ในวิชาเคมี ปฏิกิริยาเคมีเป็นกระบวนการที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารเคมีชุดหนึ่งไปสู่อีกชุดหนึ่ง ปฏิกิริยาเคมีสามารถแบ่งได้เป็นประเภทต่างๆ ตามกระบวนการและผลลัพธ์ การทำความเข้าใจประเภทเหล่านี้ช่วยให้เราคาดการณ์ผลคูณของปฏิกิริยาและเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังปฏิกิริยาเหล่านั้น
ใน ปฏิกิริยาผสม สารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกันเป็นผลิตภัณฑ์เดียว ปฏิกิริยาประเภทนี้อาจเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหรือสารประกอบเป็นสารตั้งต้น รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยารวมสามารถแสดงเป็น \(A + B \rightarrow AB\)
ตัวอย่าง: เมื่อก๊าซไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจน จะรวมกันเกิดเป็นน้ำ สามารถแสดงได้ด้วยสมการ \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
ปฏิกิริยาการสลายตัว เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยารวม ในปฏิกิริยาประเภทนี้ สารประกอบเดี่ยวจะแตกตัวออกเป็นสารที่ง่ายกว่า 2 ชนิดขึ้นไป รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยาการสลายตัวคือ \(AB \rightarrow A + B\)
ตัวอย่าง: เมื่อให้ความร้อนแคลเซียมคาร์บอเนต (หินปูน) จะสลายตัวเป็นก๊าซแคลเซียมออกไซด์ (มะนาว) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยานี้แสดงเป็น \(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\)
ใน ปฏิกิริยาการทดแทนเดี่ยว หรือที่เรียกว่าปฏิกิริยาการกระจัดเดี่ยว องค์ประกอบหนึ่งจะแทนที่องค์ประกอบอื่นในสารประกอบ รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยาประเภทนี้คือ \(A + BC \rightarrow B + AC\) หรือ \(B + AC \rightarrow A + BC\) ขึ้นอยู่กับว่าองค์ประกอบที่แทนที่อีกองค์ประกอบหนึ่งเป็นโลหะหรืออโลหะ
ตัวอย่าง: หากใส่โลหะสังกะสีในสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต สังกะสีจะเข้ามาแทนที่ทองแดงในสารประกอบ ทำให้เกิดซิงค์ซัลเฟตและสะสมโลหะทองแดง ซึ่งสามารถแสดงเป็น \(Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu\)
ใน ปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง หรือที่เรียกว่าปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง ไอออนในสารประกอบทั้งสองจะสลับตำแหน่งเพื่อสร้างสารประกอบใหม่สองตัว ปฏิกิริยาประเภทนี้สามารถแสดงเป็น \(AB + CD \rightarrow AD + CB\) ปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้งมักเกิดขึ้นในสารละลายและมักส่งผลให้เกิดตะกอน ก๊าซ หรือน้ำ
ตัวอย่าง: เมื่อสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตผสมกับสารละลายโซเดียมคลอไรด์ ตะกอนสีขาวของซิลเวอร์คลอไรด์จะก่อตัวและโซเดียมไนเตรตยังคงอยู่ในสารละลาย ปฏิกิริยาจะแสดงเป็น \(AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl + NaNO_3\)
ปฏิกิริยาการเผาไหม้ เกี่ยวข้องกับสาร (โดยปกติจะเป็นสารประกอบอินทรีย์) ที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อผลิตพลังงานในรูปของแสงหรือความร้อน ปฏิกิริยาการเผาไหม้ทำให้เกิดน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อสารประกอบอินทรีย์ถูกเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยาการเผาไหม้สามารถแสดงเป็น \(C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\) สำหรับไฮโดรคาร์บอน
ตัวอย่าง: การเผาไหม้ของมีเทน (ก๊าซธรรมชาติ) แสดงได้ด้วยสมการ \(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\) โดยปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อนและแสง
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดอกซ์ หรือปฏิกิริยารีดอกซ์ เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารสองชนิด ออกซิเดชันคือการสูญเสียอิเล็กตรอน ในขณะที่การลดลงคือการได้รับอิเล็กตรอน ในปฏิกิริยารีดอกซ์ใดๆ สารหนึ่งจะถูกออกซิไดซ์ และอีกสารหนึ่งจะถูกรีดิวซ์ ปฏิกิริยาเหล่านี้มีความสำคัญในกระบวนการทางเคมีหลายอย่าง รวมถึงการผลิตพลังงาน การกัดกร่อน และปฏิกิริยาทางชีวเคมี
ตัวอย่าง: ปฏิกิริยาระหว่างโลหะแมกนีเซียมกับกรดไฮโดรคลอริกเกี่ยวข้องกับการที่แมกนีเซียมถูกออกซิไดซ์และไฮโดรเจนไอออนถูกรีดิวซ์ แสดงเป็น \(Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\) แมกนีเซียมสูญเสียอิเล็กตรอนในขณะที่ไฮโดรเจนได้รับอิเล็กตรอน
ปฏิกิริยากรด-เบส เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนโปรตอน (H+) จากกรดไปยังเบส กรอบการทำงานที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งในการอธิบายปฏิกิริยากรด-เบสคือทฤษฎีเบรินสเตด-โลว์รี ซึ่งกำหนดกรดว่าเป็นผู้ให้โปรตอนและเบสเป็นตัวรับโปรตอน ปฏิกิริยากรด-เบสมักส่งผลให้เกิดการก่อตัวของน้ำและเกลือ
ตัวอย่าง: เมื่อกรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ จะเกิดน้ำและโซเดียมคลอไรด์ แสดงแทนด้วยสมการ \(HCl + NaOH \rightarrow H_2O + NaCl\)
เพื่อให้เห็นภาพปฏิกิริยาเคมีง่ายๆ ลองพิจารณาปฏิกิริยาระหว่างน้ำส้มสายชู (กรดอะซิติก) และเบกกิ้งโซดา (โซเดียมไบคาร์บอเนต) เมื่อสารทั้งสองนี้ผสมกัน พวกมันจะเกิดปฏิกิริยาทดแทนสองครั้งซึ่งทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และโซเดียมอะซิเตต ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงเป็น \(NaHCO_3 + CH_3COOH \rightarrow CO_2 + H_2O + NaCH_3COO\) คุณสามารถสังเกตการก่อตัวของฟองก๊าซซึ่งเป็นหลักฐานของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำปฏิกิริยา
การทำความเข้าใจประเภทของปฏิกิริยาเคมีช่วยให้เราจำแนกและคาดการณ์ผลลัพธ์ของกระบวนการทางเคมีต่างๆ ได้ จากการศึกษาปฏิกิริยาเหล่านี้ เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิธีที่สารมีปฏิกิริยาต่อกัน ซึ่งเป็นพื้นฐานของการพัฒนาวัสดุ เภสัชกรรม และสารละลายพลังงานใหม่ๆ
