สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 1

จลนศาสตรเคม (Chemical kinetics)

การเปลยนแปลงทางเคม หรอการเกดปฏกรยาเคมอาจเกดขนไดเรวชาตางๆ กน เชน ปฏกรยา

การระเบดของวตถระเบดใชเวลาในการเกดปฏกรยาไมนานนก ถอวาเปนการเกดปฏกรยาเคมทเรวมาก สวนการเกดสนมเหลกตองใชเวลาในการเกดนานเปนเดอนเปนป ถอวาเปนการเกดปฏกรยาเคมทชามาก บางปฏกรยาเกดขนไดเรวสามารถสงเกตเหนไดขณะทาการทดลอง เชน การเกดตะกอนสเหลองของ เลด(II)ไอโอไดด(PbI2) จากปฏกรยาระหวางสารละลายเลด(II)ไนเตรต(Pb(NO3)2) กบสารละลายโพแตสเซยมไอโอไดด(KI) การเปลยนแปลงทางเคมทเกยวของกบเวลาเรยกวา อตราการเกดปฏกรยา(reaction rate : r) และเรยกการศกษาทเกยวของกบอตราการเกดปฏกรยาและกลไกของปฏกรยาวา จลนศาสตรเคม(Chemical kinetics) การเกดปฏกรยาเคม คอการทสารตงตน(Reactant) เปลยนไปเปนสารใหมหรอสารผลตภณฑ (Product) โดยปรมาณหรอความเขมขนของสารตงตนจะลดลง แตปรมาณหรอความเขมขนของสารผลตภณฑจะเพมขน

รปท 1 กราฟแสดงการเปลยนแปลงความเขมขนของปฏกรยา A B

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 2

1. อตราการเกดปฏกรยา อตราการเกดปฏกรยา คอการเปลยนแปลงความเขมขนของสารตงตนหรอสารผลตภณฑตอ

หนวยเวลา

หนวยอตราการเกดปฏกรยา ขนอยกบหนวยปรมาณสารและหนวยเวลา

หนวยปรมาณสารขนอยกบสถานะะของสาร เชน ของแขง ใชหนวยมวล ไดแก กรม(g) กโลกรม(kg) ของเหลวและแกส ใชหนวยปรมาตร ไดแก ลตร(L) ลกบาศกเดซเมตร(dm3) ลกบาศกเซนตเมตร(cm3) สารละลาย ใชหนวยความเขมขน ไดแก mol/dm3

หนวยเวลา ไดแก วนาท(s) นาท(min) ชวโมง(hr) หนวยอตราการเกดปฏกรยาทใชกนมากคอ mol/dm3.s หรอ mol/s จากความหมายของอตราการเกดปฏกรยา เมอพจารณาปฏกรยาระหวางสารตงตน A กบ B เกดสารผลตภณฑ C และ D ดงสมการ A + B C + D สามารถเขยนความสมพนธอตราการเกดปฏกรยาไดดงน

อตราการเกดปฏกรยา =

ปรมาณสารผลตภณฑทเกดขน เวลา

อตราการเกดปฏกรยา =

ปรมาณสารตงตนทลดลง เวลา

อตราการเกดปฏกรยา ( r ) = อตราการลดลงของ A = = -- ปรมาณสาร A ทลดลง เวลาในการเกดปฏกรยา

Δ[A] Δt

= อตราการลดลงของ B = = -- ปรมาณสาร B ทลดลง เวลาในการเกดปฏกรยา

Δ[B] Δt

= อตราการเกดสาร C = = + ปรมาณสาร C ทเกดขน เวลาในการเกดปฏกรยา

Δ[C] Δt

= อตราการเกดสาร D = = + ปรมาณสาร D ทเกดขน เวลาในการเกดปฏกรยา

Δ[D] Δt

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 3

เมอ r แทนอตราการเกดปฏกรยา

Δ แทนการเปลยนแปลง [ ] แทนความเขมขนของสาร(mol/dm3) หรอแทนปรมาณสารเปน mol t แทนเวลา เครองหมาย + แทนการเพมขน และเครองหมาย - แทนการลดลง

สมการเคมใดทเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลของสารตงตน หรอสารผลตภณฑมคาไมเทากนและมคามากกวา 1 การหาอตราการเกดปฏกรยาในหนวย mol/s จะตองนาเลขสมประสทธของสารแตละตวมาเปนตวหารของอตราการเปลยนแปลงนนดวย ดงตวอยาง N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

กาหนดสมการทวไปใหดงน aA + bB cC + dD เมอ a, b, c และ d คอเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลของสาร A, B, C และ D ตามลาดบ เขยนความสมพนธอตราการเกดปฏกรยาไดดงน

สรป อตราการเกดปฏกรยาจะเทากบอตราการเปลยนแปลงปรมาณเปนโมลของสารแตละชนด

หารดวยเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลของสารนนในสมการเคมทดลแลว การวดอตราการเกดปฏกรยาอาจจะวดจากปรมาณสารตงตนตวใดตวหนงทลดลง หรอวดจากปรมาณสารผลตภณฑตวใดตวหนงทเกดขนกได ทงนใหคานงถงความสะดวกในการวด อาจทาไดหลายวธขนอยกบลกษณะและสมบตของในปฏกรยานน เชน ชงมวลของสารเมอเปนของแขง วด

อตราการเกดปฏกรยา = อตราการลดลงของ N2 = 1/3 อตราการลดลงของ H2 = 1/2 อตราการเกด NH3

= 1/b อตราการลดลงของสาร B = --1/b Δ[B] Δt

= 1/c อตราการเกดสาร C = +1/c Δ[C] Δt

= 1/d อตราการเกดสาร D = +1/d Δ[D] Δt

r = 1/a อตราการลดลงของสาร A = --1/a Δ[A] Δt

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 4

ปรมาตรเมอเปนแกส วดความเขมขนเมอเปนสารละลาย หรอหาจานวนโมลของสารซงใชไดกบสารทกสถานะ

2. ชนดของอตราการเกดปฏกรยา 2.1 อตราการเกดปฏกรยาเฉลย(Average rate) หมายถงปรมาณของสารผลตภณฑทเกดขนทงหมด หรอปรมาณของสารตงตนทลดลงทงหมดตอเวลาทงหมดทใชในการเกดปฏกรยานน

2.2 อตราการเกดปฏกรยา ณ ขณะใดขณะหนง(Instantaneous rate) หมายถงปรมาณสารตงตนทลดลง ณ ขณะใดขณะหนง หรอปรมาณสารผลตภณฑทเพมขน ณ ขณะใดขณะหนง ตอเวลาทใชในการเกดปฏกรยาในชวงนน ซงอตราการเกดปฏกรยาชนดนหาไดจากคาความชนของกราฟเทานน

