K-Me Article


อัตราเร็วของปฏิกิริยา (ตอนที่ 1 ) ชนิดของอัตราเร็วของปฏิกิริยา

อัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาเคมี  (Rate of chemical reaction , R,r)
ตอนที่ 1  ชนิดของอัตราเร็ว      
               

 

                การเกิดปฏิกิริยาเคมี คือการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้มีสารใหม่เกิดขึ้น  ไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอน  เกิดขึ้นโดยสมบูรณ์หรือไม่สมบูรณ์ก็ได้  เมื่อมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นย่อมมีผลให้สารตั้งต้นถูกใช้ไป  ขณะเดียวกันก็มีสารใหม่ที่เป็นผลิตภัณฑ์เกิดขึ้น  ดังได้ทราบมาแล้วจากเรื่องปริมาณสารสัมพันธ์  สิ่งที่จะต้องทราบเพิ่มเติมก็คือการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ต้องใช้เวลา  มีการพูดถึงอัตราเร็วของปฏิกิริยาในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ
              ในเชิงคุณภาพ (qualitative)  หมายถึงเป็นการพิจารณาอย่างกว้าง ๆ ว่า  อัตราเร็วของปฏิกิริยาดูได้จากปริมาณของสารตั้งต้นที่ลดลง  หรือดูจากปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นก็ได้
                ในเชิงปริมาณ (quantitative) หมายถึงการพิจารณาว่าปริมาณสารตั้งต้นแต่ละชนิดที่ลดลงหรือปริมาณของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดที่เกิดขึ้นนั้น  มีปริมาณเท่าไรใน  1  หน่วยเวลา

                ถ้าปฏิกิริยาคือ  A  +  B  →  AB   
              -  ในเชิงคุณภาพเรากล่าวได้ว่า  จะหาอัตราเร็วของปฏิกิริยาได้จาก  การลดลงของ A  หรือ B  หรือจากการเกิดขึ้นของ  AB  ก็ได้
              -  ในเชิงปริมาณเรากล่าวได้ว่า  อัตราเร็วของปฏิกิริยาคิดจากการลดลงของ  A  หรือ B  หรือการเกิดขึ้นของ  AB  ใน  1  หน่วยเวลา  ก็ได้

                กำหนดให้  Δ  แทนการเปลี่ยนแปลงของสิ่งใด ๆ  เมื่อนำไปไว้หน้าสิ่งใด ๆ ก็ให้หมายถึงปริมาณของสิ่งนั้น ๆ ที่เปลี่ยนแปลงไป   เช่น        Δ[A]      หมายถึงปริมาณของสาร  A  ที่เปลี่ยนแปลงไปหรือถูกใช้ไป
                                          Δ[B]     หมายถึงปริมาณของสาร  B  ที่เปลี่ยนแปลงไปหรือถูกใช้ไป
                                          Δ[AB]   หมายถึงปริมาณของสาร  AB  ที่เปลี่ยนแปลงไปหรือเกิดขึ้นใหม่
                                          Δt         หมายถึงเวลาที่เปลี่ยนแปลงไปหรือถูกใช้ไปในการเกิดปฏิกิริยา

                จากปฏิกิริยา  A  +  B  →  AB    อัตราเร็วของปฏิกิริยาเป็นดังนี้

             


                 **  บางครั้งให้ใช้เครื่องหมายลบ (-)เป็นสัญลักษณ์แสดงอัตราเร็วของปฏิกิริยาเมื่อคิดจากปริมาณของสารตั้งต้นที่ถูกใช้ไป (ไม่ได้หมายความว่าอัตราเร็วของปฏิกิริยามีค่าน้อยกว่าศูนย์)  และใช้ใช้เครื่องหมายบวก (+) เป็นสัญลักษณ์ว่าคิดอัตราเร็วจากปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น  ดังนี้

                ถ้าปฏิกิริยาคือ   A2  +  B2  → 2AB   จะเห็นได้ว่าปริมาณของ A2  และ  B2  ที่ถูกใช้ไปจะเท่ากัน  แต่ไม่เท่ากับ  AB  ที่เกิดขึ้น  ถ้าคิดอัตราเร็วตามความเป็นจริงของการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นดังนี้

           

                อัตราเร็วในลักษณะนี้เป็นอัตราเร็วของการเปลี่ยนแปลงของปริมาณของสารต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจริงในปฏิกิริยานั้น ๆ

                **  ถ้าต้องการทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเท่ากัน จึงต้องเติม  1/จำนวนโมล  ของแต่ละสารเอาไว้ข้างหน้า  ดังนี้

   

                ถ้าปฏิกิริยาทั่วไปคือ    aA  +  bB  → cC

              ทำให้มีค่าเท่ากันจะเป็นดังนี้

ชนิดของอัตราเร็วของปฏิกิริยา 

            อาจจำแนกอัตราเร็วของปฏิกิริยาออกเป็น  3  ชนิดคือ
                                1.  อัตราเร็วเฉลี่ยของทั้งปฏิกิริยา  คืออัตราเร็วที่คิดครั้งเดียวว่าตั้งแต่เริ่มต้นจนสิ้นสุดของปฏิกิริยานั้น ๆ  สารตั้งต้นแต่ละชนิดถูกใช้ไปเท่าไรใน  1  หน่วยเวลา  หรือผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดเกิดขึ้นเท่าไรใน  1  หน่วยเวลา  อัตราเร็วชนิดนี้มีเพียง 1 ค่า  เมื่อมีการเกิดปฏิกิริยาแต่ละครั้ง
                                2.  อัตราเร็วเฉลี่ย ณ บางช่วงของปฏิกิริยา  คือเป็นการคิดอัตราเร็วของปฏิกิริยาในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ  ระหว่างการเกิดปฏิกิริยานั้น ๆ  อัตราเร็วชนิดนี้มีได้หลายค่า  แล้วแต่ว่าจะคิดในเวลาช่วงใดบ้าง
                                3.  อัตราเร็ว ณ เวลาต่าง ๆ  ระหว่างการเกิดปฏิกิริยา  คือการคิดอัตราเร็ว ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง(ไม่ใช่ช่วงเวลา)  ของการเกิดปฏิกิริยานั้น ๆ  จึงมีได้มากมายหลายค่าแล้วแต่จะคิดที่เวลาใดบ้าง  กรณีนี้ต้องนำข้อมูลการเกิดปฏิกิริยาระหว่างปริมาณสารที่เปลี่ยนแปลงไปกับเวลามาเขียนกราฟ  แล้วหาอัตราเร็ว ณ  เวลาต่าง ๆ  จากความชัน (Slope) ของกราฟ ณ เวลานั้น ๆ 

                อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะมากหรือน้อย  มีจุดเริ่มต้นอยู่ที่สมบัติเฉพาะตัวของสารแต่ละชนิด  ว่ามีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเพียงใด  จากนั้นจะมีปัจจัยอื่น ๆ  เป็นปัจจัยร่วมที่จะทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นหรือละลงได้
                                                                (คลิ้ก  ชม  Rate of reaction)

ตัวอย่าง   ปฏิกิริยา  Zn(s)  +  H2SO4(aq)  →  ZnSO4(aq)  +  H2(g)   วัดความเข้มข้นของ  H2SO4  ที่เปลี่ยนไป ณ เวลาต่าง ๆ  ตั้งแต่เริ่มต้นจนปฏิกิริยาสิ้นสุด  ได้ผลดังตาราง

[H2SO4]  mol/dm3

เวลา (min)

1.00

0.00

0.60

1.00

0.30

2.00

0.10

3.00

0.00

4.00

  1. จงหาอัตราเร็วเฉลี่ยของปฏิกิริยาในหน่วย  mol/dm3.min
  2. จงหาอัตราเร็วของปฏิกิริยาในช่วงเวลาระหว่างนาทีที่ 2-3 ในหน่วย  mol/dm3.min
  3. จงหาอัตราเร็ว ณ  นาทีที่  1.5  ของการเกิดปฏิกิริยา  ในหน่วย  mol/dm3.min

วิธีทำ
          
1.  อัตราเร็วเฉลี่ยของปฏิกิริยาในหน่วย  mol/dm3.min  เป็นดังนี้ 

                         

                                    =  0.25  mol/dm3.min    ตอบ

  1. อัตราเร็วของปฏิกิริยาในช่วง 2-3 นาที  ในหน่วย  mol/dm3.min  เป็นดังนี้  

                                   =  0.20  mol/dm3.min   ตอบ

  1. อัตราเร็ว ณ  นาทีที่  1.5  ของการเกิดปฏิกิริยา  ในหน่วย  mol/dm3.min  เป็นดังนี้

