปนองคประกอบทคลายคลงกนเรยกองคประกอบดงกลาววา ไตรกลเซอไรด (Triglycerides) เปนสารประเภทเอสเทอรทเกดจากปฏกรยาจากสมการตอไปน

+CH OH

กลเซอรอล

3HO CO

R

กรดไขมน

2CH

CH

2CH OH

2CH OH

O C RO

O C RO

2CH O C RO

ไขมนหรอนามน(ไตรกลเซอไรด)

+ O3H2

นา

ไตรกลเซอไรดทเปนของแขงทอณหภมหอง เรยกวา ไขมน ไตรกลเซอไรดทเปนของเหลวทอณหภมหอง เรยกวา นามน


ไขมนและนามนมสถานะตางกนเพราะมกรดไขมนทแตกตางกน โดยโครงสรางของกรดไขมน (R COOH) แบงออกเปน 2 สวนทสาคญ คอ 1) หมแอลคล (R) เปนสวนทธาตคารบอน (C) ตอกนดวยพนธะเดยวหรอพนธะคเปนสายยาว 2) หมคารบอกซล กรดไขมน กรดไขมนมจานวนคารบอน 3-20 อะตอมแตทพบมากทสดจะมจานวนคารบอน 16-18 อะตอม สตรทวไปของกรดไขมนคอ R COOH แบงออกเปน 2 ชนด ตามชนดของพนธะในหมแอลคล คอ 1. กรดไขมนอมตว (Saturated Fatty Acid, SFA) เปนกรดไขมนทมพนธะเดยวในโมเลกล มโครงสรางเปนเสนตรง มกพบในสตว เชน กรดปาลมมตก (Palmitic Acid, C16H32O2 หรอ C15H31COOH) กรดสเตยรก (Stearic Acid, C18H36O2 หรอ C17H35COOH) 2. กรดไขมนไมอมตว (Unsaturated Fatty Acid, UFA) เปนกรดไขมนทมพนธะคในโมเลกล มกพบในพช เชน กรดโอเลอก (Oleic Acid, C18H34O2 หรอ C17H33COOH) กรดไลโนเลอก (Linoleic Acid, C18H32O2 หรอ C17H31COOH) กรดไลโนเลนก (Linolenic Acid, C18H30O2 หรอ C17H29COOH) ไขมนและนามนแตละชนดจะประกอบดวยกรดไขมนหลายชนด โดยสวนใหญแลวรางกายของมนษยสามารถสงเคราะหไดเอง เรยกกรดไขมนทรางกายสงเคราะหไดเองวา กรดไขมนไมจาเปน (Nonessential Fatty Acid) สวนใหญแลวจะเปนกรดไขมนทอมตว (มพนธะเดยวในโมเลกล) แตสาหรบกรดไขมนทรางกายไมสามารถสงเคราะหไดและตองไดรบจากการบรโภคเทานนเรยกกรดไขมนประเภทนวา กรดไขมนจาเปน (Essential Fatty Acid) นนคอกรดไขมนทไมอมตว (มพนธะคในโมเลกล) ไดแก กรดไลโนเลอก กรดไลโนเลนก เปนตน การทดลองเพอเปรยบเทยบปรมาณกรดไขมนไมอมตวในนามนพช และนามนสตวสามารถทาไดโดยสงเกตจากการเปลยนสของสารละลายไอโอดน (I2) ทเขาทาปฏกรยากบพนธะคของคารบอน โดยสของสารละลายไอโอดน (I2) จะเปลยนจากสนาตาลเปนสารละลายไมมส เรยกปฏกรยาทเกดขนวา ปฏกรยาแฮโลจเนชน (Halogenation) ไขมนหรอนามนทประกอบดวยดวยกรดไขมนไมอมตวสามารถทาปฏกรยากบแกสไฮโดรเจน (H2) แลวเกดเปนกรดไขมนอมตวไดซงจะทาใหสถานะเปลยนจากของเหลวเปนของแขงได เรยกปฏกรยาดงกลาววา ปฏกรยาไฮโดรจเนชน (Hydrogenation) พบในกระบวนการทาเนยเทยม (มารการน) ไขมนและนามนเมอทงไวเปนเวลานานจะเกดการเหมนหนซงเกดจากพนธะคในกรดไขมนไมอมตวทาปฏกรยากบออกซเจนในอากาศเรยกปฏกรยานวา ปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation) หรอบางครงเกดจากนาทปนอยในไขมนเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส (Hydrolysis) ดงนนวธการปองกนการเหมนหนสามารถทาไดดงน 1. ปดฝาภาชนะบรรจนามนใหสนท 2. เตม H2 เพอทาใหเปนกรดไขมนอมตว (ปฏกรยาไฮโดรจเนชน (Hydrogenation)) 3. ในอตสาหกรรมจะเตมสารกนหน (Antioxidant) ลงไปดวยเพอปองกนการเหมนหน เชน วตามน E


เมอบรโภคไขมนและนามนเขาไปในรางกายแลวจะมประโยชนตอชวตประจาวน ดงน - เปนสวนประกอบของเยอหมเซลล - เปนแหลงสะสมพลงงาน โดยไขมน 1 กรม ใหพลงงาน 9 กโลแคลอร - เปนสารตงตนของวตามนและฮอรโมนหลายชนด เชน วตามน A, D, E, K และฮอรโมนพวกสเตรอยด นอกจากจะใชไขมนและนามนในการบรโภคแลว ยงสามารถนามาผลตเปนผลตภณฑเพอการทาความสะอาดไดดวย ในทน คอ สบ ซงเกดจากปฏกรยาเคมดงตอไปน

+CH O

ไขมนหรอนามน เบส

2CH

CH

2CH O

2CH O

OH

OH

2CH OHกลเซอรอล

+ +NaCOO)(CHCH 1623-

C 3162 CH)(CHO

CO

3162 CH)(CH 3NaOH

+NaCOO)(CHCH 1623-

+NaCOO)(CHCH 1623-

สบ (โซเดยมสเตยเรต)CO

3162 CH)(CH

เรยกปฏกรยาการเกดสบนวา ปฏกรยาสปอนนฟเคชน (Saponification) 2. โปรตน โปรตน (Protein) เปนสารชวโมเลกลทจาเปนและสาคญทสดของรางกายเนองจากโปรตนเปนสวนประกอบทสาคญทสดของเซลล ธาตทเปนองคประกอบหลกของโปรตน คอ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) ออกซเจน (O) และไนโตรเจน (N) บางครงอาจมกามะถน (S) เปนองคประกอบดวย องคประกอบทสาคญของโปรตน คอ กรดอะมโน (Amino Acid) ซงมอยในธรรมชาต 20 ชนด มโครงสรางดงตอไปน

2NH CH COOHR

- R คอ หมแทนท (แอลคล) ทาใหกรดอะมโนแตละชนดแตกตางกน - COOH คอ หมคารบอกซล - NH2 คอ หมอะมโน


ในธรรมชาตมกรดอะมโนทงหมด 20 ชนด แบงไดเปน 2 กลม คอ 1. กรดอะมโนจาเปน (Essential Amino Acid) หมายถง กรดอะมโนทรางกายสรางไมไดตองไดรบจากอาหารทรบประทานเขาสรางกาย กรดอะมโนจาเปนสาหรบผใหญม 8 ชนด คอ เวลน, ลวซน, ไอโซลวซน, ฟนลอะลานน, ทรปโตเฟน, เมไทโอนน, ทรโอนน และไลซน แตในเดกตองการกรดอะมโนเพมขนอก 2 ชนด คอ อารจนน และฮสตดน 2. กรดอะมโนไมจาเปน (Nonessential Amino Acid) หมายถง กรดอะมโนทรางกายสามารถสงเคราะหได ไดแก อะลานน, แอสปาราจน, กรดแอสปารตก, กรดกลตามก, ไกลซน, ซรน, โปรลน, ไทโรซน, กลตามน และซสเตอน โปรตนเกดจากกรดอะมโนมากกวา 50 หนวยเชอมตอกนดวยพนธะเพปไทด ถากรดอะมโน 2 โมเลกลเกดปฏกรยารวมตวกนจะไดสารประกอบทเรยกวา ไดเพปไทด กรดอะมโน 3 โมเลกลทาปฏกรยารวมตวกนจะไดสารประกอบไตรเพปไทด และถากรดอะมโนหลายๆ โมเลกลทาปฏกรยากนจนเกดเปนสายยาวเรยกวา พอลเพปไทด

N CHH

H

C

O

CNH H

R′

CO

NH

CR′

HC

O

NH

CH

R′′′

CO

พนธะเพปไทดปลายดาน Nหรอปลายหมอะมโน

ปลายดาน Cหรอปลายหมคารบอกซล

โปรตนเปนโมเลกลขนาดใหญซงประกอบดวยกรดอะมโนจานวนมากซงยดเหนยวกนดวยพนธะเพปไทดและพนธะชนดอนๆ ทาใหโปรตนมโครงสราง 4 ระดบ คอ 1. โครงสรางปฐมภม (Primary Structure) เปนโครงสรางทแสดงการจดลาดบ ชนด และจานวนโมเลกลของกรดอะมโนในสายพอลเมอรโซยาว 2. โครงสรางทตยภม (Secondary Structure) เปนโครงสรางทเกดจากการขดหรอมวนตวของโครงสรางปฐมภม 3. โครงสรางตตยภม (Tertiary Structure) ซงประกอบดวยโครงสรางทตยภมหลายสวนรวมกนโดยมแรงยดเหนยวออนๆ คลายโครงสรางทตยภม 4. โครงสรางจตรภม (Quaternary Structure) เกดจากการรวมตวของหนวยยอยชนดเดยวกนหรอตางชนดกนของโครงสรางตตยภม


การทดสอบพนธะเพปไทด (Biuret Test) ดวยสารละลายเจอจาง CuSO4 ในสารละลายเบส เรยกวา ปฏกรยาไบยเรต ซงจะใหผลกบสารทประกอบดวยพนธะเพปไทดตงแต 2 พนธะขนไป เปนปฏกรยาทใชทดสอบสารประเภทโปรตนไดทกชนด ซงใหผลการทดสอบเปนสนาเงนมวงหรอสนาเงนของสารประกอบเชงซอนของ Cu2+ โดยเกดสารประกอบเชงซอนระหวาง Cu2+ กบอเลกตรอนคโดดเดยวของไนโตรเจนในพนธะเพปไทด และออกซเจนของ H2O ดงรป


การแปลงสภาพโปรตน (Denaturation of Protein) คอ การทาใหโปรตนเกดการคลายเกลยวของโปรตนกอนกลม เปนสายโปรตนทไรระเบยบและเกดการสญเสยสมรรถนะทางชวภาพ โปรตนเกดการแขงตว ไมละลายนา ปจจยททาใหโปรตนเปลยนสภาพ ไดแก 1. ความรอน เชน การตมไข 2. ความเปนกรด-เบส เชน เมอกรดหรอเบสเขาตา จะทาใหตาบอด 3. ในตวทาละลายอนทรยทมพนธะไฮโดรเจน เชน ใชแอลกอฮอลฆาเชอโรค 4. ไอออนของโลหะหนก เชน Pb2+, Hg2+, Ag+ จบกบกรดอะมโนดานกรดเกดเกลอคารบอกซเลตทาใหโปรตนละลายนานอยลง โปรตนแตละชนดในรางกายมหนาทการทางานทเฉพาะเจาะจง หากเกดการสลบตาแหนงของกรดอะมโนเพยงตาแหนงเดยวจะทาใหหนาทการทางานของโปรตนเปลยนไป

ตารางแสดงประเภทของโปรตนบางชนดในรางกายของมนษยจาแนกตามหนาท ดงน ประเภท หนาท ตวอยางของโปรตน เอนไซม ยอยสลายซโครส

ยอยสลายโปรตน ซเครส ทรปซน

โครงสราง สรางเอนและกระดกออน สรางผม ขน ผวหนง เลบ

คอลลาเจน เคราตน

ลาเลยงสาร ลาเลยงออกซเจน ฮโมโกลบน ฮอรโมน เพมประสทธภาพการเผาผลาญกลโคสในรางกาย

ทาใหรางกายเจรญเตบโตอยางปกต อนซลน

ฮอรโมนเจรญเตบโต แอนตบอด ภมคมกน อมมโนโกลบลน

คณคาของโปรตน อาหารทมโปรตนคณภาพสง เปนอาหารทมกรดอะมโนจาเปนครบถวนและโปรตนสามารถยอยสลายไดงาย ไดแก เนอสตว ไข นม โปรตนจากแหลงอาหารทรางกายสามารถนาไปสรางเนอเยอได 100% กลาวไดวาโปรตนมคณคาทางชววทยาเปน 100


ตารางแสดงคณคาทางชววทยาของโปรตนจากอาหาร โปรตนจากแหลงอาหาร คณคาทางชววทยา

ไข 100 นมวว 93

เนอสตวและปลา 75 ขาว 86

ขาวโพด 72 ถวลสง 56 ขาวสาล 44

3. คารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) เปนสารชวโมเลกลทสาคญทเปนองคประกอบของสงมชวตทกชนด คาวาคารโบไฮเดรตมรากศพทมาจากคาวา คารบอน (Carbon) และคาวาไฮเดรต (Hydrate) อมตวไปดวยนา ซงรวมกนกหมายถงคารบอนทอมตวไปดวยนา เนองจากสตรเคมอยางงายกคอ (C • H2O)n ซง n ≥ 3 หนวยทเลกทสดของคารโบไฮเดรต คอนาตาลโมเลกลเดยวหรอเรยกวา มอนอแซกคาไรด คารโบไฮเดรตทพบทวไปในชวตประจาวน ไดแก นาตาล แปง เซลลโลส และไกลโคเจน โดยสวนใหญพบแปงและเซลลโลสในพช สวนไกลโคเจนพบในเซลลเนอเยอ นาไขขอในสตวและผนงเซลล คารโบไฮเดรตสามารถจาแนกไดเปน 3 ประเภทใหญๆ ตามจานวนหนวยของนาตาล ไดดงน 1. มอนอแซกคาไรด (Monosaccharide) หรอนาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลเดยวเปนหนวยนาตาลทเลกทสด ซงรางกายสามารถนาไปใชประโยชนไดทนท โดยไมตองผานกระบวนการยอยอาหาร ประกอบดวยคารบอน 3 ถง 8 อะตอม จงสามารถจาแนกนาตาลประเภทโมเลกลเดยวตามจานวนคารบอนทเปนองคประกอบ คอ

จานวนคารบอน สตรโมเลกล ชอ 3 4 5 6

C3H6O3 C4H8O4 C5H10O5 C6H12O6

ไตรโอส เทโทรส เพนโทส เฮกโซส


มอนอแซกคาไรดทสาคญ ไดแก 1. นาตาลเพนโทส (Pentose Sugar) เปนนาตาลทมคารบอน 5 อะตอม เชน 1.1 นาตาลไรโบส (Ribose Sugar) มสตรโมเลกลคอ C5H10O5 เปนสวนประกอบสาคญโมเลกลของ RNA (Ribonucleic Acid) ซงมความสาคญในการสงเคราะหไรโบโซมและโปรตน 1.2 นาตาลดออกซไรโบส (Deoxyribose Sugar) มสตรโมเลกลคอ C5H10O4 เปนสวนประกอบสาคญในโมเลกลของ DNA (Deoxyribonucleic Acid) เปนสวนสาคญอยในโครโมโซม ซงทาหนาทควบคมกจกรรมตางๆ ของเซลล เชน การถายทอดลกษณะทางพนธกรรม การสงเคราะห RNA เปนตน

2. นาตาลเฮกโซส (Hexose Sugar) เปนนาตาลทมคารบอน 6 อะตอม นาตาลทสาคญ เชน 2.1 กลโคส (Glucose) เปนนาตาลทมอยในอาหารทวไป พบมากในผกและผลไมสก นอกจากนยงพบกลโคสในกระแสเลอดอกดวย กลโคสเปนโมเลกลเลกทสดทรางกายดดซมเขาสเซลลทผนงลาไสเลกและนาไปใชไดทนท แตอาหารจาพวกแปงหรอนาตาลชนดอนทไมใชนาตาลโมเลกลเดยว รางกายไมสามารถนาไปใชไดโดยตรง ตองยอยสลายดวยเอนไซมอะไมเลสและมอลเทสทมในนาลายและนายอยในกระเพาะอาหารใหเปนกลโคสกอน ดงแผนภาพ

แปง มอลโทส กลโคส จากนนกลโคสจะถกดดซมทผนงลาไสเลก สวนหนงถกนาไปใชในการสลายเปนพลงงานใหเพยงพอกบความตองการในการประกอบกจกรรมตางๆ อกสวนหนงจะถกลาเลยงไปเกบไวทตบเพอนาไปใชในการรกษาระดบกลโคสในเลอดและสงไปเลยงสมอง สวนทเหลอจะเกบไวในรปของไกลโคเจนและนามาใชเมอขาดแคลนพลงงาน 2.2 ฟรกโทส (Fructose) เปนนาตาลทมรสหวานมากกวานาตาลชนดอน พบในเกสรดอกไม ผก ผลไม นาผง นาตาลทรายและกากนาตาล ในธรรมชาตมกปนอยกบกลโคส ในรางกายไดจากการยอยนาตาลทราย 2.3 กาแลกโทส (Galactose) ไมเกดอสระในธรรมชาต ในรางกายไดจากการยอยแลกโทส หรอนาตาลทมอยในนม ซงมอยในอาหารพวกนมและผลตผลของนมทวไป กาแลกโทสในนานมมความสาคญโดยรวมกบไขมน เปนสวนประกอบของเซลลประสาท

อะไมเลส มอลเทส


2. ไดแซกคาไรด (Disaccharide) หรอนาตาลโมเลกลค นาตาลโมเลกลคประกอบดวยมอนอแซกคาไรด 2 โมเลกลเชอมตอกนดวยพนธะไกลโคซดก นาตาลโมเลกลคทควรรจกคอ 2.1 มอลโทส (Maltose) จะไมพบอยเปนอสระในธรรมชาต แตจะพบในกระบวนการยอยแปงหรอไกลโคเจน โดยใชเอนไซมอะไมเลส ทพบกจะพบไดในขาวบารเลยหรอขาวมอลตทกาลงจะงอกใชทาอาหารสาหรบเดก เครองดม และเบยรซงไดจากกระบวนการหมกดงแสดงในสมการตอไปน Glucose ethanol + carbon dioxide C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 นาตาลมอลโทสทไดรบการยอยแลวจะไดนาตาลกลโคส 2 โมเลกล 2.2 ซโครส หรอนำตาลทราย (Sucrose) มลกษณะเปนผลก ละลายนาไดด พบในออย ตาล มะพราว หวบท นาผง เปนตน เมอแตกตวหรอยอยซโครสจะไดกลโคสและฟรกโทสอยางละ 1 โมเลกล 2.3 แลกโทส (Lactose) พบในนานมของสตวเลยงลกดวยนมทกชนด ผลกมลกษณะเปนผงละเอยดคลายทราย มความหวานนอยมากเมอเทยบกบซโครส เมอแตกตวจะไดกลโคสและกาแลกโทสอยางละ 1 โมเลกล 3. พอลแซกคาไรด (Polysaccharide) พอลแซกคาไรดเปนคารโบไฮเดรตทไมมรสหวาน มโมเลกลขนาดใหญ และมสตรโครงสรางซบซอน ประกอบดวยโมเลกลของมอนอแซกคาไรดจานวนมากมายหลายพนโมเลกล เชน 3.1 แปง (Starch) พบในพชจะสะสมไวในเมลด ราก หว และสวนอนๆ แปงเมอถกยอยถงขนสดทายจะไดกลโคสจานวนมาก 3.2 ไกลโคเจน (Glycogen) สะสมไวในรางกายของมนษยและสตว ไมพบในเซลลพช สวนใหญจะถกสะสมไวทตบและกลามเนอ เมอปรมาณนาตาลในเสนเลอดลดลง หรอรางกายขาดสารอาหาร ตบจะเปลยน ไกลโคเจนเปนกลโคสเพอใหพลงงานแกรางกายตอไป ไกลโคเจนประกอบดวยกลโคสประมาณ 10000-30000 โมเลกล 3.3 เซลลโลส (Cellulose) พบมากทสดในพชเปนสวนประกอบของผนงเซลลพช ในพชผกผลไม ทาหนาทเปนโครงสรางทชวยเพมความแขงแรงใหกบเนอเยอของพช มมากตามใบผก กานผก และเปลอกนอกของผลไม ถงแมวาเมอรบประทานเขาไปแลวรางกายไมสามารถยอยสลายได แตการรบประทานเซลลโลสเปนประโยชน คอ ชวยในการขบถายได โดยทาใหเปนกากอาหารในลาไส ทาหนาทกระตนใหลาไสใหญเกดการขบถายกากอาหารทไมยอย และปองกนทองผก เซลลโลสเมอถกยอยจะแตกตวออกใหนาตาลกลโคสจานวนมาก หนาทของคารโบไฮเดรต 1. ใหพลงงานความรอน คารโบไฮเดรต 1 กรม ใหพลงงาน 4 กโลแคลอร เหมอนกบโปรตนทใหพลงงาน 4 กโลแคลอรตอ 1 กรม ในขณะทไขมนจะใหพลงงาน 9 กโลแคลอรตอ 1 กรม 2. ชวยใหไขมนเผาไหมสมบรณ 3. ชวยสงวนหรอประหยดการใชโปรตนในรางกาย 4. สามารถเกบสะสมไวและเปลยนเปนสารอาหารชนดอน เชน ไขมนและกรดอะมโนได


4. กรดนวคลอก กรดนวคลอก (Nucleic Acid) เปนสารพนธกรรมของเซลล ควบคมการถายทอดลกษณะทางพนธกรรม การสงเคราะหโปรตน และกระบวนการตางๆ ของสงมชวต พบครงแรกโดยเฟดรก มชเชอร (Friedrich Miescher) ในป ค.ศ. 1870 และตงชอวา นวคลอน (Nuclein) ตอมามการศกษาเพมเตมแลวพบวามคณสมบตเปนกรด จงตงชอใหมเปน กรดนวคลอก กรดนวคลอก (Nucleic acid) ม 2 ชนด ไดแก - Ribonucleic acid (RNA) - Deoxyribonucleic acid (DNA) DNA และ RNA ประกอบดวยหนวยยอยจานวนมาก ทเรยกวา นวคลโอไทด (Nucleotide) โมเลกลของนวคลโอไทด ประกอบดวยสวนยอย 3 สวน คอ 1. หมฟอสเฟต ( -3

4PO ) 2. นาตาลเพนโทส นวคลโอไทดของ RNA จะประกอบดวยนาตาลไรโบส สวนนวคลโอไทดของ DNA จะประกอบดวยนาตาลดออกซไรโบส 3. ไนโตรจนสเบส (Nitrogenous Base) แบงเปน 2 ประเภท คอ ก. เบสไพรมดน (Pyrimidine Base) ไดแก ไซโตซน (Cytosine; C) ไทมน (Thymine; T) และยราซล (Uracil; U) ข. เบสพวรน (Purine Base) ไดแก อะดนน (Adenine; A) และกวานน (Guanine; G) ใน DNA มเบส A, G, C, T สวนใน RNA มเบส A, G, C, U

นวคลโอไทดหลายโมเลกลมาเชอมตอกน ไดสายยาวของพอลนวคลโอไทด (Polynucleotide) ทมหมฟอสเฟตและนาตาลเพนโทสเรยงตอกนเปนสาย โดยมไนโตรจนสเบสยนออกมาจากสวนยาวของกรดนวคลอก พนธะทมาเชอมตอระหวางนวคลโอไทด 2 โมเลกล เรยกวา Phosphodiester Linkage


หนาทของกรดนวคลอก 1. DNA (Deoxyribonucleic Acid) เปนสวนหนงของโครโมโซม ดงนนจงทาหนาทควบคมกจกรรมตางๆ ของเซลลและควบคมการถายทอดลกษณะทางพนธกรรมของสงมชวตทวไป เชน หมเลอด สตา สผว ความสง และการเกดรปรางของสงมชวต เปนตน ในสงมชวตแตละชนดจะมจานวนโครโมโซมทมจานวนแนนอน เชน มนษยมโครโมโซม 46 แทง (23 ค), สนขมโครโมโซม 78 แทง (39 ค), แมวมโครโมโซม 38 แทง (19 ค) และหมมโครโมโซม 40 แทง (20 ค) 2. RNA (Ribonucleic Acid) เปนสวนหนงของนวคลโอลสซงพบเฉพาะในสตวเลยงลกดวยนมเทานน RNA มหลายชนดซงแตละชนดจะทาหนาทแตกตางกนออกไป แตหนาทหลกของ RNA คอการสงเคราะหโปรตนใหแกเซลล

ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง สารชวโมเลกล 1. การทดสอบสาร ก, สาร ข, สาร ค และ สาร ง ไดผลดงน หมายถง ละลายในนา หรอ ใหนาเงนกบไอโอดน หรอ เกดตะกอนสแดงอฐกบสารเบเนดกต หมายถง ไมเปลยนแปลง

สาร การทดสอบ

ก ข ค ง การละลายนา สารละลายไอโอดน สารละลายเบเนดกต HCl ตามดวยสารละลายเบเนดกต

สาร ก, สาร ข, สาร ค และสาร ง ควรเปนสารใด ตามลาดบ 1) แปงขาวโพด นาเชอม ใยไหม กลโคส 2) แปงผดหนา ฟรกโทส ใยสาล นาตาลทราย 3) แปงขาวเจา นาตาลทราย ใยบวบ ฟรกโทส 4) แปงสาล แอสพารแทม ใยแมงมม กลโคส


2. จากโครงสรางของโมเลกลเพปไทดทกาหนดให

CH3CH

NH2 C NH CH CO

22 )(CHHCO2

O2CH C

ONH CH

3CHHCO2NH

จานวนพนธะเพปไทด และชนดของกรดอะมโน ขอใดถกตอง 1) 3 พนธะ 3 ชนด 2) 3 พนธะ 4 ชนด 3) 4 พนธะ 3 ชนด 4) 4 พนธะ 4 ชนด 3. การระบชนดของนาตาลโมเลกลเดยวและโมเลกลคตอไปน นาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลค ก. ข. ค. ง.

ไรโบส กลโคส ฟรกโตส มอลโทส

แลกโทส กาแลกโทส มอลโทส ซโครส

ขอใดถก 1) ก. เทานน 2) ข. เทานน 3) ข. และ ง. 4) ก. และ ค. 4. กาหนดสาย X ของกรดดออกซไรโบนวคลอกชนดหนงมลาดบของเบสดงน (A = อะดนน, C = ไซโตซน, G = กวานน, T = ไทมน)

XG A T G T C A

X

สาย Y ทเปนคของสาย X จะมลาดบเบสเปนไปตามขอใด

1) YCTACAGT

Y

2) YTGACTAC

Y

3) YACTCATC

Y

4) YCATGAGT

Y


5. ในการทาโครงงานวทยาศาสตร มการนาวตถดบจากธรรมชาต 3 ชนด มาทดสอบไดผลดงตาราง

การเปลยนแปลงเมอเตมสารทดสอบ วตถดบ

สารละลาย I2 สารละลายเบเนดกต สารละลาย NaOH/CuSO4 A B C

ไมเปลยนแปลง สนาเงนเขม

ไมเปลยนแปลง

ตะกอนสแดงอฐ ไมเปลยนแปลง ไมเปลยนแปลง

ไมเปลยนแปลง ไมเปลยนแปลง ตะกอนสมวง

วตถดบชนดใด เมอนามาหมกกบยสต จะไดของเหลวใส ตดไฟได ใชเปนสวนผสมในการผลตแกสโซฮอล 1) A เทานน 2) B เทานน 3) A และ B 4) B และ C 6. 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 นาจะเปนสารใดตามลาดบ 1) ไกลโคเจน เซลลโลส แปง 2) ไกลโคเจน แปง เซลลโลส 3) เซลลโลส ไกลโคเจน แปง 4) แปง เซลลโลส ไกลโคเจน 7. ขอใดกลาวไดถกตอง 1) ไกลโคเจนไมละลายนาแตเซลลโลสละลายในนาไดเลกนอย 2) มอลเทสเปนเอนไซมทสลายนาตาลมอลโทสใหเปนกลโคลและฟรกโทส 3) ปฏกรยาพอลเมอรไรเซชนของกลโคสททาใหเกดไกลโคเจนจะทาใหมนาเกดขนดวย 4) ฟรกโทสและไรโบสมสตรโมเลกลเหมอนกนและมโครงสรางเปนวงขนาด 5 อะตอม เหมอนกน

เฉลย 1. 3) 2. 1) 3. 4) 4. 3) 5. 3) 6. 1) 7. 3)


ปโตรเลยม ปโตรเลยมเกดจากการทบถมของซากพชและซากสตวเปนระยะเวลายาวนาน ในทสดซากพชและซากสตวเหลานนจะถกยอยสลายเกดเปนธาตคารบอนและไฮโดรเจน เมอธาตทงสองถกกดทบอยใตเปลอกโลกทมความดนและอณหภมสงเปนระยะเวลานานจะรวมตวกนเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน ซงมหลายชนดปะปนกน มทงทเปนสถานะของเหลวคอ นามนดบ และสวนทเปนแกสคอแกสธรรมชาต ซงรวมกนเรยกวา ปโตรเลยม ปโตรเลยมจะถกกกเกบไวในแองกกเกบหรอทรจกกนในชอบอนามน (Oil Pools) ซงหมายถงแหลงสะสมนามนและแกสธรรมชาตใตดนในแหลงกกเกบทปดกนตวตามธรรมชาต โดยแองกกเกบนนจะเปนหนทมนามนบรรจอยเตมชองวางในหนนน ดงนนบอนามนอาจจะอยเปนบอเดยวๆ หรอถามหลายบออยในบรเวณเดยวกนจะเรยกรวมๆ กนวา แหลงนามน (Oil Field) ปจจยควบคมการสะสมนามน 1. หนกาเนด คอหนซงเปนตนกาเนดของนามน 2. หนอมนามนหรอหนกกเกบทาหนาทใหนามนมายดเกาะ โดยมคณสมบตคอตองมรพรนพอทจะใหนามนไหลผานได 3. หนปดกน คอ ชนหนทไมยอมใหนามนไหลผานไปได หนในชนนจะเปนหนประเภทหนดนดาน ทาใหนามนลอยตวอยเหนอนาบาดาลโดยไมหนหายไปไหน ขนตอนการสารวจ 1. การสารวจทางธรณ เชน การถายภาพทางอวกาศหรอดาวเทยม หรอการสารวจธรณภาคสนามเกบตวอยางตรวจดชนดของหน ตลอดจนซากพชซากสตวทอยในหน วดแนวทศและความเอยงเทของชนหน เพอคาดคะเนโครงสรางของชนหน 2. การสารวจทางฟสกส 2.1 การวดคาความไหวสะเทอน (Seismic Survey) โดยการสงคลนสะทอนจากการระเบดหรอการกระแทกบนพนดนใหเกดคลนความสนสะเทอนวงไปกระทบชนหนใตทองทะเลและใตดน แลวสะทอนกลบขนมาบนผวโลกเขาเครองรบสญญาณ ทาใหทราบตาแหนงและรปรางลกษณะโครงสรางของชนหนเบองลาง 2.2 การวดคาความเขมสนามแมเหลก (Magnetic Survey) โดยใชเครองมอวดคาความเขมสนามแมเหลก (Magnetometer) ซงหนชนมความสามารถในการดดซบแมเหลกนอยมากเมอเทยบกบหนอคนและหนแปร 2.3 การวดคาแรงดงดดของโลก (Gravity Survey) โดยใชเครองมอวดคาแรงดงดดของโลก (Gravity Meter) เพอหาลกษณะโครงสรางของชนหนและทาใหไดขอมลเกยวกบขอบเขตของแหลงตะกอนฟอสซล จากผลการสารวจทาใหสามารถเลอกโครงสรางทเหมาะสมทสดเพอทาการเจาะสารวจตอไป


