อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

  หมายถึง ปริมาณสารในปฏิกิริยาที่เปลี่ยนไป ต่อหนึ่งหน่วยเวลา โดยรวมถึงทั้งสารตั้งต้นและัผลิตภัณฑ์


อัตราการเกิดปฏิกิริยา = ปริมานสารที่เปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยา
                                                        เวลาที่ใช้ไป


การจำแนกประเภทของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย คือ อัตราการเกิดที่คิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง
2. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง คือ อัตราการเกิดที่คิดจากปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลงหรือผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ ช่วงใดช่วงหนึ่ง
3. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดใดจุดหนึ่งของเวลา คือ อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คิดจากปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง หรือผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง
แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี
- ทฤษฎีการชน 
เป็นทฤษฎีที่อธิบายว่า ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออนุภาคของสารตั้งต้นนั้นจะต้องมาชนกัน  และการชนนั้นจะต้องอาศัยการจัดตัวอย่างเหมาะสมและมีพลังงานมากพอจึงสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ 
โดยพลังงานที่น้อยที่สุดที่ทำให้เกิดปฏกิริยาเคมีขึ้น เรียกว่า พลัีงงานก่อกัมมันต์ Ea
- ทฤษฎีสารเชิงซ้อนที่ถูกกระุตุ้น
อธิบายว่า อนุภาคสารเป็นกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนห่อหุ้มอยู่ เมื่อเคลื่อนที่เข้าหากันในระยะที่เหมาะสม จะถูกกระทบกระเทือน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพันธะเคมี เรียกว่า สารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น สารนี้จะไม่อยู่ตัวจนจะสลายตัวให้ผลิตภัณฑ์ หรือเป็นสารตั้งต้นดังเดิมก็ได้
ประเภทของพลังงานในปฏิกิริยาเคมี
- ปฏิกิริยาดูดความร้อน หรือดูดพลังงาน  คือ  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเทพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ระบบ ดังนั้น สารผลิตภัณฑ์จะมีพลังงานมากกว่าสารตั้งต้น
- ปฏิกิริยาคายความร้อน หรือคายพลังงาน  คือ  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเทพลังงานจากระบบสู่สิ่งแวดล้อม
ดังนั้น สารตั้งต้นจะมีพลังงานสูงกว่าสารผลิตภัณฑ์
กลไกการเกิดปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้นได้ทั้งขั้นตอนเดียว หรือหลายขั้นตอน
กลไกการเกิดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน ปฏิกิริยาประเภทดูดความร้ิอน หรือคายความร้อนให้ดูที่พลังงานสารตั้งต้นและพลังงานของสารผลิตภัณฑ์
ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1. ธรรมชาติของสารตั้งต้น  สารชนิดต่างๆ จะทำปฏิกิริยาได้เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับสมบัติของสารแต่ละชนิด
2.พื้นที่ผิวของสารตั้งต้น แบ่งเป็น ปฏิกิริยาเนื้อเดียว คือ ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นอยู่ในสถานะเดียวกัน
และ ปฏิกิริยาเนื้อผสม คือ ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นสถานะต่างกัน เมื่อทำปฏิกิริยาจะไำด้สารละลายเนื้อผสม
3. อุณหภูมิ  ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น อัตราการเิกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
4. ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาเคมีหนึ่งๆ สามารถควบคุมได้ด้วยการเติมสารบางชนิดลงไป เพื่อเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) คือสารที่เติมลงไปแล้วปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เร็วขึ้น เนื่องจากจะไปลด Ea
ตัวหน่วงปฏิกิริยา (inhibitor) คือสารที่เติมเข้าไปแล้วอัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลง หรือไม่เกิดเลยก็ได้
5. ความเข้มข้นของสารตั้งต้น  ปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับความเข้มข้นสารตั้งต้นที่เข้าไปทำปฏิกิริยา 
กฏอัตราและค่าคงที่
Guldberg และ Waage นักเคมีชาวนอร์เวย์ ได้ตั้งกฏของความสัมพันธ์ "Law of Mass Action"
โดยมีสาระสำคัญ คือ  "อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเป็นสัดส่วนของความเข้มข้นสารตั้งต้นที่มีเลขยกกำลังที่เข้าไปทำปฏิกิริยา"

กำหนดปฏิกิิริยา   aA + bB  -> cC + dD

                             สามารถสร้างเป็นสมการได้ว่า  R_f = k_f [A]^a [B]^b    

โดย
R_{f   คืออัตราการเกิดปฏิริยาเคมี}

_{k    คือค่าคงที่ของอัตรา}
[A] และ[B] คือ ความเข้มข้นของสารตั้งต้น A และ B

a  และ b    คือ เลขชี้กำลังความเข้นข้น




ตัวอย่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในโลก
http://www.youtube.com/watch?v=wIusuLy38qo