รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

11
บบบบบ 9 บบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบ 1. บบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบ บบบบบบบบบ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใ ใใ ใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใ 2A + B c + 2D ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใ ใใใใ ใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ บบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบบ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใ ใใใใใใใ ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใ 1. ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ R = 2. ใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใใ ใใใใใใใใใ 1

description

know2pro.com

Transcript of รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

Page 1: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

บทท�� 9 อั�ตราการเก ดปฏิ ก ร ยาเคมี�1.การเปลี่��ยนแปลี่งขอังสารในขณะเก ดปฏิ ก ร ยา

ในขณะที่��เกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยา สาริตั้��งตั้�น ผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�สาริตั้��งตั้�นจะลิดลิงส�วนสาริผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�จะเพิ่��มข#�น สมมตั้�ปฏิ�กิ�ริ�ยา 2A + B c + 2D ปริ�มาณสาริม�กิาริเปลิ��ยนแปลิงด�งกิริาฟ

ปริ�มาณสาริ

สาริผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�

สาริตั้��งตั้�น

เวลิา

ข�อส�งเกิตั้ กิาริเปลิ��ยนแปลิงของสาริตั้��งตั้�นแลิะผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�ตั้อนแริกิจะเปลิ��ยนแปลิงอย�างริวดเริ'ว แลิ�วจะค่�อยช้�าลิงเม*�อเวลิาผ�านไปนานข#�น

การวั�ดอั�ตราการเก ดปฏิ ก ร ยาเน*�องจากิในขณะเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาปริ�มาณสาริตั้��งตั้�นจะลิดลิง ส�วน

ปริ�มาณของสาริผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�จะเพิ่��มข#�น ด�งน��น กิาริว�ดอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาอาจที่,าได�โดย

1. ว�ดจากิอ�ตั้ริากิาริลิดลิงของสาริตั้��งตั้�นR =

2. ว�ดจากิอ�ตั้ริากิาริเพิ่��มข#�นของสาริผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�R =

โดยปริ�มาณสาริที่��เปลิ��ยนไปอาจหมายถึ#ง มวลิสาริ ปริ�มาณของสาริ ค่วามเข�มข�นของสาริ นอกิจากิน��สมบั�ตั้�ที่��เปลิ��ยนไปบัางปริะกิาริของสาริกิ'สามาริถึน,ามาใช้�ในกิาริว�ดอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาได� เช้�น ค่วามเข�มของส� ค่�า pH กิาริน,าไฟฟ1ากิ'ได�

1

Page 2: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

ถึ� าสมกิาริที่��ว ไป เป2นด�งน�� aA + bB cC + dD อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาม�ค่�าด�งน��

R =

หริ*อ R =

R =

อั�ตราการเก ดปฏิ ก ร ยาเฉลี่��ยอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาช้�วงเวลิาหน#�งเริาสามาริถึหาอ�ตั้ริาเริ'วเฉลิ��ย

ได�จากิค่วามส�มพิ่�นธ์�ด�งน��อ�ตั้ริาเริ'วเฉลิ��ย =

อั�ตราปฏิ ก ร ยาเคมี� ณ เวัลี่าใดเวัลี่าหน �งกิาริหาอ�ตั้ริา ณ เวลิาหน#�งๆ จะตั้�องค่�ดจากิกิริาฟโดยสริ�างกิริาฟ

ตั้ามข�อม6ลิริะหว�างปริ�มาณสาริกิ�บัเวลิา แลิ�วหาค่�าค่วามช้�น ( slop ) ณ เวลิาหน#�งๆ ซึ่#�งค่�าค่วามช้�นน��ค่*อค่�าของอ�ตั้ริา ณ เวลิาน��นๆ

จากิกิาริศึ#กิษาของน�กิเค่ม�พิ่บัว�า อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาเค่ม�จะข#�นอย6�กิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริตั้��งตั้�น ซึ่#�งแสดงได�ด�งสมกิาริตั้�อไปน��

AA+bB cC+ dDจะได�ว�า R AmBn

R = K AmBn เริ�ยกิสมกิาริน��ว�า กิฎอ�ตั้ริา (Rate Law)

เม*�อ K ค่*อ ค่�าค่งที่��ของอ�ตั้ริา ค่*อ ค่วามเข�มข�นในหน�วย mol/dm3

m ,n เป2นตั้�วเลิขใด ๆ กิ'ได�ซึ่#�งหาได�จากิผลิกิาริที่ดลิองเที่�าน��น ซึ่#�งอาจเที่�ากิ�บั a ,b หริ*อไม�เที่�ากิ'ได�

2

Page 3: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

m +n เริ�ยกิว�า อ�นด�บัของปฏิ�กิ�ริ�ยา (Order of Reaction)

ถึ�าเลิขยกิกิ,าลิ�งของสาริใดเป2น 0 แสดงว�าอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาไม�ข#�นกิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริน��นข!อัส�งเกตการน"ากฎอั�ตราไปใช้!

