กลุมสาระการเรียนรูวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี หนวยการเรียนรูที่ 1 Slide PowerPoint_สื่อประกอบการสอน หนวยการเรียนรูที่ 2 หนวยการเรียนรูที่ 3 ชั้นมัธยมศึกษาปที่ 3 วิทยาศาสตรและเทคโนโลยีเลม 1 หนวยการเรียนรูที่ 4 บริษัท อักษรเจริญทัศนอจท. จำกัด : 142 ถนนตะนาว เขตพระนคร กรุงเทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทร./แฟกซ์ : 0 2622 2999 (อัตโนมัติ 20 คู่สาย) [email protected] / www.aksorn.com
ตัวชี้วัด ปฏิกิริยาเคมี • อธิบายการเกิดปฏิกิริยาเคมีรวมถึงการจัดเรียงตัวใหมของอะตอมเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยใช้แบบจำลองและสมการข้อความ • อธิบายกฎทรงมวล โดยใช้หลักฐานเชิงประจักษ • วิเคราะหปฏิกิริยาดูดความรอน และปฏิกิริยาคายความรอน จากการเปลี่ยนแปลงพลังงานความรอนของปฏิกิริยา • อธิบายปฏิกิริยาการเกิดสนิมของเหล็ก ปฏิกิริยาของกรดกับโลหะ ปฏิกิริยาของกรดกับเบส และปฏิกิริยาของเบสกับโลหะ โดยใช้หลักฐานเชิงประจักษและอธิบายปฏิกิริยา การเผาไหมการเกิดฝนกรด การสังเคราะหดวยแสง โดยใช้สารสนเทศ รวมทั้งเขียนสมการข้อความแสดงปฏิกิริยาดังกลาว • ระบุประโยชนและโทษของปฏิกิริยาเคมีที่มีตอสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดลอม และยกตัวอยางวิธีปองกันและแก้ปญหาจากปฏิกิริยาเคมีที่พบในชีวิตประจำวันจากการสืบค้นข้อมูล • ออกแบบวิธีแก้ปญหาในชีวิตประจำวัน โดยใช้ความรูเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีโดยบูรณาการวิทยาศาสตรคณิตศาสตรเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร หนวยการเรียนรูที่ 4
กิจกรรมตาง ๆ ของมนุษย เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีอยางไร
การเกิดปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมี (chemical reaction) เปนกระบวนการที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง ทางเคมีของสาร ทำใหเกิดสารชนิดใหมที่มีสมบัติเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม
การเกิดปฏิกิริยาเคมี การเกิดปฏิกิริยาเคมีสามารถเขียนแทนดวยประโยคสัญลักษณเรียกวา สมการเคมี(chemical equation) ตัวอยางเช่น ปฏิกิริยาระหวางแก๊สไฮโดรเจนกับแก๊สออกซิเจนไดน้ำเปนผลิตภัณฑ อะตอมของออกซิเจน อะตอมของไฮโดรเจน แก๊สไฮโดรเจน แก๊สออกซิเจน น้ำ สารตั้งตน สารตั้งตน ผลิตภัณฑ วิธีสังเกตการ เกิดปฏิกิริยาเคมี มีวิธีใดบาง เขียนสมการเคมีไดเปน 2H 2H2O 2 + O2 →