อตราการเกดปฏกรยา = ปรมาณสารผลตภณฑทเกดขนทงหมด เวลาทงหมดทใชในการเกดปฏกรยา

อตราการเกดปฏกรยา = ปรมาณสารตงตนทลดลงทงหมด เวลาทงหมดทใชในการเกดปฏกรยา

ปฏกรยาเคมดงสมการ Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) สามารถวดอตราการเกดปฏกรยานไดอยางไรบาง และเขยนความสมพนธของอตราการเกดปฏกรยาไดอยางไร

รปท 2 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความเขมขนของ NO2กบเวลา

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 5

อตราการเกดปฏกรยาชวงเวลาใดกคอความชน(slope) ของเสนกราฟทลากเชอมตอระหวางเวลาในชวงนน เชน ระหวางชวงเวลา 100s – 600s, ระหวางชวงเวลา 200s – 500s, หรออตราการเกดปฏกรยาวนาทท 350 กคอความชนของเสนกราฟ ณ จดสมผสท 350s

จากกราฟ คาความชน = Δ[NO2] / Δt อตราการเกดปฏกรยาเฉลยเปนคาทแสดงถงการลดลงของปรมาณสารตงตน หรอการเพมขนของปรมาณสารผลตภณฑตงแตเรมตนจนสนสดตอหนงหนวยเวลา แตอตราการเกดปฏกรยา ณ ขณะใดขณะหนงเปนคาทแสดงถงการลดลงของปรมาณสารตงตน หรอการเพมขนของปรมาณสารผลตภณฑ ณ เวลาใดเวลาหนงทปฏกรยาดาเนนอย ดงนนในปฏกรยาหนงจะมอตราการเกดปฏกรยาเฉลยเพยงคาเดยว แตอตราการเกดปฏกรยา ณ ขณะใดขณะหนงมไดหลายคา 3. กฎอตราและอนดบปฏกรยา กฎอตรา(Rate law) คอความสมพนธระหวางอตราการเกดปฏกรยากบความเขมขนของสารตงตนแตละตว ซงความเขมขนนบางตวอาจมผลมาก มากตวอาจมผลนอยและบางตวอาจไมมผลตออตราการเกดปฏกรยากได เรยกความสมพนธนวา Law of mass action ซงมใจความดงน “อตราการเกดปฏกรยาจะเปนสดสวนโดยตรงกบสารตงตนทเขาทาปฏกรยากน” aA + bB cC + dD …………… (1.1) จาก Law of mass action เขยนความสมพนธไดดงน

r α [A]x[B]y r = k[A]x[B]y เมอ r คออตราการเกดปฏกรยา

k คอคาคงทอตรา(Rate constant) ซงเปนคาคงทเฉพาะปฏกรยาหนงๆ ทอณหภมคงทคาหนง คา k นเรยกอกอยางหนงวา Specific rate constant

[A] คอความเขมขนของสาร A [B] คอความเขมขนของสาร B

x, y คอเลขอนดบปฏกรยาเมอคดจากสาร A และสาร B เปนหลกตามลาดบ และเรยกสมการ r = k[A]x[B]y วา กฎอตรา หรอสมการอตรา(Rate equation) เปนสมการทแสดงความสมพนธระหวางอตราการเกดปฏกรยากบความเขมขนของสารตงตน กฎอตราทาใหทราบวาความเขมขนของสารใดบางมผลตออตราการเกดปฏกรยา และสารตงตนทมผลนนสารใดมผลมากกวากน อนดบปฏกรยา(Order of reaction) เปนคาตวเลขใดๆ (x, y) อาจเปนเลขจานวนเตม หรอเศษสวนกได ซงหาไดจากการทดลองหาอตราการเกดปฏกรยาเมอเปลยนความเขมขนของสารตงตนเทานน เปนเลขทบอกใหทราบวาอตราการเกดปฏกรยาขนอยกบความเขมขนของสารตงตนตวนน

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 6

หรอไม และเปนจานวนกเทาของความเขมขน และเรยกผลรวมของ x กบ y วาอนดบรวมของปฏกรยา(Overall order) 4. ความหมายของอนดบปฏกรยา จากสมการ (1.1) ถา r = k[A][B]0 นนคอ x = 1 และ y = 0 จดเปนปฏกรยาอนดบหนงเมอเทยบกบสาร A และเปนปฏกรยาอนดบศนยเมอเทยบกบสาร B และอนดบรวมของปฏกรยาเทากบ 1 (x + y = 0) จากอนดบปฏกรยาดงกลาว แสดงวาอตราการเกดปฏกรยานขนอยกบความเขมขนของสาร A ถาเพมความเขมขนของสาร A เปน 2 เทา อตราการเกดปฏกรยาจะเพมขน 2 เทาเชนกน แตอตราการเกดปฏกรยานจะไมขนกบความเขมขนของสาร B คอจะเพมความเขมขนของสาร B ขนเปนกเทากตามอตราการเกดปฏกรยานจะคงท หรออาจเขยนความสมพนธใหมไดดงน r = k[A] ถา r = k[A][B]2 นนคอ x = 1 และ y = 2 จดวาเปนปฏกรยาอนดบ 3 (เพราะ x + y = 3) และจดเปนปฏกรยาอนดบหนง เมอเทยบกบสาร A นนคอเมอเพมความเขมขนของสาร A เปน 2 เทา อตราการเกดปฏกรยาจะเพมขน 2 เทา แตจะเปนปฏกรยาอนดบสองเมอเทยบกบสาร B นนคอถาเพมความเขมขนของสาร B ขนเปน 2 เทา อตราการเกดปฏกรยาจะเพมขน 4 เทา ตารางท 1 ตวอยางกฎอตราของปฏกรยาในสถานะแกส

ปฏกรยา กฎอตรา 2HI H2 + I2 r = k[HI]0 = k 2N2O 2N2 + O2 r = k[N2O] CH3CHO CH4 + CO r = k[CH3CHO]2 2NO + 2H2 N2 + 2H2O r = k[NO]2[H2] 2NO + Br2 2NOBr r = k[NO]2[Br]

ทมา : คณะอนกรรมการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรสาขาเคม, เคม เลม 1 โรงพมพชวนพมพ กรงเทพฯ , 2548 : หนา 275 จากตารางท 1 จะเหนไดวาเลขยกกาลงความเขมขนของสารตงตนไมใชเลขแสดงจานวน โมลของสารตงตนนน แตบางกรณทปฏกรยามขนตอนการเกดเพยงขนตอนเดยว หรอเปนขนกาหนดอตราเรวของปฏกรยาอาจมคาเทากนได(ดเรองกลไกปฏกรยา)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 7

5. การคานวณเกยวกบกฎอตรา

ตวอยางท 1 จากปฏกรยา 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ซงเกดท 25 °C ไดผลการทดลองดงน ความเขมขนเรมตน(mol/dm3) การทดลองท NO O2

อตราเรมตนการเกด NO2 (mol/dm3.s)

