สมการเคมี  (Chemical equation)

               การเกิดปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงที่มีสารใหม่เกิดขึ้น  เราเขียนแสดงการเปลี่ยนแปลงด้วยสมการเคมี (chemical equation)  รูปแบบทั่วไปของสมการเคมีจะประกอบด้วย  สารตั้งต้น(reactant)  ลูกศร (→  หรือ  ↔ )  และผลิตภัณฑ์ (product)  ดังนี้

                                                สารตั้งต้น     →     ผลิตภัณฑ์  (สำหรับปฏิกิริยาที่ไม่ผันกลับ)

                                                Zn(s)  +  H₂SO₄(aq)  →  ZnSO₄(s) + H₂(g)

                                                สารตั้งต้น     ↔           ผลิตภัณฑ์ (สำหรับปฏิกิริยาที่ผันกลับได้)

                                                N₂(g)  +  3H₃(g)     ↔     2NH₃(g)

สารตั้งต้น (reactant) คือสารเคมีที่จะใช้ในการทำปฏิกิริยากัน

ผลิตภัณฑ์ (product)  คือสารเคมีที่ได้จากการทำปฏิกิริยากันของสารตั้งต้น

• ตัวอักษรย่อในวงเล็บที่เขียนเอาไว้ด้านหลังของสารต่าง ๆ เป็นการแสดงสถานะ  หรือสมบัติความเป็นสารละลายของสารนั้น ๆ  ได้แก่

s  หมายถึง  มีสถานะเป็นของแข็ง  (Solid)

l  หมายถึง  มีสถานะเป็นของเหลว (liquid)

g หมายถึง  มีถานะเป็นก๊าซ (gas)

aq  หมายถึง  เป็นสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย (aqueous solution)

*  ถ้าตัวทำละลายไม่ใช่น้ำ  ให้เขียนสูตรของตัวทำละลายเอาไว้ในวงเล็บ  เช่น  ไอโดดีนละลายในเฮกเซน  เขียนดังนี้ ;  I₂(C₆H₁₄) 

                                                                                 (คลิ้ก ชมแอนิเมชันการเรียกส่วนต่าง ๆ ในสมการเคมี)

การจำแนกประเภทของปฏิกิริยาเคมี 

จำแนกประเภทของปฏิกิริยาเคมีทั่วไปเป็น  4  ประเภท (หรืออาจมากกว่า 4 ประเภทหรือน้อยกว่าก็ได้  ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนก)  (อ่านเพิ่มเติม)

(คลิ้ก  เพื่อชมแอนิเมชันแสดงปฏิกิริยาประเภทต่าง ๆ)

                                                                                           (คลิ้ก  เพื่อชมวีดีทัศน์ Type of chemical reaction)

                ปฏิกิริยาเคมีทั่วไปทั้ง  4  ประเภทมีดังนี้

                                1.   ปฏิกิริยาการการรวมตัวหรือ การสังเคราะห์  (combination or synthesis reactions)

ลักษณะของปฏิกิริยาก็คือ  มีสารอย่างน้อย  2  ชนิด  รวมเข้าด้วยกันแล้วเกิดเป็นสารใหม่  เช่น

2H₂(g)  +  O₂(g)  →  2H₂O(g)

S(s)  +  O₂(g)  →  SO₂(g)

N₂(g) + 3H₂(g)  →  2NH₃(g)

• ปฏิกิริยาการเผาไหม้ (Combustion)  ของสารบางชนิดเป็นลักษณะของปฎิกิริยาแบบสังเคราะห์  เช่น  C  +  O₂  →  CO₂

        CH₄  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O  (คลิ้ก  เพื่อชมแอนิเมชันปสดงปฏิกิริยาสังเคราะห์)

                      2. ปฏิกิริยาการสลายตัว หรือการวิเคราะห์ (Decomposition reaction or analysis reaction)

ลักษณะของปฏิกิริยาประเภทนี้คือ  สารใดสารหนึ่งสลายตัวออกเป็นสารใหม่อย่างน้อย  2  ชนิด  การสลายตัวของสารที่จะพบอยู่เสมอได้แก่