3. การเจาะสารวจ 3.1 การเจาะสารวจปโตรเลยมในระยะแรกม 2 ขนตอน คอ 3.1.1 ขนตอนการเจาะสม (Wild Cat Well) เปนการเจาะหลมแรกบนโครงสรางทผานการสารวจทางธรณวทยาและฟสกส 3.1.2 ขนตอนการเจาะสารวจหาเขต (Exploratory Well) หลงจากเจาะสมเพอหาขอบเขตของโครงสรางแตละแหงวามปโตรเลยมครอบคลมพนทกวางเพยงใด 3.2 เจาะหลมทดลองผลต (Production Test Well) อยางนอย 3 หลมเพอศกษาความสามารถในการผลตและคานวณเพอหาปรมาณสารอง ปรมาณการผลตในแตละวน ตรวจคณภาพปโตรเลยม ศกษาลกษณะโครงสรางของแหลงปโตรเลยม ชนหนและออกแบบแทนผลต 3.3 เจาะหลมผลต (Production Well) ประเทศไทยพบแหลงนามนดบเปนครงแรกทอาเภอฝาง จงหวดเชยงใหม และตอมาพบทจงหวดกาแพงเพชร เรยกวา แหลงสรกต ปโตรเลยมทผลตไดจากหลมผลต ซงจะประกอบดวยนามนดบ แกสธรรมชาต นาและสงเจอปนอนๆ จะถกนามาผานกระบวนการแยกสถานะและกาจดสงเจอปนดงกลาวออก โดยนาทงหมดจากขบวนการผลตจะถกสงไปบาบดเพอใหไดมาตรฐานนาทงกอนปลอยลงสทะเล หรออดกลบลงไปในหลมเพอใหมผลกระทบตอสงแวดลอม นอยทสด ปโตรเลยมจะถกสงไปทระบบแยกสถานะ (Gas/Liquid Separator) เพอแยกสถานะของปโตรเลยม ซงแกสทไดจะถกสงไปเพมแรงดน และดดความชนออกทระบบเพมแรงดนแกส (Gas Compression) และระบบดดความชนแกส (Gas Dehydration) ตามลาดบ กอนทจะถกสงตอไปเพอทาการซอขายโดยผานระบบมาตรวดแกส (Gas Metering) สวนนามนจะถกสงไปยงระบบคงสภาพ (Crude Oil Tank System) กอนทจะสงไปเกบเพอขนถายไปสโรงกลนนามนตอไป การกลนนามน สารประกอบไฮโดรคารบอนในปโตรเลยมมหลายชนดซงมจดเดอดแตกตางกน จากหลกการนจงสามารถแยกสารประกอบไฮโดรคารบอนในนามนดบออกจากกนไดโดยวธการกลนลาดบสวนซงจะไดสารตางๆ ออกมาตามจดเดอดของสารจากนอยไปหามาก สวนประกอบตางๆ ทอยในนามนดบจะประกอบดวยไฮโดรคารบอนทมจดเดอดใกลเคยงกน ซงการกลนไมไดทาใหไฮโดรคารบอนแตละชนดระเหยออกมา แตเปนการใหความรอนจนสารทงหมดระเหยออกมาพรอมกนแลวเกบของเหลวทไดจากการควบแนนเปนสวนตามจดเดอดทแตกตางกน โดยสารทมจดเดอดสงจะควบแนนอยตอนลางของหอกลน สวนสารทมจดเดอดตาจะระเหยขนไปและควบแนนทสวนบนของหอกลน


การปรบปรงคณภาพนามน นามนเบนซนและนามนดเซลเปนทตองการของตลาดในปรมาณทสงมาก จงตองมการปรบปรงโครงสรางโมเลกลใหเปนเชอเพลงทมคณภาพดขน โดยมกระบวนการดงน 1. กระบวนการแตกสลาย (Cracking) โมเลกลใหญ → โมเลกลเลก แอลเคนขนาดใหญ แอลเคนขนาดเลกๆ + แอลคน + แกส H2 ไดขนาดทใชแทนนามน C2H4 เบนซนได C3H6 2. รฟอรมมง (Reforming) การเปลยนรปของสารประกอบไฮโดรคารบอน

แอลเคนขนาดใหญ ตวเรงปฏกรยาภาวะทเหมาะสม สารไฮโดรคารบอนทแตกกงกานสาขา

400-600°C ความดนตามหรอไมมตวเรงปฏกรยา


3. แอลคเลชน (Alkylation) รวมโมเลกลแอลเคนกบแอลคนโมเลกลเลกๆ ใหกลายเปนโมเลกลแอลเคนทมโซกง

แอลเคนโมเลกลเลกๆ + แอลคนโมเลกลเลกๆ 20°C

)SO(Hกรดเขมขน 42 แอลเคนทมโมเลกลแตกกงกานสาขา

การบอกคณภาพนามน 1. เลขออกเทน (Octane Number) คาตวเลขทแสดงเปนรอยละโดยมวลของไอโซออกเทนในของผสมระหวางไอโซออกเทน (C8H18) และเฮปเทน (C7H16) ซงเกดจากการเผาไหม เลขออกเทนเปนตวเลขทใชบอกคณภาพของนามนเบนซนในรถยนต

ไอโซออกเทน3CH

3CH C 2CH CH 3CH

3CH

หรอ

23233 )CH(CHCH C)(CH

เฮปเทน

3222223 CHCHCHCHCHCHCH

3523 CH)(CHCH

หรอ

- ความหมายของเลขออกเทน นามนเบนซน ทมเลขออกเทน 70 คอ นามนเบนซนทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทประกอบดวยไอโซออกเทนรอยละ 70 และเฮปเทนรอยละ 30 โดยมวล - การเพมเลขออกเทนใหกบนามน นามนเบนซนมกจะพบวามเลขออกเทนตา จงปรบปรงนามนใหมเลขออกเทนสงขนดวยการเตม เตตระเอทลเลด (CH3CH2)4Pb ยอวา TEL ลงในนามนเบนซน ทาใหนามนมเลขออกเทนสงขนแตกกอใหเกดสารตะกวซงเปนสารกอใหเกดมลพษ ในปจจบนจงเปลยนมาเปนเมทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (MTBE) หรอเรยกวานามนไรสารตะกว หรอเรยกวา ULG (Unleaded gasoline) 2. เลขซเทน (Cetane Number) คอ คาตวเลขทแสดงเปนรอยละโดยมวลของซเทนในของผสมระหวางซเทน (C16H34) และแอลฟาเมทลแนฟทาลน (C11H10) ซงเกดการเผาไหมหมด เลขซเทนเปนตวเลขทใชบอกคณภาพของนามนดเซล

CH3 (CH2)14 CH3 แอลฟาเมทลแนฟทาลน

3CH

- ความหมายของเลขซเทน นามนดเซลทมเลขซเทน 80 คอ นามนดเซลทมสมบตการเผาไหมเชนเดยวกบเชอเพลงทประกอบดวยซเทนรอยละ 80 และแอลฟาเมทลแนฟทาลนรอยละ 20 โดยมวล

ซเทน


แกสธรรมชาต องคประกอบของแกสธรรมชาต แกสธรรมชาตทขดเจาะขนมามองคประกอบ 2 สวน คอ 1. สวนทเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน ไดแก แกสมเทน (CH4) มมากทสด อเทน (C2H6) โพรเพน (C3H8) บวเทน (C4H10) และแกสเหลว 2. สวนทไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน ไดแก แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ไอปรอท (Hg) และไอนา (H2O) หลกการแยกแกสธรรมชาต

แกสธรรมชาต

)(CH แกสมเทน 3

แยกสวนทไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน

ลดอณหภม เพมความดน เพอใหเปลยนสถานะเปนของเหลว

ผานไปยงหอกลนและลดความดนเพมอณหภม

เพอเปลยนสถานะเปนแกส

)H(C แกสอเทน 62

)H(C แกสโพรเพน 83

)C(LPG)(C แกสหงตม 43 -

)C(C ตเหลวแกสธรรมชา 65 - แยกสวนทไมใชสารประกอบไฮโดรคารบอน โดยใชวสดทมรพรนดดซบ และแยกแกสคารบอนไดออกไซดออกโดยใชโพแทสเซยมคารบอเนต (K2CO3) ดดซบ เนองจากถาไมแยกออกเมอลดอณหภมตากวา 0 องศาเซลเซยส นาจะแขงอดตนทอแกส แลวจงนาสวนทเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนไปแยกโดยใชหลกการกลนลาดบสวนตอไป ประโยชนของผลตภณฑจากแกสธรรมชาต 1. มเทน (CH4) เปนเชอเพลงทใชในโรงไฟฟา ในอตสาหกรรมซเมนต เซรามกส รถแทกซ รถเมล และเปนวตถดบในอตสาหกรรมปยเคม 2. อเทนและโพรเพน (C2H6 และ C3H8) เปนอตสาหกรรมผลตเมดพลาสตกและเสนใยสงเคราะห 3. โพรเพนและบวเทน (C3H8 และ C4H10) เปนแกสหงตมในครวเรอน 4. เพนเทน (C5H10) เปนตวทาละลายในอตสาหกรรม 5. แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) ใชในอตสาหกรรมถนอมอาหาร นาอดลม และนาแขงแหง


เชอเพลงในชวตประจาวน 1. แกสมเทน (CH4) สวนใหญไดจากแกสธรรมชาตซงใชเปนเชอเพลงผลตกระแสไฟฟา โรงงานอตสาหกรรม รถปรบอากาศเครองยนตยโร 2 2. แกสแอลพจ (LPG ; Liquefied Petroleum Gas) เปนแกสหงตมซงเปนของผสมระหวางแกสโพรเพนและบวเทนทถกอดในถงเหลกภายใตความดนสงทาใหแกสเปลยนสถานะเปนของเหลว 3. แกสเอนจว (NGV ; Natural Gas Vehicles) คอ แกสธรรมชาตสาหรบยานยนตเกดขนจากการนาแกสธรรมชาต ซงเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน (CH4) มาอดจนมความดนสงประมาณ 3000 ปอนดตอตารางนว แลวนาไปเกบไวในถงทมความแขงแรงทนทานสงเปนพเศษ เชน เหลกกลา เพอนามาเปนเชอเพลงใชทดแทนนามนเบนซนหรอดเซลในรถยนตประเภทตางๆ ซงสากลเรยกวา Compressed Natural Gas (CNG) หรอแกสธรรมชาตอด 4. แกสโซฮอล (Gasohol) คอ นามนเชอเพลงทเปนสวนผสมระหวางเอทลแอลกอฮอล หรอเอทานอล ชนดความบรสทธ 99.5% โดยปรมาตร ไดจากการหมกและกลนผลตผลทางการเกษตร (ออยและมนสาปะหลง) ผสมกบนามนเบนซนชนดพเศษไดเปนนามนแกสโซฮอล 5. ดเซลปาลมบรสทธ เปนนามนเชอเพลงทไดจากการนานามนปาลมบรสทธผสมกบนามนดเซล ในสดสวนนามนปาลมบรสทธไมเกนรอยละ 10 โดยปรมาตร สามารถใชเปนเชอเพลงทดแทนนามนดเซลได มคณสมบตเชนเดยวกบนามนดเซล 6. ไบโอดเซล (Biodiesel) คอ การนานามนจากพชหรอไขมนสตว แมแตนามนทใชแลวอยางนามนททอดไก หรอปาทองโกมาใชเปนเชอเพลงในเครองยนตดเซล 7. ชวมวล (Biomass) หมายถง พชและสตวทเปนแหลงพลงงานหมนเวยนทสาคญของโลก และถกจดเปนพลงงานทดแทนพลงงานจากฟอสซลซงมอยอยางจากดและอาจหมดลงได 8. พลงงานแสงอาทตย ดวงอาทตยใหพลงงานจานวนมหาศาลแกโลกของเรา พลงงานจากดวงอาทตยจดเปนพลงงานหมนเวยนทสาคญทสด เปนพลงงานสะอาด ไมทาปฏกรยาใดๆ อนจะทาใหสงแวดลอมเปนพษ เซลลแสงอาทตยจงเปนสงประดษฐทางอเลกทรอนกสชนดหนงทถกนามาใชผลตไฟฟา เนองจากสามารถเปลยนเซลลแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟาไดโดยตรง 9. พลงงานลม เปนพลงงานธรรมชาตทเกดจากความแตกตางของอณหภม 2 ท ซงสะอาดและบรสทธ ใชแลวไมมวนหมดสนไปจากโลก ปจจบนไดรบความสนใจนามาพฒนาใหเกดประโยชนอยางกวางขวาง ในขณะเดยวกนกงหนลมกเปนอปกรณชนดหนงทสามารถนาพลงงานลมมาใชใหเปนประโยชนได โดยเฉพาะในการผลตกระแสไฟฟาและในการสบนา 10. พลงงานความรอนใตพภพ เปนพลงงานตามธรรมชาตทเกดและเกบสะสมตวอยภายใตผวโลก เชนเดยวกบปโตรเลยม หากแตวาแหลงพลงงานเหลานเกบอยในรปของนารอนหรอไอนารอนลกษณะทปรากฏออกมาใหเหนบนผวโลก 11. พลงงานนา เหลานมการเปลยนสถานะและหมนเวยนอยตลอดเวลาระหวางผวโลกและบรรยากาศอยางตอเนองซงเรยกวา วฏจกรของนา นาทกาลงเคลอนทมพลงงานสะสมอยมาก และมนษยรจกนาพลงงานนมาใชหลายรอยปแลว เชน ใชหมนกงหนนา ปจจบนมการนาพลงงานนาไปหมนกงหนของเครองกาเนดไฟฟาในโรงไฟฟาพลงนาเพอผลตไฟฟา


ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง ปโตรเลยม 1. ขอใดกลาวไมถกตอง 1) สตรโมเลกลของไฮโดรคารบอนอมตวทเลกทสดทมโครงสรางเปนโซทมกงสาขาคอ C4H10 2) สารไฮโดรคารบอนอมตวมโครงสรางไดเฉพาะทเปนโซ ซงอาจเปนโซตรงหรอโซทมกงสาขากได 3) นามนเบนซนทมคาออกเทน 91 และนามนแกสโซฮอล 91 มการเผาไหมทใหพลงงานเทากน 4) คาออกเทนของนอรมอลเฮปเทนมคาเปน 0 แสดงวาการเผาไหมของนอรมอลเฮปเทน ใหพลงงานนอย

มากเมอเทยบกบไฮโซออกเทนทมคาออกเทนเปน 100 2. ขอใดถกตองเกยวกบสมบตของตวทาละลายในอตสาหกรรมเคมทไดจากการกลนปโตรเลยม 1) มจดเดอดสงกวานามนดเซล 2) เปนไฮโดรคารบอนทละลายนาได 3) มสถานะเปนของเหลวทอณหภมและความดนปกต 4) ประกอบดวยสารไฮโดรคารบอนทมจานวนคารบอนนอยกวา 5 อะตอม 3. ในการกลนนามนดบ ผประกอบการจะใชการกลนลาดบสวนแทนทจะใชการกลนแบบธรรมดา ขอใดคอ

เหตผลหลก 1) ในนามนดบมสารทมจดเดอดใกลเคยงกนจงแยกดวยวธการกลนธรรมดาไมได 2) การกลนแบบธรรมดาตองใชเชอเพลงมากกวาการกลนลาดบสวน 3) การกลนแบบธรรมดาจะไดสารปรอทและโลหะหนกออกมาดวย 4) การกลนลาดบสวนจะไมมเขมาทเกดจากการเผาไหมไมสมบรณ 4. พจารณาขอความตอไปน ก. LPG เปนแกสหงตมและสามารถปรบใชแทนนามนเบนซนได ข. เลขออกเทนใชบอกคณภาพของนามนเบนซน สวนเลขซเทนใชบอกคณภาพนามนดเซล ค. แกสโซฮอลเปนเชอเพลงทไดจากการผสมเมทานอล กบนามนเบนซนในอตราสวน 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.


5. นามนเบนซน A และ B มเลขออกเทน 91 และ 75 ตามลาดบ มองคประกอบเปนสารทมสตรโครงสรางดง (1) และ (2)

CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 3CH

3CH C 2CH CH 3CH

3CH

3CH

(1) (2) พจารณาขอความเกยวกบนามนเบนซน A และ B ตอไปน ก. นามนเบนซน A มสาร (2) มากกวาเบนซน B ข. นามนเบนซน A มสาร (1) 91 สวน แตเบนซน B มสาร (1) เพยง 75 สวน ค. สาร (2) ทาใหประสทธภาพการเผาไหมของนามนเบนซน A ดกวาเบนซน B ง. การเตมสาร (2) ลงในนามนเบนซน A และ B เปนการเพมคณภาพเพราะเลขออกเทนของนามน

สงขน ขอใดถก 1) ข. เทานน 2) ก., ค. และ ง. เทานน 3) ข., ค. และ ง. เทานน 4) ก., ข., ค. และ ง. 6. การเผาไหมของเอทานอลใหพลงงานนอยกวานามนเบนซนในปรมาตรทเทากน และเอทานอลมคาออกเทน

สงกวานามนเบนซน ถาใชรถคนเดยวกน เตมนามนเทากน แลวขบบนเสนทางและสภาพถนนเดยวกน จะไดผลตามขอใด

1) การใชแกสโซฮอลจะวงไดระยะทางนอยกวาใชเบนซน แตเครองยนตทางานไดดกวา 2) การใชแกสโซฮอลจะวงไดระยะทางมากกวาใชเบนซน และเครองยนตทางานไดดกวา 3) การใชเบนซนหรอแกสโซฮอลไดผลเหมอนกนทงระยะทางและการทางานของเครองยนต 4) การใชแกสโซฮอลจะวงไดระยะทางนอยกวาใชเบนซน สวนเครองยนตทางานไดเหมอนกน

เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 1) 4. 4) 5. 2) 6. 1)


พอลเมอร พอลเมอร (Polymer) คอ สารประกอบทมโมเลกลขนาดใหญและมมวลโมเลกลมาก ประกอบดวยหนวยเลกๆ ทเรยกวา มอนอเมอร (Monomer) ของสารทอาจจะเหมอนกนหรอตางกนมาเชอมตอกนดวยพนธะโคเวเลนต

การจาแนกประเภทของพอลเมอร 1. แบงตามการเกดเปนเกณฑ ก. พอลเมอรธรรมชาต เปนพอลเมอรทเกดขนเองตามธรรมชาต เชน โปรตน แปง เซลลโลส ไกลโคเจน กรดนวคลอก และยางธรรมชาต (พอลไอโซปรน) ข. พอลเมอรสงเคราะห เปนพอลเมอรทเกดจากการสงเคราะหเพอใชประโยชนตางๆ เชน พลาสตก ไนลอน ดาครอน และลไซต เปนตน 2. แบงตามชนดของมอนอเมอรทเปนองคประกอบ เปน 2 ชนด คอ ก. ฮอมอพอลเมอร (Homopolymer) เปนพอลเมอรทประกอบดวยมอนอเมอรชนดเดยวกน เชน แปง (ประกอบดวยมอนอเมอรทเปนกลโคสทงหมด) พอลเอทลน (ประกอบดวยมอนอเมอรทเปนเอทลนทงหมด)

ข. โคพอลเมอร (Co-polymer) เปนพอลเมอรทประกอบดวยมอนอเมอรตางชนดกน เชน โปรตน (ประกอบดวยมอนอเมอรทเปนกรดอะมโนตางชนดกน) พอลเอสเทอร เปนตน


การเกดพอลเมอร ในการเกดพอลเมอรซงเกดจากมอนอเมอรมารวมตวกนจานวนมากโดยตองใชความรอนและตวเรงปฏกรยาเคมเขาชวยดวย เรยกปฏกรยาในการเกดวา ปฏกรยาพอลเมอไรเซชน (Polymerization Reaction) ซงแบงไดเปน 2 ประเภท คอ 1. ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบเตม (Addition Polymerization Reaction) คอ ปฏกรยา พอลเมอไรเซชนทเกดจากมอนอเมอรของสารอนทรยชนดเดยวกนทม C กบ C จบกนดวยพนธะคมารวมตวกนเกดสารพอลเมอรเพยงชนดเดยวเทานน ดงภาพ

ภาวะทเหมาะสม+ + + + ... มอนอเมอรทกหนวยมาตอกนโดยไมมสงใดหลดออกมา พอลเมอรแบบเดม

ตวอยาง ตวเรงปฏกรยาภายใตอณหภมและความดน2nCH 2CH

Ethylene2(CH n2 ) CH

Polyethylene

2. ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบควบแนน (Condensation Polymerization Reaction) คอ ปฏกรยาพอลเมอไรเซชนทเกดจากมอนอเมอรทมหมฟงกชนมากกวา 1 หม ทาปฏกรยากนเปนพอลเมอร และ สารโมเลกลเลก สารโมเลกลเลกทได เชน นา (H2O) แกสแอมโมเนย (NH3) เมทานอล (CH3OH) และ แกสไฮโดรเจนคลอไรด (HCl) เกดขนดวย ดงภาพ

ภาวะทเหมาะสม+ + + +3

2NH หรอ

HCl หรอ OH

มอนอเมอรตางชนดกนมหมฟงกชนตางชนดกนตอกนเปนโมเลกลใหญ พอลเมอรแบบควบแนน และมโมเลกลเลกอนหลดออกมาดวย ตวอยาง

2nNH 62 )(CH 2NH + nHOOC 42 )(CH COOH + ...เฮกเซน -1, 6 - ไดอะมน กรดเฮกเซนไดโออก

ภาวะทเหมาะสม ( NH 62 )(CH NH C 42 )(CH n) C + OnH2


โครงสรางของพอลเมอร พอลเมอรเกดจากการรวมตวของมอนอเมอรดวยปฏกรยาพอลเมอไรเซชน (Polymerization Reaction) ดงนนโครงสรางของพอลเมอรจงขนกบโครงสรางของมอนอเมอรทมาตอกน จากการศกษาพบวาแบงไดเปน 3 ประเภท คอ ก. พอลเมอรแบบเสน (Chain Length Polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรสรางพนธะตอกนเปนสายยาวโซพอลเมอรเรยงชดกนมากกวาโครงสรางแบบอนๆ จงมความหนาแนนและจดหลอมเหลวสง มลกษณะแขง ขนเหนยวกวาโครงสรางอนๆ ตวอยาง PVC พอลสไตรน พอลเอทลน

ข. พอลเมอรแบบกง (Branched Polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรยดกนแตกกงกานสาขา มทงโซสนและโซยาว กงทแตกจากพอลเมอรของโซหลกทาใหไมสามารถจดเรยงโซพอลเมอรให ชดกนไดมาก จงมความหนาแนนและจดหลอมเหลวตา ยดหยนได ความเหนยวตา โครงสรางเปลยนรปไดงายเมออณหภมเพมขน ตวอยาง พอลเอทลนชนดความหนาแนนตา

ค. พอลเมอรแบบรางแห (Croos-linking Polymer) เปนพอลเมอรทเกดจากมอนอเมอรตอเชอมกนเปนรางแห พอลเมอรชนดนมความแขงแกรงและเปราะหกงาย ตวอยาง เบกาไลต เมลามนใชทาถวยชาม


พลาสตก พลาสตก (Plastic) คอ สารทสามารถทาใหเปนรปตางๆ ไดดวยความรอน พลาสตกเปนพอลเมอรขนาดใหญ มวลโมเลกลมาก สมบตทวไปของพลาสตกคอมความเสถยรมากในธรรมชาต สลายตวยาก มมวลนอย และเบา เปนฉนวนความรอนและไฟฟาทด สวนมากออนตวและหลอมเหลวเมอไดรบความรอน จงเปลยนเปนรปตางๆ ไดตามประสงค ประเภทของพลาสตก 1. เทอรมอพลาสตก เมอไดรบความรอนจะออนตว และเมอเยนลงจะแขงตว สามารถเปลยนรปได พลาสตกประเภทนโครงสรางโมเลกลเปนโซตรงยาว มการเชอมตอระหวางโซพอลเมอรนอยมาก จงสามารถหลอมเหลว หรอเมอผานการอดแรงมากจะไมทาลายโครงสรางเดม ตวอยาง พอลเอทลน พอลโพรพลน พอลสไตรน 2. พลาสตกเทอรมอเซต จะคงรปหลงการผานความรอนหรอแรงดนเพยงครงเดยว เมอเยนลงจะแขงมาก ทนความรอนและความดน ไมออนตวและเปลยนรปรางไมได แตถาอณหภมสงกจะแตกและไหมเปนขเถาสดา พลาสตกประเภทนโมเลกลจะเชอมโยงกนเปนรางแหจบกนแนน แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแขงแรงมาก จงไมสามารถนามาหลอมเหลวได ตวอยาง เมลามน พลาสตกรไซเคล (Plastic Recycle) ปจจบนเราใชพลาสตกฟมเฟอยมาก แตละปประเทศไทยมขยะพลาสตกจานวนมาก ซงเปนปญหาดานสงแวดลอมของโลก จงมความพยายามคดคนทาพลาสตกทยอยสลายทางชวภาพ (Biodegradable) มาใชแทน แตพลาสตกบางชนดกยงไมสามารถยอยสลายทางชวภาพได ในทางปฏบตยงคงกาจดขยะพลาสตกดวยวธฝงกลบใตดนและเผา ซงกอใหเกดปญหา ดานสงแวดลอมตามมา วธทดทสดในการดแลสงแวดลอมเกยวกบขยะพลาสตก คอ ลดปรมาณการใชใหเหลอเทาทจาเปนและมการนาพลาสตกบางชนดกลบไปผานบางขนตอนในการผลตแลวนากลบมาใชงานใหมไดตามเดม เสนใย เสนใย (Fibers) คอ พอลเมอรชนดหนงทมโครงสรางของโมเลกลสามารถนามาเปนเสนดาย หรอเสนใย จาแนกตามลกษณะการเกดไดดงน ประเภทของเสนใย 1. เสนใยธรรมชาต ทรจกกนดและใกลตว คอ - เสนใยเซลลโลส เชน ลนน ปอ เสนใยสบปะรด - เสนใยโปรตนจากขนสตว เชน ขนแกะ ขนแพะ - เสนใยไหม เปนเสนใยจากรงไหม


2. เสนใยสงเคราะห มหลายชนดทใชกนทวไป คอ - เซลลโลสแอซเตต เปนพอลเมอรทเตรยมไดจากการใชเซลลโลสทาปฏกรยากบกรดแอซตกเขมขน โดยมกรดซลฟวรกเปนตวเรงปฏกรยา การใชประโยชนจากเซลลโลสแอซเตต เชน ผลตเปนเสนใยอารแนล 60 ผลตเปนแผนพลาสตกทใชทาแผงสวตชและหมสายไฟ - ไนลอน (Nylon) เปนพอลเมอรสงเคราะหจาพวกเสนใย เรยกวา “เสนใยพอลเอไมด” มหลายชนด เชน ไนลอน 6, 6 ไนลอน 6, 10 ซงตวเลขทเขยนกากบหลงชอจะแสดงจานวนคารบอนอะตอมในมอนอเมอรของ เอมนและกรดคารบอกซลก ไนลอนจดเปนพวกเทอรมอพลาสตก มความแขงมากกวาพอลเมอรแบบเตมชนดอน (เพราะมแรงดงดดทแขงแรงของพนธะเพปไทด) เปนสารทตดไฟยาก (เพราะไนลอนมพนธะ C H ในโมเลกลนอยกวาพอลเมอรแบบเตมชนดอน) ไนลอนสามารถทดสอบโดยผสมโซดาไฟ (NaOH + Ca(OH)2) หรอเผาจะให แกสแอมโมเนย - ดาครอน (Dacron) เปนเสนใยสงเคราะหพวกพอลเอสเทอร ซงเรยกอกชอหนงวา Mylar มประโยชนทาเสนใยทาเชอก และฟลม - Orlon เปนเสนใยสงเคราะห ทเตรยมไดจาก Polycrylonitrile ยาง ยาง (Rubber) คอ สารทมสมบตยดหยนไดทาใหเปนรปรางตางๆ ได เปนสารประกอบพอลเมอร ประโยชนใชทายางลบ รองเทา ยางรถ ตกตายาง เปนตน ประเภทของยาง 1. ยางธรรมชาต ยางพาราเปนยางธรรมชาตชนดหนงทมนษยนามาใชเปนเวลานานแลว ซงเมอกรดเปลอกยางจะไดนายาง (Latex) ซงมสขาว มองคประกอบดงตาราง

องคประกอบในนายางธรรมชาต รอยละ ตวยางหรอไฮโดรคารบอน 35

ของแขงทไมใชยาง 5 โปรตน ไขมน และเกลออนทรยอนๆ รวมทงนา 60

เราสามารถเกบนายางไวในรปของของเหลวแขวนลอยไดโดยการเตมสารละลายแอมโมเนย 1% เมอตองการใหยางแยกตวออกมาจากระบบสารแขวนลอยกใหเตมกรด เชน กรดแอซตก กรดฟอรมกหรอกรดซลฟวรก ตวยางจะรวมกนเปนกอน เรยกวา โคออกกลม (Coagulum) แลวนาไปทาเปนแผน ลางใหสะอาด ทาใหแหงโดยการผงลมซงจะไดยางดบ วธการทาใหแหงอกวธหนงคอ การนาไปรมควนทอณหภม 60°C เปนเวลาประมาณ 4 วน แผนยางทได เรยกวา แผนยางรมควนหรอยางสกแลวจงนาไปจาหนายตอไป นายางเปนพอลเมอรของไอโซพรนทเชอมตอกนอยในชวง 1500 ถง 15000 หนวย

2CH CH C

3CHn2 ) CH(


สมบต มความยดหยนเพราะโครงสรางโมเลกลของยางมลกษณะมวน ขดงอไปมา บดเปนเกลยวได แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนแรงแวนเดอรวาลสสมบตจงเปลยนงาย คอ เมอรอนจะออนตวเหนยว แตเยนจะแขงและเปราะ

2CH

3CHCC

2CH

H

2CH

3CHCC

2CH

H

2CH

3CHCC

2CH

H

โครงสรางของนายาง (พอลไอโซพรนหรอยางกตตา)

ยางธรรมชาตไมมสมบตทางกายภาพทพอเหมาะทจะนาไปใชประโยชนไดทนท จงตองมการเพมสมบตการคงตวและความยดหยนใหเหมาะสมโดยการเตมกามะถนลงไป เพอใหเกดพนธะโคเวเลนตเชอมตอระหวางโซ พอลเมอรไอโซพรน ปฏกรยาน เรยกวา ปฏกรยาวลคาไนเซชน (Valcanization Reaction) คดคนโดย ชารล กดเยยร ปฏกรยาเปนดงน

ปฏกรยาวลคาไนเซชน (ก) โมเลกลของยางกอนการเกดปฏกรยาวลคาไนเซชน (ข) โมเลกลของยางหลงการเกดปฏกรยาวลคาไนเซชน


2. ยางสงเคราะห ยางสงเคราะหชนดแรกทผลตขนในประเทศเยอรมนในระหวางสงครามโลกครงท 2 มสมบตเปนอลาสโทเมอรทด เปนยางสงเคราะหทสาคญทสดและใชกนมากทสดจนกระทงทกวนน คอ ยาง SBR ซงสงเคราะหจากสไตรน (Styrene) และบวตะไดอน (Butadiene)

การสงเคราะหยางสงเคราะหจากสไตรนและบวตะไดอน (ยาง SBR)

ยางสงเคราะหอกชนดหนงทมสมบตเหมาะสมกบการใชงานเปนพอลเมอรทสลายตวยาก ทนไฟ และทนตอสภาพทตองสมผสกบนามน นามนเบนซนและตวทาละลายอนไดดคอ นโอพรน (Neoprene) ซงสงเคราะหไดจากคลอโรพรน


ตวอยางขอสอบ O-NET เรอง พอลเมอร 1. ขอใดจบคของมอนอเมอรและพอลเมอรไดถกตอง มอนอเมอร พอลเมอร 1) ไอโซพรน ยางพารา 2) เอมน พอลเอไมด 3) กรดอะมโน ดเอนเอ 4) แลกโตส กาแลกโตส 2. ขอใดจดประเภทของพลาสตกไดถกตอง เทอรมอพลาสตก พลาสตกเทอรมอเซต 1) โฟม เกาอพลาสตก 2) ถงพลาสตก ดอกไมพลาสตก 3) กระดาษปดผนง เตาเสยบไฟฟา 4) ดามจบเตารด ฟลมถายภาพ 3. เปรยบเทยบสาร A และ B ซงมสตรโครงสรางดงน

(A)3200623 CH) CH ( CH 3260023 CH)CH ( CH

(B)

ขอใดสรปถก 1) จดหลอมเหลวของ A นอยกวา B 2) A ละลายนาได สวน B ไมละลายนา 3) A และ B เปนสารไฮโดรคารบอนไมอมตว 4) A เกดจากมอนอเมอรจานวนมากกวา B 594 โมเลกล 4. ขอใดไมถกตอง 1) ยางวลคาไนซทใชทายางรถยนตจดเปนเทอรมอพลาสตก 2) พนธะทเชอมระหวางมอนอเมอรในไนลอนเปนพนธะเอไมด 3) ไนลอน-66 เปนเสนใยพอลเมอรประกอบดวยมอนอเมอร 66 หนวย

4) ขวดพลาสตกททามาจากพอลเอทลนมสตรโครงสรางเปน


5. ขอใดตอไปน เปนการลดภาวะโลกรอนโดยกระบวนการรไซเคล (Recycle) 1) นางสาวรกดใชถงผาแทนถงพลาสตก 2) นายจรงใจนาเศษกระดาษทใชแลวไปอดขนรปเปนกระถางตนไม 3) นายรกชาตนาถงพลาสตกทใชแลวมาใชซา 4) นางสาวเมตตาไปตลาดโดยนาตะกราไปใสของแทนถงพลาสตก 6. นาย ก ไดชวยลดปญหาสงแวดลอม โดยการนารองเทานกเรยนทชารดไปตดกาวใหม เพอนามาใชไดอก วธ

ดงกลาวเรยกวาอะไร 1) Reduce 2) Reuse 3) Recycle 4) Repair

เฉลย 1. 2) 2. 3) 3. 1) 4. 3) 5. 2) 6. 2)


เกงขอสอบ O-NET ป 2556 1. ขอใดกลาวไมถกตองเกยวกบอะตอม 1) มวลอะตอมสวนใหญอยในนวเคลยส 2) ธาตชนดเดยวกนจะมจานวนนวตรอนเทากนเสมอ 3) อเลกตรอนวงนอกจะเปนอเลกตรอนทเกดปฏกรยาเคม 4) ในอะตอมทเปนกลางจะมจานวนโปรตอนเทากบอเลกตรอน 2. อะตอมทเปนกลางของธาตทมนวตรอน 91 อนภาค และมอเลกตรอนจานวน 40 อนภาค มวลอะตอมของ

