อัตราการเกิดปฏิกริยาเคมี

อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมี

ว30232 จลนศาสตรเ คมแี ละสมดุลเคมี

สาขาวชิ าเคมี
โรงเรียนมหิดลวทิ ยานสุ รณ( องคการมหาชน)

1/ 2553 

จลนศาสตรเ คมี  

 

1. จลนศาสตรเคมี

1.1 บทนาํ

ถาพิจารณาปฏิกิริยาเคมีท่ีเกิดข้ึนรอบตัวจะพบวาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีแตละชนิดไม
เทากัน การเปล่ียนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นบางปฏิกิริยาอาจเกิดเร็ว บางปฏิกิริยาอาจเกิดชา ท้ังน้ี
ข้ึนกับชนิดของปฏิกิริยา เชน การเผาไหมของเชื้อเพลิงในเครื่องยนต การระเบิดของ TNT เปน ไป
อยางรวดเร็วมาก หรือปฏิกิริยาระหวาง AgNO3 กับ NaCl จะเกิดตะกอนของ AgCl ทันที แตบาง
ปฏกิ ริ ิยาชามาก เชน การเกดิ หนิ งอกหินยอ ย จากหินปูนกบั นํา้ ฝน และการเกิดสนิมของเหล็ก อัตรา
การเกิดปฏิกิริยาเคมีบอกใหเราทราบวาสารตั้งตนของปฏิกิริยาถูกใชไปและสารผลิตภัณฑของ
ปฏิกิริยาเคมีน้ันเกิดขึ้นไดเร็วเพียงใด ขอมูลของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเปนประโยชนใน
ชีวติ ประจําวันมาก โดยเฉพาะอยา งย่ิงในการหาสภาวะที่เหมาะสมสําหรบั การผลิตสารชนิดตา งๆ ใน
อตุ สาหกรรมใหมีประสทิ ธิภาพสงู ท่สี ดุ

ภาพที่ 1.1 The Wide range of reaction rates (Silberberg: 2003)

จลนศาสตรเคมี (Chemical Kinetics) หรือเรียกอีกชื่อวา อัตราการเกิดปฏิกิริยา (rate of
chemical reaction) คือสาขาหนงึ่ ทเ่ี กย่ี วขอ งกับความเร็วหรืออตั ราเร็วทป่ี ฏิกิริยาเคมเี กดิ ข้ึน ความรู
เกี่ยวกับอัตราการเกิดปฏิกิริยามีประโยชนในการออกแบบยา การควบคุมมลพิษ และในการแปรรูป
อาหาร

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 1

 

จลนศาสตรเคมี  

 

1.2 ความหมายของอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเปนการศึกษาการเปล่ียนแปลงของสารตั้งตนหรือสารผลิตภัณฑตอ

เวลา ซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นน้ันอาจศึกษาในรูปของความเขมขน โมลที่เปลี่ยนไป หรือความ
ดัน เปน ตน ซ่ึงสามารถเขียนในรปู ความสัมพันธไ ดด งั นี้

การเปลี่ยนแปลงความเขมขน

∆

จากที่กลาวไปแลววาเราสามารถที่จะหาอัตราการเปลี่ยนแปลงของสารต้ังตน หรือสาร
ผลิตภัณฑก็ได โดยหากเราศึกษาจากสารตั้งตนพบวาเม่ือปฏิกิริยาดําเนินไปจะทําใหสารต้ังตน
คอยๆ ลดลงและทําใหสารผลิตภัณฑเพิ่มขึ้น เราจึงเขียนความสัมพันธของสารตั้งตนท่ีกําลังลดลง
และสารผลิตภัณฑท่เี พิม่ ขนึ้ ไดด ังนี้

การเปล่ยี นแปลงสารตัง้ ตน ทล่ี ดลง การเปล่ยี นแปลงสารผลิตภัณฑท ี่เพม่ิ ขน้ึ

เวลาทเี่ ปล่ียนไป เวลาทเี่ ปลี่ยนไป

และโดยทั่วไปเราจะศึกษาการเปล่ียนแปลงของปฏิกิริยาเคมีในรูปของความเขมขนซ่ึงเขียน
ความสมั พนั ธไดด งั น้ี

หรืออาจกลาวไดวาอัตราการเกิดปฏิกิริยาคือ derivative  
ความสัมพันธไ ดด ังนี้
ของความเขมขนกับเวลาเขียน

 

แตตองละลึกไวเสมอวาเราสามารถหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาไดจากการเปลี่ยนแปลงความดันตอ
เวลาหรือการเปล่ยี นแปลงโมลตอ เวลาซึ่งเวลาที่ใชในการศึกษานั้นอาจเปน วินาที นาที ชั่วโมง หรอื
วัน เปน ตน กไ็ ด ขึ้นอยกู บั ปฏกิ ิริยานน้ั เกดิ ไดชาหรือเร็วมากนอยเพยี งใด

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 2

 

จลนศาสตรเคมี  

 

1.3 กราฟของการเปล่ยี นแปลงอตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ า
หากเราติดตามปฏกิ ริ ยิ าทเี่ กดิ ข้ึน ณ เวลาใดๆ แลว นาํ มาเขียนกราฟเราจะไดความสมั พันธ

ของกราฟดงั แสดง เมอ่ื สารต้งั ตน A สลายตวั กลายเปน สารตง้ั ตน B ดงั สมการ

AB

กราฟที่ 1.1 การเปลยี่ นแปลงความเขมขน ของสารตั้งตน และสารผลติ ภัณฑต อ เวลา

เม่ือพิจารณากราฟของสารตั้งตน (A) พบวาความเขมขนของสารต้ังตน (A) จะมีปริมาณ
มากที่สุด เมื่อเวลา t=0 แตความเขมขนของสารต้ังตน A จะลดลงเมื่อเวลาผานไป แสดงวา สารต้ัง
ตน A ถกู สลายกลายเปน สารผลิตภัณฑ B กราฟท่ีไดโคงลง เม่ือเปรียบเทียบอัตราการเกิดปฏิกิริยา
ของสารต้ังตน พบวาอัตราการเกิดปฏิกิริยาในชวงแรกจะเร็วมาก และจะลดลงเม่ือเวลาผานไป การ
เปล่ียนแปลงดังกลาวสังเกตไดจากความชันของกราฟ ถากราฟมีความชันมาก แสดงวาอัตราการ
เกิดปฏิกิริยาจะเร็วข้ึน แตเม่ือพิจารณากราฟของสารผลิตภัณฑ (B) พบวา กราฟจะโคงข้ึนใน
ชวงแรก และจะคงที่หรือโคงนอ ยลง เหตุผลท่ีเปนเชนน้ันเพราะอัตราการเกิดปฏิกิริยาในชวงแรกจะ
เร็วมาก เพราะมีสารต้ังตนอยูจํานวนมาก โอกาสที่จะสลายตัวเปนผลิตภัณฑ จะมีมากกวา แตจะ
ลดลงหรือคงทใี่ นชวงหลงั เพราะสารตง้ั ตนถูกใชห มด อัตราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าจงึ นอ ยลง หรือคงที่

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหดิ ลวิทยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 3

 

จลนศาสตรเคมี  

 

1.4 ประเภทของอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี

อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมสี ามารถแสดงได 3 แบบดงั น้ี

1.4.1 อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย (Average rate) หมายถึง ปริมาณของสารใหมท่ี

เกิดข้ึน หรือสารตั้งตน ท่ลี ดลงท้งั หมดในหนงึ่ หนว ยเวลา

สมการของปฏิกริ ยิ า สารตงั้ ตน สารผลติ ภณั ฑ

rateave = ปรมิ าณของสารใหมทัง้ หมด หรอื ปรมิ าณของสารต้ังตนท่ลี ดลง
เวลาทใี่ ชท ั้งหมด

1.4.2 อัตราการเกิดปฏิกิริยาในชวงเวลาหน่ึง หมายถึง ปริมาณของสารใหมท่ีเกิดข้ึน
หรอื สารต้ังตนทล่ี ดลงในชว งเวลานัน้ ๆ ตอ ระยะเวลาในชว งน้นั

rate = ปริมาณของสารใหมท ี่เกดิ ในชว งนั้น ๆหรอื ปรมิ าณของสารต้งั ตนท่ลี ดลงในชวงนัน้ ๆ
ระยะเวลาในชว งนั้น ๆ

1.4.3 อตั ราการเกิดปฏิกิริยาขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous rate) หมายถึง ปริมาณ
สารท่ีเกิดขึ้นขณะใดขณะหน่ึงในหนึ่งหนวยเวลาของชวงน้ัน ซ่ึงมักจะหาไดจากคาความชันของ
กราฟ ณ เวลานน้ั ๆ

slope = Δy = dy
Δx dx

ตวั อยา งเชน การหาอตั ราการเพิม่ ข้ึนของปรมิ าตรกา ซไฮโดรเจน ณ เวลาเทากบั 60 วินาที

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 4

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

สามารถทําโดยลากเสนจากจดุ วนิ าทที ่ี 60 มาต้ังฉากทจ่ี ุด C แลว ลากเสน สมั ผัส AB ผานจดุ C หา
ความชนั ของเสน สัมผัส ความชนั ท่หี าไดนคี้ อื อตั ราการเกิดปฏิกิริยากาซไฮโดรเจน ณ วินาทที ี่ 60

อตั ราการเกดิ ปฏิกิริยากาซไฮโดรเจน ณ วนิ าทีท่ี 60 = (5.2-3.3) / (80-30)
= 0.038 cm3/s

1.5 ความสัมพันธร ะหวางสมการเคมแี ละอตั ราการเกิดปฏกิ ิริยา
โดยทัว่ ไปแลวปฏกิ ริ ยิ าเคมีแตล ะชนิดเม่ือสารตง้ั ตน ทําปฏิกิริยากันอาจเปนอัตราสวนใดๆ ก็

ได ตัวอยางเชน O2 จํานวน 1 โมลทําปฏิกิริยากับ H2 2 โมล จะเกิดน้ําเกิดขึ้น ซ่งึ เมื่อเราพิจารณา
อัตราของปฏิกิริยาพบวา อัตราการลดลงของ H2 เทากับ 2 เทาของอัตราการลดลงของ O2 เขียน
เปนความสัมพันธไดดังนี้

− d[H2 ] = −2 d[O2 ]
dt dt

และเม่อื พิจารณาผลติ ภณั ฑพบวา อัตราการลดลงของ O2 เทากบั ½ เทาของอัตราการเกิด H2O หรือ
อตั ราการลดลงของ H2 เทากบั อตั ราการเพม่ิ ข้นึ ของ H2O ซง่ึ สามารถเขยี นความสมั พนั ธไดดังนี้

− d[O2 ] = 1 d[H2O] หรอื − d[H2 ] = d[H2O]
dt 2 dt dt dt

ดงั นัน้ เมอ่ื เราเขยี นความสมั พนั ธของอัตราการเกดิ ปฏิกิรยิ าของสารทุกตัวจะได หนา 5

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน)

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

r = − 1 d[H2 ] = − d[O2 ] = 1 d[H 2O]
2 dt dt 2 dt

จะไดค วามสมั พันธข องอัตราการเกิดปฏกิ ิรยิ าหรืออัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเฉลี่ยในรปู ท่ัวไปดงั น้ี

r = − 1 d[A] = − 1 d[B] = 1 d[C] = 1 d[D]
a dt b dt c dt d dt

โดยท่ี a b c และ d คอื สมั ประสทิ ธ์ิปรมิ าณสัมพันธ (stoichiometric coefficients)

และคําวาอัตราการเกิดปฏิกิริยา หมายถึงอัตราสุทธิ (net rate) มิไดหมายถึงอัตราการ
เกิดปฏิกริ ยิ าดําเนนิ ไปขางหนา (forward reaction) อยางเดียว เพราะปฏกิ ริ ยิ ายอนกลับ (backward
reaction) กอ็ าจเกดิ ไดเชน กัน

1.6 แนวคดิ ของการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี

ปฏกิ ิริยาเคมเี กดิ ขนึ้ ไดอ ยา งไร นักวทิ ยาศาสตรพยายามหาคาํ อธิบาย ในการอธบิ ายนี้จะใช
ทฤษฎี 2 ทฤษฏี คือ ทฤษฎีการชน (Collision Theory) และ ทฤษฏีทรานซิชันสเตด
(Transition State Theory)

1.6.1 ทฤษฎกี ารชน (Collision Theory)