1 2 3 4

0.01 0.01 0.01 0.02

0.01 0.02 0.03 0.03

0.007 0.014 0.021 0.084

1. จงคานวณหาคา x, y และ k 2. จงหากฎอตรา และอนดบปฏกรยา 3. จงคานวณหาอตราเรมตนของการเกด NO2 ถาความเขมขนของ NO = 0.04 mol/dm3 และ O2

= 0.015 mol/dm3 วธทา จากสมการเคม r = k[NO]x[O2]

y ……….( 1 ) จากการทดลองท 3 แทนคาในสมการ ( 1 ) 0.021 = k[0.01]x[0.03]y ……….( 2 ) จากการทดลองท 4 แทนคาในสมการ ( 1 ) 0.084 = k[0.02]x[0.03]y ……….( 3 )

4 = 2x 22 = 2x x = 2 จากการทดลองท 1 แทนคาในสมการ ( 1 ) 0.007 = k[0.01]x[0.01]y ……….( 4 ) จากการทดลองท 2 แทนคาในสมการ ( 1 )

0.014 = k[0.01]x[0.02]y ……….( 5 ) 2 = 2y

( 3 )/( 2 ) ; = 0.084 0.021

k[0.02]x[0.03]y

k[0.01]x[0.03]y

( 5 )/( 4 ) ; = 0.014 0.007

k[0.01]x[0.02]y

k[0.01]x[0.01]y

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 8

y = 1 จากการทดลองท 1 0.007 = k[0.01]2[0.01] k = (0.007) / (0.01)3 = 7.0 x 103 dm6 mol-2 s-1 1. x = 2, y = 1, k = 7.0 x 103 dm6 mol-2 s-1 2. กฎอตราคอ r = k[NO]2[O2] 3. แทนคาในกฎอตรา r = (7.0 x 103)(0.04)2(0.015) = 0.168 mol dm-3 s-1 อตราเรมตนของการเกด NO2 = 0.168 mol dm-3 s-1

6. ทฤษฎจลนศาสตรเคม ทฤษฎจลนศาสตรเคมเปนทฤษฎทใชอธบายการเกดปฏกรยาเคมของสารตงแต 2 ชนดขนไป ไดแก ทฤษฎการชน (Collision theory) และ ทฤษฎสารเชงซอนกมมนต (Activated – complex theory) ทงสองทฤษฎกลาวถงการชนอยางมประสทธภาพระหวางโมเลกลของสารตงตน แตทฤษฎสารเชงซอนกมมนตกลาวถงรายละเอยดในขณะทสารเขาชนกนและการเกดผลตภณฑ

6.1 ทฤษฎการชน (Collision theory) ทฎษฎนใชอธบายไดดกบสารทมสถานะเปนแกส ม ใจความวา ปฏกรยาเคมเกดขนไดตอเมออนภาคของสารตงตนทเขาทาปฏกรยาจะตองชนกนอยางมประสทธภาพ กลาวคอ อนภาคทเขาชนจะตองมทศทางในการชนเหมาะสมและพลงงานรวมของอนภาคทเขาชนกนจะตองเทากบ หรอมากกวาพลงงานตาสดคาหนงททาใหเกดปฏกรยาได ซงเรยกวา

พลงงานกอกมมนต (Activation energy : Ea)

รปท 3 แสดงทศทางในการชนของอนภาคของปฏกรยา NO(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 9

จากรป จะเหนไดวา (a) ทศทางในการชนเหมาะสมทสดทมโอกาสเกดปฏกรยาได ถาหากมพลงงานในการชนมากเพยงพอ สวน (b) (c) และ (d) ทศทางในการชนไมเหมาะสม ถงแมวาจะมพลงงานในการชนมากเพยงพอกไมมโอกาสเกดปฏกรยา

รปท 4 แสดงการเปรยบเทยบพลงงานกอกมมนต

พลงงานกอกมมนต หมายถงพลงงานตาทสดททาใหเกดปฏกรยาเคมได ซงอาจเปรยบเทยบการเกดปฏกรยาเคมไดกบการออกแรงผลกกอนหนขามเนนเขาของชายคนหนง โดยความสงของยอดเขาคอคาพลงงานกอกมมนตของปฏกรยา ดงรป ชายคนนจะตองใชพลงงานจานวนหนงในการออกแรงผลกกอนหนจากจด A ใหไปอยในตาแหนงยอดเขา ซงเปนพลงงานขนตาทสด ตอจากนนชายคนนกไมตองออกแรงผลกแลว หนกอนนกจะหลนมาอยทตาแหนง B ได

6.2 ทฤษฎสารเชงซอนกมมนต (Activated – complex theory) ทฤษฎนเรยกอกชอหนงวา ทฤษฎสภาวะแทรนซชน (Transition state theory) เปนทฤษฎทอธบายขยายความทฤษฎการชนใหละเอยดขน ทฤษฎนกลาวถงการชนอยางมประสทธภาพของสารตงตนวา เมออนภาคของสารตงตนชนกนแลวจะเกดสารทไมเสถยรและมพลงงานสง เรยกวาสารเชงซอนกมมนต (Activated complex) สารนอยในสมดลกบสารตงตนและจะสลายไปเปนสารผลตภณฑตอไป การทสารเชงซอนกมมนตมพลงงานสงและไมเสถยร เพราะมพนธะเคมทเรมสลายของสารตงตนและพนธะเคมของสารผลตภณฑทเรมสรางขนระหวางอะตอมทเหมาะสม สภาวะนจงมพนธะทไมอยตวและมพลงงานคอนขางสง เรยกวาสภาวะแทรนซชน จนกระทงเมอพนธะเกาสลายหมดและเกดพนธะใหมทสมบรณเปนผลตภณฑทเสถยรและระดบพลงงานลดตาลง ความแตกตางระหวางพลงงานของสภาวะแทรนซชนกบพลงงานของสารตงตนอาจเทยบไดกบพลงงานกอกมมนตนนเอง อยางไรกตามสารเชงซอนกมมนตทเกดขนเปนโมเลกลทนกวทยาศาสตรจนตนาการขนมา ซงเปนสารทเกดขนจรงไมยงไมสามารถตรวจสอบได ดงนนทฤษฎนจงเปนเพยงแบบจาลองทางทฤษฎเทานน

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 10

รปท 5 แสดงการเปลยนแปลงพลงงานของปฏกรยา A + BC AB + C

จากรป สารตงตน A และ BC ชนกนแลวเปลยนสารเชงซอนกมมนต (A----B----C) และใน

ทสดไดเปนสารผลตภณฑ AB และ C โดยมพลงงานกอกมมนต = Ea และพลงงานของปฏกรยาคอ ΔE 7. พลงงานกบการดาเนนไปของปฏกรยา การเปลยนแปลงทางเคมหรอการเกดปฏกรยาเคมจะมการเปลยนแปลงพลงงานควบคกนไป ซงบางปฏกรยาเปนปฏกรยาดดพลงงานหรอดดความรอน (Endothermic reaction) และบางปฏกรยาเปนปฏกรยาคายพลงงานหรอคายความรอน (Exothermic reaction) ดงรป