2.1  การสลายตัวของสารประกอบคาร์บอเนต  เช่น  CaCO₃   Na₂CO₃  HaHCO₃  H₂CO₃ …  สารเหล่านี้เมื่อเกิดการสลายตัวจะได้ก๊าซ  CO₂  และสารอื่น ๆ  เช่น

      CaCO₃(s) → CaO(s)  +    CO₂(g)

      Na₂CO₃ →  Na₂O(s)  +    CO₂(g)

      2HaHCO₃ →  Na₂O(s)  +  H₂O(g)   CO₂(g)

      H₂CO₃(aq)  →  H₂O(l)  +  CO₂(g)    (ปฏิกิริยานี้คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดขวดน้ำอัดลม  )

2.2  การสลายตัวของสารประกอบคลอเรต  เช่น  KClO₃

                                 2KClO₃(s) → 2KCl(s) + 3O₂(g)

2.3         การสลายตัวของสารประกอบเปอร์แมงกาเนต  เช่น  KMnO₄

                                2KmnO₄(s) →  K₂MnO₄(s)  MnO₂  +  O₂

                                       2.4   การสลายตัวของน้ำ  เป็นดังสมการ ; 2 H₂O → 2 H₂ + O₂

(คลิ้ก  ชมแอนิเมชันแสดงการสลายตัวของ Cu(HCO)₂)

                           3. ปฏิกิริยาการแทนที่ 1 ตำแหน่ง  (substitution or single replacement reactions )

ลักษณะของปฏิกิริยาคือมีสารตั้งต้น  2  ชนิดทำปฏิกิริยากัน  ทำให้ธาตุใดธาตุหนึ่งเข้าไปแทนที่ธาตุอื่นที่อยู่ในสารที่ทำปฏิกิริยากัน  เช่น 

Zn(s)  +  H₂SO₄(aq)  →  ZnSO₄(s) + H₂(g) (คลิ้ก  เพื่อชมแอนิเมชันแสดงปฏิกิริยาแทนที่ 1 ตำแหน่งระหว่างโลหะกับกรด) 

Mg(s) + 2 H₂O(l)  →  Mg(OH)₂(aq) + H₂(g) (คลิ้ก เพื่อชมแอนิเมชันแสดงปฏิกิริยาแทนที่ 1 ตำแหน่งโลหะ   กับโลหะ)

                            4.ปฏิกิริยาการแทนที่ 2 ตำแหน่ง  (metathesis or double displacement reactions)

ลักษณะของปฏิกิริยาคือมีสารตั้งต้น  2  ชนิดทำปฏิกิริยากัน  ทำให้ธาตุซึ่งเป็นส่วนใดส่วนหนึ่งของสารหนึ่งเข้าไปแทนที่ธาตุใดธาตุหนึ่งซึ่งกันและกัน เช่น 

                               Pb(NO₃)₂ + 2 KI → PbI₂ + 2 KNO₃

• ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส (Acid-base)  เป็นปฏิกิริยาการแทนที่ 2 ตำแหน่ง   ชนิดหนึ่ง

                                ปฏิกิริยาประเภทนี้ส่วนใหญ่จะเป็นไปตามกฎที่ว่า  กรด + เบส  →  เกลือ + น้ำ  

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

                H₂SO₄(aq)  +  2NaOH(aq)  →  Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l)

HBr + NaOH →  NaBr + H₂O  (คลิ้ก  เพื่อชมแอนิเมชันแสดงปฏิกิริยาแทนที่ 2 ตำแหน่ง)  

                ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส  มีความซับซ้อนมากจะได้เรียนรู้ในขั้นสูงต่อไป 

• ปฎิกิริยาการเผาไหม้ของสารบางชนิด  เป็นปฏิกิริยาการแทนที่ 2 ตำแหน่ง   ชนิดหนึ่ง  เช่น

C₁₀H₈  +  12O₂  →  10CO₂  +  4H₂O

•  นอกจากปฏิกิริยา  4  ประเภทดังกล่าวมานี้แล้ว  ยังมีการจัดประเภทของปฏิกิริยาเพิ่มเติมขึ้นมากอีก  เช่น  ปฏิกิริยารีดอกซ์  ปฏิกิริยาไฮโครไลซีส  เป็นต้น

