rate of chemical reaction) - kruwee ·...

Page | 1

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of Chemical Reaction)

หมายถึง ปริมาณของสารท่ีเปลีย่นไปตอ่หนึง่หน่วยเวลา หรือ ปริมาณสารตัง้ต้น(reactant)ท่ีลดลง

หรือปริมาณสารผลติภณัฑ์(product)ท่ีเกิดขึน้ต่อหนึง่หนว่ยเวลา

ซึง่จะเป็นการบอกวา่ปฏิกิริยานัน้จะเกิดขึน้ได้รวดเร็วเพียงใด เช่น การเกิดสนิม การสกุของผลไม้

การลกุไหม้ของน า้มนัเบนซิน เป็นต้น

ปริมาณของสาร อาจวดัจาก มวล(ของแข็ง) ปริมาตร(แก๊ส) ความเข้มข้น(สารละลาย) ขึน้อยูก่บั

ความสะดวกและเหมาะสมในการวดัปริมาณของสารนัน้ นอกจากนีย้งัสามารถใช้สมบติัของสารท่ี

เปลีย่นแปลงไปน ามาหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาได้ เช่น ความดนั ส ี การน าไฟฟ้า การเกิดตะกอน ความเป็น

กรดเป็นเบส เป็นต้น (ทัว่ไปมกัใช้ความเข้มข้น mol/dm3)

หน่วยเวลา อาจใช้ เป็นวินาที นาที ชัว่โมง วนั ขึน้อยูก่บัปฏิกิริยาวา่เกิดเร็วหรือช้าเพียงใด

ดงันัน้หนว่ยของอตัราการเกิดปฏิกิริยาจึงขึน้กบัปริมาณท่ีวดัและเวลาท่ีใช้ในการเกิดปฏิกิริยา เช่น

กรัมตอ่วินาที กรัมตอ่นาที ลกูบาศก์เซนติเมตรตอ่วินาที โมลตอ่ลติรตอ่วินาที ฯลฯ

เขียนเป็นสมการได้วา่

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารตัง้ต้นที่ลดลง

ระยะเวลาที่เกิดปฏิกิริยา

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารผลติภัณฑ์ที่เพิ่มขึน้

ระยะเวลาที่เกิดปฏิกิริยา

Page | 2

ถ้า A + 2B → 3C

จะได้ว ่

RA = - [𝐀𝟐]−[𝐀𝟏]

∆𝐭 หรือ RA = -

∆[𝐀]

∆𝐭

RB = - [𝐁𝟐]−[𝐁𝟏]

∆𝐭 หรือ RB = -

∆[𝐁]

∆𝐭

RC = [𝐂𝟐]−[𝐂𝟏]

∆𝐭 หรือ RC =

∆[𝐂]

∆𝐭

R = อตัราการเกิดปฏิกิริยา(อาจใช้ V)

∆t = ระยะเวลาท่ีใช้ในการเกิดปฏิกิริยา เป็นวินาที

[ ] = ความเข้มข้นของสาร หนว่ยเป็นโมลตอ่ลกูบาศก์เดซิเมตร หรือโมลตอ่ลติร

โดยท่ีสารตัง้ต้น [A2] จะมีคา่น้อยกวา่ [A1] และ [B2] จะมีคา่น้อยกวา่ [B1]

เพราะเม่ือเกิดปฏิกิริยาสารตัง้ต้นจะลดลง เม่ือน า [A2] - [A1] และ [B2] - [B1] จะมีคา่ติดลบ

ดงันัน้ เม่ือคิดอตัราการเกิดปฏิกิริยาจากสารตัง้ต้นจึงต้องใช้ - [A2] - [A1] หรือ - [B2] - [B1] หรือ

- ∆[A] หรือ - ∆[B] เม่ือค านวณแล้วอตัราก็จะมีคา่บวกเสมอ สว่นผลติภณัฑ์นัน้ [C2] มีคา่มากกวา่

[C1] เพราะเม่ือเกิดปฏิกิริยาจะได้ผลติภณัฑ์เพิ่มขึน้ เม่ือน า [C2]- [C1] จะได้คา่เป็นบวก

เม่ือคิดอตัราการเกิดปฏิกิริยาจากสารผลติภณัฑ์จึงไม่ต้องมีเคร่ืองหมายลบในสมการ

ความสัมพนัธ์ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ถ้า A + 2B⟶ 3C หมายความวา่ ถ้าใช้สาร A ลดลง 1 เทา่ สาร B จะลดลง 2 เทา่ ได้สาร C

เพิ่มขึน้ 3 เทา่ ดงันัน้

R = - ∆[𝐀]

∆𝐭 = -

𝟏

𝟐

∆[𝐁]

∆𝐭 =

𝟏

𝟑

∆[𝐂]

∆𝐭

Ex จาก 4A + 5B → 2C + D จงบอกอตัราการเกิดปฏิกิริยาของสารแตล่ะชนิด และความสมัพนัธ์ของ

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจากสมการเคมี

Ex จาก 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g) จงบอกอตัราการเกิดปฏิกิริยาของสารแตล่ะชนิด และ

ความสมัพนัธ์ของอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจากสมการเคมี

Page | 3

Ex เม่ือน าโลหะแมกนีเซียม จุ่มลงในกรดไฮโดรคลอริก จงเขียนสมการเคมี และบอกอตัราการ

เกิดปฏิกิริยาของสารแตล่ะชนิด และความสมัพนัธ์ของอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจากสมการเคมี

Ex จากปฏิกิริยาระหวา่ง ก๊าซไนโตรเจน กบั ก๊าซไฮโดรเจน ได้ผลิตภณัฑ์เป็น ก๊าซแอมโมเนีย จงหาอตัรา