ทฤษฎีนี้ไดอธิบายไววาการเกิดปฏิกิริยาเคมีไดนั้นจะตองมีการชนกันของอนุภาคกอน (มี
พลังงานจลนเกิดข้ึน) แลวการชนนั้นจะตองมีพลังงานเพียงพอที่ใชสําหรับในการสลายพันธะเดิม
และมีการสรางพันธะข้ึนมาใหม และจะตองมีทิศทางเหมาะสมดวย ซึ่งจะชวยใหการเกิดปฏิกิริยา
เคมีเร็วขึ้นดวย แตถาชนกันแลวมีพลังงานไมเพียงพอหรือชนในทิศทางไมเหมาะสมก็จะทําใหไม
สามารถเกิดปฏิกิรยิ าเคมีได เชน ปฏกิ ิริยาระหวา งกาซไฮโดรเจนกับกา ซไอโอดนี เกดิ กา ซไฮโดรเจน
ไอโอไดด

H2 (g) + I2 (g) HI (g)

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 6

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

ก

ข

แทน I แทน H

ภาพที่ 1.3 การชนกนั ของโมเลกลุ H2 และ I2

เมื่อพิจารณาการชนกันของโมเลกุล H2 และ I2 พบวาการชนกันแบบ ข. มีโอกาสท่ีจะ
เกิดปฏิกิริยาเคมีไดมากกวาแบบ ก เนื่องจากมีทิศทางในการชนกันของท้ังสองโมเลกุลมีความ
เหมาะสม ทฤษฎีการชนมีหลักการท่ีสอดคลองกับหลักความเปนจริง แตเราพบวาความสัมพันธ
ระหวางอัตรากับการชนของโมเลกุลซับซอนกวาน้ี ในทางปฏิบัติพบวาหลาย ๆ กรณีปฏิกิริยาไมไ ด
เกิดข้ึนเพราะการชนกันแตเพียงอยางเดียว จากการทดลองและคํานวณพบวาจํานวนคร้ังของการ
ชนกันที่ไดผลเปนเพียงเศษสวนนอยมากของจํานวนครั้งของการชนกันทั้งหมด จากการคํานวณ
พบวา ในปฏิกิริยาทัว่ ไป การชนกันทไี่ ดผลมเี พยี ง 1 ใน 107 คร้งั เทานน้ั โดยประมาณ

โมเลกุลที่เขาชนกันจะมีการเปล่ียนแปลงของพลังงานจลนและพลังงานศักย เมื่อสอง
โมเลกุลเขาใกลกันและกันจะเกิดแรงผลักระหวางกลุมหมอกของอิเล็กตรอน เปนเหตุใหโมเลกุล
เคลื่อนทชี่ า ลง พลังงานจลนของโมเลกุลจะลดลง ในขณะเดียวกันพลังงานศักยจะเพ่ิมข้ึน หรือกลาว
อกี นยั หน่ึงวา พลังงานจลนเปลี่ยนไปเปนพลังงานศักยขณะท่ีโมเลกุลชนกัน ถาโมเลกุลเคล่ือนท่ีชา
(พลังงานจลนตํ่า) เขาชนกัน พลังงานศักยที่ไดจากพลังงานจลนไมเพียงพอที่จะเอื้ออํานวยใหกลุม
หมอกอิเล็กตรอนจัดเรียงตัวใหม โมเลกุลท้ังสองจะเคล่ือนท่ีออกจากกันโดยไมมีการเปล่ียนแปลง
เกิดขึ้น ตรงกนั ขาม ถาโมเลกลุ เคลือ่ นทด่ี วยความเรว็ สงู (พลงั งานจลนสูง) เขาชนกนั พลังงานศักยท่ี
ไดจากพลังงานจลนสูงพอท่ีจะเอ้ืออํานวยใหกลุมหมอกอิเล็กตรอนทะลุทะลวงกันและกัน เกิดการ
สลายของพันธะเดิมและสรางพันธะใหมเกิดผลิตผลข้ึน และเม่ือผลิตผลท่ีไดเคลื่อนที่ออกไป
พลังงานศักยจะลดลงขณะที่พลังงานจลนเพ่ิมขึ้น โมเลกุลเหลาน้ีจึงเคลื่อนที่เร็วขึ้น สรุปไดวา
โมเลกุลท่ีมีพลังงานจลนสูง (พลังงานศักยสูงเม่ือชนกัน) เทานั้นท่ีเกิดปฏิกิริยาได และพลังงานข้ัน
ตํ่าสุดที่โมเลกุลจะตองมีเพื่อเอื้ออํานวยใหเกิดปฏิกิริยาก็คือพลังงานกอกัมมันต (activation
energy, Ea) น่ันเอง ถามีพลังงานไมถึงคาน้ีโมเลกุลก็จะไมมีการเปลี่ยนแปลงหลังจากการชน และ
หากปฏิกิริยาดังกลาวมีพลังงานของสารต้ังตนมากกวาพลังงานของสารผลิตภัณฑจะเรียกปฏิกิริยา

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 7

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

นั้นวาปฏิกิริยาคายความรอน ในทางกลับกันหากพลังงานของสารผลิตภัณฑมากกวาสารตั้งตนจะ
เรียกปฏกิ ริ ยิ านน้ั วาปฏกิ ริ ิยาดูดความรอน

Potential  Ea 
Energy  ΔH 

การดําเนินไปของปฏกิ ิริยา

(http://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/matter/FG14_013.GIF)

ภาพที่ 1.4 การเปล่ยี นแปลงพลังงานศักยสําหรับปฏกิ ริ ยิ าคายความรอ น

1.6.2 ทฤษฎีแอกติเวเตดคอมเพลกซ หรือ ทฤษฎีทรานซิชันสเตด (Transition state
theory)

ทฤษฎีแอกติเวเตดคอมเพลกซ หรือ ทฤษฎีทรานซิชันสเตด (Transition state theory)
เปนผลงานของเฮนรี ไอยริง และคณะ (Henry Eyring et al.) เปนอีกทฤษฎีหนึ่งท่ีเกี่ยวกับการ
เกิดปฏิกิริยาและอัตราการเกิดปฏิกิริยาทฤษฎีนี้ขยายความคิดเรื่องการชนออกไป อธิบายไดวา ใน
การเกิดปฏิกิริยาจะตองมีการเปลี่ยนแปลงท่ีพันธะบางพันธะ ซึ่งพันธะอาจยืดและแตกออกไปแลว
เกิดพันธะใหมชั่วขณะหนึ่งที่อนุภาคเขามาปะทะกันมันจะรวมกันเกิดเปนสารเชิงซอนชนิดหน่ึง
เรียกวา แอกติเวเตดคอมเพล็ก (activated complex) ซึ่งไมเสถียรและปรากฏอยูบนสุดของเสน
โคง พลังงานของแผนภาพแสดงพลังงานศักยกับการดําเนินไปของปฏิกิริยา แอกติเวเตดคอมเพล็กน้ี
ไมใชสารตั้งตนหรือสารผลิตผล แตเปนการรวมเขาดวยกันของอะตอมของสารท่ีเขาทําปฏิกิริยา
ดังนี้

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 8

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

แอกตเิ วเตดคอมเพล็ก

เสนขีด ---- ระหวางอะตอมในแอกติเวเตดคอมเพล็ก แสดงใหเห็นวาพันธะระหวาง X-X
และ Y-Y เร่ิมสลายลง และพันธะ X-Y ของผลิตผลเร่ิมเกิดข้ึน และวงเล็บมีความหมายวา แอกติเว
เตดคอมเพล็กนีไ้ มเ สถยี ร ซึง่ อาจเกิดการเปล่ียนแปลงได 2 อยางคืออาจเกิดเปนผลิตผลหรือสารตั้ง
ตนก็ได บริเวณสูงสุดยอดของเสนโคงพลังงานศักยที่พบแอกติเวเตดคอมเพล็กเรียกวา ทรานซิ
ชันสเตด (transition state แปลวาภาวะทเี่ กดิ การเปลี่ยนแปลง)

XX

YY
พลังงานศักย

XX XX
YY YY

การดาํ เนนิ ไปของปฏิกริ ิยา

ภาพท่ี 1.5 แสดงทรานซชิ ันสเตด และแอกตเิ วเตดคอมเพล็ก

ถาสารตั้งตนมีพลังงานจลนสูงไมมาก การปะทะกันจะใหพลังงานศักยสูงไมพอที่จะทําให
เกิดสารเชิงซอนกอกัมมันต โมเลกุลทั้งสองก็อาจแยกออกจากกันไปเลยโดยไมเกิดอะไรข้ึน ความ
แตกตางระหวางพลังงานของสารเชิงซอนกอกัมมันต (พลังงานท่ีเปนคาสูงสุด) กับพลังงานของตัว
ทําปฏกิ ริ ิยา คือ พลังงานกอ กัมมันต นัน่ เอง

1.6.3 พลงั งานกอกมั มันต (Activated Energy; Ea)
ดังที่เสนอไวในทฤษฎีของการชนวา การชนกันท่ีจะใหเปนผลสําเร็จน้ันตองประกอบดวย
การชนในทิศทางท่ีเหมาะสม และพลังงานของอนุภาคก็ตองสูงพอเพียงดวย เราเรียกพลังงาน
จํานวนนอยท่ีสุดที่จะทําใหเกดิ ปฏิกิริยาขึ้นไดวา พลังงานกอกัมมันต เมอ่ื พลังงานกอกัมมันตมีคา

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 9

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

นอย ปฏิกิริยามีอัตราเร็ว ปฏิกิริยาเร็วบางปฏิกิริยาแทบไมมีพลังงานกอกมั มันตเลย อนุภาคของตัว
ทําปฏิกิริยามีพลังงานรวมกันแลวเกินคาพลังงานกอกัมมันตไดงาย ถาพลังงานกอกัมมันตมีคามาก
ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นชา การเพ่ิมอุณหภูมิทําใหอัตราของปฏิกิริยาเพ่ิมเร็วขึ้นเพราะเปนการเพิ่ม
พลังงานจลนใหแกอนุภาคของตัวทําปฏิกิริยา และเพิ่มจํานวนอนุภาคที่มีพลังงานสูงพอที่จะทําให
พลงั งานศักยของระบบเกินพลงั งานกอกัมมันต ซงึ่ ทําใหป ฏกิ ริ ิยาเกดิ ไดสาํ เรจ็

ภาพท่ี 1.6 การเดินทางขามภเู ขา
(ท่ีมา: หนงั สือสาระการเรียนรูพ้ืนฐานและเพิ่มเตมิ เคมี 3 สสวท.)

จากภาพคนที่จะเดินขามภูเขาไดจะตองแข็งแรกมาก เปรียบเสมือนอนุภาคของสารที่มี
พลังงานสูง ดังน้ันจํานวนคนท่ีจะขามภูเขาไดภายในเวลาที่กําหนดจึงข้ึนอยูกับองคประกอบท่ี
สาํ คญั 2 ประการคอื

(1) จํานวนคนที่แขง็ แรงหรือมีพลงั งานมาก
(2) ความสูงของภเู ขา เมือ่ พลงั งานกอกมั มนั ตมีคา นอ ย อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าจะมคี า
เร็ว
ปฏิกิริยาท่ีเกิดขึ้นเร็วบางปฏิกิริยาแทบไมมีพลังงานกอกัมมันตเลย อนุภาคของตัวทํา
ปฏิกริ ยิ ามีพลงั งานรวมกันแลวเกินคาพลังงานกอกัมมันตไดง า ย
ถา พลังงานกอกัมมันตมคี ามาก ปฏกิ ริ ิยาจะเกดิ ขึ้นชา การเพิ่มอุณหภูมิ ทําใหอ ัตราของการ
เกิดปฏิกิริยาเพ่ิมเร็วขึ้นเพราะเปนการเพ่ิมพลังงานจลนใหแกอนุภาคของตัวทําปฏิกิริยา และเพ่ิม
จํานวนอนภุ าคที่มีพลงั งานสูงพอทจ่ี ะทาํ ใหพ ลงั งานศกั ยข องระบบเกิดกวา พลงั งานกอ กัมมันต ซ่ึงทาํ
ใหป ฏิกริ ิยาเกดิ ไดสาํ เรจ็

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 10

 

จลนศาสตรเคมี  

 

1.6.4 ปฏกิ ริ ิยาคายความรอน (exothermic reaction) และดดู ความรอน

(endothermic reaction)

กาํ หนดปฏิกริ ิยาของสาร A + B C + D เมื่อนํามาเขยี น

กราฟการเปลยี่ นแปลงพลงั งานศักย พบวา สามารถเปน ไปได 2 แบบ คือกราฟ ก และ กราฟ ข

พลังงานศักย Ea

A+B พลังงานความรอน
การดําเนนิ ไปของปฏิกิริยา C+D
a)

พลังงานศักย Ea C+D
พลงั งานความรอ น
A+B
การดําเนินไปของปฏิกริ ิยา

b)
ภาพท่ี 1.8 การเปลีย่ นพลงั งาน a) คายพลังงาน b) ดูดพลังงาน

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 11

 