1. ตั้�องม�ข�อม6ลิเป2นผลิกิาริที่ดลิองมาให�โดยกิาริกิ,าหนดค่วามเข�มข�น / ปริ�มาณสาริตั้��งตั้�นมาให� แลิะกิ,าหนดอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจากิกิาริที่ดลิองแตั้�ลิะค่ริ��งมาให� ( ถึ�าไม�กิ,าหนดอ�ตั้ริามาให�อาจตั้�องค่,านวณหาเอง โดยค่�ดจากิปริ�มาณสาริที่��เปลิ��ยนแปลิงในหน#�งหน�วยเวลิา )

2. เข�ยนสมกิาริแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาในริ6ปของกิฎอ�ตั้ริาโดยค่�ดค่�าเลิขยกิกิ,าลิ�งค่*อค่�าของ m , n ไว�

3. หาค่�า m , n โดยน,าข�อม6ลิแสดงกิาริที่ดลิองจากิข�อ 1 มาค่,านวณหา

4. ถึ�าโจที่ย�ตั้�องกิาริให�หาอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจากิข�อม6ลิใหม�ที่��กิ,าหนดซึ่#�งไม�ใช้�ผลิกิาริที่ดลิองที่��ม�อย6�เด�ม ให�หาค่�า K แลิ�วน,าไปแที่นค่�าในสมกิาริกิฎอ�ตั้ริาในข�อ 2 ( เพิ่*�อหาอ�ตั้ริาตั้ามเง*�อนไขใหม�ตั้ามที่��โจที่ย�กิ,าหนด

ต�วัอัย&าง ปฏิ�กิ�ริ�ยาริะหว�างสาริลิะลิาย A กิ�บัสาริลิะลิาย B เป2นด�งน�� A + B C

กิาริที่ดลิองค่ริ��งที่��

ค่วามเข�มข�นของสาริลิะลิาย ( mol/dm3 )

อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยา

mol/dm3.sสาริ A สาริ B1 0.1 0.1 0.52 0.1 0.2 1.03 0.2 0.2 2.0

1. จงเข�ยนสมกิาริแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาน��

3

Page 4: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

2. ถึ�าสาริ A แลิะสาริ B เข�มข�น 0.3 แลิะ 0.4 mol/dm3 ตั้ามลิ,าด�บัอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาน��จะเป2นเที่�าไริ

วั ธี�ค ดจากิกิาริที่ดลิองที่�� 1 แลิะ 2 ค่วามเข�มข�นของสาริ A ค่งที่�� แตั้�

ค่วามเข�มข�นของสาริ B เพิ่��มข#�นเป2น 2 เที่�า อ�ตั้ริากิ'เพิ่��มข#�นจากิเด�ม 2 เที่�า แสดงว�าอ�ตั้ริาข#�นกิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริ B ยกิกิ,าลิ�ง 1

จากิกิาริที่ดลิองที่�� 2 แลิะ 3 ค่วามเข�มข�นของสาริ B ค่งที่�� แตั้�ค่วามเข�มข�นของสาริ A เพิ่��มข#�นเป2น 2 เที่�า อ�ตั้ริากิ'เพิ่��มข#�นจากิเด�ม 4 เที่�า แสดงว�าอ�ตั้ริาข#�นกิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริ A ยกิกิ,าลิ�ง 2

ด�งน��นจะได�ว�า R = KA2 B จากิกิาริที่ดลิองที่�� 1 เม*�อน,าค่วามเข�มข�นของสาริ A สาริ B แลิะ

อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยามาแที่นในสมกิาริที่�� ด�งน��น K = 500

เม*� อน,าค่วามเข�มข�นของสาริ A แลิะสาริ B แที่นลิงในสมกิาริแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจะได�อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาใหม�ด�งน�� R = 5000.32 0.4

= 18.0 mol/dm3.s

ร(ปกราฟท��น&าสนใจ1.กิริาฟแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาค่งที่��

อ�ตั้ริา

เวลิา

4

Page 5: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

2.กิริาฟแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาไม�ข#�นกิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริตั้��งตั้��น

ค่วามเข�มข�นของสาริตั้��งตั้�น

เวลิา

3.กิริาฟแสดงอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาข#�นกิ�บัค่วามเข�มข�นของสาริตั้��งตั้�น(ม�กิาริเปลิ��ยนแปลิงเม*� อค่วามเข�มข�นของสาริตั้��งตั้�นเปลิ��ยนไป)

ปริ�มาณสาริตั้��งตั้�น

เวลิา

4.กิริาฟริะหว�างผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�กิ�บัเวลิา ปริ�มาณสาริผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�

เวลิา5.กิริาฟริะหว�างอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยากิ�บัค่วามเข�มข�นของ

ผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�อ�ตั้ริา

ผลิ�ตั้ภั�ณฑ์�

5

Page 6: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

การอัธี บายการเก ดปฏิ ก ร ยาเคมี�ทฤษฎ�การช้น ( Collission Theory ) เป2นที่ฤษฎ�ที่��

ใช้�อธ์�บัายกิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาของสาริเค่ม� โดยกิลิ�าวว�า ปฏิ�กิ�ริ�ยาเค่ม�จะ“

เกิ�ดข#�นกิ'ตั้�อเม*�ออน<ภัาค่ของสาริม�กิาริช้นกิ�นแลิะกิาริช้นกิ�นตั้�องเป2นกิาริช้นแบับัม�ผลิ ซึ่#�งม�เง*�อนไข ด�งน��”

1. ที่�ศึที่างกิาริช้นตั้�องเหมาะสม2. ม�กิาริสะสมพิ่ลิ�งงานอย�างน�อยเที่�ากิ�บัพิ่ลิ�งงานกิ�อกิ�มม�นตั้�

( Activation Energy ) พลี่�งงานก&อัก�มีมี�นต. ( Activation Energy : Ea )

หมายถึ#ง พิ่ลิ�งงานจ,านวนน�อยที่��ส<ดที่��สาริเค่ม�แตั้�ลิะค่6�จะตั้�องสะสมไว�เพิ่*�อเปลิ��ยนสาริตั้��งตั้�นไปเป2นสาริใหม� ด�งน��นพิ่ลิ�งงานกิ�อกิ�มม�นตั้�ของสาริแตั้�ลิะค่6�เวลิาที่,าปฏิ�กิ�ริ�ยากิ�น จ#งไม�เที่�ากิ�น

แผนภัาพิ่แสดงกิาริเปลิ��ยนของสาริในขณะเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยา

A B A A 2 A B

A + B พิ่ลิ�งงานตั้,�ากิว�า Ea B B

พิ่ลิ�งงานส6งกิว�า Ea

สาริเช้�งซึ่�อนถึ6กิกิริะตั้<�น Activated complex

การเปลี่��ยนแปลี่งพลี่�งงานขอังสารในระหวั&างการด"าเน นไปขอังปฏิ ก ร ยา

6

Page 7: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

ในขณะที่��สาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจะม�กิาริเปลิ��ยนแปลิงพิ่ลิ�งงานเกิ�ดข#�นเสมอ ซึ่#�งลิ�กิษณะกิาริเปลิ��ยนแปลิงพิ่ลิ�งงานแบั�งเป2น 2 แบับั ค่*อ ปฏิ�กิ�ริ�ยาด6ดค่วามริ�อน แลิะปฏิ�กิ�ริ�ยาค่ายค่วามริ�อน

1.ปฏิ�กิ�ริ�ยาด6ดค่วามริ�อน ม�ลิ�กิษณะกิาริเปลิ��ยนแปลิงพิ่ลิ�งงานด�งน�� พิ่ลิ�งงาน E2

Ea

E3

E1

กิาริด,าเน�นไปของปฏิ�กิ�ริ�ยา2.ปฏิ�กิ�ริ�ยาค่ายค่วามริ�อน ม�ลิ�กิษณะกิาริเปลิ��ยนแปลิงพิ่ลิ�งงาน

ด�งน��

พิ่ลิ�งงาน E2

Ea

E3

E1

กิาริด,าเน�นไปของปฏิ�กิ�ริ�ยา

ข!อัส�งเกต ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��ม�ค่�า Ea ตั้,�าเกิ�ดง�ายเริ'วข#�น : ถึ�าค่�า Ea ส6งเกิ�ดยากิ เกิ�ดช้�าในบัางปฏิ�กิ�ริ�ยาม�กิลิไกิในกิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาหลิายข��น เช้�น A2 +3B2

2AB3 เกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยา 3 ข��น ค่*อ(1) B2 2B …. เริ'ว(2) A2 2A …. ช้�า (อ�ตั้ริาข#�นกิ�บั

ข��นน��)(3) A + 3B AB3 …. เริ'ว

7

Page 8: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาของปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��ม�หลิายข��นจะข#�นกิ�บัข��นที่��ช้�าที่��ส<ดเสมอ เน*�องจากิข��นที่��ม� Ea ส6งที่��ส<ด

ถึ�าน,ามาเข�ยนกิริาฟจะได�ด�งน�� ( สมมตั้�ว�าปฏิ�กิ�ริ�ยาน��ค่ายค่วามพิ่ลิ�งงาน ) พิ่ลิ�งงาน ข��นที่�� 2