จากรปท 6 เปนปฏกรยาดดความรอน สารตงตน (N2 + O2) มพลงงาน E1 สารผลตภณฑ

(NO2) มพลงงาน E3 พลงงานของสารผลตภณฑ สงกวาพลงงานของสารตงตน จงเปนปฏกรยา

พลงงาน

(E)

การดาเนนไปของปฏกรยา

N2(g) + O2(g)

2NO(g) Ea

ΔE E1

E2

E3

รปท 6 แสดงปฏกรยาดดความรอนของปฏกรยา N2(g) + O2(g) 2NO(g)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 11

ดดความรอน และพลงงานทดดเขาไปมคาเทากบ ΔE หรอเทากบ E3 – E1(ΔE มเครองหมายเปนบวก) และ Ea คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยานมคาเทากบ E2 – E1

จากรปท 7 เปนปฏกรยาคายความรอน สารตงตน (N2 + H2) มพลงงาน E1 สารผลตภณฑ

(NH3) มพลงงาน E3 พลงงานของสารตงตน สงกวาพลงงานของสารผลตภณฑ จงเปนปฏกรยาคาย

พลงงาน และพลงงานทคายออกมามคาเทากบ ΔE หรอเทากบ E3 – E1 (ΔE มเครองหมายเปนลบ) และ Ea คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยานมคาเทากบ E2 – E1

จะเหนไดวาพลงงานกอกมมนตของปฏกรยา (Ea) กบพลงงานของปฏกรยา (ΔE) ไมใชพลงงานเดยวกน 8. กลไกของปฏกรยา (Reaction mechanism) ปฏกรยาเคมบางปฏกรยาเกดขนไดงาย อนภาคของสารตงตนชนกนเพยงครงเดยวกเกดปฏกรยาได แตปฏกรยาเคมสวนมากไมไดเกดจากการทอนภาคของสารตงตนชนกนครงเดยว เชน 5Fe2+(aq) + MnO4

-(aq) + 8H+(aq) 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O(l) จากสมการ สารตงตนประกอบดวย Fe2+ 5 mol, MnO4

- 1 mol และ H+ 8 mol รวมทงหมด 14 mol ถาปฏกรยานเกดขนโดยการชนกนครงเดยว ไอออนทง 14 mol ของสารตงตนจะตองมาชนพรอมๆ กนในเวลาเดยวกน ซงโอกาสทจะเกดเชนนนอยมากจนเราไมสามารถวดอตราการเกดปฏกรยาได แตความเปนจรงเราสามารถวดอตราการเกดปฏกรยานได แสดงวาปฏกรยานไมไดดาเนนไปเพยงขนตอนเดยว แตจะตองดาเนนไปหลายขนตอนตอเนองกนไปเปนขนยอยๆ เราเรยกลาดบขนยอยของปฏกรยานวา กลไกของปฏกรยา และเรยกสมการยอยแตละสมการนนวา กระบวนการปฐม (Elementary process) หรอปฏกรยาปฐม (Elementary reaction) กระบวนการปฐมเปนกระบวนการทแสดงการชนกนของโมเลกลโดยตรง ดงนนเราสามารถเขยนกฎอตราของปฏกรยาโดยนาเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลของสารตงตนแตละสารในสมการ

พลงงาน

(E)

การดาเนนไปของปฏกรยา

N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g)

Ea

ΔE E3

E1

E2

รปท 7 แสดงปฏกรยาคายความรอนของปฏกรยา N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 12

เคมนนมาเขยนเปนอนดบของปฏกรยาไดทนท กระบวนการปฐมจาแนกตามจานวนโมเลกลของสารตงตนทเขาชนกนไดดงน 1. กระบวนการหนงโมเลกล (Unimolecular process) คอกระบวนการทมสารตงตนเพยงโมเลกลเดยว เชน N2O4 2NO2 กฎอตราของปฏกรยานคอ r = k[N2O4] 2. กระบวนการสองโมเลกล (Bimolecular process) คอกระบวนการทมสารตงตน 2 โมเลกลเขาชนกนในขณะเดยวกน เชน NO + O2 NO3 กฎอตราของปฏกรยานคอ r = k[NO][O2] 3. กระบวนการสามโมเลกล (Termolecular process) คอกระบวนการทมสารตงตน 3 โมเลกลเขาชนกนในขณะเดยวกน เชน 2NO + Br2 2NOBr กระบวนการแบบนเกดขนไดยากกวากระบวนการหนงโมเลกล และกระบวนการสองโมเลกลมาก เพราะโอกาสทสารตงตน 3 โมเลกลมาชนกนพรอม ๆ กนนนเปนไปไดยาก กฎอตราของปฏกรยานคอ r = k[NO]2[Br] สาหรบปฏกรยาทวๆ ไปทไมใชกระบวนการปฐมจะเขยนกฎอตราโดยใชเลขสมประสทธแสดงจานวนโมลและไมไดทาการทดลองไมได กลไกของปฏกรยาไดจากการคาดเดา แตผลจากการเดานตองสอดคลองกบผลการทดลองดวย หลงจากการเดากลไกของปฏกรยาแลวจะตองเขยนกฎอตราของปฏกรยานน แลวเปรยบเทยบกบกฎอตราทไดจากการทดลอง ถากฎอตราทไดจากกลไกแตกตางจากกฎอตราทไดจากการทดลอง ถอวากลไกนนผด แตถากฎอตราทไดจากกลไกเหมอนกบกฎอตราทไดจากการทดลอง ถอวากลไกนนใชได แตอาจบอกไมไดวาถกตองหรอไม เพราะอาจจะพบวากลไกทแตกตางกนอาจนาไปสกฏอตราทเหมอนกนได สาหรบปฏกรยาทมกลไกการเกดขนตอนเดยวการตรวจสอบวากลไกนนใชไดหรอไม ใหเขยนกฎอตราจากกลไกแลวนาไปเปรยบเทยบกบกฎอตราจากการทดลอง แตถากลไกของปฏกรยาประกอบดวยกระบวนการปฐมหลายขน เราอาจหากฎอตราไดโดยคดจาก ขนกาหนดอตรา (Rate – determining – step) หมายถงขนทชาทสดของกลไก โดยถอวาอตราการเกดปฏกรยารวมขนอยกบอตราการเกดของกระบวนการปฐมขนทชาทสด วธการคอเลอกกระบวนการปฐมขนใดขนหนงเปนขนกาหนดอตราแลวใชกฎอตราของขนตอนนเพยงขนตอนเดยว เชน 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ปฏกรยาตามสมการมกฎอตราทไดจากการทดลองคอ r = k[NO]2[O2] ซงเปนปฏกรยาอนดบสองเมอเทยบกบ NO2 และเปนปฏกรยาอนดบหนงเมอเทยบกบ O2 และปฏกรยารวมเปนอนดบสาม กลไกของปฏกรยาทเปนไปไดแบบหนงคอ กลไกขนตอนเดยวทมกระบวนการปฐมแบบสามโมเลกลดงสมการ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ซงเมอเขยนกฎอตราจะไดเหมอนกฎอตราจากการทดลอง แสดงวากลไกขนตอนเดยวมโอกาสเปน