จลนศาสตรเคมี  

 

จากกราฟ a) C และ D มีพลังงานตํ่ากวา A และ B แสดงวาปฏิกิริยาน้ีปลอยพลังงาน

ออกมา พลังงานที่ปลอยออกมาเปนความรอนของปฏกิ ิริยา ปฏิกิริยาน้ีเปนแบบคายความรอน ตาม
รูปจะเห็นไดวาความรอนของปฏิกิริยาไมเก่ียวของกับพลังงานกอกัมมันตแตอยางใด ถาพลังงาน
ของ C กบั D สงู กวา พลงั งานของ A กับ B ดังกราฟ b) ปฏิกริ ยิ าเปนแบบดดู ความรอ น ถาตอ งการ

ใหปฏกิ ริ ิยาดําเนนิ ตอไป จะตอ งใสพลังงานเขา ไปเรอ่ื ย ๆ

พลังงานศักย Ea ปฏิกริ ยิ าไป Ea ปฏิกริ ยิ า
ขา งหนา ยอนกลบั
A+B
พลงั งานความรอน
การดําเนนิ ไปของปฏกิ ริ ิยา C+D

ภาพที่ 1.9 พลงั งานกอ กมั มันตของปฏกิ ริ ยิ าไปขางหนา และของปฏกิ ริ ิยาผันกลับ

จากกราฟที่ 1.9 สมมติวาปฏิกิริยาระหวาง A และ B ไปเปน C และ D เปนปฏิกิริยาคาย
ความรอน และสามารถผันกลับได กลาวคือ C และ D สามารถทําปฏิกิริยากันกลับมาเปน A และ B
ปฏิกิริยาท่ีผันกลับก็จะเปนปฏิกิริยาแบบดูดความรอน เราจะเห็นไดวาพลังงานกอกัมมันตของ
ปฏิกิริยาผันกลับคือ C กับ D ไปเปน A กับ B นั้นมคี ามากกวาพลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยา
ระหวา ง A กบั B ไปเปน A กบั C

1.7 ปจ จยั ท่มี ผี ลตออัตราการเกิดปฏิกริ ยิ า

1.7.1 ธรรมชาติของสารตงั้ ตน (reactant) และผลิตผล (product)

ปฏิกิริยาจะเกิดข้ึนชาหรือเร็วข้ึนอยูกับธรรมชาติของสาร เชน สารที่ทําปฏิกิริยาเปนกาซท้ัง
คจู ะทําปฏิกริ ิยาไดเรว็ กวาปฏิกริ ิยาท่ีสารอยใู นสถานะตางกนั

ชนิดของพนั ธะจะมผี ลดว ยกลาวคอื สารแตละชนดิ มีพนั ธะท่ียดึ เหนี่ยวระหวางกันแตกตางกัน
ไป ซึง่ อาจเปน พันธะโลหะท่ีมีความแข็งแรงมาก พนั ธะโคเวเลนตท เี่ กิดจากระหวางโลหะและอโลหะมี
ความแข็งแรงปานกลาง และพันธะแวนเดอรวาลล ซึ่งเปนพันธะที่มีความแข็งแรงนอยท่ีสุด ดังน้ัน

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 12

 

จลนศาสตรเคมี  

 

สารต้ังตนมพี ันธะท่แี ข็งแรงกจ็ ะทําใหเกิดปฏิกิริยาเคมีไดยาก (อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีชา) ในทาง
ตรงกันขามถามีพันธะท่ีไมแข็งแรงมาก ก็จะทําใหเกิดปฏิกิริยาเคมีไดงาย (อัตราการเกิดปฏิกิริยา
เคมีเกิดไดเร็ว) ซ่ึงนอกจากดูพันธะแลวจะตองดูโครงสรางของสารดวย ถาโครงสรางไมสลับซับซอน
ก็จะเกิดปฏิกิริยาเคมีไดงาย และในทางตรงกันขาม ถาสารมีโครงสรางซับซอนก็จะเกิดปฏิกิริยาเคมี
ไดยากตัวอยา งของปฏิกิรยิ าตา งๆ เชน

การเกิดกาซแอมโมเนีย จะพบวาเกิดปฏิกิริยาเคมีไดยาก เน่ืองจากทั้ง กาซไนโตรเจนและ
กา ซไฮโดรเจน เปนกาซที่เสถียรอยูแลว ดังน้ันถาตองการกาซแอมโมเนีย ก็จะตองทําลายพันธะเดิม
ระหวาง กาซไนโตรเจนและกาซไฮโดรเจน ซ่งึ ตอ งใชพ ลังงานจํานวนมาก ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเกิดขึ้น
ไดยาก

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

การเกิดเกลือแกง (NaCl) ทําปฏิกิริยาโดยการนํา เบสแก (NaOH) และกรดแก (HCl) มา
ผสมกนั ซ่ึงปฏิกริ ยิ านจี้ ะเกดิ ไดเ ร็ว เพราะปฏิกิรยิ าเปน แบบการแลกเปลย่ี นไอออนเทา น้ันเอง

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (aq)

ปฏิกิริยาที่ไมเ กย่ี วขอ งกับการสลายพนั ธะเคมจี ะทาํ ใหเกิดปฏกิ ริ ิยาเกดิ ขึน้ อยางรวดเร็ว

ตวั อยา งเชน ปฏกิ ิรยิ าที่เกีย่ วของกับปฏกิ ริ ยิ าไฟฟา เคมี
Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
Ba2+ + SO42+
BaSO4

ในขณะทีป่ ฏิกริ ิยาท่ีมกี ารสลายพนั ธะแลว จงึ เกิดเปนสารผลติ ภณั ฑจ ะเกดิ ชา ตวั อยา งเชน

2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O

สําหรับสารชนิดที่เปนสารชนิดเดียวกันแตมีหลายรูป เกิดข้ึนเร็ว เกิดชาข้ึนกับโครงสราง หาก

โครงสรางท่ีมีการเชื่อมตอกันเปนโครงสรางขนาดใหญจะเกิดปฏิกิริยาไดชากวาโครงสรางท่ีมีขนาด

เลก็ ตัวอยา งเชน ฟอสฟอรสั ซ่งึ ฟอสฟอรสั ขาวจะตดิ ไฟในอากาศไดทันท่ี ในขณะที่ฟอสฟอรัสแดงไม

ตดิ ไฟ

ฟอสฟอรสั ขาว ฟอสฟอรสั แดง

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 13

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

1.7.2 ความเขมขน ของสารตงั้ ตน และผลิตผล

การเพิ่มความเขมขนของสารต้ังตนจะชวยทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดได

เร็วข้ึน เนื่องจากความเขมขนมากขึ้นปริมาณเนื้อสารก็จะมากตาม จะทําใหการชนกันของอนุภาค

ของสารเกิดขนึ้ ไดมากข้ึน แตถาทาํ การเพิม่ ปริมาตรของสารโดยที่ปริมาณของเนือ้ สารยงั คงเทาเดิม

(เจอื จาง) จะทําใหอ ตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมชี า ลง

การพิจารณาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ขึ้นกับความเขมขนของสารต้ังตนใดบางจะ

คาดคะเนดูจากสมการเคมีไมได ตอ งทําการทดลอง ดงั ตัวอยา ง ปฏกิ ิริยาเคมีเกิดขึ้นดงั สมการ

3A + 2B C

ตารางท่ี 1.1 การทดลองเพอ่ื หาผลของความเขมขนตอ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี

การทดลอง ความเขม ขน ของ A ความเขม ขน ของ B อตั ราการ
(mol/l) (mol/l) เกดิ ปฏกิ ิริยาสาร C

(mol/l)

1 1.0 1.0 2.5

2 2.0 1.0 5.0

3 1.0 2.0 5.0

หากเราตองการพจิ ารณาวาอัตราการเกิด C ขนึ้ อยูก บั ความเขม ขน ของสารตงั้ ตน ใดบา งพจิ ารณาได
จาก ทาํ การทดลองโดยเปลี่ยนความเขม ขน ของสารตัง้ ตนทลี ะชนดิ และควบคมุ ความเขมขน สารตง้ั
ตน อ่นื ใหคงทแี่ ลวพจิ ารณาอัตราการเกิดปฏกิ ิริยาทเ่ี ปลี่ยนไป เชนหากพจิ าณาการทดลองท่ี 1 กับ
การทดลองท่ี 2 พบวา ใหค วามเขมขน ของ B คงที่แลวเพมิ่ ความเขมขน ของสาร A อัตราการ
เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเพมิ่ ขนึ้ และเมื่อพจิ ารณาการทดลองท่ี 1 กบั การทดลองท่ี 3 พบวา ความเขม ขน ของ
A คงท่ี เปลย่ี นเพม่ิ ความเขม ขนของ B อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเพิม่ ขน้ึ เชนกนั ดังนั้นสาร A และ B มี
ผลตอ อตั ราการเกดิ ปฏิกริ ิยา

1.7.2.1 กฎอัตราและลําดับของปฏกิ ิรยิ า

การศึกษาผลของความเขมขนของสารตั้งตนตออตั ราการเกิดปฏิกิริยาวิธีหนึ่งคือหา
วาความเขมขนเริ่มตนมีผลตออัตราเร่ิมตน (initial rate) อยางไรบาง โดยทั่วไปเรามักนิยมวัดอัตรา
เร่ิมตนเพราะเมื่อปฏิกิริยาดําเนินไปสารตั้งตนจะมีความเขมขนลดลง และอาจทําใหการวัดการ
เปล่ียนแปลงความเขมขนไดยากข้ึน นอกจากน้ียังอาจเกิดปฏิกิริยายอนกลับจากผลิตภัณฑไปเปน
สารตั้งตน ทําใหการวัดอัตราผิดพลาดไดแตท่ีเริ่มตนปฏิกิริยาจะไมมีปญหาดังกลาวนี้ ในทาง

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 14

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

ปฏิบัตอิ าจตดิ ตามความเขมขนของสารตั้งตน หรอื ผลติ ผลท่เี วลาตาง ๆ แลวนาํ มาเขียนกราฟระหวาง
ความเขม ขน กบั เวลา จากนั้นจึงคํานวณความเขม ขนทีเ่ วลา t = 0 ดงั แสดงในภาพ

ความเขมขน  อตั ราเรมิ่ ตน

คิดจากสารเรม่ิ ตน ผลติ ภณั ฑ

อตั ราเรม่ิ ตน สารเร่มิ ตน
คดิ จากผลติ ภณั ฑ
เวลา

ภาพที่ 1.14 การเปล่ยี นแปลงความเขม ขน ของสารตงั้ ตนและสารผลติ ภณั ฑ กบั เวลา

การศึกษาอัตราของปฏิกิริยา ใชวิธีทําการทดลองหลาย ๆ การทดลอง โดยท่ีแตละการ
ทดลองใชความเขม ขน เรม่ิ ตน (initial concentration) ของสารต้ังตน ตางกันแลวบันทกึ อตั ราเริม่ ตน ที่
ไดจากการทดลอง และสามารถเขียนความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเขมขน
ของสารไดในรูปของคณิตศาสตรด งั นี้

A+B C+D

อตั ราการเกิดปฏิกิริยา α [A] [B]
หรอื อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยา = k [A] [B]
หรือ r (Rate) = k [A] [B]

สมการแสดงความสัมพันธระหวางอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเขมขนของสารตั้งตนท่ีมี
ผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เรียกวา กฎอัตรา (rate law หรือ Law of Mass Action) ซึ่งถูก

คน พบโดย Guldberg และ Waage ชาวนอรเว ในป ค.ศ. 1864
Law of Mass Action กลาววา อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเปนสัดสวนโดยตรงกับความ

เขมขนของสารตั้งตนที่เขาทําปฏิกิริยา คา k เปนคาคงที่เรียกวา คา คงท่ีอัตรา (rate constant)

คา k จะมีคาเทากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อสารต้ังตนทุกชนิดมีความเขมขนเทากับหน่ึงหนวย
และ k จะมีคามากหรือนอยขึน้ กับปจจัยตาง ๆ เชน ธรรมชาตขิ องสารตงั้ ตน อณุ หภมู ิ ฯลฯ

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 15

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

สาํ หรบั ปฏกิ ิรยิ าตอ ไปน้ี

3A + 2B C+D

สามารถเขียนกฎอัตราในเทอมของผลคณู ของความเขม ขนของสารตัง้ ตน ยกกําลงั ดว ยเลข

บางตวั ไดดงั น้ี

− 1 d [A] = − 1 d [B ] = d [C ] = d [D] = k [A]m [B ]n
3 dt 2 dt dt dt

สําหรบั เลขยกกําลัง m และ n อาจมคี า เทา ใดกไ็ ด จะเปนบวกหรอื ลบก็ได
โดย

m คอื อันดบั (order) ของปฏิกริ ยิ า เมอ่ื ถือ A เปน หลัก
n คือ อันดบั (order) ของปฏกิ ริ ยิ า เมื่อถอื B เปน หลกั
m + n คอื อนั ดบั รวมของปฏิกิรยิ า (overall order of reaction)

