จากกฎอัตรา เราสามารถบอกถึงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยากับสภาวะต่างๆ ที่มีการเปลี่ยนแปลงได้ทั้งหมดหรือไม่?

     จากกฎอัตรา    rate    =     k [A]m[B]n   บอกได้แต่เพียงว่า การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยา แต่ค่าคงที่อัตราอาจเปลี่ยนแปลงไปได้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปหรือมีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

     เราหาคำตอบว่า ค่าคงที่อัตราเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่ออุณหภูมิและพลังงานก่อกัมมันต์(ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา)เปลี่ยนไป จากสมการนี้ไม่ได้เช่นกัน แต่มีสมการอยู่สมการหนึ่งที่สามารถบอกความสัมพันธ์ของสามตัวแปรนี้ได้ นั่นคือ สมการอาร์เรเนียส (Arrhenius equation)

         จากการสังเกต เราจะเห็นได้ว่า ค่าคงที่อัตราของปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะเป็นไปตาม สมการของอาร์เรเนียส

        ถ้าเราเขียนสมการให้อยู่ในรูปลอกาลิทึมธรรมชาติ จะได้ว่า

         ถ้าเราเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ln k กับ 1/T จะได้กราฟเป็นเส้นตรง และมีค่าความชันเท่ากับ -Ea/R และมีจุดตัดแกน ln k ที่จุด ln k = ln A

เมื่อ A =   แฟกเตอร์ความถี่ (frequency factor) ซึ่งมีค่าคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างพอสมควรสำหรับแต่ละปฏิกิริยา
  Ea =   พลังงานก่อกัมมันต์ (activation energy) ของปฏิกิริยา (kJ/mol)
  R =   ค่าคงที่ของแก๊ส (8.314 J/K.mol)
  T =   อุณหภูมิสัมบูรณ์ (หน่วย K)

          เราจะเรียกแฟกเตอร์ความถี่และพลังงานก่อกัมมันต์ ว่าเป็นพารามิเตอร์ของอาร์เรเนียส (Arrhenius parameter)

         จากความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่อัตรา k1 กับอุณหภูมิ T1 และค่าคงที่อัตรา k2 กับอุณหภูมิ T2 เราก็สามารถคำนวณหาพลังงานก่อกัมมันต์ หรือคำนวณหาค่าคงที่อัตราที่อุณหภูมิอื่นเมื่อทราบค่าพลังงานก่อกัมมันต์ได้

          นำ ln k2 ไปลบออกจาก ln k1 จะได้ว่า

           สำหรับปฏิกิริยาง่ายๆ อาจถือว่าแฟกเตอร์ความถี่เท่ากับความถี่ของการชนระหว่างอนุภาคของสารตั้งต้น แต่สำหรับปฏิกิริยาซับซ้อนมากขึ้นเราจะต้องคำนึงถึงการจัดตัวของโมเลกุลขณะเข้าชนด้วย

           คราวนี้ลองมาพิสูจน์กันว่า ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและใส่ตัวเร่งปฏิกิริยา (เกี่ยวข้องกับพลังงานก่อกัมมันต์) จะมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาจริงหรือไม่

ตัวอย่าง ปฏิกิริยาหนึ่งมีพลังงานก่อกัมมันต์ 50,000 J/mol อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร เมื่อ
                   ก) เพิ่มอุณหภูมิให้กับปฏิกิริยาจาก 25 oC เป็น 35 oC
                   ข) ที่อุณหภูมิ 25 oC ใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงไป ทำให้พลังงานก่อกัมมันต์ลดลงเหลือ 25,000 J/mol

ก) จาก


เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป 10 oC ค่า k เปลี่ยนไปมากกว่า 2 เท่า และส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนไปประมาณ 2 เท่าด้วย

นักเรียนลองคิดเล่นๆ ดูนะว่า ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนจาก 1,000 oC เป็น 1,010 oC อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไป 2 เท่าด้วยหรือไม่

 

ข)  จาก

เมื่อไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา
เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา
เมื่อเปรียบเทียบระหว่างสองปฏิกิริยา จะได้ว่า
 
         จะเห็นได้ว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมหาศาล มาถึงขั้นนี้แล้ว เราคงจะทราบแล้วว่า ในทางปฏิบัติ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีผลทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นได้มากกว่าการเพิ่มอุณหภูมิอย่างมหาศาล

 


    ศัพท์เคมี    ศัพท์คณิตศาสตร์   ศัพท์ฟิสิกส์   

  บทความวิทยาศาสตร์      ศัพท์ชีววิทยา      สื่อการสอนฟิสิกส์      ศัพท์วิทยาศาสตร์

พจนานุกรมเสียง 1   แมว    วัว 1    วัว 2    วัว 3   

เหมียว   แกะ     พจนานุกรมภาพการ์ตูน

พจนานุกรมภาพเคลื่อนไหว   ดนตรี  Bullets แบบ JEWEL 

พจนานุกรมภาพต่างๆ  ภาพเคลื่อนไหวของสัตว์ต่างๆ  โลกและอวกาศ

อุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ

 

การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

 

 1. ไฟฟ้าสถิต   2.  สนามไฟฟ้า   3. ความกว้างของสายฟ้า 

4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 

5. ศักย์ไฟฟ้า   6. กระแสไฟฟ้า  7. สนามแม่เหล็ก   8.การเหนี่ยวนำ

9. ไฟฟ้ากระแสสลับ   10. ทรานซิสเตอร์  11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม   

15. โครงสร้างของอะตอม   16. นิวเคลียร์   

17. การสอนไฟฟ้าแม่เหล็กของมหาวิทยาลัยรังสิต

กลับหน้าสารบัญ

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์