การลดลงของก๊าซไนโตรเจน อตัราการลดลงของก๊าซไฮโดรเจน และอตัราการเพิ่มขึน้ของก๊าซแอมโมเนีย

และเขียนความสมัพนัธ์ของความเข้มข้นของสาร

Ex จากปฏิกิริยาตอ่ไปนี ้2A (g) + B(g) → 3C(g) + D(g) เร่ิมต้นใช้แก๊ส A 5 โมล ท าปฏิกิริยากบัแก๊ส B

3 โมล ในภาชนะ 500 cm3 เม่ือเวลาผา่นไป 25 วินาที วดัปริมาณของแก๊ส D พบวา่เกิดขึน้ 0.5 โมล จง

ค านวณหา

อตัราการเกิดแก๊ส C (หนว่ยโมลตอ่วินาที และหนว่ยโมลตอ่ลติรตอ่วินาที)(0.06 และ 0.12

ตามล าดบั)

อตัราการลดลงของแก๊ส A (หนว่ยโมลตอ่วินาที และหนว่ยโมลตอ่ลิตรตอ่วินาที)(0.04 และ 0.08


Page | 4

อตัราการเกิดปฏิกิริยา (หนว่ยโมลตอ่วินาที และหนว่ยโมลตอ่ลิตรตอ่วินาที)(0.02 และ 0.04


Ex เชือ้เพลงิสะอาดชนิดหนึง่ท่ีสามารถใช้ในรถยนต์ในอนาคต คือ 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

ก. จงเขียนความสมัพนัธ์แสดงการเปลีย่นแปลงความเข้มข้นของ H2 ,O2 และ H2O กบัเวลา

ข. เม่ือความเข้มข้นของ O2 มีอตัราการลดลงเป็น 0.23 mol/dm3.s อตัราการเพิ่มขึน้ของความ

เข้มข้นของ H2O จะเป็นเทา่ใด(0.46 mol/dm3.s)

Ex เม่ือใสโ่ลหะอะลมิูเนียม (Al) จ านวน 5.4 กรัม ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) x mol/dm3

จ านวน 300 cm3 เกิดปฏิกิริยาดงัสมการ 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 หลงัจากเวลาผา่นไป 10 นาที

พบวา่ โลหะอะลมิูเนียมยงัเหลอือยู ่ 4.86 กรัม จงค านวณหาอตัราการเกิดแก๊ส H2 และอตัราการ

เกิดปฏิกิริยา(มวลอะตอม Al = 27)(0.003 โมล/นาที,0.001 โมล/นาที)

Page | 5

ประเภทของอตัราการเกิดปฏิกิริยา

ข้อมลูความเข้มข้นของสารในปฏิกิริยา 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g) ณ เวลาตา่งๆ

ท่ีอุณหภมิู 55 ๐C

เวลา(s) ความเข้มข้น (mol/dm3)

N2O5 NO2 O2 0 0.0200 0.0000 0.0000

100 0.0169 0.0063 0.0016 200 0.0142 0.0115 0.0029 300 0.0120 0.0160 0.0040 400 0.0101 0.0197 0.0049 500 0.0086 0.0229 0.0057 600 0.0072 0.0256 0.0064

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉล่ีย (average rate) หมายถึง การเปลีย่นแปลงท่ีเกิดขึน้ทัง้หมดต่อ

เวลาท่ีใช้ในการเปลีย่นแปลงทัง้หมด

ดงันัน้ จากข้อมลู

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่ของ O2 = ∆[𝐎𝟐]

∆𝐭

= (0.0064−0.0000)

(600−0)

= 0.0064

600

= 1.07 mol/dm3.s

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่ของ N2O5 = - ∆[N2O5]

∆t

= - (0.0072−0.020)

600−0

= - (−0.0128)

600

= 0.0128

600

= 2.13 x 10-5 mol/dm3.s

Page | 6

อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหน่ึง

หมายถึง อตัราการเกิดปฏิกิริยาชว่งเวลาหนึง่ หรือ อตัราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดเวลาใด

เวลาหนึง่

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉล่ียในช่วงเวลาหน่ึง หมายถึง การเปลีย่นแปลงท่ีเกิดขึน้ใน

ช่วงเวลาหนึง่ตอ่เวลาท่ีใช้ในการเปลีย่นแปลงนัน้

ดงันัน้ จากข้อมลู

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่ของ O2 ท่ีช่วงเวลา 300-400 วินาที

= ∆[O2]300−400 วินาที

∆t300−400 วินาที

= [O2]400−[O2]300


= (0.0049−0.004)

400−300

= 0.0009

100

= 0.000009 mol/dm3.s หรือ 9 x 10-6 mol/dm3.s

อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดเวลาใดเวลาหน่ึง หมายถึง การเปลีย่นแปลงท่ีเกิดขึน้ใน

วินาทีใดวินาทีหนึง่

จากข้อมลูเขียนกราฟได้ดงันี ้

0.02

0.0169

0.0142

0.0120.0101

0.00860.0072

0

0.0063

0.0115

0.016

0.0197

0.0229

0.0256

00.0016

0.00290.004

0.0049 0.0057 0.0064

0

0.003

0.006

0.009

0.012

0.015

0.018

0.021

0.024

0.027

0 100 200 300 400 500 600

ความ

เข้มข้

น (โม

ล/ลูก

บาศก์

เดซิเมต

ร)

เวลา(วินาที)

กราฟแสดงความสัมพนัธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารในปฏิกริิยา 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g)