(คา m และ n ไมจําเปนตองเทากับคาสัมประสิทธ์ิในสมการปริมาณสัมพันธ
ดงั นัน้ คาของ m และ n จะตองหาจากการทดลองเทา น้นั )

m + n เทา กบั 0 เรยี กวา ปฏกิ ริ ิยาอนั ดบั ศนู ย (zero – order reaction)
m + n เทา กบั 1 เรยี กวา ปฏกิ ริ ยิ าอนั ดับหนงึ่ (first – order reaction)
m + n เทา กับ 2 เรยี กวา ปฏกิ ิรยิ าอนั ดบั สอง (second – order reaction)
m + n เทากับ 3 เรยี กวา ปฏิกริ ยิ าอันดบั สาม (third – order reaction)
m + n เทา กับ 3/2 เรียกวา ปฏกิ ิรยิ าอันดับสามสวนสอง

(three – halves order reaction)

ตัวอยางการทดลองปฏกิ ิริยาระหวา งออกซเิ จนและไนโตรเจนออกไซด

O2(g) + 2NO(g) 2NO2 (g)

การทดลองท่ี ความเขมขน เริ่มตน ของปฏกิ ริ ยิ า (โมล/ลิตร) อตั ราเริ่มตน
(mol dm-3 s-1)
1 O2 NO 3.21 x 10-3
2 1.10 x 10-2 1.30 x 10-2 12.8 x 10-3
3 1.10 x 10-2 2.60 x 10-2 28.8 x 10-3
4 1.10 x 10-2 3.90 x 10-2 6.40 x10-3
5 2.20 x 10-2 1.30 x 10-2 9.60 x 10-3
3.30 x 10-2 1.30 x 10-2

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 16

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

จากตาราง การทดลองที่ 1 และ 4 จะเหน็ วาถาเพิ่มความเขม ขนเร่ิมตนของ O2 (g) เปน

สองเทา โดยท่ีความเขมขนของ NO (g) คงที่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเพ่ิมขึ้น และจากการ

ทดลองท่ี 1 และ 2 จะเห็นวาถาเพิ่มความเขมขนเร่ิมตนของ NO (g) เปนสองเทา โดยท่ีความ

เขมขนของ O2 (g) คงท่ี อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าก็จะเพิ่มขึ้น

r4 = k[O2 ]4m[NO]n4
r1 k[O2]1m [NO]n4

r4 = ⎛ [O2 ]4 ⎞m
r1 ⎝⎜⎜ [O2 ]1
⎟⎠⎟

6.40 ×10-3 mol / dm3s = ⎛ 2.20 ×10-2mol / dm3 ⎞m
3.21×10-3mol / dm3s ⎜⎜⎝ 1.30 ×10-3mol / dm3
⎟⎟⎠

1.99 = (2.00)m
2 = 2m

ดงั นน้ั m = 1

จะเห็นวาปฏิกิริยาน้ีเปนปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเม่ือยึด O2 เปนหลัก แสดงวาเม่ือเพ่ิมความ

เขมขนของ O2 เปนสองเทา อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าจะเพิม่ ข้นึ เปน 2 เทา

r2 = k[O2 ]m2 [NO]2n
r1 k[O2]1m [NO]n4

r2 = ⎛ [NO]2 ⎞n
r1 ⎝⎜⎜ [NO]1
⎟⎟⎠

6.40 ×10-3 mol / dm3s = ⎛ 2.20 ×10-2mol / dm3 ⎞n
3.21×10-3mol / dm3s ⎜⎜⎝ 1.10 ×10-3mol / dm3 ⎠⎟⎟

3.99 = (2.00)n
4 = 2n
ดงั นั้น n = 2

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 17

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

จะเห็นวาปฏิกิริยาน้ีเปนปฏิกิริยาอันดับสองเมื่อยึด NO เปนหลักแสดงวาเม่ือเพิ่มความ

เขมขนของ NO เปนสองเทา อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มข้ึนเปน 4 เทา ดังนั้นจะเขียนกฎอัตรา
ของปฏกิ ิรยิ านไี้ ดว า r = k[O2][NO]2

สาํ หรบั การหาคา คงท่อี ตั รา (Determining the Rate Constant) เม่ือทราบกฎอัตราของ

ปฏิกริ ยิ าตาง ๆ แลว ก็สามารถหาคา คงทอ่ี ัตราได คา คงทอี่ ตั รานเ้ี ปนคาเฉพาะทอ่ี ณุ หภูมหิ นึ่ง ในทีน่ ้ี

จะใชขอ มลู จากการทดลองปฏกิ ิริยาระหวางออกซิเจนและไนโตรเจนออกไซด
3.21x10-3mol / L.s
1.10x10-2mol / L 1.30x10-2mol / L
( )( )k = [O2]r[1NO]2= 2

= 3.21x 10 −3 mol / L.s = 1.73x 10 3L2 / mol 2 .s
1.86 x 10 −6 mol / L3
3

นักเรียนสามารถตรวจสอบไดจากการทดลองครั้งอื่น ๆ ไดดวยวิธีเดียวกันนี้ จะสังเกตเห็น
ไดวาคา k น้ีจะมีหนวยข้ึนอยูกับอันดับของปฏิกิริยา ดังน้ันคา k จึงไมนิยมเขียนหนวยไว นักเรียน
ลองตรวจสอบหนว ยของคา k ในเม่อื เวลามีหนว ยเปน s ในตารางน้ี

อนั ดบั ปฏิกิรยิ ารวม หนว ยของคา k (t in seconds)
0 Mol/L.s (or mol L-1s-1)
1 1/s (or s-1)
2 L/mol.s (or L mol-1 s-1)
3
L2/mol2.s (or L2 mol-1 s-1)

สามารถสรปุ เปน สตู รทว่ั ไปไดวา

Unit of k = (L/mol)order – 1
unit of t

1.7.2.2 อินทิเกรตกฏอัตรา

เราสามารถติดตามการเกิดปฏิกิริยาเคมีและหากฎอัตราไดโดยติดตามปริมาณสาร

ท่ีเปล่ียนไปกับเวลา ซ่ึงเราสามารถนําขอมูลที่ไดมาเขียนกราฟความสัมพันธของการเปล่ียนแปลง

ความเขม ขน กบั เวลาทตี่ ดิ ตาม โดยเราสามารถติดตามปฏิกริ ยิ าและหาอนั ดบั ของปฏิกริ ยิ าไดดงั น้ี

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 18

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

1) ปฏิกริ ยิ าอนั ดับศนู ย ผลิตภัณฑ สามารถเขียนกฎ

สําหรบั ปฏิกิรยิ าอันดบั ศูนยของปฏิกิริยา A
อัตราไดดงั น้ี

r=k

เขียนสมการการเปลี่ยนแปลงอตั ราการลดลงของสารตง้ั ตน A ได

r = − d[A]
dt

จะไดความสมั พันธร ะหวางกฎอตั ราและอัตราการลดลงของสาร A ดังนี้

− d[A] = k
dt

จดั รูปใหมไ ด

d[A] = −kdt

เมอ่ื อนิ ทเิ กรตกฏอัตราดังกลา วจะได

[A]t d[A] = −k t dt

∫ ∫

[A]0 0

[A]t − [A]0 = −kt

[A]t = [A]0 − kt

ครี่งชีวิต (half life) ของปฏิกิริยาหมายถึงเวลาที่ใชในการทําใหความเขมขนของสารต้ังตน
ลดลงครึ่งหน่ึงของความเขมขนเริ่มตน โดยเราจะใชสัญลักษณแทนครึ่งชีวิตคือ t1/2 ดังน้ันเรา
สามารถหาครง่ึ ชีวิตไดด ังนี้

t = t1/2 จะได [A]t = [A]0/2

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 19

 

∫0[]A ]A[k−= ∫ จลนศาสตรเ คมี  

 

[A]0 = [A]0 − kt1/ 2
2

t1/ 2 = [A]0
2k

2) ปฏิกริ ยิ าอันดบั หนงึ่
สําหรบั ปฏิกิรยิ าอนั ดบั หน่ึงเราสามารถหาความสมั พันธไดด ังนี้

A ผลิตภณั ฑ

r = − d[A] = k[A]
dt

− d[A] = kdt
[A]

เม่ืออินทิเกรตกฎอตั ราดงั กลาวจะได

ln [A] = −kdt
[A]0

ln[A]t = ln[A]0 − kt

สามารถหาครึง่ ชีวติ ได

ln [A]0 = ln[A]0 − kt1/ 2
2

t1/ 2 = ln 2
k

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 20

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

3) ปฏกิ ริ ิยาอันดับสอง

ปฏกิ ิริยาอนั ดับสองนั้นมีกฎอัตราสองแบบไดแ ก r = k[A]2 และ r = k[A][B]

เม่อื A + B ผลติ ภณั ฑ

กรณี r = k[A]2 อนิ ทิเกรตกฏอตั ราจะได

r = − d[A] = k[A]2
dt

d[A] = −kdt
[A]2

เม่ืออนิ ทเิ กรตกฎอตั ราดงั กลาวจะได

[ A ]t d[A] = t dt
[A]2
∫ −k∫

[ A ]0 o

1 = 1 + kt
[A]t [A]0

สามารถหาคร่งึ ชวี ติ ได t1/ 2 = 1
k[A]0
กรณี r = k[A][B]
จะได

r = − d[A] = k[A][B]
dt

− d[A] = k[A][B] หนา 21
dt

จัดเทอมของ [B] ท่ี t ใดๆ ใหอยูใ นรปู เทอม [A]
สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน)

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

[A]0 – [A] = [B]0 – [B]

จะได
[B] = [B]0 – [A]0 + [A]

แทนคาจะได

− d[A] = k[A]{[B]0 − [A]0 + [A]}
dt

− d[A] = −kdt
[A]{[B]0 −[A]0 +[A]}

เมอ่ื อนิ ทิเกรตกฏอตั ราดงั กลาวจะได

(เพม่ิ เตมิ ) 1 ln [A]t [B]0 = −kt
[B]0 −[A]0 [A]0[B]t

4) ปฏิกิริยาอันดับหน่ึงที่ผันกลับได (Reversible first-order reaction)

ในกรณีท่ีระบบเกิดปฏกิ ิรยิ าท่ผี ันกลบั ไดด ังสมการ

 

กําหนดใหปฏิกิริยาไปขางหนาและปฏิกิริยายอนกลับเปนปฏิกิริยาอันดับหน่ึงมีคาคงที่อัตราเปน kf
และ kr ดงั น้นั สามารถเขียนกฎอัตราท้ังสองไดด ังน้ี

rf = k f [A]

rr = k r [C]

จากสมการสมดุลพบวาปฏิกิริยาไปขางหนา ความเขมขน A จะลดลง แตปฏิกิริยายอนกลับความ

เขม ขน A จะเพ่ิมขนึ้ จึงไดค วามสัมพันธดงั นี้

r = − d[A] = kf [A] − k r [C] 1)
dt

เม่ือพิจารณาความเขม ขน ที่ C ณ เวลาใดๆ สามารถเขียนความสมั พนั ธไ ดด ังนี้ 2)
[C] = [A]0 – [A]

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 22

 

จลนศาสตรเคมี  

 

เมื่อแทนสมการที่ 2) ลงในสมการที่ 1) จะได

r = − d[A] = kf [A] − kr ([A]0 − [A]) 3)
dt

เมอ่ื พิจารณาสมการสมดลุ จะไดว าอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาไปขา งหนาเทา กบั อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า
ยอนกลบั สามารถเขียนความสัมพนั ธไดว า

rf = rr

k f [A]eq = k r [C]eq

k f = [C]eq = [A]0 − [A]eq 4)
k r [A]eq [A]eq

[A]0 = kf + kr [A]eq 5)
kr 6)

แทนสมการที่ 5) ลงในสมการที่ 3) จะได

− d[A] = kf [A] − kr (kf + kr [A]eq − [A])
dt kr

− d[A] = kf [A] − (kf + k r )[A]eq + k r [A]) 7)
dt

d[A] = −(k f + k r )([A] − [A]eq ) 8)
dt

เม่ืออนิ ทิเกรตสมการท่ี 8) จะได

ln [A] − [A]eq = −(kf + kr )t
[A]0 − [A]eq

5) ปฏกิ ริ ยิ าอันดบั หน่ึงแบบ consecutive (Consecutive first-order reaction)
(เพม่ิ เตมิ )