นำข้อมูลของการเกิดปฏิกิริยามาเขียนกราฟได้ดังนี้




                  อัตราเร็ว ณ นาทีที่  1.5  หาได้จากความชันของกราฟ ณ เวลาดังกล่าว  จะเห็นได้ว่า a  ก็คือความเข้มข้นของ H2SO4  ที่เปลี่ยนแปลงไป หรือ  Δ[H2SO4]   ในขณะที่ b  ก็คือเวลาที่เปลี่ยนแปลงไป  หรือ Δt

                                R ณ นาทีที่  1.5    =   a/b     =  Δ[H2SO4]/ Δt   = (0.60 - 0.30 mol/dm3)/(2-1)min  =  0.3 mol/dm3/1 mim

                                                            =   0.3  mol/dm3.min      ตอบ

หมายเหตุ   อัตราเร็วของปฏิกิริยาทั่วไปจะเร็วมากเมื่อเริ่มต้นแล้วค่อย ๆ ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

 

 

 

แบบฝึกหัด 

1.  A chemist  wishes to determine the rate of reaction of zinc with hydrochloric acid. The

    equation for the reaction is:
   (นักเคมีต้องการหาอัตราเร็วของปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก  ซึ่งมีปฏิกิริยาดังสมการ)

    Zn(s) + 2HCl(aq) H2(g) + ZnCl2(aq)

    A piece of zinc is dropped into 1.00 L of 0.100 M HCl and the following data were obtained:
    (เมื่อใส่สังกะสีชิ้นหนึ่งลงไปในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก  ความเข้มข้น  0.100 M จำนวน  1.00 ลิตร  เมื่อติดตามการ
     เกิดปฏิกิริยาพบว่าเป็นดังตาราง)

Time(s)

Mass of Zinc

0

0.016 g

4

0.014 g

8

0.012 g

12

0.010 g

16

0.008 g

20

0.006 g

a) Calculate the Rate of Reaction in grams of Zn consumed per second.
    (จงคำนวณหาอัตราเร็วของปฏิกิริยาจากการลดลงของ Zn  ในหน่วยกรัม/วินาที) ตอบ 5.0 x 10-4 g/s

 

 

b) Calculate the Rate of Reaction in moles of Zn consumed per second.
 
   (จงคำนวณหาอัตราเร็วของปฏิกิริยาจากการลดลงของ Zn  ในหน่วยโมล/วินาที) ตอบ 7.6 x 10-6 mol/s

 

 

c) What will happen to the [H+] as the reaction proceeds?
   (ความเข้มข้นของ H+ จะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเกิดปฏิกิริยา)

d) What will happen to the [Cl-] as the reaction proceeds?
    (ความเข้มข้นของ Cl-  จะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเกิดปฏิกิริยา)

 

2.  When magnesium is reacted with dilute hydrochloric acid (HCl), a reaction occurs in which

     hydrogen gas and magnesium chloride is formed.
     (เมื่อแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง  จงได้ก๊าซไฮโดรเจนและแมกนีเซียมคลอไรด์เป็น
     ผลิตภัณฑ์)

 

 

a) Write a balanced formula equation for this reaction. (จงเขียนและดุลสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น)

 

b) If the rate of consumption of magnesium is 5.0 x 10-9 mol/s, find the mass of Mg consumed in 5.0 minutes.   
    (ถ้าอัตราเร็วของการให้แมกนีเซียมคือ 5.0 x 10-9 mol/s  อยากทราบว่าถ้าเวลาผ่านไป  5.0  นาที  จะใช้แมกนีเซียมไปกี่
    กรัม) ตอบ  3.6 x 10-5 g

 

 

3. Given the reaction:

CO2(g)       +         NO (g)       →      CO(g)       +    NO2(g)

        colourless               colourless               colourless         brown

   Suggest a method which could be used to monitor the rate of this reaction.
   (จากปฏิกิริยาและข้อมูลที่กำหนดให้  จงเสนอวิธีหาอัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวนี้)

 

 

   Why wouldn’t total pressure be a good way to monitor the rate of this reaction?
   (เหตุใดจึงใช้ความดันรวมในการหาอัตราเร็วของปฏิกิริของปฏิกิริยานี้ไม่ได้)

 

 

4. Given the following reaction and graph:
     CaCO3(s)  +  2HCl(aq)  →  CaCl2(aq)  +  CO2(g)  +  H2O(l)              

 

    a) Calculate the average rate of reaction in mL CO2 /min for the time interval 0 – 2 min. 
       (จงคำนวณหาอัตราเร็วเฉลี่ยของปฏิกิริยา  ในหน่วย  mL ของ CO2/นาที ) ตอบ  17 mL/min

