eo¡ÊÒÃ¤íÒÊo¹Ç iªÒe¤Á Õ¾ ืé¹°Ò¹ (303107)sc.buu.ac.th/~chemistry/nchem60/handout/ebook_303107.pdf · บทที่ 6 สมดุลเคมี 89 1. ความมุ่งหมายของบทเร

¼Ù�ª �ÇÂÈÒÊµÃÒ¨ÒÃÂ � ´Ã.ouºÅÅa¡É³ � Ãaµ¹Èa¡´iìÀÒ¤ÇiªÒe¤ÁÕ ¤³aÇi·ÂÒÈÒÊµÃ �

ÁËÒÇi·ÂÒÅaÂºÙÃ¾Ò

eo¡ÊÒÃ¤íÒÊo¹ÇiªÒe¤ÁÕ¾ é¹°Ò¹ (303107)©ºaº»Ãaº»Ãu§

เอกสารคาสอน วชา 303107 เคมพนฐาน

(Basic Chemistry)

อบลลกษณ รตนศกด

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา

- หนาวาง -

- ก -

คานา

เอกสารคาสอนนจดทาขนเพอใชในการเรยนการสอนวชา 303107 เคมพนฐาน ผเรยบเรยงไดจดทาขนเพอใหประกอบการเรยนการสอนใหแกนสตคณะสาธารณสขศาสตร คณะการแพทยแผนไทยอภยภเบศร และคณะสหเวชศาสตร เอกกายภาพบาบด มหาวทยาลยบรพา โดยผเรยนจะไดรบความรพนฐานทางเคม ทประกอบดวยเนอหา อนไดแก หลกทวไปของเคม มวลสารสมพนธ ทฤษฎอะตอม ตารางธาตและสมบตของธาต พนธะเคม กรด-เบส เกลอและบฟเฟอร สารประกอบของคารบอนและอนพนธบางชนด ปฏกรยาและความวองไวในการเกดปฏกรยา โครงสรางและปฏกรยาของสารชวโมเลกล

ผเรยบเรยงหวงอยางยงวาเอกสารคาสอนเลมนจะเปนประโยชนและเปนแนวทางใหนสตและผสนใจทวไปไดนาไปใชในการหาความรเพมเตม และความเขาใจในเนอหาวชาเคมทจะเปนพนฐานในการศกษาวชาขนสงทเกยวของทางเคมตอไป อบลลกษณ รตนศกด

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา

- ข -

- ค -

สารบญ

เรอง หนา

คานา กประมวลรายวชา ถ1. ชอรายวชา ถ2. จานวนหนวยกต / ชวโมง ถ3. คาอธบายรายวชา ถ4. ความมงหมายของรายวชา ถ5. แผนการสอน ถ6. สอและอปกรณการเรยนการสอน น7. การประเมนผลการเรยน บ บทท 1 หลกเบองตนทางเคม 11. ความมงหมายของบทเรยน 12. เนอหาของบทเรยน 13. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 14. สอและอปกรณการเรยนการสอน 15. การวดและการประเมนผล 26. เนอหาบทเรยน 2 6.1 วธทางวทยาศาสตร 2 6.2 การวด 4 6.3 หนวยของการวด 6 6.4 สสาร 6 6.5 สารบรสทธ และของผสม 9 6.6 พลงงาน 12 6.7 พลงงานกฎทรงมวล และกฎสดสวนคงท 13 เคมในชวตประจาวน 137. แบบฝกหดทายบทท 1 14

- ง -


8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 1 14 บทท 2 ปรมาณสารสมพนธ 151. ความมงหมายของบทเรยน 152. เนอหาของบทเรยน 153. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 154. สอและอปกรณการเรยนการสอน 155. การวดและการประเมนผล 166. เนอหาบทเรยน 16 6.1 อะตอม โมเลกล และไอออน 16 6.2 มวลอะตอม, มวลโมเลกล และมวลสตร 18 6.3 โมล 20 6.4 สมการเคม 22 6.5 หลกเกณฑทวไปสาหรบการคานวณจากสมการ 24 6.6 สตรเคม 25 6.7 ผลผลตตามทฤษฎ 28 6.8 การเตรยมสารละลาย 30 เคมในชวตประจาวน 327. แบบฝกหดทายบทท 2 328. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 2 33 บทท 3 โครงสรางอะตอม 351. ความมงหมายของบทเรยน 352. เนอหาของบทเรยน 353. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 354. สอและอปกรณการเรยนการสอน 355. การวดและการประเมนผล 356. เนอหาบทเรยน 36

- จ -


6.1 อะตอม 36 6.2 อนภาคพนฐานในอะตอม 37 6.3 โครงสรางอเลกตรอนของอะตอม 38 6.4 การเขยนโครงแบบอเลกตรอน 43 6.5 หลกของเอาฟบาว 44 เคมในชวตประจาวน 467. แบบฝกหดทายบทท 3 478. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 3 47 บทท 4 ตารางธาต 491. ความมงหมายของบทเรยน 492. เนอหาของบทเรยน 493. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 494. สอและอปกรณการเรยนการสอน 495. การวดและการประเมนผล 496. เนอหาบทเรยน 50 6.1 ขนาดอะตอม 51 6.2 พลงงานการแตกตวเปนไอออน 53 6.3 สมพรรคภาพอเลกตรอน 54 6.4 อเลคโทรเนกาตวต 55 6.5 โลหะและอโลหะ 57 เคมในชวตประจาวน 587. แบบฝกหดทายบทท 4 588. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 4 59 บทท 5 พนธะเคม 601. ความมงหมายของบทเรยน 612. เนอหาของบทเรยน 61

- ฉ -


3. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 614. สอและอปกรณการเรยนการสอน 625. การวดและการประเมนผล 626. เนอหาบทเรยน 62 6.1 ประเภทของปฏกรยาเคม 62 6.2 พนธะเคม 63 6.3 พนธะไอออนก 64 6.4 พนธะโลหะ 65 6.5 พนธะโควาเลนซ 66 6.6 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 72 6.7 เรโซแนนซในสารประกอบโควาเลนซ 75 6.8 ทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนซ 78 6.9 ไฮบรไดเซซน 82 เคมในชวตประจาวน 867. แบบฝกหดทายบทท 5 878. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 5 88 บทท 6 สมดลเคม 891. ความมงหมายของบทเรยน 892. เนอหาของบทเรยน 893. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 904. สอและอปกรณการเรยนการสอน 905. การวดและการประเมนผล 906. เนอหาบทเรยน 90 6.1 ปฏกรยาผนกลบได 91 6.2 คาคงทสมดล 93 6.3 อตราการเกดปฏกรยาเคมและคาคงทสมดล 95 6.4 ประเภทของสมดล 96

- ช -


6.5 ความสมพนธระหวาง KC และ KP 97 6.6 ขอสงเกตเกยวกบคาคงทของสมดล 98 6.7 ขนตอนการหาคาคงทสมดล 99 6.8 ขอสรปเกยวกบคาคงทสมดล 99 6.9 หลกของเลอชาเตอลเอ 101 6.10 องคประกอบทมผลตอสมดลเคม 102 6.11 พลงงานอสระกบสมดลเคม 104 6.12 ความดนยอย 106 เคมในชวตประจาวน 1097. แบบฝกหดทายบทท 6 1108. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 6 111 บทท 7 สมดลการละลายและไอออนทละลายนาไดนอย 1131. ความมงหมายของบทเรยน 1132. เนอหาของบทเรยน 1133. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1134. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1135. การวดและการประเมนผล 1136. เนอหาบทเรยน 114 6.1 การละลายของเกลอและคาคงทผลคณการละลาย 114 6.2 ผลของไอออนรวม 119 6.3 การเลอกตกตะกอน 120 6.4 สมดลของไอออนเชงซอน 123 เคมในชวตประจาวน 1277. แบบฝกหดทายบทท 7 1278. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 7 128

- ซ -


บทท 8 สมดลกรด-เบส 1291. ความมงหมายของบทเรยน 1292. เนอหาของบทเรยน 1293. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1294. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1295. การวดและการประเมนผล 1306. เนอหาบทเรยน 130 6.1 นยามกรด-เบส 130 6.2 การแตกตวของนาและคา pH ของสารละลาย 132 6.3 ความแรงของกรดและเบส 134 6.4 การไทเทรตกรด-เบส และอนดเคเตอร 137 6.5 กราฟของการไทเทรต 139 6.6 ยาลดกรด 141 เคมในชวตประจาวน 1427. แบบฝกหดทายบทท 8 1438. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 8 143 บทท 9 สารละลายบฟเฟอร 1451. ความมงหมายของบทเรยน 1452. เนอหาของบทเรยน 1453. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1454. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1455. การวดและการประเมนผล 1456. เนอหาบทเรยน 146 6.1 สารละลายบฟเฟอร 146 6.2 สารละลายบฟเฟอรกรด 146 6.3 สารละลายบฟเฟอรเบส 147 6.4 ความจบฟเฟอร 150

- ฌ -


6.5 ประสทธภาพของสารละลายบฟเฟอร 150 6.6 ระบบบฟเฟอรในรางกาย 150 เคมในชวตประจาวน 1517. แบบฝกหดทายบทท 9 1538. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 9 153 บทท 10 ปฏกรยารดอกซ 1551. ความมงหมายของบทเรยน 1552. เนอหาของบทเรยน 1553. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1554. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1555. การวดและการประเมนผล 1556. เนอหาบทเรยน 156 6.1 การดลสมการรดอกซ 156 6.2 การไทเทรตแบบรดอกซทเกยวกบไอโอดน 159 6.3 เคมไฟฟา 164 เคมในชวตประจาวน 1757. แบบฝกหดทายบทท 10 1758. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 10 176 บทท 11 สารอนทรย 1771. ความมงหมายของบทเรยน 1772. เนอหาของบทเรยน 1773. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1774. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1775. การวดและการประเมนผล 1776. เนอหาบทเรยน 178 6.1 สารอนทรย 178

- ญ -


6.2 การเรยกชอสารอนทรย 181 6.3 ปฏกรยาในเคมอนทรย 183 เคมในชวตประจาวน 1867. แบบฝกหดทายบทท 11 1878. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 11 187 บทท 12 สารประกอบไฮโดรคารบอน 1891. ความมงหมายของบทเรยน 1892. เนอหาของบทเรยน 1893. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 1894. สอและอปกรณการเรยนการสอน 1895. การวดและการประเมนผล 1906. เนอหาบทเรยน 190 6.1 อลเคน 191 6.2 ไซโคลอลเคน 199 6.3 อลคน 200 6.4 ไซโคลอลคน 206 6.5 อลไคน 207 6.6 สารประกอบอะโรมาตก 209 เคมในชวตประจาวน 2117. แบบฝกหดทายบทท 12 2128. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 12 212 บทท 13 อนพนธไฮโดรคารบอน 2131. ความมงหมายของบทเรยน 2132. เนอหาของบทเรยน 2133. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 2134. สอและอปกรณการเรยนการสอน 213

- ฎ -


5. การวดและการประเมนผล 2136. เนอหาบทเรยน 214 6.1 อลคลเฮไลด 214 6.2 อลกอฮอลและฟนอล 215 6.3 อเธอร 221 6.4 อลดไฮดและคโตน 223 6.5 กรดคารบอกซลกและอนพนธ 225 เคมในชวตประจาวน 2327. แบบฝกหดทายบทท 13 2348. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 13 234 บทท 14 สารชวโมเลกล 2371. ความมงหมายของบทเรยน 2372. เนอหาของบทเรยน 2373. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 2374. สอและอปกรณการเรยนการสอน 2375. การวดและการประเมนผล 2376. เนอหาบทเรยน 238 6.1 คารโบไฮเดรต 238 6.2 ลปด 242 6.3 โปรตน 247 6.4 กรดนวคลอก 248 เคมในชวตประจาวน 2517. แบบฝกหดทายบทท 14 2528. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 14 253 บรรณานกรม 255

- ฏ -

สารบญรป

รปท หนา

1.1 ขนตอนของกระบวนการทางวทยาศาสตร 21.2 การเปรยบเทยบความเทยงและความถกตองดวยการปาลกดอก 41.3 ตาชงแบบตางๆ 71.4 การแปลยนแปลงสถานะของนา 81.5 ระบบและสงแวดลอม 91.6 การจาแนกประเภทและชนดของสสาร 101.7 ตวอยางของผสมและจานวนเฟส 111.8 การจาแนกระหวางสารละลายและคอลลอยด 122.1 อะตอมของคารบอน 173.1 แบบจาลองของรทเธอรฟอรด 373.2 ลกษณะกลมหมอกอเลกตรอน 383.3 โครงสรางพลงงานหลกของ He และ Cl 393.4 รปทรงของ s-orbital 423.5 รปทรงของ p-orbital 423.6 รปทรงของ d-orbital 423.7 รปทรงของ f-orbital 423.8 ลาดบการบรรจอเลกตรอน 433.9 ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนตามหลกของเอาฟบาว 454.1 ตารางธาตทใชในปจจบน 504.2 แนวโนมขนาดอะตอมของธาตในตารางธาต 524.3 แนวโนมของคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาต 534.4 แนวโนมพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 (KJ/mol) 544.5 แนวโนมสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตในตารางธาต 554.6 คาอเลคโทรเนกาตวตของธาต 564.7 แนวโนมอเลคโทรเนกาตวตของธาตในตารางธาต 565.1 การเกดพนธะเคมระหวางอะตอม 64

- ฐ -

รปท หนา

5.2 การเกดสารประกอบโซเดยมคลอไรด 655.3 ทะเลอเลกตรอน 665.4 การใชอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมครวมพนธะตามกฎออกเตต 675.5 อะตอมครวมพนธะของ F2 และ H2O 685.6 อะตอมครวมพนธะของ O2 และ C2H4 685.7 อะตอมครวมพนธะของ C2H2 685.8 โมเลกลไมมสภาพขวของโมเลกล Cl2 715.9 พนธะไฮโดรเจนใน NH3 735.10 พนธะไฮโดรเจนในนา 735.11 แรงกระทาระหวางโมเลกลแบบมขว 745.12 การจดเรยงตวทเปนระเบยบของโมเลกลของแขง ของเหลว และกาซ: 745.13 แรงกระทาระหวางโมเลกลแบบมขว 755.14 แรงกระทาระหวางโมเลกลทไมมขว 755.15 ออรบทลโมเลกลทเกดจากการผสมออรบทลอะตอม 795.16 อเลกตรอนทเกยวของในการสรางพนธะของ F2 805.17 อเลกตรอนทเกยวของออรบทล p ในการสรางพนธะของ F2 815.18 อเลกตรอนทเกยวของในการสรางพนธะของ N2 825.19 อเลกตรอนทเกยวของออรบทล p ในการสรางพนธะของ N2 825.20 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp3 835.21 รปทรงของโมเลกล CH4 845.22 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp2 845.23 รปทรงของโมเลกล BF3 855.24 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp 855.25 รปทรงของโมเลกล BeCl2 866.1 ปฏกรยาของ N2O4 916.2 การเปลยนแปลงความเขมขนของปฏกรยาของ N2O4 926.3 พจารณาคา K จากสมการตางๆ 946.4 ระบบการเผาแคลเซยมคารบอเนตในภาชนะปด 97

- ฑ -

รปท หนา

6.5 การแลกเปลยนกาซในหวใจและปอด 1076.6 การแพรของกาซในกระปองนาอดลม 1086.7 หองปรบความกดอากาศสง 1097.1 ลาดบการหาคา Ksp และ Solubility ของสารประกอบ 1177.2 ลาดบการแยกไอออน 1227.3 สของเปลวไฟเมอเผาไอออนโลหะบนลวดแพตทนม 1237.4 สารละลาย CoCl2 มสชมพ เมอเตมกรด HCl จะไดสารละลายสฟา 1247.5 สของสารละลาย CuSO4 ทเปลยนแปลงเมอเตม NH3 1258.1 การแตกตวของกรด 1318.2 กรดและเบสตามนยามของลวอส 1328.3 ขนตอนการไทเทรตกรด-เบส 1388.4 กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก 1398.5 กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน 1408.6 กราฟการไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก 14010.1 วธหาปรมาณวตามนซ 16310.2 เซลลอเลกโทรไลซสของโซเดยมคลอไรดเหลว 16510.3 เซลลกลวานกแสดงการกดกรอนของ Zn ในสารละลาย CuSO4; (a) ชวงเรมตน

(b) เมอเวลาผานไป 168

10.4 เซลลกลวานกแบบใชสะพานเกลอ 16910.5 อเลกโทรดมาตรฐานไฮโดรเจน 17010.6 การหาศกยไฟฟาของของครงเซลล Zn/Zn2+ 17010.7 สวนประกอบของเซลลแหง 17411.1 การแบงประเภทสารอนทรยตามโครงสราง 17912.1 การจาแนกประเภทไฮโดรคารบอน 19012.2 ความสมพนธระหวางจดเดอดและจานวนอะตอมคารบอนของอลเคน 19612.3 รปรางโมเลกลเปนเสนตรงของอะเซทลน 20712.4 รปรางโมเลกลของเบนซน 20913.1 การมขวของอลกอฮอล 217

- ฒ -

รปท หนา

13.2 พนธะไฮโดรเจนกบนาของอลกอฮอล 21813.3 พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลของเอไมด 23114.1 โมเลกลนาตาลโมเลกลเดยวและโมเลกลค 24014.2 พอลแซกคาไรดประเภทตางๆ 24114.3 โมเลกลของกรดไขมน 24314.4 โมเลกลของไตรกลเซอไรด 24314.5 สตรโครงสรางของสเตอรอยด 24414.6 สตรโครงสรางและโมเลกลของคอเลสเตอรอล 24414.7 สตรโครงสรางของฟอสโฟลปด 24514.8 โมเลกลของสบ 24614.9 การรวมกนทางชวโมเลกล 24814.10 สตรโครงสรางของนวคลโอไทด 24914.11 ขนตอนไฮโดรไลซกรดนวคลอกดวยสภาวะทออน 25014.12 การเปรยบเทยบระหวาง RNA และ DNA 251

- ณ -

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 ตวอยางสตรเคมของสารประกอบบางชนด 263.1 อนภาคในอะตอม 383.2 จานวนอเลกตรอนทมไดมากทสดในแตละระดบพลงงานหลก 393.3 การกระจายตวของอเลกตรอนภายในระดบพลงงานยอย 413.4 ตวอยางการจดอเลกตรอนระดบนอกสดของธาตหม IA, VIIA และ หม O 445.1 การแบงพนธะเคมแบงตามแรงยดเหนยว 635.2 พนธะระหวาง C−C แบบตางๆ 695.3 พลงงานพนธะสาหรบพนธะชนดตางๆ 696.1 สมดลของระบบ NO2-N2O4 ท 25oC 926.2 ความสมพนธระหวาง ΔGo กบ K 1056.3 องคประกอบของกาซตางๆ ในบรรยากาศ 1067.1 คา Ksp ทอณหภม 25oC 1147.2 ความสมพนธระหวาง Ksp และ Molar solubility ของสารประกอบ 1177.3 การตกตะกอนแยกไอออนบวกตามกลมไอออน 1217.4 คา Kf ของไอออนเชงซอนบางชนด 1268.1 ตวอยางของคกรด-คเบส 1318.2 การเปลยนแปลงสของอนดเคเตอร 1348.3 ตวอยางคา Ka ของกรดออน 1378.4 สรปการไทเทรต กรด-เบส คตาง ๆ และการเลอกอนดเคเตอรในการไทเทรต 14110.1 ตวอยางศกยไฟฟามาตรฐานของอเลกโทรดท 25oC 17111.1 การแบงสารอนทรยตามหมฟงกชน 18011.2 การกาหนดการกาหนดคาลงทายและตวอยางการเรยกชอ 18211.3 ลาดบความสาคญของหมฟงกชน (จากมากไปนอย) 18212.1 ตวอยางการอานชอในระบบ IUPAC 19412.2 การเรยกชอกรณโครงสรางแบบโซกง 19412.3 แหลงทสาคญของอลเคน 198

- ด -

ตารางท หนา

12.4 ตวอยางชอสามญของอลคน 20112.5 ตวอยางการเรยกชออลคนแบบกง 20312.6 เบนซนแทนททไฮโดรเจนหนงตาแหนง 21012.7 เบนซนแทนททไฮโดรเจนสองตาแหนง 21012.8 เบนซนแทนททไฮโดรเจนสามตาแหนง 21113.1 สมบตของอลกอฮอลบางชนด 21813.2 ชอสามญและชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลกบางชนด 22613.3 ตวอยางอนพนธของกรดคารบอกซลก 22713.4 ตวอยางเอสเทอรทเกดในธรรมชาตบางชนด 229

- ต -

- ถ -

ประมวลรายวชา 1. ชอรายวชา 303107 เคมพนฐาน (Basic Chemistry) 2. จานวนหนวยกต / ชวโมง 3 (3-0-6) 3. คาอธบายรายวชา

โครงสรางของอะตอม ตารางธาต พนธะเคม ปรมาณสารสมพนธ สมดลเคม กรด-เบส สมดลกรดออนและเบสออน สมดลการละลายและการเกดสารเชงซอน ปฏกรยารดอกซ เคมอนทรยเบองตน 4. ความมงหมายของรายวชา

เพอเพมพนความรทางเคมทวไปสาหรบนสตคณะสาธารณสขศาสตร คณะการแพทยแผนไทยอภยภเบศร และคณะสหเวชศาสตร (กายภาพบาบด) ใหมความเขาใจในเนอหาวชาเคมทจะเปนพนฐานในการศกษาวชาขนสงทเกยวของทางเคม 5. แผนการสอน

สปดาหท เนอหาวชา กจกรรมการเรยนการสอน 1 บทท 1 หลกเบองตนทางเคม

1.1. กระบวนการทางวทยาศาสตร 1.2. การวด 1.3. หนวยของการวด 1.4. สสาร 1.5. สารบรสทธ และของผสม 1.6. พลงงาน 1.7. กฎทรงมวล และกฎสดสวนคงท

1. บรรยายในชนเรยน 2. ตอบขอซกถามของ

ผเรยน 3. การถาม-ตอบระหวาง

ผสอนและผเรยน 4. ใหผเรยนทาแบบฝกหด

2-3 บทท 2 ปรมาณสารสมพนธ 2.1 อะตอม โมเลกล และไอออน 2.2 มวลอะตอม, มวลโมเลกล และมวลสตร 2.3 โมล 2.4 สมการเคม 2.5 หลกเกณฑทวไปสาหรบการคานวณจากสมการ




- ท -

สปดาหท เนอหาวชา กจกรรมการเรยนการสอน 2.6 สตรเคม 2.7 ผลผลตตามทฤษฎ ผลผลตจรง และรอยละ

ผลผลต 2.8 การเตรยมสารละลาย

4 บทท 3 โครงสรางอะตอม 3.1 อะตอม 3.2 อนภาคพนฐานในอะตอม 3.3 โครงสรางอเลกตรอนของอะตอม 3.4 การเรยงโครงแบบอเลกตรอน 3.5 หลกของเอาฟบาว




5-6 บทท 4 ตารางธาต 4.1 ขนาดอะตอม 4.2 พลงงานการแตกตวเปนไอออน 4.3 สมพรรคภาพอเลกตรอน อเลกโทรเนกาตวต 4.4 โลหะและอโลหะ บทท 5 พนธะเคม 5.1 ประเภทของปฏกรยาเคม 5.2 พนธะเคม 5.3 พนธะไอออนก 5.4 พนธะโลหะ 5.5 พนธะโควาเลนซ 5.6 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 5.7 เรโซแนนซในสารประกอบโควาเลนซ 5.8 ทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนซ 5.9 ไฮบรไดเซซน




7 บทท 6 สมดลเคม 6.1 ปฏกรยาผนกลบได 6.2 คาคงทสมดล 6.3 อตราการเกดปฏกรยาเคมและคาคงทสมดล 6.4 ประเภทของสมดล 6.5 ความสมพนธระหวาง KC และ KP




- ธ -

สปดาหท เนอหาวชา กจกรรมการเรยนการสอน 6.6 ขอสงเกตเกยวกบคาคงทของสมดล 6.7 ขนตอนการหาคาคงทสมดล 6.8 ขอสรปเกยวกบคาคงทสมดล 6.9 หลกของเลอชาเตอลเอ 6.10 องคประกอบทมผลตอสมดลเคม 6.11 พลงงานอสระกบสมดลเคม 6.12 ความดนยอย

8 สอบกลางภาค 9 บทท 7 สมดลการละลายและไอออนทละลายนาได

นอย 7.1 การละลายของเกลอและคาคงทผลคณการ

ละลาย 7.2 ผลของไอออนรวม 7.3 การเลอกตกตะกอน 7.4 สมดลของไอออนเชงซอน




10-12 บทท 8 สมดลกรด-เบส 8.1 นยามกรด-เบส 8.2 การแตกตวของนาและคา pH ของสารละลาย 8.3 ความแรงของกรดและเบส 8.4 การไทเทรตกรด-เบส และอนดเคเตอร 8.5 กราฟของการไทเทรต 8.6 ยาลดกรด บทท 9 สารละลายบฟเฟอร 9.1 สารละลายบฟเฟอร 9.2 สารละลายบฟเฟอรกรด 9.3 สารละลายบฟเฟอรเบส 8.1 ความจบฟเฟอร ประสทธภาพของสารละลายบฟเฟอร




13-14 บทท 10 ปฏกรยารดอกซ 10.1 การดลสมการรดอกซ 10.2 การไทเทรตแบบรดอกซทเกยวกบไอโอดน


ผเรยน

- น -

สปดาหท เนอหาวชา กจกรรมการเรยนการสอน 10.3 เคมไฟฟา 3. การถาม-ตอบระหวาง


14-15 บทท 11 สารอนทรย 11.1 สารอนทรย 11.2 การเรยกชอสารอนทรย 11.3 ปฏกรยาในเคมอนทรย บทท 12 สารประกอบไฮโดรคารบอน 12.1 อลเคน 12.2 ไซโคลอลเคน, CnH2n 12.3 อลคน 12.4 ไซโคลอลคน 10.1 อลไคน 10.2 สารประกอบอะโรมาตก บทท 13 อนพนธไฮโดรคารบอน 13.1 เฮไลด 13.2 อลกอฮอลและฟนอล 13.3 อเธอร 13.4 อลดไฮดและคโตน 13.5 กรดคารบอกซลกและอนพนธ




16 สอบปลายภาค

6. สอและอปกรณการเรยนการสอน 6.1 เอกสารคาสอน รายวชา 303107 เคมพนฐาน 6.2 เอกสารประกอบการสอนในรปแบบ Power Point 6.3 เครองฉายภาพ LCD และคอมพวเตอร พรอมโปรแกรม Power Point

- บ -

7. การประเมนผลการเรยน 7.1 อตราสวนคะแนนระหวางภาคเรยน : ปลายภาคเรยน 50 : 50 คะแนน 7.2 สอบกลางภาค 50 คะแนน 7.3 สอบปลายภาค 50 คะแนน รวมคะแนนทงหมด 100 คะแนน

- ป -

- หนาวาง -

บทท 1หลกเบองตนทางเคม

1. ความมงหมายของบทเรยน

1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบกระบวนการทางวทยาศาสตร 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการวด 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบหนวยของการวด 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสสาร 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารบรสทธ และของผสม 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพลงงาน 1.7 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบกฎทรงมวล และกฎสดสวนคงท

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 กระบวนการทางวทยาศาสตร 2.2 การวด 2.3 หนวยของการวด 2.4 สสาร 2.5 สารบรสทธ และของผสม 2.6 พลงงาน 2.7 กฎทรงมวล และกฎสดสวนคงท

3. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน

3.1 บรรยายในชนเรยน 3.2 ตอบขอซกถามของผเรยน 3.3 การถาม-ตอบระหวางผสอนและผเรยน 3.4 ใหผเรยนทาแบบฝกหด

