ปฏิกิริยาเคมี บทเรียนแรกในวิชาเคมี

วิชาเคมี คือวิชาที่เพิ่มเข้ามาในหลักสูตรม.4 ซึ่งน้อย ๆ ที่เรียนม.ต้นมาก่อนก็อาจะยังไม่เคยเรียนวิชานี้ คงจะกลัวว่ามันจะยากไหม หรือกลัวว่าจะเรียนไม่ได้ แต่ความจริงแล้ววิชาเคมีเป็นวิชาที่ง่ายมาก ๆ เพราะไม่ต้องคำนวณอะไรมากมาย แค่ท่องจำทฤษฎีและสูตรบางอย่างได้ก็สามารถเรียนได้แล้ว

วันนี้เราจะมาแนะนำบทแรกของวิชาเคมีอย่าง ปฏิกิริยาเคมี ว่ามันคืออะไร มีเนื้อหาอย่างไรบ้าง

ปฏิกิริยาเคมี คืออะไร ?

ปฏิกิริยาเคมี คือ กระบวนการทางเคมีประเภทนึง ที่ สารเคมี หรือ สารตั้งต้น เกิดการเปลี่ยนแปลงในด้านใดด้านหนึ่ง แล้วทำให้เกิดสารใหม่ หรือเรียกอีกอย่างว่า ผลิตภัณฑ์ ซึ่งสารใหม่อาจจะมีคุณสมบัติต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น รูปร่าง ปริมาตร น้ำหนัก ขนาด ที่แตกต่างไปจากเดิม อาจจะแตกต่างจากเดิมเพียงเล็กน้อย หรือแตกต่างจากเดิมโดยสิ้นเชิง โดยปฏิกิริยาเคมี จะเกิดขึ้นได้จะต้องพึ่งสิ่งที่เรียกว่า ตัวทำปฏิกิริยา ตัวทำปฏิกิริยานี้จะเข้าไปทำหน้าที่กระตุ้นให้สารเกิดปฏิกิริยาเคมี ตัวทำปฏิกิริยาจะมี 1 ตัว หรือมากกว่านั้นก็ได้

ประเภทของปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมี จะถูกแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1.ปฏิกิริยาเคมีสมบูรณ์  คือ ปฏิกิริยาเคมีที่สารผลิตภัณฑ์ หรือสารใหม่ ไม่เหลือสารตั้งต้นแม้แต่ตัวเดียว หรือสารตั้งต้นหายไปตัวใดตัวหนึ่ง โดยปฏิกิริยาจะยุติก็ต่อเมื่อสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งหมดไป และเป็นปฏิกิริยาที่ ไม่สามารถย้อนกลับได้

2.ปฏิกิริยาเคมีไม่สมบูรณ์  คือ ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและตัวทำปฏิกิริยาทำปฏิกิริยากัน จนเกิดเป็นสารใหม่หรือผลิตภัณฑ์ แต่ในขณะเดียวกัน ตัวผลิตภัณฑ์บางส่วนทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นหรือตัวทำปฏิกิริยา ทำให้เกิดเป็นสารตั้งตนใหม่ ไม่ว่าจะใช้เวลานานเท่าไหร่ หรือใช้อุณหภูมิเท่าไหร่ กระบวนการนี้ก็เกิดขึ้นไปเรื่อย ๆ ภายในระบบก็จะยังคงมีสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เหลือพร้อมกัน

ทฤษฎีของปฏิกิริยาเคมี

ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีแต่ละครั้ง จะต้องอาศัยกระบวนการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องอยู่ 2 ทฤษฎี คือ