หลักการเขียนสมการเคมี เขียนสารตั้งตนไวทางดานซ้ายมือของสมการ โดยมีลูกศร → เขียนไวระหวางสารตั้งตนกับผลิตภัณฑ หัวลูกศรชี้ไปยังผลิตภัณฑที่ไดจากปฏิกิริยาเคมีซึ่งเขียนไวทางดานขวามือ 1 เขียนสารตั้งตนและผลิตภัณฑดวยสูตรเคมีและเขียนสถานะของสารแตละชนิดดวยอักษรยอไวดานข้าง ดังนี้ สารที่อยูในสถานะของแข็ง (solid) เขียนแทนดวย (s) สารที่อยูในสถานะของเหลว (liquid) เขียนแทนดวย (l) สารที่อยูในสถานะแก๊ส (gas) เขียนแทนดวย (g) และสารที่อยูในรูปของสารละลาย (aqueous) เขียนแทนดวย (aq) 2 ดุลจำนวนอะตอมของธาตุแตละธาตุในสารตั้งตนและผลิตภัณฑใหมีจำนวนเทากัน โดยนำตัวเลขที่เหมาะสมเติมดานหนาสูตรเคมีในสมการ และนับจำนวนอะตอมของธาตุทั้ง 2 ดานใหมีจำนวนเทากัน 3
CH4 2O2 CO2 2H2O CH4 2O2 2H2O ระบบปด ระบบเปด CO2 มวลของสารก่อนเกิดปฏิกิริยาจะเทากับ มวลของสารหลังเกิดปฏิกิริยา ซึ่งเปนไปตามกฎทรงมวล ปฏิกิริยาในภาชนะปด มวลของสารก่อนเกิดปฏิกิริยาจะไมเทากับ มวลของสารหลังเกิดปฏิกิริยา เนื่องจากแก๊ส ที่เปนผลิตภัณฑจะออกสูภายนอกภาชนะ ปฏิกิริยาในภาชนะเปด ผลิตภัณฑที่เกิดขึ้นในภาชนะเปดกับภาชนะปดแตกตางกันอยางไร
ประเภทของปฏิกิริยาเคมี เพราะเหตุใด ผลิตภัณฑของปฏิกิริยาเคมีบางชนิดจึงมีอุณหภูมิแตกตางจากสารตั้งตน การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้นเสมอ สังเกตไดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารก่อนเกิดปฏิกิริยาและหลังเกิดปฏิกิริยา เนื่องจากมีการถายโอนความรอนระหวางระบบกับสิ่งแวดลอม
ปฏิกิริยาดูดความรอน (endothermic reaction) ปฏิกิริยาที่ระบบดูดพลังงานความรอนเข้าไปสลายพันธะมากกวาคายพลังงานความรอนออกมาเพื่อสรางพันธะ สารตั้งตนมีพลังงานต่ำกวาผลิตภัณฑทำใหสิ่งแวดลอมมีอุณหภูมิลดลง พลังงานที่ดูดเข้า > พลังงานที่คายออก พลังงาน การดำเนินไปของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ สารตั้งตน
ปฏิกิริยาคายความรอน (exothermic reaction) ปฏิกิริยาที่ระบบดูดพลังงานความรอนเข้าไปสลายพันธะนอยกวาคายพลังงานความรอนออกมาเพื่อสรางพันธะ สารตั้งตนมีพลังงานสูงกวาผลิตภัณฑจึงปลอยพลังงานความรอนออกสูสิ่งแวดลอม ทำใหสิ่งแวดลอมมีอุณหภูมิสูงขึ้น พลังงานที่ดูดเข้า < พลังงานที่คายออก พลังงาน การดำเนินไปของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ สารตั้งตน
ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน ปฏิกิริยาเคมีมีความสำคัญตอ การดำรงชีวิตของมนุษย อยางไร รอบ ๆ ตัวเรามีปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาใช้ประโยชนในชีวิตประจำวัน ทั้งดานอุตสาหกรรม ดานเกษตรกรรม และดานการแพทย ในทางกลับกันก็สงผลกระทบตอการดำรงชีวิตของมนุษยและสิ่งแวดลอม