เมื่อปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนสามารถติดตามอินเตอรมิเดียตไดซึ่งปฏิกิริยาดังกลาว
สามารถเขียนปฏิกิรยิ าไดด งั น้ี

A ⎯⎯k1→ I ⎯⎯k2 → P

จากปฏกิ ิริยาทไี่ ดสามารถเขียนความสมั พนั ธการเปลย่ี นแปลงของสารไดด ังนี้

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 23

 

จลนศาสตรเ คมี  

  1)
2)
− d[A] = k1[A] 3)
dt 4)
5)
d[I] = k1[A] − k 2 [I] 6)
dt
หนา 24
d[P] = k 2 [I]
dt

จากการเปลยี่ นแปลงของสาร A เมอ่ื อนิ ทิเกรตจะได

[A]t = [A]0 e−k1t

เม่ือแทนคา สมการที่ 4) ลงในสมการที่ 2) จะได

d[I] = k1[A]0 e−k1t − k 2[I]
dt

d[I] + k [I] = k1[A]0 e −k1t
dt
2

สามารถแกส มการที่ 6) โดยใชว ิธีแกสมการเชงิ เสน โดยรปู ท่วั ไปของสมการคอื
y’ + P(x)y + Q(x) = 0

โดย intergrating factor U(x) หาไดจาก

U(x) = e∫ P(x)dx

จากสมการที่ 6) สามารถหา U ได

U(t) = e ∫ k2dt = ek2t

คณู U(t) ในสมการท่ี 6) ตลอดทั้งสมการจะได

ek2t d[I] + ek2t k 2[I] = ek2t k1[A]0 e−k1t
dt

dek2t [I] = ek2t k1[A]0 e −k1t
dt

dek2t [I] = ek2t k1[A]0 e−k1t dt

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน)

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

อินทิเกรตสมการจะได

I dek2t [I] = t k2t e−k1t dt

∫ ∫ e k1[A]0

00

( )[I]t k1
= k − k1 [A]0 e −k1t − e−k2t

2

จากความสัมพนั ธ

[P]t = [A]0 – [A]t – [I]t

จะสามารถหาความเขม ขนของผลิตภัณฑได

[P]t ⎧ 1 [k e −k1t − k1e −k 2t ⎫
= [A]0 ⎨1 − − ]⎬
k2 k1 2 ⎭
⎩

6) ปฏกิ ริ ยิ าอันดับหนึ่งคูขนาน (เพม่ิ เตมิ )

จากสมการคูขนานสามารถเขียนความสัมพันธไ ดด งั น้ี

d[A] = −k1[A] − k 2[A]
dt

= −(k1 + k 2 )[A]

เม่อื อนิ ทเิ กรตจะได

[A] = [A]0 e−(k1+k2 )t

สว นความเขม ขน ของสาร B หาไดจากสมการการเปลี่ยนแปลงดังน้ี

d[B] = k1[A]
dt

= k1[A]0 e−(k1+k2 )t

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหดิ ลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 25

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

เมือ่ อนิ ทเิ กรตจะได

{ }[B] = k1[A]0 1 − e−(k1+k2 )t
k1 + k2

ในทํานองเดยี วกนั เราสามารถหาคา C ได

{ }[C] = k 21[A]0 1 − e−(k1+k2 )t
k1 + k2

ถา นาํ สมการความเขมขน B และ C หารกนั จะได

[B] = k1
[C] k 2

ถาทราบความเขมขน B และ C จะทําใหเราทราบอตั ราสวนระหวา งคา k1 และ k2 ได

1.7.2.3 กลไกของปฏิกริ ยิ าและอัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยา

1) กระบวนการปฐม

สมการแสดงปฏิกิริยาเคมีไมไดบอกใหเราทราบวาปฏิกิริยาเกิดข้ึนอยางไร ใน

หลาย ๆ กรณี สมการเคมีแสดงผลรวมของปฏิกิริยายอยหลาย ๆ ข้ัน และปฏิกิริยาสวนใหญมิได

เกิดข้นึ ภายในขั้นเดยี ว เชน

2 O3 (g) 3 O2 (g)

ปฏิกิริยาน้ีไมไดหมายความวา 2 โมเลกุลของ O3 เขามาชนกัน แลวได O2

3 โมเลกลุ เปนผลิตผลในทนั ที ปฏิกริ ิยานด้ี าํ เนินไปโดยมี 2 ขนั้ ตอน ดังนี้

O3 (g) O2 (g) + O (g)

O3 (g) + O(g) 2 O2 (g)

แตละข้ันของปฏิกิริยาที่เชื่อวาเกิดข้ึนนี้ เรียกวา กระบวนการปฐม (elementary

process or elementary steps or elementary reactions) เปนการแสดงขั้นตอนการ

เกิดปฏิกิริยาในระดับโมเลกุล เราเรียกการแสดงขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยายอยเหลาน้ีตามลําดับวา

กลไกของปฏกิ ิริยา (reaction mechanism)

O3 (g) O2 (g) + O (g) กระบวนการปฐม
O3 (g) + O (g) 2 O2 (g) กระบวนการปฐม

2 O3 (g) + O (g) 3 O2 (g) + O (g) ปฏิกิรยิ ารวม

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 26

 

จลนศาสตรเคมี  

 

เราเรียก O (g) ในปฏิกิริยานี้วา สารมัธยันต (Intermediate) หมายถึงสารท่ีเกิดข้ึนใน

กลไกของปฏกิ ริ ิยาแตไ มป รากฏในสมการแสดงปฏิกิรยิ ารวม สังเกตวาสารมัธยนั ตรจะเกิดในข้ันแรก

ของกลไกและจะถูกใชตอไปในข้ันใดขั้นหนึ่ง สารมัธยันตหรืออินเตอรมิเดียตนี้แตกตางกับแอกติเว

เตดคอมเพล็ก เพราะอินเตอรมีเดียตเกิดขึ้นจริง ๆ และสามารถตรวจสอบไดแมในบางกรณีอาจจะ

ไมงา ยนัก เพราะอาจเกดิ ขนึ้ แลว ถูกใชไ ปอยา งรวดเร็วมาก

พิจารณากระบวนการปฐมขางตนทําใหแ บง ออกเปนชนิดตางๆ ตามจํานวนโมเลกุลของสาร

ทเ่ี ขาทําปฏกิ ริ ิยากันในแตล ะขน้ั ดงั น้ี

¾ กระบวนการโมเลกุลเดี่ยว (unimolecular reaction) เปนกระบวนการท่ีมีสาร

เร่ิมตนเพยี งโมเลกลุ เดยี ว เชน

O3 (g) O2 (g) + O (g)

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

¾ กระบวนการโมเลกุลคู (bimolecular reaction) เปนกระบวนการท่ีมีสารเริ่มตน 2

โมเลกุลเขาทําปฏิกิรยิ ากัน เชน

O3 (g) + O (g) 2 O2 (g)

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

¾ กระบวนการโมเลกุลสาม (termolecular reaction) เปนกระบวนการชนิดที่สาร
เร่มิ ตน 3 โมเลกุลเขา ทาํ ปฏิกริ ยิ ากัน กระบวนการโมเลกลุ สามนี้ไมคอ ยพบบอ ยนัก

เนื่องจากเช่ือวาปฏิกิริยาเกิดข้ึนจริง ฉะนั้นจึงเขียนกฎอัตราสําหรับแตละกระบวนการได
โดยดูจากปรมิ าณสัมพันธไ ดท นั ที ดังน้ี

ขัน้ ตอนปฐมภมู ิ Molecularity กฏอตั รา
Unimolecular r = k[A]
A Product Bimolecular
Bimolecular r = k[A]2
2A Product Termolecular r = k[A][B]
r = k[A]2[B]
A+B Product

2A + B Product

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 27

 

จลนศาสตรเคมี  

 

2) ขนั้ กําหนดอัตรา

การเขียนปฏิกิริยาเคมี ถาแยกออกเปนกระบวนการปฐมแสดงวาเราทราบกลไก
หรือวิถีทางของการเกิดปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยาในกระบวนการปฐมแตละขั้นนั้นมีคาไม
เทากัน และอัตราของปฏิกิริยารวมยอมขึ้นอยูกับกระบวนการปฐม ในทางปฏิบัติเราศึกษากลไก
ของปฏิกิริยาโดยเริ่มจากการรวบรวมขอมูล (จากการวัดอัตราการเกดิ ปฏิกิริยา) นําขอมูลเหลานี้มา
วเิ คราะหเพ่ือหาคา คงทีอ่ ัตราและอันดับของปฏิกิริยา เขียนกฎอัตรา แลวจึงเสนอกลไกของปฏิกิริยา
ในรปู ของกระบวนการปฐมโดยมหี ลักการ 2 ขอ

1) กระบวนการปฐมทง้ั หมดตอ งรวมกนั ไดสมการแสดงปฏิกิริยารวม
2) ข้ันกําหนดอัตรา (rate determining step) ซึ่งหมายถึงกระบวนการปฐมข้ันที่ชาท่ีสุดใน
กลไกจะตองใหก ฎอตั ราที่เหมอื นกบั กฎอตั ราทีไ่ ดจ ากการทดลอง
นอกจากนใี้ นการเสนอกลไกของปฏกิ ริ ยิ าเคมี จะตอ งมวี ิธีตรวจสอบไดวาสารมัธยนั ตรใน
กระบวนการปฐมแตล ะข้นั เกดิ ขึ้นจรงิ ดังแสดงในกลไก

ตวั อยาง ปฏิกริ ยิ าระหวา งไนโตรเจนไดออกไซดก ับคารบ อนมอนนอกไซด ดงั สมการ

NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)

ซ่งึ มกี ฎอัตราคือ Rate = k[NO2]2 ดังนั้นเราสามารถเสนอกลไกยอ ยไดดงั นี้

กลไกของปฏกิ ิรยิ านเี้ ปน ดังน้ี

(1) NO2(g) + NO2(g) NO3(g) + NO(g) [slow;rate determining]

(2) NO3(g) + CO (g) NO2(g) + CO2(g) [fast]

พจิ ารณาจากกลไกของปฏกิ ิริยาจะเห็นวา NO3 (g) เปน สารมธั ยนั ตร หรือสารอนิ เทอรม ิ
เดียต และสามารถเขยี นกฎอตั ราของกระบวนการปฐมไดด ังน้ี

(1) Rate1 = k1[NO2][NO2] = k1[NO2]2

(2) Rate2 = k2[NO3][CO]

ถา k1 = k จะไดว า กฎอัตราของกระบวนการปฐมที่ 1 เทากับกฎอัตราของปฏิกริ ิยานี้ และ
กระบวนการปฐมที่ 1 เปนข้ันที่ชาเมื่อเทียบกับข้ันที่ 2 ดังนั้นกระบวนการปฐมข้ันท่ี 1 นี้จึงเปน
ขัน้ กาํ หนดอตั ราของปฏกิ ิรยิ า

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 28

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

3) กลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าและอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยา

เปนท่ีทราบกันแลววาปฏิกิริยาเคมีสวนใหญไมไดเกิดเพียงข้ันเดียว แตอาจเกิดขั้น

ยอยๆ อีกหลายข้ัน แตล ะขั้นเราจะเรียกวากระบวนการปฐมภูมิ (Elementary process) เม่ือรวมข้ัน

ยอยๆ เขาดวยกันจะไดปฏิกิริยารวม (Overall reaction) สําหรับสารที่เกิดในกระบวนการปฐมภูมิ

แลวสลายไป เราเรียกวาสารมัธยันต (intermediate) ซ่ึงมีพลังงานสูงกวาสารต้ังตนและสาร

ผลติ ภัณฑ และสารใดก็ตามหากทาํ ปฏิกิริยากับสารตั้งตนแลวไดกลับมาดังเดิมเราจะเรียกสารน้ันวา

เปน ตวั เรง ปฏกิ ิรยิ า ตวั อยา งปฏิกริ ยิ ารวมของ 2NO + O2 2NO2 ซึ่งมีปฏิกิริยายอยหรือ
กระบวนการปฐมภมู ดิ งั นี้

ขนั้ ท่ี 1 NO + O2 NO3

ขัน้ ท่ี 2 NO + NO3 N2O4

ข้นั ที่ 3 N2O4 2NO2

จากปฏิกิริยาขางตน สารที่เปนอินเตอรมิเดียตไดแก NO3 และ N2O4 จํานวนของโมเลกุลท่ีเขาทํา

ปฏิกิริยาในกระบวนการปฐมภูมิเรียกวาโมเลกุลาริตี (molecularity) ของกระบวนการปฐมนั้น

กระบวนการปฐมภูมิที่เกิดขึ้นดังสมการ A P มีโมเลกลุ าริตีเทากับ 1 หรือเรียกวา

unimolecular precess A + B P หรือ 2A P เรียกวา bimolecular process

หากมีโมเลกุลเทากับสามจะเรียกวา termolecular process สวนกระบวนการท่ีมีโมเลกุลาริตี