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 13

ไปได แตการเกดขนคอนขางยากเพราะสารตงตนทงสองจะตองชนพรอมกน 3 โมเลกล กลไกทประกอบดวยกระบวนการสองโมเลกลหรอหนงโมเลกลจงเปนทนยมมากกวา เชน

โมเลกลของ N2O2 เกดขนในขนแรกของกระบวนการปฐม และถกใชไปในกระบวนการปฐมขนทสอง เราเรยกสารแบบนวา สารมธยนตร (Intermediate) หมายถงสารทเกดขนในระหวางทปฏกรยาดาเนนไป แตจะไมปรากฏสารนในสมการรวมของปฏกรยา กระบวนการปฐมขนทสองจงเปนขนกาหนดอตรา เขยนกฎอตราไดดงน r = k[N2O2][O2] เนองจาก N2O2 เปนสารมธยนตรจะตองไมม [N2O2] ปรากฏอยในกฎอตรา ดงนนจงตองเปลยน [N2O2] ใหอยในรปความเขมขนของสารตงตนจากสมดลในขนแรก ดงน

แทนคา [N2O2] ลงใน r = k[N2O2][O2] ไดดงน

r = k.K[NO]2[O2] = k[NO]2[O2] ซงกคอกฎอตราทไดจากการทดลองนนเอง แสดงวากลไกการเกดปฏกรยาแบบนกใชไดกบปฏกรยานเชนกน และนาจะมโอกาสเปนไปไดมากกวากรณทมกลไกเพยงขนตอนเดยว อกกลไกหนงทนาจะเปนไปไดเชนกน คอ NO + O2 NO3 ……………(สมดล, เกดเรว) NO3 + NO 2NO2 ……………(เกดชา) กฎอตราของกลไกนคอ r = k[NO3][NO] แต NO3 คอสารมธยนตร จงตองเปลยน [NO3] ไปเปนความเขมขนของสารตงตนในขนตอนแรก

แทนคา [NO3] ลงใน r = k[NO3][NO] ไดดงน r = k.K[NO]2[O2] = k[NO]2[O2]

[NO]2

K = [NO3] = K

[NO][O2] [NO3]

[NO][O2]

K = [N2O2] = K[NO]2

[N2O2]

2NO N2O2 ……………(สมดล, เกดเรว) N2O2 + O2 2NO2 ……………(เกดชา)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 14

สรปไดวา กลไกทตางกนอาจนาไปสกฎอตราทเหมอนกนได ดงนนการทกลไกหนงใหกฎอตราทถกตองไมไดหมายความวากลไกนนถกตองเสมอไป 9. พลงงานกบปฏกรยาเคมทมหลายขนตอน

รปท 8 แสดงการเปลยนแปลงพลงงานของปฏกรยาเคมหลายขนตอน

จากรปท 8 ปฏกรยาการเปลยนแปลงจากสาร A ไปเปนสาร B เปนปฏกรยาคายพลงงานโดยมขนตอนการเกด 2 ขนตอน ขนตอนแรกสาร A เปลยนไปเปนสาร X ขนตอนนมพลงงานกอกมมนตเทากบ Ea1(E3 – E1) สวน Ea3 คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยายอนกลบสาร X เปลยนไปเปนสาร A ขนทสองสาร X เปลยนไปเปนสาร B มพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาเทากบ Ea2(E4 – E2) สวน Ea4 คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยายอนกลบสาร B เปลยนไปเปนสาร X

ขนท 1 เกดปฏกรยาไดเรวกวาขนท 2 เพราะพลงงานกอกมมนตของขนท 1 ตากวาขนท 2 ดงนนขนท 1 จงเปนขนกาหนดอตราของปฏกรยาน นอกจากนขนท 1 ยงเกดปฏกรยายอนกลบได เนองจากพลงงานกอกมมนตของปฏกรยายอนกลบ X A (Ea3 = E3 – E2) มคานอยกวาพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาไปขางหนา X B (Ea2 = E4 – E2) ทาใหเกดปฏกรยายอนกลบไดเรวกวาไปขางหนา ดงนนขนท 1 จงเปนปฏกรยาผนกลบไดสวนขนท 2 เกดปฏกรยาไปขางหนาเพยงอยางเดยวเทานน เพราะพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาไปขางหนา X B (Ea2 = E4 – E2) มคานอยกวาพลงงานกอกมมนตของปฏกรยายอนกลบ B X (Ea4 = E4 – E5) และปฏกรยามการเปลยนพลงงานแบบคายพลงงาน โดยพลงงานทคายออกมามคา

เทากบ ΔE (E1 – E5) กลไกของปฏกรยาเขยนไดดงน ขนท 1 A X ………………..(สมดล และเกดเรว) ขนท 2 X B ………………..(เกดชา)

พลงงาน

(E)

E1

E2

E3

E4

E5 A

X

B

Ea4

Ea1

Ea2Ea3

การดาเนนไปของปฏกรยา A B

ΔE

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 15

10. ปจจยทมผลตออตราการเกดปฏกรยา 10.1 ธรรมชาตของสารตงตน สารแตละชนดมความวองไวในการเกดปฏกรยาเคมไมเทากน การเปลยนชนดของสารทเขาทาปฏกรยาจะทาใหอตราการเกดปฏกรยาเปลยนไป เชน ทอณหภมหอง แกส H2 ทาปฏกรยากบแกส F2 ไดรวดเรวและรนแรงมากถงขนระเบดได แตทสภาวะเดยวกนนแกส H2 ทาปฏกรยากบแกส I2 ไดชามากจนสงเกตไมเหนการเปลยนแปลง H2(g) + F2(g) 2HF(g) ……………..เกดเรวมาก H2(g) + I2(g) 2HI(g) ……………..เกดชามาก สารบางชนดมหลายอญรป แตละอญรปมความวองไวในปฏกรยาตางกน เชน ฟอสฟอรสขาวจะลกไหมตดไฟไดในอากาศ แตฟอสฟอรสแดงและฟอสฟอรสดาเสถยรในอากาศ