ชนิดของปฏิกิริยาเคมี 1 ปฏิกิริยาการเผาไหม ปฏิกิริยาเคมีระหวางสารกับ แก๊สออกซิเจน สารที่เกิด ปฏิกิริยาการเผาไหม สวนใหญเปนสารที่มีธาตุ คารบอน (C) และไฮโดรเจน (H) เปนองค์ประกอบ
2 ปฏิกิริยาการเกิดสนิมเหล็ก ปฏิกิริยาเคมีระหวางเหล็ก น้ำ และแก๊สออกซิเจน ไดผลิตภัณฑเปนสนิมของเหล็ก 3 ปฏิกิริยาของกรดกับโลหะ ปฏิกิริยาเคมีระหวางกรดกับโลหะ ไดผลิตภัณฑเปนเกลือของโลหะและแก๊สไฮโดรเจน เหล็ก แก๊สออกซิเจน สนิมของเหล็ก 4Fe (s) 3O2 (g) 3H2O (l) 2Fe2O3·3H2O (s) น้ ำ + + เหล็ก กรดไฮโดรคลอริก แก๊สไฮโดรเจน Fe (s) 2HCl (aq) FeCl2 (aq) H2 (g) ไอรออน (II) คลอไรด + +
4 ปฏิกิริยากรดกับเบสหรือปฏิกิริยาสะเทิน ปฏิกิริยาเคมีระหวางกรดกับเบส ไดผลิตภัณฑเปนเกลือของโลหะและน้ำ หรืออาจไดเพียงเกลือของโลหะชนิดเดียว ตัวอยางเช่น ปฏิกิริยาระหวางกรดซัลฟวริกกับแคลเซียมไฮดรอกไซดไดผลิตภัณฑเปนแคลเซียมซัลเฟตและน้ำ กรดซัลฟวริก แคลเซียมไฮดรอกไซด น้ำ H2SO4 (aq) Ca(OH) 2 (aq) CaSO4 (s) 2H2O (l) แคลเซียมซัลเฟต + + ปฏิกิริยาระหวางกรดไฮโดรคลอริกกับแอมโมเนีย ไดผลิตภัณฑเปนแอมโมเนียมคลอไรด กรดไฮโดรคลอริก แอมโมเนีย HCl (aq) NH3 (aq) NH4Cl (s) แอมโมเนียมคลอไรด +
5 ปฏิกิริยาเบสกับโลหะบางชนิด ปฏิกิริยาเคมีระหวางเบสกับโลหะบางชนิด ไดผลิตภัณฑเปนเกลือของโลหะและแก๊สไฮโดรเจน สังกะสี โซเดียมไฮดรอกไซด แก๊สไฮโดรเจน Zn (s) 2NaOH (aq) Na2ZnO2 (s) H2 (g) โซเดียมซิงค์เคต + + 6 ปฏิกิริยาของกรดกับสารประกอบคารบอเนต ปฏิกิริยาเคมีระหวางกรดกับสารประกอบคารบอเนต ไดผลิตภัณฑเปนเกลือของโลหะ แก๊สคารบอนไดออกไซดและน้ำ เช่น ปฏิกิริยา ระหวางแคลเซียมคารบอเนต หรือหินปูนกับกรดซัลฟวริก ไดผลิตภัณฑเปนแคลเซียมซัลเฟต แก๊สคารบอนไดออกไซดและน้ำ แคลเซียมคารบอเนต กรดซัลฟวริก น้ำ CaCO3 (s) H2SO4 (aq) CaSO4 (s) H2O (l) แคลเซียมซัลเฟต + + CO2 (g) + แก๊สคารบอนไดออกไซด
7 ปฏิกิริยาการเกิดฝนกรด ปฏิกิริยาเคมีระหวางน้ำฝนกับออกไซดของไนโตรเจน หรือออกไซดของซัลเฟอร ทำใหน้ำฝนมีสมบัติเปนกรด ฝนกรดที่เกิดจากออกไซดของไนโตรเจน เช่น แก๊สไนตริกออกไซด (NO) แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) แก๊สไนตรัสออกไซด (N2O) ทำใหเกิดกรดไนตริก (HNO3) ตัวอยาง ฝนกรดที่เกิดจากออกไซดของซัลเฟอรเช่น แก๊สซัลเฟอรไดออกไซด (SO2) แก๊สซัลเฟอรไตรออกไซด (SO3) ทำใหเกิดกรดซัลฟวริก (H2SO4) ตัวอยาง แก๊สไนตริกออกไซด แก๊สออกซิเจน แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด 2NO (g) O2 (g) 2NO2 + (g) แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด น้ำ กรดไนตริก แก๊สไนตริกออกไซด 3NO2 (g) H2O (l) 2HNO3 + (aq) + NO (g) แก๊สซัลเฟอรไดออกไซด แก๊สออกซิเจน แก๊สซัลเฟอรไตรออกไซด 2SO2 (g) O2 (g) 2SO3 + (g) แก๊สซัลเฟอรไตรออกไซด น้ำ กรดซัลฟวริก SO3 (g) H2O (l) H2SO4 + (aq)