การดุลสมการเคมี (Balancing chemical reaction ; Balance by inspection)

                การเกิดปฏิกิริยาเคมีย่อมเป็นไปตามกฎทรงมวล  ฉะนั้นในการเขียนสมการแสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ถูกต้อง  สมการเคมีต้องเป็นไปตามกฎทรงมวลด้วย 
คือมวลสารก่อนและหลังปฏิกิริยาต้องมีค่าเท่ากัน

                                                                สารตั้งต้น      →     ผลิตภัณฑ์ 

                                                 (มวลสารก่อนปฏิกิริยา)     =       (มวลสารหลังปฏิกิริยา)

       ในสมการเคมีต่าง ๆ บางครั้งจะมีตัวเลขอยู่ข้างหน้าสารบางชนิด  ตัวเลขดังกล่าวนั้นเกิดจากการดุลสมการเคมี  เพื่อให้สมการเคมีเป็นไปตามกฎทรงมวล 
ความหมายของตัวเลขให้หมายถึงจำนวนโมลของสารนั้น ๆ  ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาดังกล่าว  ถ้าไม่มีตัวเลขให้ถือว่ามีเลข 1 อยู่ด้วย  จำนวนโมลของสารในสามารเคมีสามารถ
เปลี่ยนให้เป็นปริมาณต่าง ๆ ที่สัมพันธ์กับจำนวนโมล  เช่น  มวล  จำนวนอนุภาค ปริมาตรที่ STP กรณีที่สารมีสมบัติเป็นก๊าซ  เช่น        
                                                                         
                                                                                       Zn(s)  +  H₂SO₄(aq)  →  ZnSO₄(s) + H₂(g)      

• กรณีนี้  มวลสารก่อนปฏิกิริยา = มวลสารหลังปฏิกิริยา  แสดงว่าปฏิกิริยาดังสมการสมการเคมีเป็นไปตามกฎทรงมวลแล้ว  สมการเคมีดังที่เขียนจึงเป็นสมการที่ดุลแล้ว

• พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้บ้าง  ;  CH₄(g)  +  O₂(g)  →  CO₂(g) + H₂O(g)

                                 กรณีนี้มวลสารก่อนปฏิกิริยากับมวลสารหลังปฏิกิริยาไม่เท่ากัน  ไม่เป็นไปตามกฎทรงมวล  สมการยังไม่ถูกต้อง  ต้องดุลสมการเสียใหม่ 

         การดุลสมการเคมีเบื้องต้นใช้วิธี even technique  หรือ Balance by inspection  คือตรวจสอบธาตุต่อธาตุระหว่างทางซ้ายกับทางขวาของสมการว่าเท่ากันหรือไม่  
ถ้าเท่ากันถือว่าถูกต้อง  ถ้าไม่เท่ากันต้องเติมตัวเลขที่เหมาะสมเอาไว้ข้างหน้าเพื่อทำให้จำนวนโมล (หรือจำนวนอะตอม) ของแต่ละธาตุที่อยู่ทางซ้ายไห้เท่ากับที่อยู่ทางขวาของสมการ   
ควรเริ่มจากโมเลกุลใหญ่ไปหาโมเลกุลเล็ก  เช่น

                        CH₄(g)  +  O₂(g)  →  CO₂(g) + H₂O(g) 

-                    ในที่นี้  CH₄  เป็นโมเลกุลใหญ่ที่สุดพิจารณาที่ประกอบด้วยจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ มากที่สุดใหใช้เป็นหลักการว่าเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว  บรรดาอะตอมของธาตุต่าง ๆ
ในโมเลกุลใหญ่นี้ก็จะแยกตัวออกไปอยู่ในสารผลิตภัณฑ์ชนิดต่าง ๆ ที่อยู่ทางขวาของสมการ   เราต้องดูว่าจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุขณะที่อยู่ในโมเลกุลเดิมมีอยู่เท่าไร  เมื่อแยกตัวออกไปอยู่
ในโมเลกุลของสารใหม่แล้วมีจำนวนอะตอมเท่ากันหรือไม่  ถ้าเท่ากันก็ไม่ต้องทำอะไรเพิ่ม  แต่ถ้าไม่เท่าก็ต้องดุลสมการ  โดยเติมตัวเลขที่เหมาะสมเอาไว้ข้างหน้า  บางครั้งอาจเติมเพียงด้านใดด้านหนึ่ง
ของสมการ  บางครั้งต้องเติมทั้ง  2  ด้าน 