ธาตนมคาเทาใด 1) 131 2) 91 3) 51 4) 40 3. ธาต 3 ชนดมสญลกษณดงน X23

11 Y2412 Z36

16 ขอใดตอไปนกลาวถกตอง 1) สารประกอบคลอไรดของธาต X มสตรเปน XCl2 2) ธาต Y มสมบตใกลเคยงกบธาต Ca 3) สารประกอบออกไซดของธาต Z ละลายนาแลวมสมบตเปนเบส 4) ธาตทง 3 ชนดนาไฟฟาได 4. จากการวเคราะหหาไอโซโทปของ C-14 ในวตถโบราณชนดหนงพบวา มธาตดงกลาวเหลออย 6.25% ของ

ปรมาณเรมตน ถา C-14 มครงชวต 5730 ป วตถโบราณชนดนมอายเทาใด 1) 5730 ป 2) 11460 ป 3) 17190 ป 4) 22920 ป 5. ธาตชนดหนงมสถานะเปนแกสทอณหภมหอง ไมวองไวตอการเกดปฏกรยาเคม ใชบรรจในหลอดไฟโฆษณา

ใหแสงสสมแดง แกสชนดนคอแกสใด 1) แกสไนโตรเจน (N2) 2) แกสฮเลยม (He) 3) แกสนออน (Ne) 4) แกสคลอรน (Cl2) 6. สารประกอบในขอใดตอไปนมจดเดอดจดหลอมเหลวสงทสด 1) โซเดยมคลอไรด 2) คารบอนไดออกไซด 3) ซลเฟอรไดออกไซด 4) โบรมน 7. การเปลยนแปลงในขอใดจดเปนการเปลยนแปลงทางเคม 1) การเกดหมอกในตอนเชา 2) การละลายของเกลอแกงในนา 3) การสกของมะมวง 4) การระเหดของนาแขงแหง


8. ซซสงเกตวาถารบประทานอาหารชนดเดยวกน ปรมาณเทากน ในเวลาเดยวกน แตตางวนพบวา ถาวนแรกเคยวอาหารใหละเอยดกอนกลนจะทาใหรสกไมอดอดทองเมอเทยบกบการเคยวไมละเอยดในวนทสอง ถาการยอยอาหารในกระเพาะเปนการเกดปฏกรยาเคมชนดหนง ปจจยใดทสงผลตอปฏกรยาเคมดงกลาว

1) ธรรมชาตของสารตงตน 2) พนทผวสมผส 3) ความเขมขนของสารตงตน 4) อณหภม 9. ปฏกรยาเคมระหวางโลหะแมกนเซยมและกรดซลฟวรก มการบนทกขอมลดงตารางตอไปน

Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g)

ปรมาณของ Mg (กรม) เวลา (s) 5 0 3 10 2 20 1.5 30 1 40

อตราการเกด H2 เปนก cm3/s 1) 0.125 2) 0.100 3) 0.050 4) 0.025 10. เบสชนดใดทไมพบอยในโครงสรางของ Deoxy Ribonucleic Acid 1) ยราซล 2) ไทมน 3) อะดนน 4) กวานน 11. นามนเบนซนชนดหนงประกอบดวยไอโซออกเทน 18 สวน และเฮปเทน 2 สวน นามนชนดนเลขออกเทน

เทาใด 1) 85 2) 90 3) 92 4) 95 12. ในการทดสอบสาร 3 ชนด คอ สาร A, B และ C ไดผลดงตอไปน สาร A ทดสอบ ดวย CuSO4 และ NaOH ไดสารสมวง สาร B ทดสอบดวยสารละลายเบเนดกตไมเกดการเปลยนแปลง สาร C ทดสอบดวยสารละลายไอโอดน ไมเกดการเปลยนแปลง ใหนกเรยนพจารณาวา สาร A, B และ C เปนสารในขอใด ตามลาดบ 1) โปรตน แปง นาตาลทราย 2) กรดอะมโน นาตาลทราย ไขขาว 3) นมถวเหลอง กลโคส นาตาลทราย 4) ไขขาว นาตาลทราย แปง


13. จากผลการทดลองตอไปน ขอใดถกตองทสด

ชนดของนามน จานวนหยดของสารละลายทงเจอรไอโอดน A 20 B 40

1) นามนชนด A มปรมาณกรดไขมนอมตวมากกวานามนชนด B 2) นามนชนด B มปรมาณกรดไขมนอมตวมากกวานามนชนด A 3) นามนชนด A มปรมาณกรดไขมนไมอมตวมากกวานามนชนด B 4) นามนชนด B มปรมาณกรดไขมนไมอมตวมากกวานามนชนด A 14. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบ NGV และ LPG 1) เปนแกสชนดเดยวกน 2) เผาไหมใหพลงงานเทากน 3) แกส NGV มนาหนกเบากวาแกส LPG 4) แกส LPG เปนสารประกอบทไมมกลนตองเตมสารเพมกลนลงไปเพอปองกนการรวไหล 15. กระบวนการวลคาไนเซชนหมายถงกระบวนการในขอใด 1) พอลเมอรไอโซปรนตอกนเปนสายยาวขน 2) ปรบปรงยางสงเคราะหใหมสมบตใกลเคยงยางธรรมชาต 3) ปรบปรงยางสงเคราะหใหมสมบตเหมอนกบยางธรรมชาต 4) กระบวนการเตมกามะถนลงไปในสายพอลเมอรเพอใหเกดการเชอมตอกน


เฉลย 1. 2) 2. 1) 3. 2) 4. 4) 5. 3) 6. 1) 7. 3) 8. 2) 9. 2) 10. 1) 11. 2) 12. 1) 13. 4) 14. 3) 15. 4) 1. เฉลย 2) ธาตชนดเดยวกนจะมจานวนนวตรอนเทากนเสมอ ธาตชนดเดยวกนไมจาเปนตองมจานวนนวตรอนเทากน เพราะธาตบางชนดมหลายไอโซโทป เชน

ไฮโดรเจน ม 3 ไอโซโทป คอ H11 , H2

1 และ H31 ซงธาตไฮโดรเจนทง 3 ไอโซโทปเปนธาตชนดเดยวกนแต

มจานวนนวตรอนไมเทากน 2. เฉลย 1) 131 เลขมวลของธาต (A) คอ ผลรวมของจานวนโปรตอนและนวตรอนของอะตอม จากโจทยอะตอม

เปนกลางแสดงวาโปรตอนเทากบอเลกตรอน ดงนนเมอมจานวนอเลกตรอนเทากบ 40 อนภาคแสดงวามจานวนโปรตอนเทากบ 40 และมนวตรอน 91 ดงนนจงมเลขมวลเทากบ 131

3. เฉลย 2) ธาต Y มสมบตใกลเคยงกบธาต Ca พจารณาจากการจดเรยงอเลกตรอนของธาตทง 3 ชนด ดงน X23

11 = 2, 8, 1 อยหม 1 คาบ 3 เปนโลหะหม 1 Y24

12 = 2, 8, 2 อยหม 2 คาบ 3 เปนโลหะหม 2 Z32

16 = 2, 8, 6 อยหม 6 คาบ 3 เปนอโลหะหม 6 เพราะฉะนนตวเลอก 2) ถกตอง เนองจากธาต Y อยหม 2 จงมสมบตใกลเคยงกบ Ca ซงอยหม

2 เชนกน 4. เฉลย 4) 22,920 ป จากการสลายตวของกมมนตรงส C-14 โดยเรมตนท 100% จนเหลอ 6.25% ไดทงหมด 4 ครง

ดงน 100% → 50% → 25% → 12.5% → 6.25% ในแตละครงมครงชวตเทากบ 5730 ป ดงนนจงใชเวลา 22920 ป

5. เฉลย 3) แกสนออน (Ne) เนองจากแกสนออนเปนธาตทอยหม 8 ซงมสมบตเปนแกสเฉอยซงไมวองไวในการทาปฏกรยา

เคมเพราะมความเสถยรมาก จงนามาใสในไสหลอดไฟเพอยดอายการใชงานของไสหลอด 6. เฉลย 1) โซเดยมคลอไรด เนองจากเปนสารประกอบไอออนก ซงเกดจากไอออนบวกของโลหะ Na+ และ ไอออนลบของ

อโลหะ Cl- ดงดดกนดวยประจไฟฟาจงมแรงยดเหนยวทแขงแรงจดเดอดจดหลอมเหลวจงสงทสด


7. เฉลย 3) การสกของมะมวง การสกของมะมวง เนองจากการเปลยนแปลงทางเคมเปนการเปลยนแปลงองคประกอบทางเคม

ของสาร มะมวงดบกลายเปนมะมวงสกเปนการเปลยนแปงเปนนาตาลทาใหมรสชาตหวานขน ในขณะทการเกดหมอก การละลายของเกลอแกงในนา และการระเหดของนาแขงแหง เปนการเปลยนแปลงทองคประกอบของสารยงเหมอนเดมไมเปลยนแปลงสตรทางเคม

8. เฉลย 2) พนทผวสมผส ปจจยทมผลตออตราการเกดปฏกรยาเคม ไดแก ธรรมชาตของสารตงตน พนทผวสมผส

ความเขมขน อณหภม ตวเรงและตวหนวงปฏกรยา การเคยวอาหารใหละเอยดกอนกลนชวยใหอาหารมพนทผวสมผสกบกรดเกลอในกระเพาะอาหารมากขนดงนนจงเปนการเพมพนทผว

9. เฉลย 2) 0.100 อตราการเกดปฏกรยาเคมของโลหะแมกนเซยม (Mg) จากตารางมคาเทากน 0.1 g/s จาก

สมการพบวาอตราสวนจานวนโมลของแมกนเซยมและแกสไฮโดรเจนมคาเทากนคอ 1 : 1 ดงนน อตราการเกดแกสไฮโดรเจนจงมคาเทากน 0.1 cm3/s

10. เฉลย 1) ยราซล ยราซล เปนเบสทพบใน RNA เทานน เบสทพบใน DNA ม 4 ชนด ไดแก ไซโตซน กวานน

อะดนน และ ไทมน 11. เฉลย 2) 90 เลขออกเทน 90 เนองจาก ถาเรารวมไอโซออกเทน 18 กบเฮปเทน 2 เขาดวยกนจะไดนามน

เบนซนจานวน 20 สวน เมอเทยบจาก 20 เปน 100 สวนแสดงวาเพมขนเปนจานวน 5 เทาจากของเดมดงนนไอโซออกเทน 18 × 5 = 90 จงมเลขออกเทน 90

12. เฉลย 1) โปรตน แปง นาตาลทราย เนองจากสารละลาย CuSO4 ใน NaOH คอ ไบยเรต ทดสอบโปรตนแลวเปลยนเปนสมวง สาร

ละลายเบเนดกต ใชทดสอบนาตาลโมเลกลเดยวแลวเปลยนเปนสตะกอนแดงอฐ และสารละลายไอโอดนใชทดสอบแปงแลวเปลยนเปนสนาเงน เพราะฉะนนคาตอบคอ โปรตน แปงและนาตาลทราย ตามลาดบ

13. เฉลย 4) นามนชนด B มปรมาณกรดไขมนไมอมตวมากกวานามนชนด A การนานามนมาหยดสารละลายทงเจอรไอโอดนเปนการทดสอบปรมาณกรดไขมนไมอมตวทมอย

ในนามนชนดนน เนองจากโมเลกลของกรดไขมนไมอมตวมพนธะคในโมเลกลเมอทดสอบดวยสารละลายทงเจอรไอโอดนจะสามารถฟอกจางสได โดยถาใชจานวนหยดของสารมากแสดงวานามนชนดนนมปรมาณกรดไขมนไมอมตวมากกวา แตไมสามารถเปรยบเทยบปรมาณกรดไขมนอมตวไดเนองจากสารละลายทงเจอรไอโอดนทดสอบไมได


14. เฉลย 3) แกส NGV มนาหนกเบากวาแกส LPG แกส NGV เปนแกสคนละชนดกบแกส LPG เนองจากแกส NGV เปนแกสทเบากวา สวนแกส

LPG เปนสารละลายทเกดจากโพรเพนรวมตวกบบวเทน ไมมกลนจงตองเตมสารเอทลเมอรแคปแทนลงไปเพอใหมกลนฉนเพอใหทราบถาหากแกสมการรวไหล

15. เฉลย 4) กระบวนการเตมกามะถนลงไปในสายพอลเมอรเพอใหเกดการเชอมตอกน กระบวนการวลคาไนเซชน เปนการเตมกามะถน (S) ลงไปในโมเลกลของยางธรรมชาตเพอใหม

โมเลกลของยางเกดการเชอมตอกนโดยสะพานซลไฟด (กามะถน) ทาใหยางธรรมชาตมสมบตทดขน คอ ทนตอการขดถ มความยดหยนเหมอนกบยางสงเคราะหมคณสมบตไมออนตวเมอไดรบความรอนและไมแขงตวเมอไดรบความเยน


พนธะเคม พนธะเคมสามารถแบงได 3 ชนด ตามลกษณะการกระจายตวของอเลกตรอนระหวางธาตครวมพนธะ ซงเปนผลมาจากคา Electronegativity

Covalent Ionic Metallic

EN. EN. EN.

สง สง ตา สง ตา ตา

+ - + +


พนธะโควาเลนต การเขยนสตรโครงสรางโมเลกลโควาเลนต : Rojrit’s Method 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง (ยกเวน H) / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ 2. สรางพนธะและวางอเลกตรอนคโดดเดยวใหอะตอมลอมรอบเสถยรทสด คอ มอเลกตรอนครบ 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


ตวอยางท 2 CO (Valence Electron : 4 + 6 = 10) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ



4. ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบ 8 จะไมเสถยร - โคออรดเนตอเลกตรอนคโดดเดยวจากอะตอมลอมรอบไปสรางพนธะใหอะตอมกลางมอเลกตรอนครบ

C O

C O

C O

C O C O


ตวอยางท 3 O3 (Valence Electron : 3(6) = 18) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ



4. ถาอะตอมกลางในระดบพลงงาน L มอเลกตรอนเกน 8 - ดงอเลกตรอนครวมพนธะออกไปไวทอะตอมลอมรอบ จนกวาอะตอมกลางจะมอเลกตรอนตามกฎ 8

O O O

O O O

O O O

O O O O O O


ตวอยางท 4 SO42- (Valence Electron : 6 + 4(6) + 2 = 32) 1. วางธาตทมคา EN ตาทสดเปนอะตอมกลาง / วางธาตทมคา EN สงกวาเปนอะตอมลอมรอบ


3. ประจลบควรอยกบธาตทมคา EN สง และ ประจบวกควรอยกบธาตทมคา EN ตา

S OO

O

O

S OO

O

O

2−

S OO

O

O

S OO

O

O

2−

1−1−


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

Tetrahedral

5

Linear

Pyramidal

Octahedral 4

Bend (V)

Square Pyramidal

6

Square Planar


สภาพมขว ขวของพนธะ เปนผลจาก ∆EN ของอะตอมครวมพนธะ ขวของโมเลกล ผลรวม vector ของขวพนธะ แรงระหวางโมเลกล 1. London Dispersion Force ไฟฟาสถตอนเกดจากการกระจายตวของอเลกตรอนในโมเลกลแบบสม 2. Dipole-Dipole Interaction ไฟฟาสถตเกดจากการกระจายตวของอเลกตรอนในโมเลกลดวยคา EN ของอะตอมองคประกอบ 3. Dipole-Induced Dipole Interaction การเหนยวนาโมเลกลทไมมขวดวยสนามไฟฟาจากโมเลกลทมขว 4. Hydrogen Bond เกดเมอ a. ม H ทขาดอเลกตรอน เนองจากสรางพนธะอยกบธาต EN สง b. มอเลกตรอนคโดดเดยวทหนาแนนของธาตคาบ 2 (F, O และ N)


พนธะโลหะ เมออะตอมครวมพนธะตางมคา EN. นอยมาก อเลกตรอนจะสามารถเคลอนทไปบนอะตอมตางๆ ในกอนโลหะได โดยอะตอมของโลหะจะถกยดใหเรยงชดตดกนมากทสด (closest packing) ชน A ชน B ชน C พนธะไอออนก เมออะตอมครวมพนธะมคา EN. แตกตางกนมาก จนกระทงทาใหการกระจายตวของอเลกตรอนเกดขวทางไฟฟามากพอทจะเกดเปนไฟฟาสถต (electrostatic force) เกาะยดระหวางอะตอมตอเนองกนไปเปนผลกสามมตแลว จะเรยกพนธะเหลานวาพนธะไอออนก โครงสรางของผลกจะเกดจากการทอะตอมทมประจตางกน ยดเหนยวกนจนชดตดกนมากทสด โดยไอออนทมขนาดเลกกวาจะแทรกตวอยตามโพรงทเกดจากการจดเรยงตวของไอออนทมขนาดใหญกวา

โพรงสามเหลยม โพรงทรงสหนา โพรงทรงแปดหนา ตวอยางผลกไออนก NaCl ดงรปตอไปน


Born-Fajans-Haber cycle เปนการเขยนแผนภาพเพอแสดงคาพลงงานโครงรางผลก (lattice energy) หรอพลงงานพนธะของผลก ไอออนก ซงไดจากการคานวณจากคาพลงงานอนๆ เพอเปลยนรปจากธาตองคประกอบในสภาวะปรกตไปเปนผลกไอออนก โดยแผนภาพนไมไดเปนการแสดงกลไกการเกดปฏกรยาแตอยางใด เพยงแตเปนแผนภาพทแสดงการนาคาพลงงานททราบคาแลวมาคานวณหาคาพลงงานโครงรางผลกเทานน เชน ปฏกรยาการสงเคราะห NaCl จาก Na(s) และ Cl2(g) Na(s) Na(g) 1/2 Cl2(g) Cl(g) Na(g) Na+(g) + e- Cl(g) + e- Cl-(g) Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s)

∆E = +107 kJ ∆E = +122 kJ ∆E = +496 kJ ∆E = -349 kJ ∆E = -787 kJ

พลงงานการระเหด พลงงานพนธะ พลงงานไอออไนเซชน สมพรรคภาพอเลกตรอน พลงงานโครงรางผลก

Na(s) + 1/2 Cl2(g) NaCl(s)

∆E = -349 kJ

พลงงานของปฏกรยา

สามารถเขยนเปนวฏจกรทเรยกวา Born-Fajans-Haber cycle ไดดงแผนภาพตอไปน

NaCl(s)

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

Na(s) + 1/2 Cl2(g)

Na(s) + Cl(g)

Na+(g) + Cl-(g)


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

+ U - H

U = H Isothermic

U < H Exothermic (ละลายแบบคายความรอน)

U > H Endothermic (ละลายแบบดดความรอน)

U >>> H ไมสามารถละลายได

อณหภมในการละลาย (°C)

ความ

สามา

รถในกา

รละล

าย

U = H


แบบฝกหด 1. ธาต A เปนของแขงเนอออน ใชมดตดได มจดหลอมเหลวตากวา 100°C เมอเกดสารประกอบไฮไดรด

มสตรเปน AH ซงเปนสารประกอบไอออนก ธาต B มความหนาแนนมากกวา 7 g/cm3 มจดหลอมเหลวสงกวา 1,500°C และสารประกอบออกไซดของ

ธาตนมสตรเปน BO B2O3 และ B3O4 ขอความใดถกตองบาง 1) A ทาปฏกรยากบนาได AOH และ H2 2) A ใชกาจดนาในตวทาละลายอนทรยได 3) B เปนธาตทพบในสตวเลยงลกดวยนานมและมความสาคญในระบบไหลเวยนเลอด 4) B สามารถขนรปเปนวสดกอสรางหรอเครองใชตางๆ ได 2. ฟอสฟอรสทาปฏกรยากบโบรมนไดสารประกอบ PBrx ซงเปนโมเลกลทไมมขว คาของ x และโครงสรางของ

สารประกอบขอใดถกตอง 1) x = 3 และ มโครงสรางแบบ พระมดฐานสามเหลยม 2) x = 3 และ มโครงสรางแบบ สามเหลยมแบนราบ 3) x = 5 และ มโครงสรางแบบ พระมดคฐานสามเหลยม 4) x = 5 และ มโครงสรางแบบ พระมดฐานสเหลยม 3. สตรโครงสรางของโมเลกลขอใดไมถก 1) 2) 3) 4) 4. โมเลกลในขอใดมโครงสรางเหมอนกนทงหมด 1) CO2 SO2 CS2 3) NH3 PH3 SO3 2) CO2 N2 N3- 4) CCl4 SO42- XeF4 5. ธาตเทลลเรยม (Te) เปนธาตทอยหมเดยวกบออกซเจน สารประกอบของเทลลเรยมมสตรเคมเปน [TeF4]n

โดย n คอประจของสารประกอบ สารประกอบสามชนดของธาตเทลลเรยม มรปรางเปนทรงสหนา ทรงสหนาบดเบยว และทรงสเหลยมแบนราบ

ควรมคา n เปนเทาไรตามลาดบ (ตอบ 2+ 0 2-)

O O O

O

N

Cl

ClClO Xe O HO S OH

O

O


6. ขอใดถก 1) แรงแวนเดอรวาลสมชอเรยกอกอยางหนงวาแรงลอนดอน 2) แรงลอนดอนขนอยกบมวลของสารเพราะเปนแรงดงดดระหวางมวล 3) โมเลกลทมขวจะไมใชแรงลอนดอนในการยดเหนยวกน 4) เมอ HCl ละลายในนา จะสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาได 7. ปจจยสาคญทสดททาใหจดเดอดของ HI สงกวา HBr คอขอใด 1) พลงงานพนธะทแตกตางกน 2) มวลโมเลกลทแตกตางกน 3) ขนาดโมเลกลทแตกตางกน 4) เกดพนธะไฮโดรเจนไดแตกตางกน 8. การสงเคราะห BaBr2 จาก Ba และ Br2 เปนปฏกรยาคายความรอน 764 กโลจลตอโมล การละลายของ BaBr2 ในนาจะเกดการคายความรอน 1,550 กโลจลตอโมล กาหนดให พลงงานการระเหดของ Ba = 1,950 กโลจลตอโมล คา IE1 ของ Ba = 503 กโลจลตอโมล คา IE2 ของ Ba = 965 กโลจลตอโมล พลงงานพนธะของ Br2 = 193 กโลจลตอโมล คา EA ของ Br = 325 กโลจลตอโมล พลงงานไฮเดรชนของ BaBr2 มคากกโลจลตอโมล (ตอบ 5,275)


ปรมาณสารสมพนธ มวลของอะตอม และ หนวยมวลอะตอม กาหนดให

C126 มมวลเทากบ 012.& amu (Atomic Mass Unit)

1 amu มคาเทากบ 1.66054 × 10-24 กรม

ดงนนจะไดวา เมอ 1.66054 × 10-24 กรม มคาเทากบ 1.00000 amu

C126 1 อะตอม หนก 19.92648 × 10-24 กรม มคาเทากบ 12.00000 amu

หรอ 12.00000 × 1.66054 × 10-24 กรม โปรตอน 1 อนภาค หนก 1.67262 × 10-24 กรม มคาเทากบ 1.00728 amu นวตรอน 1 อนภาค หนก 1.67493 × 10-24 กรม มคาเทากบ 1.00866 amu อเลกตรอน 1 อนภาค หนก 0.00091 × 10-28 กรม มคาเทากบ 0.00055 amu

ถาตองการความแมนยาของตวเลขดวยทศนยมตาแหนงเดยว เราจะสามารถประมาณคา ไดดงตอไปน

XAZ 1 อะตอม จะมนาหนกเทากบ A.0 amu หรอ A.0 × (1.66 × 10-24) กรม

เนองจากธาตแตละชนดมหลายไอโซโทป (Isotope) แตละไอโซโทปมปรมาณไมเทากนในธรรมชาต กาหนดให

∑{(มวลอะตอมของแตละไอโซโทป) × (รอยละของแตละไอโซทป)} มวลอะตอมเฉลยของธาต XZ = 100%


แบบฝกหด 17Cl มไอโซโทปอย 2 ชนด คอ Cl-35 และ Cl-37 โดยทงคมมวลอะตอมเทากบ 34.96885 และ 36.96590 ตามลาดบ ถามวลอะตอมเฉลยของ Cl เทากบ 35.45 แสดงวาแตละไอโซโทปมอยรอยละเทาไรในธรรมชาต (ตอบ Cl-35 มรอยละ 75.78 สวน Cl-37 มรอยละ 75.24.22) กาหนดให

6.02214 × 1023 = 1 mole เรยกตวเลข 6.02214 × 1023 วาเลขอาโวกาโดร (Avogadro Number) เพราะฉะนน

มวลอะตอมเฉลยของ ZX = A

1 อะตอม = A × (1.66 × 10-24) กรม = A amu

1 โมลอะตอม = 6.02 × 1023 อะตอม = A กรม

× มวลอะตอม จานวนอะตอม (โมลอะตอม) ÷ มวลอะตอม

นาหนก (กรม)

การคานวณปรมาณสารสมพนธของปฏกรยาเคม Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 อตราสวนโดยโมเลกล 1 2 1 1

× มวลโมเลกล× 65.41

× 36.46

× 136.31

× 2.02

อตราสวนโดยนาหนก 65.41 72.92 136.31 2.02 นาหนกรวม (กรม) 138.33 = 138.33

เพราะฉะนน

กฎสดสวนคงท : อตราสวนของสารทเขารวมในปฏกรยา เปนอตราสวนคงท กฎทรงมวล : มวลกอนและหลงปฏกรยา จะตองเทากน


ตวอยางท 1 สงกะส 0.2 โมลอะตอมทาปฏกรยากบกรด HCl 0.2 โมลอะตอม จะเกด ZnCl2 ทงสนกโมลโมเลกล

(ตอบ 0.1 โมลโมเลกล) ตวอยางท 2 สงกะส 13 กรมทาปฏกรยากบกรด HCl 150 กรม จะเกด ZnCl2 และ H2 ทงสนกกรม และเหลอ

สารตงตนชนดใด อยเทาไร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Zn = 65, Cl = 35.5, H = 1)

(ตอบ ดงนนเหลอ HCl ทงสน 135.4 กรม เกด ZnCl2 27.2 กรม และ H2 0.4 กรม) ตวอยางท 3 แรยปซม (CaSO4·nH2O) 43 กรม นาไปเผาไลเอานาออก จะเหลอ CaSO4 เปนของแขงอย 34

กรม คานาในผลก (n) มคาเทากบเทาไร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Ca = 40, S = 32, O = 16, H = 1)

(ตอบ ดงนน n มคาเทากบ 2 สตรของยปซมนคอ CaSO4·2H2O) ตวอยางท 4 O3 สลายตวภายใตแสง UV ไดเปน O2 เพยงอยางเดยว หากเรมตนมปรมาณ O3 และ O2

รวมกนเทากบ 20 โมลโมเลกล และเมอ O3 สลายตวไปจนหมด พบวาปรมาณของกาซ O2 รวมมเทากบ 27 โมลโมเลกล ดงนนของผสมเรมตน จะม O3 อยกโมลโมเลกล

(ตอบ ดงนนเรมตนม O3 อย 14 โมลโมเลกล และม O2 อย 6 โมลโมเลกล) ตวอยางท 5 แร FeO และ Fe2O3 ผสมกน มมวลรวมทงสน 138 กรม นามาถลงแยกเอาเฉพาะ Fe ออกไป ได

ปรมาณ Fe ทงสน 98 กรม ดงนนของผสม FeO และ Fe2O3 เรมตน จะมปรมาณ FeO และ Fe2O3 อยางละกกรม (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Fe = 56, O = 16)

(ตอบ ดงนนในของผสมตงตนจะม FeO และ Fe2O3 เทากบ 18 กรม และ 120 กรม ตามลาดบ)


สารละลาย ความเขมขนของสารละลาย

ความเขมขน (concentration) = ปรมาณของตวถกละลาย (solute) ปรมาณของสารละลาย (solution)

หนวยของปรมาณสาร 1. นาหนกเปนกรม : ใชทวไ ป ทงของแขง กาซ และสสารทไมระบสถานะ 2. ปรมาตรเปน ลบ.ซม. หรอ ม.ล. : ใชกบของเหลวเทานน หนวยความเขมขนทนยมใช

percent = ปรมาณของตวถกละลาย (solute) ปรมาณของสารละลาย (solution) × 100

ppm = ปรมาณของตวถกละลาย (solute) ปรมาณของสารละลาย (solution) × 106

โมลาร = ปรมาณของตวถกละลาย (โมล) ปรมาณของสารละลาย (ลตร)

การคานวณทเกยวของกบความเขมขนของสารละลาย ตวอยางท 1 โลหะผสมชนดหนงม Mn เปนองคประกอบอยรอยละ 5 ดงนนโลหะผสมชนดนหนก 2 กโลกรมจะ

ม Mn อยกกรม (ตอบ ม Mn เปนองคประกอบอย 100 กรม) ตวอยางท 2 ในนาทงจากโรงงานแหงหนงม O2 ละลายอย 0.5 ppm ดงนนในนาทงปรมาตร 1 ลตร จะม

ปรมาณ O2 อยทงสนกมลลกรม (ตอบ นาเสย 1 ลตรม O2 ทงสน 0.5 มลลกรม (คดเปนความเขมขนเทากบ 0.5 มลลกรมตอลตร) ตวอยางท 3 สารละลาย NaOH เขมขน 2% คดเปนความเขมขนกโมลาร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาต

ตางๆ เปนดงน : Na = 23, O = 16, H = 1) (ตอบ ความเขมขนเทากบ 0.5 โมลาร)


ตวอยางท 4 มสารละลาย NaOH อย 2 ขวด โดยขวดท 1 เขมขน 4% ม 150 ลบ.ซม. และขวดท 2 เขมขน 2 โมลาร ม 100 ลบ.ซม. นาสารละลายทง 2 ขวดมาเทผสมกน จะไดสารละลายใหมทมความเขมขนรอยละเทาไร และคดเปนกโมลาร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Na = 23, O = 16, H = 1)

(ตอบ ความเขมขนเทากบ 1.4 โมลาร เทากบ 5.6%) ตวอยางท 5 เทสารละลาย HCl เขมขน 0.5 โมลาร ปรมาตร 200 ลบ.ซม. ลงผสมกบ CaCO3 หนก 20 กรม

จะเกดกาซ CO2 ขนกลตร ท STP และม CaCO3 เหลออยกกรม (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Ca = 40, Cl = 35.5, O = 16, C = 12, H = 1)

(ตอบ ดงนนม CO2 เกดขน 1.12 ลตรท STP และม CaCO3 เหลออย 0.15 กรม) ตวอยางท 6 สารประกอบ hydrocarbon ชนดหนงม C และ H เปนองคประกอบอยรอยละ 90 และรอยละ 10

ตามลาดบ สตรอยางงายของสารประกอบชนดนคออะไร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของ C = 12, H = 1)

(ตอบ สตรอยางงายของสารประกอบ hydrocarbon ชนดน คอ C3H4) ตวอยางท 7 ยาเมดลดกรดชนดหนงประกอบดวย MgO และแปงททาหนาทยดเกาะใหเปนเมด จะหาวาใน

ยาลดกรดนม MgO อยรอยละเทาไร จงนายาลดกรดมา 2 กรม แลวบดใหละเอยด จากนนนาไปทาปฏกรยากบสารละลาย HCl เขมขน 1 โมลาร ทงสน 100 ลบ.ซม. แลวจงกรองเอาแปงทงไป แบงสารละลายทเหลออยมา 20 ลบ.ซม. เพอทาปฏกรยาหาปรมาณ HCl ทเหลออยจากการ ทาปฏกรยากบ MgO พบวา สามารถทาปฏกรยากบสารละลาย NaOH เขมขน 0.8 โมลาร ปรมาตร 10 ลบ.ซม. ไดพอดกน ดงนนยาเมดลดกรดนม MgO เปนองคประกอบอยรอยละเทาไร (กาหนดใหมวลอะตอมเฉลยของธาตตางๆ เปนดงน : Mg = 24, O = 16)

(ตอบ ดงนนยาลดกรดม MgO เปนองคประกอบอยรอยละ 60)


อตราการเกดปฏกรยาเคม ทฤษฎการชน (Collision Theory) โมเลกลแตละโมเลกลไมไดมพลงงานเทากน และทอณหภมตางกนโมเลกลกมพลงงานแตกตางกนไป สามารถเขยนเปนแผนภมแสดงความสมพนธระหวางพลงงานของโมเลกล และจานวนโมเลกลไดดงน อณหภมตา อณหภมสง โมเลกลทจะเกดปฏกรยาได ตองมพลงงานอยางนอยคาหนงซงจะมากพอทจะทาใหพนธะเกดการสลาย และสรางใหมได เรยกพลงงานนวา พลงงานกระตน (activation energy) และยงจะตองชนกนไดอยางถกทศทางดวย เรยกวาการชนกนอยางมประสทธภาพ (Effective collision) ปฏกรยาจะเกดไดเรวหรอชา จงขนอยกบจานวนครงของการชนทเปนการชนอยางมประสทธภาพ ปจจยทมอทธพลตออตราเรวในการเกดปฏกรยา 1. ปจจยดานพลงงาน 1.1 อณหภม ถาอณหภมสงพลงงานของโมเลกลจะสงไปดวย ทาใหปฏกรยาเกดไดเรวขน 2. ปจจยดานจานวนการชนอยางมประสทธภาพ 2.1 ความเขมขน สารละลายความเขมขนสง ทาใหโอกาสการชนกนของโมเลกลเพมสงขน 2.2 ความดน กาซความดนสงมผลเชนเดยวกบความเขมขน เพราะ P = c(RT) 2.3 พนทผว ของแขงพนทผวมากจะมโอกาสชนไดมากขนตามไปดวย 2.4 การคน ทาใหสารตงตนลอยเขามาชนกนไดเรวขนกวาการแพรของสารดวยตวเอง 3. ปจจยอนๆ 3.1 ตวเรงปฏกรยา เรงใหปฏกรยาเกดไดเรวขน ซงมกลไกการเรงปฏกรยาแตกตางกนไป 3.2 ตวหนวงปฏกรยา หนวงใหปฏกรยาเกดไดเรวขน ซงมกลไกการหนวงปฏกรยาแตกตางกนไป 3.3 ธรรมชาตของปฏกรยานนๆ เอง ซงบางปฏกรยาเกดไดเรว บางปฏกรยาเกดไดชา