4. สอและอปกรณการเรยนการสอน

4.1 เอกสารคาสอน รายวชา 303107 เคมพนฐาน 4.2 เอกสารประกอบการสอนในรปแบบ Power Point 4.3 เครองฉายภาพ LCD และคอมพวเตอร พรอมโปรแกรม Power Point

บทท 1 หลกเบองตนทางเคม

- 2 -

5. การวดและการประเมนผล 5.1 สงเกตความสนใจของผเรยน 5.2 การแสดงความคดเหนของผเรยน 5.3 การรวมกจกรรมในการเรยนการสอนของผเรยน 5.4 การทาแบบฝกหดในชนเรยนและแบบฝกหดทายบทท 1

6. เนอหาบทเรยน 6.1 กระบวนการทางวทยาศาสตร

กระบวนการทางวทยาศาสตร เปนหลกการพนฐานของการตรวจสอบและเสนอความรใหมทางวทยาศาสตร ทใชหลกฐานทางวทยาศาสตร นกวทยาศาสตรเสนอความเชอใหมในรปของทฤษฎผานขนตอน การสงเกตและการตงสมมตฐาน แลวทาการทดลองทางวทยาศาสตรซาหลายๆ ครง เพอความถกตอง หากผลการทดลองสอดคลองกบขอสมมตฐาน กสามารถเสนอขนเปนทฤษฎได ทฤษฎทดเปนทนาเชอถอควรจะนาไปทดลองซาเพอยนยนความถกตองเพมเตม อยางไรกตาม ทฤษฎสามารถเปลยนแปลงได หากมผลการทดลองมาคดคานทฤษฎเดม เชนในสมยกอนพบวามทฤษฎโลกแบน เมอมการพฒนาเทคโนโลยใหดขน ไดมการพบวาโลกกลม หมนรอบตวเอง และอยในระบบสรยะจกรวาล ดงนนทฤษฎโลกแบนจงถกลบลางไป

กระบวนการทางวทยาศาสตรสามารถดาเนนการตามขนตอนดานลาง ซงแสดงในรปท 1.1

รปท 1.1 ขนตอนของกระบวนการทางวทยาศาสตร

การกาหนดปญหา

การตงสมมตฐาน

การรวบรวมขอมล และการพสจนสมมตฐาน

ขอสรปจากการศกษา

การรบรองสมมตฐาน และการตงสมมตฐานใหม


- 3 -

1) การสงเกตและการตงปญหา การสงเกต (Observation) เปนสงทสาคญในกระบวนการทางวทยาศาสตร โดยสามารถ

สงเกตสงตางๆ รอบตวเรา ปรากฎการณตางๆ ทไดจากการสงเกตจะเปนตวกาหนดปญหา ซงเปนสงสาคญททาใหเกดการดาเนนการทางวทยาศาสตร ปญหาทดควรมความชดเจน และสามารถแกไขปญหา หรอหาเหตผลตอบปญหานนได ตวอยางปญหาทพบ เชน เหตใดจงเหตเกดฟองอากาศในบอนา หรอทาไมแมเหลกจงดดเหลกหรอแมเหลกดวยกนได เปนตน

2) การตงสมมตฐาน

หลงจากทไดปญหาทเกดจากการสงเกตแลว ตองทาการตงสมมตฐานวาอะไรเปนตนเหตของปญหา หรอทาไมจงเกดปญหานน เชนทาไมแมเหลกจงดดเหลกหรอแมเหลกดวยกนได โดยตองตงขอสนนษฐานกอนทหาสาเหต เชน ทกอนภาคของเหลกเปนความเปนแมเหลก แตไมเรยงตาแหนงเปนอนกรมกนจงไมมอานาจแมเหลก ขอสนนษฐานนเรยกวา สมมตฐาน หรอ Hypothesis โดยการตงสมมตฐานควรตงไวหลายขอ และทดลองตรวจสอบสมมตฐานไปพรอมกน การตงสมมตฐานทดควรเปนสมมตฐานทเขาใจงาย สามารถตรวจสอบไดดวยการทดลอง สมมตฐานทเคยยอมรบอาจถกลมเลกไดถามขอมลจากการทดลองใหมๆ มาลบลาง

3) การตรวจสอบสมมตฐาน หรอรวบรวมขอมลการทดลอง

การตรวจสอบสมมตฐานสามารถทาไดโดยการสงเกต รวบรวมขอมลทเกดขนเปนลาดบขนตอน อยางมเหตผล และการทดลอง เพอใหไดขอมลมาตรวจสอบ สนบสนน หรอแยงกบขอสมมตฐาน โดยจะทาการทดลองซาหลายๆ ครง ใหไดแนวโนมและความนาจะเปนของชดขอมล ในการทดลองจะประกอบดวย 3 สวน คอ

สวนท 1 : การออกแบบการทดลอง คอการวางแผนการทดลองใหสอดคลองกบสมมตฐานทตงไว และควบคมปจจยหรอตวแปรตางๆ ทมผลตอการทดลอง แบงไดเปน 3 ตวแปร คอ

ตวแปรอสระหรอตวแปรตน (Independent variable) คอตวแปรทควบคมผลการทดลอง

ตวแปรตาม (Dependent variable) คอ ผลการทดลอง ซงเปลยนแปลงไปตามตวแปรอสระ ไดจากวธการสงเกตหรอวดผลดวยวธการตางๆ ทางวทยาศาสตร และการบนทกขอมล

ตวแปรควบคม (Control variable) คอปจจยอนๆ นอกเหนอจากตวแปรตน และมผลกระทบตอการทดลอง โดยตองควบคมใหเหมอนกนทกชดการทดลอง เพอไมใหผลการทดลองเกดความคลาดเคลอน

สวนท 2 : การทดลอง เปนการปฏบตการตามขนตอนทไดออกแบบไว และการทดลองทดควรทาซาหลายๆ ครงเพอใหไดขอมลหรอผลการทดลองทมความเทยง หรอใกลเคยงกน


- 4 -

สวนท 3 : การบนทกผลการทดลอง คอการจดบนทกขอมลทไดจากการทดลอง และรวบรวมไวใชเพอตรจสอบวาสมมตฐานทตงไวถกตองหรอไม

ในบางครงขอมลอาจไดมาจากเอกสาร การสงเกต และขอเทจจรง หรอจากการซกถามผเชยวชาญ แลวนาขอมลทไดมาแปลผลเพอหาขอสรป

4) ขนวเคราะหขอมล (Data analysis)

ขอมลทไดจากการสงเกต การคนควา การทดลองหรอการรวบรวมหรอขอเทจจรงจะถกนามาวเคราะหผลแลวเปรยบเทยบกบสมมตฐานทตงไววาสอดคลองกบสมมตฐานหรอไม

6.2 การวด

การวดมความจาเปนสาหรบนกวทยาศาสตร โดยนกวทยาศาสตรตองมความเขาใจเกยวกบเครองมอวดแตละประเภท การวดอาจทาใหเกดความคลาดเคลอนไดซงขนอยกบผวด เครองมอวด วธการวด สภาวะแวดลอมขณะทาการวด โดยการวดจะมศพทสองคาทเกยวของคอ ความเทยง (Precision) และความถกตอง (Accuracy)

ความเทยง คอการวดขอมลซาหลายๆ ครง แลวใหผลทใกลเคยงกน หรอมสวนเบยงเบน หรอ ความแปรปรวนนอย เมอเทยบกบคาเฉลยของชดขอมล

ความถกตอง คอ ขอมลทวดไดมความใกลเคยงกบคาจรงหรอคาตามทฤษฎ หรอแปรปรวนจากคาตามทฤษฎไมมาก

ถาใหเปรยบเทยบการวดเหมอนกบการปาลกดอก ดงรปท 1.2 ความเทยงคอการปาลกดอกแตละครงใกลเคยงตาแหนงเดยวกน ในขณะทความถกตองคอการปาลกดอกใหอยตรงกลางเปาซงเปนตาแหนงทไดคะแนนสงสด ดงนนการวดทดจงควรมความเทยงและความแมนยาสง

ความเทยงสง ความเทยงสง ความเทยงตา ความถกตองสง ความถกตองตา ความถกตองตา

รปท 1.2 การเปรยบเทยบความเทยงและความถกตองดวยการปาลกดอก (Chang, 1997)


- 5 -

การอานผลการวด สามารถอานจากเครองมอวดแบบสเกล (Analog) และอานจากเครองมอวดแบบตวเลข (Digital) ซงการอานแตละประเภทใหความแมนยาตางกนขนอยกบอปกรณทใช และการประมาณคาของผอานคา

เลขนยสาคญ การวดปรมาณทางเคมและทางฟสกสจะใชเครองวดแบบขดสเกลหรอแบบตวเลข ซงในการ

บนทกผลการวดจะตองบนทกเปนตวเลขทเชอถอไดเรยกวา เลขนยสาคญ โดยเลขนยจะบงบอกถงความนาเชอถอของการวด

หลกในการพจารณาจานวนเลขนย มดงน 1) เลขทกตวทไมใชเลข 0 เปนเลขทมเลขนยสาคญ เชน 8.31 ตางมเลขนยสาคญ 3 ตว 2) เลข 0 ทอยระหวางเลขตวอนใหนบเปนเลขนยสาคญ เชน 30004 เลขนยสาคญ 5 ตว 3) เลข 0 ทอยทางซายมอของจดทศนยมและเลขจานวนเตมโดยไมมเลขอนนาหนาไมนบเปน

เลขนยสาคญ เชน 0.001458 มเลขนยสาคญ 4 ตว และ 007 มเลขนยสาคญ 1 ตว 4) เลข 0 ทอยทางขวามอของจดทศนยมใหนบเปนเลขนยสาคญ เชน 56.00 และ 4.070

ตางมเลขนยสาคญ 4 ตว 5) เลข 0 ทอยทางขวามอของเลขจานวนเตม อาจนบเปนเลขนยสาคญหรอไมนบกได เชน

1500 อาจมเลขนยสาคญ 2, 3 หรอ 4 ตวกได 6) เลขสบยกกาลงเปนเลขทไมมนยสาคญ เชน 8.700 x 106 มเลขนยสาคญ 4 ตว (นบ

เฉพาะเลข 8, 7, 0, 0)

การบนทกผลการวด ในการบนทกผลของการวดจากเครองมอ ใหบนทกเปนตวเลขทอานไดแนนอนทงหมด พรอม

กบตวเลขทไดจากการประมาณคาอก 1 ตาแหนง โดยพจารณาดงตอไปน 1) การบวกและการลบ ใหบนทกผลการคานวณทได และตอบเปนคาทมเลขทศนยมเทากบ

จานวนทศนยมของตวเลขทนอยทสด เชน 50.13+1.4 คานวณไดเทากบ 51.53 ใหบนทกผลเปน 51.5 2) การคณและการหาร ใหบนทกผลการคานวณทได และตอบเปนคาทมใหมเลขนยสาคญ

เทากบจานวนทมนยสาคญนอยทสด เชน 2.35 x 2.2 คานวณไดเทากบ 5.17 ใหบนทกผลเปน 5.2 3) การปดเศษของเลข

- ถาเลขมากกวา 5 ใหปดขน ถานอยกวา 5 ใหปดทง - ถาเทากบ 5 พอด โดยไมมตวเลขอนทอยหลงเลข 5 ใหพจารณาเลขทอยหนาเลข 5

หากเปนเลขคใหปดขน แตถาเปนเลขคใหปดทง เชน 2.35 ปดเปน 2.4, 2.45 ปดเปน 2.4


- 6 -

6.3 หนวยของการวด ในสมยโบราณไมมเครองมอมาตรฐานทใชวดวดระยะทาง เวลา พนท และปรมาตร จนเกด

ความสบสนในการสอความหมาย เมอมการตดตอระหวางชมชนมการซอขายแลกเปลยน ทาใหตองมหนวยการวดและเครองมอทใชในการวดทชดเจนเพอสอความหมายไดตรงกนมากขน หนวยมาตรฐานสากลทใชอยางแพรหลาย ไดแก

1) ระบบองกฤษ มหนวยวดความยาวเปน นว ฟต หลา ไมล ปอนด เปนตน 2) ระบบเมตรก มหนวยความยาวเปน เมตร เซนตเมตร มลลเมตร กรม กโลกรม เปนตน ในป ค.ศ. 2490 องคการระหวางประเทศวาดวยการมาตรฐานชอยอ ISO (International

Organization for Standardization) ไดกาหนดใหมระบบการวดใหมขน เพอใชในการวดทางวทยาศาสตรใหเปนระบบเดยวกนทวโลก เรยกวา ระบบหนวยระหวางประเทศ (International System หรอ ระบบ SI ) หนวยพนฐานของระบบ SI ม 7 หนวย คอ

เมตร (Meter : m) เปนหนวยใชวดความยาว กโลกรม (Kilogram : kg) เปนหนวยใชวดมวล วนาท (Second : s) เปนหนวยใชวดเวลา แอมแปร (Ampere : A) เปนหนวยใชวดกระแสไฟฟา โมล (Mole : mol) เปนหนวยใชวดปรมาณของสาร เคลวน (Kelvin : K) เปนหนวยใชวดอณหภม เคนเดลา (Candela : cd) เปนหนวยใชวดความเขมของการสองสวาง

6.4 สสาร

สสาร คอสงทมมวล ตองการทอย และสามารถสมผสได หรออาจหมายถงสงตางๆ ทอยรอบตวเรา ทสามารถมองเหนหรอไมเหนกได เชน อากาศ กาซ เปนตน

มวลและนาหนก มวลเปนสมบตของสสาร ซงมวลนเปนปรมาณสมบรณ โดยมวลจะมคาคงทเมอวดบรเวณใดๆ

เมอเอาวตถมมวลมาวางอยในผวโลก จะมแรงโนมถวงของโลกกระทาหรอเกดแรงดงดดกระทาตอมวล ขนาดของแรงทโลกกระทาตอมวลนนเรยกวา นาหนก เมอนาวสดชนเดมไปหามวลบนดวงจนทร วตถชนนนตองมมวลเทากน แตนาหนกจะไมเทาทวดทพนโลก เนองจากบนดวงจนทรมแรงดงดดนอยกวาบนโลกประมาณ 7 เทา ดงนนนาหนกวตถทชงบนดวงจนทรจะเบากวานาหนกวตถทชงบนโลก


- 7 -

ความแตกตางระหวางมวลและนาหนกขนกบวธการและเครองมอวด ถาเปนมวลของวตถจะหาไดโดยใชวธชงเปรยบเทยบกบมวลมาตรฐาน (Standard mass) ซงมกใชตาชงแบบ 2 แขน แตถาเปนนาหนกไมตองเปรยบเทยบกบมวลมาตรฐาน ซงวดโดยใชตาชงสปรง หรอตาชงสารเคม ดงแสดงในรปท 1.3

ตาชงแบบสามคาน ตาชงดจตลแบบทศนยมสองตาแหนง

รปท 1.3 ตาชงแบบตางๆ (Whitten และคณะ, 2003)

สถานะของสสาร การเปลยนสถานะของสสารจากของแขงเปนของเหลวและจากของเหลวเปนกาซ ทาไดโดยให

พลงงานความรอน ซงมผลทาใหแรงยดเหนยวระหวางอนภาคของสสารลดลง ดงนนของแขงจะกลายเปนของเหลวไดเมอมการใหความรอนแกสสาร และของเหลวจะเปลยนเปนกาซไดเมอมการใหความรอนทมากพอ โดยของแขงตองการความรอนในการเปลยนของเหลวนอยกวาความรอนทตองการเปลยนของเหลวเปนกาซ เชนนาแขงจะกลายเปนนา (ตองการพลงงาน 80 cal/g) ไดงายกวาทนากลายเปนไอนา (ตองการพลงงาน 600 cal/g) นาเปนตวอยางของสสารทมอยไดทง 3 สถานะ และมการเปลยนแปลงจากสถานะแสดงในรปท 1.4


- 8 -

รปท 1.4 การเปลยนแปลงสถานะของนา

(ดดแปลงมาจาก http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/State&Changing.htm) สมบตของสาร สมบตทเกยวของกบสสารแบงเปนสมบตแบบเอกเทนซฟ (Extensive) และสมบตแบบอนเทน

ซฟ (Intensive) โดยสมบตแบบเอกเทนซฟคอสมบตทขนกบปรมาณของสสารในระบบ เชน มวล ปรมาตร เปนตน สวนสมบตอนเทนซฟเปนสมบตทไมขนกบมวลของระบบ เชนความหนาแนน จดเดอด จดเยอกแขง จดหลอมเหลว เปนตน

ระบบและการเปลยนแปลงของสาร ระบบ (System) หมายถง สงทตองการศกษา ซงตองกาหนดหรอระบใหชดเจน สงแวดลอม (Environment) หมายถง สงตางๆ ทอยนอกขอบเขตทตองการศกษา เชน

การศกษาการละลายของนาตาลในนา โดยสารละลายนาเชอมจะเปนระบบ สวนบกเกอร และอปกรณอนๆ จดเปนสงแวดลอม

ภาวะของระบบ หมายถง สมบตตางๆ ของสาร และปจจยทมผลตอสมบตของระบบ เชน ความดนบรรยากาศ ปรมาตร อณหภม ปรมาณของสาร เมอระบบเกดการเปลยนแปลงแลวจะมการถายเทพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม ดงน

1) ระบบแบบคายความรอน คอระบบจะถายเทความรอนใหแกสงแวดลอม ทาใหสงแวดลอมรอนขน

2) ระบบแบบดดความรอน คอระบบจะดดความรอนจะสงแวดลอมทาใหสงแวดลอมนนเยนลง

ของแขง ของเหลว กาซ

การระเหด

ดดกลน 680 cal/g

การหลอมเหลว


การระเหย


การแขงตวคาย 80 cal/g

การควบแนนคาย 600 cal/g

การระเหดกลบคาย 680 cal/g ดดกลนพลงงาน

คายพลงงาน


- 9 -

การเปลยนแปลงพลงงานระหวางระบบและสงแวดลอม จะใชการถายเทมวลสารและพลงงานในการแบงประเภทของระบบ ดงแสดงในรปท 1.5

ระบบเปด ระบบปด ระบบโดดเดยว

รปท 1.5 ระบบและสงแวดลอม

ระบบมทงหมด 3 ระบบดงน 1) ระบบเปด (Open system) หมายถง ระบบทมการถายเททงมวลสาร และพลงงานใหกบ

สงแวดลอม เชนนาในแกว 2) ระบบปด (Closed system) หมายถง ระบบทไมมการถายเทมวล แตถายเทพลงงาน

ใหกบสงแวดลอม เชนนาในขวดทมฝาปด 3) ระบบโดดเดยว (Isolated system) หมายถง ระบบทไมมการถายเทมวลและพลงงาน

ใหกบสงแวดลอม เชนนาแขงในกระตกนาแขง หรอนารอนในขวดเทอรมอส

6.5 สารบรสทธ และของผสม สารบรสทธ สารบรสทธ เปนสารเนอเดยวทมองคประกอบเพยงชนดเดยว ไมมสารอนเจอปน จงมสมบต

เฉพาะตวและคงท ซงประกอบไปดวยสารประกอบและธาต เชน เงน ทองคา ปรอท แพททนม เหลก เปนตน โดยมการจาแนกประเภทดงแสดงในรปท 1.6 โดยสารบรสทธประกอบดวย

ไอนา

ความรอน ความรอน


- 10 -

รปท 1.6 การจาแนกประเภทและชนดของสสาร (ดดแปลงมาจาก Chang, 1997)

1) ธาต (Element) เปนสารบรสทธ ทประกอบดวยอะตอมเพยงชนดเดยว ไมสามารถ

แบงยอยไดอก เนองจากอะตอมเปนหนวยยอยทเลกทสดทแสดงสมบตของธาต อะตอมของธาตบางชนดอยรวมกนเปนผลก เชน ธาตเหลก (Fe) ธาตทองคา (Au) ธาตเงน (Ag) ธาตสงกะส (Zn) เปนตน ธาตสวนใหญมกรวมกนเปนโมเลกล เชน กาซออกซเจน (O2) กาซไนโตรเจน (N2) กาซคลอรน (Cl2) เปนตน และธาตบางชนดอะตอมจะอยอยางอสระเพยงลาพง เชน ธาตฮเลยม (He) ธาตนออน (Ne) ธาตอารกอน (Ar) เปนตน ซงจดเปนธาตหม 8 ซงมสมบตเปนกาซ จงเรยกวากาซเฉอยหรอกาซมตระกล

2) สารประกอบ (Compound) เปนสารบรสทธทประกอบดวยอะตอมของธาตตงแต 2 ชนดรวมตวกน ดวยแรงยดเหนยวทางเคม เกดเปนโมเลกล และไดเปนสารประกอบใหม โดยสารประกอบสามารถแยกสลายไดเมอไดรบความรอน สารประกอบทพบในชวตประจาวน เชน นา (H2O) เกลอแกง (NaCl) นาตาลทราย (C12H22O11) นาตาลกลโคส (C6H12O6) เอทานอล (C2H5OH) และคารบอนไดออกไซด (CO2) เปนตน

ของผสม (Mixture) ของผสมคอสารตงแต 2 ชนดขนไปรวมกน เปนสารไมบรสทธ สามารถแยกความแตกตางจาก

สารบรสทธไดโดยวธทางกายภาพ ของผสมสามารถระบเฟสหรอสถานะไดโดยสายตา ตวอยางของผสมไดแสดงในรปท 1.7

สสาร

สารบรสทธ ของผสม

สารประกอบ H2O, CO2

ธาต กามะถน, เหลก

ของผสมเนอผสมดนโคลน

แยกโดยวธทางกายภาพ

แยกโดยวธทางเคม

ของผสมเนอเดยว(สารละลาย) นาทะเล


- 11 -

นาเกลอ (1 เฟส) นากบนาแขง (2 เฟส)

รปท 1.7 ตวอยางของผสมและจานวนเฟส (Whitten และคณะ, 2003) ของผสมเนอเดยว (Homogeneous mixture) เปนสารทมองเหนเปนเนอเดยวกนทกสวน

อาจประกอบดวยสารเพยงอยางเดยวหรอหลายอยางกได และมสมบตเหมอนกนทกสวน เชนนาเกลอ นาเชอม เปนตน มไดทง 3 สถานะ คอของแขง ของเหลว กาซ

สารละลาย (Solution) เปนสารเนอเดยวทเกดจากสารตงแต 2 ชนดขนไปรวมตวกนโดยไมเกดปฏกรยาเคม แตเกดการละลาย โดยตวทมปรมาณนอยเรยกวาตวถกละลาย (Solute) สวนทมปรมาณมาก เรยกวาตวทาละลาย (Solvent) เชนนาเกลอ จะมเกลอเปนตวถกละลาย และนาเปนตวทาละลาย และม 3 สถานะ คอของแขง ของเหลว กาซ

ของผสมเนอผสม (Heterogeneous mixture) จะมเนอสารมากกวาหนงอยางปนกนอย และมสมบตของสารไมเหมอนกนในทกสวน แบงเปน 2 ประเภท ไดแก

1) คอลลอยด (Colloid) เปนสารทประกอบดวยอนภาคทกระจายในตวกลางโดยมขนาด เสนผาศนยกลางระหวาง 10-7 – 10-4 เซนตเมตร ซงมขนาดอนภาคใหญกวาสารละลาย อนภาคในคอลลอยด เปรยบเสมอนตวถกละลาย และตวกลางในคอลลอยดเปรยบเสมอนตวทาละลายในสารละลาย คอลลอยดจะเกดปรากฏการณทนดอลล ทเกดจากการกระเจงของแสงโดยอนภาคคอลลอยด เชน แสงจากดวงไฟหนารถในเวลากลางคน เกดจากคอลลอยดของฝนในอากาศ ดงแสดงในรปท 1.8


- 12 -

ตนกาเนดแสง สารละลาย คอลลอยด

รปท 1.8 การจาแนกระหวางสารละลายและคอลลอยด (http://www.scienceclarified.com/Ci-Co/Colloid.html)

2) สารแขวนลอย (Suspension) เปนสารทประกอบดวยอนภาคเลกๆ ของของแขงมขนาด

เสนผาศนยกลางใหญกวาคอลลอยด คอมเสนผาศนยกลางใหญกวา 10-4 เซนตเมตร อนภาคของแขงลอยจะกระจายอยในของเหลวซงสามารถมองเหนได เมอตงทงไวโดยไมมการรบกวน อนภาคจะตกตะกอน ซงสามารถแยกไดโดยการกรอง เชน นาโคลน เปนตน 6.6 พลงงาน

พลงงานคอความสามารถในการทางาน มอยหลายรป เชน พลงงานกล พลงงานจลน พลงงานศกย พลงงานเคม พลงงานความรอน พลงงานนวเคลยร พลงงานไฟฟา และพลงงานจากการแผรงส พลงงานไมมการสญหาย ตามกฎการอนรกษพลงงาน แตอาจเปลยนรปไปมาได

พลงงานทเกดจากการเคลอนท เรยกวา พลงงานจลน (Kinetic energy) เกดในวตถมวล m เคลอนทเปนเสนตรงดวยความเรว v พลงงานจลนของวตถ (Ek) จะมคาเทากบสตร ½ mv2

สวนพลงงานทมสะสมอยในวตถ เรยกวา พลงงานศกย (Potential energy) ซงมสตรคอ mgh


- 13 -

6.7 กฎทรงมวล และกฎสดสวนคงท ในปศตวรรษท 18 ลาววซเอ (Lavoisier) นกเคมไดมความสนใจเกยวกบเรองกาซ โดยเฉพาะ

นาหนกของวตถกอนและหลงจากการเผาไฟ ลาววซเอไดเผาฟอสฟอรส กามะถน ดบก และตะกว และสรปวา อากาศเปนสงจาเปนสาหรบการเผาไหมหรอสนดาป และทาใหนาหนกของสารหลงจากถกเผาไฟเพมขน เปนผลจากการรวมตวของสารบางอยางในอากาศกบสารทถกเผา เมอทาการทดลองตอมาพบวาถาเผาโลหะในภาชนะปดสนทและไมมอากาศจะไมมนาหนกเพม แตถาเผาสารในอากาศ สารจะมนาหนกเพมขน นนคอการเผาไหม อากาศเปนตวทาใหเกดปฏกรยา โดยออกซเจนในอากาศจะรวมตวกบวตถทตดไฟหรอสารแลวไดสารประกอบออกไซด ลาววซเอยงเปนผตง “กฎทรงมวล” (Law of conservation of matter) ของสสารทกลาววา "มวลของสารกอนทาปฏกรยาจะเทากบมวลของสารหลงทาปฏกรยา"

โจเซฟ เพราสต ไดตง “กฎสดสวนคงท” (Law of constant composition) ซงสรปไดวา

“ธาตจะรวมตวเปนสารประกอบดวยอตราสวนโดยมวลทคงทเสมอ” ไมวาจะสงเคราะหหรอมแหลงกาเนดทใดกตาม เชนนา (H2O) เปนสารประกอบทเกดจากการรวมตวของธาตไฮโดรเจน (H) กบธาตออกซเจน (O) ดงนนไมวาจะเตรยมสารประกอบนา (H2O) ดวยวธการใดๆ กตามเมอเกดนาขนยอมตองใช H ตอ O = 1:8 โดยมวลเสมอ (มวลอะตอมของ H =1 และ O = 16)

เคมในชวตประจาวน ทองคา (Au)