-                    จำนวนอะตอมของ H ทางซ้ายมี  4  ทางขวามี  2  ต้องทำให้ทางขวามี  4  เหมือนทางซ้าย  (เติม 2 หน้า H₂O)

-                    CH₄(g)  +  O₂(g)  →  CO₂(g) + 2H₂O(g) 

-                    จำนวนอะตอมของ O ทางขวามี  4  แต่ทางซ้ายยังมีเพียง  2  ต้องทำให้เป็น  4  ด้วย  (เติม 2 หน้า O₂)

-                    CH₄(g)  +  2O₂(g)  →  CO₂(g) + 2H₂O(g) 

-                    ขณะนี้สมการดุลถูกต้องแล้ว  ทำให้ปฏิกิริยาเป็นไปตามกฎทรงมวล ดังตาราง

-                     

(คลิ้ก เพื่อชมวีดีทัศน์เรื่องการดุลสมการเคมี)

(คลิ้ก เพื่อชมแอนิเมชันแสดงการดุลสมการเคมี)

(คลิ้ก  เพื่อชมแอนิเมชั่นให้ลองเขียนและดุลสมการเคมีเองได้)

(คลิ้ก เพื่อฝึกดุลสมการเคมี 1 )

(คลิ้ก  เพื่อฝึกดุลสมการเคมี 2)

(คลิ้ก เพื่อฝึกดุลสมการเคมี 3)

(คลิ้ก  เพื่อตอบคำถาม)

แบบฝึกหัด  จงดุลสมการต่อไปนี้

1.  C₁₀H₈ +  O₂ → CO₂ +  H₂O

2.   Fe + S₈ → FeS

3.  Mg +  H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

4.  Pb(NO₃)₂ +  KI → PbI₂ +  KNO₃

5.  HBr + NaOH → NaBr + H₂O

6.  H₂O →  H₂ + O₂

7.  NaOH + KNO₃ → NaNO₃ + KOH

8.  CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

9.  Fe +  NaBr → FeBr₃ +  Na

10.  CaSO₄ + Mg(OH)₂ → Ca(OH)₂ + MgSO₄

11.  NH₄OH + HBr → H₂O + NH₄Br

12.  Hg₂Br₂ + Cl₂→  HgCl₂ + Br₂

13.  C₄H₁₀ + O₂→  CO₂ + H₂O

14.  NaMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + O₂ + H₂O

15.  C₅H₁₂ + O₂ → CO₂ + H₂O

16.  Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂

17.  Ca(OH)₂ + H₃PO₄  →  Ca₃(PO₄)₂ + H₂O

18.  FeCl₃ + NH₄OH → Fe(OH)₃ + NH₄Cl

19.  S₈ + F₂ → SF₆

20  Al₂(CO₃)₃ + H₃PO₄→ AlPO₄ + CO₂ + H₂O

21.   C₂H₆  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

22.   C₂H₄  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

23.  C₂H₂  +  O₂ →  CO₂  +  H₂O

24.  C₇H₁₆  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

25.  C₇H₁₄  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

26.  C₇H₁₂  +  O₂  →  CO₂  +  H₂O

Appendix

1.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants?  (Ans.e) ;
(เมื่อดุลสมการนี้แล้ว   จำนวนโมลของสารตั้งต้นรวมกันเป็นกี่โมล)
                        C₆H₈O₆ + ____ O₂     →    ____ CO₂ + ____ H₂O
a)   15                  b)   16                      c)   5                        d)   10                      e)   6