ณ เวลาต่างๆ ที่อุณหภมิู 55 ๐C

N2O5

NO2

O2

Page | 7

เน่ืองจากวินาทีใดวินาทีหนึง่ เม่ือน ามาหา ∆t = 0 ดงันัน้ ซึง่จะหาคา่ท่ีแนน่อนไม่ได้ ดงันัน้

ต้องใช้วิธีลากเส้นสมัผสั เพื่อหาความชนัของกราฟ หรือเลอืกช่วงของข้อมลูท่ีครอบคลมุวินาทีใดวินาทีหนึง่

ท่ีต้องการ

จากข้อมลูและกราฟ

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่ของ O2 ท่ีวินาทีท่ี 350

= ∆[O2]300−400 วินาที


= [O2]400−[O2]300


= (0.0049−0.004)

400−300

= 0.0009

100

= 0.000009 mol/dm3.s หรือ 9 x 10-6 mol/dm3.s

Ex จากข้อมลู จงหาอตัราการลดลงเฉลีย่ของ N2O5

Ex จงหาอตัราการเพิ่มขึน้ของ NO2 ในช่วงเวลาวินาทีท่ี 100 -300

Ex จงหาอตัราการเพิ่มขึน้ของ NO2 ในวินาทีท่ี 400

Page | 8

Ex จงหาอตัราการเกิดปฏิกิริยา

Ex เร่ิมต้นมีคาร์บอน 20 กรัม เม่ือให้ท าปฏิกิริยากบัออกซิเจนในอากาศเป็นเวลา 5 นาที ปรากฏวา่คาร์บอน

มีน า้หนกัเหลอื 15 กรัม จงหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Ex จากปฏิกิริยาตอ่ไปนี ้2A(g) + B(g) → 3C(g) + D(g) เร่ิมต้นใช้แก๊ส A 5 โมลท าปฏิกิริยากบัแก๊ส B 3

โมล ในภาชนะ 500 cm3 เม่ือเวลาผา่นไป 25 วินาที วดัปริมาตรของแก๊ส D ทนัที พบวา่เกิดขึน้ 0.5 โมล จง

ค านวณหา

ก. อตัราการเกิดแก๊ส C

ข. อตัราการลดลงของแก๊ส A

ค. อตัราการเกิดฏิกิริยา

Page | 9

Ex เม่ือใสโ่ลหะอะลมิูเนียม(Al) จ านวน 5.4 g ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น X mol/dm3

จ านวน 300 cm3 จะเกิดปฏิกิริยาดงัสมการ 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 หลงัจากเวลาผา่นไป 10 นาที

พบวา่เหลอืโลหะอลมิูเนียมอยู ่4.86 g จงค านวณหาอตัราการเกิดแก๊ส H2 และอตัราการเกิดปฏิกิริยา(Al =

27)

Ex จากการศกึษาการเกิดปฏิกิริยา Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 โดยการวดัปริมาตรของแก๊ส H2 กบั

เวลาท่ีใช้ได้ดงันี ้

ปริมาตรแก๊ส H2(cm3) เวลา(s) 1 4 2 10 3 18 4 28 5 40 6 58 7 80 8 124

จงค านวณหา

ก. อตัราการเกิดแก๊ส H2 และเฉลีย่

ข. อตัราการเกิดแก๊ส H2 ช่วงเวลา 10-18 วินาที

Page | 10

ค. อตัราการเกิดแก๊ส H2 ช่วงเวลา 28-40 วินาที

ง. อตัราการเกิดแก๊ส H2 ช่วงเวลา 40-80 วินาที

จ. อตัราการเกิดแก๊ส H2 วินาทีท่ี 50

Ex จากปฏิกิริยา A(l) + 2B(l) → 3C(l) + 4D(l) เร่ิมต้นมีสาร A 100 mol ท าปฏิกิริยากบัสาร B เม่ือเวลา

ผา่นไป 10 นาที พบวา่เกิดสาร C ขึน้ 30 mol จงหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาตอ่ไปนี ้

ก. อตัราการเกิดสาร C

ข. อตัราการลดลงของสาร A

ค. อตัราการลดลงของสาร B

ง. อตัราการเกิดสาร D

จ. อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่

Ex ปฏิกิริยา NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) ถ้าเร่ิมต้นมี NO2 100 cm3 และ CO อยู ่50 cm3 เม่ือ

ผสมแก๊สทัง้สองชนิดด้วยกนัเป็นเวลา 10 นาที ปรากฎวา่เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ขึน้ 30 cm3 จงหา

Page | 11

ก. อตัราการเกิดแก๊ส CO2

ข. อตัราการลดลงของ NO2

ค. อตัราการลดลงของ CO

ง. อตัราการเกิด NO

จ. อตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉลีย่

Ex โลหะสงักะสที าปฏิกิริยากบักรดไฮโดรคลอริก ได้ซิงค์คลอไรด์และแก๊สไฮโดรเจน เม่ือวดัความเข้มข้น

ของกรดไฮโดรคลอริก ในขณะเกิดปฏิกิริยาได้ผลดงันี ้

เวลา(S) ความเข้มข้นของ HCl(mol/dm3) 0 1.90

92 1.65 162 1.50 320 1.28 635 1.05

ก. จงหาอตัราการลดลงของ HCl เฉล่ีย

ข. จงหาอตัราการลดลงของ HCl ช่วงเวลา 92-162 วนิาที

Page | 12

ค. จงหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉล่ีย

Ex จากสมการ 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g) การสลาย N2O5 มีการเปล่ียนแปลงความ