ทองคา เปนธาตทพบในธรรมชาต มความออนและรดเปนแผนบางได เชนแผนทองคาเปลว สมบตของทองคาทมความแขงตาจงไมมการนาทองคาบรสทธมาผลตเปนทองรปพรรณ เราสามารถพฒนาสมบตความแขงและความตานทานการขดสใหแกทองคาไดโดยหลอมผสมกบโลหะอน และจะใชหนวย “กะรต (Carat or Karat, K)” บอกสดสวนทองคาในสวนผสมหรอวดความบรสทธของทองคา ซงทองคาบรสทธจะม 24 กะรต (24 สวน) เชนทอง 18 กะรต (18K) หมายถงทองชนนนมทองคา 18 สวน และโลหะอนอก 6 สวนผสมอย หากผสมทองคาบรสทธกบทองแดงจะไดเนอทองคามสทเขมขน หากผสมกบเงน เนอทองคาจะมสจางลง โดยทวไปเพอคงสของทองคาไว มกใชอตราสวนผสมระหวางทองคากบทองแดงหรอเงนเทากบสามตอหนง นนคอทองคา 18 สวน ทองแดงหรอเงน 6 สวน ดงนนจงมกพบทองคา 18 กะรตในทองตลาด


- 14 -

7. แบบฝกหดทายบทท 1 จงตอบคาถามตอไปน 1) ในกระบวนการทางวทยาศาสตร ขนตอนใดเปนขนตอนทสาคญทสดและเปนตวกาหนด

ปญหาทาใหเกดการดาเนนการทางวทยาศาสตร 2) ตวเลข 1.05 x 10-3 มเลขนยสาคญกตว 3) สมบตของสารแบบอนเทนซฟหมายถงอะไร จงยกตวอยาง 4) จงบอกความหมายของสารละลาย และสารละลายมกสถานะ 5) ปรากฏการณทนดอลล คออะไร 6) กฎการอนรกษพลงงาน กลาววาอยางไร 7) ระบบและสงแวดลอมหมายถงอะไร 8) ในทางเคม จะใชระบบใดในการระบหนวย

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 1 ขอท 1 การสงเกตเปนสงทสาคญในกระบวนการทางวทยาศาสตร โดยปรากฎการณตางๆ ทไดจาก

การสงเกตจะเปนตวกาหนดปญหาซงทาใหเกดการดาเนนการทางวทยาศาสตรตอไป ขอท 2 3 ตว คอ เลข 1, 0 และ 5 ขอท 3 สมบตอนเทนซฟเปนสมบตทไมขนกบมวล และปรมาณของระบบ เชนความหนาแนน จด

เดอด จดหลอมเหลว เปนตน โดยไมวาจะนาสารมาปรมาณเทาใด สารนนยงคงมความหนาแนน จดเดอด จดหลอมเหลวคงท ไมเปลยนแปลง

ขอท 4 สารละลายปนสารเนอเดยวทเกดจากสารตงแต 2 ชนดขนไปรวมตวกนโดยไมเกดปฏกรยาเคม แตเกดการละลาย โดยสารทมปรมาณนอยเรยกวาตวถกละลาย สวนทมปรมาณมาก เรยกวาตวทาละลาย และม 3 สถานะ คอของแขง ของเหลว กาซ

ขอท 5 ปรากฏการณทนดอลล คอปรากฏการณการกระเจงของแสงอนเกดจาดอนภาคคอลลอยดในตวกลาง เชน เมอมแสงจากดวงไฟหนารถในเวลากลางคน เกดจากคอลลอยดของฝนในอากาศ

ขอท 6 พลงงานไมมการสญหาย แตอาจเปลยนรปไปมาได พลงงานมอยหลายรป เชน พลงงานกล พลงงานจลน พลงงานศกย พลงงานเคม พลงงานความรอน พลงงานนวเคลยร พลงงานไฟฟา และพลงงานจากการแผรงส

ขอท 7 ระบบ หมายถง สงทตองการศกษา ซงตองกาหนดหรอระบใหชดเจน สวนสงแวดลอม หมายถง สงตางๆ ทอยนอกขอบเขตทตองการศกษา

ขอท 8 ระบบเมตรก

บทท 2ปรมาณสารสมพนธ


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอะตอม โมเลกล และไอออน 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบมวลอะตอม, มวลโมเลกล และมวลสตร 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบโมล 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสมการเคม 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบหลกเกณฑทวไปสาหรบการคานวณจากสมการ 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสตรเคม 1.7 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบผลผลตตามทฤษฎ ผลผลตจรง และรอยละผลผลต 1.8 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการเตรยมสารละลาย

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 อะตอม โมเลกล และไอออน 2.2 มวลอะตอม, มวลโมเลกล และมวลสตร 2.3 โมล 2.4 สมการเคม 2.5 หลกเกณฑทวไปสาหรบการคานวณจากสมการ 2.6 สตรเคม 2.7 ผลผลตตามทฤษฎ ผลผลตจรง และรอยละผลผลต 2.8 การเตรยมสารละลาย




4.1 เอกสารคาสอน รายวชา 303107 เคมพนฐาน

บทท 2 ปรมาณสารสมพนธ

- 16 -

4.2 เอกสารประกอบการสอนในรปแบบ Power Point 4.3 เครองฉายภาพ LCD และคอมพวเตอร พรอมโปรแกรม Power Point

5. การวดและการประเมนผล

5.1 สงเกตความสนใจของผเรยน 5.2 การแสดงความคดเหนของผเรยน 5.3 การรวมกจกรรมในการเรยนการสอนของผเรยน 5.4 การทาแบบฝกหดในชนเรยนและแบบฝกหดทายบทท 2

6. เนอหาบทเรยน

ปรมาณสารสมพนธ (Stoichiometry) คอความสมพนธระหวางมวลหรอนาหนกของธาตของสารประกอบในปฏกรยาเคม ปรมาณสารสมพนธมความสาคญในการคานวณหรอคาดคะเนปรมาณของสารทตองใชเปนสารตงตนเพอใหเกดผลตภณฑทตองการ ทาใหเกดการประหยดสารเคม และลดตนทนในการผลต 6.1 อะตอม โมเลกล และไอออน

อะตอม (Atom) จากธาตคารบอนสามารถทาปฏกรยากบธาตอนๆ เกดเปนสารประกอบไดเปนจานวนคอหนวย

ทเลกทสดของธาต ไมสามารถแบงแยกได อะตอมของธาตแตละชนดมลกษณะเฉพาะ ประกอบดวยอนภาคไฟฟาสาคญ 3 ชนด คอโปรตอน นวตรอน และ อเลกตรอน

นวเคลยส (ศนยกลางของอะตอม) มสภาพไฟฟาบวกเนองจากประกอบดวยอนภาคหลก 2 ชนดนวตรอน (n0, เปนกลาง), โปรตอน (p+, ประจบวก) โดย

จานวนโปรตอน = ประจบวกของนวเคลยส อเลกตรอน (e-, ประจลบ) เคลอนทรอบนวเคลยสดวยความเรวสง สาหรบอะตอมทเปนกลาง

มจานวนอเลกตรอนเทากบจานวนโปรตอน ตวอยางเชน อะตอมของคารบอน (รปท 2.1) มนวเคลยสครอบครองเนอทสวนนอยอยตรง

กลางในอะตอม ทวางทเหลอมอเลกตรอนซงมขนาดเลกมากวงดวยความเรวสงโดยรอบนวเคลยส เหมอนกลมหมอกของประจไฟฟาลบปกคลมรอบนวเคลยส


- 17 -

โปรตอน 6 ตว, อเลกตรอน 6 ตว

รปท 2.1 อะตอมของคารบอน (McMurry and Fay, 2003)

การเขยนสญลกษณธาต จานวนโปรตอนภายในนวเคลยสแสดงดวย “เลขอะตอม (Atomic number)” โดยผลบวก

ของจานวนโปรตอนกบนวตรอนแสดงดวย “เลขมวล (Mass number)” ดงแสดงสญลกษณตอไปน

เชน สญลกษณของธาตอะลมเนยม

เลขอะตอม (จานวนโปรตอน) = 13 เลขมวล(จานวนโปรตอน+นวตรอน) = 27 จานวนนวตรอน = 27-13 = 14 จานวนอเลกตรอน (เทากบโปรตอน) = 13

ดงนนสรปไดวา

อะตอมอาจเสยอเลกตรอนและเปลยนจากสภาพเปนกลางเปนไอออนบวก (แคทไอออน,

Cation) ไอออนบวกกสามารถรบอเลกตรอนกลบมาเปนอะตอมเดมได

EAZ

เลขมวล (โปรตอน+นวตรอน)

เลขอะตอม (โปรตอน)

สญลกษณของธาต

Al2713

เลขมวล

เลขอะตอม

EAZ

สญลกษณของธาต

เลขมวล

เลขอะตอม


- 18 -

อะตอมยงสามารถรบอเลกตรอนกลายเปนไอออนลบ (แอนไอออน, Anion) ได ไอออนลบสามารถใหอเลกตรอนกลบมาเปนอะตอมเดมได

สวนอะตอมทมจานวนโปรตอนในนวเคลยสเทากน (เลขอะตอมเดยวกน) แตจานวนนวตรอนตางกนหรอมมวลตางกน เรยกวา “ไอโซโทป” เชน ไอโซโทปของแมกนเซยม พบ 3 ไอโซโทปในธรรมชาต คอ gM24

12 , gM2512 และ gM26

12 ทมเลขอะตอมเทากน แตเลขมวลตางกน โมเลกล (Molecule) คออนภาคทเลกทสดของสาร อาจเปนธาต หรอสารประกอบทไดจากการรวมตวของอะตอม

ตงแต 2 อะตอมขนไป สามารถอยอยางอสระ และรกษาสมบตของสารไวได แบงเปน - โมเลกลอะตอมเดยว (Monoatomic molecule) ประกอบดวยธาตเพยงอะตอมเดยว

เชน He, Ne, Au, Ag - โมเลกลหลายอะตอม (Polyatomic molecule) ประกอบดวยตงแต 2 อะตอมขนไป

อาจเปนอะตอมชนดเดยวกน เชน O2 หรออะตอมตางชนดกน เชน HF, CO2 ไอออน (Ion) คอ อะตอม หรอกลมอะตอมทมประจ (ไอออนบวก, ไอออนลบ) - ไอออนบวก (แคทไอออน, Cation) เกดขนเมออะตอมหรอกลมของอะตอมเสย

อเลกตรอน เกดประจบวก เชน K+, Al3+, NH4+

- ไอออนลบ (แอนไอออน, Anion) เกดขนเมออะตอมหรอกลมของอะตอมไดรบอเลกตรอน เกดประจลบ เชน Cl-, SO4

2- จานวนอเลกตรอนของอะตอมหนงๆ สามารถเปลยนแปลงได เกดเปนไอออน (บวกหรอลบ)

จะเกดอะไรขนถาจานวนโปรตอนเปลยนแปลง เชน +Na2411 ม 11p+, 12n0 และ 10e- หรอ

+26329 Cu ม 29p+, 34n0 และ 27e- เปนตน 6.2 มวลอะตอม, มวลโมเลกล และมวลสตร

มวลอะตอม (Atomic weight) เนองจากอะตอมของแตละธาตมมวลนอยมาก เชน อะตอมของไฮโดรเจนมมวล 1.66 x 10-24

กรม อะตอมของออกซเจนมมวล 2.65 x 10-23 กรม ทาใหไมสามารถชงมวลของธาต 1 อะตอมไดโดยตรง ดอลตนจงไดพยายามหามวลอะตอมของแตละธาตโดยใชวธการเปรยบเทยบกบอะตอมของธาตมาตรฐาน และเสนอใหใชไฮโดรเจนเปนธาตมาตรฐานในการเปรยบเทยบเพอหามวลอะตอมของธาตอนๆ เนองจากไฮโดรเจนเปนธาตทอะตอมมมวลนอยทสด โดยกาหนดใหไฮโดรเจน 1 อะตอมม


- 19 -

มวลเปน 1 หนวย (Atomic mass unit, a.m.u) ดงนนอะตอมของคารบอนมมวลเปน 12 เทาของไฮโดรเจน หรอมมวลเปน 12 หนวย อะตอมของออกซเจนมมวลเปน 16 เทาของไฮโดรเจน จงมมวลเปน 16 หนวย ตวเลขทไดจากการเปรยบเทยบมวลของธาต 1 อะตอมกบมวลของธาตมาตรฐาน 1 อะตอม เรยกวา มวลอะตอมของธาต

ตอมานกวทยาศาสตรไดตกลงใชคารบอน-12 ซงเปนไอโซโทปหนงของคารบอนเปนมาตรฐานในการเปรยบเทยบมวล เนองจากธาตคารบอน-12 เปนไอโซโทปทมปรมาณสงกวาไอโซโทปอนๆ ของคารบอน และคารบอนสามารถทาปฏกรยากบธาตอนๆ เกดเปนสารประกอบไดเปนจานวนมาก โดยกาหนดใหคารบอน-12 จานวน 1 อะตอมมมวล 12 หนวยมวลอะตอม ดงนน 1 หนวยมวลอะตอมจงมคาเทากบ 1/12 มวลของคารบอน-12 จานวน 1 อะตอมหรอเทากบ 1.66 x 10-24 กรม คาของมวลอะตอมของธาตจงเขยนเปนความสมพนธไดดงน

หนงอะตอม 12-C งมวลอะตอมขอ 21

ธาต1มวลอะตอมงธาตมวลอะตอมขอ =

121 มวลของ C-12 หนงอะตอม = 1 a.m.u = 1.66 x 10-24 กรม

เชน Na มมวลอะตอม 23 หมายความวา Na 1 อะตอม หนกเปน 23 เทาของ 121 มวลของ

C-12 หนงอะตอม หรอหนก 23 x 1.66 x 10-24 กรม ธาตสวนใหญในธรรมชาตมหลายไอโซโทป และแตละไอโซโทปมปรมาณตางกน มวลอะตอม

ของคารบอนทคานวณไดนเปนคามวลอะตอมทเฉลยของคารบอน ซงสอดคลองกบคามวลอะตอมของธาตทปรากฏในธรรมชาต ดงนนคามวลอะตอมของธาตตางๆ ในตารางธาตจงเปนคามวลอะตอมเฉลย ซงขนอยกบคามวลอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปทพบอยในธรรมชาต

100 ) ในธรรมชาตทปทมอยละของไอโซโปรมาณรอยธาต 1(มมวลอะตอมงธาตมวลอะตอมขอ ∑ ×

=

เชน ในธรรมชาตธาตคลอรนม 2 ไอโซโทปคอ Cl37

17 มปรมาณรอยละ 24.5 และ Cl3517 ม

ปรมาณรอยละ 75.5 ดงนนคลอรนมมวลอตอม คอ

a.m.u. 35.5100

75.5)(3524.5)(37งคลอรนมวลอะตอมขอ =×+×

=


- 20 -

มวลโมเลกล (Molecular weight) มวลโมเลกลเปนมวลเปรยบเทยบ หรอตวเลขทแสดงวาสารประกอบนน 1 โมเลกลมมวลเปนก

เทาของ 121 ของมวล C-12 หนงอะตอม มวลโมเลกลหาไดโดยตรงจากสตรโมเลกล โดย

มวลโมเลกล = ผลบวกของมวลอะตอมของธาตในโมเลกล เชน มวลโมเลกลของกรดกามะถน (H2SO4) คดจาก มวลอะตอมของ H = 1, S= 32, O =

16 ดงนน มวลโมเลกลของ H2SO4 = 2H + S + 4O = (2x1) + 32 + (4x16) = 98 มวลสตร (Formula weight) มวลสตรเปนมวลเปรยบเทยบเชนเดยวกบมวลโมเลกล ใชกบสารทไมมสตรโมเลกล เชน

สารประกอบไอออนก (Ionic compound) โดยมวลสตรหาไดจากสตรทเขยนเหมอนกบการคานวณสตรโมเลกล โดยคดจากผลรวมของมวลอะตอมของธาตในสตร

เชน โซเดยมคลอไรด (NaCl) เปนสารประกอบไอออนก มมวลสตรเทากบ Na + Cl = 23 + 35.5 = 58.5

6.3 โมล (Mole)

โมลใชบอกจานวนอนภาคของสาร ซงหมายถงปรมาณของสารทมจานวนอนภาคเทากบจานวนอะตอมของ C-12 ทมมวล 12 กรม โดย C-12 จานวน 1 อะตอม มมวล 12.00 x 1.66 x 10-24 กรม โดยสาร 1 โมลจะประกอบดวยจานวนอะตอม 6.024096 x 1023 อะตอม โดยเลข 6.02 x 1023 เรยกวา เลขอาโวกาโดร ดงนน

สาร 1 โมลม 6.02 x 1023 อนภาค สาร 2 โมลม 2 x 6.02 x 1023 อนภาค สาร 0.5 โมลม 0.5 x 6.02 x 1023 อนภาค สตรทใชในการคานวณหาจานวนโมลของสาร คอ

23

3

106.02คจานวนอนภา

22.4)(dm ปรมาตร

ล อมวลโมเลกมวลอะตอมหรมวล(g)โมล

×===

“1 โมลของสารใดๆ มนาหนก (กรม) เทากบมวลอะตอมหรอมวลโมเลกลของสารนน” เชน

CO2 มมวลโมเลกล = 12 + (16 x 2) = 44 ดงนน CO2 จานวน 44 กรม = 1 โมล


- 21 -

จานวนโมลของสาร “โมล” อาจหมายถง โมลอะตอม โมลโมเลกล หรอโมลไอออน กไดขนกบชนดของอนภาคนน - ถาอนภาคนนเปนอะตอม โมลหมายถงโมลอะตอม เชน Ne 1 โมล หมายถง 1 โมล

อะตอม ประกอบดวย Ne = 6.02 x 1023 อะตอม - ถาอนภาคนนเปนโมเลกล โมลหมายถงโมลโมเลกล เชน C2H5OH 1 โมล หมายถง 1 โมล

โมเลกล โดย 1 โมลประกอบดวย = 6.02 x 1023 โมเลกล - ถาอนภาคนนเปนไอออน โมลหมายถงโมลไอออน เชน NO3

- 1 โมล หมายถง 1 โมลไอออน โดย 1 โมลประกอบดวย = 6.02 x 1023 ไอออน

ดงนน สารใดๆ 1 โมลมจานวนอนภาคเทากน คอ 6.02 x 1023 อนภาค แตมวลของสาร 1

โมล จะหนกไมเทากน เชน สาร 1 โมลอะตอม มมวลเทากบมวลอะตอม เชน Na 1 โมล หนก 23 กรม ประกอบดวย

6.02 x 1023 อะตอม สาร 1 โมลโมเลกล มมวลเทากบมวลโมเลกล เชน H2O 1 โมล หนก 18 กรม ประกอบดวย

6.02 x 1023 โมเลกล สาร 1 โมลไอออน มมวลเทากบ มวลไอออน เชน H+ 1 โมล หนก 1 กรม ประกอบดวย

6.02 x 1023 ไอออน ปรมาตรตอโมลของกาซ ปรมาตรของกาซเปลยนแปลงตามอณหภมและความดน ดงนนการบอกปรมาตรของกาซจง

ตองระบอณหภมและความดนไวดวย โดยนกวทยาศาสตรกาหนดใหอณหภม 0 องศาเซลเซยส และความดน 1 บรรยากาศเปนภาวะมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure, STP) เชนกาซไนโตรเจน 1 โมล จะหนก 28 กรม มปรมาตรเทากบ 22.4 ลกบาศกเดซเมตร หรอ 22.4 ลตร ท STP

ดงนน กาซทกชนด 1 โมล จะมปรมาตร 22.4 ลตร และมจานวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค

ตวอยาง กาซซลเฟอรไดออกไซด, SO2 นาหนก 250 กรม (นาหนกอะตอมของ S = 32, O = 16) จงคานวณหา

ก. จานวนโมลของ SO2 ข. จานวนโมเลกล ของ SO2 ค. มวลเฉลยของ SO2 1 โมเลกล


- 22 -

ง. ปรมาตร (ท STP) ของ SO2 วธทา จากสตร

23

3




×===

ก. จานวนโมลของ SO2

มวลสาร = 250 กรม และ SO2 มมวลโมเลกล = 32 + [2x16 ] = 64

ดงนน จานวนโมลของ SO2 = 64

250 = 3.91 โมล

ข. จานวนโมเลกล ของ SO2

SO2 1 โมล มจานวนโมเลกล เทากบ 6.02 x 1023 โมเลกล ดงนน SO2 3.91 โมล มจานวนโมเลกล เทากบ 3.91 x 6.02 x 1023

= 2.35 x 1024 โมเลกล

ค. มวลเฉลยของ SO2 1 โมเลกล SO2 2.35 x 1024 โมเลกล มมวล เทากบ 250 กรม

ดงนน SO2 1 โมเลกล มมวล เทากบ 241035.2250×

= 1.06 x 10-22

กรม

ง. ปรมาตร (ท STP) ของ SO2 ปรมาตร = โมล x 22.4 = 3.91 x 22.4 = 87.6 ลตร (ท STP)

6.4 สมการเคม (Chemical equation)

สมการเคมจะใชเขยนแทนปฏกรยาเคมซงบอกถงสารตงตน (Reactants) ททาปฏกรยา (Reaction) และผลตภณฑของปฏกรยาทได (Products) โดยเขยนสารตงตนททาปฏกรยาไวทางซาย และผลตภณฑของปฏกรยาไวทางขวาของลกศร อยางไรกตาม สมการเคมไมสามารถบอกอตราเรวของปฏกรยาได

สมการเคมทวไป สารตงตน → ผลผลต


- 23 -

การเขยนสมการใหมความหมายอยางสมบรณควรเขยนตวยอแสดงสถานะสารในวงเลบตอจากสตรของสารนนดวย เชน

(g) แทนสถานะ กาซ ; gas (l) แทนสถานะ ของเหลว ; liquid (s) แทนสถานะ ของแขง ; solid (aq) แทนสถานะ สารละลายในนา ; aqueous โดยสมการโมเลกลททาการดลสมการแลวจะตองมจานวนอะตอมของแตละธาตทงสองขาง

ของลกศรเทากน โดยใชตวเลขทเปนอตราสวนทนอยทสด ตวอยาง การดลสมการปฏกรยาการเผาไหมของกาซบวเทน บวเทนเมอถกเผาไหมในอากาศคอมออกซเจน จะใหกาซคารบอนไดออกไซด และไอนา ดงนนสมการทยงไมไดดลจงเปน

)g(OH)g(CO)g(O)g(HC 222104 +→+

การดลสมการใหเลอกดลธาตทมอยในสารชนดเดยวกนกอน ซงคอ C และ H ซงจะพบเฉพาะในสารตงตน คอบวเทน, 104HC สวน O พบทงในผลตภณฑทงสองตว คอ CO2 และ H2O ดงนนจงรดลจานวน C กอน แลวดล H โดยจะเหนวาบวเทนม C 4 อะตอม และในคารบอนไดออกไซดม C 1 อะตอม ดงนนจงใสสมประสทธของคารบอนไดออกไซดเปน 4 และในบวเทนมไฮโดรเจน 10 อะตอม จงทาใหโมเลกลนาดานขวามอของสมการมสมประสทธเทากบ 5 ซงเขยนไดเปน

)g(OH5)g(CO4)g(O)g(HC 222104 +→+ สมการดลแลวบางสวน

จากนนดลจานวน O โดยขวามอของสมการม 13 อะตอม (8 อะตอมจาก 4CO2 และ 5

อะตอมจาก 5H2O) ทางซายมอของสมการม O 2 อะตอม ดงนนจงใสเลข 213 หนา O2 ดานซายมอ

ของสมการ ไดสมการทดลแลวเ โดยตวเลขหนาหนาสตรโมเลกลของสารในสมการเคมเรยกวา “สมประสทธ” (coefficient)

)g(OH5)g(CO4)g(O213)g(HC 222104 +→+ สมการดลแลว

หรอสามารถนา 2 คณตลอดสมการกไดเชนกนเพอไมใหสมประสทธเปนเลขเศษสวน ไดสมการคอ

)g(OH10)g(CO8)g(O13)g(HC2 222104 +→+

จากสมการเคมทาใหทราบวากาซบวเทน 1 โมเลกลทาปฏกรยาพอดกบกาซออกซเจน 213

โมเลกล ไดผลตภณฑเปนกาซคารบอนไดออกไซด 4 โมเลกล และ นา 5 โมเลกล


- 24 -

ตวอยางอนๆ ของสมการทดลแลวคอ )g(O3)s(KCl)s(KClO2 23 +→

)g(CO4)l(OHHC4)l(OH)s(OHC 252หมก/ยสต

2112212 +⎯⎯ →⎯+ 6.5 หลกเกณฑทวไปสาหรบการคานวณจากสมการ

ในการคานวณเกยวกบสมการเคม จาเปนตองนาความรในเรองโมลมาใชในการคานวณโจทยทางเคม หนวยทใชบอกปรมาณของสารตงตนหรอสารผลตภณฑ เชน หนวยโมล กรม และลตร ซงวธทใชหาปรมาณสารในปฏกรยา จะเรยกวา “วธของโมล” (mole method) มขนตอนดงน

1) เขยนสมการเคมทถกตองและดลสมการเคม 2) พจารณาเฉพาะสารทโจทยถาม และทโจทยกาหนดใหมา 3) คานวณหาจานวนโมลของสารทโจทยถาม 4) เปลยนจานวนโมลทคานวณไดเปนหนวยอนทตองการ โดยการเทยบปรมาณสารตาม

อตราสวนในสมการโดยอาศยความสมพนธตอไปน

23

3




×===

ตวอยาง ลเทยมทาปฏกรยากบนา ไดกาซไฮโดรเจนและลเทยมไฮดรอกไซด ดงสมการ

)g(H)aq(LiOH2)l(OH2)s(Li2 22 +→+

ก. ถาใชลเทยม 6.23 โมล ทาปฏกรยาอยางสมบรณกบนาจะไดกาซไฮโดรเจนกโมล ข. ถาใชลเทยม 80.57 กรม ทาปฏกรยาอยางสมบรณกบนาจะไดกาซไฮโดรเจน กกรม ค. ถาตองการเตรยม LiOH 2.59 โมล จะตองใชลเทยม กโมล

วธทา ก. จากโจทยพบวา สมการไดผานการดลมาแลว

จากสมการเคม Li 2 โมล ทาปฏกรยาได H2 1 โมล

ดงนน Li 6.23 โมล จะทาปฏกรยาได H2 = 6.232

1× = 3.12 โมล

ถาใช Li 6.23 โมล ทาปฏกรยากบนาจะได H2 3.12 โมล ข. ถาใชลเทยม 80.57 กรม ทาปฏกรยาอยางสมบรณกบนาจะไดกาซไฮโดรเจน กกรม


- 25 -

เนองจาก มวลอะตอมของ Li = 6.94 , มวลอะตอมของ H = 1.00

จานวนโมลของ Li ทใช = 6.9480.57 = 11.61 โมล

จากสมการเคม Li 2 โมล ทาปฏกรยาได H2 1 โมล

ดงนน Li 11.61 โมล จะทาปฏกรยาได H2 = 11.6121× = 5.80 โมล

นาหนกของ H2 ทได = 5.80 x 2.00 = 11.60 กรม

ค. ถาตองการเตรยม LiOH 2.59 โมล จะตองใชลเทยม กโมล จากสมการเคมหากตองการได LiOH 2 โมล ตองใช Li 2 โมล

ดงนน หากตองการได LiOH 2.59 โมล ตองใช Li 2.5922×

= 2.59 โมล 6.6 สตรเคม (Chemical formula)

สตรเคม คอกลมสญลกษณของธาตหรอสารประกอบเพอแสดงใหทราบวาสารนนมองคประกอบทางเคมเปนอยางไร แบงออกเปน 3 ประเภท

1) สตรอยางงาย (Empirical formula) 2) สตรโมเลกล (Molecular formula) 3) สตรโครงสราง (Structural formula)

สตรอยางงาย (Empirical formula) สตรอยางงายหรอสตรเอมพรคลเปนสตรทแสดงอตราสวนอยางตาของธาตองคประกอบ เชน

