-การเกิดปฏิกิริยาเคมี
ถ้านักเรียนสังเกตรอบๆตัวเรา จะพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นตลอดเวลา เราจะรู้ได้อย่างไรว่าการเปลี่ยนแปลงใด เป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมี ... มีข้อสังเกตในการเกิดปฏิกิริยาเคมี คือจะต้องมีสารใหม่เกิดขึ้นเสมอ สารใหม่ที่เกิดขึ้นจะต้องมีสมบัติเปลี่ยนไปจากสารเดิม... เช่น การเผาไหม้ของวัตถุที่เป็นเชื้อเพลิง การย่อยอาหารในกระเพาะอาหาร การสึกกร่อนของอาคารบ้านเรือน การบูดเน่าของอาหาร เป็นต้น
ปฏิริยาเคมีคืออะไร
ปฏิกิริยาเคมี หมายถึง การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับสารแล้วส่งผลให้ได้สารใหม่ที่มีคุณสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม โดยในการเกิดปฏิกิริยาเคมี จะต้องเกิดจากสารตั้งต้น (reactant) ทำปฏิกิริยากัน แล้วเกิดเป็นสารใหม่ เรียกว่า ผลิตภัณฑ์ (product)
ปฏิกิริยาเคมีแบ่งออกได้ 5 ชนิด ได้แก่
1. ปฏิกิริยาการรวมตัว A +Z -------> AZ
2. ปฏิกิริยาการสลายตัว AZ -------> A +Z
3. ปฏิกิริยาการแทนที่เชิงเดี่ยว A + BZ -------> AZ + B
4. ปฏิกิริยาการแทนที่เชิงคู่ AX+BZ -------> AZ + BX
5. ปฏิกิริยาสะเทิน HX+BOH -------> BX + HOH
สังเกตได้อย่างไรว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น
เราสามารสังเกตได้ว่ามีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นโดยสังเกตสิ่งต่อไปนี้
มีฟองแก๊ส
มีตะกอน
สีของสารเปลี่ยนไป
อุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง
ปฏิกิริยาดูดความร้อน (endothermic reaction) เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแล้ว ระบบจะดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมทำให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเย็นลง สัมผัสจะรู้สึกเย็น สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องใช้พลังงาน (Energy) ในการทำกิจกรรมต่างๆ ได้แก่ การหายใจ การเจริญเติบโต การเคลื่อนไหว การขับถ่าย การลำเลียงสาร พลังงานส่วนใหญ่ที่สิ่งมีชีวิตได้จากการสลายสารอาหารด้วยกระบวนการทางเคมี และพลังงานที่ได้เป็นพลังงานเคมี ซึ่งพลังงานเคมีจะเกิดขึ้นได้จะต้องมาจากปฏิกิริยาเคมี
ฝนกรด (Acid Rain) วัดได้จากการใช้เสกลที่เรียกว่า pH ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อยเพราะว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ ส่วนฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6 ฝนกรดส่วนมากพบในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีน ตะกอนกรดสามารถอยู่ในรูปของฝน หมอก หิมะ และมีผลกระทบต่อพืช สัตว์น้ำ และสิ่งก่อสร้างต่างๆ ลมที่พัดแรงสามารถพัดพาอนุภาคกรดไปพื้นที่อื่นได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร
กรดไฮโดรคลอริก หรือ กรดเกลือ (อังกฤษ: hydrochloric acid) เป็นสารประกอบเคมีประเภทกรดละลายในน้ำ โดยเป็นสารละลายของไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) เป็นกรดแก่, เป็นส่วนประกอบหลักของกรดกระเพาะ (gastric acid) และใช้กันอย่างกว้างในอุตสาหกรรมเป็นของเหลวที่มีพลังการกัดกร่อนสูง
กรดไฮโดรคลอริก หรือ มูเรียติกแอซิด ถูกค้นพบโดย "จาเบียร์ เฮย์ยัน" (Jabir ibn Hayyan) ราวปี ค.ศ. 800 ช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรม (Industrial Revolution) ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ เช่น วีนิลคลอไรด์ สำหรับผลิต PVC พลาสติก และ MDI/TDI (Toluene Diisocyanate) สำหรับผลิต พอลิยูลิเทน, (polyurethane) และใช้ในการผลิตขนาดเล็กเช่น การผลิต เจนลาติน (gelatin) ใช้ปรุงอาหาร, และ ใช้ฟอกหนัง กำลังผลิตในปัจจุบันประมาณ 20 ล้านเมตริกตัน ต่อปี (20 Mt/a) ของก๊าซ HCl
ไอโซโทป (อังกฤษ: isotope) คืออะตอมต่าง ๆ ของธาตุชนิดเดียวกัน ที่มีจำนวนโปรตอนหรือเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ส่งผลให้เลขมวลต่างกันด้วย และเรียกเป็นไอโซโทปของธาตุนั้น ๆ. ไอโซโทปของธาตุต่าง ๆ จะมีสมบัติทางเคมีฟิสิกส์เหมือนกัน ยกเว้นสมบัติทางนิวเคลียร์ที่เกี่ยวกับมวลอะตอม เช่น ยูเรเนียม มี 2 ไอโซโทป คือ ยูเรเนียม-235 เป็นไอโซโทปที่แผ่รังสี และยูเรเนียม-238 เป็นไอโซโทปที่ไม่แผ่รังสี
เวเลนซ์อิเล็กตรอน คือ อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานนอกสุดของอะตอม โดยการเกิดปฏิกิริยาเคมีของสารก็มาจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนนั่นเอง
ดีเกลือ คือสารประกอบเกลือซัลเฟตของโซเดียมและแมกนีเซียม แบ่งออกเป็นสองชนิดคือ ดีเกลือไทยและดีเกลือฝรั่ง ซึ่งทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติและลักษณะแต่งต่างกัน ได้แก่...
