กิจกรรมที่7 บทบาทของโลหะทองแดงในปฏิกิริยา ระหว่างสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก

กิจกรรมที่7 บทบาทของโลหะทองแดงในปฏิกิริยา กิจกรรมที่7 บทบาทของโลหะทองแดงในปฏิกิริยา ระหว่างสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก จุดประสงค์การทดลอง อธิบายบทบาทของแผ่นทองแดงที่มีต่อปฏิกิริยาเคมีระหว่างสังกะสี กับกรดไฮโดรคลอริก

แผ่นสังกะสีพันด้วยทองแดง แผ่นทองแดง สังเกตและเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น หลอดที่ 1 หลอดที่ 2 หลอดที่ 3 กรดไฮโดรคลอริก 1 M 5 cm3

ตารางบันทึกผลการทดลอง การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น 1. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นทองแดง 2. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นสังกะสี 3. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นสังกะสีพัน ด้วยทองแดง

ตารางบันทึกผลการทดลองกิจกรรม 4.4 การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น 1. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นทองแดง ไม่มีฟองแก๊สเกิดขึ้น 2. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นสังกะสี มีฟองแก๊สเกิดขึ้นที่ชิ้นของสังกะสี 3. กรดไฮโดรคลอริก + แผ่นสังกะสีพันด้วยทองแดง มีฟองแก๊สเกิดขึ้นที่ชิ้นของทองแดงด้วยปริมาณที่มากกว่าหลอดที่ 2

สรุปผลการทดลอง ทองแดงทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น เพราะแผ่นทองแดงยังคงมีสภาพและปริมาณเท่าเดิม

อัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาเคมี หมายถึง ปริมาณของสารตั้งต้นที่ลดลง หรือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มมากขึ้นต่อหน่วยเวลา โดยอาจวัดปริมาณของสารได้จาก ความเข้มข้น ปริมาตร หรือมวลของสาร ที่เปลี่ยนแปลงไปหลังจากเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาเคมี อัตราเร็วของปฏิกิริยาเคมีวัดจากปริมาณของสารเริ่มต้นที่ลดลง หรือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้นใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ช่วยชาติประหยัดพลังงาน โดยการขับรถด้วยอัตราเร็ว 90 กม.ชม. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นกับปัจจัยอะไรบ้าง อัตราเร็วของรถยนต์ขึ้นกับ ปัจจัยอะไรบ้าง ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ พฤติกรรมของผู้ขับขี่ ทัศนวิสัย ประเภทของเชื้อเพลิง ความเข้มข้นของสารตั้งต้น พื้นที่ผิว อุณหภูมิ ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยา ธรรมชาติของสารตั้งต้น

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยา ธรรมชาติของสาร อุณหภูมิ ความเข้มข้น อัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยา พื้นที่ผิว

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี  ความเข้มข้นของสารตั้งต้น  พื้นที่ผิวของสารที่ทำปฏิกิริยา อุณหภูมิ ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยา ธรรมชาติของสารตั้งต้น 5

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี 1. ความเข้มข้นของสารตั้งต้น เมื่อเพิ่มความเข้มข้น จำนวนอนุภาคของสารตั้งต้นมากขึ้น ทำให้สารอยู่ใกล้กันมากขึ้น เกิดการชนกันมากขึ้น อัตราของปฏิกิริยาสูงขึ้น

จากกิจกรรม 4.2 อัตราการเกิดปฏิกิริยาของลวด แมกนีเซียมกับกรดไฮโดรคลอริก จากกิจกรรม 4.2 อัตราการเกิดปฏิกิริยาของลวด แมกนีเซียมกับกรดไฮโดรคลอริก อัตราการเกิด H2 ในช่วงขีดที่ 0-2 cm3 = 2/170 = 1.18 x 10-2 cm3/s อัตราการเกิด H2 ในช่วงขีดที่ 2-4 cm3 = 2/220 = 9.01 x 10-3 cm3/s อัตราการเกิด H2 ในช่วงขีดที่ 4-6 cm3 = 2/405 = 4.9 x 10-3 cm3/s อัตราการเกิด H2 ในช่วงขีดที่ 6-7 cm3 = 1/470 = 4.26 x 10-3 cm3/s อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะแปรผันตรงกับความเข้มข้นของสารเริ่มต้น คือ ลวดแมกนีเซียมและสารละลายกรดไฮโดรคลอริก

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี 2. พื้นที่ผิวของสารที่เข้าทำปฏิกิริยา การเพิ่มพื้นที่ผิวจะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น

จะทำให้สารมีพื้นที่สำหรับการเข้าทำปฏิกิริยากันได้มากขึ้น กรณีที่สารตั้งต้นเป็นของแข็ง การเพิ่มพื้นที่ผิวของสารจะช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเร็วขึ้นได้ เนื่องจากพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้น จะทำให้สารมีพื้นที่สำหรับการเข้าทำปฏิกิริยากันได้มากขึ้น จึงสามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีได้เร็วมากขึ้น

จะช่วยทำให้อาหารมีขนาดเล็กลง และมีพื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้น จึงทำให้น้ำย่อยในระบบทางเดินอาหารสามารถเข้าย่อยอาหารได้ง่ายขึ้น การเคี้ยวอาหารให้ละเอียดก่อนกลืน ในการทำครัว เราสามารถเพิ่มอัตราเร็วของการปรุงอาหารให้สุกโดยการหั่นอาหารให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ จะทำให้อาหารสุกเร็วขึ้น