จานว

นโมเลก

ล

พลงงาน



พลงงาน


พลงงาน

กลไกการเกดปฏกรยาเคม (Chemical Reaction Mechanism) 1. ปฏกรยาขนตอนเดยว (Concerted Reaction) เปนปฏกรยาทเกดจากการชนกนของสารตงตนทงหมดในคราวเดยวแลวเกดการเปลยนแปลงไปเปนผลตภณฑทนท มกระบวนการในการเกดปฏกรยาซงสมพนธกบพลงงานดงน T.S. Ea P ∆E R 2. ปฏกรยาหลายขนตอน (Stepwise Reaction) เปนปฏกรยาทเกดจากการชนกนของสารตงตนหลายขนตอนแลวเกดการเปลยนแปลงไปเปนสารผลตภณฑระหวางปฏกรยาหลายชนด จนกระทงในทสดไดสารผลตภณฑออกมา มกระบวนการในการเกดปฏกรยาซงสมพนธกบพลงงานดงน R Int ∆E P

R : สารตงตน P : ผลตภณฑ

T.S. : สภาวะทรานสชน (Transition state) ซงสารเชงซอนทสภาวะนเรยกวา สารเชงซอนทถกกระตน (Activated complex)

Ea : พลงงานกระตน (Activation energy) ∆E : พลงงานของปฏกรยา = EP - ER

T.S.2

T.S.1

Ea1

Ea2

R : สารตงตน P : ผลตภณฑ

Int : สารมธยนต (Intermediate) หรอ ผลตภณฑระหวางปฏกรยา

T.S.1 : สภาวะทรานสชนท 1 T.S.2 : สภาวะทรานสชนท 2 Ea1 : พลงงานกระตนขนท 1 Ea2 : พลงงานกระตนขนท 2 ∆E : พลงงานของปฏกรยา = EP - ER


การคานวณอตราการเกดปฏกรยาเคม

aA + bB cC + dD อตราการเกดปฏกรยาเคม

Rate = -t]A[

a1∆∆

= -t]B[

b1∆∆

= t]C[

c1∆∆

= t]D[

d1∆∆

Rate = k[A]x[B]y

เมอ k คอคาคงทอตราการเกดปฏกรยา ณ อณหภมคงทคาหนง ตวอยางท 1 พจารณากราฟแสดงการดาเนนไปของปฏกรยา : A(aq) + 2 B(aq) 2 C(aq) ก. คาพลงงานกระตน (activation energy) ของปฏกรยาในขนท 2 มคาก kJ (ตอบ Ea(2) = 600 kJ) ข. คาพลงงานของปฏกรยานมคาเปน บวก หรอ ลบ และมคาเทากบก kJ (ตอบ ∆E = -200 kJ) ค. สารเชงซอนทถกกระตน (activated complex) คอสารทอย ณ จดใด (ตอบ B และ D)

1200

900

600 500

300

พลงงาน

(kJ)


D B C A E


ตวอยางท 2 ถาใช Zn ทงสน 0.02 โมล ทาปฏกรยากบสารละลายกรด HCl เขมขน 0.2 โมลตอลตร ปรมาตร 100 ลบ.ซม. แลวปฏกรยาเกดสมบรณในเวลา 100 นาท อตราการเกดปฏกรยานมคาเทากบกโมลตอนาท

(ตอบ Rate = 0.0001) ตวอยางท 3 ทอณหภมคงทคาหนง หากสาร A และ B ในปรมาณตงตนตางๆ ทาปฏกรยากนใหสาร C ออกมา

ท 1 ชวโมงเปนดงตารางตอไปน

ความเขมขนเรมตน (โมลาร) ความเขมขนท 1 ชวโมง (โมลาร) การทดลองท

A B C 1 1 1 0.02 2 2 1 0.08 3 2 2 0.08

เมอปฏกรยาระหวาง A และ B สามารถเขยนแทนไดดวยสมการตอไปน

A + 2B 2C สมการกฎอตราของปฏกรยาดงกลาวจะเปนเชนไร (ตอบ Rate = 0.01[A]2) ตวอยางท 4 ถาเรมจากความเขมขนของ A และ B ตางกน จะเกด C ท 1 นาทดงสมการ A + 2B 2C

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 โมลารใหหมดภายใน 1 นาท ดวยการทาปฏกรยากบสาร A

จะตองใสสาร A ลงไปใหมความเขมขนเรมตนขนตากโมลาร (ตอบ 2.50 โมลาร) ตวอยางท 5 การเกดปฏกรยาการเตมเพอสงเคราะหโคพอลเมอร ระหวางบวตะไดอนและสไตรน พบวา

อตราเรวการเกดปฏกรยาระหวางมอนอเมอรชนดเดยวกนเรวกวาอตราเรวการเกดปฏกรยาระหวาง มอนอเมอรตางชนดกน ดงนนพอลเมอรทไดจากปฏกรยานจะมลกษณะใดระหวางแบบสบหวาง, แบบบลอก, แบบสม

(ตอบ แบบสม)


กรด-เบส ทฤษฎกรด-เบส 1. ทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยส (Arrhenius) กรด : สารทแตกตวให H+ ในนา เบส : สารทแตกตวให OH- ในนา ตวอยางเชน

กรด : HCl(g) OH2 H+(aq) + Cl-(aq)

เบส : NaOH(s) OH2 Na+(aq) + OH-(aq) ปฏกรยาระหวางกรดและเบส HCl + NaOH NaCl + H2O กรด เบส 2. ทฤษฎกรด-เบสของ Brønsted และ Lowry กรด : สารททาปฏกรยาโดยการจาย H+ ใหกบเบส เบส : สารททาปฏกรยาโดยการรบ H+ มาจากกรด ตวอยางเชน

ปฏกรยา : HCl + H

H HN H

HH HN+ + Cl-

กรด เบส 3. ทฤษฎกรด-เบสของ Lewis กรด : สารททาปฏกรยาโดยการรบอเลกตรอนคโดดเดยวมาจากเบส เบส : สารททาปฏกรยาโดยการจายอเลกตรอนคโดดเดยวใหกบกรด ตวอยางเชน

ปฏกรยา : F

F BF

+ H

HNH

H

HHN+

FF B

F-

กรด เบส


ความแรงของกรด-เบส

แก (strong acid) HA H+ + A-

กรด ออน

(weak acid) HA H+ + A-

แก (strong base) BOH B+ + OH-

เบส ออน

(weak base) BOH B+ + OH-

กรดไฮโดรทมขนาดใหญจะเปนกรดแก เพราะแตกตวได A- ทเสถยร กรดออกซทมออกซเจนมากจะเปนกรดแก เพราะแตกตวแลว resonance ไดมาก คอ มพนธะ A O มาก

ความแรงของกรด : แก

ออน

กรดไฮโดร : HI HBr HCl H2Te HF H2S

กรดออกซ : HClO4 HClO3 HIO3 HClO2 H2CO3 HClO

สวนความแรงของเบสนนแอลคาไลเบส ซงคอเกลอของโลหะหม 1 และ 2 ทละลายนาแลวแตกตวหมด

ยอมเปนเบสแก แตเบสอนทรยจะเปนเบสออน คกรด-เบส

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq)

H2O(l) + B(aq) BH+(aq) + OH-(aq)

กรด เบส กรด เบส คกรดเบส คกรดเบส


การแตกตวและคาคงทการแตกตวของนา H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) Kw = [H+][OH-] = [H3O+][OH-] คาคงทการแตกตวของกรดออนและเบสออน HA(aq) H+(aq) + A-(aq) BOH(aq) B+(aq) + OH-(aq)

Ka = [HA]]][A[H -+ = [HA]

]][AO[H3-+

Kb = [BOH]]][OH[B -+

คา pH และ pOH ของสารละลาย กาหนดให p เปน operator ทางคณตศาสตร โดยท pX = -log(X) ดงนนจงหาคาตางๆ ออกมาไดดงตอไปน

-log (Ka) = pKa -log (Kb) = pKb -log (Kw) = pKw = 14 -log [H+] = pH -log [OH-] = pOH

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

อตราสวนโดยโมเลกล 1 1 1 ความเขมขนเรมตน (M) ไมคด 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป ไมคด +a +a ความเขมขนทสมดล ไมคด a a

จากสมการคา Kw จะไดวา 10-14 = a2 ดงนน จะหาคา a ไดวา a = 10-7


ในสารละลายกรด H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

ความเขมขนทสมดล ไมคด > 10-7 < 10-7 -log (ความเขมขน) < 7 > 7 ∴ pH < 7 ∴ pOH > 7

ในสารละลายเบส

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

ความเขมขนทสมดล ไมคด < 10-7 > 10-7 -log (ความเขมขน) > 7 < 7 ∴ pH > 7 ∴ pOH < 7

จากสมการคา Kw จะไดวา 10-14 = [H+][OH-] -log(-14) = -log[H+][OH-] 14 = {-log [H+]} + {-log[OH-]} 14 = pH + pOH กรดออนทมคาคงทการแตกตว Ka มความเขมขน C จะม คา pH = -log CKa รอยละการแตกตว = 100 × C

Ka


ตวอยางท 1 คา pH และ pOH ของสารละลายกรด HCl เขมขน 0.01 โมลารมคาเทากบเทาไร (ตอบ pH = 2) ตวอยางท 2 คา pH และ pOH ของสารละลายกรด NaOH เขมขน 10 โมลารมคาเทากบเทาไร (ตอบ pH = 15) ตวอยางท 3 คา pH และ pOH ของสารละลาย acetic acid เขมขน 0.5 โมลารมคาเทากบเทาไร ถาคา K a

ของกรดนมคาเทากบ 1.8 x 10-5 และกรดนแตกตวไปรอยละเทาไร (กาหนดให : log3 = 0.48) (ตอบ รอยละ 6) ตวอยางท 4 สารละลายผสมกรดออน HA เขมขน 1 โมลารกบ HCl เขมขน 0.1 โมลาร จะมคา pH และ

คาความเขมขนของ A- ในสารละลายทสมดลมคาเทากบเทาไร ถาคาคงทการแตกตวของกรดน มคาเทากบ 10-6

(ตอบ [A-] = 10-5 และ pH = 1) ตวอยางท 5 สารละลายกรดออน H2A เขมขน 0.1 โมลาร จะมคา pH และคาความเขมขนของ HA- และ

A2- ในสารละลายทสมดลมคาเทากบเทาไร ถาคาคงทการแตกตวของกรดนครงท 1 มคาเทากบ 10-5 และ ครงท 2 มคาเทากบ 10-8

(ตอบ [HA-] = 10-3, [A2-] = 10-8 และ pH = 3) ตวอยางท 6 สารละลายกรดออน HA จานวน 1.500 g ละลายในนา วดปรมาตรของสารละลายได 100 cm3

จากการศกษาจดเยอกแขงของสารละลายน พบวากรดแตกตว 1.0 % กรดออน HA มคา K a เปนเทาใด (มวลโมเลกลของกรด HA เทากบ 60)


ปฏกรยาระหวางกรด-เบส HA + BOH B+A- + H2O กรด เบส เกลอ นา

ความแรงของกรด ความแรงของเบส ความเปนกรด-เบสของเกลอ กรดแก เบสแก กลาง กรดแก เบสออน กรดออน กรดออน เบสแก เบสออน กรดออน เบสออน กลาง (Ka = Kb)

กรด (Ka > Kb) เบส (Ka < Kb)

ปฏกรยา hydrolysis ของเกลอ คาคงทปฏกรยา hydrolysis

A-(aq) + H2O(l) OH-(aq) + HA(aq)

H2O(l) + B+(aq) BOH(aq) + H+(aq)

คเบส คกรด คเบส คกรด คกรดเบส คกรดเบส

KH(A-) = ][A

][HA][OH-

-

KH(B+) = ][B

][BOH][H+

+

KH(A-) = aw

KK และ KH(B+) =

bw

KK


ตวอยางท 7 คา pH ของสารละลายเกลอ CH3CO2Na เขมขน 0.5 โมลารมคาเทากบเทาไร ถาคา Ka ของกรด CH3CO2H มคาเทากบ 1.8 × 10-5 (กาหนดให : log(1/6) = -0.78)

(ตอบ pH = 10.78) ตวอยางท 8 สารละลายผสมเกลอของกรดออน NaA เขมขน 1 โมลารกบ NaOH เขมขน 0.1 โมลาร จะมคา

pH และคาความเขมขนของ HA ในสารละลายทสมดลมคาเทากบเทาไร ถาคาคงทการแตกตวของกรดออน HA มคาเทากบ 10-6

(ตอบ [HA] = 10-7 และ pH = 13) ตวอยางท 9 สารละลายผสมเบสออน BOH กบเกลอของกรดออน BCl เขมขนชนดละ 1 โมลาร จะมคา pH

เทากบเทาไร ถาคาคงทการแตกตวของเบสออน BOH มคาเทากบ 10-5 (ตอบ pH = 9)

Buffer สาหรบระบบ กรด-เบส

Buffer คอ สารละลายผสม HA / A- หรอ สารละลายผสม BOH / B+ pH = -log

× b

a K

ตวอยางท 10 ผสมสารละลายกรดออน HA เขมขน 2.0 โมลาร กบสารละลาย NaOH เขมขน 0.4 โมลาร

ชนดละ 100 ลบ.ซม. เขาดวยกน สารละลายผสมทไดจะมคา pH เทากบเทาไร ถาคาคงทการแตกตวของกรดออน HA มคาเทากบ 10-4 (กาหนดให log4 = 0.6)

(ตอบ pH = 3.4)


ตวอยางท 11 เมอนาสารละลายกรด HCl เขมขน 0.30 โมลาร ผสมกบสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลาร ทมปรมาตรตางๆ ดงตาราง

ตาราง ปรมาตรสารละลาย HCl และ NH3 ทใชผสมกน 4 ครง

ปรมาตรสารละลาย (มลลลตร) HCl เขมขน 0.30 โมลาร NH3 เขมขน 0.20 โมลาร1) 200.00 300.00 2) 200.00 100.00 3) 200.00 200.00 4) 100.00 200.00

หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณแลว ขอใดไดเปนสารละลายบฟเฟอร (ตอบ 4)) ตวอยางท 12 HCN เปนกรดออน มคา K a = 5.0 × 10-10 สารละลายกรด HCN จานวน 0.005 โมล ในนา

500 มลลลตร มการแตกตวเปนไอออนและเกดสมดลของกรดออนดงสมการ

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


Indicator สาหรบระบบ กรด-เบส HIn(aq) H+(aq) + In-(aq)

KIn = [HIn]]][In[H -+

การแสดงสของ Indicator

อตราสวนความเขมขน สทแสดง

][In[HIn]

- > 10 สของ HIn

][In[HIn]

- < 10 สของ In-

][In[HIn]

- ≈ 10 สผสม

ชวงการเปลยนสของ Indicator สาหรบระบบ กรด-เบส pH range = pKIn ± 1 สผสมทไดจาก Indicator ในรปคกรดและคเบสสตางๆ กน จะไดออกมาดงวงจรสทแสดงดงน

แดง

นาเงน

เหลองมวง

เขยว

สม

ตวอยางท 13 เมอเตมครซอลเรด (cresol red) ลงในสารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลาร จะได

สารละลายสใด กาหนดให ครซอลเรด มชวงการเปลยนสระหวาง สเหลอง-สแดง ท pH 7.2-8.8 NH3 มคา Kb = 2.0 × 10-5 1) เหลอง 2) สม 3) แดง 4) ไมมส


ตวอยางท 14 Indicator สาหรบกรด-เบส สามชนดมคา pKIn และสของคกรดและคเบส ดงแสดงในตารางดานลาง ถาหยด indicator ตางๆ ลงในสารละลายตอไปน จะไดสอะไรบาง

1. นาบรสทธ 2. สารละลายผสมเบสออน BOH และเกลอ BCl อยางละ 1 โมลาร (Kb ของ BOH = 10-5) 3. สารละลาย CH3COONa เขมขน 0.5 โมลาร (Ka ของ CH3COOH = 1.8 × 10-5)

Indicator pKIn สของคกรด สของคเบส Methyl orange 3.8 แดง เหลอง

Litmus 6.5 แดง นาเงน Phenolphthalein 9.1 ไมมส บานเยน

ตวอยางท 15 ตารางการเปลยนสของ Indicator 4 ชนด ในชวง pH ตางๆ และในกรด 2 ชนด ทเขมขนเทากน

การเปลยนสของอนดเคเตอร ในชวง pH ตางๆ

การเปลยนสของอนดเคเตอร ในสารละลายกรด อนดเคเตอร

pH การเปลยนส HA HB ฟนอลเรด 6.7-8.3 เหลอง-แดง เหลอง เหลอง เมทลเรด 4.4-6.0 แดง-เหลอง เหลอง สม โบรโมไทมอลบล 6.0-7.6 เหลอง-นาเงน เขยว เหลอง อะโซลมน 5.0-8.0 แดง-นาเงน มวง มวง

ถาเปรยบเทยบ pH ของสารละลายกรดและเกลอของกรดตอไปนทความเขมขนเทากน ขอใดถกตอง 1) HB > HA 2) NaA > NaB 3) NaB < HA 4) NaA < HB

วทยาศาสตร เคม (100) ________________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013

ไฟฟาเคม ปฏกรยาเคมบางประเภทจะมการถายเทอเลกตรอนระหวางสารตงตนทเขาทาปฏกรยากน โดยมอะตอมทจายอเลกตรอนออกมา และมอะตอมทเสยอเลกตรอนไป ทาใหมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนของอะตอมเหลานนเกดขน การถายเทอเลกตรอนดงกลาวจะเกดขนไดสมบรณจะตองมการให และ รบอเลกตรอนไปในจานวนทเทากนดวย ไมใหมอเลกตรอนอสระเหลออยในระบบ โดยการถายเทอเลกตรอนระหวางอะตอมดงกลาวนน เกดขนไดดวยความสามารถในการรบและจายอเลกตรอนทแตกตางกน ตวอยางเชน รปท 1.1 Cu2+ รบอเลกตรอนจาก Zn ได รปท 1.2 Zn2+ รบอเลกตรอนจาก Cu ไมได

สมการท 1 Zn0(s) 2e- + Zn2+(aq) สมการท 2 Cu2+(aq) + 2e- Cu0(s)

สมการรวม Cu2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(aq)

Zn เกดปฏกรยาออกซเดชน โดยม Cu2+ เปนตวออกซไดซ (Oxidising Agent) หรอ Cu2+ เกดปฏกรยารดกชน โดยม Zn เปนตวรดวซ (Reducing Agent) Zn เปนตวรดวซทแรงกวา Cu และ Cu2+ เปนตวออกซไดซทแรงกวา Zn2+

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2013_________________________________ วทยาศาสตร เคม (101)

การสมดลสมการรดอกซ 1. แยกพจารณาทละครงปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน 2. สมดลเฉพาะจานวนอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน 3. สมดลจานวนอเลกตรอนของเฉพาะอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน โดยการเตม

อเลกตรอนไวทางดานขวาหรอซายของสมการ 4. รวมสองครงปฏกรยาเขาดวยกน โดยสมดลใหอเลกตรอนทจายออกและรบเขาเทากน มจานวน

อเลกตรอนอสระเปนศนย 5. สมดลอะตอมทเหลออย ทไมไดเกดปฏกรยารดอกซ เพอใหงายตอความเขาใจมากขน จะยกตวอยางการสมดลสมการรดอกซโดยแสดงวธการสมดลสมการโดยละเอยดจากโจทยตวอยางตอไปน ตวอยางท 1 สมดลสมการตอไปนใหถกตอง

HNO3 + I2 HIO3 + NO2 + H2O วธทา 1. แยกพจารณาทละครงปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน จากการพจารณาคาเลขออกซเดชนจะไดสมการออกซเดชนและสมการรดกชนดงตอไปน 0 +5 สมการออกซเดชน I2 HIO3 +5 +4 สมการรดกชน HNO3 NO2 2. สมดลเฉพาะจานวนอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน 0 +5 สมการออกซเดชน I2 2HIO3 +5 +4 สมการรดกชน HNO3 NO2


3. สมดลจานวนอเลกตรอนของเฉพาะอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน โดยการเตมอเลกตรอนไวทางดานขวาหรอซายของสมการ 0 +5 สมการออกซเดชน I2 2HIO3 + 10e- +5 +4 สมการรดกชน e- + HNO3 NO2 4. รวมสองครงปฏกรยาเขาดวยกน โดยสมดลใหอเลกตรอนทจายออกและรบเขาเทากน มจานวนอเลกตรอนอสระเปนศนย สมการออกซเดชน I2 2HIO3 + 10e- (× 1) สมการรดกชน e- + HNO3 NO2 (× 10) สมการรดอกซ 10HNO3 + I2 2HIO3 + 10NO2 + H2O 5. สมดลอะตอมทเหลออย ทไมไดเกดปฏกรยารดอกซ สมการรวม 10HNO3 + I2 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O ____________________________________________________________________________________ บางครงปฏกรยารดอกซทเกดขนนนเกดในสารละลายทอยในสภาวะกรด หรอเบส ทาใหตองคานงถง กรด H+ และเบส OH- ดวย ซงบางครงอาจจะมความจาเปนทจะตองเตม H+ หรอ OH- หรอ H2O ลงในสมการ 1. แยกพจารณาทละครงปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน 2. สมดลเฉพาะจานวนอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน 3. สมดลจานวนอเลกตรอนของเฉพาะอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน โดยการเตม

อเลกตรอนไวทางดานขวาหรอซายของสมการ 4. รวมสองครงปฏกรยาเขาดวยกน โดยสมดลใหอเลกตรอนทจายออกและรบเขาเทากน มจานวน

อเลกตรอนอสระเปนศนย 5. สมดลประจของสมการรวมใหดานผลตภณฑและสารตงตนมคาเทากน โดยเตม H+ หรอ OH- ลงไป

สดแทแตวาเปนปฏกรยาในสภาวะกรด หรอเบส 6. สมดลอะตอมทเหลออย ทไมไดเกดปฏกรยารดอกซ ซงสามารถเตม H2O เขาชวยสมดลได


ตวอยางท 2 สมดลสมการตอไปนใหถกตอง (ปฏกรยานเกดในสภาวะกรด)

Fe2+ + Cr2O72- Fe3+ + Cr3+ วธทา 1. แยกพจารณาทละครงปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน จากการพจารณาคาเลขออกซเดชนจะไดสมการออกซเดชนและสมการรดกชนดงตอไปน +2 +3 สมการออกซเดชน Fe2+ Fe3+ +6 +3 สมการรดกชน Cr2O72- Cr3+ 2. สมดลเฉพาะจานวนอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน +2 +3 สมการออกซเดชน Fe2+ Fe3+ +6 +3 สมการรดกชน Cr2O72- 2Cr3+ 3. สมดลจานวนอเลกตรอนของเฉพาะอะตอมทเกดปฏกรยารดกชน หรอ ออกซเดชน โดยการเตมอเลกตรอนไวทางดานขวาหรอซายของสมการ +2 +3 สมการออกซเดชน Fe2+ Fe3+ + e- +6 +3 สมการรดกชน 6e- + Cr2O72- 2Cr3+ 4. รวมสองครงปฏกรยาเขาดวยกน โดยสมดลใหอเลกตรอนทจายออกและรบเขาเทากน มจานวนอเลกตรอนอสระเปนศนย สมการออกซเดชน Fe2+ Fe3+ + e- (× 6) สมการรดกชน 6e- + Cr2O72- 2Cr3+ (× 1) สมการรดอกซ 6Fe2+ + Cr2O72- 6Fe3+ + 2Cr3+


5. สมดลประจของสมการรวมใหดานผลตภณฑและสารตงตนมคาเทากน โดยเตม H+ หรอ OH- ลงไปสดแทแตวาเปนปฏกรยาในสภาวะกรด หรอเบส สมการรดอกซ 6Fe2+ + Cr2O72- 6Fe3+ + 2Cr3+ ประจรวม 10+ 24+ สมดลดวย H+ 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ 6. สมดลอะตอมทเหลออย ทไมไดเกดปฏกรยารดอกซ ซงสามารถเตม H2O เขาชวยสมดลได สมการรวม 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O ____________________________________________________________________________________ สมดลสมการตอไปนใหสมบรณ 1. As4 + HNO3 HAsO3 + NO + H2O 2. Na2C2O4 + NaMnO4 + NaOH Na2CO3 + MnO2 + H2O 3. Zn + HNO3 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O 4. KIO3 + KI + CH3CO2H CH3CO2K + H2O + I2 5. Cl2 + Mn(OH)2 Cl- + MnO2 (ในสารละลายเบส) 6. H2SO3 + MnO4- SO42- + Mn2+ (ในสารละลายกรด) 7. P4 สลายตวในสารละลายเบสไดผลตภณฑเปน PH3 และ H2PO2-


เซลลแกลวานค เนองจากปฏกรยาไฟฟาเคมนนเปนปฏกรยาทมการถายเทอเลกตรอนระหวางสาร ดงนนทาใหเราสามารถดงเอาอเลกตรอนทเคลอนทไปมานนออกมาใชได สามารถสรางเปนเซลลกาเนดไฟฟาไดดวย เซลลไฟฟาสงกะส-ทองแดง ปฏกรยาออกซเดชน Zn0(s) 2e- + Zn2+(aq) ปฏกรยารดกชน Cu2+(aq) + 2e- Cu0(s) ปฏกรยารวม Cu2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(aq)

รปท 2 ปฏกรยาทเกดขนและการเคลอนทของสารภายในเซลลกาเนดไฟฟาจากสงกะสและทองแดง

ความตางศกยไฟฟา

รปท 3 ศกยไฟฟาของเซลลสงกะสและทองแดง

เมอทาการทดลองท 25°C โดยใหความเขมขนของสารละลาย Zn2+ และ Cu2+ เทากบ 1 โมลตอลตร โวลตมเตอรจะบอกใหทราบวา Cu เปนขวไฟฟาบวก และ Zn เปนขวไฟฟาลบ โดยมคาความตางศกยไฟฟาทวดออกมาไดเทากบ 1.10 โวลต ปฏกรยาออกซเดชน Zn ไปเปน Zn2+ เกดไดดกวาปฏกรยาออกซเดชน Cu ไปเปน Cu2+ อย 1.10 โวลต หรอกลาวไดวาศกยไฟฟาออกซเดชนของ Zn ไปเปน Zn2+ มคามากกวาของ Cu ไปเปน Cu2+ อย 1.10 โวลต ปฏกรยารดกชน Cu2+ ไปเปน Cu เกดไดดกวาปฏกรยารดกชน Zn2+ ไปเปน Zn อย 1.10 โวลต หรอกลาวไดวาศกยไฟฟารดกชนของ Cu2+ ไปเปน Cu มคามากกวาของ Zn2+ ไปเปน Zn อย 1.10 โวลต


กาหนดให ทสภาวะมาตรฐาน หรอ 25°C ทความเขมขนของสารละลาย 1 โมลตอลตร และความดนของแกส 1 บรรยากาศ

ศกยไฟฟาออกซเดชนมาตรฐาน (Standard Oxidation Potential) เขยนแทนดวยสญลกษณ E0ox ศกยไฟฟารดกชนมาตรฐาน (Standard Reduction Potential) เขยนแทนดวยสญลกษณ E0red

จะไดวา E0ox(A → B) = - E0red(B → A) E0cell = E0re(Cathode) - E0re(Anode) E0cell = E0ox(Anode) - E0ox(Cathode) E0cell = E0ox(Anode) + E0re(Cathode)

เซลลอเลกโทรไลซส

รปท 4 ปฏกรยาระหวางสงกะสและทองแดงทถกเรงดวยแรงเคลอนไฟฟาภายนอก

แอโนด คอ ขวทเกดปฏกรยาออกซเดชน แคโทด คอ ขวทเกดปฏกรยารดกชน แตระบขวบวก-ลบตามขวทตออยกบแหลงกาเนดไฟฟาทใชขบเคลอนปฏกรยา ตองอาศยแรงเคลอนไฟฟาภายนอกทมากกวา 1.10 โวลตเพอเอาชนะแรงเคลอนไฟฟาเดม


การเคลอบผวโลหะดวยไฟฟา

รปท 5 การเคลอบผวโลหะดวยปฏกรยาอเลกโทรไลตก

ในทนโลหะทตองการจะใชเคลอบจะถกนามาเปนขวบวกโดยตอกบขวบวกของแหลงกาเนดไฟฟาดวย เพอใหมการเตมความเขมขนของโลหะนนเขาสสารละลายตลอดเวลา และวสดทจะถกเคลอบ จะนามาตอกบขวลบ เพอใหไอออนบวกเขามาเกาะทผวได การแยกนาดวยไฟฟา

รปท 6 การแยกนาดวยไฟฟาโดยมเกลอไอออนกชวยนาไฟฟา

จากรปท 6 แสดงใหเหนวา ทขวลบ จะมนาและไอออนบวกแพรเขาหาเพอรบอเลกตรอนจากขวไฟฟา และเกดปฏกรยารดกชน (เปนขวแคโทด) สวนทขวบวก จะมไอออนลบและนาแพรเขาหาเพอจายอเลกตรอนเขาสขวไฟฟา และเกดปฏกรยาออกซเดชน (เปนขวแอโนด)


ปฏกรยาของนาทเกดขนทขวแคโทด

ปฏกรยารดกชน E°(red) (โวลต)

2H2O + 2e- 2H2(g) + 2OH- -0.83 ปฏกรยาของนาทเกดขนทขวแอโนด

ปฏกรยาออกซเดชน E°(ox) (โวลต)

2H2O O2 + 4H+ + 4e- -1.23

2H2O H2O2 + 2H+ + 2e- -1.77 ดงนนปฏกรยาออกซเดชนของนาทจะเกดขนจรงทขวแอโนด คอ ปฏกรยาทมคา Eo(ox) มากกวา คอ -1.23 โวลต

ปฏกรยารวม E°(cell) (โวลต)

6H2O O2 + 4H+ + 4OH- + 2H2

6H2O O2 + 4H2O + 2H2

2H2O O2 + 2H2

-2.06

สวนเกลอไอออนกทจะใชนน ไอออนบวกจะตองรบอเลกตรอนแยกวานา นนคอ มคา E°(red) นอยกวานาหรอนอยกวา -0.83 โวลต สวนไอออนลบจะตองจายอเลกตรอนดกวานา นนคอ มคา E°(ox) นอยกวานาหรอนอยกวา -1.23 โวลต


ตวอยางโจทย 1. 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+ 2. 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 ขอใดถกตอง 1) ถาใสแผนสงกะสลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมฟองแกสไฮโดรเจนเกดขน 2) ถาใสแผนทองแดงลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมฟองแกสไฮโดรเจนเกดขน 3) ถานาแผนสงกะสใสลงในสารละลาย CuSO4 เขมขน 1 โมลาร สารละลายจะเปลยนจากสฟาเปนไมมส

และเกดตะกอนของโลหะทองแดง 4) ถานาแผนทองแดงและแผนสงกะสใสลงในสารละลาย AgNO3 เขมขน 1 โมลาร จะเกดตะกอนของ

โลหะทองแดงและโลหะสงกะส


3. คาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานมดงน Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) E° = -0.25 V O2(g) + 2 H+(aq) + 2e- H2O2(aq) 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+ 4. จากคา E° ของครงปฏกรยาตอไปน

ปฏกรยารดกชน ศกยไฟฟา (โวลต)

2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0.83

2H + + 2e- H2 0.00

O2 + 2H2O + 4e- 4OH- +0.40

Br2 + 2e- 2Br- +1.09

O2 + 4H + + 4e- 2H2O +1.23 ปฏกรยาอเลกโทรไลซสของสารละลาย HBr เขมขน 1 mol/dm3 ใหผลตามขอใด 1) ผลตภณฑทเกดทขวแอโนดคอ O2 2) ผลตภณฑทเกดทขวแคโทดคอ Br2 3) ศกยไฟฟาภายนอกททาใหเกดปฏกรยาเทากบ 1.09 โวลต 4) pH ของสารละลายจะคอยๆ เพมขน


ปโตรเคม ปโตรเลยมนนเกดขนมาจากการทบถมกนของซากสงมชวต กดทบกนจนจมลงสเบองลางลกลงไปทกท เนองจากไมมจลนทรยทอาศยในสวนลกทมแรงดนสงของโลก ซากสตวททบถมกนจงไมสามารถเกดการยอยสลายไดเหมอนบนบก แตจะกลายไปเปนปโตรเลยม หรอนามน และแกสธรรมชาตขนแทน องคประกอบหลกจะเปนสารประกอบประเภทไฮโดรคารบอนซงจะมมากมายนบพนชนดผสมกนอย การกลนนามน

จดเดอด (องศาเซลเซยส) ขนาดโมเลกล (จานวนคารบอน) การนาไปใช นอยกวา 30 1-4 แกสธรรมชาต

30-60 5-7 ปโตรเลยมอเทอร (ตวทาละลาย) 60-180 5-10 นามนเบนซน 180-250 10-12 นามนกาด 250-350 13-18 นามนดเซล และนามนเตา

มากกวา 300 มากกวา 18 นามนหลอลน มากกวา 300 มากกวา 21 ไขพาราฟน (สาหรบเทยนไข) มากกวา 300 มากกวา 38 ยางมะตอย

