อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of chemical reaction) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงปริมาณสารในหนึ่งหน่วยเวลาของการเกิดปฏิกิริยาของสารนั้น

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง / เวลา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารที่เปลี่ยนไป / เวลา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารที่เพิ่มขึ้น / เวลา

ชนิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แบ่งเป็น 2 ชนิด

1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คำนวณจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารทั้งหมดในหนึ่งหน่วยเวลา

2. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คำนวณจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

ประเด็นที่เกี่ยวข้อง

1. ปฏิกิริยาเคมีหนึ่งๆ จะมีขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน ทั้งขั้นที่เกิดเร็ว และขั้นที่เกิดช้า โดยมีขั้นสำหรับควบคุมปฏิกิริยาหรือขั้นกำหนดอัตรา (Rate determing step) คือ ขั้นที่ดำเนินไปที่ช้าที่สุด

2. ขณะที่การเกิดปฏิกิริยาเคมีดำเนินไป ปฏิกิริยาเคมีในขั้นเริ่มต้นจะมีอัตราการเกิดที่รวดเร็ว เนื่องจากปริมาณสารตั้งต้นมีมาก และเมื่อปฏิกิริยาผ่านไประยะหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะช้าลงเมื่อเทียบกับในช่วงเริ่มต้น เนื่องจากปริมาณสารตั้งต้นมีปริมาณลดลง

3. สารเคมีแต่ละชนิดในปฏิกิริยาเคมีจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากัน

4. การคำนวณหาอัตราการเกิดปฏิกิริยา สามารถหาได้จากสารใดก็ได้ ด้วยวิธี คือ

– หากเป็นของแข็ง สามารถหาได้โดยการชั่งน้ำหนัก

– หากเป็นของเหลว สามารถหาได้โดยการชั่งน้ำหนักหรือการวัดปริมาณ

– หากเป็นสารละลาย สามารถหาได้จากความเข้มข้น

– หากเป็นก๊าซ สามารถหาได้โดยการวัดปริมาตรหรือวัดความดัน

5. การหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สามารถหาได้จากสารตัวใดตัวหนึ่งก็ได้ ซึ่งจะให้ค่าที่เท่ากัน ตามสูตรด้านล่าง

อัตราการเปลี่ยนแปลงของสาร =   ΔA↔ΔB↔ΔC↔ΔD / –Δt–Δt+Δt+Δt

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี =   ΔA ↔ΔB ↔ΔC↔ΔD / -Δt-3Δt+2Δt+4Δt

Δ = ผลต่าง, t = เวลา, + = การเพิ่มขึ้น, – = การลดลง

6. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของโมลสารหารด้วยหารด้วยสัมประสิทธิ์จำนวน    โมลของสารนั้นที่ได้จากการดุลสมการแล้ว

กฎอัตรา

กฎอัตรา คือ สมการที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือสารที่เข้าทำปฏิกิริยา เช่น

2A + 3B + C = 2D

อัตรา (Rate)  = -1  d(A) /  2 dt        = -1  d(B) /  3  dt  = –d(C) /  dt   = -1  d(D)  /  2   dt

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (rate) = k(A)x (B)y (C)z

k = ค่าคงที่ของปฏิกิริยา (specific rate constant) และค่า k จะเปลี่ยนเมื่อ t เปลี่ยน โดยค่า k มีค่ามากแสดงถึงอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ดี

x,y,z = ลำดับการเกิดปฏิกิริยาเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสาร A, B และC

(A) (B) (C) = ความเข้มข้นของสาร A, B และC หน่วย โมล/ลิตร

x + y + z = ลำดับรวมของปฏิกิริยา (order of reaction)

ทั้งนี้ ลำดับปฏิกิริยาจะหาได้จากการทดลองเท่านั้น โดยไม่มีความสัมพันธ์กับตัวเลขด้านหน้าของสารของสสมการเคมีที่ดุลแล้ว