1. ทฤษฎีการชนกัน (Collision Theory) “ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออนุภาคของสารตั้งต้นเคลื่อนที่ชนกัน โดยจะเป็นโมเลกุลอะตอมหรือไอออนก็ได้” คือคำนิยามของทฤษฎีการชน แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าทุก ๆ การชนกันของโมเลกุลจะเกิดปฏิกิริยาเคมี การชนกันของโมเลกุลจะเกิดขึ้นได้ด้วยปัจจัยดังนี้ 1.1  การชนกันของโมเลกุล จะเกิดเป็นปฏิกิริยาเคมีก็ต่อเมื่อ อนุภาคของสารตั้งต้นและตัวทำปฏิกิริยาเคมีชนกันด้วยความเร็ว และมีพลังงานจลน์สูง หากชนด้วยพลังงานที่มากพอ ก็จะทำให้พันธะในสารตั้งตนละลาย แล้วสร้างพันธะใหม่ที่เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ 1.2  การชนกันของโมเลกุลจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อทิศทางการชนของอนุภาคเหมาะสม ในสารบางตัวอาจจะต้องชนกันด้วยทิศทางที่พอดีมาก ๆ

2. ทฤษฎีจลน์ของโมเลกุล โมเลกุลที่ชนกันจะต้องมีการเคลื่อนที่ที่ช้าลง ซึ่งจะทำให้เกิดพลังงานจลน์ และโมเลกุลที่ชนกันจะต้องมีพลังงานสูงมากพอจึงจะเกิดเป็นปฏิกิริยาเคมีได้ โดยในสารแต่ละตัวก็จะมีความต้องการของพลังงานที่แตกต่างกันออกไป

สถานะการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีนั้น มีหลายอย่างที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดปฏิกิริยา สิ่งเหล่านั้นเราเรียกว่า สถานะการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเกิดสถานะใดสถานะหนึ่ง

หรือเกิดพร้อมกันทั้งหมด ดังนี้

1. จำนวนโมเลกุลที่มากพอ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้

2. การชนกันระหว่างโมเลกุล จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้

3. พลังงานที่สูงมากพอ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้

4. ทิศทางการชนกันของโมเลกุลที่เหมาะสมและพอดี จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้

ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน

หลาย ๆ คนอาจจะคิดว่า วิชาเคมีเป็นอะไรที่ยุ่งยาก ซับซ้อน ไม่จำเป็น ไม่รู้จะเรียนไปทำไม แต่ความจริงแล้วรอบตัวเรามีปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันนับไม่ถ้วน เรียกได้ว่าเกิดขึ้นแทบจะทุกนาทีเลยก็ว่าได้ โดยตัวอย่างปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันของเรา และเกิดขึ้นใกล้ตัวเรา มีดังนี้

การอาบน้ำ

ในระหว่างที่เราอาบน้ำ ก็มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นหลาย ๆ ตัว ไม่ว่าจะเป็นการแปรงฟัน ที่น้ำซึ่งเป็นตัวทำปฏิกิริยา จะเข้าไปทำปฏิกิริยากับยาสีฟัน เกิดเป็นผลิตภัณฑ์นั่นก็คือ ฟอง และตัวฟองนี้ก็จะเข้าไปทำปฏิกิริยาเคมีกับเชื้อโรค แบคทีเรีย ในปากของเราอีกที หรือจะเป็นการสระผม ถูสบู่ ที่น้ำจะทำปฏิกิริยากับสบู่หรือแชมพู ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ ซึ่งก็คือฟองนั่นเอง

การทำอาหาร

การทำอาหารถือเป็นกิจวัตรประจำวันที่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเยอะมาก ๆ เพราะการทำอาหารจะต้องใช้ความร้อน และความร้อนเป็นตัวทำปฏิกิริยาชั้นดีเลย ไม่ว่าจะเป็นการทอดไข่ ความร้อนซึ่งเป็นตัวทำปฏิกิริยา จะทำให้สารตั้งตนอย่างไข่ดิบ เกิดการเปลี่ยนแปลงจากสถานะของเหลวเป็นของแข็ง หรือการปรุงเนื้อให้สุกด้วยความร้อน

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงคือปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในพืช โดยพืชสร้างอาหารโดยการดูดกลืนพลังงานจากแสงดวงอาทิตย์ แล้วนำมาเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ให้กลายเป็นอาหาร หรือที่เราเรียกกันว่ากลูโคส จากนั้นก็จะปล่อยออกซิเจนออกมาเป็นอากาศให้เราหายใจ โดยกระบวนการทั้งหมดนี้คือปฏิกิริยาเคมีชนิดหนึ่งซึ่งเกิดในพืช และมีสมการดังนี้ ( ใส่รูป 1 )

