อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Reaction rate)

Homepage

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Reaction rate)

ความหมายของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหมายถึง ความเร็วที่ตัวทำปฏิกิริยาเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ต่อหน่วยเวลา โดยที่หน่วยความเข้มข้นของสารเป็นmol/dm3ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจึงมีการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารต่อวินาทีชั่วโมง หรือวัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเกิดเร็วหรือช้าเพียงใด

ให้เราพิจารณาจากปฏิกิริยาต่อไปนี้

เมื่อเวลาผ่านไปจากเวลา t1 ไปเป็น t2 ความเข้มข้นของสาร AB ที่ t1 เป็น [AB]t1และความเข้มข้นของสาร AB ที่ t2 เป็น [AB]t2

ระยะเวลาความเข้มข้นของสารABเปลี่ยนไป

ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

หน่วยของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นเมื่อsเป็นวินาที

นอกจากพิจารณาความเข้มข้นของสารABเปลี่ยนไปต่อหน่วยเวลาแล้วเราสามารถพิจารณาความเข้มข้นของสารCที่เปลี่ยนไปหรือพิจารณาจากสารผลิตภัณฑ์ACหรือBที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลาได้เช่นเดียวกัน

ดังนั้น

* อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหมายถึง อัตราการเกิดที่ความเข้มข้นของตัวทำปฏิกิริยาลดลงหรือ สารผลิตภัณฑ์ใดผลิตภัณฑ์หนึ่งเพิ่มข้นกับเวลาท่าผ่านไป

ในการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะต้องรู้ถึงชนิดของปฏิกิริยา ในที่นี้จะจำแนกชนิดของปฏิกิริยาออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้

1. ปฏิกิริยาเนื้อเดียว (homogeneous reaction) จัดเป็นปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นทั้งหมดอยู่ในสถานะเดียวกัน

CH4(g)+ 2O2(g)---->CO2(g) + 2H2O(g)

2. ปฏิกิริยาเนื้อผสม (heterogeneous reaction) จัดเป็นปฏิกิริยาที่สารต่าง ๆ ไม่ได้อยู่ในสถานะเดียวกัน

3HCl(aq) + HNO3(aq)--->Cl2(g) + NOCl(g) + 2H2O(l)

การทราบชนิดของปฏิกิริยาจะทำให้ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยานั้นได้ง่ายขึ้น

2.ชนิดของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหรืออาจจะเรียกย่อๆ ว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย (Average rate)หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง หรือการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นปฏิกิริยาจนสิ้นสุดการเกิดปฏิกิริยาหรือสิ้นสุดการทดลองในหนึ่งหน่วยเวลา มีได้ค่าเดียว

ตัวอย่างปฏิกิริยา A(s) + B(q) → C(aq) + D(q)
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีนี้มีค่า = ปริมาณของ C ที่เพิ่มขึ้น / เวลา
= ปริมาณของ D ที่เพิ่มขึ้น / เวลา
= ปริมาณของ B ที่ลดลง / เวลา
= ปริมาณของ A ที่ลดลง / เวลา

2. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous rate)หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง หรือการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ ช่วงใดช่วงหนึ่ง ขณะที่ปฏิกิริยากำลังดำเนินอยู่ในหนึ่งหน่วยเวลา ที่ช่วงนั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยานี้มีได้หลายค่า ที่เวลาต่างกันจะมีค่าไม่เท่ากัน คือ ตอนเริ่มต้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะมีค่ามาก เมื่อปฏิกิริยาดำเนินต่อไป อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงตามลำดับ เพราะความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลง

3. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดใดจุดหนึ่งของเวลาหมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง หรือการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ เวลาใดเวลาหนึ่งในช่วงสั้นๆ ขณะที่ปฏิกิริยากำลังดำเนินอยู่ในหนึ่งหน่วยเวลา อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดใดจุดหนึ่งของเวลา หาได้โยการนำข้อมูลที่ได้จากการทดลองไปเขียนกราฟ (ให้ปริมาณสารที่เปลี่ยนแปลงเป็นแกนตั้ง เวลาเป็นแกนนอน) เมื่อต้องการทราบอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เวลาใด ก็ให้ลากเส้นตั้งฉากตรงจุดเวลานั้นไปตัดเส้นกราฟลากเส้นสัมผัสให้ผ่านจุดตัด แล้วหาค่าความชัน (Slope) ของเส้นสัมผัส ค่าความชันก็คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะนั้น

อ้างอิง : https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7191-reaction-rate