กลไกของปฏิกิริยาแกระบวนการปฐม (4)

กลไกของปฏิกิริยาและอัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยา

จากสมการแสดงปฏกิ ิริยาเคมี บางครงั ไม่ไดบ้ อกใหเ้ ราทราบวา่ ปฏิกิรยิ าเกิดขึนอยา่ งไร
โดยในบางกรณี สมการเคมแี สดงผลรวมของปฏกิ ิรยิ า ทีมี กระบวนการหลายๆขนั ตอน และ
ปฏกิ ิรยิ าสว่ นใหญ่ มิไดเ้ กิดขึนภายในขนั ตอนเดียว เชน่

ปฏิกิริยาท่เี กดิ เพยี งข้ันตอนเดียว
ClNO (g) + NO(g)  NO (g) + ClNO(g)

22

ปฏิกิริยาที่เกิดหลายข้ันตอน

การสลายตวั ของแกส โอโซน, O เปน แกสออกซิเจน, O ตามปฏิกริ ยิ า
32
2O3(g)  3O2 (g) ปฏิกริ ิยารวม (overall reaction)

โดยเสนอกลไกการเกดิ วา มีกลไกเปน 2 ขนั้ ตอน โดยขั้นตอนยอยทเี่ กิด เรียกวา

กระบวนการปฐม (elementary process or elementary step)

ขน้ั ที่ 1 O3 (g)  O2(g) + O(g) กระบวนการปฐม
ข้ันท่ี 2 O3 (g) + O(g)  2O2(g) กระบวนการปฐม

รวมขน้ั ตอน 2O3 (g)  3O2(g) ปฏิกิริยารวม

O(g) ซึง่ เกิดในขน้ั ท่ี 1 แลวถกู ใชไปในข้ัน ที่ 2 เมื่อรวมปฏิกริ ยิ าท้งั สองขน้ั แลว จะไมป รากฏ
O(g) ใน ปฏกิ ิรยิ ารวม

 ดังน้ัน O(g)ในปฏิกริ ิยานวี้ า สารมัธยนั ต ( intermediate substance) หรือ สารตัวกลาง

แผนภาพการดำเนนิ ไปของปฏิกิรยิ า 2O3(g)  3O2(g) ท่ีมีกลไกการเกดิ 2 ข้นั ตอน

ขั้นที่ 1 O3 (g)  O2(g) + O(g) กระบวนการปฐม

ขน้ั ท่ี 2 O3 (g) + O(g)  2O2(g) กระบวนการปฐม
2O3(g)  3O2(g) ปฎิกิรยิ ารวม

ใหนักเรียนลองตอบคำถามตอไปน้เี พอ่ื ทบทวนดว ย

1. ระหวา งสารต้งั ตนคอื O3 กับ สารผลติ ภัณฑค อื O2 สารใดท่ีเสถยี รกวา กนั เพราะเหตุใด

ตอบ................................................................................................................................
2. ปฎกิ ิริยาการสลายตัวของโอโซน นี้ เปนปฏกิ ิริยาดดู หรอื คาบความรอ น เพราะเหตุใด

ตอบ...............................................................................................................................
3. ในแผนภาพขัน้ ตอนการสลายตัวของแกสโอโซนนี้ ใหนกั เรยี นระบุตำแหนงของสารเชิงซอน

ทถี่ ูกกระตุน (activated complex) โดยแสดงตำแหนง บนรูปกราฟดว ย
ตอบ...................................................................................................................................

(Activated complex จะไมม จี รงิ จะปรากฏ ณ transition state)
4. ในแผนภาพข้ันตอนการสลายตวั ของแกสโอโซนนี้ ใหนกั เรยี นระบุตำแหนง ของ

สารตวั กลาง(intermediate substance) โดยแสดงตำแหนง บนรปู กราฟดว ย
ตอบ...................................................................................................................................

(สารตัวกลางจะมีจริงพบไดใ นขั้นตอนยอย แตจ ะไมป รากฏในปฏิกริ ิยารวม)

ลกั ษณะของสารมธั ยันตหรือสารตวั กลาง
สารมัธยันต(Intermediate) หมายถงึ สาร ทเ่ี กิดข้ึนในกลไกของปฏกิ ิรยิ า แตไม

ปรากฏในสมการแสดงปฏิกิรยิ ารวม สังเกตวา
 สารมัธยันตจะเกดิ ในขน้ั แรกของกลไกและจะถกู ใชตอไปในขนั้ ใดขนั้ หนึ่ง
 สารมัธยันตหรอื สารตวั กลางแตกตางกับ สารเชงิ ซอนทถ่ี กู กระตุน (activated
complex) เพราะสารตวั กลาง เกดิ ขึ้นจรงิ ๆ และสามารถตรวจสอบได แมใ นบางกรณี
อาจจะไมงายนักเพราะอาจเกิดข้ึนแลวถูกใชไปอยางรวดเร็วมาก

ปฏกิ ริ ิยาท่เี กิดในกระบวนการปฐม
พิจารณากระบวนการปฐม (ขนั้ ตอนยอยทเ่ี กิด) ขางตนทําใหแบงออกเปนชนิดตา ง ๆ