การเพิ่มอุณหภูมิมีผลให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี 3. อุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิทำให้อนุภาคเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น อนุภาคชนกันได้มากขึ้น ปฏิกิริยาจึงเกิดเร็วขึ้น

พลังงานก่อกัมมันต์ หรือ Ea(Activation energy) เป็นพลังงานของสารซึ่งอยู่ในสภาวะที่ถูกกระตุ้นจะมีพลังงานสูง อยู่ในระหว่างการสร้างและการสลายพันธะ ปฏิกิริยาดูดความร้อน ปฏิกิริยาคายความร้อน  

นอกจากนี้การเพิ่มพลังงานให้แก่สารจะช่วยทำให้สารมีพลังงานภายในมากกว่าค่าพลังงานก่อกัมมันต์จึงทำให้สารเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้นได้ ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายเบเนดิกต์กับน้ำตาลซึ่งเกิดได้ช้าที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่อนำไปให้ความร้อนจะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น

การบ่มผลไม้จะใช้ภาชนะที่มีฝาปิดหรือคลุมด้วยใบตอง ผ้า หรือกระดาษ ซึ่งทำให้อุณหภูมิภายในภาชนะสูง ผลไม้จึงสุกเร็ว เพราะอุณหภูมิสูงจะช่วยเร่งการทำงานของเอนไซม์ในผลไม้

อุณหภูมิที่ลดลงก็จะช่วยชะลอการเกิดปฏิกิริยาเคมี Ex. การเก็บอาหารในตู้เย็นเพื่อป้องกันการเน่าเสีย

1. ปฏิกิริยาดูดความร้อน เป็นปฏิกิริยาที่มีการดูดพลังงานความร้อนจากสิ่งแวดล้อม เข้าสู่ระบบ อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจะลดลง การเพิ่มอุณหภูมิจะ ทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น ผลิตภัณฑ์ สารตั้งต้น

2. ปฏิกิริยาคายความร้อน เป็นปฏิกิริยาที่มีการคายพลังงานความร้อน จากระบบออกสู่สิ่งแวดล้อม อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจะเพิ่มขึ้น การเพิ่มอุณหภูมิ จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดช้าลง

บางปฏิกิริยาที่เกิดจากเอนไซม์ ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปเอนไซม์ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดหนึ่งจะสลายตัวไม่สามารถทำหน้าที่ได้ จึงไม่เกิดปฏิกิริยาหรือเกิดช้ามาก เช่นเดียวกันในบางปฏิกิริยาการเพิ่มอุณหภูมิสูงขึ้นอาจทำให้สารเคมีบางชนิดเกิดการสลายตัวก่อนทำปฏิกิริยา

4. ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยา ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี 4. ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยา(Catalyst) คือ สารที่เติมลงไปแล้วทำให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดเร็วขึ้น โดยจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีด้วย แต่เมื่อปฏิกิริยาเคมีสิ้นสุดลงแล้วจะกลับคืนเป็นสารเดิม

ตัวเร่งปฏิกิริยา (คะตะไลส์) ทำให้พลังงานก่อกัมมันต์ (Ea) ของปฏิกิริยาลดต่ำลง โอกาสที่อนุภาคจะชนกัน แล้วมีพลังงานสูง มากกว่าพลังงานก่อกัมมันต์ มีจำนวนมากขึ้นปฏิกิริยาจึงเกิดได้เร็วขึ้น

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่พบในชีวิตประจำวัน เมื่อนำแผ่น Zn ที่มีแผ่น Cu พันอยู่ทำปฏิกิริยากับ HCl พบว่าปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น แต่ Cu ไม่เกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาที่พบในชีวิตประจำวัน เอนไซม์ต่างๆ ในร่างกายของเราซึ่งมีลักษณะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยให้เกิดการย่อยอาหารได้เร็วมากขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี ตัวหน่วงปฏิกิริยา(Inhibitor) คือ สารที่เติมลงไปแล้วทำให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดยากขึ้นหรือมีผลยับยั้งการเกิดปฏิกิริยา โดยจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีด้วย แต่เมื่อปฏิกิริยาเคมีสิ้นสุดลงแล้วจะกลับคืนเป็นสารเดิม แต่อาจมีสมบัติทางกายภาพบางอย่างเปลี่ยนแปลงไป เช่น มีขนาด หรือรูปร่างเปลี่ยนไป เมื่อเติมตัวหน่วง ทำให้ค่า Ea สูงขึ้น

ตัวหน่วงปฏิกิริยาที่พบในชีวิตประจำวัน เติม HCl หรือกลีเซอรอลลงไปใน H2O2 ทำให้ H2O2 สลายตัวได้ช้าลง ตัวหน่วงปฏิกิริยาที่พบในชีวิตประจำวัน สารกันบูดในอาหาร ที่ช่วยยับยั้งปฏิกิริยาที่ทำให้เกิด การเน่าเสียของอาหาร

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี 5. ธรรมชาติของสารตั้งต้น สารแต่ละชนิดมีสมบัติต่างกัน เช่น Na ทำปฏิกิริยากับน้ำเร็วกว่า Mg Mg ทำปฏิกิริยากับกรด HCl เกิดฟองแก๊สมากและเร็ว แต่ Zn ทำปฏิกิริยากับกรด HCl เกิดฟองแก๊สช้า