10.2 ความเขมขนของสารตงตน ปฏกรยาเคมสวนใหญอตราการเกดปฏกรยาขนอยกบความเขมขนของสารตงตนทเขาทาปฏกรยา สาหรบปฏกรยาทมสารตงตนมากกวาหนงชนด อตราการเกดปฏกรยาเคมอาจขนอยกบความเขมขนของสารตงตนสารใดสารหนง หรอทกสาร หรอไมขนกบความเขมขนของทกสารกได การทความเขมขนของสารตงตนมผลตออตราการเกดปฏกรยา สามารถใชทฤษฎการชนอธบายไดวา เมอความเขมขนของสารตงตนทเขาทาปฏกรยาเพมขน ทาใหจานวนอนภาคเพมขนโอกาสทอนภาคของสารตงตนชนกนกมมากขน และเมออนภาคเพมขนจานวนอนภาคทมพลงงานสงกเพมมากขนดวย โอกาสทอนภาคของสารชนกนแลวเกดปฏกรยาไดกมมากขน ดงนนเมอเพมความเขมขนของสารตงตนปฏกรยาเคมจงเกดเรวขน ในทางตรงขามถาลดความเขมขนของสารตงตนปฏกรยาเคมกจะเกดชาลง กรณทความเขมขนของสารตงตนไมมผลตออตราการเกดปฏกรยาเคม เพราะปฏกรยานนมขนตอนการเกดหลายขนตอน ซงอตราการเกดปฏกรยาขนอยกบขนชาทสดในขนตอนดงกลาวสารท

(a) (b)

รปท 9 ฟอสฟอรสขาว(a) และฟอสฟอรสแดง (b)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 16

เปลยนความเขมขนอาจไมใชสารตงตนของปฏกรยาขนตอนนนกได จงทาใหอตราการเกดปฏกรยาไมเปลยน เชน NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g) อตราการเกดปฏกรยานขนอยกบความเขมขนของแกส NO แตไมขนกบความเขมขนของแกส CO โดยมกฎอตราจากการทดลองดงน r = k[NO]2 ทงนเพราะปฏกรยาเกดขน 2 ขนตอนและขนตอนทชาทสดซงเปนขนกาหนดอตราไมมแกส CO เกยวของในปฏกรยา NO2 + NO2 NO3 + NO ………………..เกดชา NO3 + CO NO2 + CO2 ………………..เกดเรว ปฏกรยารวม NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g) 10.3 พนทผวของสารตงตน ปฏกรยาเคมทพนทผวมผลจะเกดขนกบปฏกรยาเนอผสม (Heterogeneous reaction) และปฏกรยาเนอผสมนนตองมสารตงตนทเปนของแขงทาปฏกรยากบแกส หรอทาปฏกรยากบของเหลวกได เชน Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) ปฏกรยาระหวางโลหะ Mg กบสารละลายกรด HCl อตราการเกดปฏกรยาน นอกจากจะขนอยกบความเขมขนของสารละลายกรด HCl แลว ยงขนอยกบพนทผวสมผสของโลหะ Mg อกดวย กลาวคอถาพนทผวของโลหะ Mg มากอตราการเกดปฏกรยาจะเรว และถาพนทผวสมผสนอยอตราการเกดปฏกรยาจะชา ทเปนเชนนเพราะ เมอพนทผวของสารตงตนทเปนของแขงมากทาใหอนภาคของสารตงตนชนกนดวยความถสงทาใหอตราการเกดปฏกรยาเรวขน แตถาพนทผวของสารตงตนนอยอนภาคของสารตงตนชนกนดวยความถตาทาใหอตราการเกดปฏกรยาชาลง 10.4 ความดน ปฏกรยาเคมทมสารตงตนอยางนอย 1 สารอยในสถานะแกสการเปลยนแปลงความดนของแกสโดยการเปลยนแปลงปรมาตร จะมผลตออตราการเกดปฏกรยา การเพมความดนโดยการลดปรมาตรของแกส นอกจากความดนของแกสเพมขนแลว ความเขมขนของสารตงตนทอยในสถานะแกสเพมขนดวย เพราะโมเลกลของแกสมาอยชดกนมาก จงทาใหอนภาคของแกสชนกนมากขนมผลทาใหอตราการเกดปฏกรยาเรวขน แตการเพมปรมาตรของแกสมผลทาใหความดนของแกสลดลง ความเขมขนของสารตงตนในสถานะแกสลดลงดวย เพราะโมเลกลของแกสอยหางกน ทาใหอนภาคของแกสชนกนนอยลงจงมผลทาใหอตราการเกดปฏกรยาชาลง 10.5 อณหภม ปฏกรยาโดยทวไปจะมอตราการเกดเพมขนเมอเพมอณหภม และอตราการเกดปฏกรยาจะลดลงเมอลดอณหภม ทเปนเชนนเพราะเมอเพมอณหภมความเรวเฉลยของโมเลกลของแกสจะเพมขน(ทฤษฎจลนของแกส) ทาใหโมเลกลมพลงงานจลนสงขน ดงนนอนภาคของสารตงตนจงเคลอนทเรวขนมโอกาสทอนภาคชนกนมากขนปฏกรยาเคมจงเกดเรวขน นอกจากนการเพมอณหภมยงทาใหจานวนโมเลกลของแกสทมพลงงานจลนสงเพมมากขนดวย จงทาใหเมอเกดการชนโมเลกลทม

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 17

พลงงานจลนเทากบหรอสงกวาพลงงานกอกมมนตมจานวนมากขนโอกาสททาใหปฏกรยาเคมเกดเรวมมากขน

รปท 10 แสดงการกระจายพลงงานจลนของโมเลกลของแกสทอณหภม T1 และ T2

จากกราฟการกระจายพลงงานจลนของโมเลกลจะเหนไดวาทอณหภมสง (T2) จานวนโมเลกลทมพลงงานสงกวาพลงงานกอกมมนต (Ea) มจานวนมากกวาทอณหภมตา (T1) แสดงวาเมออณหภมสงโมเลกลจะเคลอนทเรวและเกดการชนทมประสทธภาพไดมากกวาทาใหอตราการเกดปฏกรยาเรวกวา

เมอเพมอณหภมอตราการเกดปฏกรยาจะสงขนและเมอลดอณหภมอตราการเกดปฏกรยาจะลดลง ตามทฤษฎจลนเมอเพมอณหภมโมเลกลของแกสจะเคลอนทดวยอตราเรวเพมขน การชนกนตอหนงหนวยเวลามโอกาสมากขนเปนผลใหอตราการเกดปฏกรยาเพมขน

สวนเต เอากสต อารเรเนยส(Svante August Arrhenius) ไดเสนอสมการแสดงความสมพนธระหวางอตราการเกดปฏกรยากบอณหภม ดงน

สมการดงกลาวนเรยกวา สมการอารเรเนยส(Arrhenius Equation) เมอ k คอคาคงทอตรา(rate constant) คานขนอยกบอณหภม Ea คอพลงงานกอกมมนต(kJ/mol) R คอคาคงทของแกส มคา = 8.314 J/mol.K T คออณหภมเคลวน(K) A คอแฟกเตอรความถ(frequency factor) เปนคาทเกยวของกบความถ