ไฮโดรเจนเปอรออกไซดมสตรโมเลกลเปน H2O2 อตราสวนอยางตาของจานวนอะตอม H : O เทากบ 1:1 สตรสตรอยางงายจงเปน HO

กลโคสมสตรโมเลกลเปน C6H12O6 อตราสวนอยางตาของจานวนอะตอม C:H:O เทากบ 1:2:1 สตรอยางงายจงเปน CH2O


- 26 -

การหาสตรอยางงาย มหลกดงน 1) ตองทราบวาสารทจะหาสตรอยางงายประกอบดวยธาตใดบาง และมปรมาณเทาไร (มวล) 2) หาจานวณโมลของธาตทและตว โดยเอามวลอะตอมหารนาหนกทเปนกรมของแตละธาต 3) ไดคาโมลแลวใหพจารณาเลขทศนยมโดยใหปดเปนเลขตาจวนเตม หากจดทศนยมเปน

0.1 - 0.2 ทง ใหปดลง ถาเปน 0.8 - 0.9 ปดขนอก 1 ถาเปน 0.0 - 0.7 ปดไมไดตองหาตวเลขทตาทสดมาคณอตราสวนโดยโมลใหมคาใกลกบททศนยมทจะปดได แลวปดทศนยมใหเปนจานวนเตม

สตรโมเลกล (Molecular formula) สตรโมเลกลใชแสดงวาสาร 1 โมเลกลประกอบดวยธาตใดบาง และธาตกอะตอม เชน สตร

โมเลกลของนาตาลกลโคส : C6H12O6 หมายความวา 1 โมเลกล ประกอบดวย ธาต C 6 อะตอม, ธาต H 12 อะตอม และธาต O 6 อะตอม

สตรโครงสราง (Structural formula) สตรโครงสรางใชบอกจานวนอะตอมและพนธะทใชยดเหนยวอะตอมในโมเลกล เชน นา ม

สตรโครงสราง : H-O-H คอ 1 โมเลกลประกอบดวย H= 2, O= 1 อะตอม และ H แตละตวยดกบ O ดวยพนธะโควาเลนต ดงนน สตรโครงสรางกคอสตรโมเลกลทระบการจดเรยงอะตอมในโมเลกล ดงแสดงในตารางท 2.1 ตารางท 2.1 ตวอยางสตรเคมของสารประกอบบางชนด

สาร สตรอยางงาย สตรโมเลกล สตรโครงสราง ฟอรมาลดไฮด CH2O CH2O

CH HO

กรดอะซตก CH2O C2H4O2 หรอ

CH3COOH H C

H

H

C

O

O H

ไฮโดรเจนเปอรออกไซด HO H2O2 H-O-O-H

สารอาจมสตรอยางงาย และสตรโมเลกลเหมอนกน เชน ฟอรมาลดไฮด สารตางชนดอาจมสตรอยางงายเหมอนกน แตสตรโมเลกลตางกน เชน ฟอรมาลดไฮด กบ กรดอะซตก

การคานวณสตรอยางงายและสตรโมเลกล ในการคานวณสตรอยางงายและสตรโมเลกล มขนตอนดงตอไปน 1) ตองทราบวาสารนนประกอบดวย ธาตอะไรบาง และมปรมาณเทาไร (อาจกาหนดเปน %) 2) หาจานวณโมลของธาตทและตว โดยเอามวลอะตอมหารนาหนกทเปนกรมของแตละธาต


- 27 -

3) เทยบอตราสวนโมลไดสตรอยางงาย ดงวธทกลาวขางตน 4) คานวณหาสตรโมเลกล โดย

สตรโมเลกล = (สตรอยางงาย)n 5) แกสมการหาคา n

ตวอยาง แคลเซยมไฮไดรดมแคลเซยม 95.2% ไฮโดรเจน 4.8% หาสตรเอมพรคลของสารประกอบน (นน.อะตอม Ca = 40, H =1) วธทา

แคลเซยมไฮไดรด 100 g ม Ca = 95.2 g และ H = 4.8 g

21

4.82.38

14.84092.5

H งจานวนโมลขอCa งจานวนโมลขอ

===

ดงนน สตรเอมพรคลของแคลเซยมไฮไดรด คอ CaH2 ตวอยาง การวเคราะหวตามนซ (กรดแอสคอบก) ในมะเขอเทศ พบวาวตามน 5 กรมประกอบดวย C 2.045 กรม, H 0.230 กรมทเหลอเปน O จงคานวณหาสตรอยางงาย และสตรโมเลกลของวตามนซ

กาหนด มวลโมเลกลของวตามนซ = 176.13 และ มวลอะตอมของ C = 12, H = 1 และ O = 16 วธทา

วตามน 5 กรมประกอบดวย C = 2.045 กรม, H = 0.230 กรมทเหลอเปน O หามวลของ O ในวตามน = มวลวตามนซ – มวลของ C – มวลของ H

= 5 – 2.045 – 0.230 = 2.725 กรม เปลยนมวลใหเปนอตราสวนโมล (โมล = มวลสาร/ มวลอะตอม)

โมล C : H : O = 16

2.725:1

0.230:12

2.045

= 0.170 : 0.230 : 0.170 = 1 : 1.35 : 1 = 3 : 4 : 3

ดงนน สตรอยางงาย คอ C3H4O3 จาก สตรโมเลกล = (สตรอยางงาย)n และ มวลโมเลกลของวตามนซ = 176.13


- 28 -

สตรโมเลกล = (C3H4O3) x n 176.13 = [(3x12) + (4x1) + (3x16)] n 176.13 = (88)n

n = 2 ดงนน สตรโมเลกล คอ C6H8O6

6.7 ผลผลตตามทฤษฎ ผลผลตจรง และรอยละผลผลต ผลผลตตามทฤษฎ (Theoretical yield) ผลผลตตามทฤษฎคดจากสารตงตนททาปฏกรยาอยางสมบรณ 100% ไมมการสญเสย เชน

2H2+ O2 → 2H2O เมอสารตงตน : H2 2 โมล (4 g) ทาปฏกรยากบ O2 1 โมล (32 g) ถาปฏกรยาเกดอยาง

สมบรณไดผลตภณฑ : H2O 2 โมล (36 g) โดยปรมาณ H2O 36 กรม ทคดจากสมการคอ “ผลผลตตามทฤษฎ”

ผลผลตจรง (Actual yield) ผลผลตจรงคอปรมาณผลผลตทเกดขนจรงในการทดลอง ซงอาจมคานอยกวาผลผลตตาม

ทฤษฎ เนองจากอาจมปฏกรยาขางเคยง (Side Reaction) เกดขน หรอปฏกรยานนเกดขนไมสมบรณ เปนผลใหปรมาณของสารผลตภณฑทเกดจรงนอยกวาปรมาณทคานวณจากทฤษฎ

รอยละผลผลต (Percentage yield) การคานวณหารอยละผลผลตจากอตราสวนระหวางผลผลตจรงและผลผลตตามทฤษฎ

100ฤษฎผลผลตตามท

ผลผลตจรง ตรอยละผลผล ×=


- 29 -

ตวอยาง เมอนากรดนาสมบรสทธ 6 กรม ทาปฏกรยากบเพนทานอล 10 กรม ไดเพนทลอะซเตท 12 กรม จงคานวณหารอยละผลผลตของการเตรยมเพนทลอะซเตท สมการการผลต CH3COOH + C5H11OH → CH3COOC5H11 + H2O

กรดนาสม เพนทานอล เพนทลอะซเตท มวลโมเลกล CH3COOH = 60, C5H11OH = 88, CH3COOC5H11 = 130 วธทา CH3COOH + C5H11OH → CH3COOC5H11 + H2O

จานวนโมล 1 mole 1 mole 1 mole จานวนกรม 60 กรม 88 กรม 130 กรม

จากการทดลอง 6 กรม 10 กรม 12 กรม

ขนแรก พจารณาวาสารตงตนใดถกใชหมด จากสมการ CH3COOH 60 กรม ใช C5H11OH = 88 กรม

ในการทดลองใช CH3COOH 6 กรม ใช C5H11OH = 60

680× = 8 กรม

ดงนน เมอปฏกรยาเกดสมบรณ CH3COOH จะถกใชหมด (6 กรม) เพอทาปฏกรยากบ

C5H11OH 8 กรม แตในการทดลองม C5H11OH 10 กรม จงเหลอ C5H11OH 2 กรม (10-8=2) ในกรณน “CH3COOH” เปนสารกาหนดปฏกรยา เพราะหมดกอน โดย “สารกาหนด

ปฏกรยา” (Limiting agent) เปนสารทกาหนดปรมาณของผลตภณฑทจะเกดขน หรอปฏกรยาจะหยดเมอสารกาหนดปฏกรยาถกใชหมด

ขนท 2 นาปรมาณ CH3COOH ทมในปฏกรยาไปคานวณผลผลตตามทฤษฎ จากสมการ CH3COOH 60 กรม ได CH3COOC5H11 = 130 กรม

CH3COOH 6 กรม ได CH3COOC5H11 = 60

6130× = 13 กรม

100ฤษฎผลผลตตามท

ผลผลตจรง ตรอยละผลผล ×=

92.311001312 ตรอยละผลผล =×=


- 30 -

6.8 การเตรยมสารละลาย ปฏกรยาเคมสวนมากเกดในสารละลาย (Solution) โดยสารละลายประกอบดวย 1) ตวทาละลาย (Solvent) 2) ตวถกละลาย (Solute) ความเขมขนของสารละลายสามารถบอกเปน รอยละโดยนาหนก, รอยละโดยปรมาตร,

ปรมาตร/นาหนก หรอนาหนก/ปรมาตร เชนนาเกลอทใชตามโรงพยาบาล 5% (โดยนาหนก) หมายถง สารละลาย 100 กรม มเกลอ NaCl ละลายอย 5 กรม หรอสารละลายกลโคส 0.5% (โดยนาหนก/ปรมาตร) หมายถงสารละลาย 100 ml มกลโคสละลายอย 0.5 กรม

นยามความเขมขนของสารละลายเปนรอยละโดยนาหนก เขยนเปนสตร

100ละลายนาหนกสาร

ถกละลายนาหนกตว กละลายรอยละตวถ ×=

ตวอยาง จงคานวณรอยละของ CaCO3 ในสารละลาย โดยการละลาย CaCO3 23 กรม ในนา 80 กรม

วธทา รอยละ CaCO3 = 100O)H(CaCO

(g)CaCO

23

3 ×+

= 10080)(23

23×

+ = 22 %

โมล/ลตร หรอโมลาร หรอโมลารต (Molarity, M) เปนหนวยของความเขมขนของสารละลาย บอกถงจานวนโมลของสารในสารละลาย 1 ลตร

เชนกรดเกลอเขมขน (HCl) 0.5 M หมายความวาสารละลาย 1 ลตร มกรดเกลอละลายอย 0.5 โมล โดย

มวลโมเลกล(g) นาหนกสารโมล =

1000(ml)ปรมาตร

โมล(l) ปรมาตร

โมลโมลาร ×==

นอกจากนอาจบอกปรมาณของสารตวถกละลายทแตกตวเปนไอออน เชน

โมล/กโลกรม หรอโมแลล (Molal, m) เปนหนวยของความเขมขนของสารละลาย แสดงถงสารละลายทมตวถกละลาย 1 โมล ในตว

ทาละลาย 1 กโลกรม (1000 กรม)


- 31 -

โมแลล = โลกรม)ทาละลาย(กนาหนกตว

ะลายโมลตวถกล

ตวอยาง CaCO3 48 กรม นาไปละลายนา 650 กรม ความเขมขนของสารละลายนเปนกโมแลล (MW ของ CaCO3 = 100)

วธทา โมแลล = 0.7380.6500.48

)1000650(

)10048(

==

สดสวนโมล เปนวธการบอกความเขมขนของสารละลายทใชกนมากในวชาอนทรยเคม สดสวนโมลจะ

แสดงถงจานวนโมล เปรยบเทยบระหวางตวถกละลายและสารละลาย เชน สมมตตวถกละลายมอย n1 โมล ตวทาละลายมอย n2 โมล

จานวนโมลของสารละลาย = n1 + n2

สดสวนโมลของตวถกละลาย =21

1nn

n+

สดสวนโมลของตวทาละลาย =21

2nn

n+

โดย สดสวนโมลของตวถกละลาย กบ สดสวนโมลของตวทาละลาย รวมกนไดเทากบ 1 เสมอ ตวอยาง: จงคานวณความเขมขนสารละลายกรด HCl ในหนวย Molality กาหนดให สารละลายกรด มกรด HCl เทากบ 37.5% โดยมวล

กาหนดมวลโมเลกลกรด H3PO4 = 36.5 g/mol วธทา ในสารละลาย 100 กรม มกรด = 37.5 กรม

ดงนนปรมาณนาในสารละลาย = 100-37.5 = 62.5 กรม หรอ 0.0625 กโลกรม

โมลของ H3PO4 = 36.537.5 = 1.03 โมล

ดงนน โมแลล = kg 0.0625

mol 1.03 = 16.5 โมแลล


- 32 -

เคมในชวตประจาวน

ลกโปงสวรรค ในอากาศมกาซไนโตรเจน (N2) เปนองคประกอบ

หลก ดงนนความหนาแนนของอากาศจะมคาใกลเคยงกบความหนาแนนของกาซไนโตรเจนคอ 1.25 กรม/ลตร (กาซ N2 ท STP 1 โมล หรอ 28 กรม จะมปรมาตร 22.4 ลตร) ดงนน ลกโปงทบรรจอากาศหรอเปาลมเขาไปจงไมสามารถลอยได เพราะมความหนาแนนใกลเคยงกบอากาศภายนอก

ลก โ ป งท ลอยไ ดน น ตองบรรจ ก าซท ม ความหนาแนนนอย (นาหนกเบาทปรมาตรเทากน) เชนฮเลยม (He) และไฮโดรเจน (H2) ในลกโปงสวรรคมการอดกาซไฮโดรเจนซงเบากวาอากาศเขาไปเพอใหลกโปงลอยได กาซไฮโดรเจนเปนกาซไวไฟอยางมากจงระเบดลกไหมไดงายเมอไดรบความรอน สวนกาซฮเลยมเปนกาซเฉอยจะมความปลอดภยกวากาซไฮโดรเจน แตลกโปงทบรรจกาซฮเลยมตองเปนลกโปงทผลตขนมาเฉพาะสาหรบใชกบกาซฮเลยม ทาใหมราคาแพง

ลกโปงสวรรคทขายทวไปบรรจกาซไฮโดรเจนซงมราคาถกกวา ดงนน ผทชอบหรอตองเกยวของกบลกโปงสวรรคอดกาซไฮโดรเจนตองระมดระวงในเรองประกายไฟและความรอน โดยเฉพาะถามลกโปงอยรวมๆ กนจานวนมาก อาจเกดการระเบดขนได 7. แบบฝกหดทายบทท 2

จงตอบคาถามตอไปน 1) ธาต X- มจานวนโปรตรอน อเลคตรอน นวตรอนเทาไหร ถา X คอธาตหม 7 คาบ 3 2) ถาธาตหนงม 3 ไอโซโทปในธรรมชาต ไอโซโทปแรกมมวลอะตอม 16 amu อย 20%

ไอโซโทปทสองมมวลอะตอม 19 amu อย 30% และมวลอะตอมเฉลย 19.9 amu ดงนนไอโซโทปทสามจะมมวลอะตอมเทาไร

3) มวลอะตอมของไอโซโทปทเสถยร 2 ไอโซโทปของโบรอน คอ (19.78%) และ (80.22%) มคา 10.0129 และ 11.0093 amu ตามลาดบ จงคานวณมวลอะตอมเฉลยของโบรอน


- 33 -

4) ทงสเตนมมวลอะตอม 183.84 amu จงหานาหนกเปนกรมของทงสเตน 25 อะตอม 5) ทภาวะมาตรฐาน STP คอทอณหภมและความดนเทาไร 6) สารเคมชนดหนง 7.5 กรม พบวาม C = 3.0735 กรม, H = 0.345 กรม ทเหลอเปน O

จงหาสตรอยางงาย

7) ปฏกรยา )g(OH3)g(CO2)g(O27)g(HC 22262 +→+ ตองใชกาซออกซเจนกลตร

จงจะทาปฏกรยาพอดกบกาซอเทน (C2H6) 25 ลตร ท STP 8) ปฏกรยา 52244 SbCl2FCClFSbCl2CCl +→+ จากการทดลองใช CCl4 100

กรมทาปฏกรยากบ SbCl4F 600 กรม สารใดเปนสารกาหนดปฏกรยา และได SbCl5 กกรม (กาหนด MW ของ CCl4 = 154, SbCl4F = 282.8, CCl2F2 = 121, SbCl5 = 299.3)

9) จงหาปรมาณผลผลตตามทฤษฎ (เปนกรม) ของทองแดงทไดจากการการแยกคอปเปอร(I) ซลไฟด (Cu2S) 1590 g. ปฏกรยาทเกดขนคอ 222 SOCu2OSCu +→+ และถาผลการทดลองไดทองแดง 1,200 g. จงคานวณหาผลผลตรอยละ

10) จงคานวณปรมาตรสารละลายทใชในการเตรยม 10.1) 250 mL 0.35 M KNO3 จากสารละลาย 3.2 M KNO3

10.2) 6.5 L 70 mM NaOH จากสารละลาย 5.2 M NaOH 10.3) 3.0 L 0.15M HCl จากสารละลาย 6.0 M HCl 10.4) 350 mL 20 mM KCN จากสารละลาย 1.2 M KCN

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 2 ขอท 1 โปรตรอน 17, อเลกตรอน 18, นวตรอน 18 ขอท 2 22 amu ขอท 3 10.81 amu ขอท 4 7.629 x 10-21 กรม ขอท 5 ทอณหภม 0oC (273 K) และ ความดน 1 บรรยากาศ (760 mmHg) ขอท 6 C3H4O3 ขอท 7 87.5 ลตร ขอท 8 ตวกาหนดปฏกรยาคอ CCl4 และได SbCl5 389 กรม ขอท 9 รอยละ 94.5 ขอท 10 10.1) 27.34 mL 10.2) 8.75 mL

10.3) 75 mL 10.4) 5.83 mL


- 34 -

บทท 3โครงสรางอะตอม


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอะตอม 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอนภาคพนฐานในอะตอม 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบโครงสรางอเลกตรอนของอะตอม 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการเรยงโครงแบบอเลกตรอน 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบหลกของเอาฟบาว

2. เนอหาของบทเรยน

2.1 อะตอม 2.2 อนภาคพนฐานในอะตอม 2.3 โครงสรางอเลกตรอนของอะตอม 2.4 การเรยงโครงแบบอเลกตรอน 2.5 หลกของเอาฟบาว






5.1 สงเกตความสนใจของผเรยน 5.2 การแสดงความคดเหนของผเรยน

บทท 3 โครงสรางอะตอม

- 36 -

5.3 การรวมกจกรรมในการเรยนการสอนของผเรยน 5.4 การทาแบบฝกหดในชนเรยนและแบบฝกหดทายบทท 3

6. เนอหาบทเรยน 6.1 อะตอม

อะตอม (Atom) คออนภาคขนาดเลกในธาตทไมสามารถแบงแยกไดตามนยามของดอลตน (Dalton) มลกษณะเปนทรงกลม ภายในประกอบดวยนวเคลยส (Nucleus) เปนแกนกลางซงเปนทอยของนวตรอน (Neutron) และโปรตอน (Proton) รวมกนเรยกวานวคลออน (Nucleon) และมกลมหมอกของอเลกตรอน (Electron) เคลอนทอยรอบๆ นวเคลยส

แบบจาลองอะตอมของดอลตน ดอลตน (Dalton) กลาววาสารทกชนดประกอบดวยอนภาคขนาดเลกทสดเรยกวา "อะตอม"

อะตอมจะไมสามารถแบงแยกได ธาตตงแตสองชนดขนไปสามารถรวมตวกนเกดเปนสารประกอบ อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมสมบตเหมอนกนทกประการ อะตอมของธาตตางชนดจะมสมบตตางกน เมอมการคนพบเกยวกบอะตอมมากขน พบวาทฤษฎอะตอมทดาลตนสรปถกตองเพยงบางสวน มบางสวนไมถกตอง เชนระบวาอะตอมของ Ca ตางจากอะตอมของ C แตอธบายไมไดวาตางกนอยางไร หรอไมไดอธบายวาทาไมอะตอมของธาตเดยวกนอาจมมวลไมเทากน

แบบจาลองอะตอมของทอมสน ทอมสน (Thomson) พบวาอะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบดวยอนภาคอเลกตรอนท

มประจเปนลบ อนภาคโปรตอนมประจเปนบวก โปรตอนและอเลกตรอนกระจายอยอยางสมาเสมอ อะตอมมความเปนกลางทางไฟฟา เพราะมจานวนประจบวกเทากบประจลบ

แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด รทเทอรฟอรด (Rutherford) ไดทาการทดลองการกระเจงของรงสอลฟา โดยระดมยงรงสอล

ฟาผานแผนทองคาทมความหนา 0.0004 ซม. พบวารงสสวนมากเคลอนทเปนเสนตรงทะลผานแผนทองคา มบางสวนเบยงเบน และมสวนนอยทสะทอนกลบได ดงแสดงในรปท 3.1


- 37 -

การออกแบบ การเบยงเบนของรงสแอลฟา

รปท 3.1 แบบจาลองของรทเธอรฟอรด (Chang, 1997)

รทเธอรฟอรดเสนอวาอะตอมมศนยกลางซงเรยกวา นวเคลยส ซงมขนาดเลก มประจบวกเรยกวาโปรตอนอย และมประจลบทเรยกวาอเลกตรอนเคลอนทอยภายนอก

ทฤษฎของบอร นกวทยาศาสตรไดพยายามศกษาเรองเกยวกบอะตอม โดยไดเสนอแบบจาลองอะตอมจากการ

ทดลองทเกดขน ซงแบบจาลองของรทเธอรฟอรดไดเปนทยอมรบแตกยงไมสมบรณ ในป ค.ศ. 1913 นล โบร (Niels Bohr) ไดนาทฤษฎกลศาสตรควอนตมมาใชในการทดลองเพอพฒนาแบบจาลองอะตอมของรทเธอรฟอรด แตในการทดลองของเขาสามารถอธบายไดเฉพาะอะตอมของไฮโดรเจนทมอเลกตรอนเพยงตวเดยว 6.2 อนภาคพนฐานในอะตอม

อะตอม มลกษณะเปนทรงกลมแบบกลมหมอก ประกอบดวยอนภาคทมมวลนอยมาก 3 ชนดไดแก นวตรอน โปรตอน และอเลกตรอน มนวเคลยสอยกลางอะตอมทเปนทอยของนวตรอนและโปรตอน เรยกวานวคลออน มอเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสซงไมสามารถกาหนดทศทาง ความเรว และตาแหนงทแนนอนได โดยทอยของอเลกตรอน เรยกวา ออรบทล (Orbital) โดยบรเวณทใกลนวเคลยสมากทสดจะมกลมหมอกอเลกตรอนหนาแนนทสด โดยโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน มสมบตดงตารางท 3.1


- 38 -

ตารางท 3.1 อนภาคในอะตอม อนภาค สญลกษณ ประจ (คลอมบ) นาหนก (กรม)

โปรตอน p+ +1.60x10-19 1.67x10-27 นวตรอน n0 ไมมประจ 1.67x10-27

อเลกตรอน e- -1.60x10-19 9.11x10-31

รปท 3.2 ลกษณะกลมหมอกอเลกตรอน (Chang, 1997)

6.3 โครงสรางอเลกตรอนของอะตอม

จากการศกษาแบบจาลองอะตอม ทาใหทราบวาอะตอมประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนอยรวมกนในนวเคลยส โดยมอเลกตรอนเคลอนทอยรอบๆ ดงแสดงในรปท 3.2 และอยในระดบพลงงานตางกน

เลขควอนตมหลก (Principal quantum number) เลขควอนตมหลก เขยนแทนดวยตวอกษร n บอกถงระดบพลงงานของอเลกตรอนและ

ระยะหางโดยเฉลยจากนวเคลยสของอเลกตรอนนนๆ โดยอเลกตรอนแตละตวมพลงงานตางกนและเปนคาเฉพาะตว อเลกตรอนทมพลงงานใกลเคยงกนรวมตวอยใน “ระดบพลงงานหลก (Shell)” เดยวกนและอยหางจากนวเคลยสเทากน

อเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสตามระดบพลงงาน พบวาอะตอมจะมระดบพลงงานหลก 7 ระดบ โดยใช n แทนระดบพลงงาน n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 หรอระดบพลงงานหลกนอาจเรยกชอ

นวเคลยส

กลมหมอกอเลกตรอน

โปรตอน นวตรอน


- 39 -

เปนตวอกษรคอ K, L, M, N, O, P, Q ตามลาดบ และในระดบพลงงานหลกจะมระดบพลงงานยอย (Subshell) คอ s, p, d, f

ในแตละระดบพลงงานจะบรรจจานวนอเลกตรอนไดสงสด คอเทากบ 2n2 ดงแสดงตวอยางในตารางท 3.2 ตารางท 3.2 จานวนอเลกตรอนทมไดมากทสดในแตละระดบพลงงานหลก

ระดบพลงงาน (Shell, n)

สญลกษณ จานวนอเลกตรอนทมไดมากทสด (2n2)

1 K 2 = 2x12 2 L 8 = 2x22 3 M 18 = 2x32 4 N 32 = 2x42 5 O 50 = 2x52 6 P 72 = 2x62 7 Q 98 = 2x72

ตวอยางโครงสรางพลงงานหลกของอะตอมฮเลยม (He) และอะตอมคลอรน (Cl) แสดงในรปท

3.3

รปท 3.3 โครงสรางพลงงานหลกของ He และ Cl

เลขควอนตมอซมทลหรอออรบทล (Azimuthal or orbital quantum number) เลขควอนตมอซมทลหรอออรบทลเขยนแทนดวยตวอกษร l ในแตละพลงงานหลก “n” จะ

ประกอบดวยระดบพลงงานยอยของอเลกตรอน (Electron subshells) “l” ซงมคาเทากบ 0, 1, 2,…

He4 2

นวเคลยส 2p+, 2n0

2e-

Cl3517

นวเคลยส17p+, 18n0

17e-


- 40 -

n-1 ซงจะกาหนดดวยตวอกษร s, p, d และ f ตามลาดบ โดยถา n = 1 แลว l = 0 คอพลงงานหลก K มเพยง 1 ระดบพลงงานยอย คอ s ดงแสดงดงตอไปน

l อกษรระบระดบพลงงานยอย 0 s 1 p 2 d 3 f 4 g 5 h 6 i

ในแตละระดบพลงงานยอยจะมจานวนอเลกตรอนตางกน และมการจดเรยงทเปนระเบยบ

นกวทยาศาสตรไดศกษาเกยวกบระดบพลงงานยอยเพอกระจายอเลกตรอนในแตละระดบพลงงานหลก เขาสระดบพลงงานยอย โดยอาศยรปแบบโคจรของอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยส และเรยกรปแบบวงโคจรนวาออรบทล (Orbital) โดย 1 ออรบทลจะมอเลกตรอนไดไมเกน 2 อเลกตรอน โดยระดบพลงงานยอย s, p, d, f มจานวนอเลกตรอนและออรบทลดงตอไปน

s ม 1 ออรบทล บรรจอเลกตรอนไดสงสด 2 อเลกตรอน p ม 3 ออรบทล บรรจอเลกตรอนไดสงสด 6 อเลกตรอน d ม 5 ออรบทล บรรจอเลกตรอนไดสงสด 10 อเลกตรอน f ม 7 ออรบทล บรรจอเลกตรอนไดสงสด 14 อเลกตรอน ระดบพลงงานยอย (Subshell) ทอยในแตละระดบพลงงานหลก (Shell) มจานวน = n เมอ n