Octane Number แสดงความสามารถในการตานทานการชงจดระเบดกอนเวลาทกาหนดในเครองยนตเบนซน อกนยหนง คอ ตวเลขแสดงความตานทานการนอคของนามนเชอเพลงในเครองยนตเบนซน โดยกาหนดใหสารประกอบ iso-octane และ n-heptane มเลขออกเทนเปน 100 และ 0 ตามลาดบ เชน นามนทมเลขออกเทน 95 จะหมายถง นามนทความสามารถในการตานทานการนอคเทากบนามนเชอเพลงมาตรฐานทมสวนประกอบของ iso-octane 95% โดยปรมาตร และ n-heptane 5% โดยปรมาตร iso-octane n-heptane

3CHCCH3 2CH CH

3CH

3CH 3CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3


Cetane Number เปนสมบตของนามนดเซล เหมอนกบเลขออกเทน แตใชสารมาตรฐานแตกตางกน คอ กาหนดใหสารประกอบ Cetane และ α-methylnaphthalene มเลขซเทนเปน 100 และ 0 ตามลาดบ Cetane α-methylnaphthalene CH3 (CH2)14 CH3 แกสโซฮอล (Gasohol) ผลตจากการนาแอลกอฮอลบรสทธ 99.5% มาผสมกบนามนเบนซนออกเทน 91 ประเทศไทยใชแกสโซฮอลโดยผสมเอทานอล 10% (นามน E10) อกหลายประเทศทใชแกสโซฮอลในอตราสวนผสมอน เชน นามน E15 (เอทานอล 15% และนามนเบนซน 85%) E85 (เอทานอล 85% และนามนเบนซน 15%) และ E100 (เอทานอล บรสทธซงตองมนาไมเกน 4%) จากงานวจยพบวา สามารถเตมนามนทผสมเอทานอลไมเกน 15% ในเครองยนตตามทองตลาดได แตถานามนมสวนผสมของเอทานอลมากกวา 15% จะตองมการปรบสภาพของเครองยนต ไบโอดเซล (Biodiesel) ไบโอดเซล คอ นามนเชอเพลงทผลตมาจากนามนพชหรอไขมนสตว บางชนดตองผานกระบวนการ ทรานสเอสเทอรฟเคชน (Transesterification) ทาใหเกดผลตภณฑซงมคณสมบตใกลเคยงกบนามนดเซล ดงสมการ

CH2 O CO

O CO

O CO

OH3CH3NaOH+HC

CH2

R

R

R

∆

CH2 OH

OH

HC

CH2

OH COH3+ CO

R

C

CCC

CC

CC

CC

CH3H

H

H

H H

H

H


แบบฝกหด 1. หลกการกลนลาดบสวนสาหรบแยกนามนปโตรเลยมขอใดไมถกตอง 1) เปนการแยกนามนปโตรเลยมทมองคประกอบหลายชนดตามจดเดอดทแตกตางกน 2) เปนการทาสารผสมใหเปนสารบรสทธนาไปใชงานตางๆ เชน เปนนามนเชอเพลง 3) หอกลนทมความสงมากกเพอชวยเพมประสทธภาพในการกลนแยก 4) ทชนบนของหอกลนสารทแยกออกมาจะมจดเดอดตา 2. ผลตภณฑทไดจากการกลนปโตรเลยมและแกสธรรมชาต เมอนามาใชเปนเชอเพลงจะกอใหเกดมลภาวะตอ

สงแวดลอมเรยงจากนอยไปมากไดตามขอใด 1) CNG LPG ดเซล 2) CNG เบนซน LPG 3) ดเซล LPG เบนซน 4) นามนกาด ดเซล เบนซน 3. สารชนดใดนาจะแยกออกมาจากหอกลนนามนทชนสงกวาขออน 1) 2) 3) 4) 4. ไบโอดเซลทใชกนมากในประเทศไทย สามารถเตรยมไดโดยการตมนามนปาลมกบเมทานอล หรอเอทานอล

โดยมตวเรงปฏกรยาชวย เมอตมสารในขอใดกบสารละลาย NaOH แลวไมไดสบ 1) ไบโอดเซล 2) นามนปาลม 3) กรดไขมน 4) กลเซอรอล

H3C C C C CH3

H

H

H

H

H

HH3C C C C CH3

H

H

H

H

CH3

CH3

H2C CH2CH2

H2C

H2C CHCH2H3C


พอลเมอร พอลเมอรมาจากคาวา poly แปลวา มาก และคาวา meros ซงแปลวา หนวย เปนโมเลกลขนาดใหญทเกดจากการรวมตวกนของโมเลกลเลกๆ ทเรยกวา มอนอเมอร (Monomer) แบงออกเปน แบงตามการสงเคราะห 1. พอลเมอรธรรมชาต 2. พอลเมอรสงเคราะห แบงตามสถานะ 1. พอลเมอรของเหลว : มขนาดโมเลกลไมใหญมาก แรงระหวางโมเลกลนอย 2. ยาง : เปนของแขงแตยดหยนไดด 3. พลาสตก 3.1 เทอรโมพลาสตก : สามารถหลอมเหลวไดเมอไดรบความรอน นามารไซเคลได 3.2 เทอรโมเซตตงพลาสตก : ไมสามารถหลอมเหลวได มกมโครงสรางแบบรางแห 4. ไฟเบอร : ขนรปเปนเสนใยได นาไปทอเปนผน แบงตามโครงสราง 1. พอลเมอรแบบเสน : ถาโมเลกลขนาดใหญพอจะเปนของแขง 2. พอลเมอรแบบกง : เปนของแขงทแรงระหวางโมเลกลนอย สามารถดงใหยดออกไดงาย 3. พอลเมอรแบบรางแห : มความแขงแรงสงและทนความรอนไดดโดยไมหลอมเหลว แบงตามมอนอเมอร 1. โฮโมพอลเมอร : เกดจากมอนอเมอรชนดเดยว 2. โคพอลเมอร : เกดจากมอนอเมอรตงแต 2 ชนดขนไป 2.1 โคพอลเมอรแบบสบหวาง 2.2 โคพอลเมอรแบบบลอก 2.3 โคพอลเมอรแบบสม แบงตามปฏกรยาพอลเมอไรเซชน 1. พอลเมอรแบบเตม : เกดจากปฏกรยาการเตมมอนอเมอรเปนแอลคน 2. พอลเมอรแบบควบแนน : เกดจากปฏกรยาควบแนนของหมฟงกชนตางๆ


พอลเมอรแบบเตม เกดจากปฏกรยาการเตมของสารประกอบทม C C อยางนอย 1 ตาแหนง แบงออกไดคราวๆ เปน 2 แบบดงน (โดยแบบท 2 จะไดพอลเมอรทมลกษณะยดหยนไดเหมอนยาง) พอลเมอรแบบควบแนน เกดจากปฏกรยาควบแนนของหมฟงกชนตางๆ สามารถแบงออกไดเปนประเภทยอยตามพนธะทเชอมตอกนระหวางหนวยซาแตละหนวย เชน พอลเอสเทอร

H2O +

+ H2O +

พอลเอไมด

H2O +

+ H2O +

X X X X

n

X

n

X X X

X OHO

HO

AO

HO OH

OHO B OH

X OO

X OO

X OO

n

AO

O

O

B OA

O

O

O

B OA

O

O

O

B On

X NH2O

HO

AO

HO OH

O

XHN

OX

HN

OX N

H

O

n

AO

HN

O

B NHA

O

HN

O

B NHA

O

HN

O

B NHn

H2N B NH2


แบบฝกหด 1. Polymer ขอใดแขงทสดถาม Repeating Unit เทากน 1) PE 2) PP 3) PS 4) PTFE 2. จากสมการ

A B + C ขอใดไมถกตอง เมอกาหนดให B มนาหนกโมเลกลมากกวา C 1) กระบวนการพอลเมอไรเซชนทเกดขนเปนปฏกรยาการเตม 2) สาร A เปนพอลเมอรแบบเสนตรง 3) สาร B และ C ไมเปนพอลเมอร 4) สาร C มฤทธเปนกรด 3. พจารณาสารตงตนสองชนดทมนาหนกโมเลกลตางกนตอไปน นาหนกโมเลกล = 203 นาหนกโมเลกล = 62 ขอใดไมถกตองเกยวกบผลตภณฑทไดจากปฏกรยาระหวางสารสองชนดน 1) ผลตภณฑชนดหนงมนาหนกโมเลกลมากกวา 265 2) ผลตภณฑชนดหนงเปนเอสเทอร 3) ผลตภณฑชนดหนงเปนกรดอนทรย 4) ผลตภณฑเกดมาจากปฏกรยาควบแนน 4. ไดเมทโคน (Dimethicone) เปนพอลเมอรในกลมซลโคน สามารถเตรยมไดจากปฏกรยาระหวาง Si(CH3)2Cl2

กบ H2O จะมโครงสรางของหนวยซาตามสตรขอใด 1) Si(CH3)2 2) Si(CH3)2O 3) OSi(CH3)2O 4) Si(Cl)2O

O

OH3O+ / ∆พอลเมอไรเซชน

Cl

O O

ClHO OH


5. พอลเมอรขนาดโมเลกลใกลเคยงกนทมโครงสรางในขอใดนาจะมจดหลอมเหลวสงทสด 1) 2) 3) 4) 6. โครงสรางของเมลามน และฟอรมาลดไฮดเปนดงน เมลามน ฟอรมาลดไฮด ในอตสาหกรรมพลาสตกทนาเมลามนมาทาปฏกรยาควบแนนกบฟอรมาลดไฮด จะไดผลตภณฑพอลเมอรทม

โครงสรางแบบใด 1) เสนตรง 2) ขดเปนวง 3) ขดเปนเกลยว 4) รางแห 7. สารประกอบ 3 ชนดทสามารถนามาใชเปนสารตงตนสาหรบปฏกรยาพอลเมอไรเซชนมโครงสรางดงภาพ A B C พอลเมอรทมความเหนยวทนทานมากทสด เตรยมไดจากสารตงตนในขอใด 1) A + B เพราะมขวมากทสด 2) A + C เพราะมพนธะไฮโดรเจน 3) B + C เพราะโมเลกลเรยงชดกนแนน 4) A + B + C เพราะเปนแบบรางแห

OO

O

O n

HN

NH

O

O n

n n

N

N

N

NH2

H2N NH2

O

HH

H2NNH2

HOOH

O

Cl Cl

O


8. สารในขอใดสามารถนามาทาใหเปนสารเชอมขวางสาหรบการสงเคราะห Nylon-6, 6 ได 1) 2) 3) 4)

OHOHHO

COOH

COOH

NH2HO

ONH2H2N


โครงสรางอะตอมและตารางธาต โครงสรางอะตอม แบบจาลองอะตอมแบบตางๆ

ดอลตน ทอมสน รทเทอรฟอรด โบร

รายละเอยดเกยวกบแบบจาลองอะตอมทนาสนใจ แบบจาลองอะตอมของดอลตน - สสารทงหลายเกดขนจากอะตอม - อะตอมไมสามารถสรางขนใหม หรอถกทาลายลงได - อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมลกษณะเหมอนกน และมลกษณะตางกนในธาตตางชนดกน - ปฏกรยาเคมเกดขนโดยการจดเรยงตวกนใหมของอะตอม - สารประกอบเกดขนจากการรวมตวกนของอะตอมของธาตองคประกอบ - แบบจาลองอะตอมของดอลตนเปนเพยงแนวคด โดยไมมการทดลองยนยนหลกคดของตนเอง


แบบจาลองอะตอมของทอมสน - ทอมสนนาหลอดรงสแคโทดมาปรบปรงแลวคนพบ รงสแคโทด หรออเลกตรอน - ทอมสนสามารถหาคาประจตอมวลของรงสแคโทดซงเปนคาคงทเทากบ 1.76 × 108 c/g - มลลแกนใชการทดลองหยดนามนเพอหาคาประจของอเลกตรอน (1.6 × 10-19 c) และนาคาประจทไดไปคานวณหามวลของอเลกตรอนได (9.1 × 10-27 g) โดยใชคาประจตอมวลของอเลกตรอนของทอมสน - แบบจาลองอะตอมของทอมสนเปนรปแบบ Plum pudding model ซงอธบายวาอะตอมประกอบดวยกลมประจลบทฝงอยในเนออะตอมทมกลมประจบวก - รงสบวก (รงสแอโนด) ทถกคนพบโดยโกลดชไตนกอนหนาการทดลองของทอมสน ไมใชโปรตอน แตเปนไอออนบวกทเกดจากการทอะตอมถกพลงงานไฟฟาทาใหแตกออกเปนอเลกตรอน (รงสแคโทด) และไอออนบวก ยกเวนในกรณทใชแกสดานในหลอดรงสแคโทดเปนแกสไฮโดรเจน ซงจะทาใหรงสบวกทไดเปนโปรตอน (H+) แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด - การทดลองของรทเทอรฟอรดคอการทดลองยงรงสแอลฟาใสแผนทองคาบาง ซงสงทรทเทอรฟอรดคาดการณแตแรก คอ รงสทงหมดนาจะทะลผานแผนทองคาบางไปทงหมด แตผลการทดลองกลบไมเปนไปตามนนเพราะมรงสแอลฟาบางสวนทเบยงเบนทศทางและสะทอนกลบได - การทดลองของรทเทอรฟอรดทาใหพบวา อะตอมประกอบไปดวย 2 สวน ไดแก สวนทมความหนาแนนสงมาก (นวเคลยส) และสวนทเปนทวาง (พนทของอเลกตรอน) โดยสวนทเปนทวางจะกนพนทขนาดกวางกวา - แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรดเปนลกษณะทประจบวกอดรวมตวกนแนนอยตรงกลาง (นวเคลยส) และมอเลกตรอนโคจรอยบรเวณทวางรอบนวเคลยส - รทเทอรฟอรดเปนผคนพบโปรตอนจากการทดลองยงรงสแอลฟาใสแกสไนโตรเจน แลวตรวจพบประจบวก ซงกคอ โปรตอน (H+) แบบจาลองอะตอมของโบร - โบรทาการทดลองผานการตรวจสอบสเปกตรมของแกสไฮโดรเจน ซงเปนผลใหคาตวเลขทไดจากการทดลองทงหมดเปนของธาตไฮโดรเจน - โบรอาศยความรเรองความสมพนธระหวาง พลงงาน ความถ ความยาวคลนจากสมการของแพลงค ดงน E = hν E = λ

hc

- โบรอธบายเพมเตมเกยวกบการเกดเสนสเปกตรม โดยการทอเลกตรอนถกกระตนจากสภาวะพนไปสภาวะกระตน หลงจากนนจะพยายามกลบลงทสภาวะพนอกครงดวยการคายพลงงานในรปของแสง


- โบรอธบายเกยวกบระยะหางระหวางระดบพลงงาน โดยการใชไฮโดรเจนเปนรปแบบหลก ซงทาใหเราพบวา ระยะหางระหวางระดบพลงงานจะมคานอยลงไปเรอยๆ ดงรป

Energy Excited States

Ground State - จากการทดลองของโบร ทาใหเกดการตรวจสอบชนดของสารโดยการดสเปลวไฟ และสเปกตรมของสารประกอบได โดยสามารถใชไดดกบกลมธาตทเปนโลหะ (เนองจากใหเสนสเปกตรมในชวงแสงทมองเหนได) - แบบจาลองอะตอมของโบรมลกษณะเปนใกลเคยงกบแบบจาลองอะตอมของทอมสนเพยงแตเพมสวนอธบายการโคจรของอเลกตรอนทมลกษณะเปนชนๆ คลายกบระบบสรยะจกรวาล สญลกษณนวเคลยร สญลกษณนวเคลยร คอ สญลกษณทใชบอกชนดของธาต ตลอดจนจานวนอนภาคมลฐานทงหมดของธาตนนๆ โดยจะประกอบดวยสวนสาคญ 2 สวน ไดแก มวลอะตอม

เลขอะตอม

สญลกษณธาตAZ X

1. เลขอะตอม (Atomic number, Z) คอ ตวเลขทแสดงจานวนโปรตอนในนวเคลยส เปนตวบงชชนดและสมบตเฉพาะตวของธาตนนๆ 2. เลขมวล (Mass number, A) คอ ตวเลขทแสดงผลรวมของจานวนโปรตอน และนวตรอนในนวเคลยส ไอโซโทป (Isotope) คอ อะตอมของธาตเดยวกนทมเลขมวลตางกนหรออนภาคทมจานวนโปรตอนเทากน ซงอนภาคทเปนไอโซโทปกนจะมสมบตทางเคมคลายคลงกนแตสมบตทางกายภาพบางประการตางกน โดยธาตหนงๆ อาจมไดหลายไอโซโทป ไอโซบาร (Isobar) คอ อะตอมของธาตตางชนดกนทมเลขมวลเทากน ไอโซโทน (Isotone) คอ อะตอมของธาตตางชนดกนทมจานวนนวตรอนเทากน ไอโซอเลกทรอนก (Isoelectronic) คอ อะตอมหรอไอออนของสารทมจานวนอเลกตรอนเทากน ไอออน คอ อนภาคทเกดการสญเสยเสถยรภาพทางไฟฟา ทาใหเกดธาตทมประจไฟฟา เพราะมจานวนอเลกตรอนไมเทากบจานวนโปรตอน โดยถาหากวาจานวนอเลกตรอนมากกวาจานวนโปรตอน เรยกวา “ไอออนลบ” และถาหากวามจานวนอเลกตรอนนอยกวาจานวนโปรตอน เรยกวา “ไอออนบวก”


การจดเรยงอเลกตรอน การจดเรยงอเลกตรอน เปนกระบวนการทใชในการแบงกลมของอเลกตรอนโดยใชสภาวะและบรเวณทอเลกตรอนแตละตวอย เพอบอกตาแหนงของธาตในตารางธาต อกทงยงสามารถอธบายพฤตกรรมบางอยางไดจากการจดเรยงอเลกตรอน โดยทวไปเราสามารถแบงการจดเรยงอเลกตรอนเปนไดเปน 2 วธ ไดแก 1. การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก (Core Shell Electron Configuration) 2. การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย (Subshell Electron Configuration) การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก เปนกระบวนการจดเรยงอเลกตรอนทคอนขางสะดวก เหมาะสาหรบการบอกตาแหนงในตารางธาตเทานน ไมสามารถอธบายรายละเอยดของพฤตกรรมตางๆ ของอะตอมไดชดเจนเหมอนกบการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยซงการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกจะใหขอมลเพยง 2 ชนด ดงน 1. ระดบพลงงาน 2. จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานนนๆ มวธการดงตอไปน 1. หาจานวนอเลกตรอนทสามารถจไดในระดบพลงงานตางๆ โดย จานวนอเลกตรอนทสามารถจไดในระดบพลงงาน = 2n2 โดย n = ระดบพลงงานท n ดงนน ทระดบพลงงาน n = 1 สามารถจอเลกตรอนได = 2 × 12 = 2 ทระดบพลงงาน n = 2 สามารถจอเลกตรอนได = 8 ทระดบพลงงาน n = 3 สามารถจอเลกตรอนได = 18 ทระดบพลงงาน n = 4 สามารถจอเลกตรอนได = 32 2. อเลกตรอนในระดบพลงงานชนนอกสด เรยกวา เวเลนซอเลกตรอน มไดไมเกน 8 อนภาค (ตามเลขหม) 3. จานวนระดบพลงงานบอกเลขทคาบ (ธาตในแนวนอน) จานวนเวเลนซอเลกตรอนบอกเลขทหม (ธาตในแนวตง) ไดเฉพาะธาตพวกเรพรเซนเตตฟ (ธาตพวก A) สวนธาตแทรนซชนในคาบท 4 สวนใหญมจานวนเวเลนซอเลกตรอนเปน 2 ยกเวนบางธาตทเปน 1 (Cr และ Cu) และอเลกตรอนในระดบพลงงานรองสดทายเปน 9 ถง 18 การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย การจดเรยงอเลกตรอนในรปแบบนจะมการบอกรายละเอยดของอเลกตรอนอย 3 สวนหลก ไดแก 1. ระดบพลงงาน 2. ออรบทล 3. จานวนอเลกตรอนทอยในระดบพลงงานและออรบทลนนๆ

ออรบทล

1s2จานวนอเลกตรอน

ระดบพลงงาน


โดยความแตกตางระหวางการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกและในระดบพลงงานยอย คอ “ออรบทล (Orbital)” ซงหมายถงบรเวณทมโอกาสพบอเลกตรอน ซงออรบทลจะพบไดหลายลกษณะเปนรปทรงตางๆ ตามระดบพลงงานของอเลกตรอน ซงเปนพลงงานจลนทเกดจากการเคลอนทของอเลกตรอนรอบนวเคลยสและการหมนรอบตวเองของอเลกตรอน โดยแตละออรบทลมรปแบบเปนดงน 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) ทงน ในการจดเรยงธาตทมเลขอะตอมสงมากๆ (เลขอะตอมมากกวา 120) อาจจะพบ g-orbital และ h-orbital เนองจากการทระดบพลงงานมคาไมเทากนและมการเรยงทซอนกนในออรบทลตางๆ ทาใหอเลกตรอนนนจะตองถกบรรจอยในระดบพลงงานและออรบทลทมพลงงานตาทสดกอนเพอความเสถยร ดงนนการจดเรยงอเลกตรอนสามารถทาไดโดยจดตามลาดบตอไปน

เรยงลาดบพลงงานจากนอยไปหามากตามลกศรน1s

2s

3s

4s

5s

2p

3p

4p

5p

3d

4d

5d

4f

5f 5g

หรอเรยงลาดบไดตามน : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, ... การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยจะมประโยชนมากในการศกษาวชาเคมในระดบสง เพราะสามารถนาการจดเรยงอเลกตรอนรปแบบนไปใชอธบายปรากฏการณตางๆ ของอะตอมไดโดยสามารถนาไปสรางแผนภาพออรบทล (Orbital Diagram) เพอขยายภาพพฤตกรรมของอเลกตรอนทชดเจนมากขน ขอควรระวงในการสรางแผนภาพออรบทล

1.

2.


ความสมพนธระหวางตารางธาตและการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย H 1s1

He 1s2

Li 2s1

Be 2s2

B 2p1

C 2p2

N 2p3

O 2p4

F 2p5

Ne 2p6

3s

ตารางธาต ความสมพนธระหวางตาแหนงและการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย (แสดงเฉพาะโครงสรางอเลกตรอนออรบทลสดทายทสามารถบงชถงตาแหนงได) 3p

4s Sc 3d1

Ti 3d2

V 3d3

Cr 3d4

Mn 3d5

Fe 3d6

Co 3d7

Ni 3d8

Cu 3d9

Zn 3d10 4p

5s 4d 5p

6s 5d 6p

7s 6d 7p

La 4f1

Ce 4f2

Pr 4f3

Nd 4f4

Pm 4f5

Sm 4f6

Eu 4f7

Gd 4f8

Tb 4f9

Dy 4f10

Ho 4f11

Er 4f12

Tm 4f13

Yb 4f14

5f ตารางธาต แนวโนมคณสมบตทวไปของธาตในตารางธาต โดยทวไปจะแบงคณสมบตทนาสนใจของธาตตางๆ ออกเปน 5 คณสมบต ไดแก 1. ขนาดอะตอม และขนาดไอออน คอ ระยะระหวางจดศนยกลางของอะตอมกบผวของอะตอม ซงกคออเลกตรอนวงนอกสด ถาแรงยดเหนยวระหวางกนมากจะทาใหอเลกตรอนอยใกลนวเคลยส อะตอมจะมขนาดเลกปจจยทมผลตอขนาดอะตอม ไดแก 1.1 ระดบพลงงานชนนอกสด : ถาอยระดบพลงงานสงกจะมขนาดใหญ 1.2 จานวนโปรตอน : ถามมากกจะดงอเลกตรอนใหเขาใกลนวเคลยส อะตอมจะมขนาดเลก 1.3 จานวนอเลกตรอน : ถามมากกกระจายตวรอบอะตอมไกลขน อะตอมจะมขนาดใหญ 2. คาพลงงานไอออไนเซชน (Ionization Energy): IE พลงงานไอออไนเซชน คอ พลงงานปรมาณนอยสดททาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมในสถานะแกส โดยทาใหธาตเปลยนแปลงเปนไอออนบวก ถาอเลกตรอนตวแรกหลดเรยกพลงงานไอออไนเซชนลาดบทหนง (IE1) พลงงานททาใหอเลกตรอนในลาดบตอๆ มาหลดมคาเปน IE2, IE3, ... ตามลาดบ เชน B(g) B+(g) + e- IE1 = 807 kJ/mol B+(g) B2+(g) + e- IE2 = 2433 kJ/mol จะพบวาในธาตชนดเดยวกน IE1 < IE2 < IE3 < ... < IEn


***ขอควรระวง*** ธาตในหม 2A และหม 5A มการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยออรบทลสดทายเปน ns2 และ np3 ตามลาดบ ซงรปแบบดงกลาวทาใหธาตหม 2A มลกษณะเปน Full-fill orbital และของหม 5A เปน Half-fill orbital ซงทาใหธาตนนมความเสถยรมากเปนพเศษจงทาใหคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตใน 2 หมนมลกษณะมากกวาทควรจะเปนตามแนวโนม แตกรณดงกลาวจะมผลนอยลงสาหรบธาตทอยในคาบสง เนองจากประเดนเรองการบดบงของอเลกตรอน ดงกราฟ

Li Be B C N O F NeRnAtPoBiPbTiBaCs

0.00.51.01.52.02.5

I.E. (

MJ/m

ole)

3. คาสมพรรคภาพอเลกตรอน (Electron Affinity) : EA สมพรรคภาพอเลกตรอน คอ พลงงานทเปลยนแปลงไปเมออะตอมของธาตในสถานะแกสไดรบอเลกตรอน 1 อนภาคแลวกลายเปนไอออนลบในสถานะแกส พลงงานนมกจะอยในรปคายพลงงานเพอสรางแรงยดเหนยวระหวางนวเคลยสของอะตอมกบอเลกตรอนตวใหม เชน Cl(g) + e- Cl-(g) EA = -349 kJ/mol ทงนธาตทมคา EA สง หมายความวา ธาตนนรบอเลกตรอนไดดและเกดเปนไอออนลบทเสถยร (ยงลบมากยงเสถยร) แตถาคา EA เปนบวกแสดงวาธาตนนจะเปนไอออนลบทไมเสถยรและเกดการรบอเลกตรอนไดไมด ***ขอควรระวง*** คลายกบกรณของพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 4. คาอเลกโทรเนกาตวต (Electronegativity) : EN อเลกโทรเนกาตวต คอ คาทแสดงถงความสามารถของอะตอมของธาตในการดงดดอเลกตรอนของอะตอมของธาตอนขณะสรางพนธะเพอรวมเปนสารประกอบ คา EN ของธาตไมมหนวยเนองจากเปนคาทเกดจากการเปรยบเทยบ โดยคาอเลกโทรเนกาตวตของธาตหนงๆ จะมความสมพนธกบคาไอออไนซนและคาสมพรรคภาพอเลกตรอนดวย ซงการหาอเลกโทรเนกาตวตนนจะตองใชตวแปรสาคญในการเปรยบเทยบ คอ พลงงานพนธะทเกดขนระหวางธาตทตองการกบธาตทม EN สงทสดในตารางธาตอยางฟลออรน (F) ดงนน หากธาตใดไมสามารถสรางพนธะกบฟลออรนได กจะไมสามารถหาคา EN ได


5. ความเปนโลหะ และความเปนอโลหะ ความเปนโลหะ คอ มความวองไวในการจายอเลกตรอน (ตวรดวซ) ดงนนความวองไวจะขนกบความเปนโลหะของธาตนนๆ โดยยงธาตทเปนโลหะมาก กจะสามารถจายอเลกตรอนไดด ความเปนโลหะเพมขนจาก บนลงลางในหมเดยวกนและลดลงจากซายไปขวาในคาบเดยวกน โดยสงเกตไดจากคาพลงงานไอออไนเซชน ยงมคานอย ยงจายอเลกตรอนไดงาย และยงมความเปนโลหะมาก ความเปนอโลหะ คอ มความวองไวในการรบอเลกตรอน (ตวออกซไดซ) ดงนนความวองไวจะขนกบความเปนอโลหะของธาตนนๆ โดยยงธาตทเปนอโลหะมาก กจะสามารถรบอเลกตรอนไดด ความเปนอโลหะเพมขนจากลางขนบนในหมเดยวกนและเพมขนจากซายไปขวาในคาบเดยวกน โดยสงเกตไดจากคาสมพรรคภาพอเลกตรอนยงมคามาก (เปนลบมาก) ยงรบอเลกตรอนไดด และยงมความเปนอโลหะมาก เพมเตม สาหรบหมท 8A ความวองไวในการทาปฏกรยาจะเพมขนจากบนลงลาง (ไมเหมอนอโลหะหมอนๆ) เนองจากระดบพลงงานทเพมมากขนทาใหอเลกตรอนทชนนอกสดอยหางจากนวเคลยสเพมมากขน จงทาใหเกดการสรางพนธะโคเวเลนตได สรปแนวโนมคณสมบตทนาสนใจทง 5 ไดดงน

ทศทางหวลกศร แสดงถงทศทางการเพมขน

ขนาดอะตอม / ความเปนโลหะ

ลหะความเปนอโ/EN,EA,IE1

ขนาดอะตอม /ความเปนโลหะ

/EN,EA,IE1ความเปนอโลหะ

ตวอยาง พจารณาเสนสเปกตรมทไดจากการคายพลงงานของอเลกตรอนในอะตอมของไฮโดรเจน

เสนท การเปลยนระดบพลงงาน A n = 6 ไป n = 4 B n = 3 ไป n = 1 C n = 5 ไป n = 3 D n = 4 ไป n = 2

ขอใดเรยงพลงงานของเสนสเปกตรมไดอยางถกตอง 1) A > C > D > B 2) B > D > C > A 3) C > B > D > A 4) D > B > A > C เฉลย 2) B > D > C > A


ตวอยาง เมอเรวๆ นมนกวทยาศาสตรชาตหนงอางวาไดคนพบธาตทมเลขอะตอมเทากบ 122 ซงควรจะมอเลกตรอนวงนอกสดอยใน g ออรบทลจงอาศยความรเรองการจดเรยงอเลกตรอนทานายวาธาตนควรจะมอเลกตรอนอยใน g ออรบทลจานวนเทาใด 1) 1 อเลกตรอน 2) 2 อเลกตรอน 3) 3 อเลกตรอน 4) 4 อเลกตรอน เฉลย 2) 2 อเลกตรอน ตวอยาง พจารณาการจดเรยงอเลกตรอนของธาตสมมตตอไปน

ธาต การจดเรยงอเลกตรอน A [Ar] 4s1 D [Ar] 4s2 3d5 E [Ar] 4s2 3d10 4p4 G [Ar] 4s2 3d10 4p5

จากขอมลขางตน ขอใดผด 1) เลขออกซเดชนของ D มคาสงสดเปน +5 2) คาสมพรรคภาพอเลกตรอนของ G > E > A 3) ธาต A เมอเกดสารประกอบกบคารบอนไดสตรเปน A4C 4) ธาต E สามารถเกดสารประกอบไอออนกกบ A ไดสารทมสตรเปน A2E เฉลย 1) เลขออกซเดชนของ D มคาสงสดเปน +5 ตวอยาง เมอพจารณาจากการจดเรยงอเลกตรอน ไอออนทนาจะมความเสถยรมากทสด คอชนดใด 1) H+ 2) He+ 3) He2+ 4) Li+ เฉลย 4) Li+ ตวอยาง ขอใดถกทสด 1) ธาตหม 18 ทกชนดไมมคา EN 2) ธาตหม 18 ทกชนดเสถยรแลว จงไมมคา EA และ EN 3) คา IE เปนคาบวก แตคา EA เปนคาลบ 4) ธาตทไมมคา EN คอธาตทไมสรางพนธะกบธาตอน เฉลย 4) ธาตทไมมคา EN คอธาตทไมสรางพนธะกบธาตอน


สมบตของธาตตามตารางธาต

ตารางเปรยบเทยบคณสมบตทวไปทงทางกายภาพและคณสมบตทวไปทางเคมของโลหะและอโลหะ คณสมบตทางกายภาพ

สมบตของธาต โลหะ อโลหะ สถานะ ของแขง ยกเวน Hg Ga Cs Fr มทง 3 สถานะ การนาไฟฟา นาไฟฟาไดด ไมนา ยกเวนแกรไฟต ฟอสฟอรสดาจดหลอมเหลว สง ยกเวน ปรอท ตา ยกเวนคารบอน ความหนาแนน มทงสงและตา ตา ยกเวนคารบอน (เพชร)

คณสมบตทางเคม สมบตของธาต โลหะ อโลหะ

เมอมการรวมตว (ทวไป) ตวจายอเลกตรอน (Reduce) ตวรบอเลกตรอน (Oxidize) สารประกอบคลอไรด กลาง กรด สารประกอบออกไซด เบส กรด