8 ปฏิกิริยาการสังเคราะหดวยแสงของพืช ปฏิกิริยาเคมีระหวางแก๊สคารบอนไดออกไซดกับน้ำ ไดผลิตภัณฑเปนน้ำตาลกลูโคสและแก๊สออกซิเจน โดยมีแสงช่วยในการเกิดปฏิกิริยาและมีคลอโรฟลลเปนสารสีช่วยดูดกลืนแสง แก๊สคารบอนไดออกไซด น้ำ กลูโคส 6CO2 (g) 6H2 O (l) C6 H12O6 (aq) คลอโรฟลล + + แสง 6O2 (g) แก๊สออกซิเจน
ประโยชนและโทษของปฏิกิริยาเคมี ประโยชนของปฏิกิริยาเคมี ใช้ปฏิกิริยาของกรดกับเบส โดยการปรับสภาพน้ำทิ้ง ของโรงงานอุตสาหกรรม ใช้พลังงานความรอนจาก ปฏิกิริยาเผาไหมไปใช้ในการ หุงตมอาหาร การทำงานของ เครื่องยนตเครื่องจักร รวมทั้งการผลิตกระแสไฟฟา ปฏิกิริยาของกรดกับสารประกอบ คารบอเนต ทำใหเกิดหินงอกหินยอย ซึ่งเปนปรากฏการณทางธรรมชาติ ที่ทำใหเกิดความงดงาม และใช้เปนสถานที่ทองเที่ยว ปฏิกิริยาการสังเคราะหดวยแสง ของพืช จำเปนตอกระบวนการ หายใจของสิ่งมีชีวิต และเปนแหลง พลังงานใหกับสิ่งมีชีวิตบนโลก
ประโยชนและโทษของปฏิกิริยาเคมี โทษของปฏิกิริยาเคมี ฝนกรดทำอันตรายตอระบบหายใจและ เนื้อเยื่อของรางกายของสิ่งมีชีวิต รวมทั้ง ทำลายสิ่งปลูกสรางที่มีโลหะและหินปูน เปนองค์ประกอบ แก๊สคารบอนมอนอกไซดที่เกิดจากปฏิกิริยา การเผาไหมแบบไมสมบูรณเมื่อเข้าสูรางกาย สิ่งมีชีวิต จะไปจับกับเฮโมโกลบินของเซลลเม็ด เลือดแดง ทำใหประสิทธิภาพในการลำเลียง ออกซิเจนลดลง สนิมเหล็กที่เกิดจากปฏิกิริยาระหวางโลหะ น้ำ และแก๊สออกซิเจน ทำใหวัสดุที่ทำจาก โลหะเกิดสนิมและผุกกรอนง่าย และมีความแข็งแรงลดลง สงผลใหโครงสราง ของวัสดุพังทลาย
ประโยชนและโทษของปฏิกิริยาเคมี โทษของปฏิกิริยาเคมี ปรากฏการณเรือนกระจก เนื่องจากกิจกรรมของมนุษยเปนสาเหตุที่ก่อใหเกิด แก๊สเรือนกระจกลอยไปสะสมอยูบนชั้นบรรยากาศ ทำใหรังสีความรอน ที่สองเข้ามายังโลกไมสามารถทะลุผานออกไปไดโลกจึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น และก่อใหเกิดภาวะโลกรอน หมอกควันซึ่งเกิดจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในปริมาณมากโดยเฉพาะ ในเขตอุตสาหกรรมการผลิต ในเมือง รวมทั้งควันจากไฟปาที่ประกอบดวย แก๊สคารบอนไดออกไซดแก๊สคารบอนมอนอกไซดแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด แก๊สซัลเฟอรไดออกไซดฝุนละอองขนาดเล็ก แก๊สเหลานี้สงผลกระทบตอ สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดลอม
Summary หนวยการเรียนรูที่4 ปฏิกิริยาเคมี การเกิดปฏิกิริยาเคมี สารตั้งตน ผลิตภัณฑ 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสาร ทำใหเกิดสารใหมที่มีสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม การเขียนสมการเคมี กฎทรงมวล สารตั้งตนอยูซ้าย ผลิตภัณฑอยูขวา คั่นดวย มีหลักการดังนี้ เขียนสารตั้งตนและผลิตภัณฑดวยสูตรเคมีและระบุสถานะของสาร ดุลจำนวนอะตอมของธาตุแตละธาตุของสารตั้งตนและผลิตภัณฑใหเทากัน “ในปฏิกิริยาเคมีใดๆ มวลของสาร ก่อนเกิดปฏิกิริยา จะเทากับมวลของสาร หลังเกิดปฏิกิริยา”
Summary หนวยการเรียนรูที่4 ปฏิกิริยาเคมี ประเภทของปฏิกิริยาเคมี พลังงาน การดำเนินไปของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ สารตั้งตน พลังงาน การดำเนินไปของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ สารตั้งตน พลังงานที่ดูดเข้า > พลังงานที่คายออก พลังงานที่ดูดเข้า < พลังงานที่คายออก ปฏิกิริยาดูดความรอน ปฏิกิริยาคายความรอน
ก Summary หนวยการเรียนรูที่4 ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน ปฏิกิริยาเคมี สารประกอบที่มีH และ C + แก๊สออกซิเจน (เพียงพอ) สารประกอบที่มีH และ C + แก๊สออกซิเจน (ไมเพียงพอ) เหล็ก + น้ำ + แก๊สออกซิเจน กรด + โลหะ กรด +เบส สารตั้งตน แก๊สคารบอนไดออกไซด + น้ำ + พลังงาน แก๊สคารบอนมอนอกไซด + น้ำ + พลังงาน + เขมาควัน สนิมของเหล็ก เกลือของโลหะ + แก๊สไฮโดรเจน เกลือของโลหะ + น้ำ ผลิตภัณฑ การเผาไหมแบบสมบูรณ การเผาไหมแบบไมสมบูรณ การเกิดสนิมของเหล็ก กรดกับโลหะ กรดกับเบส
ก Summary หนวยการเรียนรูที่4 ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน ปฏิกิริยาเคมี เบส + โลหะบางชนิด (Al Zn) กรด + สารประกอบคารบอเนต น้ำฝน + ออกไซดของไนโตรเจน หรือออกไซดของซัลเฟอร แก๊สคารบอนไดออกไซด + น้ำ (มีคลอโรฟลลดูดกลืนพลังงานแสง) สารตั้งตน เกลือของเบส + แก๊สไฮโดรเจน เกลือของโลหะ + แก๊สคารบอนไดออกไซด + น้ำ น้ำฝนที่มีสมบัติเปนกรด (กรดซัลฟวริกหรือกรดไนตริก) น้ำตาลกลูโคส + แก๊สออกซิเจน ผลิตภัณฑ เบสกับโลหะบางชนิด กรดกับสารประกอบคารบอเนต การเกิดฝนกรด การสังเคราะหดวยแสงของพืช
ก Summary หนวยการเรียนรูที่4 ปฏิกิริยาเคมี ประโยชนและโทษของปฏิกิริยาเคมี √ ประโยชนของปฏิกิริยาเคมี × โทษของปฏิกิริยาเคมี • ปรับสภาพน้ำทิ้งโดยปฏิกิริยาของกรดกับเบส • สรางพลังงานความรอนโดยปฏิกิริยาการเผาไหม • สรางแก๊สออกซิเจนและน้ำตาลกลูโคสโดยปฏิกิริยา การสังเคราะหดวยแสง • ตกตะกอนไอออนของโลหะหนักบางชนิด • เกิดแก๊สที่สงผลกระทบตอสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดลอม เช่น C สงผลตอการลำเลียงแก๊สออกซิเจนของเซลล เม็ดเลือดแดง CO2 ก่อใหเกิดปรากฏการณเรือน กระจก SOX และ NOX ก่อใหเกิดฝนกรด • ทำลายวัสดุที่ทำจากโลหะและหินปูน