การเผาไหม้

มนุษย์รู้จักการจุดไฟตั้งแต่ยุคดึกดำบรรพ์ และนั่นคือปฏิกิริยาเคมีที่เปลี่ยนแปลงมนุษยชาติ การเผาไหม้ หรือการสันดาป คือปฏิกิริยาเคมีชนิดหนึ่ง ซึ่งจะต้องมีออกซิเจน ถึงจะเกิดเป็นไฟหรือความร้อนขึ้นมา โดยมีสมการดังนี้

 ( ใส่รูป 2 )

การเกิดสนิม

รอบตัวเรามีโลหะหรือเหล็กมากมาย ซึ่งหลาย ๆ ครั้งเราก็เห็นว่าสิ่งของเหล่านั้นมักจะมีรอยสีแดง ๆ หรือที่เรียกว่า สนิม จับอยู่บ่อย ๆ มันคือปฏิกิริยาเคมีชนิดนึง หรือที่เรียกว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน เกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอนภายในอะตอมให้กับโมเลกุลอื่น โดยมีสมการดังนี้

 ( ใส่รูป 3 )

เบกกิ้งโซดา

น้อง ๆ ที่เรียนเรื่อง ปฏิกิริยาเคมี อยู่ น่าจะเคยได้ยินชื่อสารตัวนี้กันบ่อย ๆ เพราะเบกกิ้งโซดาเป็นสารที่สามารถทดลองเรื่องปฏิกิริยาเคมีได้ง่ายที่สุด โดยเบกกิ้งโซดาซึ่งเป็นตัวทำปฏิกิริยา จะเข้าไปทำปฏิกิริยากับแป้ง ทำให้ขนมปังหรือผลิตภัณฑ์ที่ออกมานั้นมีความฟู นุ่ม โดยมีสมการดังนี้

 ( ใส่รูป 4 )

การหายใจแบบแอโรบิก

ในการหายใจของเรา ร่างกายจะนำออกซิเจนไปสลายสารอาหารต่าง ๆ และก่อเกิดเป็นพลังงาน จากนั้นเซลล์ก็จะนำไปใช้เป็นพลังงาน โดยสารตั้งตนคือสารอาหาร และผลิตภัณฑ์คือพลังงานที่เซลล์นำไปใช้ มีออกซิเจนเป็นตัวทำปฏิกิริยา และมีสมการดังนี้ ( ใส่รูป 5 )

การเกิดฝนกรด

ฝนกรด เป็นฝนที่เกิดจากก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มาจากการเผาไหม้ของถ่านหินและไนตริกออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ โดยควันจากการเผาไหม้เหล่านี้จะขึ้นไปเกาะบนเมฆฝน และเกิดเป็นฝนกรด โดยมีสมการดังนี้

ฝนกรดที่เกิดจากก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

 ( ใส่รูป 6 )

ฝนกรดที่เกิดจากก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน ( ใส่รูป 7 )

ตัวอย่างที่เราได้ยกมานี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวันเท่านั้น ในชีวิตของเรายังมีปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างที่อยู่รอบตัว หรือแม้กระทั่งในตัวเราเองก็มีเช่นกัน

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

สรุปเกี่ยวกับเรื่อง ปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมีคือปรากฏการณ์ที่สารตั้งต้นกลายเป็นสารใหม่ แม้ว่าอาจจะเป็นเรื่องที่มีรายละเอียดค่อนข้างเยอะ และอาจจะทำให้น้อง ๆ หลายคนท้อกับการเรียน แต่ผมบอกเลยว่า เคมีถือเป็นวิชาที่ใช้เพียงแค่ความจำเท่านั้น หากน้อง ๆ จำแม่น จำเก่ง และมีเทคนิคการจำที่ทำให้จำง่ายขึ้น ผมเชื่อว่าน้อง ๆ สามารถผ่านวิชานี้ไปได้แบบฉลุยอย่างแน่นอน