คอเลขระดบพลงงานหลก (Shell number) • Shell 1 ประกอบดวย 1 subshell • Shell 2 ประกอบดวย 2 subshells • Shell 3 ประกอบดวย 3 subshells

ลาดบพลงงานของ subshells : s<p<d<f โดยเขยนตวเลข shell number ไวหนา subshell เชน 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d,... และอเลกตรอนจะบรรจลงในระดบพลงงานยอยทพลงงานมตาทสดกอนเสมอ


- 41 -

การกระจายตวของอเลกตรอนภายในระดบพลงงานยอย แสดงในตารางท 3.3 ดงน ตารางท 3.3 การกระจายตวของอเลกตรอนภายในระดบพลงงานยอย

ระดบพลงงานหลก Subshell จานวนอเลกตรอน ความจอเลกตรอน 1 1s 2 2 2 2s

2p 2 6

8

3 3s 3p 3d

2 6 10

18

4 4s 4p 4d 4f

2 6 10 14

32

ออรบทลทวางรอบๆ นวเคลยสเปนทอยของอเลกตรอนทมระดบพลงงานเฉพาะ โดยสรปไดดงน

1) ระดบพลงงานหลกประกอบดวยระดบพลงงานยอยขนาดตางๆ 2) ระดบพลงงานยอยประกอบดวยออรบทล 3) อเลกตรอนทกตวในระดบพลงงานยอยมพลงงานเทากน ดงนนอเลกตรอนในออรบทลท

อยใน subshell เดยวกนมพลงงานเทากนดวย โดย 1 ออรบทลจะมอเลกตรอนไดไมเกน 2 อเลกตรอน

รปทรงของออรบทล รปทรงของออรบทลในระดบพลงงานยอยมดงตอไปน 1) รปทรงของออรบทล s (s-orbital) เปนรปทรงกลม แสดงในรปท 3.4

รปท 3.4 รปทรงของ s-orbital (Chang, 1997)


- 42 -

2) รปทรงของออรบทล p (p-orbital) แสดงในรปท 3.5

รปท 3.5 รปทรงของ p-orbital (Chang, 1997)

3) รปทรงของออรบทล d (d-orbital) แสดงในรปท 3.6

รปท 3.6 รปทรงของ d-orbital (Chang, 1997)

4) รปทรงของออรบทล f (f-orbital) แสดงในรปท 3.7

รปท 3.7 รปทรงของ f-orbital

(http://www.microsys.cbhnet.de/Dateien/Chemie/Orbitale/forb.gif)


- 43 -

6.4 การเรยงโครงแบบอเลกตรอน การเรยงโครงแบบอเลกตรอน (Electron configuration) เปนการจดอเลกตรอนลงในออร

บทล โดยจดตามระดบพลงงานหลกและระดบพลงงานยอยตางๆ การเขยนโครงแบบอเลกตรอนจะเขยนตวเลขบอกจานวนอเลกตรอนในแตละออรบทลไวขางบนดานขวาของตวอกษร s, p, d และ f ตามลาดบ การบรรจอเลกตรอนแสดงในรปท 3.8

รปท 3.8 ลาดบการบรรจอเลกตรอน (Chang, 1997)

เชน

H ม 1 อเลกตรอน 1s1 He ม 2 อเลกตรอน 1s2 Li ม 3 อเลกตรอน 1s2 2s1 หรอ [He] 2s1 Be ม 4 อเลกตรอน 1s2 2s2 หรอ [He] 2s2 B ม 5 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p1 หรอ [He] 2s2 2p1 C ม 6 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p2 หรอ [He] 2s2 2p2 N ม 7 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p3 หรอ [He] 2s2 2p3 O ม 8 อเลกตรอน 1s2 2s2 2p4 หรอ [He] 2s2 2p4 การจดอเลกตรอนระดบนอกสดของธาตหม IA, VIIA และ หม O แสดงตวอยางในตารางท

3.4

เรมทน


- 44 -

ตารางท 3.4 ตวอยางการจดอเลกตรอนระดบนอกสดของธาตหม IA, VIIA และ หม O หม IA หม VIIA หม O

Li 2s1 F 2s2 2p5 Ne 2s2 2p6 Na 3s1 Cl 3s2 3p5 Ar 3s2 3p6 K 4s1 Br 4s2 4p5 Kr 4s2 4p6 Rb 5s1 I 5s2 5p5 Xe 5s2 5p6

อเลกตรอนในระดบพลงงานระดบนอกเรยก “วาเลนซอเลกตรอน (Valence electron)”

เกยวของกบการเกดพนธะเคม โดยจานวนวาเลนซอเลกตรอนของธาตหม A มคาเทากบตวเลขของหม เชน

ธาตหม IA (Li, Na) มวาเลนซอเลกตรอน = 1 ธาตหม VIIA (F, Cl) มวาเลนซอเลกตรอน = 7

บางครงอเลกตรอนสามารถบรรจอยกงหนงหรอบรรจเตมออรบทลจะมโครงสรางแบบเสถยร

เชน 24Cr มการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย ดงน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 ไมใช 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 โครงสรางแบบแรกเสถยรกวา เพราะออรบทล 4s และ 3d จะบรรจอเลกตรอนอยกงหนง

ธาตแทรนซชน (Transition element) ทมเลขอะตอมตงแต 21 – 30 จะมวาเลนซอเลกตรอนเปน 2 ยกเวน Cr กบ Cu จะมวาเลนซอเลกตรอนเปน 1

การสญเสยอเลกตรอนทาใหอเลกตรอนเปลยนเปนไอออนบวก อเลกตรอนจะหลดจากระดบพลงงานยอยทมพลงงานสงสดของระดบซงมคา n สงสดของอะตอมนน

เชน 33As มโครงแบบอเลกตรอนเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 เมอเสยอเลกตรอนไป 3 ตว จะเปน As3+ อเลกตรอนทง 3 ตว ใน 4p จะหลดออกไปเหลอโครงแบบอเลกตรอนของ As3+ เปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 6.5 หลกของเอาฟบาว

เอาฟบาว (Aufbau) เปนภาษาเยอรมน ซงมความหมายตรงกบคาในภาษาองกฤษวา "Build up" ดงนน หลกเอาฟบาว คอ "หลกการวางอเลกตรอนเพอสรางอะตอม" คอตองบรรจอเลกตรอนในออรบทลทระดบพลงงานตาไปสง โดย

- เขยนแทนออรบทลดวย - เขยนแทนอเลกตรอนดวย


- 45 -

- ถาออรบทลมอเลกตรอนอยเตมเขยนแทนดวย เรยกอเลกตรอนนวา “อเลกตรอนค”

- ถาออรบทลมอเลกตรอน 1 ตวเขยนแทนดวย เรยกอเลกตรอนนวา “อเลกตรอนเดยว”

- บรรจอเลกตรอนของอะตอมเขาไปในออรบทลทมพลงงานตาสดทยงวางกอน (ดรปลาดบการบรรจอเลกตรอนในออรบทล ในรปท 3.8) เพราะจะทาใหพลงงานรวมของอเลกตรอนมคาตาสด อะตอมจะเสถยรทสด คอ 1s, 2s, 2p, 3s, 3p,…….

- ถามออรบทลทพลงงานเทากนมากกวาหนงออรบทล ใหใชกฎของฮนด (Hund’s rule) คอบรรจในลกษณะททาใหมอเลกตรอนเดยวมากทสด

ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนตามหลกของเอาฟบาว แสดงในรปท 3.9

รปท 3.9 ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนตามหลกของเอาฟบาว

N (Z=7) 1s2, 2s2, 2p3

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

O (Z=8) 1s2, 2s2, 2p4

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

F (Z=9) s2, 2s2, 2p5

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

Ne (Z=10) 1s2, 2s2, 2p6

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

Half-filled configuration

Filled configuration


- 46 -


ยเรเนยม (U)

ยเรเนยมเปนเชอเพลงหลกสาหรบโรงไฟฟาพลงงานนวเคลยร ในธรรมชาตจะพบยเรเนยม 3 ไอโซโทป คอ ยเรเนยม-234 (0.03%) ยเรเนยม-235 (0.7%) และยเรเนยม-238 (99.27%) โดยยเรเนยม-235 เทานนทเปนเชอเพลงหลกของปฏกรยานวเคลยรฟชชน (สวนยเรเนยม-238 ไมสามารถเกดปฏ กร ยา ฟชชนไ ด ) ท ตองผ านกระบวนการเสรมสมรรถนะใหมปรมาณยเรเนยม-235 มากขนและทาใหอยในรปออกไซด แลวอดเปนเมดเลกๆ บรรจในแทงโลหะผสมเซอรโคเนยม (Zr) จานวนหลายแทงประกอบเปนแกนเครองปฏกรณ (Reactor) ททนความดนสงในเตาปฏกรณนวเคลยร มนาเปนตวระบายความรอนและเปนตวหนวงความเรวของนวตรอนดวย

พล ง งานท เ ก ดข นจากเชอเพลงยเรเนยมทาใหไดความรอนปรมาณสง นาทใชระบายความรอนทแกนปฏกรณถกตมจนเ ดอดภายใต ความ ดนส ง กลายเปนไอนาอณหภมสง ไอนานถกนาไปผานเครองแลกเปลยนความรอนเพอผลตไอนาอกครง และส ง ไอน าท ไ ด ออกไปย งโรงไฟฟาเพอหมนกงหนผลตไฟฟาตอไป


- 47 -

7. แบบฝกหดทายบทท 3 จงตอบคาถามตอไปน 1) การจดเรยงพลงงานหลก (Shell) ทงหมดมกระดบ อะไรบาง 2) ระดบพลงงานยอย (Subshell) 4 ระดบแรก ประกอบดวยอะไรบาง (เรยงตามลาดบ

พลงงานจากนอยไปมาก) 3) จงจดเรยงอเลกตรอนของ Cu (ตามระดบพลงงาน) 4) จงจดเรยงอเลกตรอนของ F- (ตามระดบพลงงาน) 5) ธาตทมการจดเรยงแบบ [Ne] 3s2 3p2 คอธาตใดในตารางธาต 6) ระดบพลงงานหลกท 3 มระดบพลงงานยอยใดบาง ตามลาดบ และจอเลกตรอนไดกตว 7) ใครปนผกลาวไววา “สสารประกอบดวยอนภาคขนาดเลกทแบงตอไปอกไมได” 8) จงจดเรยงอเลกตรอนของ Se2- (ตามระดบพลงงาน) 9) ใครเปนผเสนอวาอนภาคทนาไฟฟาได เรยกวา “อเลกตรอน” 10) แบบจาลองของใครททาการทดลองโดยยงรงสอลฟาผานแผนทองคา และพบวารงสอล

ฟาผานสงใดจงเกดการสะทอนกลบได 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 3 ขอท 1 7 ระดบ คอ K L M N O P Q ขอท 2 พลงงานยอยแบงออกเปน 4 ระดบ คอ s p d f ขอท 3 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

ขอท 4 1s2 2s2 2p6 ขอท 5 Si ขอท 6 s p d, 18 อเลกตรอน ขอท 7 ดอลตน

ขอท 8 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 ขอท 9 Johnstone Stoney ขอท 10 Rutherford, นวเคลยส


- 48 -

บทท 4ตารางธาต


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบขนาดอะตอม 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพลงงานการแตกตวเปนไอออน 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสมพรรคภาพอเลกตรอน 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอเลกโทรเนกาตวต 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบโลหะและอโลหะ

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 ขนาดอะตอม 2.2 พลงงานการแตกตวเปนไอออน 2.3 สมพรรคภาพอเลกตรอน 2.4 อเลกโทรเนกาตวต 2.5 โลหะและอโลหะ







บทท 4 ตารางธาต

- 50 -



ตารางธาตทแสดงการจดเรยงธาตมอยหลายแบบ ทนยมใชกนมากเปนแบบทเสนอไวโดยนกเคมชาวรสเซยชอ เมนเดเลฟ (Mendeleev) ในป ค.ศ. 1896 โดยจดเรยงธาตตามเลขอะตอมจากนอยไปมาก เรยกวาตารางธาต (Periodic table) โดยแบงเปนคาบและหม ดงอธบายไดดงน

คาบ (Period) และระดบพลงงานหลกของอเลกตรอน (Shell) คาบ คอ การจดธาตตามแนวนอนของตารางธาต เรยงเลขอะตอมจากนอยไปมาก จากซายไป

ขวาในคาบเดยวกน มทงหมด 7 คาบ ซงคอระดบพลงงานหลกของอเลกตรอนนนเอง ดงนน ระดบพลงงานหลก = คาบของตารางธาต

หม (Group) และวาเลนซอเลกตรอน (Valence electrons) หม คอ ธาตทอยในแนวตงของตารางธาต แตละคาบจะม 8 หมเอ (A) วาเลนซอเลกตรอน (Valence electron) หมายถง จานวนอเลกตรอนทอยในระดบพลงงาน

นอกสด ทใชในการเกดปฏกรยา และบอกวาธาตนนคอหมใดในหม A ดงนน จานวนวาเลนซอเลกตรอน = หมของตารางธาต

รปท 4.1 ตารางธาตทใชในปจจบน (Chang, 1997)


- 51 -

ตารางธาตในปจจบน ดงแสดงในรปท 4.1 แบงธาตในแนวตงเปน 18 แถวหรอ 18 หม โดยธาตทงหมด 18 แถว แบงเปน 2 กลมใหญ ๆ คอกลม A และ B

กลม A ม 8 หม คอหม IA ถง VIIIA สวนกลม B ซงอยระหวางหม IIA และ IIIA ม 8 หมเชนเดยวกน คอ หม IB ถง VIIIB (แตม 10 แนวตง) เรยกธาตกลม B วา ธาตทรานซชน

ธาตในแตละหมของกลม A ถามสมบตคลายกนจะมชอเรยกเฉพาะหม เชน - ธาตหม IA เรยกวา โลหะอลคาไล (Alkali metal) ไดแก Li, Na, K, Rb, Cs, Fr - ธาตหม IIA เรยกวา โลหะอลคาไลนเอรท (Alkaline earth) ไดแก Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra - ธาตหม VIIA เรยกวา ธาตเฮโลเจน (Halogen) ไดแก F, Cl, Br, I, At - ธาตหมท VIIIA มสถานะกาซทงหมด เรยกวา กาซเฉอย (Inert gas) หรอกาซมตระกล

(Noble gas) ไดแก He Ne, Ar, Kr, Xe, Rn สาหรบการแบงธาตเปนคาบ ธาตทงหมดในตารางธาตแบงเปน 7 คาบ ซงในแตละคาบอาจจะ

มจานวนธาตไมเทากน เชน สาหรบคาบตาง ๆ ในตารางธาตแบงเปน 7 คาบดงน คาบท 1 ม 2 ธาต คอ H , He คาบท 2 ม 8 ธาต คอ ตงแต Li ถง Ne คาบท 3 ม 8 ธาต คอ ตงแต Na ถง Ar คาบท 4 ม 18 ธาต คอ ตงแต K ถง Kr คาบท 5 ม 18 ธาต คอ ตงแต Rb ถง Xe คาบท 6 ม 32 ธาต คอ ตงแต Cs ถง Rn คาบท 7 ม 19 ธาต คอ ตงแต Fr ถง Ha รวมทงหมด 105 ธาต เปนกาซ 11 ธาต คอ H, N, O, F, Cl, He, Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn

เปนของเหลว 5 ธาต คอ Cs, Fr, Hg, Ga และ Br ทเหลอเปนของแขง คาบท 6, 7 ยาวมากสามารถแยกออกเปน 2 คาบยอย • ธาตท 58-71 “อนกรมแลนทาไนด” อยถดจากธาตแลนทานม (La) • ธาตท 90-103 “อนกรมแอกทไนด” อยถดจากธาตแอกทเนยม (Ac) โดยสมบตของธาตในตารางธาตเปลยนแปลงอยางสมาเสมอในคาบหนงๆ จากซายไปขวา

6.1 ขนาดอะตอม

เนองจากอเลกตรอนโคจรรอบนวเคลยสตลอดเวลาดวยความเรวสงและไมมตาแหนงทแนนอน ดงนนไมสามารถวดขนาดอะตอมทแนนอนได และอะตอมสวนใหญมกรวมกนอยในรปสารประกอบ ดงนนจงคดขนาดอะตอมดวยรศมอะตอม โดยมคาเทากบครงหนงของระยะระหวางนวเคลยสของอะตอมคทสรางพนธะหรออะตอมทอยชดกน


- 52 -

แนวโนมขนาดอะตอมของธาตตางๆ ในตารางธาต หมเดยวกน หากพจารณาธาตในหมเดยวกน ขนาดอะตอมใหญขนจากบนลงลาง เมอ

เลขอะตอมเพมขน ทาใหจานวนโปรตอนในนวเคลยส อเลกตรอนและระดบพลงงานทมอเลกตรอนอยเพมขนดวย ธาตในหมเดยวกนมขนาดอะตอมใหญขนตามเลขอะตอม (จากบนลงลาง) ดงแสดงในรปท 4.2

คาบเดยวกน หากพจารณาธาตในคาบเดยวกน ขนาดอะตอมของธาตจะเลกลงจากซายไปขวา เมอเลขอะตอมเพมขน (เลขอะตอมแสดงถงจานวนโปรตอนทนวเคลยส) จานวนโปรตอนมากขน ธาตทมโปรตอนมากจะดงดดวาเลนซอเลกตรอนไดแรงกวาธาตทมโปรตอนนอย ทาใหอะตอมมขนาดเลกลง

รปท 4.2 แนวโนมขนาดอะตอมของธาตในตารางธาต (หนวยเปนพโคเมตร) (Chang, 1997)


- 53 -

6.2 พลงงานการแตกตวเปนไอออน พลงงานไอออไนเซชน (Ionization Energy, IE) คอ พลงงานทใหแกอะตอมอสระในสถานะ

กาซเพอดงอเลกตรอนออกจากอะตอม กลายเปนไอออนบวก ดงสมการ H (g) + พลงงาน → H+ (g) + e-

แตละธาตจะมคาพลงงานไอออไนเซชนแตกตางกน อะตอมทมอเลกตรอนหลายตวจะมพลงงานไอออไนเซชนไดหลายคา พลงงานทใชดงอเลกตรอนใหหลดออกในแตละครง เรยก พลงงานไอออไนเซชนระดบท 1, 2... หรอ IE1, IE2,… โดยพลงงานทใชดงอเลกตรอนจะเพมสงขนตามระดบทเพมขน นนคอ IE1 < IE2 < IE3 ….

แนวโนมของคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตพจารณาไดจากรป 4.3

รปท 4.3 แนวโนมของคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาต (Chang, 1997)

ธาตทมอเลกตรอน 1 ตว คอ ธาตไฮโดรเจน (H)

H (g) + พลงงาน IE → H+ (g) + e- IE = 1,312 kJ/mol ธาตไฮโดรเจนมพลงงานไอออไนเซชนเทากบ 1,312 กโลจลตอโมล แสดงวาหากตองการดงอเลกตรอนจากธาตไฮโดรเจนใหหลดออกมาตองใชพลงงาน 1,312 กโลจลตอโมล

ธาตทมอเลกตรอนมากกวา 1 ตว เชน ธาตลเทยม (Li) Li (g) + พลงงาน IE1 → Li+ (g) + e- IE1 = 520 kJ/mol Li+ (g) + พลงงาน IE2 → Li2+ (g) + e- IE2 = 7,297 kJ/mol Li2+ (g) + + พลงงาน IE3 → Li3+ (g) + e - E3 = 11,810 kJ/mol


- 54 -

จากคาขางตนจะเหนวาพลงงานไอออไนเซชนระดบท 1 (IE1) จะมคานอยสดเพอดงอเลกตรอนทอยวงนอกสด (วาเลนซอเลกตรอน) ออกมา เพราะอเลกตรอนดงกลาวอยหางจากนวเคลยสมากจงหลดออกไดงาย ใชพลงงานนอย ในขณะทพลงงานไอออไนเซชนระดบท 2 และ 3 มคามากขน เนองจากอเลกตรอนอยใกลนวเคลยส ดงนนตองใชพลงงานมากในการดงอเลกตรอนใหหลดออกมาตามลาดบ

แนวโนมพลงงานไอออไนเซชนของธาตตางๆ ในตารางธาต หมเดยวกน คาพลงงานไอออไนเซชนระดบท 1 ของธาตในหมเดยวกนมแนวโนมลดลง

จากบนลงลางของตารางธาต เนองจากธาตในหมเดยวกนเมอเลขอะตอมเพมขน อะตอมจะมขนาดใหญขนตามระดบพลงงาน วาเลนซอเลกตรอนจงอยหางนวเคลยสมากขน ทาใหแรงดงดดระหวางนวเคลยสกบวาเลนซอเลกตรอนลดลง จงใชพลงงานไมมากในการดงวาเลนซอเลกตรอนใหหลดออก โดยคาพลงงานไอออไนเซชนตรงกนขามกบขนาดอะตอม ดงแสดงในรปท 4.4

คาบเดยวกน คาพลงงานไอออไนเซชนของธาตในคาบเดยวกนมแนวโนมเพมขนตามเลขอะตอมจากซายไปขวาของตารางธาต เนองจากธาตในคาบเดยวกนมขนาดอะตอมลดลงตาม แรงดงดดระหวางนวเคลยสกบวาเลนซอเลกตรอนมคาเพมขน ทาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมไดยากขน คาพลงงานไอออไนเซชนจงสงขนดวย

รปท 4.4 แนวโนมพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 (KJ/mol) (Whitten และคณะ, 2003)

6.3 สมพรรคภาพอเลกตรอน

สมพรรคภาพอเลกตรอน (Electron Affinity) หรอ EA คอปรมาณพลงงานทอะตอมในสภาวะกาซคายออก เพอรบอเลกตรอนแลวกลายเปนไอออนลบ เชน

Cl (g) + e- ---> Cl- (g) + พลงงาน EA = -349 kJ/mol Na (g) + e- ---> Na- (g) + พลงงาน EA = -52.9 kJ/mol


- 55 -

แสดงวา Cl รบอเลกตรอนไดงายกวา Na เพราะคายพลงงานออกมาไดมากกวา (เครองหมายลบแสดงใหเหนวาเปนปฏกรยาคายความรอน)

ดงนน ธาตทมคา EA ตดลบมากๆ จะรบอเลกตรอนไดงายเกดเปนไอออนลบไดงายกวาโลหะซงมคา EA เปนคาลบนอย ซงอะตอมทมพลงงาน EA ตดลบนอยหรอเปนบวกนอยๆ จะมแนวโนมทเสยอเลกตรอนไดมาก

แนวโนมสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตตางๆ ในตาราง แนวโนมสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตตางๆ ในตาราง แสดงในรปท 4.5 ถาพจารณา

คาสมพรรคภาพอเลกตรอนโดยไมคานงถงเครองหมายลบ พบวา หมเดยวกน สมพรรคภาพอเลกตรอนลดลงจากบนลงลาง (มคาลบนอย) เชนเดยวกบคา

IE และตรงขามกบขนาดอะตอม คาบเดยวกน สมพรรคภาพอเลกตรอนเพมขนจากซายไปขวา (มคาลบมาก) เชน ธาตใน

คาบท 2 มคาสมพรรคภาพของ Li < F แสดงวา F รบอเลกตรอนไดดกวา Li

รปท 4.5 แนวโนมสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตในตารางธาต (Whitten และคณะ, 2003)

6.4 อเลกโทรเนกาตวต

อเลกโทรเนกาตวต (Electronegativity หรอ EN) คอความสามารถของอะตอมทจะดงอเลกตรอนครวมพนธะเขาหาตวเอง และมแนวโนมคลายกบสมพรรคภาพอเลกตรอนและพลงงานไอออไนเซชน แตตรงกนขามกบขนาดอะตอม โดยคาอเลกโทรเนกาตวตนไมสามารถวดได คาทใชอยจงเปนคาทกาหนดขนมา โดยใหฟลออรน (F) มคาอเลกโทรเนกาตวตสงทสดคอเทากบ 4.0 และแฟรนเซยม (Fr) มคาอเลกโทรเนกาตวตตาทสดคอเทากบ 0.8 ดงแสดงในรปท 4.6 และ 4.7


- 56 -

รปท 4.6 คาอเลกโทรเนกาตวตของธาต (Whitten และคณะ, 2003)

รปท 4.7 แนวโนมอเลกโทรเนกาตวตของธาตในตารางธาต (Whitten และคณะ, 2003)

แนวโนมอเลกโทรเนกาตวตของธาตตางๆ ในตารางธาต หมเดยวกน คาอเลกโทรเนกาตวตลดลงจากบนลงลาง เชน ธาตในหม IA อเลกโทร

เนกาตวต Li > Na > K > Rb > Cs > Fr คาบเดยวกน คาอเลกโทรเนกาตวตเพมขนจากซายไปขวา เชน ธาตในคาบท 2 อเลกโทร

เนกาตวต Li < Be < B < C < N < O < F


- 57 -

6.5 โลหะและอโลหะ โลหะ (Metal) โลหะเปนธาตทอยดานซายของตารางธาต มแนวโนมทจะเสยอเลกตรอนไดงาย คอมคา

พลงงานการแตกตวเปนไอออนตา ในคาบเดยวกนความเปนโลหะจะลดลงจากซายไปขวา ในหมเดยวกนธาตทอยดานลางมความเปนโลหะมากกวา โดย “มมลางดานซายเปนโลหะมากทสด คอ Fr”

โลหะสวนใหญเปนของแขงทอณหภมหอง (ยกเวนปรอททเปนของเหลว) มจดหลอมเหลวสง นาความรอน นาไฟฟา (ยกเวนตะกวมจดหลอมเหลวตาและนาไฟฟาไดตา) ตหรอรดเปนแผนได สะทอนแสงได

โลหะเปนพวกทชอบใหอเลกตรอน เพราะมพลงงานไอออไนเซชนตา อเลกตรอนทหลดออกไปทาใหโลหะมอเลกตรอนวงนอกสดครบแปด ตามกฎออกเตต วาเลนซอเลกตรอนของโลหะทหลดออกจะเคลอนทรอบๆ โลหะ เรยกวาทะเลอเลกตรอน ทาใหโลหะนาความรอนและไฟฟาไดด

โลหะสามารถตหรอรดใหเปนแผนไดเพราะการรดโลหะเปนการทาใหอนภาคของโลหะเลอนไถลโดยไมหลดออกจากกน เนองจากมพนธะหรอมวาเลนซอเลกตรอนยดอนภาคเหลานไว

อโลหะ (Non-metal) อโลหะ มสมบตตางจากโลหะและธาตกงโลหะ มความสามารถในการดงดดระหวางอะตอม

และรบอเลกตรอน อโลหะจะมประจไฟฟาเปนลบโดยการรบอเลกตรอนจากอะตอมของธาตอน อโลหะเปนอนกรมเคมในตารางธาต ประกอบดวย 1) ธาตในกลมฮาโลเจน 2) ธาตในกลมกาซมตระกล 3) ธาตตอไปน

ไฮโดรเจน (Hydrogen - H) คารบอน (Carbon - C) ไนโตรเจน (Nitrogen - N) ออกซเจน (Oxygen - O) ฟอสฟอรส (Phosphorus - P) กามะถน (Sulfur - S) ซลเนยม (Selenium - Se)


- 58 -

เคมในชวตประจาวน สญลกษณแทนชอธาต

โดยทวไป สญลกษณแทนชอธาตจะใชตวอกษรหนงหรอสองตวแรกของชอภาษาองกฤษ แตสงสยไหมวาทาไมธาตบางชนด เชน พวกทองคา (Gold) หรอเงน (Silver) จงใชสญลกษณเปน Au และ Ag ตามลาดบ สาเหตทเปนเชนนนเพราะวาธาตบางชนดจะใชชอในภาษาลาตนในการระบสญลกษณแทนชอธาต ดงตวอยางเชน