เข้มข้น ดงันี ้

เวลา(s) ความเข้มข้น N2O5(mol/dm3) 0 X

500 3.5 1,000 2.5 1,500 1.8 2,000 1.2

ถ้าอตัราการเกิดปฏิกิริยาเฉล่ียของ N2O5 เป็น 1.9 x 10-3 mol/dm3.s

ก. จงหาอตัราการเกิด O2 เฉล่ีย

ข. จงหาอตัราการเกิด O2 ช่วงเวลา 0-500 วนิาที

ค. จงหาอตัราการเกิด NO2 ช่วงเวลา 0-1000 วนิาที

ง. จงหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

Page | 13

Ex สาร A สลายตวัดงัสมการ A → 2C ได้ข้อมลูดงันี ้

เวลา(วนิาที) [A] mol/dm3 0 3.0 2 2.6 5 2.0 7 1.6 10 1.0

ก. [A] ท่ีเวลา 8 วนิาที ควรเป็นเท่าใด

ข. [C] ท่ีเวลา 9 วนิาที ควรเป็นเท่าใด

ค. [C] ท่ีเวลา 4 วนิาที ควรเป็นเท่าใด

Ex สาร X สลายตวัได้ดงัสมการ 2X → 3Y + 5Z ข้อมลูการสลายตวัของสาร X มีดงันี ้

เวลา(วนิาที) [X](mol/dm3) 0.00 1.000 5.00 0.850

10.00 0.700 15.00 0.550 20.00 0.400

ก. จงหา [x] วนิาทีท่ี 16

Page | 14

ข. จงหา [Y] วนิาทีท่ี 8

ค. จงหา [Z] วนิาทีท่ี 17

Ex สาร X สามารถสลายตวัได้ดงัสมการ 3X → 5Y + 6Z เม่ือวดัความเข้มข้นของสาร X ได้

ข้อมลูดงันี ้

เวลา(วนิาที) [X](mol/dm3) 0 1.000 5 0.850 10 0.750 15 0.700 20 0.670

ก. ท่ีวนิาทีท่ี 10 [Y] มีค่าเท่าใด

ข. อตัราช่วง 5-10 คงท่ี จงหา [X] วนิาทีท่ี 6 และ 8

ค. อตัราช่วง 15-20 คงท่ี จงหา [Z] วนิาทีท่ี 14 และ 19

Page | 15

1. ทฤษฎีการชน(Collision Theory)

2. ทฤษฎีสารเชิงซ้อนกัมมันต์(Activated Complex Theory)

ทฤษฎีการชน(Collision Theory) กลา่ววา่ “ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึน้ได้ก็ตอ่เม่ืออนภุาคของสารตัง้

ต้น อาจเป็นโมเลกลุ อะตอม หรือไอออนก็ได้ จะต้องมีการเคลือ่นท่ีชนกนัก่อน” ในการเคลือ่นท่ีชนกนั

นัน้ไม่ทกุครัง้ท่ีจะเกิดปฏิกิริยาเคมีมีเพียง 1 ใน 107 ครัง้โดยประมาณเทา่นัน้ท่ีเกิดปฏิกิริยาเคมี ดงันัน้

ยิ่งชนมากโอกาสท่ีจะเกิดปฏิกิริยาก็จะมากด้วย นอกจากนีแ้ล้วยงัต้องมีทิศทางการชนที่เหมาะสม

และมีพลังงานมากพออยา่งน้อยเทา่กบัพลงังาน

ก่อกมัมนัต์(Ea) จึงจะเกิดปฏิกิริยา

ทิศทางการชนท่ีเหมาะสมอาจพิจารณา

จากภาพตอ่ไปนี ้จากภาพ ก จะมีโอกาส

เกิดปฏิกิริยาได้มากกวา่ภาพ ข เน่ืองจากทิศทาง

ในการชนกนัมีความเหมาะสมมากกวา่

พลังงานก่อกัมมันต์(Ea) พลงังานก่อกมัมนัต์เป็นคา่ท่ีได้จาก

การทดลอง หมายถึงคา่พลงังานจ านวนน้อยท่ีสดุท่ีได้จากการชน

กนัแล้วท าให้เกิดปฏิกิริยา เปรียบเทียบกบักบข้ามก าแพง เม่ือ

ความสงูของก าแพงคือพลงังานก่อกมัมนัต์แล้ว กบท่ีมีพลงังานใน

การกระโดดอยา่งน้อยท่ีสดุเทา่กบัความสงูของก าแพง(พลงังาน

ก่อกมัมนัต์)จึงจะสามารถข้ามก าแพงนัน้ไปได้

ในการ

พิจารณาการเกิดปฏิกิริยาจะเกิดขึน้มากหรือ

น้อยขึน้อยูก่บัจ านวนอนภุาคท่ีมีพลงังานสงูพอ

และคา่พลงังานก่อกมัมนัต์ กลา่วคือ เม่ือ

จ านวนอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่าพลังงาน

ก่อกัมมันต์มีมาก(จ านวนกบท่ีมีพลงังานมาก)

โอกาสในการเกิดปฏิกิริยาก็จะมีมากขึน้ด้วย(ข้ามก าแพงได้มาก) และเม่ือพลังงานก่อกัมมันต์ต ่า

ภาพ ก

ภาพ ข

แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี

Page | 16

(ก าแพงเตีย้ๆ) ก็จะท าให้มีจ านวนอนภุาคท่ีมีพลงังานสงูกวา่พลงังานก่อกมัมนัต์มีจ านวนเพิ่มขึน้

จึงมีโอกาสเกิดปฏิกิริยาได้มากขึน้ด้วย

ดังนัน้การชนที่จะเกิดปฏิกิริยาได้นัน้ ต้องเป็นการชนที่มทีิศทางเหมาะสมและมี

พลังงานมากพอ(อย่างน้อยเท่ากับพลังงานก่อกัมมันต์)