2.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants? (Ans.e) ;
 (เมื่อดุลสมการนี้แล้ว   จำนวนโมลของสารตั้งต้นรวมกันเป็นกี่โมล)
                        C₆H₁₀O₅ + ____ O₂     →    ____ CO₂ + ____ H₂O
a)   11                  b)   18                     c)   3                        d)   6                        e)   7

3.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants? (Ans.e) ;
 (เมื่อดุลสมการนี้แล้ว   จำนวนโมลของสารตั้งต้นรวมกันเป็นกี่โมล)
                              C₁₂H₂₂O₁₁ + ____ O₂   →      ____ CO₂ + ____ H₂O
             a)   9                       b)   7                        c)   12                      d)   10                      e)   13

4. Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants and products?  (Ans.a) ;
(เมื่อดุลสมการนี้แล้ว   จำนวนโมลของสารตั้งต้นและจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์รวมกันเป็นกี่โมล)
                                       ____ C₃H₈O + ____ O₂      →   ____ CO₂ + ____ H₂O
           a)   25                       b)   28                      c)   18                      d)   16                      e)   21

5.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants?  (Ans.a) ;
(เมื่อดุลสมการนี้แล้ว   จำนวนโมลของสารตั้งต้นรวมกันเป็นกี่โมล)
                                    ____ C₇H₁₂O₃ + ____ O₂    →     ____ CO₂ + ____ H₂O
          a)   19                        b)   17                      c)   12                      d)   9                        e)   15

6.  Balance the following equation and choose the quantity which is the sum of the coefficients of the reactants. (Ans.a);
 (จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของสารตั้งต้น)
____ Ca₅(PO₄)₃F + ____ SiO₂ + ____ C     →   ____ P₄ + ____ CaF₂ + ____ CaSiO₃ + ____ CO
a)   52                  b)   50                      c)   44                      d)   42                      e)   46

7.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants and products?  (Ans.e)
(จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์)
                                           ____ CoO + ____ O₂      →      ____ Co₂O₃
a)   3                    b)   6                        c)   9                        d)   8                        e)   7

8.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the products.  (Ans.e) (จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของผลิตภัณฑ์)

                                          ____ Ca₃(PO₄)₂ + ____ C   →   ____ Ca₃P₂ + ____ CO
a)   8                    b)   7                        c)   4                        d)   6                        e)   9

 9.  Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants and products. (Ans.e)
 (จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์)
____ Al₄C₃ + ____ HCl    →    ____ AlCl₃ + ____ CH₄
a)   24                  b)   18                     c)   12                      d)   16                      e)   20

10.   Balance the following equation. What is the coefficient of BrF₃ in the balanced equation?  (Ans.c)
 (จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลของ  BrF₃)
                                       ____ Se + ____ BrF₅   →     ____ SeF₆ + ____ BrF₃
                  a)   1                    b)   2                  c)   3                        d)   5                        e)   4

11.   Balance the following equation. What is the sum of the coefficients of the reactants and products?  (Ans.c)
(จงดุลสมการต่อไปนี้แล้วพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์)
                               ____ IF₅ + ____ Fe    →    ____ FeF₃ + ____ IF₃
              a)   12                     b)   15                                 c)   10                      d)   7                        e)   9

13.   Acrylonitrile (CH₂CHCN) is used in the production of synthetic fibers by reacting propylene, ammonia and air.
 Balance the equation and determine the sum of the coefficients of the products and reactants. (Ans.c) ;
 (เอซิลไลไนไตร์ (CH₂CHCN) ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์  โดยนำไปทำปฏิกิริยากับโพรพิลีน  แอมโมเนียและอากาศ 
จงดุลสมการเคมีที่เกิดขึ้น  และพิจารณาว่าข้อใดคือจำนวนโมลรวมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์)
                ____ CH₂CHCH₃ + ____ NH₃ + ____ O₂    →    ____ CH₂CHCN + ____ H₂O
a)   14                              b)   12                      c)   15                      d)   8                        e)   9

Size : 12.42 KBs Upload : 2013-08-06 04:55:05

Comment(s) Current Page(s) 1/0 << 1 >>

Vote this Content ? 0 Vote(s) Create by : K-Me Status : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์