ธาต ชอภาษาองกฤษ สญลกษณ ชอภาษาลาตน ความหมาย

พลวง Antimony Sb Stibium Eye-paint

ทองแดง Copper Cu Cuprum From Cyprus

ทองคา Gold Au Aurum Gold

เหลก Iron Fe Ferrum Iron or sward

ตะกว Lead Pb Plumbum Lead

ปรอท Mercury Hg Hydragyrum Liquid silver

โปแตสเซยม Potassium K Kalium Potasium or potash

เงน Silver Ag Argentum Silver or money

โซเดยม Sodium Na Natrium Sodium

ดบก Tin Sn Stannum Tin

ทงสเตน Tungsten W Wolframium Tansten

7. แบบฝกหดทายบทท 4

จงตอบคาถามตอไปน 1) ความหมายของสมพรรคภาพอเลกตรอน (Electron Affinity) 2) จงเรยงลาดบธาตตอไปน

2.1) ตามขนาดอะตอมจากเลกไปใหญ: Li, Na, Mg, C, O 2.2) ตาม Ionization Energy จากนอยไปมาก: Mg, P, S, Cl 2.3) ตาม Electronegativity จากนอยไปมาก: C, O, F, N, Si 2.4) ตาม Electron affinity จากนอยไปมาก: Br, Cl, I, Al


- 59 -

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 4 ขอท 1 พลงงานทคายออกเมออะตอมในสถานะกาซรบอเลกตรอน ขอท 2 2.1) O, C, Li, Mg, Na

2.2) Mg, P, S, Cl 2.3) Si, C, N, O, F 2.4) I, Br, Al, Cl


- 60 -

บทท 5พนธะเคม


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบประเภทของปฏกรยาเคม 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพนธะเคม 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพนธะไอออนก 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพนธะโลหะ 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพนธะโควาเลนซ 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 1.7 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบเรโซแนนซในสารประกอบโควาเลนซ 1.8 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนซ 1.9 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบไฮบรไดเซชน

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 ประเภทของปฏกรยาเคม 2.2 พนธะเคม 2.3 พนธะไอออนก 2.4 พนธะโลหะ 2.5 พนธะโควาเลนซ 2.6 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 2.7 เรโซแนนซในสารประกอบโควาเลนซ 2.8 ทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนซ 2.9 ไฮบรไดเซชน



บทท 5 พนธะเคม

- 62 -

4. สอและอปกรณการเรยนการสอน 4.1 เอกสารคาสอน รายวชา 303107 เคมพนฐาน 4.2 เอกสารประกอบการสอนในรปแบบ Power Point 4.3 เครองฉายภาพ LCD และคอมพวเตอร พรอมโปรแกรม Power Point



6. เนอหาบทเรยน 6.1 ประเภทของปฏกรยาเคม

การเกดปฏกรยาเคมตองเปนไปตามกฎทรงมวล ซงกลาววา “มวลสารในปฏกรยาเคมไมมการสญหายหรอเกดขนมาใหม” ดงนนจงตองดลสมการเคม หรอเขยนเลขสมประสทธใหถกตองทกครง ปฏกรยาเคม แบงออกได 5 ประเภท ดงน

1) ปฏกรยาการรวมตว (Addition หรอ combination reaction) เปนการรวมกนของสารตงแต 2 ชนดขนไป แลวไดสารใหม

ตวอยาง C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

2) ปฏกรยาการแยกสลาย (Decomposition reaction) สารประกอบสลายตวใหสารใหมตงแต 2 ชนดขนไป

ตวอยาง H2O (l) → H2 (g) + 21 O2 (g)

3) ปฏกรยาการแลกเปลยน (Displacement หรอ exchange reaction) เกดจากไอออน

ของสารประกอบทาปฏกรยาแลกเปลยนหรอสลบตาแหนงกน ตวอยาง CaCl2 (aq) + 2AgNO3 (aq) → 2AgCl (s) + Ca(NO3)2 (aq)


- 63 -

4) ปฏกรยาการเผาไหม (Combustion reaction) ปฏกรยาระหวางธาตหรอสารประกอบกบออกซเจนทาใหไดความรอนเกดขน

ตวอยาง CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l) + ความรอน 5) ปฏกรยาสะเทน (Neutralization reaction) ปฏกรยาระหวางกรดและเบส ทาใหได

ผลตภณฑเปนเกลอและนาเกดขน ตวอยาง HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq)+ H2O (l) 6.2 พนธะเคม

พนธะเคม (Chemical Bonding) เปนแรงยดเหนยวภายในระหวางอะตอม หรอไอออน รวมกนเปนโมเลกล พนธะเคมเกดจากการทาใหวาเลนซอเลกตรอน (Valence electron) หรออเลกตรอนวงนอกสดของอะตอมใหมจานวนอเลกตรอนครบ 8 ตว ซงเปนไปตามกฎออกเตต ทาใหธาตนนเสถยร ดวยวธการตางๆ ดงแสดงดงรปท 5.1 คอ

1) ใหอเลกตรอนกบอะตอมอน 2) รบอเลกตรอนจากอะตอมอน 3) ใชอเลกตรอนรวมกนกบอะตอมอน

ชนดของพนธะเคม พนธะเคมแบงตามแรงยดเหนยวไดดงแสดงในตารางท 5.1 ตอไปน

ตารางท 5.1 การแบงพนธะเคมตามแรงยดเหนยว พนธะภายในโมเลกล (Intramolecular bond) แรงระหวางโมเลกล (Intermolecular force) 1) พนธะไอออนก (Ionic bond) 2) พนธะโลหะ ( Metallic bond) 3) พนธะโควาเลนซ (Covalent bond) →

1) พนธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond) 2) แรงแวนเดอรวาลส (Van der Waals force)

- แรงขวค-ขวค (Dipole-dipole force) - แรงขวค-ขวคเหนยวนา (Dipole-

induced dipole force) - แรงการกระจายหรอแรงลอนดอน

(Dispersion force หรอ London force)


- 64 -

ธาตในตารางธาตมเพยงไมกธาตทอยอยางอสระในธรรมชาต เชน ทองคา (Au), เงน (Ag) แตอะตอมของธาตสวนใหญจะรวมตวกนเกดเปนโมเลกล เชนอะตอมคลอรน (Cl) อาจรวมตวกบอะตอมคลอรนกนเองเกดเปนโมเลกลคลอรน (Cl2) อาจรวมกบธาตอน เชน H ในอตราสวน 1:1 เปนไฮโดรเจนคลอไรด (HCl) แรงดงดดระหวางอะตอมของธาตทาใหเกดเปนโมเลกลนเรยกวา พนธะเคม ซงแบงออกเปน พนธะไอออนก และพนธะโควาเลนซ โดยวธการทาใหเกดพนธะแสดงในรปท 5.1

พนธะไอออนก พนธะโควาเลนซ พนธะโลหะ

รปท 5.1 การเกดพนธะเคมระหวางอะตอม (Silberberg, 2007) 6.3 พนธะไอออนก

พนธะไอออนก (Ionic Bond) คอแรงยดเหนยวทเกดจากอะตอมโลหะซงมคาพลงงานไอออไนเซชนตา กบอโลหะซงมคาพลงงานไอออไนเซชนสง โดยเกดการรบหรอใหอเลกตรอนหนงตวหรอมากกวา อะตอมกลายเปนไอออนทมไอออนบวกและไอออนลบ เมอไอออนทงสองเขามาอยใกลกนจะเกดแรงดงดดทางไฟฟาทแขงแรงระหวางประจไฟฟาตรงขามทาใหไอออนทงสองยดเหนยวกนดวยแรงทางไฟฟา โลหะมแนวโนมทจะใหอเลกตรอนกลายเปนไอออนบวก ในขณะทอโลหะมแนวโนมทจะรบอเลกตรอนกลายเปนไอออนลบ เชน โซเดยมซงเปนโลหะใหอเลกตรอนกลายเปนไอออนบวก

−+ +→ eNaNa

คลอรนซงเปนอโลหะจะรบอเลกตรอนกลายเปนไอออนลบ −− →+ CleCl

Na e-

Na+

Cl BrNa

การถายเทอเลคตรอน การใชอเลคตรอนรวมกน ทะเลอเลคตรอน

การถายเทอเลกตรอน การใชอเลกตรอนรวมกน ทะเลอเลกตรอน


- 65 -

การเกดสารประกอบโซเดยมคลอไรด (NaCl) จากอะตอมโซเดยม (Na) และอะตอมคลอรน (Cl) เกดจากอะตอมโลหะ Na มเลขอะตอม = 11 มการจดเรยงอเลกตรอน 2, 8, 1 และอะตอมอโลหะ Cl มเลขอะตอม = 17 มการจดเรยงอเลกตรอน 2, 8, 7 โดย Na จะสญเสยอเลกตรอน 1 ตว กลายเปน Na+ และมการจดเรยงอเลกตรอนใหมเปน 2, 8 สวน Cl จะรบอเลกตรอนจาก Na กลายเปน Cl- และมการจดเรยงอเลกตรอนใหมเปน 2, 8, 8 เกดสารประกอบโซเดยมคลอไรด ดงแสดงในรปท 5.2

Na + Cl → Na+ + Cl- → NaCl

รปท 5.2 การเกดสารประกอบโซเดยมคลอไรด

(http://www.school-for-champions.com/chemistry/images/bonding_types-nacl.gif) สารประกอบไอออนกเกดไดดถาโมเลกลประกอบดวย อะตอมธาตหมท 1, 2 (โลหะ) ซงให

อเลกตรอนงาย (พลงงานไอออไนเซชนตา) กบธาตหม 6 และ 7 (อโลหะ) ทชอบรบอเลกตรอน (พลงงานสมพรรคภาพอเลกตรอนสง) เชน โพแทสเซยมคลอไรด (KCl) แมกนเซยมออกไซด (MgO)

สมบตของสารประกอบไอออนก สารประกอบไอออนกจะเปนผลกแขง แตเปราะและแตกงาย ยดเหนยวกนดวยแรงยดเหนยว

ทางไฟฟา ไมนาไฟฟาเมออยในสภาพของแขง แตจะนาไฟฟาไดเมอละลายนาหรอหลอมเหลว เนองจาก ไอออนแยกออก และเปนอสระจากกน เกดการเคลอนทของอเลกตรอนทาใหนาไฟฟาได มจดหลอมเหลวและจดเดอดสง จงใชพลงงานมากในการทาลายแรงดงดดระหวางไอออนใหกลายเปนของเหลว 6.4 พนธะโลหะ

พนธะโลหะ (Metallic bond) เปนแรงยดเหนยวอะตอมโลหะไวดวยกน เมออะตอมของโลหะอยรวมกน อะตอมโลหะจะนาวาเลนซอเลกตรอนมาใชรวมกน เกดสภาพของไอออนบวก สวน


- 66 -

วาเลนซอเลกตรอนทงหมดจะเปนอสระ เคลอนทไปมาระหวางอะตอมใกลเคยงได จงมสภาพคลายกบมกลมหมอกหรอทะเลอเลกตรอนรอบอะตอมโลหะ เกดแรงดงดดระหวางไอออนบวกและลบภายในโลหะ ดงรปท 5.3

รปท 5.3 ทะเลอเลกตรอน (http://scienceaid.co.uk/chemistry/fundamental/bonding.html)

สมบตของโลหะ 1) เปนตวนาไฟฟาไดด เพราะมอเลกตรอนเคลอนทตลอดเวลา แตโลหะนาไฟฟาไดนอยลง

เมออณหภมสงขน เนองจากไอออนบวกมการสนสะเทอนดวยความถและชวงกวางทสงขนทาใหอเลกตรอนเคลอนทไมสะดวก

2) โลหะมจดหลอมเหลวสง เพราะพนธะในโลหะเปนพนธะทเกดจากแรงยดเหนยวระหวางวาเลนซอเลกตรอนอสระทงหมดในโลหะกบไอออนบวกจงเปนพนธะทแขงแรงมาก ยกเวนตะกวทมจดหลอมเหลวตา

3) โลหะนาความรอนไดด เพราะมอเลกตรอนทเคลอนทไปมา โดยอเลกตรอนซงอยตรงตาแหนงทมอณหภมสง จะมพลงงานจลนสง และสามารถถายเทความรอนใหแกสวนอนๆ ของโลหะทมอณหภมตากวาได

4) โลหะมผวมนวาว เพราะอเลกตรอนทเคลอนทอยางอสระจะรบและกระจายแสงออกมา จงทาใหโลหะสามารถสะทอนแสงได

5) โลหะตแผเปนแผนหรอดงออกเปนเสนได เพราะไอออนลบอเลกตรอนจากทาหนาทเสมอนกาวยดไอออนบวกไมใหหลดจากกน 6.5 พนธะโควาเลนซ

พนธะโควาเลนซ (Covalent Bond) เปนพนธะในโมเลกลทเกดจากอะตอม 2 อะตอมทมคาอเลกตรอนโตรเนกาตวตใกลเคยงกนหรอเทากน โดยแตละอะตอมมความสามารถทดงอเลกตรอนไว


- 67 -

กบตว ดงนนอเลกตรอนครวมพนธะจงไมไดอย ณ อะตอมใดอะตอมหนง จงเหมอนมการใชอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมครวมพนธะนนๆ และวาเลนซอเลกตรอนของแตละอะตอมเปนไปตามกฎออกเตต คอครบ 8 ดงรปท 5.4

รปท 5.4 การใชอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมครวมพนธะตามกฎออกเตต

(http://www.school-for-champions.com/chemistry/bonding_types.htm) พนธะโควาเลนซแบบโคออรดเนต พนธะโควาเลนซแบบโคออรดเนต (Coordinate covalent bond) คลายกบพนธะโควาเลนต

คอ มการใชอเลกตรอนรวมกน แตตางกนทพนธะโคออรดเนตโควาเลนตมอะตอมใดอะตอมหนงเปนตวใหอเลกตรอนถง 2 ตว สวนอกอะตอมหนงเขามาใชคอเลกตรอนเทานน ไมตองนาอเลกตรอนมาดวย

เชน แอมโมเนยมไอออน (NH4+) เกดจากโมเลกลของแอมโมเนย (NH3) สรางพนธะกบ

ไฮโดรเจนไอออน (H+)

NH3 มอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค สามารถใชรวมกบ H+ (H+ ไมมอเลกตรอนเลย) พนธะโค

วาเลนซระหวาง NH3 กบ H+ ประกอบดวยคอเลกตรอนจาก NH3 ฝายเดยว พนธะนเรยก “พนธะโควาเลนซแบบโคออรดเนต” สตรโครงสรางอาจใชลกศร → แทนขด แสดงวาอเลกตรอนคมาจากอะตอมใด เชน แอมโมเนยมไอออน

อเลกตรอนทใชรวมกน


- 68 -

อะตอมครวมพนธะ อะตอมทใชอเลกตรอนรวมกนเรยกวา อะตอมครวมพนธะ แบงเปน 3 ชนดดวยกน 1) พนธะเดยว (Single bond) เกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนอะตอมละ 1 อเลกตรอน

เชน F2, Cl2, H2O เปนตน สตรโครงสรางเขยนแทนคทสรางพนธะดวย 1 ขด ดงรปท 5.5

, F-F H-O-H

รปท 5.5 อะตอมครวมพนธะของ F2 และ H2O (Chang, 1997)

2) พนธะค (Double bond) เกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนของธาตทงสองเปนค หรออะตอมละ 2 อเลกตรอน เชน O2, CO2, C2H4 เปนตน สตรโครงสรางเขยนแทนคทสรางพนธะดวยขดค (2 ขด) ดงรปท 5.6

รปท 5.6 อะตอมครวมพนธะของ O2 และ C2H4 (Chang, 1997)

3) พนธะสาม (Triple bond) เกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนอะตอมละ 3 อเลกตรอน ของ

ธาตทงสอง เชน N2 และ C2H2 เปนตน สตรโครงสรางเขยนแทนคทสรางพนธะดวย 3 ขด ดงรปท 5.7

รปท 5.7 อะตอมครวมพนธะของ C2H2 (Chang, 1997)

ความยาวพนธะ ความยาวพนธะ (Bond length) คอระยะหางระหวางอะตอมทจะทาใหอะตอมทงสองดงดด

กนไดดทสด (คอมพลงงานตาหรอเสถยรมาก)


- 69 -

พลงงานพนธะ พลงงานพนธะ (Bond energy) คอพลงงานเพอแยกอะตอมในสถานะกาซทยดกนดวยพนธะ

ใหหลดจากกน หากเปรยบเทยบความแขงแรง, พลงงานพนธะ และความยาวพนธะของอะตอมคเดยวกนจะเปนดงน

ความแขงแรงพนธะ: พนธะสาม > พนธะค > พนธะเดยว พลงงานพนธะ : พนธะสาม > พนธะค > พนธะเดยว ความยาวพนธะ : พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม สาหรบพนธะระหวางอะตอมคหนง ความยาวพนธะจะเปนปฏภาคผกผนกบความยาวพนธะ

ถาความยาวพนธะสน พลงงานพนธะจะมคามาก พลงงานพนธะทมากแสดงถงความเสถยรของพนธะหรอความแขงแรง ตวอยาง พนธะระหวาง C−C แบบตางๆ ดงแสดงในตารางท 5.2 ตอไปน ตารางท 5.2 พนธะระหวาง C−C แบบตางๆ (Chang, 1997)

โมเลกล ชนดของพนธะ ความยาวพนธะ (pm) พลงงานพนธะ (kJ.mol-1 ) H3C−CH3 C−C 154 348

H2C=CH2 C=C 134 614

HC≡CH C≡C 120 839 สวนพลงงานพนธะ เมอสรางพนธะจะมการคายความรอน (เครองหมายลบ) เมอสลายพนธะ

จะมการดดความรอน (เครองหมายบวก) ตวอยางพลงงานพนธะแสดงในตารางท 5.3 ตารางท 5.3 พลงงานพนธะสาหรบพนธะชนดตางๆ (Chang, 1997) ชนดของพนธะ พลงงานพนธะ (kJ.mol-1) ชนดของพนธะ พลงงานพนธะ (kJ.mol-1)

C−H 413 C−C 348

C−F 489 C=C 614

C−Cl 339 C≡C 839

C−Br 285 C−O 358

C−I 218 C=O 745

C−N 305 O−H 463

H−Cl 431 Cl−Cl 242


- 70 -

โมเลกลทอมตว (Saturated molecule) มเพยงพนธะเดยวในโมเลกล โมเลกลทไมอมตว (Unsaturated molecule) มพนธะค หรอพนธะสามตงแต 1 พนธะ ขน

ไปในโมเลกล Diatomic molecule คอในหนงโมเลกลประกอบดวยสองอะตอม เชน H2, O2 Polyatomic molecule คอในหนงโมเลกลประกอบดวยอะตอมมากกวาสองอะตอม เชน

H2O (ประเภททมมากกวา 1 พนธะ/โมเลกล) การคานวณพลงงานพนธะ พลงงานพนธะ (Bond energy) คอความรอนของปฏกรยา (ΔHrxn) หรอ การเปลยนแปลง

เอนทาลป (ΔH) ของปฏกรยา เชน สลายพนธะ H2 (g) → 2H (g) ΔH =+435kJ สรางพนธะ 2H (g) → H2 (g) ΔH =-435kJ ความรอนของปฏกรยา (ΔHrxn) หาไดจาก

ΔHrxn = ΣΔHbonds broken + ΣΔHbonds formed สลายพนธะใน

โมเลกลสารตงตน สรางพนธะในโมเลกล

ผลตภณฑ โดย

ΔHbonds broken (สลายพนธะ) = พลงงานพนธะ ΔHbonds formed (สรางพนธะ) = -(พลงงานพนธะ)

ตวอยางการคานวณพลงงานพนธะ

ตวอยาง จากสมการตอไปน CH4 (g) + Cl2 (g) → CH3Cl (g) + HCl (g) จงคานวณหาเอนทาลปของปฏกรยา (ΔHrxn) วธทา จากขอมลพลงงานพนธะและการเขยนสตรโครงสรางพบวา

HH C H

H+ Cl Cl

HH C Cl

H+ H Cl

+414kJ/mole

+243kJ/mole

-326kJ/mole -413

kJ/mole


- 71 -

คานวณพลงงานการสลายพนธะได (เฉพาะพนธะทเปลยนแปลง) ΔHbonds broken (สลายพนธะ) = C−H(+414) + Cl−Cl(+243) = +657 kJ ΔHbonds formed (สรางพนธะ) = C−Cl(-326) + H−Cl(-431) = -757 kJ ΔHrxn = ΣΔHbonds broken + ΣΔHbonds formed

= +657-757 = -100 kJ ของแขงโควาเลนซ (Covalent solid) สารประกอบโควาเลนซมจดหลอมเหลวสง, ละลายยาก, นาไฟฟาไมด, บางชนดแขงมาก,

อะตอมยดกนอยางแขงแรง, มโครงผลกแบบตาขาย คลายกบสารประกอบไอออนก เชน SiO2 และเพชร เปนตน

ชนดของพนธะโควาเลนซ 1) พนธะโควาเลนซชนดไมมขว (Non-polar covalent bonds) พนธะนมกพบในโมเลกลทประกอบดวยอะตอมของธาตชนดเดยวกน หรออะตอมของธาตตาง

ชนดทมคาอเลกโทรเนกาตวต (Electronegativity, EN) ใกลเคยงกน มกมาจากอะตอมชนดเดยวกน เชน H−H, Cl−Cl, O=O ซงอะตอมทง 2 มคา EN เทากน นวเคลยสดงอเลกตรอนครวมพนธะดวยแรงเทากน กลมหมอกของอเลกตรอนคนจงกระจายระหวางอะตอมเทากน พนธะประเภทนไมมสภาพขว และโมเลกลไมมสภาพขว ดงแสดงในรปท 5.8

รปท 5.8 โมเลกลไมมสภาพขวของโมเลกล Cl2 (McMurry and Fay, 2003)

2) พนธะโควาเลนซชนดมขว (Polar covalent bonds) โมเลกลประกอบดวยอะตอมของธาตตางชนดทมคา EN ตางกน เชน H−Cl โดย

- อะตอมทมคา EN มากจะดง e- เขาหาตวเองไดมาก ทาใหมประจเปนลบ (δ-) - อะตอมทม EN นอย ประจเปนบวก (δ+)

ตวอยาง สารประกอบโควาเลนซชนดมขว เชนไฮโดรเจนฟลออไรด (HF) (Whitten และคณะ, 2003)


- 72 -

คา EN ของอะตอม F มคามากกวาคา EN ของอะตอม H ดงนน F จงดงอเลกตรอนเขาหา

ตวเองไดมากกวาทาใหผลตภณฑทได (HF) เปนสารประกอบทม 2 ขว (Dipole) ดงนนสตรโมเลกลของ HF อาจเขยนเปน (Whitten และคณะ, 2003)

อะตอม H มประจบวกบางสวน แทนดวย δ+ อะตอม F มประจลบบางสวน แทนดวย δ-

สมบตทวไปของสารประกอบโควาเลนซ สารประกอบโควาเลนซจะมจดหลอมเหลวตา ไมนาไฟฟา ความหนาแนนตา ความดนไอสง

ทาใหระเหยไดงาย บางชนดมกลนเฉพาะตว เชน แอลกอฮอล และอเธอร 6.6 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลจะพบในโมเลกลทยดเหนยวดวยพนธะโควาเลนต ประกอบดวยพนธะไฮโดรเจนและแรงแวนเดอรวาลส

พนธะไฮโดรเจน พนธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond) เปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทมคาสงมาก โดยเกด

ระหวางอะตอมไฮโดรเจนกบธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสง อะตอมทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบอะตอม H ได คอฟลออรน (F), ออกซเจน (O), และไนโตรเจน (N) เชน H2O, HF, NH3 เปนตน เชนในโมเลกล NH3 (พนธะโควาเลนตในโมเลกล) จะพบวาอะตอม H ในพนธะ N−H ดงดดกบอะตอม N ในอกโมเลกลหนงอยางงายดายเกดเปน “พนธะไฮโดรเจน” (เกดระหวางโมเลกล) ขน ดงรปท 5.9


- 73 -

จดประ (….) แทนพนธะไฮโดรเจน

รปท 5.9 พนธะไฮโดรเจนใน NH3 (McMurry and Fay, 2003)

พนธะไฮโดรเจนแขงแรงนอยกวาพนธะไอออนกและพนธะโควาเลนซ เนองจากเปนแรงดงดดทางไฟฟาออนๆ ระหวางโมเลกลทมขว แตแขงแรงมากกวาแรงวนเดอรวาลส และแมจะเปนแรงอยางออนแตกมอทธพลตอสมบตของสาร เชน ทาใหจดเดอดและจดหลอมเหลวสงกวาปกต ดงรปท 5.10

รปท 5.10 พนธะไฮโดรเจนในนา (McMurry and Fay, 2003)

แรงแวนเดอรวาลส แรงแวนเดอรวาลส (van der Waals force) คอ แรงดงดดแบบออนๆ ระหวางโมเลกลทชวย

ยดโมเลกลเขาดวยกน เชน กาซคารบอนไดออกไซด ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และในกาซเฉอย เชน ฮเลยม (He), นออน (Ne), อารกอน (Ar) และ ครปตอน (Kr) เปนตน

แรงแวนเดอรวาลส ม 3 ชนด คอ 1) แรงขวค-ขวค (Dipole-dipole force) 2) แรงขวค-ขวคเหนยวนา (Dipole-induced dipole force) 3) แรงการกระจายหรอแรงลอนดอน (Dispersion force หรอ London force) แรงขวค-ขวค (Dipole-dipole force) เกดจากการกระทาระหวางโมเลกลแบบมขว ซงมขวแบบถาวร เชน I-Cl I-Cl ดง

รปท 5.11


- 74 -

รปท 5.11 แรงกระทาระหวางโมเลกลแบบมขว (http://www.meta-synthesis.com/webbook/13_lab-matrix/matrix.php?id=1391)

แรงขวคมบทบาทสาคญในการจดเรยงตวทเปนระเบยบของโมเลกลในผลก สาหรบโมเลกลใน

สถานะกาซและของเหลว โมเลกลมการจดเรยงตวอยางไมเปนระเบยบ เพราะมการเคลอนไหวมากจงเปนผลใหแรงขวคมทงแบบผลกและดงดด เชนรปท 5.12

รปท 5.12 การจดเรยงตวทเปนระเบยบของโมเลกลของแขง ของเหลว และกาซ (Chang, 1997)

แรงขวค-ขวคเหนยวนา (Dipole-induced dipole force) คอแรงระหวางโมเลกล 2 ประเภทโมเลกลทมขวจะเหนยวนาใหโมเลกลอนเกดสภาพขวดวย

เชน H-Cl Cl-Cl ซงเกดสภาพขวออนๆ ขนใน Cl2 จากการเหนยวนาจากสภาพขวใน HCl ดงรปท 5.13


- 75 -

รปท 5.13 แรงกระทาระหวางโมเลกลแบบมขว แรงการกระจายหรอแรงลอนดอน (Dispersion force หรอ London force) เกดระหวางโมเลกลทไมมขวดวยกน F2 F2 แรงลอนดอน คอแรงทเกดจากการดงดดทางไฟฟาของโมเลกลทไมมขว ซงมกเปนโมเลกลท

เกดจากอะตอมชนดเดยวกน ซงแรงดงดดทางไฟฟานนเกดไดจากการเคลอนทของอเลกตรอนทเสยสมดลทาใหเกดขวเลกนอย และขวไฟฟาเกดขนชวคราว หรอเรยกวา Temporary dipole force จะเหนยวนาโมเลกลขางเคยงใหมแรงยดเหนยวเกดขน ดงรปท 5.14