มากกวา 3 เกดิ ข้นึ ไดย ากมากจงึ ไมม ีความสาํ คัญตอการศกึ ษาทางดานจลนศาสตรเคมี การหากลไก

การเกิดปฏิกิริยาน้ันสามารถหาได 2 วิธีดวยกันไดแก การประมาณจากข้ันกําหนดอัตรา (rate-

determining-step approximation) และการประมาณจากสภาวะน่ิง (steady-state approximation)

3.1) การประมาณจากข้ันกําหนดอัตรา ในปฏิกิริยาท่ัวไป จะมีกระบวนการปฐม

ข้ันใดข้ันหน่ึงในกลไกที่เกิดขึ้นไดชามากๆ เม่ือเทียบกับขั้นอ่ืนๆ จึงประมาณไดวาอัตราการ

เกิดปฏิกิริยารวมจะข้ึนอยูกับข้ันที่ชาท่ีสุดเทานั้น กระบวนการปฐมขั้นน้ีเรียกวาขั้นกําหนดอัตรา

(rate-determining step) ปฏิกิริยาสวนใหญมีข้ันกําหนดอัตราเพียงข้ันเดียว แตบางปฏิกิริยาอาจมี

ขัน้ กําหนดอตั รามากกวา 1 ขน้ั ก็ได

ในการประมาณวิธีนี้ถือวากลไกของปฏิกิริยาประกอบดวยกระบวนการปฐมที่ผันกลับได

อยางนอย 1 ข้ันซึ่งอยูในสมดุลตลอดเวลา ตามดวยขั้นกําหนดอัตรา และหลังจากน้ันอาจมี

กระบวนการปฐมท่ีคอนขางเร็วอีกหรือไมก็ได ซ่ึงกลไกที่ไดเม่ือเทียบกับกฎอัตราจากการทดลอง

ตองเหมือนกัน หากเหมือนกันแสดงวากลไกท่ีเสนอน้ันยอมรับได ตัวอยางการหากลไกการ

เกดิ ปฏกิ ิริยาทําไดด ังน้ี

มกี ฎอตั ราท่ีไดจากการทดลองดังนี้ r = k[NO]2[O2]

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 29

 

  จลนศาสตรเคมี  

มผี เู สนอกลไกดงั นี้

เขียนกฎอัตราจากข้นั ทีช่ า ทสี่ ุด

r = k2[NO3][NO]
เปลย่ี น intermediate ในกฎอัตราท่ีเขยี น

จากสมการที่ 1 ท่ีภาวะสมดุลอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนาเทากับอัตราการเกิดปฏิกิริยา

ยอนกลบั จะได

อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขา งหนา = อตั ราการเกิดปฏกิ ิรยิ ายอ นกลบั

k1[NO][O2] = k-1[NO3]

[NO3 ] = k1 [ NO][O 2 ]
k −1

เมื่อแทนคาในกฎอัตราจะได

r = k1k 2 [NO]2[O2 ]
k −1

จะเห็นไดว ากฎอตั ราทพี่ สิ ูจนไ ดจากกลไกตรงกบั กฎอตั ราท่ไี ดจากการทดลองสรุปไดวา กฎอัตราที่

เสนอนนั้ ยอมรบั ได
3.2) การประมาณจากสภาวะน่ิง กลไกที่ประกอบดวยกระบวนการปฐมตั้งแต 2

ข้ันข้ึนไปมักมีสารผลิตภัณฑอยางนอย 1 ชนิดที่ไมปรากฏในสมการแสดปฏิกิริยารวมเมื่อเกิดขึ้น

แลวจะเกิดปฏิกิริยาอยางรวดเร็วซึ่งสารเหลาน้ีก็คือมัธยสาร (Intermediate) จึงมีความเขมขนตํ่า

มากตลอดเวลาท่ีเกิดปฏิกิริยา [A] >> [B] << [C] เม่ือ A คือสารต้ังตน C คือผลิตภัณฑและ B คือ

สารมัธยันต จากกราฟพบวา อัตราการเปลย่ี นแปลงสารมัธยนั ตชว งแรกจะไมค งท่แี ตเ มอ่ื เวลาผานไป

จะคงที่หรืออาจกลาวไดวาอัตราการเปลย่ี นแปลงของสารมัธยันตคงท่ี หรือ d[B]/dt = 0 ซ่ึงเรียก

สภาวะนวี้ าสภาวะหยดุ น่ิง

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 30

 

จลนศาสตรเคมี  

 

ตวั อยา งเชน การสลายตวั ของแกส N2O5 เปนดังสมการ

มกี ฎอตั ราทีไ่ ดจ ากการทดลองดังนี้
r = k[N2O5]

และมีการเสนอกลไกการเกดิ ปฏิกิริยาเปน 3 ข้ันดงั นี้

เมอ่ื เราตองการพสิ จู นปฏกิ ริ ิยาดังกลาวดว ยการประมาณคา จากสภาวะหยุดน่ิงจะได

d [ NO3 ] = 0 = k1[N2O5 ] - k -1[NO2 ][NO3 ] - k 2[NO2 ][NO3 ] - k3[NO][NO3 ]
dt

      = k1[N2O5 ] - (k-1+ k2 )[NO2 ][NO3 ] - k3[NO][NO3 ] 1)
2)
และ

d[NO] = 0 = k 2 [NO 2 ][NO3 ] - k3[NO][NO3 ]
dt

จากสมการท่ี 1) จะได [NO3] เขียนในเทอมของสารต้ังตน [N2O5] และ ผลิตภณั ฑ [NO2] ดงั นี้

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 31

 

จลนศาสตรเคมี  

 

[NO3 ] = k1[N2O5 ] 3)
(k-1+ 2 k2 )[NO2 ]

และสมการท่ี 2) จะได

[NO] = k2 [NO2 ] 4)
k3

จากกระบวนการปฐมภมู ิขัน้ แรก จะเขียนอัตราการเปล่ียนแปลงความเขน ขนของ N2O5 ไดดงั น้ี

d[N2O5 ] = - k1[N2O5 ] + k-1[NO2 ][NO3 ] 5)
dt
6)
แทนคา [NO3] ในสมการที่ 5) จะได 7)

d[N2O5 ] = - k1[N2O5 ] + k -1[NO 2 ] k1[N2O5 ]
dt + 2 k2 )[NO2
(k -1 ]

= - 2 k1k 2 ) [N2O5 ]
(k -1 +2k
2

ดังน้ันจะไดกฎอัตราดังน้ี

r = -1 d[N2O5 ] - (k k1k 2 ) [N2 O5 ] หรือ r = k[N2O5]
2 dt -1 + 2 k
2

1.6.3 พน้ื ทผ่ี วิ

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเปนสัดสวนโดยตรงกับพื้นที่ผิวที่เกิดปฏิกิริยา ถาพื้นท่ีผิว

มาก อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะมากเชนเดียวกัน ในทางตรงกันขาม ถาพื้นท่ีผิวนอยก็จะทําให

อัตราการเกิดปฏิกิริยานอยเชนกัน เชนเม่ือนําแทงโลหะแมกนีเซียม และแผนโลหะแมกนีเซียมที่

ตัดเปนช้ินเล็ก ๆ แลว (พ้ืนท่ีผิวของแผนโลหะแมกนีเซียม มากกวา แทงโลหะแมกนีเซียม) มาจุม

ในกรดไฮโดรคลอรกิ จะพบวาเมื่อโลหะแมกนีเซียม จุมลงในกรดไฮโดรคลอริก จะเกิดฟองแกสขึน้

ซึง่ แกสท่ีเกดิ ข้นึ คือ แกสไฮโดรเจน ดังสมการ

Mg (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)

1.6.4 อณุ หภูมิ

โดยปกติเม่ือทําการเพิ่มอุณหภูมิจะชวยทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเพิ่มขึ้นตามเชนกัน
เพราะเม่ืออุณหภูมิสูงข้ึนจะทําใหอนุภาคมีพลังงานจลนมากขึ้นและจํานวนอนุภาคที่มีพลังงาน
มากกวาพลังงานกอกัมมันต (Ea) มากขึ้นเชนกัน และมีปฏิกิริยาบางชนิดเทาน้ันที่เพ่ิมอุณหภูมิ
แลวทาํ ใหอัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมนี อยลงได แตจะไมส ามารถลดพลงั งานกอกัมมันตลงได

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 32

 

จลนศาสตรเคมี  

 

จํานวนโมเลกุล T2 

T1  จาํ นวนโมเลกลุ

ท่ีมพี ลังงานสงู กวา Ea

Ea  พลงั งาน

T2 > T1

ภาพท่ี 10 ผลของอณุ หภูมทิ ่มี ีผลตอ อัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยา

จากกราฟสามารถสรุปไดด งั นี้
1) เมือ่ อณุ หภมู สิ งู ขน้ึ จะทาํ ใหอ นุภาคมพี ลงั งานจลนมากขนึ้ จงึ ทําใหเ กดิ อัตราการ

เกิดปฏิกิรยิ ามากขึ้น
2) ถาปฏกิ ิริยาใดมพี ลังงานกอกัมมนั ต (Ea) สูง จะทําใหพื้นที่ใตก ราฟของอนุภาคท่มี ี

พลงั งานมากกวา พลงั งานกอกมั มันต (Ea) นอยลง จงึ ทาํ ใหมอี ัตราการเกิดปฏิกริ ิยาเคมนี อ ยลง
อนุภาคมีการเคล่ือนที่อยางไรเม่ือไดรับความรอน อนุภาคที่มีพลังงานมากข้ึน มีการ

เคล่ือนที่รอบ ๆ ไดเร็วข้ึน เมื่อมีการเคลื่อนที่เร็วข้ึน ทําใหมีการชนกันเพิ่มมากข้ึนภายในเวลาท่ี
กําหนด ดังน้ันปฏิกิริยาจะเกิดไดเร็วขึ้นเม่ือเราเพ่ิมอุณหภูมิใหสูงข้ึน ในบางคร้ังการชนกันของ
อนุภาคทําใหเกิดการเดงกลับ เนื่องจากการชนกันไมมีความรุนแรงเพียงพอท่ีจะเร่ิมปฏิกิริยาได

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหดิ ลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 33

 

จลนศาสตรเคมี  

 

เพราะอนุภาคไมมีพลังงานเพียงพอ อยางไรก็ตามอุณหภูมิท่ีเพ่ิมสูงขึ้นทําใหอนุภาคมีการเคล่ือนที่
เร็วข้นึ ทาํ ใหเ กดิ การชนทรี่ ุนแรงยง่ิ ขน้ึ ดังนัน้ จึงมีการชนทีท่ าํ ใหเกดิ ปฏกิ ิรยิ ามากขน้ึ

ดงั น้ันการเพมิ่ อณุ หภมู ิ
1) ทําใหอ นุภาคมกี ารชนกันบอ ยคร้ังข้ึนในชว งเวลาทกี่ ําหนด
2) การชนกันชองอนภุ าคทมี่ ากขึน้ เปนผลใหเ กิดปฏิกริ ยิ ามากขนึ้

เนื่องจากมีการชนที่บอยครั้งขึ้นและมีประสิทธิภาพมากข้ึนอุณหภูมิมีอิทธิพลเปนอยาง
มากตอ อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ า ถาเพิม่ อณุ หภมู ิขนึ้ 10°C จะประมาณไดวาอัตราเกดิ ปฏิกิรยิ าเพิ่มขึ้น
เปน 2 เทา

ตามสมการท่ัวไป r = k[A]a[B]b ถาความเขมขนของ A และความเขมขนของ B คงท่ี แต
อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเพิ่มขึน้ เม่อื อณุ หภูมเิ พม่ิ แสดงวา k มีคาสูงขึน้ ความเขมขนนัน้ เกี่ยวขอ งกบั
จํานวนการปะทะกัน สวน k จะตองเกี่ยวของกับจํานวนการปะทะกันท่ีใหผลสําเร็จอันขึ้นอยูกับ
พลังงานกอกัมมันตและทิศทางชนที่เหมาะสมของอนุภาค ท้ังยังเก่ียวของกับอุณหภูมิดวย ดัง
สมการของอารเ รเนียส

k = Ae −Ea / RT

k = คา คงตัวอตั รา
A = อารเ รเนยี สแฟกเตอร (เกย่ี วกบั จาํ นวนการปะทะ

การหนั เหทศิ ทาง และอน่ื ๆ)
Ea = พลงั งานกอ กัมมนั ต
R = คา คงตวั ของกาซ

= 8.314 JK-1 mol-1 หรอื
= 1.98 คอลอรี /โมล-องศา หรอื
= 0.0821 l atm mol-1K-1
T = อุณหภมู ิสมั บรู ณ (K)

