อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี คืออะไร?

    อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Reaction rate, r) คือ การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือสารผลิตภัณฑ์เมื่อเวลาเปลี่ยนไป

    ในขณะที่เกิดปฏิกิริยา โมเลกุลของสารตั้งต้นจะเปลี่ยนเป็นสารผลิตภัณฑ์ ทำให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลง ส่วนความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ โดยสามารถติดตามการดำเนินไปของปฏิกิริยาได้จาก 

• การวัดความเข้มข้นที่ลดลงของสารตั้งต้น 
• การวัดความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของสารผลิตภัณฑ์

    เขียนเป็นสมการได้ดังนี้

•   อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (r) = ปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง / เวลา 
•   อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (r) = ปริมาณสารผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น / เวลา
•   อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (r) = ปริมาณสารที่เปลี่ยนไป / เวลา

ประเภทของ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 

    อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แบ่งเป็น 3 ประเภท ดังนี้

1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นที่ลดลงหรือผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้นตลอดการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งมีได้เพียงค่าเดียว
2. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นที่ลดลงหรือผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ซึ่งสามารถมีได้หลายค่าแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง เนื่องจากมีปริมาณของสารในแต่ละช่วงเวลาไม่เท่ากัน
3. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นที่ลดลงหรือผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ เวลาขณะใดขณะหนึ่ง สามารถหาค่าได้จากการเขียนกราฟ

    ปฏิกิริยาเคมีที่พบได้ในชีวิตประจำวัน เช่น การสังเคราะห์แสงของพืช ซึ่งพืชใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้กลายเป็นกลูโคสเพื่อใช้เป็นอาหาร และผลิตแก๊สออกซิเจนต่อไป

 

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี คืออะไร?

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี มีดังนี้

1. ธรรมชาติของสารตั้งต้น 

     สารแต่ละชนิดมีความไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่างกัน

2. ความเข้มข้นของสารตั้งต้น  

     ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากความเข้มข้นสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณของสารในสารละลาย ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะส่งผลต่อความเร็วของปฏิกิริยา และจากข้อมูลการทดลอง สามารถระบุได้ว่าสารใดมีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด

3. อุณหภูมิ 

     โดยส่วนใหญ่แล้วพบว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

4. ตัวเร่งหรือตัวยับยั้ง

     สารเคมีที่เติมลงไปแล้วทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น เรียกว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst)ส่วนสารที่เติมแล้วทำให้ปฏิกิริยาเกิดช้าลง เรียกว่า ตัวหน่วงปฏิกิริยา (inhibitor) เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาแล้ว ตัวเร่งหรือตัวหน่วงปฏิกิริยาจะได้กลับคืนมาในขนาด และปริมาณเดิม

5. ขนาดของอนุภาค 

     สารที่มีขนาดของอนุภาคเล็กมักเคลื่อนที่ได้ดี ส่งผลให้อัตราการแพร่เกิดขึ้นได้ง่ายและรวดเร็ว

กฎอัตรา คืออะไร?

    กฎอัตรา (Rate Law) คือ สมการที่ใช้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น ซึ่งสามารถหาได้โดยการทดลองหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสาร A และสาร B โดยให้สารชนิดหนึ่งคงที่ แล้วเปลี่ยนความเข้มข้นของสารอีกชนิดหนึ่ง ก็จะทราบอัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยานี้ว่าขึ้นอยู่กับสารชนิดใด

    หากรู้ค่าคงที่อัตราและความเข้มข้นของสารตั้งต้นแล้ว จะสามารถคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาจากกฎอัตราได้ ในทางกลับกันสามารถที่จะใช้สมการนี้ในการหาความเข้มข้นของสารตั้งต้น ณ เวลาใดๆ ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาได้เช่นกัน

ขอขอบคุณข้อมูลอ้างอิงจาก: สถาบันนวัตกรรมการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

    หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ และช่วยให้น้อง ๆ เข้าใจเรื่อง “อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี” มากขึ้นนะ

    ส่วนใครที่กำลังมองหาที่ติวเคมี หรือมีข้อสงสัยเพิ่มเติมก็มาปรึกษาพี่ TUTOR VIP ได้นะ พี่ ๆ ยินดีให้คำปรึกษาเสมอ

   บทความต่อไป TUTOR VIP จะมาแนะนำอะไรอีกนั้น ฝากติดตามกันด้วยนะ

 

ด้วยความร่วมมือของ TUTOR-VIP X Clearnote Thailand