ทฤษฎีสารเชิงซ้อนกัมมันต์

(Activated Complex Theory) หรือทฤษฎี

สารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น หรือทฤษฎี

สภาวะแทรนซิชัน(Transition State

Theory) เป็นการขยายความคิดเร่ืองทฤษฎี

การชน อธิบายวา่ หลงัจากเกิดการชนจนมีพลงังานมากพอแล้ว จะต้องมีการเปลีย่นแปลง

บางอยา่งท่ีพนัธะ โดยพนัธะเดิมจะยืดออกขณะเดียวกนัก็เกิดพนัธะใหม่กบัอีกสารหนึง่ เกิดเป็น

สารเชิงซ้อน เรียกวา่สารเชิงซ้อนกัมมนัต์ หรือ activated complex ซึง่สารเชิงซ้อนนีไ้ม่ใช่สารตัง้

ต้นและไม่ใช่ผลติภณัฑ์ ไม่เสถียร สารนีจ้ะเกิด ณ

พลงังานก่อกมัมนัต์ และอาจเปลีย่นเป็นผลติภณัฑ์ได้

เม่ือมีพลงังานพอ หรือกลบัเป็นสารตัง้ต้นก็ได้ ซึง่

สภาวะท่ีเกิดสารเชิงซ้อนกมัมนัต์นี ้เรียกว่า สภาวะท

รานซิช่ัน (transition state แปลว่า สภาวะที่เกิด

การเปล่ียนแปลง)

พลังงานกับการด าเนินไปของปฏกิิริยาเคมี

E2

E1

E3

E2

∆E -∆E

Ea

Ea

E1

E3

Endothermic Reaction Exothermic Reaction

Page | 17

จากกราฟ a และ b สามารถหาพลงังานก่อกมัมนัต์ได้จาก E2 – E1 = Ea (พลงังานก่อกมัมนัต์)

ปฏิกิริยาดูดความร้อน(ปฏิกิริยาดูดพลังงาน)Endothermic Reaction จากกราฟ a สามารถหา

พลงังานท่ีดูดเข้าไปได้จาก E3 – E1 = ∆E (พลงังานของผลติภณัฑ์ – พลงังานของสารตัง้ต้น) นัน่คือ

พลงังานของผลติภณัฑ์มีคา่มากกวา่พลงังานของสารตัง้ต้น หรือ ∆E เป็นบวก จะเป็นปฏิกิริยาดดู

ความร้อน

ปฏิกิริยาคายความร้อน(ปฏิกิริยาคายพลังงาน)Exothermic Reaction จากกราฟ b สามารถ

หาพลงังานท่ีคายออกมาได้จาก E3 – E1 = - ∆E (พลงังานของผลติภณัฑ์ – พลงังานของสารตัง้ต้น)

นัน่คือ พลงังานของผลติภณัฑ์มีคา่น้อยกวา่พลงังานของสารตัง้ต้น หรือ ∆E เป็นลบ จะเป็นปฏิกิริยา

คายความร้อน

กลไกการเกิดปฏิกิริยา(Reaction Machanism)

ในการเกิดปฏิกิริยานัน้ บางครัง้ไม่ได้เกิดขึน้โดยตรงแตมี่ขัน้ตอนท่ีซบัซ้อนหลายขัน้ตอน ซึง่มีล าดบั

ขัน้ของการเกิดปฏิกิริยาตอ่เน่ืองกนัไปจนได้ผลติภณัฑ์ เรียกวา่ กลไกการเกิดปฏิกิริยา

ตัวอย่าง 4HBr(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 2Br2(g)……………..(1)

มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาดงันี ้

HBr + O2 → HOOBr เกิดช้า………………(2)

HOOBr + HBr → 2HOBr เกิดเร็ว.....................(3)

HOBr + HBr → H2O + Br2(g) เกิดเร็ว.....................(4)

ขัน้ตอนแตล่ะขัน้ยอ่ยๆ เรียกวา่ กระบวนการประถม(Elementary process) สารผลติภณัฑ์ท่ี

เกิดขึน้ในกระบวนการประถมท่ีไม่ใช่ผลติภณัฑ์ของปฏิกิริยารวม เรียกวา่ สารมัธยันต์ หรืออินเทอร์

มีเดียต หรือสารตัวกลาง(Intermediate) ดงันัน้ จากกลไกการเกิดปฏิกิริยา HOOBr และ HOBr จึง

เป็น อินเทอร์มเีดียต

พลังงานกับการด าเนินไปของอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหลายขัน้ตอน

จากปฏิกิริยาเคมีท่ีมีหลายขัน้ตอนขั ้นตอนท่ี

เกิดช้าจะเป็นขัน้ก าหนดอตัรา โดยขัน้ตอนท่ีมีคา่

Ea มากท่ีสดุจะเกิดปฏิกิริยาช้าท่ีสดุ ซึง่เป็นขัน้

ก าหนดอตัรา ดงันัน้ คา่ Ea ของขัน้ก าหนดอตัรา

จึงเป็น คา่ Ea ของปฏิกิริยารวม

Page | 18

;

Ex จากกราฟ ขึน้ท่ีช้าท่ีสดุคือขัน้ใด

Ex จากกราฟ เป็นปฏิกิริยาชนิดใด

Ex จากกราฟ สารใดเป็นสารมธัยนัต์

Ex ปฏิกิริยา A2(g) + 3B2(g) ⇌ 2AB3(g) มีคา่ Ea = 120 และคายพลงังานออกมาเทา่กบั 80 Ea ของ