ยกเวน Be, B และ Al ซงถอเปนสารทใหสมบตเปนกรดหรอเบสกได (เปนกลางไมได) เรยกวา Amphoteric เคมนวเคลยร ธาตกมมนตรงส คอ ธาตทมสมบตในการแผกมมนตภาพรงสซงอาจเปลยนเปนธาตอนไดโดยเปลยนจานวนอนภาคในนวเคลยส เชน จานวนโปรตอนและนวตรอน โดยมปจจยสาคญททาใหอะตอมปลดปลอยกมมนตรงสออกมากคอ เสถยรภาพของนวเคลยส ปจจยททาใหเปนธาตกมมนตรงส 1. นวเคลยสมขนาดใหญเกนไป (เลขอะตอมมากกวา 83) (ปรบเสถยรภาพโดยการคายแอลฟา) 2. อตราสวน n/p มากเกนไป (ปรบเสถยรภาพโดยการคายอนภาคเบตาออกมา) 3. อตราสวน n/p นอยเกนไป (ปรบเสถยรภาพโดยการคายอนภาคโพซตรอนออกมาหรอรบเบตา) 4. พลงงานมากเกนไป (ปรบเสถยรภาพโดยการคายแกมมา)


จากปจจยดงกลาวจะทาใหนวเคลยสไมเสถยรและปลดปลอยกมมนตภาพรงสออกมา โดยกมมนภาพตรงสทถกปลดปลอยออกมา ไดแก อนภาค ดงน

ชออนภาค สญลกษณ สญลกษณทใชใน สมการนวเคลยร คณสมบตทวไป

1. โปรตอน p H11 -

2. นวตรอน n n10 -

3. เบตา β- e01- มลกษณะเปนอนภาค คอ เปนอเลกตรอนทออกจากนวเคลยส

ความเรวสง อานาจเจาะทะลมากกวาอนภาคแอลฟา 4. โพซตรอน β+ e0

1+ คณสมบตทวไปคลายกบเบตา แตมประจเปนบวก

5. แอลฟา α He42 มลกษณะเปนอนภาคทมประจไฟฟาบวก มอานาจเจาะทะลนอย

6. แกมมา γ γ00 เปนพลงงานทเปนคลนแมเหลกไฟฟามอานาจเจาะทะลมาก

มความยาวคลนสน “โดยทวไป ธาตทมเลขอะตอมตงแต 83 ขนไปถงถอวาเปนธาตกมมนตรงสและธาตกมมนตรงสทมเลขอะตอมตงแต 93 ขนไปเกดขนจากการสงเคราะหทงหมด” สมการนวเคลยร (Nuclear Equation) คอ สมการทแสดงปฏกรยานวเคลยร สมการตองดลทงเลขมวลและเลขอะตอมทงดานซายและดานขวาของสมการเคมใหเทากน กลาวคอ ผลบวกของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตงตนเทากบของผลตภณฑ ตวอยาง สมการการสลายตวของธาตกมมนตรงส Th232

90 Pb20882 + 6 He4

2 + 4 e01-

ตวอยาง สมการการเกดปฏกรยานวเคลยร U235

92 + n10 Ba141

56 + Kr9236 + 2 n1

0


ปฏกรยานวเคลยร คอ ปฏกรยาทเกดขนจากการเปลยนแปลงภายในนวเคลยสของอะตอมแลวไดนวเคลยสของอะตอมใหมเกดขน ซงจะทาใหเกดการคายพลงงานมหาศาล แบงออกไดเปน 2 ประเภท คอ 1. Fission Reaction (ปฏกรยาฟชชน) เปนปฏกรยานวเคลยรของนวเคลยสของธาตหนก ซงเกดจากการยงอนภาคนวตรอนเขาไปยงนวเคลยสของธาตหนกแลวทาใหนวเคลยสของธาตนนแตกออกเปนสองสวนทมขนาดประมาณครงหนงของนวเคลยสเดม พรอมทงปลดปลอยนวตรอนออกมาอก 2-3 อนภาค เพอเขาไปชนนวเคลยสอนๆ อก ทาใหเกดเปนปฏกรยาลกโซทใหพลงงานสง เชน การทาระเบดปรมาณ ในการเกดปฏกรยานจาเปนจะตองมมวลของสารทเพยงพอตอการเกดปฏกรยาลกโซ ซงเราเรยกมวลคานนวา “มวลวกฤต” (Critical Mass)

Kr-92

U-235

U-235

U-235

Ba-141

Ba-141

Ba-141

Kr-92

Kr-92

n

n

n

n

n

nn

n

n

แผนภาพการเกดปฏกรยาฟชชน

2. Fusion Reaction (ปฏกรยาฟวชน) เปนปฏกรยานวเคลยรทเกดจากแกนของอะตอมเบาหลอมรวมกนเขาเปนแกนอะตอมทหนก แลวคายพลงงานมหาศาลออกมา โดยมความเปนพษตอสงแวดลอมนอยกวาปฏกรยาฟชชนแตใหพลงงานมากกวาปฏกรยาฟชชน ซงเชอวาปฏกรยาฟวชนเปนปฏกรยาทเกดขนภายในดวงอาทตย ตวอยางการใชประโยชนจากปฏกรยาน คอ การทาระเบดโฮโดรเจน ในการเกดปฏกรยานจาเปนจะตองมอณหภมของสารทเพยงพอตอการเกดการหลอมนวเคลยส ซงเราเรยกอณหภมคานนวา “อณหภมวกฤต” (Critical Ignition)

E

+ +

D D

Proton

Neutron

He3 N

แผนภาพการเกดปฏกรยาฟวชน


ครงชวต (Half Life) ครงชวต คอ ระยะเวลาทธาตกมมนตรงสเปลยนแปลงปรมาณไปจากเดมโดยจะลดลงครงหนงในชวงเวลานนๆ ใชสญลกษณ t1/2 เชน 222Ra มครงชวต 40 วน หมายถง เมอเวลาผานไป 40 วน Ra 1 กรม จะเหลอ Ra เพยง 0.5 กรมนนเอง โดยมสตรทใชในการคานวณ ดงตอไปน เมอ Nt = ปรมาณทเหลอ T = เวลาทงหมดทใช N0 = ปรมาณทเรมตน t1/2 = ครงชวตของธาตใดๆ n = จานวนครงทเกดการสลายตว ตวอยาง กราฟการสลายตวของธาตกมมนตรงส Po-210 ใหผลตภณฑเปน Pb-208

นาหนกของ Po-210 (กรม)

0.00 0 280 560

5.002.50

7.50

เวลา (วน)840 ขอใดไมถกตองเกยวกบการสลายตวของธาตกมมนตรงสชนดน 1) ครงชวตมคาเทากบ 20 สปดาห 2) อตราการสลายตวของธาตกมมนตรงสเปนคาคงท ไมขนอยกบปรมาณสารตงตน 3) อนดบของปฏกรยาไมเทากบศนย เมอเทยบกบจานวนนวเคลยสของธาตกมมนตรงส 4) ถาสรางกราฟความสมพนธระหวางนาหนกของ Pb-208 กบเวลา จะมคาความชนลดลงเมอเวลาเพมขน เฉลย 2) อตราการสลายตวของธาตกมมนตรงสเปนคาคงท ไมขนอยกบปรมาณสารตงตน ตวอยาง ไอโซโทปหนงของ 90Th เปนธาตกมมนตรงส สลายตวตอเนองไดรวม 10 ขนตอน สดทายจะได

Pb20882 เปนผลตภณฑทเสถยร ถาแตละขนอนกรมของการสลายตวดงกลาวปลอยอนภาค α4

2 และ β01-

ชนดใดชนดหนงเทานน ธาต Th ดงกลาวเปนไอโซโทปทมเลขมวลเทาใด 1) 224 2) 228 3) 230 4) 232 เฉลย 4) 232

Nt = N0/2n n = T/t1/2


ตวอยาง แผนภาพการสลายตวของ U-238

เลขอะตอม80 84 88

U238

Pa234Th234

U234

Th230

Ra226

Rn222

Po218

Pb206Po210

Pb210Tl210

Pb214

Bi210

Po214Bi214

ปฏกรยาการสลายตวของ U-238 จะเกดอยางตอเนองใหรงสอลฟาและเบตาเปลยนผานธาตกมมนตรงสหลายชนดกวาจะไดเปนนวเคลยส Pb-206 ทเสถยร โดยแกนนอนแสดงถงเลขอะตอม แกนตงของแผนภาพนสมพนธกบขอมลใด 1) เลขมวล 2) จานวนนวตรอน 3) ผลตางจานวนนวตรอนและโปรตอน 4) มคาตอบถกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) จานวนนวตรอน ตวอยาง ธาตกมมนตรงส Pb-210 มคาครงชวต 20 ป ในป พ.ศ. 2500 นาย ก ไดนาตวอยางของชนสวน ซากสงมชวตทม Pb-210 มาวเคราะหหาปรมาณรงสได 400 Bq/kg และไดทาการบนทกไว ตอมานาย ข ไดทาการวเคราะหปรมาณรงสจากซากสงมชวตนอกครงพบวาได 6.25 Bq/kg อยากทราบวา นาย ข ทาการวเคราะหในป พ.ศ. ใด 1) 2600 2) 2601 3) 2620 4) 2621 เฉลย 3) 2620 ตวอยาง กระบวนการสลายตวของ Th232

90 จนไดผลตภณฑสดทายเปน Pb20882 จะมอนภาคบตาเกดขนกอนภาค

1) 2 2) 4 3) 6 4) 8 เฉลย 2) 4


ของแขง ของเหลว และแกส แกส เปนสถานะทมปรมาตรและรปรางทไมแนนอนขนกบภาชนะทบรรจ โดยอนภาคของแกสมแรงยดเหนยวกนนอยมาก ทาใหอนภาคของแกสสามารถเกดการแพรและฟงกระจายไดเปนอยางด ประเภทของแกส เพอความสะดวกในการศกษาเรองแกส เราไดแบงแกสออกเปน 2 ประเภทดวยกน ไดแก 1. แกสจรง (Real Gas) เปนแกสทมอยจรง มพฤตกรรมและสมบตตางๆ เบยงเบนออกจากกฎของแกสและทฤษฎจลนของแกส อยางไรกตามทสภาวะอณหภมสง ความดนตา แกสจรงจะมสมบตและพฤตกรรมใกลเคยงกบแกสในอดมคต 2. แกสในอดมคตหรอแกสสมบรณแบบ (Ideal Gas) เปนแกสสมมตตามทฤษฎทไมวาจะอยสภาวะแบบใดกตาม จะมสมบตหรอพฤตกรรมเปนไปตามกฎตางๆ ของแกสในอดมคต และยงมสมบตเปนไปตามทฤษฎจลนของแกสครบทกขออกดวย ทฤษฎจลนของแกส เปนทฤษฎทใชอธบายสมบตทางกายภาพของแกสในอดมคต ซงมสาระสาคญดงน 1. แกสประกอบดวยอนภาคจานวนมากทมขนาดเลกมาก จนถอไดวาอนภาคแกสไมมปรมาตรเมอเทยบกบขนาดภาชนะทบรรจ ซงจะถอวามมวลแตไมมปรมาตร 2. โมเลกลของแกสอยหางกนมากทาใหแรงดงดดและแรงผลกระหวางโมเลกลนอยมาก จนถอไดวาไมมแรงกระทาตอกน (ไมมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล) 3. โมเลกลของแกสเคลอนทอยางรวดเรวในแนวเสนตรง เปนอสระดวยอตราเรวคงท (แตวาไมจาเปนตองเทากนในแตละโมเลกล) และไมเปนระเบยบจนกระทงชนกบโมเลกลอนหรอชนกบผนงของภาชนะจงจะเปลยนทศทางและอตราเรว 4. โมเลกลของแกสทชนกนเองหรอชนกบผนงภาชนะจะเกดการชนแบบยดหยนโดยถายโอนพลงงานใหแกกนได แตพลงงานรวมของระบบมคาคงท 5. ณ อณหภมเดยวกนโมเลกลของแกสแตละโมเลกลเคลอนทดวยความเรวไมเทากน แตจะมพลงงานจลนเฉลยเทากน โดยทพลงงานจลนเฉลยของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภม (เคลวน)


ความสมพนธของปรมาตร ความดน และอณหภมของแกส จากคณสมบตและทฤษฎจลนของแกส ทาใหการศกษาเกยวกบแกสจะตองคานงถงตวแปรเกยวของทสาคญตอไปน - จานวนโมลของแกส (n) - ปรมาตร (V) - ความดน (P) - อณหภม (T) กฎของบอยล “เมออณหภมและมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผกผนกบความดน” P ∝ V

1 กฎของชารล “เมอความดนและมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสแปรผนตรงกบอณหภม” V ∝ T กฎของเกยลสแซค “เมอปรมาตรและมวลของแกสคงท ความดนของแกสแปรผนตรงกบอณหภม” P ∝ V กฎของอาโวกาโดร “เมอความดนและอณหภมของแกสคงท ปรมาตรของแกสแปรผนตรงกบจานวนโมล” V ∝ n จากกฎตางๆ ทาใหเราสามารถสรางสมการทรวบรวมตวแปรตางๆ ของแกสได โดยเราเรยกสมการนวา สมการแกสสมบรณ ดงน PV = nRT โดยสมการนมการบงคบหนวยตามคาคงทของแกส (คา R) ดงตอไปน R = คาคงทมคาเทากบ 0.0821 L ⋅ atm ⋅ K-1 ⋅ mol-1 P = ความดน (atm) n = จานวนโมล (mol) V = ปรมาตร (L) T = อณหภม (K)


การหาคาความหนาแนน D = RT

PM ให D = ความหนาแนนของแกสมหนวยเปน กรมตอลตร (g/L) M = นาหนกโมเลกลของสาร การหาคาความเขมขนของแกส C = RT

P ให C = ความเขมขนของสารมหนวยเปน โมลตอลตร (mol/L) กฎความดนยอยของดอลตน “ความดนรวมของแกสผสมจะมคาเทากบผลรวมของความดนทแกสแตละชนดทาใหเกดขน” PT = P1 + P2 + P3 + ... จากกฎความดนยอยของดอลตนทาใหเราทราบถงความสมพนธระหวางความดนของระบบและความดนยอยของแกสแตละชนดในระบบทมอณหภมคงท ซงสามารถสรปเปนสมการไดดงน PรวมVรวม = P1V1 + P2V2 + P3V3 + ... กฎการแพรผานของเกรแฮม การแพร หมายถง การเคลอนทของโมเลกลจากบรเวณทมความเขมขนมากไปหาบรเวณทมความเขมขนนอย การแพรในลกษณะนสามารถพบไดในชวตประจาวน เชน การไดกลน เปนตน กฎการแพรผานของเกรแฮม มใจความสาคญอยวา “ทอณหภมและความดนเดยวกน อตราการแพรผานของแกสเปนสดสวนผกผนกบรากทสองของความหนาแนนของแกส” เราสามารถสรปเปนสมการทจะนาไปใชได ดงน

21rr =

12

dd =

12

MM

เมอ r = อตราเรวของการแพรของแกส d = ความหนาแนนของแกส M = มวลโมเลกลของแกส


การคานวณปรมาณสมพนธของแกส การคานวณปรมาณสมพนธของแกส คอ การคานวณปรมาณสารสมพนธของสารในกรณทแกสนนสามารถทาปฏกรยาเคมกนได แลวเกดเปนสารตวใหม ซงตวแกสนนจะมความซบซอนในการคานวณมากกวาสารในสถานะอนๆ เนองจากตวแกสนนมตวแปรทมอทธพลตอจานวนโมลของแกส โดยเราสามารถทาการคานวณไดโดยใชขนตอนการพจารณา ดงน 1. พจารณาการทาปฏกรยาของสาร เขยนสมการเคมพรอมทงดลสมการเคมใหเรยบรอย 2. พจารณาการเปลยนสภาวะของแกส เชน ความดน ปรมาตร หรออณหภม 3. คานวณหาความสมพนธของการเปลยนสภาวะทสงผลกระทบตอจานวนโมล 4. พจารณาปรมาณสารเรมตน เปลยนแปลง และทเหลอ 5. รวบรวมขอมลทงหมด พรอมตอบปญหาในสงทโจทยตองการ ตวอยาง นกเรยนคนหนงนาไดเอทลอเทอร (C2H5OC2H5) 1 หยดใสในภาชนะทมปรมาตร 1000 มลลลตร แลวทาใหเปนไอทงหมดทอณหภมคงท 80°C ปรากฏวาวดความดนของไอได 38.0 mmHg ถาใชไดเอทลอเทอร 3 หยด แตใสในภาชนะทมปรมาตร 500 มลลลตรโดยใชอณหภม 80°C เทาเดมจะวดความดนของไอไดกบรรยากาศ 1) 0.05 2) 0.15 3) 0.30 4) 0.45 เฉลย 3) 0.30 ตวอยาง กราฟปรมาตรของอากาศในปอดคน เมอวดดวยเครองสไปโรมเตอร

ปรมา

ตรขอ

งอาก

าศในปอ

ด(ลก

บาศก

เซนต

เมตร

)

1100

เวลา (นาท)

24002900360048006000

ก

ข ง

ค

ถาหายใจ เขา-ออก ตามปกต (ตาแหนง ก และ ข ตามลาดบ) 1 ครงท 25 องศาเซลเซยส ความดน 1 บรรยากาศ จะไดรบปรมาณออกซเจนเขาไปในปอดเทากบกโมล ( ถาอากาศมออกซเจนอยรอยละ 20 โดยโมล) 1) 4.0 × 10-3 2) 4.5 × 10-3 3) 1.6 × 10-3 4) 2.0 × 10-3 เฉลย 1) 4.0 × 10-3


ตวอยาง ถงแกสใบหนงบรรจ O2 ไวท 20 บรรยากาศ 300 เคลวน เมอเปลยนไปบรรจ SO2 แทนทอณหภมและความดนเดยวกน พบวาถงนมนาหนกเพมขน 4 กโลกรม ถงใบนมปรมาตรบรรจประมาณกลตร (กาหนดใหคาคงทของแกส = 0.082 atm ⋅ L ⋅ mol-1 ⋅ K-1) 1) 0.154 2) 0.769 3) 76.875 4) 153.750 เฉลย 4) 153.750 ตวอยาง คาความชนของกราฟความสมพนธระหวางนาหนกโมเลกล (แกนนอน) และความหนาแนน (แกนตง) ของแกสอดมคตทภาวะ STP คอขอใด 1) 273R 2. -273R 3) 273R

1 4) - 273R1

เฉลย 3) 273R

1

ตวอยาง ภาชนะสองใบตอเชอมถงกนใบแรกมขนาด 2 ลตร บรรจแกส N2 ไว 3 บรรยากาศ ใบทสองขนาด 3 ลตร บรรจแกส O2 ไว 5 บรรยากาศ ทอณหภมคงท เมอเปดวาลวทกนระหวางภาชนะทงสอง จะเกดปฏกรยากนจนสมบรณไดผลตภณฑเปนออกไซดชนดหนงของไนโตรเจน มความดนเทากบ 1.2 บรรยากาศ โดยไมมสารตงตนใดเหลออย สตรออกไซดทเกดขนคอขอใด 1) NO2 2) NO3 3) N3O4 4) N2O5 เฉลย 4) N2O5


สมดลเคม การเปลยนแปลงททาใหเกดสมดล การเปลยนแปลงทเกดในระบบทอาจทาใหเกดสมดลทพบโดยทวไปม 3 อยาง ดงน 1. การเปลยนสถานะ 2. การละลาย 3. การเกดปฏกรยาเคม 1. สมดลของการเปลยนสถานะ เชน การเปลยนสถานะของไอโอดน (I2) จะมการระเหดและการตกผลกเกดขนพรอมๆ กน ดงสมการ I2(s) I2(g) สมวงเขม สมวงแดง 2. สมดลของการละลาย เกดในสารละลายทอมตว หรอสารทละลายไดยาก จะมการละลายและการตกผลกเกดขนพรอมๆ กนดงสมการ C12H22O11(s) C12H22O11(aq) 3. สมดลของการเกดปฏกรยาเคม เกดกบปฏกรยาทผนกลบได ซงโดยทวไปมคณสมบตดงน 1. เกดในระบบปด 2. อตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาเทากบอตราการเกดปฏกรยายอนกลบ 3. สมบตของระบบจะตองคงท 4. เปนสมดลไดนามก 5. สารทกตวในระบบตองอยครบ ไมวาปฏกรยาจะเกดนานเพยงใดกตาม 6. ระบบสามารถเขาสสมดลไดจากการเกดปฏกรยาไปขางหนาหรอยอนกลบกได 7. ทภาวะสมดล ความเขมขนของสารทกตวในระบบจะตองคงท แตไมจาเปนตองเทากน คาคงทสมดล กาหนดสมการทวไปดงน aA + bB cC + dD คาคงทสมดล คอ อตราสวนระหวางผลคณความเขมขนของผลตภณฑกบผลคณความเขมขนของสารตงตน เมอความเขมขนของแตละสารมเลขยกกาลงเทากบเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลของสารนนในสมการเคมทสมดลแลว ดงสมการ

Kc = badc

[B][A][D][C]

*** คา K ขนอยกบอณหภม ทกครงทบอกคา K ตองบอกอณหภมดวย เมออณหภมเปลยนไป คา K จะเปลยนไป


ในกรณทสารในปฏกรยามแกสเขามาเกยวของ เราสามารถเขยนคาคงทสมดลในรปความดน (Kp ) ไดดงน

Kp = bB

aA

dD

cCPPPP

ความสมพนธระหวาง Kp กบ Kc จากกฎของแกสสมบรณ PV = nRT ; P = (n/V)RT Kp = Kc(RT)∆n สมดลของการละลาย AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = [Ag+][Cl-] คาคงทสมดลเชงคณตศาสตร 1. การนาสมการมาบวกกน ใหนาคาคงทสมดลมาคณกน 2. การกลบสมการ ใหนาคาคงทสมดลกลบเศษเปนสวนและกลบสวนเปนเศษ 3. การนาคาคงทคณทงสมการ ใหนาคาคงทนนไปยกกาลงคาคงทสมดล คาคงทสมดลกบการดาเนนของปฏกรยา คาคงทสมดลบอกใหทราบถงทศทางการดาเนนเขาสภาวะสมดลได เนองจากคาคงทสมดลของปฏกรยาเปนอตราสวนระหวางความเขมขนของผลตภณฑกบความเขมขนของสารตงตน ณ ภาวะสมดลทอณหภมหนง 1. ถาคาคงทสมดลมคามากแสดงวามผลตภณฑเกดขนมาก นนคอกอนถงภาวะสมดลปฏกรยาดาเนนไปขางหนามากกวาปฏกรยายอนกลบ 2. คาคงทสมดลมคานอยแสดงวามผลตภณฑเกดขนนอยหรอปฏกรยาดาเนนไปขางหนาไดนอยกอนถงภาวะสมดล 3. คาคงทสมดลมากกวา 1 แสดงวาปฏกรยานนมผลตภณฑมากกวาสารตงตนแตถามคาคงทสมดลนอยกวา 1 แสดงวามผลตภณฑนอยกวาสารตงตน ***คาคงทสมดลจงบอกใหทราบแตเพยงวา ณ ภาวะสมดลมผลตภณฑหรอสารตงตนอยในระบบมากนอยกวากนเพยงใดแตไมไดบอกวาปฏกรยาเคมใดเกดขนเรวหรอชา*** ผลหารของปฏกรยา (reaction quotient, Qc) ใชสาหรบทานายหาทศทางการเคลอนทของสมดลในกรณทใสทงสารตงตนสารผลตภณฑ โดยหาไดจากการแทนคาความเขมขนเรมตนของสารตงตนและผลตภณฑในสมการคาคงทสมดล (Kc) เพอหาวาปฏกรยาจะเขาสสมดลในทศทางใด เราตองเปรยบเทยบคาของ Qc และ Kc โดยแบงเปน 3 กรณดงน • Qc > Kc ปฏกรยาดาเนนไปทางซายเพอเขาสสมดล • Qc = Kc ระบบอยในสมดล • Qc < Kc ปฏกรยาดาเนนไปทางขวาเพอเขาสสมดล การรบกวนสมดล หลกของเลอชาเตอลเอ (Le Chatelier’s Principle) กลาววา “เมอระบบอยในสมดลถาสภาวะของระบบเปลยนไประบบจะมการกระทาไปในทศทางตรงกนขามเพอทจะทาใหภาวะสมดลกลบคน”


องคประกอบทมผลตอสมดลเคม สงททาใหสมดลของระบบเปลยนแปลงคอ 1. ความเขมขน เมอมการเพมหรอลดความเขมขนของสาร ระบบจะทาในสงทตรงกนขามกบการรบกวนโดยระบบจะเลอนเปลยนทศทางของสมดลเพอปรบเขาสสมดลใหม 2. อณหภม การเพมหรอลดอณหภม จะสงผลตอทศทางของปฏกรยา โดยแบงการพจารณาไดสองกรณ กรณท 1 ปฏกรยาดดพลงงาน A + B + energy C + D A + B C + D ; ∆H = +57.1 kJ การเพมอณหภมจะทาใหสมดลเลอนมาทางดานขวา สวนการลดอณหภมจะทาใหสมดลเลอนมาทางดานซาย กรณท 2 ปฏกรยาคายพลงงาน A + B C + D + energy A + B C + D ; ∆H = -34.2 kJ การเพมอณหภมจะทาใหสมดลเลอนมาทางดานซาย สวนการลดอณหภมจะทาใหสมดลเลอนมาทางดานขวา 3. ความดน การปรบเพมและลดความดนจะมผลกบสารทมสถานะเปนแกสเทานน ซงการเพมความดนโดยการลดปรมาตรของระบบ จะทาใหระบบปรบเขาสสมดลใหมโดยการเลอนไปหาดานทมความดนนอย หรอดานทจานวนโมล ของสารนอย สวนการลดความดนโดยการเพมปรมาตร จะทาใหระบบรบเขาสสมดลใหมโดยการเลอนไปหาดานทมความดนนอย หรอดานทมจานวนโมลมาก สวนปฏกรยาทมจานวนโมลทงสองดานทเทากน ความดนจะไมมผลตอระบบนน ตวอยาง 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 เฉลย 4) รอยละของผลไดจากปฏกรยาเทากบ 86.67


ตวอยาง ภาชนะปดใบหนงบรรจของแขง N2O5 ไว 108 กรม เมอเกดการสลายตวทอณหภมคงทจะไดแกส NO2 และ O2 ขน ถาภาชนะนมขนาด 1 ลตร จะพบวาทสมดล N2O5 จะสลายตวไปรอยละ 50 ดงนนคาคงทปฏกรยาการสลายตวนเทากบเทาใด 1) 0.25 2) 1.00 3) 4.00 4) 8.00 เฉลย 1) 0.25 ตวอยาง จากปฏกรยา N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92 kJ การรบกวนสมดลและผลจากการปรบสมดล ขอใดถก

การรบกวนสมดล ทศทางการปรบสมดลปรมาณ NH3(g) ในสมดลใหม

เมอเทยบกบสมดลเดม คาคงทสมดล

1) ลดปรมาตรภาชนะ เกดไปทางซาย ลดลง เปลยนแปลง 2) เพม H2(g) เกดไปทางขวา ลดลง เทาเดม 3) กาจด NH3(g) ออกไป เกดไปทางซาย เพมขน เทาเดม 4) ลดอณหภม เกดไปทางขวา เพมขน เปลยนแปลง เฉลย 4) การรบกวนสมดล = ลดอณหภม, ทศทางการปรบสมดล = เกดไปทางขวา, ปรมาณ NH3(g) ใน

สมดลใหมเมอเทยบกบสมดลเดม = เพมขน และคาคงทสมดล = เปลยนแปลง ตวอยาง ปฏกรยาในขอใดมคา Kc เทากบ Kp 1) N2(g) + H2(g) NH3(g) 2) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 3) H2(g) + F2(g) HF(g) 4) O3(g) O2(g) เฉลย 3) H2(g) + F2(g) HF(g) ตวอยาง ขอใดกลาวถกตองเกยวกบสมดลเคม 1) คาคงทสมดลจะมคามากขน เมออณหภมสงขนเสมอ 2) ปฏกรยาทจะมสมดลได ตองเปนปฏกรยาในระบบปดเทานน 3) ถาคาคงทสมดลมากกวา 1 แสดงวามปรมาณผลตภณฑทเกดขนมากกวาสารตงตนทเหลออยเสมอ 4) มคาตอบถกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) ปฏกรยาทจะมสมดลได ตองเปนปฏกรยาในระบบปดเทานน


เคมอนทรย เคมอนทรยเปนวชาทศกษาเกยวกบสมบตทางกายภาพและสมบตทางเคมของสารประกอบคารบอน ซงเปนองคประกอบหลกของสงมชวตทวไป ซงอาจเรยกไดวา “สารอนทรย” ทงนสารประกอบคารบอนทกชนดไมไดถกจดเปนสารอนทรยทงหมด โดยกลมของสารประกอบคารบอนทไมใชสารอนทรย ไดแก 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

residuegroup

XC CH C CH

H

H

H

H

H

H

Hfunctional

group Residue group : เปนดานทมเฉพาะ C และ H จงเปนดานทมขวนอย และเฉอยตอการเกดปฏกรยาเคม Functional group : เปนดานทมขว และวองไวตอการเกดปฏกรยาเคมมากกวา


ประเภทของสารประกอบอนทรย ประเภทของสารประกอบอนทรย โครงสรางทวไป ชอของ functional group1. Hydrocarbon 1.1. Alkane R H - 1.2 Alkene R R - 1.3 Alkyne R R - 1.4 อนพนธของ Benzene R C6H5 aryl 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. Alkyl Halides R X (เมอ X คอ F, Cl, Br, I)

Isomerism ไอโซเมอรซม (Isomerism) หมายถง ปรากฏการณทสารประกอบมสตรโมเลกลเหมอนกน แตมโครงสรางไมเหมอนกน ทาใหมคณสมบตทงทางเคมและทางกายภาพทแตกตางกน เราเรยกสารทมปรากฏการณไอโซเมอรซมวา “ไอโซเมอร” (Isomer) สงสาคญทจะตองใชเพอตรวจสอบความเปนไอโซเมอรของสารประกอบคารบอน 1. สตรโมเลกลเหมอนกนหรอไม 2. สตรโครงสรางเหมอนกนหรอไม

DIFFERENT = สารประกอบมสตรโมเลกลตางกนและมโครงสรางตางกน (สารตางชนดกน)

ISOMER = สารประกอบทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตมโครงสรางตางกน (สารเปนไอโซเมอรกน)

SAME = สารประกอบมสตรโมเลกลเหมอนกนและมโครงสรางเหมอนกน (สารชนดเดยวกน)


โดยจะยกตวอยางจากโมเลกล C5H12O โดยจะแสดงโครงสรางบางโครงสรางทเปนไอโซเมอรกนไดดงตอไปน

Functional isomer : ม functional group แตกตางกน

OH O

Positional isomer : มตาแหนงของ functional group แตกตางกน

OH OH

Skeleton isomer : ม residue group แตกตางกน

OH

OH การหาจานวนไอโซเมอรทงหมดสามารถเรมตนโดยการพจารณาจากสตรโมเลกลวาสารตวนนนาจะมพนธะคหรอพนธะสาม หรอลกษณะโครงสรางทเปนวงหรอไม ซงการพจารณาสงเหลานสามารถทาไดโดยการหาจานวนคของไฮโดรเจนทหายไปหรอทเราเรยกวา คา Double Bond Equivalent (DBE) หรอคา degree of unsatturation ซงคานวณไดจากสมการตอไปน DBE = C - 2

H - 2X + 2

N + 1

โดย C = จานวนอะตอมของคารบอนในสารประกอบ H = จานวนอะตอมของไฮโดรเจนในสารประกอบ X = จานวนอะตอมของธาตฮาโลเจน (ธาตหมท 7A หรอหมท 17) ในสารประกอบ N = จานวนอะตอมของไนโตรเจนในสารประกอบ หมายเหต เราจะไมคดอะตอม O (ออกซเจน) ในสมการการคานวณคา DBE แตจะตองคดเผอโครงสรางแบบตางๆ เนองจากอะตอม O ในโมเลกลสามารถเกดพนธะคหรอพนธะเดยวกได “โดยสรปความหมายของ 1 DBE จะมคาเทากบการมพนธะค 1 ค หรอ วงปด 1 วง เพมขนมาในโครงสราง” เมอไดรปแบบโครงสรางทควรจะเปน จากนนเราจะทาการเขยนโครงสรางทเปนไปไดทงหมดของโมเลกลนนออกมาโดยนบจานวนอะตอมทงหมดแลวดรปแบบการตอกนของแตละอะตอม เพอสรางไอโซเมอรทเปนไปไดทงหมดของสตรโมเลกลนนออกมา ซงวธนเรยกวา “การหกแลวจบตอ” การเปรยบเทยบสมบตทางกายภาพของสารประกอบอนทรย สมบตทางกายภาพโดยทวไป หมายถง สถานะ จดเดอด จดหลอมเหลว และ ความสามารถในการละลายเปนตน 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

เพอความสะดวกในการศกษาเราจะแบงเนอหาของบทเรยนนออกเปน 2 สวนหลกๆ คอ 1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon Compounds) 2. สารประกอบอนทรย (Organic Compounds) 1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon Compounds) 1.1 ความหมายและสงทจาเปนตองรเกยวกบสารประกอบไฮโดรคารบอน สารประกอบไฮโดรคารบอน หมายถง สารประกอบทประกอบดวยธาตเพยง 2 ชนด คอ คารบอนและไฮโดรเจน ซงสารประกอบดงกลาวถอเปนสวนประกอบทสาคญของสารอนทรยในสวนทเปน Residue group นอกจากนเรายงพบสารประกอบไฮโดรคารบอนไดทวไปในอตสาหกรรมปโตรเลยม 1.2 ประเภทของสารประกอบไฮโดรคารบอน โดยใชลกษณะของโครงสรางและการทาปฏกรยาเปนเกณฑ

สารประกอบไฮโดรคารบอน(Hydrocarbon Compounds)

อะลฟาตกไฮโดรคารบอน(Aliphatic Hydrocarbon)

อะโรแมตกไฮโดรคารบอน(Aromatic Hydrocarbon)

แอลคนและไซโคลแอลคน(Alkene & Cycloalkene)

แอลไคนและไซโคลแอลไคน(Alkyne & Cycloalkyne)

แอลเคนและไซโคลแอลเคน(Alkane & Cycloalkane)


คณสมบตของสารประกอบไฮโดรคารบอน แบงไดตามตารางดงตอไปน ชนดของ สาร

สตร ทวไป

โครงสราง ทวไป

การ เรยกชอ

การ เผาไหม ปฏกรยาเคม

Alkane CnH2n+2

C H and

C C bonds

-ane

Cycloalkane CnH2n Alkane วงปด Cyclo--ane

ไมมเขมา

สามารถฟอกสโบรมนไดในทสวางโดยเกดปฏกรยา การแทนทไดกรดเปนผลตภณฑ

แสง+H C C HH

H

H

H2Br +H C C Br

H

H

H

HHBr(g)

Alkene CnH2n C C

-ene

Cycloalkene CnH2n-2 Alkene วงปด Cyclo--ene

มเขมาเลกนอย

1. สามารถฟอกสโบรมนไดทงในทสวางและทมด โดยเกดปฏกรยาการเตม

CH

HC

H

H+ 2Br Br C C Br

H

H

H

H 2. สามารถฟอกส KMnO4 โดยเกดปฏกรยา ออกซเดชน

3HCC

H

HC

H+ O 4H MnO2K 24 +

H C CH

OH

H3HC

OH+ 2KOH MnO2 2 +

Alkyne CnH2n-2 C C -yne

Cycloalkyne - Alkyne วงปด Cyclo--yne

มเขมา

1. สามารถฟอกสโบรมนไดทงในทสวางและทมด โดยเกดปฏกรยาการเตม

H+H C C H 22Br H C CBr Br

Br Br

2. สามารถฟอกส KMnO4 โดยเกดปฏกรยา ออกซเดชนโดยจะไดตะกอนสนาตาลของ MnO2 คลายกบกรณของ Alkene

Aromatic Ar-

- มเขมามาก

สามารถเกดปฏกรยาแทนทได แตตองมตวเรงปฏกรยาและสภาวะทเหมาะสม เชน

H

H H

H

H H

Cat.