1. ดีเกลือไทย มีสูตรทางเคมีว่า Na2SO4 ดีเกลือชนิดที่เป็นเกลือซัลเฟตของโซเดียม หรือเรียกง่ายๆว่า "โซเดียมซัลเฟต" มีลักษณะเป็นผงสีขาว ไม่มีกลิ่น มีรสเค็ม มีคุณสมบัติเป็นถ่ายพิษเสมหะและโลหิต ถ่ายอุจจาระ ถ่ายพรรดึก ทำให้เส้นเอ็นหย่อน
2. ดีเกลือฝรั่ง มีสูตรทางเคมีว่า MgSO4.7H2O ดีเกลือชนิดที่เป็นเกลือซัลเฟตของแมกนีเซียม หรือเรียกว่า "แมกนีเซียมซัลเฟต" เรียกเป็นภาษาสามัญแบบฝรั่งว่า Epsom salts มีลักษณะเป็นผลึกสีขาวหรือใส คล้ายผงชูรส ไม่มีกลิ่น ละลายน้ำได้ รสเค็ม
มีคุณสมบัติเป็นยาระบายถ่ายอุจจาระ ถ่ายพิษเสมหะและโลหิต นิยมนำเอามาใช้ในการรักษาปลา และยังมีการนำไปใช้ในการเกษตรเรื่องเอาไปช่วยรักษาดินที่ขาดแมกนีเซียม นอกจากนี้สาวๆ ยังนิยมนำไปเป็นส่วนผสมในการรักษาสิวแบบประหยัดอีกด้วย
ดีเกลือทั้งสองแบบมีคุณประโยชน์คล้ายกัน แต่โดยส่วนมากดีเกลือที่มีในท้องตลาดจะเป็นแมกนีเซียมซัลเฟต (ดีเกลือฝรั่ง) สามารถหาซื้อได้ตามร้านขายสารเคมีทั่วไป หรือร้านขายยาแผนโบราณ โดยมีคุณสมบัติ ได้แก่...
ใช้เพื่อกินเป็นยาระบาย โดยผสมน้ำ 3 ถ้วยต่อดีเกลือ 4 ช้อนโต๊ะ
ใช้ในบ่อกุ้ง เพื่อเพิ่มปริมาณแมกนีเซียม ช่วยกุ้งสร้างเปลือกใหม่ ในช่วงลอกคราบ
ใช้ประกอบอาหาร อาทิ เต้าหู้ ดีเกลือจะช่วยแยกชั้นเนื้อและชั้นน้ำของถั่วเหลืองปั่น
ใช้ในการขับไล่สารพิษในไต
ใช้เพื่อปรับสภาพดินให้เหมาะสมกับการปลูกพืชประเภทผล เช่น มะเขือเทศ มันฝรั่ง
คุณสมบัติทางเคมี
ดีเกลือฝรั่งใช้ชื่อทางเคมีว่า แมกนีเซียมซัลเฟต Magnesium Sulfate MgSO4 ชื่อสามัญเรียกว่า Epsom Salt หรือ Bitter Salt เหตุเพราะมีรสขมฝาด ไม่ได้เค็มเหมือนเกลืออย่างที่เข้าใจ
ลักษณะที่ใช้กันจะเป็นผงผลึกหรือเกล็ดขาว ซึ่งได้มาจากการนำน้ำทะเลมาเคี่ยวจนแห้ง เหลือเป็นเกลือสะตุ แต่ยังมีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นจากอากาศอยู่ ดังนั้น เมื่อวางดีเกลือทิ้งไว้ในอุณหภูมิห้อง จะทำให้จับตัวแข็งเป็นก้อน
ในทางเคมี สารประกอบไอออนิก (อังกฤษ: Ionic compound) เป็นสารประกอบเคมีที่เกิดจากโลหะ (ที่มีประจุบวก) กับอโลหะ (ที่มีประจุลบ) มารวมกันเป็นสารประกอบ (หรือเรียกว่าเป็นเกลือ) โดยยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไอออนิก ซึ่งสารประกอบไอออนิกจะเป็นสารประกอบที่ไม่มีสูตรเคมี แต่สามารถเขียนสูตรอย่างง่ายได้ เพราะไอออนจะเกาะกันหลายตัว ส่วนใหญ่จะเป็น เกลือกับเบส แต่กรดจะเป็นสารประกอบโควาแลนซ์
ตอบ 0.3 g/mi
