Back to the topics list

ปฏิกริยาเคมี, สมการเคมี

ปฏิกิริยาเคมีคือกระบวนการที่สารหลายๆ ชนิดเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีจนกลายเป็นสารชนิดอื่น

ตัวอย่าง:

• เหล็กและออกซิเจนรวมกันทำให้เกิดสนิม
• น้ำส้มสายชูและเบกกิ้งโซดาผสมกันเพื่อทำโซเดียมอะซิเตท คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ
• สิ่งที่กำลังลุกไหม้หรือระเบิด
• ปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในสิ่งมีชีวิต
• ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าเมื่อปล่อยหรือชาร์จแบตเตอรี่

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ใช่ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนของอะตอมเท่านั้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกี่ยวข้องกับโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม

กฎการอนุรักษ์มวล

กฎการอนุรักษ์มวลระบุว่าในปฏิกิริยาเคมี มวลของผลิตภัณฑ์จะเท่ากับมวลของสารตั้งต้น หลักการนี้รับประกันว่าสมการทางเคมีจะต้องสมดุล กล่าวคือ จำนวนอะตอมแต่ละประเภทในด้านสารตั้งต้นจะต้องเท่ากับจำนวนในด้านผลิตภัณฑ์

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่ไหน?

คุณอาจคิดว่าปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเฉพาะในห้องทดลองวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ในความเป็นจริงแล้ว ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นตลอดเวลาในโลกแห่งความเป็นจริง ทุกครั้งที่คุณกินอาหาร ร่างกายของคุณจะใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อย่อยอาหารให้เป็นพลังงาน ตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่ การเกิดสนิมของโลหะ การเผาไม้ แบตเตอรี่ที่ผลิตไฟฟ้า และการสังเคราะห์แสงในพืช

สารเคมี สารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์คืออะไร

สารตั้งต้นและรีเอเจนต์คือสารที่ใช้ก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมี สารตั้งต้นคือสารใดๆ ก็ตามที่ถูกใช้หรือหมดไประหว่างปฏิกิริยา สารตั้งต้นที่ไม่ถูกใช้หมดไปเมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงเรียกว่ารีเอเจนต์ สารที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีเรียกว่าผลิตภัณฑ์

สมการทางเคมีประกอบด้วยสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ สารตั้งต้นคือสารที่ทำปฏิกิริยากันซึ่งอยู่ทางด้านซ้ายของสมการ ผลิตภัณฑ์คือสารใหม่ที่เกิดขึ้นซึ่งอยู่ทางด้านขวา ลูกศร (→) คั่นทั้งสองด้านนี้เพื่อระบุทิศทางของปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ของก๊าซมีเทนสามารถแสดงได้ดังนี้:

\(CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\)

สมการนี้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลมีเทน 1 โมเลกุลทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจน 2 โมเลกุลเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกุลและโมเลกุลน้ำ 2 โมเลกุล

อัตราการเกิดปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาเคมีไม่ได้เกิดขึ้นในอัตราเดียวกันเสมอไป ปฏิกิริยาบางอย่างเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่น การระเบิด ในขณะที่ปฏิกิริยาบางอย่างใช้เวลานาน เช่น การเกิดสนิมของโลหะ ความเร็วที่สารตั้งต้นเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์เรียกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มพลังงาน เช่น ความร้อน แสงแดด หรือไฟฟ้า การเพิ่มพลังงานให้กับปฏิกิริยาสามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างมาก นอกจากนี้ การเพิ่มความเข้มข้นหรือความดันของสารตั้งต้นยังสามารถเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้อีกด้วย

ปฏิกิริยาบางอย่างให้พลังงานออกมา เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ส่วนปฏิกิริยาอื่นๆ จะมีการดูดพลังงานเข้าไป เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน

ประเภทของปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาเคมีมีหลายประเภท ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วน:

1. ปฏิกิริยาสังเคราะห์ - ปฏิกิริยาสังเคราะห์คือปฏิกิริยาที่สารสองชนิดรวมกันเพื่อสร้างสารใหม่ ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงเป็นสมการดังนี้
   A + B → AB ตัวอย่าง: \(2Na + Cl_2 → 2NaCl\)
2. ปฏิกิริยาการสลายตัว - ปฏิกิริยาการสลายตัวคือปฏิกิริยาที่สารเชิงซ้อนสลายตัวจนกลายเป็นสารแยกกันสองชนิด ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงเป็นสมการดังนี้ AB → A + B ตัวอย่าง: \(2H_2O → 2H_2 + O_2\)
3. การเผาไหม้ – ปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนรวมตัวกับสารประกอบอื่นเพื่อสร้างน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาการเผาไหม้ผลิตพลังงานในรูปของความร้อน ตัวอย่าง: \(CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\)
4. การแทนที่เดี่ยว – ปฏิกิริยาการแทนที่เดี่ยวเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าปฏิกิริยาทดแทน คุณสามารถคิดถึงปฏิกิริยานี้ว่าเป็นปฏิกิริยาที่สารประกอบหนึ่งดึงสารจากสารประกอบอื่น สมการของปฏิกิริยานี้คือ A + BC → AC + B ตัวอย่าง: \(Zn + 2HCl → ZnCl_2 + H_2\)
5. การแทนที่สองครั้ง – ปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้งเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าปฏิกิริยาเมทาธีซิส คุณสามารถนึกถึงปฏิกิริยานี้ว่าเป็นสารประกอบ 2 ชนิดที่แลกเปลี่ยนสารกัน สมการของปฏิกิริยานี้คือ AB + CD → AD + CB ตัวอย่าง: \(AgNO_3 + NaCl → AgCl + NaNO_3\)
6. ปฏิกิริยาเคมีแสง – ปฏิกิริยาเคมีแสงคือปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับโฟตอนจากแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นตัวอย่างหนึ่งของปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้

ตัวเร่งปฏิกิริยาและสารยับยั้ง

บางครั้งมีการใช้สารตัวที่สามในปฏิกิริยาเคมีเพื่อเร่งหรือชะลอปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาจะช่วยเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาให้เร็วขึ้น ซึ่งแตกต่างจากรีเอเจนต์อื่นๆ ในปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา แต่จะใช้สารยับยั้งเพื่อชะลอปฏิกิริยา