42SOH+

H

H H

H HOH 2+

HSO3HSO3

หมายเหต สตรทวไปของสารประกอบแอลคน ไซโคลแอลคน เปนสตรทคดทจานวนพนธะค 1 พนธะ สวนแอลไคนและไซโคลแอลไคน จะเปนสตรทคดทพนธะสาม 1 พนธะ


ปฏกรยาการเผาไหมของสารประกอบไฮโดรคารบอน สามารถเกดปฏกรยาการเผาไหมทสมบรณ โดยมสมการทวไป ดงน CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + y/2H2O สวนการเผาไหมไมสมบรณ (Incomplete combustion) : เมอปฏกรยาการเผาไหมทเกดไมสมบรณ จะเหลอเขมา และควนดา ซงกคอ C เอาไว และม CO ปนออกมาดวย ซงการเผาไหมทไมสมบรณนนเกดไดจาก 1. สารอนทรยทม C C หรอ C C หรอ วงเบนซนซงเปนพนธะทแขงแรง จะทาใหไมสามารถสลายพนธะระหวางคารบอนทงหมดได จงเหลอเปนเขมา 2. ปรมาณ O2 นอยเกนไป เชน การเผาในภาชนะปดทม O2 เปนจานวนจากด 3. สารอนทรยทมขนาดโมเลกลใหญมาก ซงทาให O2 เขาแทรกทาปฏกรยาไดยาก จงเกดการเผาไหมท ไมสมบรณไดเชนกน ดงนน : เราสามารถเปรยบเทยบปรมาณเขมาไดดวยอตราสวน C : H ในโมเลกลนนโดยถา C : H มากสารนนจะมเขมามาก 2. สารประกอบอนทรย (Organic Compounds) สารอนทรย หมายถง สารประกอบของคารบอนทเกดจากสงมชวตหรอเกดจากการสงเคราะหของมนษย ซงจะมธาตตางๆ นอกเหนอจากไฮโดรเจนและคารบอน โดยสวนใหญจะมออกซเจนและไนโตรเจน หรอธาตอนอยดวย

ประเภทสาร ลกษณะ หมฟงกชน การเรยกชอ คณสมบต/ปฏกรยาเคม/ประโยชน

แอลกอฮอล (Alcohols)

ไฮดรอกซ (Hydroxyl) R OH

ลงทายดวย - ol

1. มจดเดอดสงกวาสารประกอบไฮโดรคารบอน ทวไป เพราะ โมเลกลสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนได 2. สามารถเปนกรดทางทฤษฎไดโดยการทาปฏกรยา กบ โลหะ โซเดยม (Na) แตไมสามารถ เปลยนสของกระดาษลตมส

2ROH + 2Na 2RO-Na+ + H2(g)

กรดอนทรย (Carboxylic

acid)

คารบอกซล (Carboxyl) R COOH

ลงทายดวย - oic acid

1. จดเดอดสงกวาแอลกอฮอลเพราะสามารถเกด พนธะ ไฮโดรเจนไดมากกวา 2. มฤทธเปนกรด เปลยนสกระดาษลตมสได 3. สามารถทาปฏกรยากบ Na และ NaHCO3 ดงสมการ

2R C OHO

++ 2Na 2R CO

+NaO- (g)H2

3NaHCOR C OHO

++ R CO

+NaO- (g)OC 2 + OH24. สามารถทาปฏกรยากบแอลกอฮอลไดเอสเทอร (Esterification)

R C OHO

++ R CO

OH2R′OH OR′+H


ประเภทสาร ลกษณะ หมฟงกชน การเรยกชอ คณสมบต/ปฏกรยาเคม/ประโยชน

เอสเทอร (Ester)

ออกซคารบอกซล (Oxycarboxyl) R COO R′

อานชอแอลกอฮอลลงทายดวย alkyl แลวตามดวยชอกรด ลงทายดวย - oate

1. เอสเทอรเปนสารทมกลนหอม สามารถสงเคราะหไดโดย นากรดอนทรยมาทาปฏกรยากบแอลกอฮอล โดยมกรด เปนตวเรงปฏกรยา 2. เอสเทอรสามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสโดยม กรด หรอเบส เปนตวเรงปฏกรยา ไดแอลกอฮอล และกรด อนทรยกลบมา

R CO

++ R CO

OH+HOR′ R′OH

อเทอร (Ether)

ออกซ (Oxy)

R O R′

อานชอ alkoxy (ดาน C นอย) แลวลงทายดวย alkoxy

(ดาน C มาก)

จดเดอดสงกวาสารประกอบไฮโดรคารบอน แตไมมากเทากบแอลกอฮอล ละลายนาไดเลกนอย นยมนามาใชเปนตวทาละลาย

แอลดไฮด (Aldehyde)

คารบอกซาลดไฮด (Carboxaldehyde)

R CO H

อานเหมอน alkane

แตตด e ออกแลวเตม - al

1. สามารถทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกตได ตะกอนสนาตาลแดงของ Cu2O 2. ละลายนาไดเลกนอย นยมใชเปนตวทาละลาย และสารทมกลนเฉพาะตว

คโตน (Ketone)

คารบอนล (Carbonyl) R CO R′


แตตด e ออกแลวเตม - one

นยมใชเปนตวทาละลาย และทงแอลดไฮดและคโตนมจดเดอดมากกวาสารประกอบไฮโดรคารบอนทวไป แตไมมากกวาแอลกอฮอล เพราะไมมพนธะไฮโดรเจน

เอมน (Amine)

อะมโน (Amino) R NH2


แตตด e ออกแลวเตม - amine

1. จดเดอดสงกวาไฮโดรคารบอนทวไปเพราะม พนธะไฮโดรเจน 2. มฤทธเปนเบส (เปลยนกระดาษลตมสจากสแดงเปน สนาเงน)

R NH2 + HCl R +3NH Cl-

3. การเกดเอไมด

R C OHO

++ R CO

OH22NHR′ NHR′

เอไมด (Amide)

เอไมด (Amide) R CONR′R″


แตตด e ออกแลวเตม -

amide

1. จดเดอดสงเนองจากมพนธะไฮโดรเจน 2. สามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส โดยมกรดหรอเบส เปนตวเรงปฏกรยา ไดกรดอนทรยและเอมน 3. สารประกอบเอไมดและเอมนสามารถละลายนา ไดเลกนอย 4. สารประกอบเอไมดมฤทธเปนกลาง เนองจากมโครงสรางท สามารถเกดเรโซแนนซได


ตวอยาง สารอนทรยทมสตรโมเลกลเปน C3H6O ทไมทาปฏกรยากบโลหะ Na มกชนด 1) 2 2) 3 3) 4 4) 5 เฉลย 4) 5 ตวอยาง สารประกอบอนทรยชนดหนงมวงเบนซนเปนองคประกอบ มสตรโมเลกลเปน C7H7NO2 มสมบตดงน ก. เปนของแขงสขาวละลายนาไดด ข. เมอทาปฏกรยากบ CH3OH จะไดสารประกอบ C8H9NO2 เปนของเหลวมกลนหอมเหมอนองน ค. เมอทาปฏกรยากบ CH3COCl จะไดสารประกอบ C9H9NO3 เปนของแขง สามารถเรองแสงสนา

เงนไดเมอถกบดหรอถ สารประกอบอนทรยนนควรมสตรโครงสรางตามขอใด

1)

O

OH

2NH 2)

O

OH2NH

3) OHO

2NH 4) O

HN

OH

H

เฉลย 1)

O

OH

2NH

ตวอยาง ตารางผลการทดสอบสารอนทรย

สารทใชทดสอบ สารอนทรย

นา NaHCO3 Na NaOH (ตม) Br2 ใน CCl4 (ในทมด)A ไมละลาย ไมเกด CO2 ไมเกด H2 ไมเกดปฏกรยา Br2 สจางลง B ละลาย เกด CO2 เกด H2 เกดปฏกรยา ไมเปลยน C ละลาย ไมเกด CO2 เกด H2 ไมเกดปฏกรยา ไมเปลยน D ละลาย ไมเกด CO2 ไมเกด H2 เกดปฏกรยา ไมเปลยน


ขอใดระบชอสารไดสอดคลองกบผลการทดลอง A B C D 1) Cyclohexane Propanoic acid Ethanol Methyl ethanoate 2) Cyclohexane Propanol Ethane Propene 3) Hexanoic acid Propane Ethanoic acid Propanol 4) Hexanol Propene Ethyl acetate Propanoic acid

เฉลย 1) A = Cyclohexane, B = Propanoic acid, C = Ethanol และ D = Methyl ethanoate ตวอยาง สารประกอบในขอใดตอไปนทมจานวนไอโซเมอรทเปนสารอะโรมาตกตางจากขออน

1) 2)

ClBr

3)

BrBr 4)

BrBr

Br

เฉลย 1)

ตวอยาง ในการทดสอบเพอจาแนกสารประกอบอนทรยทมหมฟงกชนทแตกตางกน ขอใดถก 1) แอลกอฮอล และอเทอร ทดสอบดวยสารละลาย NaHCO3 2) แอลเคน และแอลคน ทดสอบดวยสารละลาย KMnO4 3) กรดอนทรย และ กรดไขมน ทดสอบดวยโลหะ Na 4) มคาตอบถกมากกวา 1 ขอ เฉลย 2) แอลเคน และแอลคน ทดสอบดวยสารละลาย KMnO4


สารชวโมเลกล สารชวโมเลกล คอ สารอนทรยโมเลกลใหญทสามารถพบไดในรางกายของสงมชวต ซงจะประกอบดวยธาตหลก ไดแก C H O และในกรณทเปนโปรตนและกรดนวคลอกจะมธาตไนโตรเจนเปนองคประกอบ โดยเราสามารถแบงการศกษาออกเปนสาร 4 จาพวกดวยกน ไดแก โปรตน คารโบไฮเดรต ไขมน และกรดนวคลอก โดยบทบาทและประโยชนของสารชวโมเลกลมดงตอไปน 1. ใชในการเจรญเตบโต 2. ถายทอดลกษณะทางพนธกรรม 3. ชวยใหผวหนงชมชน สขภาพผมและเลบด 4. เปนสวนหนงในการรกษาสมดลของนาและกรด-เบส 5. สลายใหพลงงาน 6. เปนสวนประกอบของฮอรโมน เอนไซม และระบบภมคมกน โปรตน (Protein) โปรตนถอวาเปนสารชวโมเลกลทรางกายของคนเรามมากกวาสารชวโมเลกลอนๆ (50% ของนาหนกแหงของคนเราประกอบดวยโปรตน) 1. โปรตนประกอบดวย C H O N เปนธาตองคประกอบหลก นอกจากนอาจจะม S, P, Fe, Zn และ Cu เปนองคประกอบดวย 2. เราสามารถจดโปรตนเปนสารประเภทพอลเมอรไดเนองจากโปรตนม Monomer เปนกรดอะมโน ซงถาหากวา กรดอะมโนทนามาประกอบเปนโปรตนนนเปนกรดอะมโนชนดเดยวกน จะจดวาเปนโฮโมพอลเมอร แตถาหากวา กรดอะมโนทนามาตอกนเปนโปรตนประกอบไปดวยอะมโนทตางชนดกนจะจดเปนโคพอลเมอร 3. โปรตนมหนวยยอยทเรยกวา กรดอะมโน (Amino Acid) ซงโปรตนเกดจากกรดอะมโนจานวนมากกวา 50 หนวยมาเชอมกนดวยพนธะระหวางโมเลกลของกรดอะมโนทเรยกวา พนธะเพปไทด (Peptide Bond) 4. โครงสรางทวไปของกรดอะมโน ประกอบไปดวย 3 สวนทสาคญ ไดแก 1. หม carboxyl (COOH) 2. หมอะมโน (NH2) 3. ไฮโดรคารบอนทเรยกวา side chain (R) 5. เราสามารถแบงกรดอะมโนจานวน 22 ชนดทรางกายเราไดจากการยอยโปรตนออกเปน 2 ประเภทตามเกณฑการใชประโยชน ไดแก - กรดอะมโนทไมจาเปนตอรางกาย คอ กรดอะมโนทรางกายมนษยสามารถสงเคราะหขนมาเองได - กรดอะมโนทจาเปนตอรางกาย คอ กรดอะมโนทรางกายมนษยไมสามารถสงเคราะหขนมาเองได มทงหมด 8 ชนด ไดแก ไลซน ทรโอนน ไอโซลวซน ลวซน ทรปโตเฟน วาลน เมไทโอนน ฟนลอะลานน สาหรบเดกทารกตองการอารจนน และฮสทดนเพมเตม

CHNH2 C OHR

O

หมคารบอกซลหมอะมโน


6. กรดอะมโนแตละชนดสามารถทาปฏกรยารวมตวกนแบบควบแนนโดยมผลตภณฑขางเคยงเปนนา ดงสมการ

O+C C OH

H

1RNH2

OC C OHH

2RNH2

OC CH

1RNH2 N C

HC OH + OH2

O2RH

ทงนการรวมกนของกรดอะมโนอาจเกดไดหลายโมเลกล กอใหเกดรปแบบทมากมายของโปรตน 7. การเรยกชอสารประกอบเพปไทดนน ใหเรยกชอตามจานวนของกรดอะมโนทประกอบกน

จานวนกรดอะมโน จานวนพนธะเพปไทด ชอสาร 2 1 ไดเพปไทด 3 2 ไตรเพปไทด 4 3 เตตระเพปไทด

ตงแต 10-50 9-49 พอลเพปไทด มากกวา 50 มากกวา 49 โปรตน

8. สารประกอบเพปไทดนนสามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสโดยมความรอนและกรดหรอเบสเปนตวเรงปฏกรยาจะไดเปนกรดอะมโนองคประกอบของตวเองกลบมา 9. โมเลกลของโปรตนอาจประกอบดวยพอลเพปไทด 1 สาย หรอมากกวา 1 สายกได นอกจากนนสาย พอลเพปไทดอาจมการเปลยนไปเปนโครงสรางตางๆ ไดอกหลายแบบทาใหสามารถแบงโปรตนตามโครงสรางทตางกนเปน 4 ระดบ ดงน 1. โครงสรางปฐมภม (Primary Structure) เปนโครงสรางในระดบทงายทสด เปนการแสดงการเรยงลาดบของกรดอะมโนทเชอมตอกนเปนสายยาวในโมเลกลโปรตน การเรยงลาดบของกรดอะมโนในโปรตน แตละชนดจะมความแตกตางกนและมความจาเพาะเจาะจง การเขยนลาดบกรดอะมโนสลบกนกทาใหไดความหมายทผดเพยนไป ในการเขยนการเรยงลาดบกรดอะมโนตามหลกสากล จะเขยนแทนเพปไทดดวยระบบสามตวอกษรของกรดอะมโนชนดนน จากปลายเอน (N-terminal) ไปปลายซ (C-terminal) เพอปองกนความสบสน 2. โครงสรางทตยภม (Secondary Structure) เปนโครงสรางทเกดจากการขดหรอมวนหรอพบตวของโครงสรางปฐมภม เนองมาจากการเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางหมคารบอนล (C O) ของกรดอะมโนตวหนงกบหมอะมโน (N H) ของกรดอะมโนอกตวหนงในระยะถดไป 4 หนวยในสายเพปไทดเดยวกน เกดโครงสรางในลกษณะบดเปนเกลยวเหมอนขดสปรง ซงเรยกวาเกลยวแอลฟา (α-Helix) ถาพนธะไฮโดรเจนเกดจากหมคารบอนล (C O) ของกรดอะมโนตวหนงกบหมอะมโน (N H) ของกรดอะมโนอกตวหนงระหวางสายเพปไทดทอยตดกนหรอใกลกน จะเกดโครงสรางทมลกษณะเปนแผนพบงอซงเรยกวา แผนเบตา (β-Sheet) ซงสามารถเกดซอนทบกนไปมาไดเหมอนจบกระโปรงโดยสามารถเกดได 2 ลกษณะ คอ เกดพนธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดทหนดานปลายเอนไปทางเดยวกน เรยกวา พาราเลล (Parallel) กบการเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางสายเพปไทดทหนปลายเอนไปทางตรงขามกน เรยกวา แอนตพาราเลล (Anti Parallel)


3. โครงสรางตตยภม (Tertiary Structure) เปนโครงสรางทเกดจากโครงสรางทตยภมเกดการมวนเขาหากนและไขวกนโดยมแรงยดเหนยวหลายชนด เกดเปนรปรางตางทมความจาเพาะในโปรตนแตละชนด โดยแรงยดเหนยวสาคญทพบ เชน พนธะไฮโดรเจน แรงระหวางประจ พนธะไดซลไฟด แรงลอนดอน แรงไดโพลไดโพล ซงแรงเหลานจะยดเหนยวกนทาใหโครงสรางตตยภมอยตวได 4. โครงสรางจตรภม (Quaternary Structure) เปนโครงสรางของโปรตนขนาดใหญทมความซบซอนมาก เกดจากการรวมตวของโครงสรางตตยภมหนวยยอยชนดเดยวกนหรอตางชนดกน โดยอาศยแรงยดเหนยวเหมอนกบทพบในโครงสรางตตยภม และอาจจะมโมเลกลหรออะตอมอนๆ อยในโครงสรางดวย เชน ในโปรตนฮโมโกลบนทมรปรางเปนทรงกลมประกอบดวยเพปไทดหนวยยอย 4 หนวยและมอะตอมเหลกเปนองคประกอบ หรอโปรตนคอลลาเจนทมรปรางเปนเกลยวเสนตรงขนาดใหญ ซงเกดจากเกลยวแอลฟา 3 เกลยวมามวนพนกน เปนตน 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 ไฟโบรอน ในเสนไหม มโครงสรางเปนแผนเบตาแบบแอนตพาราเลล การเรยงลาดบของกรดอะมโนในพอลเพปไทดของไฟโบรอน ประกอบดวยกรดอะมโน 6 หนวยเรยงลาดบเปนหนวยซา คอ ไกลซน-ซรน-ไกลซน-อะลานน-ไกลซน-อะลานน (GSGAGA) คอลลาเจนในกลามเนอ อลาสตนในเสนเอน เคราตนในเสนผม เปนตน 10. การทดสอบโปรตนใชสารละลายไบยเรต (Biuret) ซงเปน CuSO4 ใน NaOH หรอในเบสจะไดตะกอนสมวงปนนาเงน ซงเกดเปนสารเชงซอนทเรยกวา “ไบยเรต” - ปฏกรยานจะเกดขนกตอเมอสารตวอยางนนประกอบไปดวยพนธะเพปไทดตงแต 2 พนธะขนไป - การทดสอบนเราอาจเรยกอกชอหนงวา การทดสอบไบยเรต

O

2OH

O

OO

OH2HN NH

NHHN+2Cu


11. เมอนาโปรตนมาตมจะทาใหโปรตนสญเสยสมรรถภาพทางชวภาพ คอ จะทาลายโครงสรางทซบซอนของโปรตนออกไป ทาใหความสามารถในการเรงปฏกรยาของเอนไซมเสอมลง หรอถาหากนาโปรตนมาเตม กรด เบส เอทานอล หรอ Pb(NO3)2 จะทาใหโปรตนเกดการตกตะกอน ดงนนโดยสรปการเปลยนสภาพของโปรตน ประกอบไปดวยปจจยตางๆ ดงตอไปน - ความรอน - ความเปนกรด-เบส - โลหะหนกบางชนด - ตวทาละลายอนทรย คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) 1. คารโบไฮเดรตประกอบดวยธาตหลก ไดแก C H O เปนสารประกอบประเภทพอลแอลดไฮด หรอ พอลไฮดรอกซคโตนเปนสวนประกอบของเยอหมเซลลของสงมชวตและกระดองของสตวบางชนด เชน ปและหอยทาก เปนตน นอกจากนคารโบไฮเดรตยงถอเปนสารใหพลงงานทมความสาคญมากทสดในรางกายของสงมชวตอกดวย 2. เราสามารถแบงคารโบไฮเดรตออกเปน 3 ประเภท ไดแก • มอนอแซกคาไรด (Monosaccharides) • โอลโกแซกคาไรด (Oligosaccharides) • พอลแซกคาไรด (Polysaccharides) มอนอแซกคาไรด (Monosaccharide) คอ นาตาลโมเลกลเดยวมสตรทวไปเปน (CH2O)n ไดแก นาตาลทมคารบอน 5 อะตอม เชน ไรโบส (C5H10O5) นาตาลทมจานวนคารบอน 6 อะตอม เชน กลโคส กาแลกโทส และฟรกโทสมสตรโมเลกลเหมอนกน (C6H12O6) แตสตรโครงสรางตางกนจงมสมบตตางกน เรายงสามารถแบงนาตาลโมเลกลเดยวตามหมฟงกชน ดงน นาตาลอลโดส (Aldoses) เปนนาตาลทมหมคารบอกซาลดไฮดซงสามารถทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกตไดตะกอนสแดงอฐ เชน กลโคส กาแลกโทส และไรโบส เปนตน นาตาลคโตส (Ketoses) เปนนาตาลทมหมคารบอนลซงสามารถทาปฏกรยากบสารละลายเบเนดกต ไดตะกอนสแดงอฐไดเชนกน ไดแก ฟรกโทส เปนตน ทงนนาตาลโมเลกลเดยวยงสามารถแบงออกไดอกเปนชนดยอยๆ โดยอาศยหลกเกณฑตามจานวนคารบอนในโมเลกลกได ไดแก 1. นาตาลไตรโอส (Triose Sugar คอ นาตาลทม 3 คารบอน : จดเปนนาตาลทมขนาดเลกทสด) 2. นาตาลเทโทรส (Tetrose Sugar คอ นาตาลทม 4 คารบอน) 3. นาตาลเพนโทส (Pentose Sugar คอ นาตาลทม 5 คารบอน) 4. นาตาลเฮกโซส (Hexose Sugar คอ นาตาลทม 6 คารบอน) 5. นาตาลเฮปโทส (Heptose Sugar คอ นาตาลทม 7 คารบอน : เปนนาตาลในธรรมชาตขนาดใหญทสด) ดงนน ถาเปนนาตาลทมหมฟงกชนเปนแอลดไฮดและมจานวนคารบอนเทากบ 6 อะตอม กจะเรยกวาเปนนาตาลในกลมแอลโดเฮกโซส (Aldohexose Sugar) เปนตน


การทดสอบนาตาลโดยการใชสารละลายเบเนดกต สารละลายเบเนดกตเปนสารละลายทประกอบดวยคอปเปอร (II) ซลเฟต โซเดยมคารบอเนต และโซเดยม- ซเตรต ปกตเปนสารละลายทมฟา แตเมอทาปฏกรยาจะใหเปนตะกอนสแดงอฐ สามารถเกดปฏกรยารดอกซไดกบสารทมหมฟงกชนเปนแอลดไฮด / แอลฟาไฮดรอกซคโตน / มอนอแซกคาไรดและไดแซกคาไรดทวไป ยกเวน ซโครส สมการเคมแสดงปฎกรยากบสารละลายเบเนดกต

OR C H + +22Cu + -5OH

สารละลายเบเนดกตมอนอแซกคาไรดและไดแซกคาไรดทวไป ยกเวนซโครส

∆ ตะกอนสแดงอฐ

OR C + O2Cu2 + O3H2

-O

โอลโกแซกคาไรด (Oligosaccharides) เปนสารทเกดจากนาตาลโมเลกลเดยว 2-10 โมเลกลมารวมตวกน โดยการเชอมดงกลาวนนจะเปนการเชอมแบบ C O C หรอเรยกวาพนธะไกลโคซดก (Glycosidic) ไดแก ไดแซกคาไรด (Disaccharides) หรอนาตาลโมเลกลค จะเกดจากนาตาลโมเลกลเดยว 2 โมเลกล มารวมตวกนโดยกาจดนาออกไป 1 โมเลกล เชน ซโครส (C12H22O11) เกดจากกลโคสรวมตวกบฟรกโทส

กลโคส + OH2ฟรกโทส ซโครส (นาตาลทราย)

CHOH2CHOH2

HOHO HOOHOHHO

HO กรด

OHCH2

CHOH2HO

HO OH

HOHO

OHCH2

OHCH2

+O O

OOO

ไตรแซกคาไรด (Trisaccharide) เปนนาตาลทประกอบดวยนาตาลโมเลกลเดยว 3 โมเลกล โดยนาตาลไตรแซกคาไรดทพบบอยในธรรมชาต คอ ราฟฟโนส (Raffinose) ซงประกอบดวยฟรกโทส + กลโคส + กาแลกโทส พบในนาตาลจากหวบทและพชชนสงชนดอนๆ อกหลายชนด เปนตน พอลแซกคาไรด (Polysaccharides) เกดจากนาตาลโมเลกลเดยวหลายโมเลกลมาเชอมตอกนเปนสายยาว เชน แปง เซลลโลส ไกลโคเจน ซงทาใหพอลแซกคาไรดเปนสารคารโบไฮเดรตทมโครงสรางซบซอนมากทสด nGlucose Polysaccharide nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O


เราสามารถแบงการศกษาพอลแซกคาไรด ออกเปน 3 ชนด ดงน 1. แปง (Starch) เปนคารโบไฮเดรตทสะสมอยในพช พบทงใบ ลาตน ราก ผล และเมลด มลกษณะเปนผงสขาว ไมละลายนา ประกอบดวยพอลแซกคาไรด 2 ชนด คอ 1.1 อะไมโลส (Amylose) ซงเปนกลโคสทตอเปนโซยาวและขดเปนเกลยว (Helix)

O

OHCH2

OHOH

OH300-600

OHOHOH O

OHOH

OHCH2OHCH2OOO

OO

Amylose

1.2 อะไมโลเพกตน (Amylopectin) ซงเปนกลโคสทตอโซกง

OH

HOHO

OO

OOH

HOHO

OO

OHO

HOO

O

OH

HO

OHO

O Amylopectin

โดยทวไปแปงจะประกอบดวยอะไมโลส 20% และเปนอะไมโลเพกตน 80% การทดสอบแปง เราสามารถทาการทดสอบแปงไดโดยการใชสารละลายไอโอดนซงจะใหสารประกอบเชงซอนทมสนาเงน ดงน

O

OH

OH

OHO

Amylosehelice with theglucose-monomerunit :


2. ไกลโคเจน (Glycogen) เปนคารโบไฮเดรตทอยในสตว ประกอบดวยกลโคสทตอกนแบบโซยาวและมกง ซงมกจะถกสะสมในตบของคนและสตวและใชเปนแหลงพลงงานสารองและมหนาทปรบระดบกลโคสเลอดใหคงท ไกลโคเจน มลกษณะเปนผงสขาว ไมละลายนา เมอนาไปทาปฏกรยากบสารละลายไอโอดนจะใหสารสแดงเขม โครงสรางของไกลโคเจนเปน ดงน

O

OHCH2

OH

OH

OHOHHO O

OHOH

OHCH2OHCH2OOO

OO O

O

2CH

OH

OH

OHOHO

OHOH

OHCH2OHCH2OOO

OO OOO OOH

OH

OHO

OH

OHCH2OO

O O

OHCH2

3. เซลลโลส (Cellulose) เปนคารโบไฮเดรตทประกอบดวยกลโคสจานวนมากมายมาตอกนเปนโซยาวไมมกงและเกดพนธะระหวางกนเปนเบตากลโคส ซงจะแตกตางจากแปงและไกลโคเจนทเปนแอลฟากลโคส เซลลโลสเปนสวนประกอบของผนงเซลลของพช มกจะพบในพช เชน เนอไม ฝาย สาล เซลลโลสไมละลายนา ไมทาปฏกรยากบสารละลายไอโอดน และสารละลายเบเนดกต นอกจากนรางกายของมนษยยงไมสามารถยอยเซลลโลสไดเนองจากไมมเอนไซมทเหมาะสม โครงสรางของเซลลโลสเปน ดงน


ลพด (Lipids) 1. ลพด ประกอบดวยธาตหลก คอ C H O นอกจากนยงอาจประกอบดวย N และ P ลพดไมละลายนา ซงโดยสวนใหญลพดเปนสารประกอบเอสเทอรทเกดจากกรดไขมนกบกลเซอรอล ประเภทของลพด ลพดอาจแบงไดเปน 3 ประเภท คอ 1. ลพดอยางงายหรอลพดธรรมดา (Simple lipid) ซงไดแก ไขมน (Fat) นามน (Oil) และไข (Wax) 2. ลพดเชงประกอบ (Compound lipid) หมายถง ลพดอยางงายทมองคประกอบอนรวมอยดวย เชน ฟอสโฟลพด ประกอบดวยลพดอยางงายและหมฟอสเฟต ไกลโคลพด ประกอบดวยลพดอยางงายและคารโบไฮเดรต ลโพโปรตน ประกอบดวยลพดอยางงายและโปรตน 3. ลพดเบดเตลด (Miscellaneous lipid) หมายถง สารอนๆ ทมสมบตคลายกบลพด แตไมเปนสารประกอบ ประเภทเอสเทอรของกรดไขมนกบกลเซอรอล ไมทาปฏกรยากบสารละลายเบส สารเหลาน ไดแก สเตอรรอยด วตามนทละลายไดในนามน และสารประกอบประเภทเทอรพน 2. ไขมนและนามน จดเปนลพดประเภทหนง ซงเกดจากการรวมกนระหวางกรดไขมน 3 โมเลกล (อาจจะเปนกรดไขมนตางชนดกนกได) กบกลเซอรอล 1 โมเลกล เรยกสารประเภทนวา ไตรกลเซอไรด (Triglyceride) โดยทสามารถแสดงเปนสมการได ดงน

OHOH

OHCH2HCCH2

+ C R3 HOO

CH2

HC

CH2

+O C

O

R

C

O

O

O

C RO

OH3 2

กลเซอรอล กรดไขมน ไตรกลเซอไรด นา

R

หากมองโดยทวไปจะเหนวาสมการการเกดไตรกลเซอไรดนนคลายกบสมการเอสเทอรฟเคชนในเรองเคมอนทรย 3. ไขมน (Fats) และนามน (Oils) มความแตกตางกนตรงทความเสถยรทอณหภมหอง โดยทอณหภมหองไขมนจะมสถานะเปนของแขง ในขณะทนามนจะมสถานะเปนของเหลว สาเหตททาใหสาร 2 ชนดนมความแตกตางกน เนองมาจากทสวนประกอบของไตรกลเซอไรดทง 2 แบบนประกอบดวยกรดไขมนทตางชนดกน 4. กรดไขมน (Fatty Acid) คอ กรดอนทรยชนดหนงทมสตรทวไป คอ R COOH แตเนองจากหม R มขนาดใหญมาก (ม C ตงแต 11 อะตอมขนไป) ซงเราสามารถแบงกรดไขมนออกเปน 2 ชนด คอ a. กรดไขมนอมตว เกดจากการท Side chain (หม R) ของกรดไขมนนนประกอบดวยพนธะเดยวทงหมด ซงมสตรทวไป ดงน CnH2n+1COOH โดยกรดไขมนอมตวทมมากทสด ไดแก กรดสเตยรก (C17H35COOH)