การชนกนของโมเลกลทงหมดของสารตงตน A เปนคาเฉพาะ

จานว

นโมเลก

ล

(T2)

พลงงานจลน

(T1) Ea

T1 > (T2)

k = Ae-Ea/RT

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 18

สาหรบปฏกรยาหนงๆ จากสมการ k = Ae-Ea/RT เมอทาใหเปนสมการเสนตรงโดยใส log จะไดดงน

log k = log A – Ea / 2.303RT ………………(1) โดยมคาความชน(slope) = – Ea / 2.303RT จากสมการท(1) เมอเปลยนอณหภมจาก T1 เปน T2 คา k เปลยนจาก k1 เปน k2 เนองจากคา k ขนอยกบอณหภม เขยนความสมพนธไดดงน log k1 = log A – Ea / 2.303RT1 ………………(2) log k2 = log A – Ea / 2.303RT2 ………………(3) สมการ (3) – (2) log k2 – log k1 = (log A – Ea / 2.303RT2) – (log A – Ea / 2.303RT1) = Ea / 2.303RT1 - Ea / 2.303RT2 = (Ea / 2.303R) (1/T1 – 1/T2) Log k2/k1 = (Ea / 2.303R) {(T2 – T1)/T1T2} 10.6 ตวเรงปฏกรยาและตวหนวงปฏกรยา ตวเรงปฏกรยา (Catalyst) คอสารทเปลยนความเรวของปฏกรยา โดยตวเรงปฏกรยาจะไมเกดการเปลยนแปลงทางเคมอยางถาวรในปฏกรยา เมอสนสดปฏกรยาจะไดตวเรงปฏกรยากลบคนมา ตวเรงปฏกรยาโดยทวไปแบงออกเปน 2 ประเภท คอ 1. ตวเรงปฏกรยาเนอเดยว หรอตวเรงปฏกรยาเอกพนธ (Homogeneous catalyst) หมายถงตวเรงปฏกรยาทมวฏภาคเหมอนกบสารตงตน เชน การใช I-(aq) เปนตวเรงปฏกรยาการสลายตวของ H2O2(aq) เมอไมมตวเรงปฏกรยา กลไกของปฏกรยามขนตอนเดยว ดงน 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) เมอม I-(aq) เปนตวเรงปฏกรยา กลไกของปฏกรยาเกดขน 2 ขนตอน ดงน ขนท 1 H2O2(aq) + I-(aq) H2O(l) + IO-(aq) ขนท 2 IO-(aq) + H2O2(aq) H2O(l) + O2(g) + I-(aq) ปฏกรยารวม 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g)

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 19

รปท 11 กราฟแสดงการดาเนนไปของปฏกรยาทมตวเรงปฏกรยาและไมมตวเรงปฏกรยา

สาหรบปฏกรยา 2H2O2(aq) 2H2O(l) + O2(g) จากกราฟ Ea1 คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาทมตวเรงปฏกรยาขนท 1 , Ea2 คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาทมตวเรงปฏกรยาขนท 2 , Ea3 คอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาทไมมตวเรงปฏกรยา และ Ea คอพลงงานของปฏกรยา 2. ตวเรงปฏกรยาเนอผสม หรอตวเรงปฏกรยาววธภณฑ (Heterogeneous catalyst) หมายถงตวเรงปฏกรยาทมวฏภาคตางจากสารตงตน ซงมกเปนของแขงกบโลหะ ปฏกรยาววธภณฑจะเกดทผวของตวเรงปฏกรยาจงมกจะบดตวเรงปฏกรยาใหละเอยดเพอใหมพนทผวในการทาปฏกรยามากทสด เชน การใชโลหะนเกล (Ni) เรงปฏกรยาการเตมแกส H2 ใหแกเอทลน (C2H4)

รปท 12 แสดงกลไกปฏกรยาการเกด C2H6 โดยใชโลหะเปนตวเรงปฏกรยา

Ea1 Ea2

Ea3

ΔEa พลงงาน

การดาเนนไปของปฏกรยา

2H2O2

2H2O + O2

ปฏกรยาทไมมตวเรง

ปฏกรยาทมตวเรง

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 20

จากรป อะตอมโลหะบรเวณพนผวจะมพนธะโลหะทไมสมบรณเพราะไมมอะตอมโลหะขางเคยงบนผวและมกเกดตาหนแบบจดขนทาใหมชองวางทตาแหนงจดแลตทซในพนธะโลหะ โมเลกลของสารตงตน(H2 และ C2H4) ซงอยในวฏภาคแกสจะถกโลหะดดซบไวทผว (a) จะเกดพนธะระหวาง H – โลหะ ซงคายพลงงานมากพอทจะสลายพนธะ H – H ได อะตอม H ทผวโลหะจะทาปฏกรยากบอะตอมของ C 2 อะตอมใน C2H4 (b, c) เกดเปน C2H6 และหลดออกจากผวหนาของโลหะ (d) เอนไซมเปนสารอนทรยประเภทโปรตนซงทาหนาทเปนตวเรงปฏกรยาในรางกายของสงมชวต ในรางกายเรามเอนไซมมากมายหลายชนดทงนเพราะเอนไซมแตละชนดทาหนาทเรงปฏกรยาเฉพาะอยางเทานนไมไดใชเรงปฏกรยาทกปฏกรยา ซงปฏกรยาตางๆ ในรางกายเกดขนทอณหภมปกต การเรงปฏกรยาของเอนไซมเกดขนโดยเอนไซมจะรวมกบสารตงตนทเรยกวา ซบสเตรต (Substrate) เกดเปนสารเชงซอนเรยกวา เอนไซม – ซบสเตรตคอมเพลกซ (Enzyme – substrate complex) และสารใหมทเกดขนจะสลายตวตอไปเปนสารผลตภณฑ (Product) และไดเอนไซมกลบคนมา ดงสมการ E + S ES E + P เมอ E คอเอนไซม S คอซบสเตรต ES คอเอนไซม – ซบสเตรตคอมเพลกซ P คอสารผลตภณฑ

รปท 13 แสดงการทางานของเอนไซมในการเรงปฏกรยา

การทตวเรงปฏกรยาชวยทาใหปฏกรยาเกดเรวขน เนองจากตวเรงปฏกรยาไปชวยทาใหพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาลดลง การลดพลงงานกอกมมนตทาใหปฏกรยาเกดไดงายและเรวขน เนองจากเมอพลงงานกอกมมนตลดลงมผลทาใหจานวนโมเลกลทมพลงงานสงพอมจานวนมากขน ทาใหการชนทมประสทธภาพเพมมากขนปฏกรยาเคมจงเกดไดเรวขน

