อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
 

เมนู

หน้าแรก

บทเรียนออนไลน์

กระดานสนทนา

ลิงค์น่าสนใจ

ติดต่อเรา

  

 

2. แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี
        ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีสามารถใช้ทฤษฎีอธิบายได้ 2 ทฤษฎี คือ
    1.ทฤษฎีการชน (The Collision Theory) ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีอนุภาค
ของสารตั้งต้น(โมเลกุล อะตอม หรือ ไอออน )ต้องมีการชนกัน แต่การชนทุกครั้งไม่ได้ทำให้เกิดปฏิกิริยาเสมอไป และพบว่าการชนในลักษณะที่เหมาะสมและพลังงานการชนที่มีค่าสูงกว่าค่าหนึ่งเสมอที่เรียกว่า  พลังงานก่อกัมมันต์(Activation Energy)หรือ Ea จึงจะเป็นการชนที่มีประสิทธิภาพ


    2.ทฤษฎีแอกติเวตคอมเพลกซ์ (The Activated Complex Theory)หรือทฤษฏีสภาวะทรานซิชัน(The Transition State Theory)   เป็นผลงานของเฮนรี ไอย์ริง(Henry Eyring) ได้กล่าวถึงการเข้าชนอย่างมีประสิทธิภาพของสารตั้งต้นในลักษณะที่เหมาะสมเกิดเป็นสารประกอบใหม่ที่เกิดขึ้นชั่วคราว เรียกว่า สารเชิงซ้อนถูกกระตุ้น(Activated Complex)แล้วจึงสลายตัวให้ผลิต
ภัณฑ์ต่อไป เช่น
                        x + y— (x-----y)# —z
      ในระหว่างการเกิดสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้นนี้ พันธะเคมีของสารเริ่มต้นจะเริ่มคลายออกจากกันและเริ่มมีพันธะเคมีอย่างอ่อนๆ   ระหว่างอะตอมคู่ที่เหมาะสม จนเมื่อสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้นสลายตัว  ให้ผลิตภัณฑ์พันธะเดิมจะถูกทำลายในขณะที่พันธะใหม่ถูกสร้างขึ้น โดยสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้นจะอยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียรและมีพลังงานสูงมาก เรียกว่าสภาวะทรานซิชัน(Transition State)ดังนั้นอนุภาคของสารตั้งต้นจะเกิดปฏิกิริยาได้ก็ต้องมีพลังงานอย่างน้อยเท่ากับพลังงานกระตุ้น จึงกล่าวได้ว่า  พลังงานของสภาวะทรานวิชันเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานของสารตั้งต้นจะมีค่าประมาณ Ea นั่นเอง

 3. พลังงานกับการดำเนินไปของปฏิกิริยา
1.กรณีที่ปฏิกิริยามีเพียงขั้นตอนเดียว
จะมี 2 ประเภท
        1.1ปฏิกิริยาดูดพลังงาน (Endothermic Reaction) เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเทพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ระบบ ดังนั้นสารผลิตภัณฑ์จะมีพลังงานสูงกว่าสารตั้งต้น
        *ข้อสังเกต
          Ea1 ของปฏิกิริยาไปข้างหน้า > Ea2 ของปฏิกิริยาย้อนกลับ
          E1 < E3 
          E > 0
          สารผลิตภัณฑ์ที่ได้ไม่เสถียร จัดเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้
          พลังงานของปฏิกิริยา E = E3 – E1เป็น + จัดเป็นปฏิกิริยาดูดพลังงานเพราะพลังงานของสารตั้งต้น(E1)  น้อยกว่าพลังงานของสารผลิตภัณฑ์(E3)
        1.2ปฏิกิริยาคายพลังงาน (Exothermic Reaction)เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเทพลังงานจากระบบไปสู่สิ่งแวดล้อม ดังนั้นสารตั้งต้นจะมีพลังงานสูงกว่าสารผลิตภัณฑ์
          Ea1 ไปข้างหน้า > Ea2 ย้อนกลับ
          E3 < E1
          E < 0
          สารผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเสถียรเพราะมีพลังงานต่ำ
          พลังงานของปฏิกิริยา E = E3 –E1 มีค่าเป็น -  จัดเป็นปฏิกิริยาคายพลังงานเพราะพลังงานของสารตั้งต้น(E1)  มากกว่าพลังงานของสารผลิตภัณฑ์(E3)
2.กรณีปฏิกิริยาเคมีมีหลายขั้นตอน
          ปฏิกิริยาที่มีหลายขั้นตอนแสดงว่ามีกลไก(mechanism)ของปฏิกิริยาหรือวิธีทางของการเกิดปฏิกิริยามี Ea ได้หลายค่า โดยขั้นที่มีค่า Ea มากที่สุด(ขั้นที่เกิดได้ช้าที่สุด)เป็นขั้นกำหนดอัตรา
ตัวอย่าง สมมติปฏิกิริยามี 3 ขั้นตอน : II (Ea2) > I(Ea1) > III(Ea3)
               ขั้นที่ I เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน (A—> B)
               ขั้นที่ IIเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน ( B—> C)
               ขั้นที่ IIIเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน (C—> D)
                ขั้นที่ II จัดเป็นขั้นกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพราะเกิดช้าที่สุด
               ถ้าปฏิกิริยา (A —> D)เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน E > 0
               สาร B และ C จัดเป็นสารผลิตภัณฑ์ชั่วคราว เรียก อินเตอร์มิเดียต(Intermediates) หรือ สารมัธยันต์  ซึ่งจะแตกต่างจากสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้น
เพราะสารอินเตอร์มิเดียตเกิดขึ้นจริงๆและสามารถตรวจสอบได้แม้ว่าใน
บางกรณีอาจจะยากเนื่องจากเมื่อเกิดขึ้นแล้วถูกใช้ไปรวดเร็วมาก

 

<-Back        Next->