ปฏิกิริยา 2AB3(g) ⇌ A2(g) + 3B2(g) มีคา่เทา่ใด

Ex ปฏิกิริยาย้อนกลบั X ⇌ Y มี Ea ไปข้างหน้า 100 kJ/mol มีพลงังานกระตุ้นของปฏิกิริยาย้อนกลบั 75

kJ/mol ปฏิกิริยา X ⇌ Y เป็นปฏิกิริยาชนิดใด

Page | 19

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีคา่มากหรือน้อยขึน้อยูก่บัปัจจยัตอ่ไปนี ้

1. ธรรมชาติของสารตัง้ต้น

2. ความเข้มข้นของสารตัง้ต้น

3. พืน้ท่ีผิว

4. อุณหภมิู

5. ความดนั

6. ตวัเร่งปฏิกิริยาหรือตวัหนว่งปฏิกิริยา(มีผลตอ่พลงังานก่อกมัมนัต์ Ea)

ซึง่ปัจจยัดงักลา่วมีผลตอ่ปฏิกิริยา ดงันี ้

1. ธรรมชาติของสารตัง้ต้น โดยทัว่ไปขึน้อยูก่บัลกัษณะเฉพาะของสาร คือ สารท่ีมีความซบัซ้อน

น้อยจะเกิดปฏิกิริยาได้เร็วกวา่สารท่ีวีความซบัซ้อนมาก สารตัง้ต้นท่ีมีความเสถียรมกั

เกิดปฏิกิริยาได้เร็วกวา่สารตัง้ต้นท่ีไม่เสถียร สารตัง้ต้นท่ีเป็นสารประกอบไอออนิกเกิดได้เร็ว

กวา่สารตัง้ต้นท่ีเป็นสารประกอบโคเวเลนต์

Ex N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ปฏิกิริยาเกิดช้าเพราะสารตัง้ต้นเสถียรอยูแ่ล้วตาม

ธรรมชาติ(โคเวเลนต์)

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(aq) ปฏิกิริยาเกิดเร็วเพราะสารตัง้ต้นเกิด

การแลกเปลีย่นไอออนเกิดเป็นสารใหม่(ไอออนิก)

2. ความเข้มข้นของสารตัง้ต้น ปฏิกิริยาอาจมีสารตัง้ต้นหลายชนิด อตัราการเกิดปฏิกิริยาอาจ

ขึน้กบัสารตัง้ต้นบางชนิดหรือทกุชนิดก็ได้ โดยทัว่ไปถ้าความเข้มข้นของสารตัง้ต้นมีผลตอ่

อตัราการเกิดปฏิกิริยา ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสารตัง้ต้นอตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วขึน้ถ้าลด

ความเข้มข้นของสารตัง้ต้นอตัราการเกิดปฏิกิริยาของช้าลง เพราะความเข้มข้นมากมีจ านวน

อนภุาคมาก โอกาสท่ีสารจะชนกนัก็มาก อนภุาคท่ีมีพลงัานสงูก็มาก อตัราการเกิดปฏิกิริยาจึง

มากด้วย

3. พืน้ท่ีผิว มกัมีผลกบัปฏิกิริยาเนือ้ผสม(ปฏิกิริยาวิวิธพนัธ์ุ)ท่ีมีสารตัง้ต้นเป็นของแข็งกบัสถานะ

อ่ืน โดยเม่ือพืน้ท่ีผิวมากอตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วกวา่พืน้ท่ีผิวน้อย เพราะพืน้ท่ีผิวมากจะท า

ให้อนภุาคของสารมีโอกาสชนกนัได้มาก อตัราการเกิดปฏิกิริยาจึงเร็วกวา่

Page | 20

4. อุณหภมิู ท่ีอณุหภมิูสงูจะมีอตัราการเกิดปฏิกิริยาเร็วกวา่อณุภมิูต ่า เพราะอุณหภมิูสงูอนภุาค

สัน่เร็วขึน้ ท าให้ชนกนับอ่ยขึน้อตัราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึน้ และอุณหภมิูสงูอนภุาคมีพลงังาน

จลน์มากขึน้เม่ือชนแล้วเกิดปฏิกิริยามากขึน้อตัราการเกิดปฏิกิริยาเร็วขึน้ด้วย

5. ความดนั มีผลกบัแก๊ส โดยเม่ือเพิ่มความดนัจะท าให้อตัราการเกิดปฏิกิริยาเร็วขึน้ การเพิ่ม

ความดนัอาจท าได้ดงันีคื้อ การลดปริมาตรภาชนะ และการเพิ่มแก๊สเข้าไปในปฏิกิริยา เน่ือง

การการเพิ่มความดนัท าให้อนภุาคของแก๊สชนกันมากขึน้ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจึงเร็วขึน้

6. ตวัเร่งปฏิกิริยา และตวัหนว่งปฏิกิริยา การเติมตวัเร่งปฏิกิริยาจะท าให้อตัราการเกิดปฏิกิริยา

เร็วขึน้ เพราะจะไปลดพลงังานก่อกมัมนัต์ การเติมตวัหนว่งปฏิกิริยาจะท าให้ปฏิกิริยาช้าลง

เพราะจะไปเพิ่มพลงังานก่อกมัมนัต์

แบบฝึกหัด

เร่ือง ปัจจัยที่มีผลต่ออตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1. การชนกนัของอนภุาคก่อให้เกิดพลงังานชนิดใด ก. พลงังานศกัย์ ข. พลงังานจลน์

ค. ถกูทัง้ข้อ 1 และ 2 ง. ผิดทัง้ ก และ ข

2. ข้อใดกลา่วถกูต้อง ก. การชนกนัของอนภุาคสามารถเกิดปฏิกิริยาได้เลย ข. การชนกนัของอนภุาค ถ้าชนกนัในทิศทางท่ีเหมาะสมจะเกิดผลติภณัฑ์มากขึน้ ค. การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะต้องใช้พลงังานเพื่อสลายพนัธะเดิมก่อนแล้วจึงสร้างพนัธะใหม่ ง. ถกูทกุข้อ