OHO

Lauric acid


b. กรดไขมนไมอมตว เกดจากการทหม R ของกรดไขมนนนประกอบดวยพนธะคหรอพนธะสามในโมเลกล ซงจะทาใหเราไมสามารถหาสตรทวไปของกรดไขมนไมอมตวไดและไมเขาสตรทวไปของกรดไขมนอมตว ดงนนเราสามารถเชคความอมตวของกรดไขมนไดจากสตรทวไปของกรดไขมนอมตว โดยกรดไขมนทไมอมตวทมมากทสด คอ กรดโอเลอก (C17H33COOH)

HOO

trans-Oleic acid

HOO

cis-Oleic acid

จากขอมลความอมตวของกรดไขมน ทาใหเราสามารถสรปได ดงน I. กรดไขมนจะมจดหลอมเหลวเพมขน เมอมวลโมเลกลเพมขน II. กรดไขมนอมตวจะมจดหลอมเหลวมากกวากรดไขมนไมอมตว III. เมอหม R ของกรดไขมนมพนธะคเพมขน จดหลอมเหลวจะลดลง 5. ไข (Waxes) เปนสารประกอบเอสเทอรทเกดจากกรดไขมนทาปฏกรยากบแอลกอฮอลโมเลกลใหญ (C ตงแต 24-36 อะตอม) มกจะมสถานะเปนของแขง เชน ขผง ไขคานบา ไขวาฬ เปนตน โดยสวนใหญเราจะนาไขมาใชทาเปนสารเคลอบผวเพอปองกนนา เชน เทยนไข เครองสาอาง 6. คณสมบตและปฏกรยาตางๆ ของไขมน สรปไดดงน • เราสามารถทดสอบความอมตวของกรดไขมนไดโดยการใชนาโบรมน (Br2) ซงสามารถทาไดโดยการนบหยดปรมาณโบรมนทใชในฟอกส (หยดจนกระทงไมฟอกสแลวบนทกจานวนหยด) โดยถายงใชจานวนหยดโบรมนมาก กรดไขมนนนกจะยงไมอมตวมาก ถาใชโบรมนนอยกแสดงวากรดไขมนมความอมตว เปลองโบรมนนอย → กนนอย → อมมาก เปลองโบรมนมาก → กนมาก → ไมอม


• เมอเกบไวนานจะเกดการเหมนหน (Rancidity) ซงถาดจากโครงสรางพวกไขมนหรอนามนจากพชจะเหมนหนดกวาจากสตว แตสภาพเปนจรงจากพชจะเหมนหนนอยกวาสตว เนองจากมพวกสารกนหน (Antioxidant) เชน Vitamin C และ E นอกจากนยงมสารกนหนทไดจากการสงเคราะห เชน Butylated Hydroxyanisole (BHA), Butylated Hydroxytoluene (BHT)

O

OH

O

OHBHA

OH

BHT • ปฏกรยาการเหมนหนม 2 แบบ 1. เกดผานปฏกรยา Hydrolysis ซงเกดจากนาในไขมนจะเกดจากไฮโดรไลซไดกรดไขมนและกลเซอรอลทมกลน ซงจะเกดไดจะตองมแบคทเรยเปนตวเรงปฏกรยา 2. เกดผานปฏกรยา Oxidation ซงเกดจาก O2 ในอากาศจะออกซไดซตรงตาแหนงพนธะคและมความรอนเรงปฏกรยาจะไดพวกแอลดไฮดทมกลน • การทดสอบไขมนทาไดโดยการนาไขมนไปถกบกระดาษ ถากระดาษนนโปรงแสง แสดงวาเปนไขมน • การทาเนยเทยม คอ กระบวนการการนานามนมาทาปฏกรยาไฮโดรจเนชน (เตมไฮโดรเจนเขาไป) โดยจะตองตวเรงปฏกรยาทเหมาะสม เชน โลหะ Pt หรอ Ni ทาใหไดโมเลกลทอมตว และมผลทาใหมจดหลอมเหลวเพมขนดวย สบ (Soap) ปฏกรยาการเกดสบ เรยกวา ปฏกรยาสะปอนนฟเคชน (Sponification) ซงเปนปฏกรยาทเกดจากการนาสบไปตมกบสารละลายเบสจะไดเกลอของกรดไขมน โดยมสมการทวไปคลายกบสมการไฮโดรไลซสของเอสเทอรเมอใชตวเรงปฏกรยาเปนเบส ดงน

ONaOH/H3 2

heat

O

O

O

RO

R

R

O

OO

3 RONa

+O

O

H

H

OH

ไขมน + สารละลายเบส → เกลอของกรดไขมน (สบ) + กลเซอรอล

สบเปนสารลดแรงตงผวชนดหนงโดยสบทไดจากเกลอโซเดยมจะมความแขงมากกวาสบทไดจากเกลอโพแทสเซยม นอกจากนสบททาจากไขมนสตวจะมความแขงมากกวาสบททาจากพช

O NaO

ภาพโครงสรางของสบ


การละลายนาและการทางานของสบ เนองจากโครงสรางของสบจะประกอบไปดวย 2 สวน นนกคอ สวนทเปน Side chain ขนาดใหญทเปนสวนทไมมขว และสวนทเปน COO-Na+ ทเปนสวนทมขว ดงนนทาใหเวลาทเราถสบ สบจะใชหลกการละลาย Like Dissolve Like ทจะหนขางทไมมขวนนเขาสสงสกปรกและไขมนตามรางกายของเรา และหนดานทมขวออก จากนนเมอเราราดนาจะทาใหสวนทมขวนนถกนาชะลางออกไปและดงเอาสงสกปรกนนตามออกไปดวย กลาวคอ สบทาหนาทเปนประสานระหวางไขมนกบนานนเอง (ปกตนากบนามนจะไมละลายเปนเนอเดยวกน) โดยชวงทเกดการจดเรยงตวของโมเลกลในนา เรยกวา ไมเซลล (Micelle)

ปญหาของสบ คอ สบไมสามารถทางานไดดเมอใชในนากระดางซงเปนนาทมปรมาณแคลเซยมไอออนและแมกนเซยมไอออน ซงไอออน 2 ชนดนจะเขาไปรวมตวกบสบเกดเปนเกลอแคลเซยมและเกลอแมกนเซยม ของกรดไขมนแทน ซงสารใหมนทเกดขนจะเปนไคลสบ ซงทาใหสนเปลองสบเปนจานวนมาก เนองจากการละลายนาของสบลดลงอยางมาก ดงนนเพอแกปญหาดงกลาวนกวทยาศาสตรจงไดสงเคราะหผงซกฟอก (Detergent) ขนมาใชแทนสบ ผงซกฟอก (Detergent) เปนสารซกลางทผลตขนมาใชแทนสบ ซงเปนเกลอโซเดยมซลโฟเนตของไฮโดรคารบอน มสตรทวไปเปน R- -

3SO Na+ ผงซกฟอกมขอดเหนอสบ คอ สามารถทางานไดด แมในนากระดางทมไอออน Ca2+, Fe2+, Fe3+ และ Mg2+ ถาหมแอลคลเปนเสนตรง (LAS : Linear Alkyl Benzene Sulfonate) จะถกยอยดวยจลนทรยไดด เกดมลพษนอย แตถาหมแอลคลเปนโซกง (ABS : Alkyl Benzene Sulfonate) จลนทรยจะยอยไดยาก โดยโครงสรางของผงซกฟอกแตละแบบมดงตอไปน

SO

O

+NaO-

โครงสรางของผงซกฟอกประเภทโซเดยมแอลคลซลโฟเนต


SO

O

+NaO-

โครงสรางของผงซกฟอกประเภท LAS

SO

O

+NaO-

โครงสรางของผงซกฟอกประเภท ABS

นอกจากนองคประกอบอนของผงซกฟอก อาจมสวนประกอบดงน • บลเดอร (Builder): Na5P3O10 (โซเดยมไตรโพลฟอสเฟต) มหนาททาใหนาทเปนเบสเกดการชาระลางไดดขน โดยจะเขาไปลดความกระดางของนา แตมขอเสย คอ เนองจากประกอบดวยสารประกอบฟอสเฟตจะเปนอาหารทดของพชทาใหพชนาเจรญเตบโตไดเรวเปนปญหาตอสงแวดลอม • อมลซไฟเออร (Emulsifier): cellulose-OCH2

-2CO Na+ มหนาทปองกนไมใหผงซกฟอกตกตะกอน

• สารฟอกขาว (Bleach): NaOCl, Ca(OCl)2 มหนาททาใหเสอผาขาวขนเพราะเขาไปปองกนการเปลยนแปลงของโมเลกลสเมอถกแสงแดด • สารปองกนสนม (Corrosion Inhibitor): Na2Si3O7 มหนาทปองกนไมใหโลหะในเสอผา เชน กระดม ซปนนเกดสนม โดยจะเคลอบฟลมบางๆ ไว กรดนวคลอก (Nucleic acid) กรดนวคลอกเปนสารทมโมเลกลขนาดใหญ เปนพอลเมอรทพบบนโครโมโซมในนวเคลยสของเซลล มสมบตเปนกรด และมหนาทควบคมการสงเคราะหโปรตนซงนาไปสการถายทอดทางพนธกรรมจากรนพอแมไปส รนลก แบงออกไดเปน 2 ชนด คอ 1. กรดดออกซไรโบนวคลอก (Deoxyribonucleic acid): DNA สวนใหญพบในนวเคลยสของเซลลทวไป ทาหนาทเปนสารพนธกรรม 2. กรดไรโบนวคลอก (Ribonucleic acid): RNA สวนใหญพบในไซโทพลาซมและนวเคลยส เกดจากการสงเคราะหของ DNA ทาหนาทสรางโปรตนภายในเซลล


โครงสรางของนวคลโอไทด DNA และ RNA เนองจาก DNA และ RNA เปนสารอนทรยทมโมเลกลใหญและซบซอนมาก โดยเกดจากการหนวยยอยๆมาเรยงตอกน เราเรยกหนวยยอยๆ ดงกลาววา นวคลโอไทด (Nucleotide) ซงประกอบดวยสวนยอยๆ 3 สวน ดงน

2CHAdenine unit

Deoxyribose unitPhosphate unit OH H

OHH

H H

OP

-O

-OO

2NHN

N N

N

ภาพโครงสรางของนวคลโอไทด

1. นาตาลไรโบส (ใน RNA) และนาตาลดออกซไรโบส (ใน DNA) ตามลาดบ

OH OH

OHHO

H HO

HH

OH

OHHO

H HO

HHH

2. เบสทมไนโตรเจนเปนองคประกอบหรอ Nitrogenous base (N-base) ซงแบงออกเปน 2 กลม คอ a. เบสพรมดน (Pyrimidine base) ไดแก Cytosine (C), Thymine (T), Uracil (U) b. เบสพวรน (Purine base) ไดแก Adenine (A), Guanine (G) 3. กรด H3PO4 หรอ H แตกตวออกหมดเปนหมฟอสเฟต ความแตกตางระหวาง DNA และ RNA คอ นาตาลทไมเหมอนกนและยงม N-base ทตางกน โดยใน DNA จะม Thymine (T) ในขณะทใน RNA จะม Uracil (U)


ตวอยาง โครงสรางสารขางลางน ขอใดถก

O3NH+ C

3CH

HC N

HCH

22 )(CH-COO

OC N

HC2H O

C NH

CH -COO

42 )(CH+3NH

1) มพนธะเพปไทด 3 พนธะ 2) มกรดอะมโน 3 ชนดเปนองคประกอบ 3) มประจสทธเปนบวกเมออยในสารละลายดาง 4) ละลายไดดในตวทาละลายทม pH ประจสทธเปนศนย เฉลย 1) มพนธะเพปไทด 3 พนธะ ตวอยาง กรดไขมนชนดใด นาจะมจดหลอมเหลวตาทสด

1) OHO

2) OHO

3)

OHO

4) OHO

เฉลย 3)

OHO

ตวอยาง สารใดใชทดสอบความแตกตางระหวางอะไมโลสและอะไมเลส ก. สารละลายเบเนดกต ข. สารละลายไอโอดน ค. สารละลายนนไฮดรน ง. สารละลายคอปเปอรซลเฟต 1) ก. และ ค. 2) ก. และ ง. 3) ข. และ ค. 4) ข. และ ง. เฉลย 4) ข. และ ง.


ตวอยาง ถานากรดอะมโนสองชนดคอ ไกลซนและ อะลานน ชนดละ 1 โมล มาตมรวมกนโดยมกรดเปนตวเรงปฏกรยา จะไดผลตภณฑเฉพาะทเปนสารประกอบไดเพพไทดทงสนกชนด

O

OHNH2

O

OHNH2

ไกลซน (Gly) อะลานน (Ala) 1) 1 ชนด 2) 2 ชนด 3) 3 ชนด 4) 4 ชนด เฉลย 4) 4 ชนด ตวอยาง สารประกอบชวโมเลกลชนดทมคณสมบตเปนบฟเฟอรสาหรบกรด-เบสคอขอใด 1) กรดไขมน 2) กรดอะมโน 3) นาตาลโมเลกลเดยว 4) คอเลสเตอรอล เฉลย 2) กรดอะมโน


ตวอยางขอสอบ 1. เมอนาธาตตวอยางชนดหนงทมนาหนกอะตอมเทากบ 232.038 มาจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย

ปรากฏวาออรบทลสดทายของการจดเปน 5f2 พจารณาขอความเกยวกบธาตตวอยางดงน ก. เปนธาตกมมนตรงสทมแนวโนมในการปลดปลอยอนภาคแอลฟา ข. จดเปนธาตทรานซชน และสามารถพบไดในธรรมชาตในรปสารประกอบ ค. ธาตชนดนมจานวนโปรตอนเทากบ 92 ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ก. ข. และ ค. 2. การจดเรยงอเลกตรอนในขอใดไมถกตอง 1) 25Mn4+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 2) 20Ca2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3) 26Fe2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4) 31Ga3+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 3. การทดสอบสเปกตรมของสารประกอบชนดหนงไดผลการทดสอบ ดงน

เสนสเปกตรม ความยาวคลน (nm)สมวง 400 สเขยว 520 สเหลอง 550 สสม 600

จากการทดสอบพบวา แสงสสมมความเขมแสงมากทสด ขอใดถกตองทสด (กาหนดให h = 6.63 × 10-34 J ⋅ s และ c = 3 × 108 m/s)

1) แสงสเขยวใหพลงงานรวมเทา 3.825 × 10-19 J 2) แสงสมวงมความถตาทสด 3) แสงสเหลองมความถเทากบ 8 × 1014 Hz 4) แสงสสมเกดจากการคายพลงงานของอเลกตรอนทมจานวนโมลมากทสด 4. กาหนดใหเลขอะตอมของธาต Tl = 81, Pb = 82, Po = 84, Th = 90 และ U = 92 การสลายตวในขอใดทไมเกดอนภาคเบตา 1) การสลายตวของ U-236 ไปเปน Pb-208 2) การสลายตวของ Th-232 ไปเปน Pb-208 3) การสลายตวของ Po-210 ไปเปน Pb-208 4) การสลายตวของ Tl-208 ไปเปน Pb-208


5. ธาตกมมนตรงส A มครงชวตเทากบ 5.3 นาท สวนธาตกมมนตรงส B มครงชวตเทากบ 10.6 นาท ถามสารผสมระหวางธาตกมมนตรงส A และ B เรมตนทสดสวนเทากน หากตงทงไวเปนเวลา 31.8 นาท จงหาอตราสวนใหมระหวางธาตกมมนตรงส A กบธาตกมมนตรงส B เทากบเทาใด

1) 0.125 2) 0.250 3) 0.500 4) 0.750 6. จากความรเรองกฎของแกสสมบรณ พจารณาขอความตอไปน ก. เมออณหภมและความดนคงท ความหนาแนนจะแปรผกผนกบนาหนกโมเลกล ข. เมอความเขมขนคงท ความดนจะแปรผนตรงกบอณหภม ค. เมอจานวนโมลคงท ผลคณระหวางความดนกบปรมาตรจะแปรผนตรงกบอณหภม ขอใดถก 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ก. ข. และ ค. 7. นาถานหนหนก 72 กรม มาเผาไหมกบแกสออกซเจนในถงทมความดน 4.1 บรรยากาศ ขนาด 30 ลตร

ทอณหภม 27 องศาเซลเซยส จะไดผลตภณฑดงสมการดงน 3C(s) + 2O2(g) CO2(g) + 2CO(g)

ถาปฏกรยาเกดขนโดยสมบรณ เมอสนสดปฏกรยาจะมความดนรวมของระบบเทากบเทาใด (กาหนดนาหนกอะตอม C = 12 และ O = 16)

1) 2 บรรยากาศ 2) 4 บรรยากาศ 3) 6 บรรยากาศ 4) 8 บรรยากาศ 8. จากปฏกรยาคายความรอน ดงสมการ

NO(g) + CO(g) CO2(g) + N2(g) จากปฏกรยาสมดลตอไปน ขอใดอธบายสงทเกดขนจากการรบกวนสมดลไดถกตอง 1) เพมความเขมขนของ NO สงผลใหความดนยอยของ CO2 เพมขน 2) เพมความดน สงผลใหความดนยอยของ CO2 เพมขน 3) เพมปรมาตร สงผลใหความดนยอยของ NO เพมขน 4) เพมอณหภม สงผลใหความดนยอยของ N2 เพมขน 9. กาหนดให A + 2B 3C + 4D ...K1 2D + F E ...K2 A + 5C 4F ...K3 4B + 12F 16C + 4E ...K4 จงหาคาคงท K4 ในเทอมของ K1, K2 และ K3

1) 21K × 2

2K × 43K 2) 2

3

42

21K

K K ×

3) 43

22

21K

K K × 4) 43

22

21K

K K ×


10. เมอนาหนปน (CaCO3) มาเผาในภาชนะปดขนาด 1 ลตร แลวตงทงไวจนระบบเขาสสมดล พบวา หนปนเกดการสลายตวไปรอยละ 50 ของปรมาณเรมตน ในเวลาตอมาเปดใหแกสจานวนหนงออกมาจากระบบ จากนนจงปดคนแลวตงทงไวจนระบบเขาสสมดลครงท 2 พบวาเกดแคลเซยมออกไซด (CaO) ในระบบเทากบ 36.4 กรม จงหาจานวนโมลของแกสทถกปลอยออกจากการเปดระบบในชวงสมดลครงแรก (กาหนดใหนาหนกอะตอม C = 12, O = 16 และ Ca = 40)

1) 1.0 2) 0.65 3) 0.15 4) 0.05 11. สารคใดเปนไอโซเมอรกน 1 1-เพนทนกบไซโคลบวเทน 2) 2-เมทลเพนเทนกบ 2, 3-ไดเมทลบวเทน 3) ไซโคลเฮกซนกบ 3-เมทล-1-เพนทน 4) มขอถกมากกวา 1 ขอ 12. พจารณาสารประกอบอนทรยตอไปน

OH O

O

ก ข ค ขอใดถกตองทสด 1) สาร ก เปนสารทมจดเดอดสงทสดเพราะมแรงดงดดระหวางขวเปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 2) สาร ข และ ค ไมสามารถทาปฏกรยากบนาโบรมนได 3) สารทง 3 ชนดจดเปนไอโซเมอรกน โดยสาร ข สามารถละลายนาไดดทสด 4) สาร ก อานชอตามระบบ IUPAC ไดเปน pent-1-ene-3-ol 13. พจารณาแผนภาพของการทาปฏกรยาของสารตอไปน KMnO4(aq) A B + C(s) CH3COOH (มากเกนพอ) D ถา A มสตรโมเลกลเปน C4H8 และเกดปฏกรยาไฮเดรชนไดผลตภณฑเพยงชนดเดยว ขอใดผด 1) สาร A มสตรโครงสรางเปน 2) สาร B สามารถเกดปฏกรยาแบบเตมกบนาโบรมนได 3) สาร C มสตรอยางงายเปน MnO2 4) สาร D มสตรโมเลกลเปน C8H14O4


14. พจารณาสารประกอบเพปไทดตอไปน

HO C

O

CH NH

C

O

2CH

2CH

C

OH

O

N C CH NH

C

OO

CH

3CH

CH3

CH NH

C

O

2CH

CH 2NH

2CH

2CH

2CH

2CH

2NH

ขอความตอไปนขอใดไมถกตอง 1) ประกอบดวยกรดอะมโน 5 ชนด 2) ประกอบดวยกรดอะมโนทมฤทธเปนเบส 1 ชนด 3) จะตองใชนา 6 โมเลกลเพอทจะไฮโดรลซสสารปะกอบนไดสมบรณ 4) อานชอโมเลกลไดเปนเพนทะเพปไทด 15. ขอความในขอใดถกตอง 1) เมอนาแปงมาตมกบสารละลายกรด แลวนาไปทดสอบดวยสารละลายเบเนดกต จะไดตะกอนสแดงอฐ 2) การทดสอบไบยเรตสามารถใชทดสอบไดทงโปรตน สารประกอบพอลเพปไทด รวมถงกรดอะมโน 3) เราสามารถทดสอบเซลลโลสไดโดยการใชสารละลายไอโอดน 4) ถกทง ก. และ ข.


เฉลย 1. 1) 2. 1) 3. 4) 4. 3) 5. 1) 6. 3) 7. 2) 8. 1) 9. 2) 10. 3) 11. 2) 12. 4) 13. 2) 14. 3) 15. 1) 1. เฉลย 1) ก. และ ข. จากการจดเรยงอเลกตรอนของธาตตวอยางจะจดไดเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6

5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f2 ทาใหเราทราบวาธาตชนดนอยในกลม inner transition ซงทาใหพจารณาขอความแตละขอไดดงน

ก. ถก เพราะเนองจากธาตดงกลาวมขนาดนวเคลยสคอนขางใหญ ทาใหมโอกาสในการปรบเสถยรภาพโดยการปลดปลอยอนภาคแอลฟา

ข. ถก เราจดธาตชนดนอยในกลมธาตทรานซชน และสามารถพบไดรปสารประกอบทมอยในธรรมชาต

ค. ผด เนองจากธาตดงกลาวมจานวนโปรตอนเทากบ 90 2. เฉลย 1) 25Mn4+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 จาการพจารณาการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของไอออน การสญเสยอเลกตรอน

จะตองเรมตนจากอเลกตรอนวงนอกสดกอน เพราะฉะนน 25Mn4+ ทถกควรจะจดเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3

3. เฉลย 4) แสงสสมเกดจากการคายพลงงานของอเลกตรอนจานวนโมลมากทสด จากการทดลอง เราสามารถพจารณาขอความแตละขอไดดงน 1) ผด เพราะจากสมการ E = λ

hc นนสามารถคดไดกบพลงงานทเกยวของอเลกตรอนเพยง 1 ตว

เทานน ดงนน หากตองการพลงงานรวมของแสงสเขยวจะตองพจารณาผานจานวนโมลของอเลกตรอนของแสงสเขยวดวย ซงในกรณนโจทยไมไดกาหนดมาให ทาใหเราไมสามารถหาพลงงานรวมของแสงสเขยวได

2) ผด เพราะแสงสมวงมความยาวคลนตาทสด ยอมใหความถมากทสด 3) ผด เพราะจากสมการ E = hv และสมการ E = λ

hc จะทาใหใหเราหาความถจากความยาวคลน

ไดดงสมการ v = λc ซงจากการแทนคาจะได ความถเทากบ 5.45 × 1014 Hz

4) ถก เพราะแสงสสมมความเขมแสงมากทสด แสดงวาจะตองมาจากการทอเลกตรอนในระบบจานวนมากปลดปลอยแสงสสมออกมา


4. เฉลย 3) การสลายตวของ Po-210 ไปเปน Pb-208 เนองจากหากเรานาการสลายตวในตวเลอกขอท 3. มาเขยนเปนสมการนวเคลยรจะไดดงน

Po21084 Pb208

82 + He42

ซงจะเหนไดวาเกดเพยงอนภาคแอลฟาเทานน 5. เฉลย 1) 0.125 เนองจากสารทงสองมครงชวตไมเทากน เพราะฉะนนจะตองแยกคดจานวนครงของการสลายตว

และปรมาณทคงเหลอของทงสาร A และสาร B ดงน สมมตให สารทงสองมคาเทากนทเทากบ 100% กรณสาร A มครงชวตเทากบ 5.3 นาท แสดงวาเกดการสลายตวไปแลว 5.3

31.8 = 6 ครง

ดงนน แผนภาพการสลายตวเปนดงน ครงท 1 2 3 4 5 6 100 50 25 12.5 6.25 3.125 1.5625 กรณสาร B มครงชวตเทากบ 10.6 นาท แสดงวาเกดการสลายตวไปแลว 10.6

31.8 = 3 ครง

ดงนน แผนภาพการสลายตวเปนดงน ครงท 1 2 3 100 50 25 12.5 เพราะฉะนนอตราสวนระหวางสาร A และสาร B มคาเทากบ 12.5

1.5625 = 0.125 6. เฉลย 3) ข. และ ค. พจารณาขอความในแตละขอไดดงน ก. ผด เพราะจากสมการ D = RT

PM จะเหนไดวา ความหนาแนน (D) แปรผนตรงกบ นาหนก

โมเลกล (M) ข. ถก เพราะจากสมการ P = CRT จะเหนวา ความดน (P) แปรผนตรงกบอณหภม (T) ค. ถก เพราะจากสมการ PV = nRT จะเหนวา ผลคณระหวางความดนกบปรมาตร (PV) จะ

แปรผนตรงกบอณหภม (T)


7. เฉลย 2) 4 บรรยากาศ หาจานวนโมลของถานหน (C) ถานหน 12 กรม คดเปน 1 โมล ดงนน ถานหน 72 กรม คดเปน 12

72 = 6 โมล

หาจานวนโมลของแกสออกซเจน (O2) จากสมการ PV = nRT n = RT

PV

= 3000.082304.1

××

= 5 โมล พจารณากบสมการเคม 3C(s) + 2O2(g) CO2(g) + 2CO(g) เรมตน 6 โมล 5 โมล - - เปลยนแปลง 6 โมล 4 โมล 2 โมล 2 โมล คงเหลอ - 1 โมล 2 โมล 2 โมล จะเหนไดวา เหลอแกสในปฏกรยาทงสนอย 1 + 2 + 2 = 5 โมล ดงนน หาความดนรวมของระบบไดโดยสมการ PV = nRT P = V

nRT

= 303000.0825 ××

P = 4.1 บรรยากาศ 8. เฉลย 1) เพม NO สงผลใหความดนยอยของ CO2 เพมขน การเพมปรมาณของ NO จะทาใหสมดลเลอนไปทางดานขวาของสมการ ซงสงผลใหไดความดน

ยอย หรอปรมาณของ CO2 เพมขน สวนการปรบความดนและปรมาตรนนไมมผลสาหรบขอนเพราะจานวนโมลของแกสทงสองขางเทากน สวนการเพมอณหภมนนทาใหสมดลเลอนไปทางดานซาย ซงมผลใหแกส N2 และ CO2 มปรมาณลดนอยลง


9. เฉลย 2) 23

42

21K

K K ×

จากสมการ 4B + 12F 16C + 4E เรมตนโดยนาสมการท 1 มาคณ 2 ทงสมการจะได 2A + 4B 6C + 8D ... 2

1K จากนนนาสมการท 2 มาคณ 4 ทงสมการ (เพราะไมมสาร D ในสมการท 4 จงทาการกาจดสาร D) 8D + 4F 4E ... 4

2K นาสองสมการดงกลาวมาบวกกน จะไดสมการท 5 ดงน 2A + 4B + 4F 6C + 4E ... 2

1K × 42K

หลงจากนนนาสมการท 3 มาคณ 2 ทงสมการ (เพอเตรยมการกาจดสาร A) พรอมกบกลบสมการ จะไดสมการท 6 ดงน

8F 2A + 10C ... จากนนนาสมการท 5 และ 6 มาบวกกน จะไดสมการท 4 ทโจทยตองการ

4B + 12F 16C + 4E ... 23

42

21K

K K × 10. เฉลย 3) 0.15 หาจานวนโมลของ CaCO3 CaCO3 100 กรม คดเปน 1 โมล ดงนน CaCO3 50 กรม คดเปน 100

50 = 0.5 โมล

เนองจาก CaCO3 สลายตวไดเทากบรอยละ 50 ดงนน หากเรมตนท 1 โมล กจะเกดการสลายตวได 0.5 โมล ซงเราสามารถสรางเปนแผนภาพการเกดปฏกรยาไดดงน

จากสมการ CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) เรมตน 1 โมล - - เปลยนแปลง 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล สมดล (ครงท 1) 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล เนองจากระบบเกดขนในภาชนะเทากบ 1 ลตร ทาใหเราหาคาคงทของสมดลไดโดย K = [CO2] = 0.5


เมอเปดระบบใหแกสจานวนหนงออกไปทาใหเกดการรบกวนสมดลและการปรบสสมดลใหมจะทาการเลอนสมดลไปดานขวา และโจทยบอกวาม CaO ในระบบเทากบ 36.4 กรม ซงคดเปนโมลไดเทากบ

5636.4 = 0.65 โมล กาหนดใหแกสทหายไปเทากบ x โมล ทาใหเขยนแผนภาพไดดงน

จากสมการ CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) เรมตน 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 - x เปลยนแปลง 0.15 โมล 0.15 โมล 0.15 โมล สมดล (ครงท 2) 0.5 โมล 0.65 โมล 0.5 - x + 0.15 โมล หา x ไดจากสมการคาคงทของสมดล จาก K = [CO2] 0.5 = 0.5 - x + 0.15 x = 0.15 โมล เพราะฉะนน แกสทออกไปจากระบบเทากบ 0.15 โมล 11. เฉลย 2) 2-เมทลเพนเทนกบ 2, 3-ไดเมทลบวเทน สารประกอบในแตละขอสามารถเขยนเปนสตรโครงสรางและสตรโมเลกลไดดงน 1) 1-เพนทน กบ ไซโคลบวเทน C5H10 C4H8 2) 2-เมทลเพนเทน กบ 2, 3-ไดเมทลบวเทน

C6H12 C6H12 3) ไซโคลเฮกซน กบ 3-เมทล-1-เพนทน

C6H10 C6H12 ฉะนนจะเหนไดวา ตวเลอก 2) นนมสตรโมเลกลเหมอนกนแตมสตรโครงสรางตางกน ซงแสดงวา

สารทงสองเปนไอโซเมอรกน


12. เฉลย 4) สาร ก อานชอตามระบบ IUPAC ไดเปน pent-1-ene-3-ol พจารณาขอความในแตละขอไดดงน 1 ผด เพราะสาร ก มจดเดอดสงสด แตมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนพนธะไฮโดรเจน 2) ผด เพราะสาร ข และสาร ค สามารถเกดปฏกรยาแทนทกบนาโบรมนในระบบทมแสงได 3) ผด เพราะสารทละลายนาไดดทสดคอ สาร ก 4) ถก เพราะคาตอบชดเจนอยแลว 13. เฉลย 2) สาร B สามารถเกดปฏกรยากบนาโบรมนได เนองจากโจทยบอกวาสาร A มสตรโมเลกลเปน C4H8 และเกดปฏกรยาไฮเดรชนไดผลตภณฑ

เพยงชนดเดยว ดงนน สตรโครงสรางของสาร A คอ เพราะฉะนนจากแผนภาพของปฏกรยาจะไดเปนดงน

พจารณาขอความแตละขอไดดงน

(aq)KMnO4

OH

OH

+ MnO2

CH3COOH (มากเกนพอ)

O

O

O

O

1) ถก เพราะจากแผนภาพปฏกรยาดานบน 2) ผด เพราะสาร B ไมมพนธะคระหวาง C C ทาใหไมสามารถเกดปฏกรยาแบบเตมกบนาโบรมน 3) ถก เพราะจากแผนภาพปฏกรยาดานบนเพราะ C เปนของแขง ซง MnO2 เปนผลตภณฑ

ขางเคยง 4) ถก เพราะจากแผนภาพปฏกรยาดานบน สตรโมเลกลของสาร D คอ C8H14O4


14. เฉลย 3) จะตองใชนา 6 โมเลกลเพอทจะไฮโดรลซสสารประกอบนไดสมบรณ พจารณาขอความแตละขอไดดงน 1) ถก เพราะสารประกอบนประกอบขนจากกรดอะมโนตางชนดกนทงสน 5 ชนด 2) ถก เพราะกรดอะมโนดานขวาสดของสารจดเปนกรดอะมโนทมฤทธเปนเบส เพราะมหมอะมโน

( NH2) มากกวา 1 หม 3) ผด เพราะในการไฮโดรลซสสารนใชนาเพยง 4 โมเลกลเทานน เพราะสารประกอบดงกลาวม

พนธะเพปไทดเพยง 4 พนธะ 4) ถก เพราะมกรดอะมโนเปนองคประกอบดวยกน 5 โมเลกล จงอานชอไดเปนเพนทะเพปไทด 15. เฉลย 1) เมอนาแปงมาตมกบสารละลายกรด แลวนาไปทดสอบดวยสารละลายเบเนดกต จะไดตะกอน

สแดงอฐ พจารณาขอความในแตละขอไดดงน 1) ถก เพราะเมอนาแปงไปตมกบสารละลายกรดจะเกดปฏกรยาไฮโดรลซส ซงทาใหไดนาตาลกลโคส

ซงสามารถทดสอบกบสารละลายเบเนดกตไดตะกอนสแดงอฐ 2) ผด เพราะการทดสอบไบยเรตไมสามารถใชทดสอบกบกรดอะมโนได 3) ผด เพราะสารละลายไอโอดนไมสามารถใชทดสอบเซลลโลสได 4) ผด เพราะตวเลอก 1) ถกเพยงขอเดยว

อะตอม - wordpress.com · 2014. 6. 12. · วิทยาศาสตร เคมี...

Documents