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 21

รปท 14 แสดงการเปรยบเทยบจานวนโมเลกลทมพลงงานสงของ

ปฏกรยาทมตวเรงปฏกรยาและไมมตวเรงปฏกรยา จากรปท 14 ปฏกรยาทไมมตวเรงพลงงานกอกมมนตของปฏกรยามคาสง (Ea1) จานวน

โมเลกลทมพลงงานจลนสงพอทจะทาใหเกดปฏกรยาไดนนมจานวนนอย (≥E1) ทาใหการชนทมประสทธภาพคอชนแลวสามารถทาใหเกดปฏกรยาเคมไดมนอย จงทาใหปฏกรยาเคมเกดชา แตเมอพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาลดลง (Ea2) จานวนโมเลกลทมพลงงานจลนสงพอทจะทาให

เกดปฏกรยาไดมจานวนมากขน (≥E2) ทาใหการชนทมประสทธภาพของโมเลกล คอชนแลวสามารถทาใหเกดปฏกรยาเคมไดมมากขน จงทาใหปฏกรยาเคมเกดเรวขน ดงทกลาวมาแลววาตวเรงปฏกรยาเปนสารททาใหปฏกรยาเคมนนๆ เกดไดเรวขน โดยทตวเรงปฏกรยาเขาไปมสวนรวมในการเกดปฏกรยาดวยและเมอปฏกรยาสนสดลงไดสารผลตภณฑเกกดขนแลวกจะไดตวเรงปฏกรยากลบคนมามจานวนเทาเดม ตวหนวงปฏกรยาหรอตวยบยงปฏกรยา (Inhibitor) หมายถงสารทเตมลงไปในปฏกรยาแลวทาใหปฏกรยาเคมนนเกดชาลง ซงตวหนวงปฏกรยาอาจมสวนรวมในการเกดปฏกรยาแลวเปลยนเปนสารใหม หรออาจจะไปขดขวางการทาหนาทของตวเรงปฏกรยากได เชน ปฏกรยาการสลายตวของไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H2O2) ไดนาและแกสออกซเจน ดงสมการ 2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g) ปฏกรยานถาเตมกรดไฮโดรคลอรกเจอจาง หรอเตมกลเซอรอลลงไปเลกนอยจะทาใหไฮโดรเจนเปอรออกไซดสลายตวไดชาลง

จานวนโมเลกล

พลงงานจล

น

E1

E2 Ea1

Ea2

Δ E

การดาเนนไปของปฏกรยา

พลงงาน

ปฏกรยาทไมมตวเรง

ปฏกรยาทมตวเรง

สาขาวชาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ เอกสารประกอบการเรยนรายวชา ว40123 เคม 3

อ.สนทร พรจาเรญ 22

รปท 15 แสดงพลงงานกอกมมนตของปฏกรยาทมตวหนวงและไมมตวหนวงปฏกรยา

ตวหนวงปฏกรยาชวยทาใหปฏกรยาเคมเกดชาลง เนองจากตวหนวงปฏกรยาไปเพมพลงงานกอกมมนตของปฏกรยา (Ea2>Ea1) แตไมไดทาใหพลงงานของปฏกรยาเพมขน (ΔE)

การดาเนนไปของปฏกรยา

ปฏกรยาทมตวหนวงปฏกรยา

ปฏกรยาทไมมตวหนวงปฏกรยา พล

งงาน

Ea1

Ea2

ΔE

หนงสออเลกทรอนกส

ฟสกส 1(ภาคกลศาสตร( ฟสกส 1 (ความรอน)

ฟสกส 2 กลศาสตรเวกเตอร

โลหะวทยาฟสกส เอกสารคาสอนฟสกส 1ฟสกส 2 (บรรยาย( แกปญหาฟสกสดวยภาษา c ฟสกสพศวง สอนฟสกสผานทางอนเตอรเนต

ทดสอบออนไลน วดโอการเรยนการสอน หนาแรกในอดต แผนใสการเรยนการสอน

เอกสารการสอน PDF กจกรรมการทดลองทางวทยาศาสตร

แบบฝกหดออนไลน สดยอดสงประดษฐ

การทดลองเสมอน

บทความพเศษ ตารางธาต)ไทย1) 2 (Eng)

พจนานกรมฟสกส ลบสมองกบปญหาฟสกส

ธรรมชาตมหศจรรย สตรพนฐานฟสกส

การทดลองมหศจรรย ดาราศาสตรราชมงคล

แบบฝกหดกลาง

แบบฝกหดโลหะวทยา แบบทดสอบ

ความรรอบตวทวไป อะไรเอย ?

ทดสอบ)เกมเศรษฐ( คดปรศนา

ขอสอบเอนทรานซ เฉลยกลศาสตรเวกเตอร

คาศพทประจาสปดาห ความรรอบตว

การประดษฐแของโลก ผไดรบโนเบลสาขาฟสกส

นกวทยาศาสตรเทศ นกวทยาศาสตรไทย

ดาราศาสตรพศวง การทางานของอปกรณทางฟสกส

การทางานของอปกรณตางๆ

การเรยนการสอนฟสกส 1 ผานทางอนเตอรเนต

1. การวด 2. เวกเตอร3. การเคลอนทแบบหนงมต 4. การเคลอนทบนระนาบ5. กฎการเคลอนทของนวตน 6. การประยกตกฎการเคลอนทของนวตน7. งานและพลงงาน 8. การดลและโมเมนตม9. การหมน 10. สมดลของวตถแขงเกรง11. การเคลอนทแบบคาบ 12. ความยดหยน13. กลศาสตรของไหล 14. ปรมาณความรอน และ กลไกการถายโอนความรอน15. กฎขอทหนงและสองของเทอรโมไดนามก 16. คณสมบตเชงโมเลกลของสสาร

17. คลน 18.การสน และคลนเสยง การเรยนการสอนฟสกส 2 ผานทางอนเตอรเนต

1. ไฟฟาสถต 2. สนามไฟฟา3. ความกวางของสายฟา 4. ตวเกบประจและการตอตวตานทาน 5. ศกยไฟฟา 6. กระแสไฟฟา 7. สนามแมเหลก 8.การเหนยวนา9. ไฟฟากระแสสลบ 10. ทรานซสเตอร 11. สนามแมเหลกไฟฟาและเสาอากาศ 12. แสงและการมองเหน13. ทฤษฎสมพทธภาพ 14. กลศาสตรควอนตม 15. โครงสรางของอะตอม 16. นวเคลยร

การเรยนการสอนฟสกสทวไป ผานทางอนเตอรเนต

1. จลศาสตร )kinematic) 2. จลพลศาสตร (kinetics) 3. งานและโมเมนตม 4. ซมเปลฮารโมนก คลน และเสยง

5. ของไหลกบความรอน 6.ไฟฟาสถตกบกระแสไฟฟา 7. แมเหลกไฟฟา 8. คลนแมเหลกไฟฟากบแสง9. ทฤษฎสมพทธภาพ อะตอม และนวเคลยร

ฟสกสราชมงคล