3. พลงังานก่อกมัมนัต์คืออะไร ก. พลงังานท่ีน้อยท่ีสดุท่ีจะท าให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ ข. พลงังานท่ีท าให้อนภุาคชนกนัมากขึน้ ค. พลงังานท่ีท าให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้เร็วขึน้ ง. ไม่มีข้อถกู

4. ข้อใดกลา่วถกูต้องเก่ียวกบัธรรมชาติของสารตัง้ต้น ก. พนัธะอโลหะแข็งแรงท่ีสดุ ข. สารใดท่ีมีพนัธะแข็งแรงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ช้า ค. สารใดท่ีมีพนัธะแข็งแรงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้เร็ว ง. สารใดท่ีมีโครงสร้างซบัซ้อนจะเกิดปฏิกิริยาได้เร็วกวา่โครงสร้างอยา่งงา่ย

Page | 21

5. ข้อใดกลา่วถกูต้องเก่ียวกบัปัจจยัของความเข้มข้นของสารกบัอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ก. ถ้าความเข้มข้นของสารตัง้ต้นเพิ่มมากขึน้ จะท าให้อนภุาคของสารตัง้ต้นชนกนัมากขึน้ ข. ถ้าความเข้มข้นของสารเพิ่มมากขึน้ จะท าให้พลงังานจลน์ของอนภุาคลดลง ค. ถ้าความเข้มข้นของสารลดลง จะท าให้อนภุาคของสารชนกนัมากขึน้ ง. ถ้าความเข้มข้นของสารลดลง จะท าให้พลงังานจลน์ของอนภุาคเพิ่มมากขึน้

6. ข้อใดกลา่วถกูต้องเก่ียวกบัการเพิ่มปริมาตรของสารโดยไม่เพิ่มเนือ้สาร ก. การเพิ่มปริมาตรจะท าให้อนภุาคชนกนัมากขึน้ ข. การเพิ่มปริมาตรของสารท าให้พลงังานจลน์ของอนภุาคเพิ่มมากขึน้ ค. การเพิ่มปริมาตรท าให้อนภุาคมีโอกาสชนกนัน้อยลง ง. การเพิ่มปริมาตรท าให้อนภุาคมีโอกาสชนกนัมากขึน้

7. ข้อใดไม่ถกูต้องเก่ียวกบัผลของอุณหภมิูท่ีมีผลตอ่อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ก. การลดอุณหภมิูจะท าให้อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีลดลง ข. การเพิ่มอุณหภมิูจะท าให้อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเพิ่มมากขึน้ ค. การลดหรือเพิ่มอุณหภมิูไม่มีผลตอ่พลงังานก่อกมัมนัต์ของปฏิกิริยาใดๆ ง. การลดหรือเพิ่มอุณหภมิูมีผลตอ่พลงังานก่อกมัมนัต์ของปฏิกิริยาใดๆ

8. ข้อใดกลา่วถกูต้องเก่ียวกบัปัจจัยของพืน้ท่ีผิวตอ่อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ก. อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะแปรผนัตามพืน้ท่ีผิว ข. อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะแปรผกผนัตามพืน้ท่ีผิว ค. พืน้ท่ีผิวไม่มีผลตอ่อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ง. พืน้ท่ีผิวสามารถช่วยลดคา่พลงังานก่อกมัมนัต์ของปฏิกริยาได้

9. ข้อใดกลา่วไม่ถกูต้องเก่ียวกบัตวัเร่งปฏิกิริยา(Catalyst) ก. หลงัจากปฏิกิริยาสิน้สดุลง ตวัเร่งปฏิกิริยาจะเปลีย่นสภาพไป ข. ช่วยลดพลงังานก่อกมัมนัต์ของปฏิกิริยา ค. ตวัเร่งปฏิกิริยามีความจ าเพาะเจาะจงกบัสารตัง้ต้น ง. หลงัจากปฏิกิริยาสิน้สดุลง ตวัเร่งปฏิกิริยาจะไม่เปลีย่นสภาพ

10. ความแตกตา่งระหวา่งการท างานของตวัเร่งปฏิกิริยาและตวัยบัยัง้ปฏิกิริยา คือข้อใด ก. คา่พลงังานก่อกมัมนัต์ ข. การชนกนัของอนภุาค ค. พลงังานจลน์ของอนภุาค ง. ความจ าเพาะเจาะจง

Page | 22

กฎอัตราและค่าคงที่อตัรา

จากปัจจยัเร่ืองความเข้มข้นของสาร นกัวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ คือ Guldberg และ

Waage ได้ค้นพบความสมัพนัธ์ของอตัราการเกิดปฏิกิริยากบัความเข้มข้นของสารตัง้ต้น โดยกลา่ว

วา่ “อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นสดัสว่นโดยตรงกบัผลคณูของความเข้มข้นของสารตัง้ต้น และ

ความเข้มข้นแตล่ะคา่มีเลขยกก าลงัซึง่แล้วแตป่ฏิกิริยาหนึง่ปฏิกิริยาใดโดยเฉพาะ”

จากสมการ aA + bB → cC + dD

จะได้ความสมัพนัธ์ R α [A]m[B]n

R = k[A]m[B]n สมการนีเ้รียก กฎอตัรา หรือ สมการอตัรา โดย

จะบอกให้ทราบถึงความสมัพนัธ์ของอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและความเข้มข้นของสารตัง้ต้น