 

 

    b) Calculate the average rate of reaction in mL CO2 /min for the time interval 2 – 4 min.  
        (จงคำนวณหาอัตราเร็วเฉลี่ยของปฏิกิริยา  ระหว่างนาทีที่  2-4  ในหน่วย  mL ของ CO2/นาที ) (ตอบ  
         7.5 ml/min)

 

 

5.  Ent.43 ต.ค.    สาร X สามารถสลายตัวได้ดังสมการ  3X  → 5Y + 6Z

     วัดความเข้มข้นของสารละลาย   X  ที่เปลี่ยนไปในขณะที่เกิดปฏิกิริยาเป็นดังตารางต่อไปนี้

เวลา(วินาที)

[X] (mol/dm3)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

1.000

0.850

0.750

0.700

0.670

              ถ้าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ยในช่วง  15  ถึง  20  วินาที  มีค่าคงที่    ความเข้มข้นของสาร X ในหน่วย mol/dm3 ที่เวลา  17  วินาที  มีค่าเท่าไร

                      1.  0.670               2.  0.688                3.  0.690                4.  0.670

 

 

6.  Ent.44 มี.ค.  สาร X สลายตัวได้ดังสมการ   3X  →  5Y + 6Z  เมื่อวัดความเข้มข้นของสาร X  ในขณะที่เกิดปฏิกิริยา 
     พบว่าได้ข้อมูลดังตารางต่อไปนี้

เวลา (วินาที)

[X] (mol/dm3)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

1.000

0.850

0.750

0.700

0.670

                ที่เวลา 5 วินาที  สาร Y จะมีความเข้มข้นกี่โมล/ลูกบาศก์ก์เดซิเมตร

                1.  0.15                   2.0.25                     3.  0.85                   4.  1.42

 

7.  Ent.47 ต.ค.    A  B  และ  C  อยู่ในภาชนะเดียวกัน  A  ทำปฏิกิริยากับ B  แล้วได้สาร X  ดังสมการ

         A  +  2B  è  X  และ A  ทำปฏิกิริยากับ  C  ได้สาร   Y  การวัดมวลของสารที่เวลาต่าง ๆ ได้ผลดังนี้

 

เวลา(นาที)

จำนวนโมล

A

B

C

X

Y

0

1

2

20.0

18.5

17.0

10.0

9.0

8.0

2.0

1.5

1.0

0.0

0.5

1.0

0.0

0.5

1.0

         A กับ C  เกิดปฏิกิริยาตรงตามข้อใด  และสิ้นสุดในเวลากี่นาที

     1.  A  +  C  è  Y  4  นาที           2.  2A  +  C  è  Y  4  นาที   

     3.  A + 2C  è  Y  3  นาที          4.  2A  +  C  è  Y  3นาที

 

8.  O-Net 50      ปฏิกิริยาเคมีระหว่างลวดแมกนีเซียมกับสารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นดังสมการ

Mg(s)  +  H2SO4(aq)  →  MgSO4(aq)  +  H2(g)

      บันทึกเวลาในการเกิดแก๊ส  H2  เริ่มต้นจนถึงปริมาตร  5  cm3  ดังตาราง

ปริมาตร  H2  ที่เกิด  (cm3  )

เวลาที่ใช้  (s) 

1

4

2

6

3

9

4

14

5

20

จากข้อมูลในตารางข้อใดถูก               

 

อัตราการเกิดปฏิกิริยา (cm3/s)

 

อัตราเฉลี่ย

อัตราช่วงเกิดแก๊ส H2 ปริมาตร  3-5 cm3

1.

0.16

0.18

2.

0.25

0.18

3.

0.50

0.25

4.

0.25

0.27



รูปภาพที่เกี่ยวข้อง

Size : 9.72 KBs
Upload : 2013-07-16 05:53:36
ติชม

กำลังแสดงหน้า 1/0
<<
1
>>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ?

0
คะแนนโหวด
สร้างโดย :


K-Me
รายละเอียด Share
สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์


โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล
70 หมู่ 2 แขวงทวีวัฒนา เขตทวีวัฒนา กรุงเทพฯ 10170
โทรศัพท์ 0 2441 3593 E-Mail:satriwit3@gmail.com


Generated 0.849434 sec.