จากสมการของแอรเรเนียส

ln k = ln A − Ea
RT

ทําใหเ ปน log10

log k = log A − Ea
2.303RT

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 34

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

จะเหน็ ไดว า เม่ือ T เปลย่ี นไปเลก็ นอ ย k จะเปลยี่ นไปไดม าก ซงึ่ หมายถงึ วา r ยอ ม

เปล่ียนไปไดม ากดวย (Higher T larger k increased rate)

เราอาจให A เปนคาคงตัว โดยประมาณวาไมข้ึนตออุณหภูมิ ดังนั้นสามารถเขียนสมการ

ใหมไ ดวา

log k = − Ea + คา คงตวั

2.303RT

เม่ือหาคา k ทีอ่ ณุ หภมู ติ างๆ หลายอุณหภมู แิ ลวทํากราฟของ log k กบั 1/T จะไดก ราฟ

ของเสน ตรง มคี วามชนั เทา กบั –Ea/2.303 R จากนกี้ ็อาจคํานวณพลงั งานกอ กมั มนั ต (Ea) ไดจ าก

ความชนั

ถา หากทราบคา k ท่ีอณุ หภูมิตา งกนั เพยี งสองอณุ หภมู ิ เชน ที่ T1 และ T2 กอ็ าจเขยี นเปน
สมการไดดังน้ี

log k1 = - Ea/2.303R T1 + คาคงตัว …………(1)
log k2 = - Ea/2.303R T2 + คา คงตวั …………(2)

(2) / (1)

log k 2 − log k 1 = − Ea ⎜⎜⎛⎝T12 −1 ⎠⎞⎟⎟
2.303R T1

log k 2 = Ea ⎜⎛⎝⎜T11 − 1 ⎠⎟⎞⎟
k1 2.303R T2

จากคา k1, k2, T1 และ T2 กจ็ ะสามารถคาํ นวณหาคา Ea ไดว า

Ea = 2.303R ⎜⎛⎝⎜TT21T−T2 1 ⎟⎠⎞⎟ log k2
k1

1.6.5 ตัวเรง ปฏิกิรยิ า (Catalyst)
ตวั เรง ปฏิกิริยา หมายถึงสารซ่ึงทําใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพ่ิมขึ้นโดยตัวเรงปฏิกิริยาเอง
ไมเกิดการเปล่ียนแปลงทางเคมีอยางถาวรในปฏิกิริยา ดังนั้น เม่ือปฏิกิริยาสิ้นสุดลงแลวจะได
ตัวเรงปฏิกิริยากลับคืนมา ตัวเรงปฏิกิริยามีความสําคัญเปนอยางมากในกระบวนการผลิตทาง
อุตสาหกรรม

1.6.5.1 สิ่งสําคญั เก่ียวกับตัวเรง ปฏกิ ริ ยิ ามี 3 ประการดงั น้ี

1) ตัวเรง ปฏกิ ริ ยิ าสามารถทาํ ใหป ฏิกิริยาเกิดไดเร็วข้ึน แตผลผลิตไมไดเพิ่มมากข้ึน
เม่ือเทียบกับไมไดใชตัวเรงปฏิกิริยา เพียงแตผลผลิตเกิดข้ึนไดเร็วกวาเทานั้น เม่ือเปนเชนนี้

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 35

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

พลังงานของปฏิกิริยาท่ีมีตัวเรงปฏิกิริยาและไมมีตัวเรงปฏิกิริยาจะมีคาเทากันดวย ถึงแมวา
พลังงานกอกัมมันตของปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปก็ตาม หรืออาจกลาวไดวาเม่ือตัวเรงปฏิกิริยา เรง
ปฏิกริ ยิ าใด ๆ เรียบรอ ยแลว ตัวเรง ปฏกิ ริ ยิ าจะตอ งคงสภาพเหมือนเดมิ ดังน้ี

S +E ES P +E

เม่ือ S คอื สารตั้งตน (Substrate)

E คือ ตวั เรง ปฏิกริ ยิ า (Catalyst)

ES คือ เอนไซมซ ับเตรตคอมเพล็กซ (Enzyme- Substrate Complex) หรอื

สารมัธยันต (Intermediate)

P คอื ผลติ ภัณฑ (Product)

2) ตัวเรงปฏิกิริยามีความจําเพาะเจาะจงกับสารตั้งตน กลาวคือ ตัวเรงปฏิกิริยา 1
ชนิด จะสามารถเรงปฏิกิริยาไดบางปฏิกิริยาเทานั้น ยกตัวอยางเชน เอนไซมอะไมเลส จะชวยยอย
แปงหรอื นํ้าตาล แตไ มส ามารถชว ยยอ ยโปรตนี หรอื ไขมนั ได เปน ตน

3) ตัวเรงปฏิกิริยาสามารถทําใหปฏิกิริยาเกิดไดเร็วข้ึน โดยตัวเรงปฏิกิริยาจะทําให
เกิดกลไกใหมท ่มี ีพลังงานกอกมั มันตตา่ํ กวากลไกท่ไี มไ ดม ีตัวเรงปฏิกิริยา

ภาพท่ี 1.11 Reaction energy diagram of a catalyzed and uncatalyzed process.

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 36

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

จากภาพท่ี 1.11 เมื่อไมมีตัวเรงปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้เกิด 1 ข้ัน ดวยกระบวนการแบบสอง

โมเลกุล

A+ B Product [Slower]

และเมอื่ มีตวั เรง ปฏกิ ริ ิยา ตวั เรง ปฏิกิรยิ าทําใหเ กดิ กลไกขึน้ 2 ขั้น ดงั นี้

ข้ันที่ 1 A + Catalyst C [Faster]

ขั้นท่ี 2 C+ B Product + Catalyst [Faster]

1.6.5.2 การเรง ปฏิกริ ิยาโดยทัว่ ไปอาจแบงไดเ ปน 2 ชนิด คือ
การเรงปฏิกิริยาประเภทเอกพันธ (Homogeneous catalysis)
การเรง ปฏกิ ริ ยิ าประเภทวิวธิ พนั ธ (Heterogeneous catalysis)
1) การเรงปฏิกิริยาประเภทเอกพันธ (Homogeneous catalysis) ในการเรง

ปฏิกิริยาเอกพันธ สารต้ังตน สารผลิตภัณฑ และตัวเรงปฏิกิริยาตางก็อยูในวัฏภาคเดียวกัน ซ่ึงมัก
ไดแก วัฏภาคของเหลว ตัวอยางที่สําคัญท่ีสุดของการเรงปฏิกิริยาเอกพันธคือการเรงปฏิกิริยาดวย
กรดหรือเบสในสารละลายของเหลว ตัวอยางเชนปฏิกิริยาระหวางเอทิลแอซีเตตกับน้ํา ไดกรดแอ
ซติ ิกกบั เอทานอล ตามปกตปิ ฏกิ ริ ยิ านเ้ี กิดไดชา มากถา ไมม ตี วั เรงปฏิกิริยา กฎอตั ราจะเปนดงั นี้

r = k [CH3COOC2H5]

แตถา มีตวั เรง ปฏกิ ริ ิยาซ่งึ ปกติใชก รด กฎอตั ราจะเปลย่ี นเปน
r = k [CH3COOC2H5] [H+]

การเรงปฏิกิริยาเอกพันธอาจเกิดข้ึนไดในสถานะกาซ ตัวอยางเปนที่รูจักกันดีไดแก
กระบวนการหองตะก่ัว (lead chamber process) ซ่ึงเปนกระบวนการหลักในการผลิตกรด
ซลั ฟวรกิ ดงั สมการ

2 SO2 (g) + 2 NO2 (g) 2 SO3 (g) + 2 NO (g)

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)

ในปฏิกิรยิ านสี้ ารใดคือตัวเรงปฏิกิรยิ าคอื NO2 ปฏิกริ ยิ ารวม

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคก ารมหาชน) หนา 37

 

จลนศาสตรเคมี  

 

2) การเรงปฏกิ ิริยาประเภทวิวธิ พันธ (Heterogeneous catalysis)

ในการเรงปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธ สารตั้งตนและตัวเรงปฏิกิริยามีวัฏภาคตางกัน
ตามปกติตัวเรงปฏิกิริยาจะเปนของแข็งและสารต้ังตนเปนกาซหรือของเหลว ในเคมีอุตสาหกรรม
การเรงปฏิกิริยาวิวิธพันธนับวามีความสําคัญมาก โดยเฉพาะอยางย่ิงในการสังเคราะหสารเคมี
สําคัญ ๆ หลายชนิด ตัวอยางการนําไปใชในชีวิตประจําวันเชน ตัวเรงกําจัดไอเสีย ท่ีอุณหภูมิสูงใน
เครอื่ งยนตข องรถยนต กาซไนโตรเจนกบั ออกซิเจนทาํ ปฏิกริ ยิ ากนั เปน ไนตรกิ ออกไซด ดงั สมการ

N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g)

NO (g) จะทําปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเกิดเปน NO2 (g) ซึ่งกาซน้ีเปนแหลง
สําคัญของภาวะมลพิษทางอากาศ ปจจุบันน้ีรถยนตสวนใหญจะมีอุปกรณพิเศษท่ีเรียกวา ตัวเรง

กําจัดไอเสยี (catalytic converter) ดังแสดงในภาพท่ี 12 ตัวเรงกําจัดไอเสียจะทําหนาที่ 2 อยางคือ

ออกซิไดซ CO กับไฮโดรคารบอนที่เหลืออยูใหกลายเปน CO2 กับ H2O และรีดิวซ NO กับ NO2
เปน N2 กับ O2 ตามลําดับ วิธีการทํางานของอุปกรณน้ีคือ ฉีดอากาศเขาไปผสมกับไอเสียรอนแลว
ผานกาซท้ังหมดเขาไปยังตัวเรงปฏิกิริยาในชองแรกเพ่ือเรงการเผาไหมของไฮโดรคารบอนให
สมบรู ณและลดปริมาณของ CO ในภาพแสดงลักษณะภายในตัวเรงกําจัดไอเสียซึ่งประกอบดวย Pt
หรือ Pd หรือออกไซดของโลหะทรานซิชัน เชน CuO หรือ Cr2O3) อยางไรก็ตาม เนื่องจากกาซ
NO เกิดไดเร็วข้ึนที่อุณหภูมิสูง ชองท่ีสองจึงบรรจุตัวเรงอีกชนิดหนึ่ง (ซึ่งเปนโลหะทรานซิชันหรือ
ออกไซดของโลหะทรานซิชัน) ซึ่งสามารถแยกสลาย NO เปน N2 และ O2 ไดที่อุณหภูมิต่ํา กอนท่ี
กาซท้งั หมดจะถูกพน ออกทางทอ ไอเสียตอ ไป

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 38

 

จลนศาสตรเคมี  

 

ภาพที่ 1.12 อุปกรณตวั เรง กําจดั ไอเสยี (catalytic converter) สาํ หรบั รถยนต

การเรงปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธนั้น ถึงแมกลไกยังไมแนชัด แตก็เช่ือวาโมเลกุลของตัวทํา
ปฏกิ ิริยาถูกดดู ซับอยทู ่ีผิวของตัวเรงปฏิกิริยา และอยูในสภาพที่จะทําใหเกิดสารเชิงซอนกอกัมมันต
ไดงาย พนั ธะภายในตวั ทาํ ปฏิกริ ิยาท่ีถกู ดูดซับอยูบนผิวของตัวเรงปฏิกิริยาอาจยืดออกและออนแรง
ลง ไมต อ งการพลังงานมากนกั ก็เกิดปฏกิ ริ ิยาได หรือบางทีระหวา งทถ่ี ูกดูดซับอยูบนผิวอาจหนั เหตวั
ไดในทิศทางท่ีเหมาะสมตอการปะทะกับโมเลกุลของอีกสารหน่ึง นอกจากนั้น การถูกดูดซับบนผิว
ของตวั เรงปฏกิ ริ ยิ าทําใหตัวทําปฏิกริ ิยาเขามารวมอยูใกลเคียงกันมาก นับเปนสาเหตุหนึ่งที่ใหอัตรา
ของปฏิกิรยิ าเพิม่ ขนึ้

ภาพที่ 1.13 The metal – catalyzed hydrogenation of ethylene.
1.6.6 ตวั หนว งปฏิกิรยิ า (Inhibitor)