เขียนเป็นสัญลักษณ์ของธาตุและสารประกอบในปฏิกิริยาได้ดังนี้
Mg = แมกนีเซียม
HCl = กรดไฮโดรคลอริก (กรดเกลือ)
MgCl2 = แมกนีเซียมคลอไรด์
H2 = ไฮโดรเจน
ตอบ 5 วันครึ่งชีวิตของธาตุ ( Half life t1/2 ) หมายถึง เวลาที่สารนั้นใช้ในการสลายตัวไปจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณสารเดิม เราสามารถคำนวณหามวลที่เหลือจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้ถ้าทราบครึ่งชีวิตของธาตุนั้น โดยคำนวณจากสูตร
N0
N =
2 n
เมื่อ T
n=
t 1
2
โดย t1/2 = ช่วงเวลาครึ่งชีวิต.,
N = มวลที่เหลือ , T = เวลาที่กำหนดให้ในการสลายตัว
N0 = มวลที่เริ่มต้น
ตัวอย่าง ธาตุ X 80 กรัม มีครึ่งชีวิต 25 วัน จงหาว่า
1) ในเวลา 125 วัน จะเหลือสาร X อยู่กี่กรัม
2) ถ้าเหลือสารอยู่ 0.625 กรัม ต้องใช้เวลากี่วัน
วิธีทำ T 125
(1)หาค่า n = 5
t 1 25
2
จาก N0 80
N = = = 2.5 กรัม
2n 25
(2) จาก N0
N = 2n
จะได้ว่า 80 n = 7
0.625 = 2n
จาก t
n = , t = 7x25 = 175
25
ดังนั้นจะต้องใช้เวลา 175 วัน
เนื่องจากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดมีครึ่งชีวิตไม่เท่ากัน จึงสามารถนำครึ่งชีวิตของธาตุไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น การใช้ครึ่งชีวิตของ C-14 หาอายุของวัตถุโบราณที่มี C –14 เป็นองค์ประกอบซึ่ง C-14 ในบรรยากาศเกิดจากไนโตรเจนรวมตัวกับรังสีคอสมิกเกิดปฏิกิริยาดังนี้
714N + 01n 614C + 11H
ในบรรยากาศเมื่อคาร์บอนทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะมี 12CO2 ปนกับ
14CO2 ซึ่งพืชนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสง เมื่อสัตว์กินพืชเป็นอาหาร C-14 ก็เข้าสู่ร่างกายของสัตว์ ในขณะที่พืชหรือสัตว์ยังมีชีวิตอยู่ 14CO2 จะถูกรับเข้าไปและขับออกมาตลอดเวลาจึงทำไห้ C -14 ในสิ่งมีชีวิตคงที่ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงการรับ C-14 ก็สิ้นสุด และ C-14 ก็เริ่มสลายตัว ทำไห้ปริมาณลดลงเรื่อยๆ ดังนั้นถ้าทราบปริมาณ C-14 ขณะนั้น ก็สามารถทำนายอายุจากสิ่งนั้นได้จากอัตราการสลายตัวของ C-14 เช่น พบว่าซากไม้ที่ใช้ทำเรือโบราณลำหนึ่งมีอัตราการสลายตัวของ C-14 ลดลงไป
ครึ่งหนึ่งจากปริมาณเดิมขณะที่ต้นไม้นั้นยังมีชีวิตอยู่ จึงอาจสรุปได้ว่าซากเรือนั้นมีอายุประมาณ 5,730 ปี ซึ่งเท่ากับครึ่งชีวิตของ C –14 วิธีการนี้มีประโยชน์มากสำหรับทำนายอายุของวัตถุราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่น ไม้ กระดูก หรือสารอินทรีย์