อเลกตรอนสมาเสมอ อเลกตรอนมการเปลยนแปลงตามเวลา

รปท 5.14 แรงกระทาระหวางโมเลกลทไมมขว (McMurry and Fay, 2003) 6.7 เรโซแนนซในสารประกอบโควาเลนซ

เรโซแนนซ (Resonance) เปนการเขยนสตรโครงสรางแบบจดของลวอสทมมากกวา 1 แบบ เชนโอโซน (O3) มโครงสรางเรโซแนนซ 2 แบบ (Chang, 1997) คอ

NO3

- มโครงสรางเรโซแนนซ 3 แบบ (Chang, 1997) คอ


- 76 -

NO2

- มโครงสรางเรโซแนนซ 2 แบบ (McMurry and Fay, 2003) คอ

(I) (II)

จาก (I, II) : N สรางพนธะเดยวและพนธะค อยางละ 1 พนธะกบ O แตจากการทดลองพบวาพนธะระหวาง N−O ทง 2 มความยาวและความแขงแรงของพนธะเทากน โดยความยาวพนธะมคาระหวางพนธะเดยวและพนธะค

ปรากฏการณทไมสามารถเขยนสตรลวอสไดเพยงสตรเดยวเพอแสดงโครงสรางอเลกตรอนได “ปรากฏการณเรโซแนนซ” โครงสราง I, II เรยก “โครงสรางเรโซแนนซ” เขยน ↔ ระหวางสตรลวอส โครงสรางเรโซแนนซของสารมการจดลาดบอะตอมในโมเลกลเหมอนกน ตางกนเฉพาะการกระจายอเลกตรอนในพนธะเทานน

ตวอยางสารเคมทมสตรโครงสรางเรโซแนนซ อนๆ ไดแก เบนซน (Chang, 1997)

หรอ คารบอเนตไอออน (CO3

2-) (Whitten และคณะ, 2003)


- 77 -

ไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) (Whitten และคณะ, 2003)

ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด (N2O4) (Whitten และคณะ, 2003)

อยางไรกตาม สตรโครงสรางตอไปน ไมถอวาเปนโครงสรางเรโซแนนซกน

ประจฟอรมาล ประจฟอรมาล (Formal charge) ใชทานายประจของธาตในสารประกอบ โดยอาศย

โครงสรางลวอส ประจฟอรมาลในอะตอมหนงๆ สามารถคานวณจากสตร ประจฟอรมาล = V-N-½B

โดย V = จานวนวาเลนซอเลกตรอนของอะตอม

N = จานวนวาเลนซอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ B = จานวนวาเลนซอเลกตรอนทงหมดในพนธะรอบอะตอมนน

ตวอยาง จงหาประจฟอรมาลของ NH4+,

วธทา จาก ประจฟอรมาล = V-N-½B ประจฟอรมาลของ N = 5-0-(8x½) = +1 ประจฟอรมาลของ H = 1-0-(2x½) = 0 ประจรวมของโมเลกล = +1 เทากบ ประจโครงสรางลวอส


- 78 -

BrCl3 , ประจฟอรมาลของ Br = 7-4-(6x½) = 0 ประจฟอรมาลของ Cl = 7-6-(2x½) = 0 ประจรวมของโมเลกล = 0 เทากบ ประจโครงสรางลวอส เมอคานวณประจฟอรมาลของอะตอมตางๆ ในโมเลกลของสารประกอบทไมมประจ เชน HF,

H2O, SO2 ประจฟอรมาล = 0 6.8 ทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนซ

ทฤษฎออรบทลโมเลกล (Molecular orbital theory ; MO theory ) ทฤษฎออรบทลโมเลกลเปนทฤษฎทใชอธบายวาทงโมเลกลและอะตอมตางกมออรบทลซงเปน

ทอเลกตรอนสามารถเขามาอยได โดยแตละออรบทลมพลงงานตางกนไป หลกการสาคญของทฤษฎออรบทลโมเลกลจะพจารณาวาอเลกตรอนในออรบทลโมเลกลไมไดอยประจาท แตสามารถเคลอนทไดทวทงโมเลกล

ถาเปนออรบทลของ อะตอม เรยกวา ออรบทลอะตอม ถาเปนออรบทลของ โมเลกล เรยกวา ออรบทลโมเลกล ขอดของทฤษฎออรบทลโมเลกลสามารถทานายการเกดเปนโมเลกล สมบตทางแมเหลก และ

ใหความเขาใจเกยวกบสภาวะเราของโมเลกล การซอนเหลอมกนของออรบทลอะตอม ทาใหเกดออรบทลโมเลกลซงแบงไดเปน 2 แบบ คอ 1) ออรบทลโมเลกลแบบสรางพนธะ (Bonding molecular orbital; BMO) การเกดออร

บทลโมเลกลแบบนทาใหอเลกตรอนมพลงงานลดลง คอมความเสถยรมากขน 2) ออรบทลโมเลกลแบบตานพนธะ (Anti-bonding molecular orbital; AMO) การเกด

ออรบทลโมเลกลแบบนจะทาใหอะตอมทไดมพลงงานเพมขน คอมความเสถยรนอยลง ออรบทลโมเลกลทเกดจากการผสมออรบทลอะตอม แสดงดงรปท 5.15


- 79 -

รปท 5.15 ออรบทลโมเลกลทเกดจากการผสมออรบทลอะตอม (Whitten และคณะ, 2003)

จากภาพออรบทลโมเลกลของการเกดพนธะใน H2 เกดจากการรวมตวของ 1s ออรบทล

อะตอมจานวน 2 ออรบทลของ 2 นวเคลยสทเหมอนกน ได 2 ออรบทลโมเลกล คอออรบทลโมเลกลหนงเปนการสรางพนธะ (Bonding) และออรบทลโมเลกลหนงเปนแบบตานการสรางพนธะ (Anti-bonding)

ทฤษฎพนธะวาเลนซ (Valance bond, VB) ทฤษฎพนธะวาเลนซเปนทฤษฎทใชอธบายการเกดพนธะดวยการซอนเหลอมกนของออรบทล

อะตอมในโมเลกลทม 2 อะตอม อเลกตรอนเดยวของทงสองอะตอมสามารถแลกเปลยนทอยกนได หรอบางครงอเลกตรอนเดยวอาจอยในบรเวณของอะตอมหนงหรอระหวางสองอะตอมได โดยทวไป ถาอเลกตรอนมสปนเหมอนกนเมอเขาใกลกนจะมการผลกกน แตถาอเลกตรอนมสปนตรงกนขาม เมอเขาใกลกนจะมการดงดดกนเกดขน

การซอนเหลอมกนม 2 แบบ คอ 1) การซอนเหลอมตามแนวปลายเกดเปนพนธะซกมา (σ-bond) 2) การซอนเหลอมตามแนวขางเกดเปนพนธะไพ (π-bond) การซอนเหลอมตามแนวปลาย เชน

1) ออรบทล s กบออรบทล s ซอนกนจะเกดพนธะซกมา


- 80 -

2) ออรบทล s กบออรบทล p ซอนกนจะเกดพนธะซกมา 3) ออรบทล p กบออรบทล p ซอนกนจะเกดทงพนธะซกมาและพนธะไพโดยทถาใชสวนหว

มาซอนกนจะเกดพนธะซกมา

การซอนเหลอมตามแนวขาง เชน การใชสวนขางมาซอนกนจะเกดพนธะไพ

อะตอมทงสองเกดการซอนเหลอมกนแลวทาใหโมเลกลทไดมพลงงานตาสด โดยการซอนเหลอมของออรบทลจะสอดคลองกบความแขงแรงของพนธะ คอถามอเลกตรอนหนาแนนมากในตาแหนงทซอนเหลอม (ระหวางนวเคลยสของสองอะตอม) พนธะทเกดขนกจะมความแขงแรง

ขอดของทฤษฎพนธะวาเลนซ คอใชอธบายการเกดพนธะเมอทราบรปรางโมเลกล และยงสามารถอธบายไดวาทาไมพนธะเดยวมความยาวพนธะมากกวาพนธะค และพนธะคมความยาวพนธะมากกวาพนธะสาม รวมถงอธบายลาดบความแขงแรงของพนธะไดอกดวย

ลาดบความแขงแรงของพนธะ พนธะสาม > พนธะค > พนธะเดยว ความยาวพนธะ พนธะสาม < พนธะค < พนธะเดยว

โดย พนธะเดยว เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ

พนธะค เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ และ พนธะไพ 1 พนธะ พนธะสาม เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ และ พนธะไพ 2 พนธะ ในสวนของความยาวพนธะ พบวาพนธะคและพนธะสามสนกวาพนธะเดยวเนองจากมการ

ซอนเหลอมตามแนวขาง เกดพนธะไพ ดงนนอะตอมจงตองอยชดกน เพอใหสามารถซอนเหลอมกนไดตามแนวขาง ในขณะทพนธะเดยวไมมการซอนเหลอมตามแนวขาง อยางไรกตามพนธะสามสนกวาพนธะคเนองจากมการซอนเหลอมตามแนวขางถงสองแกน ในขณะทพนธะคมการซอนเหลอมตามแนวขางเพยงแกนเดยว


- 81 -

ตวอยางเชน F2 (F : 1s22s22p5) การจดเรยงอเลกตรอนของ F (Z=9) 1s2 2s2 2p5 หรอ 1s2 2s2 2px

2 2py2 2pz

1

โดยอเลกตรอนเดยวอาจอยใน px py หรอ pz (ใหอยท pz) และออรบทลทมอเลกตรอนเตมแลวไมมสวนเกยวของในการเกดพนธะ ดงแสดงอเลกตรอนทเกยวของในการสรางพนธะเปนรปท 5.16

รปท 5.16 อเลกตรอนทเกยวของในการสรางพนธะของ F2

(http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/chemical_bonding/covalent3.htm)

2pz1 มอเลกตรอนเดยวทสรางพนธะได มการซอนเหลอมออรบทลตามแนวปลายเปนพนธะ

ซกมา (σ) รปการซอนเหลอมของออรบทล 2pz แสดงไดดงรปท 5.17

รปท 5.17 อเลกตรอนทเกยวของ p-orbital ในการสรางพนธะของ F2

(http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/chemical_bonding/covalent3.htm)

พนธะซกมา

อเลกตรอนคทไมสรางพนธะ


- 82 -

พจารณาโมเลกลของ N2 เมออะตอมอยหางกน หมายถงแตละอะตอมตางกอยในสภาวะพน การจดอเลกตรอนของ N (Z=7) คอ 1s2 2s2 2p3 (3 e- เดยว) หรอ 1s2 2s2 2px

1 2py1 2pz

1

การซอนเหลอมจะเกดกบออรบทล p เทานน โดยเมออะตอมเขาใกลกนจะมการซอนเหลอม

กนทงแนวปลายและแนวขาง เกดเปน 1 พนธะซกมา และ 2 พนธะไพ ได “พนธะสาม” ดงรปท 5.18 และ 5.19

1s2 2s2 2px1 2py

1 2pz1N :

1s2 2s2 2px1 2py

1 2pz1N :

σ

e- คทไมใชสรางพนธะ

π π

e- คทไมใชสรางพนธะ

N N

รปท 5.18 อเลกตรอนทเกยวของในการสรางพนธะของ N2

รปท 5.19 อเลกตรอนทเกยวของออรบทล p ในการสรางพนธะของ N2

(http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/chemical_bonding/covalent3.htm) 6.9 ไฮบรไดเซชน

ไฮบรไดเซชน (Hybridization) คอกระบวนการรวมกนของออรบทลในอะตอมเดยวกนทมระดบพลงงานตางกน เชนออรบทล s และ p เกดเปนไฮบรดออรบทล (Hybrid orbital) ซงมลกษณะ สมบต และระดบพลงงานเทากนทกประการ ใชอธบายโมเลกลทมตงแต 3 อะตอมขนไป


- 83 -

ประเภทของไฮบรดออรบทล 1) ไฮบรดออรบทล sp3 เกดจากการรวมกนระหวางออรบทล s 1 ออรบทลและออรบทล p 3 ออรบทลไดไฮบรด

ออรบทลเปนรปทรงสหนา ดงรปท 5.20

รปท 5.20 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp3 (Chang, 1997)

เมอเกดกระบวนการไฮบรไดเซชนแบบนไดระดบพลงงานใหม โดยระดบพลงงานของทง 4 ออรบทลจะเทากน และมรปรางเดยวกน เรยกออรบทลใหมนวาไฮบรดออรบทล sp3 สามารถสรางพนธะเดยวได 4 พนธะ (Whitten และคณะ, 2003)

พจารณาโมเลกลของ CH4 จากอะตอม C สรางพนธะกบ H รวม 4 พนธะ แสดงวา C ตองม

อเลกตรอนเดยววงนอก 4 ตว ซงไดจากการจดอเลกตรอนจากแบบ sp3 ตองใชพลงงานจากภายนอก


- 84 -

ในการทาไฮบรไดเซชน (C : 1s2 2sp3 พนธะทง 4 ใน CH4 เกดจากออรบทล 1s ของ H 4 อะตอม ซอนเหลอมกบออรบทล 2sp3 ของ C 1 อะตอม ดงรปท 5.21

รปท 5.21 รปทรงของโมเลกล CH4 (McMurry and Fay, 2003)

2) ไฮบรดออรบทล sp2 เปนการนาเอาออรบทล s 1 ออรบทลและออรบทล p 2 ออรบทลมารวมกนเกด เปนไฮบรด

ออรบทล sp2 เปนรปทรงสามเหลยมแบนราบ ดงรปท 5.22

รปท 5.22 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp2 (Chang, 1997)


- 85 -

เมอเกดกระบวนการไฮบรไดเซชน ระดบพลงงานของทง 3 ออรบทลจะเทากน และมรปรางเดยวกน เรยกออรบทลใหมนวาไฮบรดออรบทล sp2 สามารถสรางพนธะเดยวได 3 พนธะ (Whitten และคณะ, 2003)

พจารณาโมเลกลของ BF3 จากสตรโมเลกล B สรางพนธะกบ F รวม 3 พนธะ แสดงวา B ตองมอเลกตรอนเดยววงนอก 3 ตว ซงไดจากการจดอเลกตรอนจากแบบ sp2 เกดการไฮบรไดเซชนไดระดบพลงงานใหม

การทาไฮบรไดเซชนจะใชพลงงานจากภายนอก (B : 1s2 2sp2) พนธะเดยวทง 3 ใน BF3 เกดจากออรบทล 2pz

1 ของ F (F : 1s2 2s2 2px2 2py

2 2pz1) ทง 3 อะตอมซอนเหลอมกบไฮบรด

ออรบทล 2sp2 ของ B 1 อะตอม ดงรปท 5.23

รปท 5.23 รปทรงของโมเลกล BF3 (Chang, 1997)

3) ไฮบรดออรบทล sp เกดจากการรวมกนระหวางออรบทล s และออรบทล p อยางละหนงออรบทลไดไฮบรดออร

บทลเปนเสนตรงดงรปท 5.24

รปท 5.24 การรวมกนแบบไฮบรดออรบทล sp (Chang, 1997)


- 86 -

เมอเกดกระบวนการไฮบรไดเซชนแบบนระดบพลงงานของทง 2 ออรบทลจะเทากน และม

รปรางเดยวกน เรยกออรบทลใหมนวาไฮบรดออรบทล sp สามารถสรางพนธะเดยวได 2 พนธะ (Whitten และคณะ, 2003)

พจารณาโมเลกลของ BeCl2 จากสตรโมเลกล Be สรางพนธะกบ Cl รวม 2 พนธะ แสดงวา Be ตองมอเลกตรอนเดยววงนอก 2 ตว ซงไดจากการจดอเลกตรอนจากแบบ sp เกดการไฮบรไดเซชนไดระดบพลงงานใหม

การทาไฮบรไดเซชนจะใชพลงงานจากภายนอก (Be : 1s2 2sp2) พนธะเดยวทง 2 ใน BeCl2 เกดจาก pz ของ Cl (Cl : [Ne] 3s2 3px

2 3py2 3pz

1) ซอนเหลอมกบ 2sp ของ Be ดงรปท 5.25

รปท 5.25 รปทรงของโมเลกล BeCl2 (Whitten และคณะ, 2003)

เคมในชวตประจาวน เครองวดระดบอลกอฮอล

ในปจจบน เจาหนาทตารวจไดมการนาเคร อง วดระดบอลกอฮอลมาใ ช กบ ผขบขยานพาหนะอยางแพรหลาย โดยเฉพาะชวงเทศกาลวนหยด หรอในยามวกาล เพอลดและปองกนปญหาดานอบตเหตในทองถนน ผขบขตองเปาลมหายใจเขาไปในเครอง แลวเครองจะบอกระดบอลกอฮอลออกมา

หลกการทางานของเครองวดระดบอลกอฮอลนคอ อลกอฮอลจากลมหายใจจะเขาทาปฏกรยากบโปแตสเซยมไดโครเมตในสภาวะกรด ไดเปนกรดอะซตก ดงแสดงในสมการตอไปน


- 87 -

3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O เอทธานอล โปแตส

เซยมไดโครเมต (สสม)

กรดซลฟรก

กรดอะซตก โครเมยม (III) ซลเฟต (สเขยว)

โปแตสเซยมซลเฟต

ในปฏกรยาน อลกอฮอลจะถกออกซไดซไดเปนกรดอะซตก และโครเมยม (VI) ในไดโครเมตไอออน (มสสม) จะถกรดวซเปนโครเมยมไอออน (III) ซงมสเขยว คาดชนการเปลยนสทอานจากมเตอรทเทยบคามาตรฐานแลวจะบอกถงระดบอลกอฮอลในเลอดของผขบขยานพาหนะ สาหรบประเทศไทยไดกาหนดระดบอลกอฮอลในเลอดสาหรบผขบขยานพาหนะ ไมใหเกน 50 มลลกรมเปอรเซนต (มลลกรมอลกอฮอลตอเลอด 100 มลลลตร) ตามประกาศกฎกระทรวงมหาดไทย ฉบบท 16/2537


จงตอบคาถามตอไปน 1) OHCOONaCHNaOHCOOHCH 233 +→+ เปนปฏกรยาประเภทใด 2) วาเลนซอเลกตรอนหลดจากอะตอมไดงาย อเลกตรอนเคลอนทอยางเปนอสระในผลกทา

ใหนาไฟฟาและความรอนไดด เปนสมบตของพนธะใด 3) จงเขยนสตรแบบจด (แบบลวอส) ของ KNO3 4) ทาไมสารประกอบไอออนก จงนาไฟฟาเมออยในสภาพสารละลาย 5) แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลใน F2, Cl2, Br2 คอแรงทเรยกวาอะไร 6) จงหาเอนทาลปของปฏกรยาตอไปน OH2COO2CH 2224 +→+ เมอกาหนด

พลงงานพนธะ C-H = 413 kJ.mol-1, C=O = 745 kJ.mol-1, O-H = 463 kJ.mol-1 และ O=O = 498 kJ.mol-

7) แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทมขวกบโมเลกลทไมมขว โดยโมเลกลทมขวจะเหนยวนาใหโมเลกลทไมมขวเกดการเสยสมดลของอเลกตรอน เกดขวขนชวคราว คอแรงทมชอวาอะไร


- 88 -

8) โมเลกล CH4 มไฮบรไดเซชนแบบใด 9) พนธะไฮโดรเจนเปนแรงระหวางโมเลกลระหวางอะตอม H กบอะตอมใด 10) รปทรงของการไฮบรไดซแบบ sp2 และ sp เปนเชนไร

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 5 ขอท 1 ปฏรยาสะเทน ขอท 2 พนธะโลหะ

ขอท 3 ขอท 4 เพราะไอออนสามารถเคลอนทอยางอสระ ขอท 5 London force หรอ dispersion fore ขอท 6 คายความรอน 694 kJ.mol-1 ขอท 7 Dipole-induced dipole interaction ขอท 8 sp3 ขอท 9 ธาต F, O, N ขอท 10 sp2 เปนสามเหลยม sp เปนเสนตรง

[K]+ O N O

O

-

บทท 6สมดลเคม


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบปฏกรยาผนกลบได 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบคาคงทสมดล 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอตราการเกดปฏกรยาเคมและคาคงทสมดล 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบประเภทของสมดล 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบความสมพนธระหวาง KC และ KP 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบขอสงเกตเกยวกบคาคงทของสมดล 1.7 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบขนตอนการหาคาคงทสมดล 1.8 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบขอสรปเกยวกบคาคงทสมดล 1.9 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบหลกของเลอชาเตอลเอ 1.10 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบองคประกอบทมผลตอสมดลเคม 1.11 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบพลงงานอสระกบสมดลเคม 1.12 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบความดนยอย

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 ปฏกรยาผนกลบได 2.2 คาคงทสมดล 2.3 อตราการเกดปฏกรยาเคมและคาคงทสมดล 2.4 ประเภทของสมดล 2.5 ความสมพนธระหวาง KC และ KP 2.6 ขอสงเกตเกยวกบคาคงทของสมดล 2.7 ขนตอนการหาคาคงทสมดล 2.8 ขอสรปเกยวกบคาคงทสมดล 2.9 หลกของเลอชาเตอลเอ 2.10 องคประกอบทมผลตอสมดลเคม 2.11 พลงงานอสระกบสมดลเคม 2.12 ความดนยอย

บทท 6 สมดลเคม

- 90 -

3. วธการสอนและกจกรรมการเรยนการสอน 3.1 บรรยายในชนเรยน 3.2 ตอบขอซกถามของผเรยน 3.3 การถาม-ตอบระหวางผสอนและผเรยน 3.4 ใหผเรยนทาแบบฝกหด






สมดลเคม คอ ภาวะสมดลไดนามก เกดเมอระบบมสมบตคงทแลว แตยงคงมการเปลยนแปลงทผนกลบได โดยอตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา เทากบอตราการเกดปฏกรยายอนกลบ สมบตจงไมเปลยนแปลง และทสภาวะสมดล ความเขมขนของสารตงตนและผลตภณฑคงทไมเปลยนแปลง เชน

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g) (1) CaO (s) + CO2 (g) → CaCO3 (s) (2)

เมออตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา (Rate of forward reaction) ปฏกรยา (1) เทากบ

อตราการเกดปฏกรยายอนกลบ (Rate of reverse reaction) ปฏกรยา (2) แลว ในขณะนนระบบมสมบตคงท เรยกวา ภาวะสมดล (Equilibrium state)

สมบตของสมดลเคม 1) ตองเกดในระบบปด 2) เกดการเปลยนแปลงทผนกลบได 3) ทภาวะสมดลอตราการเกดปฏกรยาไปขางหนาจะเทากบอตราการเกดปฏกรยาผนกลบ


- 91 -

4) มสารตงตนเหลออยทกสารในระบบ 5) สมบตของระบบคงท

6.1 ปฏกรยาผนกลบได

คอ ปฏกรยาเคมทสารตงตนทาปฏกรยาเปลยนไปเปนผลตภณฑแลว สารผลตภณฑนนทาปฏกรยากนเปลยนกลบมาเปนสารตงตน โดยกาหนดวา

- สารตงตนทาปฏกรยาเปลยนไปเปนผลตภณฑ เรยกวา ปฏกรยาไปขางหนา (Forward reaction)

- สารผลตภณฑทาปฏกรยากนเปลยนกลบมาเปนสารตงตน เรยกวา ปฏกรยายอนกลบ (Reverse reaction)

ตวอยางปฏกรยาเคมทผนกลบได (McMurry and Fay, 2003)

โดย N2O4 (g) → 2NO2 (g) คอปฏกรยาไปขางหนา

2NO2 (g) → N2O4 (g) คอปฏกรยาไปยอนกลบ ปฏกรยานเกดขน ณ เวลาตางๆ ดงแสดงในรปท 6.1

รปท 6.1 ปฏกรยาของ N2O4 (Silberberg, 2007)


- 92 -

จากรปท 6.1 ปฏกรยาการสลายตวของกาซไดไนโตรเจนเตตระออกไซด (N2O4) ซงไมมสเปนกาซไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) ซงมสนาตาล โดยปฏกรยาเกดขนจากการนากาซ N2O4 ใสไวในขวดทปดฝา จะสงเกตวากาซในขวดจะเรมเปนสนาตาลเมอเวลาเปลยนไป ซงสนาตาลเกดจากสของกาซ NO2 ทเกดขนจากการสลายตวของกาซ N2O4 และกาซในขวดจะมสทเขมขนจนคงท เมอระยะเวลาผานไปจานวนโมเลกลของ N2O4 จะลดลงทาให N2O4 สลายตวไดชาลงดวย ระหวางทโมเลกลของ N2O4 สลายตว จะเกดโมเลกลของ NO2 ขน และเมออตราการเกดปฏกรยาไปขางหนา (การสลายตวของ N2O4 ) เทากบอตราการเกดปฏกรยายอนกลบ (การเกด N2O4 ) ภาวะนเรยกวา ภาวะสมดล สามารถเขยนกราฟแสดงความสมพนธของความเขมขนตามเวลาได ดงรปท 6.2

รปท 6.2 การเปลยนแปลงความเขมขนของปฏกรยาของ N2O4 (Chang, 1997)

เมอหาคาความเขมขนในระบบดงกลาวจะแสดงในตารางท 6.1 ดงตอไปน ตารางท 6.1 สมดลของระบบ NO2-N2O4 ท 25oC (Chang, 1997)

ความเขมขนเรมตน (M) ความเขมขนทสมดล (M) อตราสวนความเขมขนทสมดล [NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4]

]O[N

][NO

42

2 ]O[N

][NO

42

22

0.000 0.670 0.547 0.643 0.851 4.65 x 10-3 0.0500 0.446 0.0457 0.448 0.102 4.66 x 10-3 0.0300 0.500 0.0475 0.491 0.0967 4.60 x 10-3 0.0400 0.600 0.0523 0.594 0.0880 4.60 x 10-3 0.200 0.00 0.0204 0.0898 0.227 4.63 x 10-3

เรมตนดวย NO2 เรมตนดวย N2O4 เรมตนดวย NO2 และN2O4


- 93 -

6.2 คาคงทสมดล คาคงทสมดล (Equilibrium Constant) ในปฏกรยาเคมใดๆ จะบอกถงความสมพนธระหวาง

ความเขมขนของสารตางๆ ทภาวะสมดล เมอพจารณาสมการ N2O4 (g) NO2 (g)

ทอณหภมคงท ความเขมขนของผลตภณฑและสารตงตนจะคงท และอยในภาวะสมดล ดงแสดงในรปท 6.2 ในกรณของการสลายตวของกาซ N2O4 และการเกด NO2 ทสภาวะสมดล อตราการไปเทากบอตรายอนกลบ โดยสามารถเขยนสมการทใชกฎอตรา ไดดงน

kfwd [N2O4] = krev [NO2]2 เมอ kfwd คอ คาคงทอตราของปฏกรยาไปขางหนา และ krev คอ คาคงทอตราของปฏกรยายอนกลบ

ดงนน ]ON[

]NO[kk

42

22

rev

fwd =

]ON[]NO[

kkK

42

22

rev

fwd ==

คา K นเรยกวา คาคงทสมดล (Equilibrium constant) ซงเปนคาคงทในแตละอณหภม

สมการทวไป a A + b B c C + d D

ba

dc

]B[]A[]D[]C[K =

คาคงทสมดล มคาเทากบผลคณของความเขมขนทภาวะสมดลของผลตภณฑ หารดวยผลคณ

ของความเขมขนทภาวะสมดลของสารตงตน โดยแตละความเขมขนจะยกกาลงดวยสมประสทธของสมการทดลแลว โดยมกใชอกษร Kc แทน K ทาใหทราบวาใชความเขมขนในการหาคาคงทสมดล K โดยตวหอย c มาจากคาวา Concentration ทหมายถงความเขมขน