ตัวหนวงปฏิกิริยาหรือตัวยับย้ัง เปนสารบางชนิดท่เี ติมลงไปในของผสมที่นํามาทําปฏิกิริยา
อาจทําใหปฏิกิริยาเกิดชาลงหรือหยุดย้ังปฏิกิริยาไดอยางสิ้นเชิง เชนการแยกสลายของ H2O2 เปน
นาํ้ และออกซเิ จน โดยปกติจะสลายไดงายแตถาใสสารบางอยางเชนฟอสเฟต จะทําใหเกิดการสลาย
ชาลง ในสารละลาย H2O2 มักมี Fe3+ ปนอยูเล็กนอย ซึ่ง Fe3+ น้ี จะเปนตัวเรงปฏิกิริยาการสลาย
ของ H2O2 เมอ่ื ใสฟ อสเฟตลงไป ฟอสเฟตจะรวมกับ Fe3+ ซง่ึ เทากบั ชว ยทาํ ลายตัวเรงปฏิกิริยา บาง
กรณีตัวยับย้ังอาจไปแยงทําปฏิกิริยากับตัวเรงปฏิกิริยาเชน สาร As เปนตัวยับย้ังของปฏิกิริยาการ
สลายของ HI เปน H2 และ I2 ซ่ึงมี Pt เปนตัวเรงปฏิกิริยา ทั้งนี้ เพราะอะตอมของ As ถูกดูดติดบน
ผิว Pt ไดด ีกวาโมเลกลุ HI ซ่ึงแยง พนื้ ท่ีผิวของ Pt เสยี หมด HI จึงหาชองวางเขามาเกาะบนอะตอม
ของ Pt ไมไ ด ปฏิกิริยาจงึ เกดิ ยาก

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 39

 

จลนศาสตรเคมี  

 

1.6.7 ความดัน

ความดันจะมีผลตอปฏิกิริยาในกรณีปฏิกิริยาที่เกี่ยวกับกาซ กลาวคือเม่ือเพิ่มความดัน
โมเลกุลของกา ซจะชนกันมากข้ึนปฏกิ ิรยิ าจะมอี ตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าเรว็ ขึน้

แบบฝก หดั ทา ยบท

1. เม่ือนาํ สาร M ไปสลายตวั เปน สาร N พบวา ความเขม ขนของสาร M มีการเปล่ียนแปลงดังน้ี
[M] (mol/dm3)
เวลา (s)

0 1.00

25 0.75

50 0.60

75 0.45

100 0.35

1.1 จงหาอัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยาเฉลย่ี ของสาร M
1.2 จงหาอตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าของสาร M ในชว งเวลา 0-25 และ 50-75 นาที

2.ถา นาํ กาซ A 40 โมล มาใสในภาชนะขนาด 10 cm3 จากน้ันนํามาทาํ ปฏิกริ ิยากับสาร B
เกิดปฏิกริ ิยาดงั นี้

6A + B 2C + 4D

เม่อื ปลอ ยให กาซ A ทําปฏกิ ริ ยิ ากับกาซ B 20 วนิ าที พบวา เกดิ กาซ C ขน้ึ 80 โมล จงหา

2.1 อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของกา ซ C

2.2 อตั ราการลดลงของกาซ A

2.3 อัตราการลดลงของกาซ B

2.4 อตั ราการเกิดปฏกิ ิรยิ าของกาซ D

สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 40

 

จลนศาสตรเคมี  

 

3.ปฏกิ ริ ยิ าระหวาง NO2 กบั CO เปนดงั น้ี

NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)
ถาเริม่ ตนมี NO2 100 cm3 และ CO อยู 50 cm3 เม่ือผสมแกส ทัง้ สองชนดิ ดว ยกนั เปนเวลา 10 นาที
ปรากฏวาเกดิ แกสคารบ อนไดออกไซดขนึ้ 30 cm3 จงหา

3.1 อัตราการเกิดของ CO2
3.2 อัตราการลดลงของสาร NO2
3.3 อัตราการลดลงของสาร CO

3.4 อัตราการเกิดของ NO

3.5 อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเฉล่ีย
3.6 เมอ่ื ปฏิกริ ยิ าดาํ เนินไป 5 นาที จะมี CO2 เกิดขนึ้ กี่ cm3

4. จากปฏกิ ริ ยิ า 3A 2B +C การสลายตวั ของสาร A มีการเปล่ียนแปลงความเขมขน ดงั น้ี

เวลา (s) [A] (mol / dm3)

0 1.00

25 0.78

50 0.61

75 0.47

100 0.37

150 0.22

200 0.14

250 Y

ถา อตั ราการสลายตวั เฉลย่ี ของสาร A เปน 3.68×10-3 โมลตอ ลูกบาศกเดกซิเมตร-วนิ าที จง

หาคา Y จะมคี า เทา ใด

5.พลงั งานกอกมั มันตค ืออะไร มบี ทบาทในจลนศาสตรเ คมอี ยา งไร

6.จงระบปุ จ จยั ท่ีทําใหอ นภุ าคชนกันแลว เกดิ ปฏกิ ิริยาเคมไี ด

7.จงเขียนรูปแสดงการจดั ตวั ของโมเลกลุ และทศิ ทางการชนกนั ของโมเลกลุ ทน่ี าจะทาํ ให
เกดิ ปฏิกริ ิยาเคมไี ดใ นปฏกิ ริ ยิ าตอ ไปนี้

สาขาวชิ าเคมี โรงเรียนมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคการมหาชน) หนา 41

 

จลนศาสตรเคมี  

 

7.1 H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g)

7.2 NO2 (g) + CO (g) NO (g) + CO2 (g)

8. จงหาอนั ดับของปฏิกริ ยิ าตอ ไป NO2(g) + CO (g) NO(g) + CO2(g)
จากขอ มลู ในการทดลองท่กี ําหนดให

การทดลองท่ี อตั ราเรม่ิ ตน ความเขม ขน เร่มิ ตน ความเขม ขนเร่ิมตน
(mol/L.s) ของ [NO2](mol/L) ของ [CO](mol/L)
1 0.0050 0.10 0.10
2 0.0800 0.40 0.10
3 0.0050 0.10 0.20

9. การศึกษาการสลายตวั ของ N2O5 ทอ่ี ณุ หภูมติ าง ๆ ผลท่ีไดบ นั ทกึ ในตาราง และเมอ่ื วาดกราฟ

1

ระหวาง log k กับ T พบวาผลท่ีไดค อื เสนตรง มคี วามชนั – 5400 องศา-1
ใหคาํ นวณหาคา พลังงานกระตุน ของปฏิกริ ยิ านี้

อุณหภูมิ °C 1/T k x 105 นาท-ี 1 log k

65 0.002959 987 -2.313

55 0.003048 150 -2.824

45 0.003145 99.8 -3.303

35 0.003247 13.5 -3.871

25 0.003357 3.46 -4.461

0 0.003663 0.0787 -6.104

10. จงคาํ นวณหาพลงั งานกระตุนสาํ หรบั ปฏิกริ ยิ าหนง่ึ ซง่ึ เมือ่ เพ่ิมอณุ หภมู ิจาก 300 K เปน 340 K

อตั ราของปฏกิ ิริยาเพม่ิ ขน้ึ เปน 3 เทา

11. ในการสลายตัวของสารประกอบไนตรสั ออกไซด (N2O) จะมกี ลไก 2 ข้ันตอน ดังน้ี

ข้นั ที่ 1 N2O N2 + O

ข้นั ที่ 2 N2O + O N2 + O2

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 42

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

กฎอตั ราทไี่ ดจ ากการทดลองคอื r = k[N2O]
(ก) จงเขยี นสมการแสดงปฏกิ ริ ิยารวม
(ข) สารใดเปนสารมัธยันตร
(ค) กระบวนการปฐมท้งั สองขนั้ มีอัตราการเกดิ ตา งกนั อยา งไร

12. ปฏิกริ ยิ าทก่ี ํานหดให 2 NO2 (g)

2 NO (g) + O2 (g)

สามารถเขยี นกลไก ได 2 แบบ คอื

จงพิสูจนว ากลไกในขอ 2.1-2.2 มกี ฎอตั ราเหมอื นกนั คอื r = k[NO]2[O2]

13. ปฏกิ ริ ยิ า

CHCl3 (g) + Cl2 (g) CCl4 (g) + HCl (g)

มีกลไกทอี่ าจเปนไปได 3 ขั้นตอนคือ

ขั้นตอนที่ 1 Cl2 2 Cl (เรว็ )

ขัน้ ตอนท่ี 2 Cl + CHCl3 CCl3 + HCl

ข้นั ตอนท่ี 3 CCl3 + Cl CCl4

กฎอตั ราทไ่ี ดจ ากการทดลองคอื r = k [CHCl3][Cl2]1/2 กลไกท้งั 3 ขั้นตอนถกู ตองหรอื ไม ถา

13.1 ข้ันตอนที่ 2 ชากวา ขน้ั ตอนที่ 3

13.2 ข้นั ตอนท่ี 3 ชา กวาขนั้ ตอนที่ 2 และขัน้ ตอนที่ 2 มสี ภาวะสมดุล

14. ปรมิ าณของกรดไฮโดรคลอรกิ ที่เพมิ่ ข้ึน 20 มลิ ลลิ ติ ร เม่อื กา ซไฮโดรเจนทําปฏกิ ริ ยิ ากบั กา ซ
คลอรนี เปน เวลา 5 นาที จงหาอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมี พรอ มหนว ย

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหดิ ลวิทยานสุ รณ (องคก ารมหาชน) หนา 43

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

15.เกิดไฟไหมตึกแถวในกรุงเทพมหานคร นกั วิทยาศาสตรไ ดตรวจพบวา เกิดกา ซ

คารบอนไดออกไซด ในอตั รา 20 ลูกบาศกเ ซนตเิ มตรตอ วนิ าที ถา ใชเ วลาในการวดั 10 นาที จงหา

วาในเวลา 10 นาที น้ีมีกา ซคารบ อนไดออกไซดเ พมิ่ ขน้ึ ก่ีลกู บาศกเ ซนตเิ มตร

16.เม่อื จุม แผน โลหะสงั กะสหี นกั 1000 กรมั ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เปน เวลา 20 นาที
จากนน้ั นาํ สงั กะสีไปชง่ั ใหม พบวา เหลอื น้าํ หนักของแผน สงั กะสเี พยี ง 250 กรัม จงเขียนสมการ
แสดงการเกิดปฏกิ ิรยิ าและหาอตั ราการเกิดปฏิกริ ิยา พรอ มหนวย

บรรณานกุ รม

วรากร หิรัญญาภนิ นั ท. (2550). เทคนคิ การเรยี นเคมีอัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมี. กรุงเทพ ฯ:

ฟส ิกสเ ซ็นเตอร
สุดจิต สงวนเรอื งและคณะ. (2548). เคมีทวั่ ไปเลม 3. กรุงเทพ ฯ: วี.เจ.พรน้ิ ติ้ง.
สถาบันสงเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรและเทคโนโลย.ี (2547). คมู ือครสู าระการเรียนรพู นื้ ฐาน

และเพม่ิ เตมิ เคมเี ลม 3. กรุงเทพ ฯ: โรงพมิ พคุรสุ ภา.
สถาบันสงเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรและเทคโนโลยี. (2547). เคมเี ลม 3. กรุงเทพ ฯ: โรงพิมพครุ ุ

สภา.
Steven S. Z. (1986). Chemistry. United State of America: D.C.Health and Company.
Siberberg. M. S. (2003). Chemistry. United State of America: Mc Graw-Hill Companies.
Brady, J.E. (1990)., Genneral Chemistry. John Wiley and Sons, New York
Brady J.E. and Holum J.R., (1993). Chemistry : The Study of Matter and Its Changes,

John Wiley and Sons, New York
Goldberg D.E.., (1989). Schaum’ s 3000 Solved Problems in Chemistry, Mc

Graw-Hill
Petrucci R.H. and Harwood W.S.., (1993). General Chemistry. Priciples and

Modern Applications, 6th ed., Macmillan, New York
Russel, J.B., (1992). Genneral Chemistry. McGraw-Hill, Inc
Shoemaker D.P., Garland C.W., Steinfeld J.I. and Nibler J. W., (1998). Experiments

in Physical Chemistry, 4th ed., McGraw-Hill, Inc.

สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 44

 

จลนศาสตรเ คมี  

 

Egel, T. and Reid, P. Physical Chemistry. 3rd ed.; San Francisco: Pearson Education

Inc., 2006.
Mortimer, M. and Taylor, P. Chemical Kinetics and Mechanism. United Kingdom: The

Open University, 2002.
McQuarrie, D.A. and Simon, J.D. Physical Chemistry: A Molecular Approach.

California: Edwards Brothers Inc., 1997.
Espenson, J.H. Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms. 2nd ed.; McGraw-Hill

Inc., 1995.
นภดล ไชยคาํ , จลนศาสตรเ คม.ี โครงการตาํ ราวิทยาศาสตรอสุ าหกรรม

สาขาวิชาเคมี โรงเรยี นมหิดลวทิ ยานุสรณ (องคการมหาชน) หนา 45