ตามจํานวนโมเลกุลของสารท่ีเขาทาํ ปฏกิ ริ ยิ ากนั ในแตละข้ัน
ปฏิกริ ิยายูนิโมเลควิ ลาร (unimolecular reaction) มีเพยี งโมเลกุลเดียว

เปนสารเรม่ิ ตน ในปฏกิ ิรยิ า เชน
O3 (g)  O2 (g) + O(g)

N2O4(g)  2NO2(g)

ปฏกิ ริ ยิ าไบโมเลคิวลาร (bimolecular reaction) มี 2 โมเลกุลเขาทำปฏิกริ ิยากนั
อาจเปน โมเลกุลเหมอื นหรอื ตางกันกไ็ ด เชน
O3(g) + O(g)  2O2 (g)

NO2Cl (g) + Cl (g)  NO2 (g) + Cl2 (g)

ปฏกิ ิรยิ าเทอรโ มเลคิวลาร (termomolecular reaction) มี 3 โมเลกลุ เขาทำปฏกิ ริ ยิ า
กัน ซงึ่ ปฏกิ ิรยิ าประเภทนไ้ี มค อ ยพบบอยนกั

 การเขียนสมการกฎอตั รา สำหรบั กระบวนการปฐม สามารถเขยี นกฎอัตราสำหรับแตละ
กระบวนการไดโดยดจู าก ปริมาณสมั พนั ธ (ตัวเลขแสดงจำนวนโมลหนา สารไดทันที) เน่ืองจาก
เชือ่ วา ปฏิกริ ยิ าเกดิ ข้ึนจริง เชน

ขัน้ กำหนดอัตรา(rate determining step)

 การเขยี นปฏกิ ิรยิ าเคมี แยกออกเปน กระบวนการยอ ยๆ อัตราการเกิดปฏิกริ ิยาเคมีแตละ

ข้นั มีคา ไมเทากนั โดยทัว่ ไปมกั จะมี ข้นั ตอนหนง่ึ ท่ีมอี ัตราชาท่สี ดุ

เชน ปฎิกิริยา A2 + 3B2  2AB3 overall reaction

มกี ลไกของปฏิกริ ยิ า 3 ข้นั ตอน ดงั น้ี ( เรว็ )
( ชา ) ขนั้ กำหนดอัตรา
 B2  2B (เรว็ )

 A2  2A
 A + 3B  AB3

 อตั ราของปฏิกิรยิ ารวมจะข้ึนกบั ขั้นตอนท่ี 2 เปนสำคัญ เพราะเปนขน้ั ตอนท่เี กิด
ชา ทีส่ ุด(มีคา Ea สงู ทีส่ ดุ ) เรา เรียกวา ข้นั กำหนดอัตรา(rate determining step)

สรปุ เกี่ยวกบั ข้นั กำหนดอตั รา

การบา นทน่ี ักเรยี นตองทำ โดยใชเอกสารสรปุ และตัวอยา งทคี่ รูสรุปใหน (ี้ จำนวน 5 แผน )

1. เอกสารประกอบการเรียน Chemical kinetics worksheet

(บางขอครูไดส ่ังไปในหอ งเรียนแลว)

หนา 8 ขอ 7 , 8, 9

หนา 9 ขอ 10

หนา 10 ขอ 11

หนา 11 ขอ 1 และ 2 เร่อื งสมการกฎอตั รา rate law

หนา 12 ขอ 3 เรอ่ื งสมการกฎอตั รา rate law

หนา 13 ขอ 4 เรื่องสมการกฎอตั รา rate law

หนา 14 ขอ 5 และ 6 เรือ่ งสมการกฎอตั รา rate law

หนา 15 ขอ 7 เรื่องสมการกฎอัตรา rate law

หนา 16 ขอ 12 และ 13 เรอ่ื งสมการกฎอัตรา rate law

ขอ 14 เรอ่ื ง สารตวั กลางและกระบวนการปฐม

หนา 19 ขอ 7 เรื่องสมการกฎอัตรา rate law

หนา 21 ขอ 17 เร่ืองกราฟการดำเนินไปของปฏิกริ ิยา

หนา 22 ขอ 8 และ 9 เรอ่ื งกราฟการดำเนินไปของปฏิกริ ิยา

หนา 23 ขอ 10 เรอ่ื งขน้ั กำหนดอตั รา

หนา 26 ขอ 22 เรื่องข้ันกำหนดอตั รา

หนา 27 ขอ 23 เรื่องกระบวนการปฐม สารตัวกลาง

สารเชิงซอ นทถ่ี ูกกระตุน คา Ea และ Ea’

หนา 28 ขอ 24 เรื่องกราฟการดำเนนิ ไปของปฏกิ ริ ิยา คา

พลังงานของสารตง้ั ตน,ผลิตภัณฑ พลงั งงานของปฏกิ ริยา

หนา 29 ขอ 25 เรื่องกระบวนการปฐม