ข��นที่�� 1 ข��นที่�� 3

เวลิาป/จจ�ยท��มี�อั ทธี พลี่ต&อัอั�ตราการเก ดปฏิ ก ร ยา

1.ควัามีเข!มีข!นขอังสารต�0งต!น ในกิริณ�ที่��สาริตั้��งตั้�นเป2นสาริลิะลิาย ย��งสาริลิะลิายน��นม�ค่วามเข�มข�นมากิข#�นอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจะเริ'วข#�นเน*�องจากิม�จ,านวนอน<ภัาค่ของตั้�วถึ6กิลิะลิายมากิข#�นจะช้นกิ�นบั�อยมากิข#�น

แตั้�กิาริเพิ่��มปริ�มาตั้ริของสาริลิะลิายโดยค่วามเข�มข�นเที่�าเด�มอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจะเที่�าเด�ม

2. อั1ณหภู(มี กิาริที่��อ<ณหภั6ม�ของสาริตั้��งตั้�นเพิ่��มข#�นอ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาจะเพิ่��มข#�น เน*�องจากิเม*�ออ<ณหภั6ม�ส6งข#�น โมเลิกิ<ลิของสาริจะม�พิ่ลิ�งงานจลิน�ส6งข#�น เค่ลิ*�อนที่��เริ'วข#�นจ#งช้นกิ�นบั�อยมากิข#�น ส<ดที่�ายกิ'จะม�จ,านวนโมเลิกิ<ลิที่��ม�พิ่ลิ�งงานอย�างน�อยเที่�ากิ�บัหริ*อมากิกิว�า Ea มากิข#�น เม*�ออ<ณหภั6ม�เพิ่��มข#�น จ#งที่,าให�อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาเริ'วข#�นน��นเอง 3. พ30นท��ผิ วัส�มีผิ�ส สาริที่��ม�พิ่*�นที่��ผ�วส�มผ�สมากิกิว�าจะที่,าปฏิ�กิ�ริ�ยาได�เริ'วข#�น เน*�องจากิส�มผ�สกิ�น (ช้นกิ�น) มากิข#�น ใช้�ในกิาริพิ่�จาริณาสาริตั้��งตั้�นที่��เป2นของแข'ง ด�งน��นสาริที่��เป2นของแข'งจ#งตั้�องบัดให�ลิะเอ�ยดกิ�อนที่,าปฏิ�กิ�ริ�ยา

4. ต�วัเร&งปฏิ ก ร ยา ( Catalyst) ตั้�วเริ�งปฏิ�กิ�ริ�ยาเป2นสาริเค่ม�ที่��ช้�วยที่,าให�อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาได�เริ'วข#�น เน*�องจากิตั้�วเริ�งจะช้�วยในกิาริลิดพิ่ลิ�งงานกิริะตั้<�นในกิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยา โดยช้�วยปริ�บักิลิไกิในกิาริ

8

Page 9: รายงานอัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

เกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาให�เหมาะสมกิว�าเด�ม โดยจะเข�าไปช้�วยตั้��งแตั้�เริ��มปฏิ�กิ�ริ�ยาแตั้�เม*�อปฏิ�กิ�ริ�ยาส��นส<ดม�นจะกิลิ�บัมาเป2นสาริเด�ม

5. ต�วัหน&วังปฏิ ก ร ยา (Inhibitor) หมายถึ#ง สาริที่��ที่,า ให�อ�ตั้ริากิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาช้�าลิงโดยข�ดขวางกิลิไกิในกิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาที่,าให�ค่�าพิ่ลิ�งงานกิ�อกิ�มม�นตั้�ส6งข#�น

6. ธีรรมีช้าต ขอังสารต�0งต!น เน*�องจากิสาริเค่ม�จะม�กิาริย#ดเหน��ยวด�วยพิ่�นธ์ะที่��ตั้�างกิ�น โดยปกิตั้�สาริลิะลิาย ของสาริปริะกิอบัอ�ออน�กิเวลิาเข�าที่,าปฏิ�กิ�ริ�ยาจะแตั้กิตั้�วเป2นอ�ออนบัวกิแลิะอ�ออนลิบักิ�อนแลิะเค่ลิ*�อนที่��ได�เริ'วกิว�าโมเลิกิ<ลิของสาริปริะกิอบัโค่วาเลินตั้� ด�งน��นสาริอ�ออน�กิจ#งที่,าปฏิ�กิ�ริ�ยาได�เริ'วกิว�าสาริโค่วาเลินตั้� แม�กิริะที่��งสาริโค่วาเลินตั้�ด�วยกิ�นกิ'ย�งแตั้กิตั้�างกิ�น เน*�องจากิอาจย#ดด�วยพิ่�นธ์ะเด��ยว พิ่�นธ์ะค่6� หริ*อพิ่�นธ์ะสามกิ'ได�

9