เม่ือ R = อตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

K = คา่คงท่ีอตัรา

[A],[B] = ความเข้มข้นของสารตัง้ต้น

m,n = อนัดบัปฏิกิริยาเม่ือเทียบกบัสาร A และ สาร B โดยท่ี m และ n

ค านวณได้จากการทดลองเทา่นัน้ ไม่ใช่มาจากสมการเคมี

ความหมายของกฎอัตรา

ตวัอยา่ง R = k[A][B]0 หมายความวา่ อนัดบัปฏิกิริยาเป็นอนัดบั 1 (เกิดจาก 1+0)

โดยท่ี [A] มีผลตอ่อตัราการเกิดปฎิกิริยา แต ่[B] ไม่มีผลตอ่อตัราการเกิดปฏิกิริยา โดยถ้าเพิ่ม

[A] เป็น 2 เทา่อตัราจะเพิ่มเป็น 2 เทา่ แตไ่ม่วา่จะเพิ่ม [B] เทา่ไรก็ตาม อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะไม่เพิ่มขึน้

Ex ถ้ากฎอตัราเป็น R = k[A]2[B]

เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร A เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.................................เทา่

เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร B เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.................................เทา่

เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร A และ B เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.......................เทา่

Ex ถ้ากฎอตัราเป็น R = k[A]2[B]3

เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร A เป็น 3 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.................................เทา่


เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร A และ B เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.......................เทา่

Page | 23

Ex ถ้ากฎอตัราเป็น R = k[A]2[B]1[C]0

เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร C เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.................................เทา่


เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสาร A และ C เป็น 2 เทา่ อตัราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึน้.......................เทา่

การค านวณหาค่า m,n กฎอัตรา และ k

ตัวอย่าง เม่ือน า A และ B มาท าปฏิกิริยากนั เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ผลิตภณัฑ์เป็น C และ D ดงัสมการ

2A + 2B C + 2D

โดยท าการทดลองหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยท าการเปลีย่นความเข้มข้นของสารตัง้ต้น ดงัตารา

การทดลองครัง้ท่ี ความเข้มข้นของสารละลาย ( mol/dm3 ) อตัราการเกิดปฏิกิริยา

mol/dm3.s สาร A สาร B

1 0.1 0.1 0.02

2 0.2 0.1 0.04

3 0.1 0.2 0.08

จงหา

1. อนัดบัของปฏิกิริยา A 2. อนัดบัของปฏิกิริยา B 3. อนัดบัรวมของปฏิกิริยา

4. กฎอตัรา 5. คา่คงท่ีของปฏิกิริยา

Page | 24

Ex สมมติุปฎิกิริยา A + B + C → D ท าการทดลองหาอตัราการเกิดปฏิกิริยาได้ดงันี ้

การทดลองท่ี ความเข้มข้น ( mol/dm3 ) อตัราการเกิดปกิกิริยา

( mol/dm3 .s ) A B C

1 0.1 0.1 0.1 0.01

2 0.2 0.1 0.1 0.04

3 0.1 0.2 0.1 0.02

4 0.1 0.1 0.4 0.16

จงหา

1. อนัดบัของปฏิกิริยา A 2. อนัดบัของปฏิกิริยา B 3. อนัดบัของปฏิกิริยา C

4. อนัดบัรวมของปฏิกิริยา 5. กฎอตัรา 6. คา่คงท่ีของปฏิกิริยา

Page | 25

Ex จากปฏิกิริยา A + 2B → C

การทดลองท่ี [A] mol/dm3 [B] mol/dm3 อตัราการเกิดสาร B

(mol/dm3.s) 1 1.0 1.0 5.0 2 2.0 1.0 5.0 3 1.0 2.0 10.0 4 1.0 2.0 10.0

1. อนัดบัของปฏิกิริยา A 2. อนัดบัของปฏิกิริยา B 3. อนัดบัของปฏิกิริยา

4. กฎอตัรา 5. คา่คงท่ีของปฏิกิริยา

Page | 26

Ex จากการทดลองเพื่อหาอตัราการเกิด ปฏิกิริยา A + B → C ได้ข้อมลูดงันี ้

การทดลองท่ี ความเข้มข้นของ A (mol/l)

ความเข้มข้นของ B (mol/l)

อตัราการเกิด C (mol/l.s)

1 1.3 2.2 0.04 2 1.3 3.3 0.06 3 2.6 X 0.24 4 2.6 2.2 0.16

1. จงหาคา่ X 2. อนัดบัของปฏิกิริยา A 3. อนัดบัของปฏิกิริยา B

4. อนัดบัของปฏิกิริยา 5.กฎอตัรา 6. คา่คงท่ีของปฏิกิริยา

Page | 27

Ex การวดัอตัราเร็วเร่ิมต้นของปฏิกิริยาตอ่ไปนี ้2H2(g) + 2NO(g) → N2(g) + 2H2O(g)

การทดลองท่ี [H2] (mol/l)

[NO] (mol/l)

อตัราการเกิดปฏิกิริยา (mol/l.s)

1 0.1 0.1 0.1 2 0.2 0.1 0.2 3 0.1 0.2 0.4 4 0.1 0.3 0.9 5 0.2 0.2 X 6 0.1 Y 0.16 7 0.3 0.1 z

1. จงหา x,y และ z 2. อนัดบัของปฏิกิริยา H2 3. อนัดบัของปฏิกิริยา NO

4. อนัดบัของปฏิกิริยา 5.กฎอตัรา 6. คา่คงท่ีของปฏิกิริยา

“ศตัรูท่ีส าคญัท่ีสดุ คือ.........ความคิดของเราเอง”

rate of chemical reaction) - kruwee ·...

Documents