เนองจากคา K ไดจากการนาความเขมขนทสมดลของผลตภณฑ (ดานขวามอของสมการเคม) หารดวยความเขมขนทสมดลของสารตงตน (ดานซายมอของสมการเคม) ดงนนคา K สามารถบอกความเขมขนทสมดลของสารตงตนและผลตภณฑได คอ

1) เมอ K มคานอย

N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K = 2.37 x10-5

แสดงวาเกดกาซแอมโมเนย (NH3) นอย หรอมปรมาณสารตงตนคอ N2 และ H2 จานวนมากทสภาวะสมดล


- 94 -

2) เมอ K มคามาก

2 NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K = 6.45 x10

5

แสดงวาเกดปฏกรยาไปขางหนาไดด เกดกาซ NO2 ปรมาณมากทสภาวะสมดล หรอกลาวไดวาสารตงตน (NO และ O2) ทาปฏกรยาไดด

3) เมอ K มปานกลาง (Intermediate)

2 BrCl (g) Br2 (g) + Cl2

(g) K = 5 เมอพจารณาสมการและคา K จะสามารถทราบวาจานวนสารตงตนและผลตภณฑมอตราสวน

ความเขมขนมากนอยกนอยางไร ดงรปท 6.3

รปท 6.3 พจารณาคา K จากสมการตางๆ

จากคา K สามารถบอกไดวา

หาก K > 1 จะเกดผลตภณฑ (Product) มาก และ K < 1 จะเกดสารตงตน (Reactant) มาก

ขอสงเกตเกยวกบปฏกรยาผนกลบได 1) เปนปฏกรยาทผลตภณฑเปลยนกลบเปนสารตงตน 2) ปฏกรยาไปขางหนา และปฏกรยาผนกลบเกดขนพรอมกน 3) ถาเรมตนจากปฏกรยาดานใดใหถอวาปฏกรยานนเปนปฏกรยาไปขางหนา 4) เขยนลกศรค หรอเทากบ ( หรอ = ) ในสมการ เพอแสดงวาปฏกรยาผนกลบได 5) ปจจยทผลตอการเกดปฏกรยาผนกลบมหลายปจจย เชน อณหภม ความดน และคาคงท

สมดลของปฏกรยา 6) ปฏกรยาจะผนกลบไดมากนอยเพยงใด ขนอยกบคาคงทสมดลของปฏกรยานน

คา K มากๆคา K นอยๆ คา K ปานกลาง


- 95 -

ลกษณะทวไปของสภาวะสมดล 1) เมอระบบเขาสสมดล ระบบจะคงมการเปลยนแปลงตลอดเวลา ไมหยดนง โดยอตราการ

เปลยนแปลงไปขางหนาเทากบอตราการเปลอนกลบ เรยกวา สมดลพลวต (Dynamic equilibrium) 2) เมอระบบเขาสสมดลทอณหภมหนงๆ สมบตตางๆ ของระบบจะคงท เชนความเขมขนของ

สาร ส ความหนาแนน ความดน 3) เมอระบบอยในสมดลแลว และมสงรบกวนจากภายนอกมารบกวนระบบ เชน การเปลยน

อณหภม ความดน ระบบจะเสยสมดลไป เมอหยดการรบกวน ระบบจะเขาสสมดลใหมอกครง เรยกวา หลกของเลอชาเตอลเอ (Le Chatelier's principle)

4) การเขาสสมดลของระบบอาจเรมจากทศใดกได โดยพยายามลดสงทรบกวนใหเหลอนอยทสด 6.3 อตราการเกดปฏกรยาเคมและคาคงทสมดล

การเขยนสมการคา K อาจเขยนไดโดยตรงจากสมการทดลแลว สาหรบสมการของปฏกรยาผนกลบไดทมขนเดยวหรอหลายขน สมการคา K หรอการเขยนกฎของสมดลเคมสามารถเขยนไดโดยไมตองรกลไกของปฏกรยา หากปฏกรยามหลายขน คาคงทสมดลของปฏกรยารวมไดจากผลคณของคาคงทสมดลของปฏกรยาทกขนตอน ดงนน คาคงทสมดลจงไมเกยวกบกลไกปฏกรยา เชน

ปฏกรยาทมกลไกขนตอนเดยว 2 A + B C + D

[B][A][C][D]K 2=

ปฏกรยาทมกลไกหลายขนตอน

2 A A2 22

1 [A]][AK =

A2 + B C + D ][B][A

[C][D]K2

2 =

∴ 2A + B C + D

[B][A][C][D]

][B][A[C][D]

[A]][AKKK 2

222

21 =•=•=

พบวา ทงสองกรณมคา K เทากน ดงนน คา K จงไมเกยวกบกลไกการเกดปฏกรยา


- 96 -

6.4 ประเภทของสมดล 1) สมดลเอกพนธ (Homogeneous equilibrium) หมายถงสมดลของปฏกรยาทสารทงหมดในปฏกรยาคอสารตงตน และผลตภณฑอยในวฏภาค

หรอเฟสเดยวกน เชนปฏกรยาการสลายตวของ N2O4 ในสถานะกาซ ซงมคาคงทสมดลดงแสดง N2O4 (g) 2NO2 (g)

]O[N][NOK42

22

c =

สญลกษณ Kc ใชเพอแสดงวาคาคงทสมดลในรปความเขมขน ซงมหนวยเปนโมลตอลตร หรอในบางกรณสาหรบปฏกรยาของสารตงตนและผลตภณฑอยในสถานะกาซ อาจใชความดนยอยแทนความเขมขนได ทอณหภมคงท ความดนของกาซจะสมพนธโดยตรงกบความเขมขนของกาซในหนวย

mol/l หรอ P = (Vn ) RT

)(P

)(PK

42

2

ON

2NO

p =

เมอ 2NO2

P และ 42ONP เปนความดนยอยในหนวย atm ของ NO2 และ N2O4 ตามลาดบ ทสภาวะ

สมดลสญลกษณ Kp หมายความวาใชความดนในการคานวณคา K 2) สมดลววธพนธ (Heterogeneous equilibrium) หมายถงภาวะสมดลของปฏกรยาทสารทงหมดในปฏกรยาคอสารตงตน และผลตภณฑอย

ตางวฏภาคหรอคนละเฟส ตวอยางเชน เมอเผาแคลเซยมคารบอเนตในภาชนะปด จะเกดสมดลดงน CaCO3

(s) CaO (s) + CO2 (g)

จะเหนวาสมการนมสองวฏภาคหรอสองสถานะคอกาซ และของแขง อาจเขยนคาคงทสมดลดงน

][CaCO][CaO][COK

3

2c =

CaCO3 และ CaO เปนของแขงบรสทธ ซงความเขมขนของสารทงสองนไมเปลยนแปลงหรอคงทในขณะทปฏกรยาดาเนนไป ทงนเปนเพราะวาความเขมขนของของแขง (หรอของเหลวบรสทธ) ตองมคาคงททอณหภมคงท และไมขนกบปรมาณของสารทมอย นอกจากน จากการทดลองทสภาวะสมดลพบวาปรมาณของ CaCO3 และ CaO ไมมผลตอความดนของ CO2

จากเหตนอาจเขยนสมการแสดงคาคงทสมดลสาหรบการสลายตวของ CaCO3 ไดเปน

][COK[CaO]

][CaCO2c

3 =


- 97 -

เนองจากทง [CaCO3] และ [CaO] มคาคงทและ Kc กเปนคาคงทสมดล พจนตางๆ ทางซายมอของสมการจงเปนคาคงท และจะเขยนสมการใหมไดเปน

][COK 2c = หรอ 2COPKp =

2COP ไมขนกบปรมาณของ CaCO3 หรอ CaO ดงแสดงในรปท 6.4

รปท 6.4 สมดลของแคลเซยมคารบอเนตในภาชนะปด (Chang, 1997)

6.5 ความสมพนธระหวาง KC และ KP

พจารณาสมการ a A (g) + b B (g) c C (g) + d D (g) หาคาคงทสมดลได คอ

ba

dc

c [B][A][D][C]K = หรอ

bB

aA

dD

cC

p )(P)(P)(P)(PK =

จาก nRTPV = หรอ RTVnP = โดย

Vn คอความเขมขนมหนวยเปน mol/l

ดงนน RT[A]RT)Vn(P AA ⋅==

RT[B]PB ⋅= RT[C]PC ⋅= RT[D]PD ⋅=

( ) b)](ad)[(cba

dc

bbaa

ddcc

bB

aA

dD

cC

p RT[B][A][D][C]

(RT)[B](RT)[A](RT)[D](RT)[C]

)(P)(P)(P)(PK +−+=

••

==∴


- 98 -

( ) nba

dc

p RT[B][A][D][C]K Δ=∴

( ) n

cp RTKK Δ=∴

b)(ad)(cn +−+=Δ = จานวนโมลของกาซผลตภณฑ - จานวนโมลของกาซตงตน

โดยทวไป KP จะไมเทากบ KC ยกเวนกรณ Δn = 0 ตวอยาง ในปฏกรยา 2HI (g) H2 (g) + I2 (g) ทภาวะสมดล ม [HI] 1.56 x 10-2 mol/dm3, [H2] 3.56 x 10-3 mol/dm3 และ [I2] 1.25 x 10-3 mol/dm3 จงหาคา KC และ KP

วธทา จากสมการ 222

c [HI]]][I[HK =

222

33

c 101.83)10(1.56

)10)(1.2510(3.56K −−

−−×=

×××

=

จาก ( ) ncp RTKK Δ=∴

021)(1n =−+=Δ ดงนน 2

cp 101.83KK −×==∴ 6.6 ขอสงเกตเกยวกบคาคงทของสมดล (K)

- คา K จะบอกถงปฏกรยาไปขางหนาและบอกปรมาณของผลตภณฑวาเกดขนมากหรอนอย

- คา K ขนอยกบอณหภมเทานน ความเขมขนและความดนไมมผล แตจะมากขนหรอนอยลงขนกบชนดของปฏกรยา

- คา K อาจมหนวยหรอไมมหนวยกได ขนอยกบสมการเคม - คา K ไมเกยวของกบอตราเรวในการเกดปฏกรยา กลาวคอ คา K มาก อตรา (Rate) ของ

ปฏกรยาอาจจะเรวหรอชากได - คา K อาจมคามากกวา นอยกวาหรอเทากบหนงกได ขนอยกบปฏกรยานน


- 99 -

6.7 ขนตอนการหาคาคงทสมดล ขนตอนการหาคาคงทสมดล ทาไดตามลาดบตอไปน 1) เขยนสมการเคมใหดล 2) ณ จดสมดล หาความเขมขนของผลตภณฑ และความเขมขนของสารตงตนทเหลอ 3) เขยนคา K และแทนคาความเขมขนของสารผลตภณฑ และสารตงตนลงในสมการคา K

ตวอยาง จากปฏกรยาดงแสดงในสมการตอไปน

A (s) + 2B (g) + C (g) 2D (g) ทภาวะสมดลภายในภาชนะขนาด 2 dm3 ม A 4 mol, B 4 mol, C 2 mol และ D 6 mol จงคานวณคาคงทสมดล

วธทา จาก [C][B]

[D]K 2

2

c = A เปนของแขงจงไมนามาคานวณคา K

และทสมดล 33 mol/dm2

dm2

mol4[B] ==

33 mol/dm1

dm2

mol2[C] ==

33 mol/dm3

dm2

mol6[D] ==

/moldm2.25)mol/dm(1)mol/dm(2

)mol/dm(3

[C][B][D]K 3

323

23

2

2

c =×

==

ดงนนคาคงทสมดลของปฏกรยาน = 2.25 dm3/mol 6.8 ขอสรปเกยวกบคาคงทสมดล

1) เมออณหภมคงท ใหทาเขยนสมการทดล (หาเลขสมประสทธของสมการ) แลวระบคาคงทสมดล ดงนนถาใชสมประสทธตางกนคา K จะตางกนดวย เชน

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)

]][I[H[HI]K

22

2

1 =

2H2 (g) + 2I2 (g) 4HI (g)


- 100 -

22

22

4

2 ][I][H[HI]K =

ดงนน 212 KK =

2) สาหรบปฏกรยาทผนกลบได ถาเขยนสมการยอนกลบ คาคงทสมดลจะเปนสวนกลบของ

คาคงทสมดลเดม 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

][O[NO]][NOK

22

22

1 =

เมอกลบสมการ 2NO2 (g) 2NO (g) + O2 (g)

22

22

2 ][NO][O[NO]K =

ดงนน 1

2 K1K =

3) ในปฏกรยาทมหลายขนตอน K รวมของปฏกรยา = ผลคณของคา K ของปฏกรยายอย

2NO2 (g) N2O4 (g) K1 N2O4 (g) + O2 (g) 2NO3 (g) K2

รวม 2NO2 (g) + O2 (g) 2NO3 (g) ดงนน 21 KKK •=

4) ถาสารในปฏกรยามมากกวา 1 วฏภาค (ของเหลวและของแขงบรสทธมจะมความเขมขน

คงท) ใหคานวณคาคงทสมดลโดยพจารณาเฉพาะสารสถานะกาซและสารละลายทมนาเปนตวกลาง (Aqueous)

NH4Cl (s) NH3 (g) + HCl (g) KC = [NH3] [HCl]

PbCl2 (s) Pb2+ (aq) + 2Cl- (aq)

Ksp = [Pb2+] [Cl-]2 5. กรณกาซสามารถใชความดนแทนความเขมขนในการหาคา K

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)


- 101 -

322

23

c ]][H[N][NHK =

3HN

2NH

p )(PP

)(PK

22

3=

6.9 หลกของเลอชาเตอลเอ

หลกของเลอชาเตอลเอ (Le Chatelier’s Principle) กลาววา “เมอระบบทอยในภาวะสมดล แลวถกรบกวนโดยการเปลยนแปลงปจจยทมผลตอสมดล ระบบจะเสยสมดล ระบบจะเปลยนแปลงไปในทศทางทลดการรบกวนนน เพอใหระบบกลบคนสภาวะสมดลอกครง” หลกนมความสาคญตอสมดลเคม ถกนามาใชเพออธบายการเปลยนแปลงตางๆ ทเกยวกบสมดลเมอไดรบการรบกวนจากภายนอก และชวยในการทานายทศทางการดาเนนไปของปฏกรยา ซงมประโยชนในกระบวนการทางอตสาหกรรมหลายประเภท ทาใหไดสภาวะททาใหไดผลผลตมากทสด

การใชหลกของเลอชาเตอลเอในอตสาหกรรม ในภาคอตสาหกรรมมจดมงหมายใหไดผลตภณฑมากทสด โดยการนาหลกของเลอชาเตอลเอ

มาใชเพอทาใหสมดลเคมเปลยนจากซายไปขวา ไดผลตภณฑปรมาณมาก ตวอยางเชนในการผลตกาซแอมโมเนย (NH3) ซงเปนสารตงตนในการผลตปย เตรยมไดจากปฏกรยาของ H2 และ N2 ดงสมการ

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) + 92 KJ ปฏกรยานเปนปฏกรยาประเภทคายความรอน และเปนปฏกรยาทสารตงตนและผลตภณฑ

เปนกาซ มจานวนโมลรวมของสารตงตน (4 โมล) ไมเทากบผลตภณฑ (2 โมล) โดยจานวนโมลรวมของสารผลตภณฑนอยกวาจานวนโมลของสารตงตน ในอตสาหกรรมตองการไปสมดลใหเกดปฏกรยาไปขางหนาใหเกดขนมาก ดงนนสามารถใชหลกของเลอชาเตอลเอเพอทาใหได NH3 เพมขนไดดงน

1. เพมความดน (สมดลเปลยนจากซายไปขวา) 2. ลดอณหภม (สมดลเปลยนจากซายไปขวา) เนองจากเปนปฏรยาคายความรอน 3. เพมความเขมขนของสารตงตน หรอลดความเขมขนของสารผลตภณฑ แตในทางปฏบต การผลตแอมโมเนยทตองการความดนสงและอณหภมตาตามหลกของเลอ

ชาเตอลเอ ทอณหภมตาถงแมจะใหผลปฏกรยามาก แตปฏกรยาดาเนนไดชาจนปรมาณของแอมโมเนยทไดไมคมกบตนทนการผลต หากดาเนนการทอณหภมสงขน ปฏกรยาจะลดลงแตปฏกรยาเกดเรวขนไดแอมโมเนยมากกวาทอณหภมตา ดงนนจงมกดาเนนการทอณหภม 500°C ในสวนของ


- 102 -

ความดนนน ตามหลกของเลอชาเตอลเอการเพมความดนทาใหปฏกรยานทาใหไดแอมโมเนยปรมาณมาก แตในทางปฏบตมกเลอกใชความดนท 350 บรรยากาศ เนองจากการเพมความดนใหสงกวานจะทาใหควบคมระบบยาก และใชตนทนการผลตสง นอกจากนบางครงอาจใชตวเรงปฏกรยาเพอเรงอตราของปฏกรยา โดยการผลตแอมโมเนยโดยวธของฮาเบอรจะใชตวเรงปฏกรยา ซงตวเรงปฏกรยาไมมผลตอสมดลเคมแตมผลตออตราการเกดปฏกรยา 6.10 องคประกอบทมผลตอสมดลเคม

1) การเปลยนแปลงความเขมขน การเพมหรอลดความเขมขนของสารใดๆ ในปฏกรยาเคม จะทาใหสภาวะสมดลเปลยนไป แต

คาคงทสมดลยงคงเดม เชน

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) ถาเพมความเขมขนของ H2, I2 สมดลจะเลอนไปทางขวา หรอเลอนไปทางฝงตรงขามกบความเขมขนทเพม หรอ Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) เมอเตมกรด HCl; กรดจะเกดการแตกตวเปน 2HCl 2H+ + 2Cl- H+ จากการแตกตวของกรดจะไปทาปฏกรยากบ OH- ไดเปนนา (OH- ลดลง) ทาใหสมดลของ Mg(OH)2 เลอนมาทางขวา (ปฏกรยาไปขางหนา) นนคอตะกอน Mg(OH)2 จะละลายมากขน

2) การเปลยนแปลงอณหภม ผลของอณหภมตอภาวะสมดล แยกพจารณาออกเปน 2 กรณ กรณท 1 : ถาเปนปฏกรยาคายความรอน หมายถงปฏกรยาไปขางหนาจะคายความรอน

ปฏกรยายอนกลบจะดดความรอน มคาความรอน ΔH เปนเครองหมายลบ A + B C + D + energy

ก) เมอเพมอณหภมหรอใหความรอนแกระบบ จะทาใหสมดลเปลยนไปในทศทางลดความ

รอนของระบบ ตามหลกของเลอชาเตอลเอ โดยปฏกรยาจะเปลยนไปในทศทางดดความรอนคอสมดลจากเลอนไปทางซาย หรอเปลยนจากขวาไปซาย และ ณ สมดลใหม ปรมาณของสารตงตนจะเพมขน (A และ B เพม) ปรมาณของสารผลตภณฑลดลง (C และ D ลดลง)


- 103 -

ข) เมอลดอณหภมหรอการลดความรอนของระบบ สมดลเลอนไปทางขวา หรอเปลยนจากซายไปขวา และ ณ สมดลใหม ความเขมขนของ A และ B ลดลง สวนความเขมขนของ C และ D เพมขน

กรณท 2 : ถาเปนปฏกรยาดดความรอน หมายถงปฏกรยาไปขางหนาจะดดความรอน ปฏกรยายอนกลบจะคายความรอน มคาความรอน ΔH เปนเครองหมายบวก การเปลยนแปลงอณหภมจะเกดตรงขามกบกรณท 1

A + B + energy C + D ก) เมอเพมอณหภมหรอใหความรอนแกระบบ ปฏกรยาจะเปลยนไปในทศทางคายความรอน

คอสมดลจากเลอนไปทางขวา หรอเปลยนจากซายไปขวา และ ณ สมดลใหม ปรมาณของสารผลตภณฑจะเพมขน (C และ D เพม) ปรมาณของสารตงตนลดลง (A และ B ลดลง)

ข) เมอลดอณหภมหรอการลดความรอนของระบบ สมดลเปลยนไปในทศทางตรงกนขามกบ

การเพมอณหภม คอสมดลเลอนไปทางซาย และ ณ สมดลใหม ความเขมขนของ A และ B เพม สวนความเขมขนของ C และ D ลดลง อตราการเกดปฏกรยาลดลงเนองจากอณหภมลดลง

3) การเปลยนแปลงความดน ตามปกตการเปลยนแปลงความดนมกมผลตอสารในสภาวะกาซ ซงความเขมขนของกาซนน

จะเปลยนแปลงไดมากเมอความดนเปลยนไป

RTVnP

nRTPV

=

=

โดย P และ V มแปรผกผนกน หากปรมาตรนอยความดนกาซจะมคามาก และถาปรมาตร

มากความดนกาซจะมคานอย และคา Vn คอความเขมขนของกาซในหนวย mol/l และความเขมขน

แปรผนตรงกบความดน การเปลยนแปลงความดนจะมผลตอภาวะสมดลอยางไรนน จะพจารณาเปน 2 กรณไดแก กรณท 1 : ในกรณทโมเลกลเทากน หรอโมลรวมของสารตงตนและผลตภณฑเทากน ความ

ดนจะไมมผลตอสมดล เชน H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)


- 104 -

กรณท 2 : จานวนโมลทงสองขางของปฏกรยาเคมไมเทากน ความดนมผลตอสมดล แต K

ไมเปลยน - เพมความดน (ลด V) ทาใหระบบเกดปฏกรยาไปในทศทางททาใหจานวนโมลของกาซรวมลดลง หรอสมดลจะเลอน

ไปทางฝายทมจานวนโมลรวมนอย เชน N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

เมอเพมความดน สมดลจะเลอนไปทางขวา - ลดความดน (เพม V) ทาใหระบบเกดปฏกรยาไปในทศทางททาใหจานวนโมลของกาซรวมเพมขน หรอสมดลจะ

เลอนไปทางฝายทมจานวนโมลรวมมาก เชน N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

เมอลดความดน สมดลจะเลอนไปทางซาย 6.11 พลงงานอสระกบสมดลเคม

สมการสาหรบการเปลยนแปลงพลงงานอสระ (Gibb’s free energy, ΔG) และการเปลยนแปลงพลงงานอสระมาตรฐาน (ΔGo) คอ

ΔG = ΔH - TΔS ΔGo = ΔHo - TΔSo

เมอ ΔH คอเอนทาลป (Enthalpy) หรอพลงงานของระบบ และ ΔS คอเอนโทรป (Entropy) หรอความเปนระเบยบของระบบ

หากเรมตนปฏกรยาจากสารละลายโดยใหสารตงตนทกชนดอยในสภาวะมาตรฐาน (1 M) ทนททเกดปฏกรยาขน ทงสารตงตนและสารผลตภณฑจะไมอยในสภาวะมาตรฐาน เพราะตางมความเขมขนไมเทากบ 1 M

ภายใตสภาวะทไมใชสภาวะมาตรฐาน ตองทานายทศทางของปฏกรยาจาก ΔG ไมใชจาก ΔGo ซงความสมพนธระหวาง ΔG และ ΔGo คอ

ΔG = ΔGo + RT ln Q เมอ R คอ คาคงทของกาซมคาเทากบ 8.314 J/(mol.K)


- 105 -

Q คอ เศษสวนของปฏกรยา (Reaction quotient) ซงเปนปรมาณทไดจากการแทนคาความเขมขนเรมตนลงในสมการแสดงคาคงทสมดล

aA + bB cC + dD

b0

a0

d0

c0

ba

dc

]B[]A[]D[]C[Q

]B[]A[]D[]C[K ==

- อตราสวนระหวางความเขมขนของสารผลตภณฑกบความเขมขนของสารตงตน ยกกาลง

เทากบสมประสทธของสมการทดลแลว เมอปฏกรยาดาเนนไปและเมอเขาสสมดล Q จะมคาคงท เรยกวา คาคงทสมดล (K)

- ทสภาวะสมดล ΔG = 0 และ Q = K เมอ K เปนคาคงทสมดล ดงนน 0 = ΔGo + RT ln Q ΔGo = - RT ln K

ความสมพนธระหวาง ΔGo กบ K ททานายจากสมการขางตน แสดงในตารางท 6.2 ตารางท 6.2 ความสมพนธระหวาง ΔGo กบ K

K ln K ΔGo ขอสงเกต >0 เปนบวก เปนลบ ทสมดลมสารผลตผลมากกวาสารตงตน =1 0 0 ทสมดลมสารผลตผลเทากบสารตงตน <0 เปนลบ เปนบวก ทสมดลมสารตงตนมากกวาสารผลตผล

หากทราบคาคงทสมดล (K) จะสามารถคานวณการเปลยนแปลงพลงงานอสระมาตรฐาน

(ΔGo) ได หรอถาทราบการเปลยนแปลงพลงงานอสระมาตรฐาน (ΔGo) ทาใหคานวณคาคงทสมดล (K) ได


- 106 -

ตวอยาง จงใชขอมล ΔGo ทกาหนดให คานวณคาคงทสมดล (Kp) ของปฏกรยาตอไปนท 25oC กาหนด ΔGo (H2O) = -237.2 kJ/mol, ΔGo (H2) =0, ΔGo (O2) =0

2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g) วธทา ΔGo rxn = [2ΔGo (H2) + ΔGo (O2)] – [ΔGo (H2O)]

= [(2 mol)(0 kJ/mol) + (1 mol)(0 kJ/mol)] - [(2 mol)(-237.2 kJ/mol) ]

= 474.4 kJ จากสมการ ΔGo = - RT ln K 474.4 x 1000 J = -(8.314 J K-1 mol-1) (298 K) ln K

ln Kp = -191.5 Kp = e-191.5

= 7 x 10-84 6.12 ความดนยอย

กฎของดาลตน (Dalton’s Law) กฎของดาลตน กลาววาความดนรวม (Ptotal) คอผลรวมของความดนยอยของระบบ

ความดนรวม = ผลบวกของความดนยอย totalP = 321 PPP ++

ในอากาศทเราหายใจประกอบดวยของผสมกาซตางๆ ดงแสดงในตารางท 6.3 ความดนบรรยากาศ = ผลบวกของความดนยอยของกาซของผสม

ตารางท 6.3 องคประกอบของกาซตางๆ ในบรรยากาศ (McMurry and Fay, 2003) ชนดกาซ ความดนยอย (mmHg) % N2 594.0 78 O2 160.0 21 CO2 0.3 H2Ovapor 5.7

1

Total 760 100


- 107 -

กาซในเลอด ปกตบรรยากาศจะมความดนยอยของออกซเจน 160 mmHg และมความดนยอยของ

คารบอนไดออกไซด 0.3 mmHg เซลลใชออกซเจนในการผลตคารบอนไดออกไซดอยางตอเนอง กาซทงสองชนดถกลาเลยงเขาออกทางปอดผานเยอผนงของถงลมทมหลอดเลอดแดงฝอยอย การแลกเปลยนกาซเกดขนเมอออกซเจนจากอากาศแพรเขาไปสปอดและแพรผานเขาไปเมดเลอด นาไปสการผลตคารบอนไดออกไซด และคารบอนไดออกไชดกจะออกจากเมดเลอดผานผนงออกมาสถงลมทปอดเพอหายใจออกมา ดงแสดงในรปท 6.5 ปกตในอากาศมออกชเจนรอยละ 20 แตอากาศทเราหายใจมออกซเจนรอยละ 13

รปท 6.5 การแลกเปลยนกาซในหวใจและปอด

(http://www.rci.rutgers.edu/~uzwiak/AnatPhys/Respiratory_System.html) ในระดบนาทะเล ในถงลมทปอดจะมความดนยอยออกซเจนเทากบ 100 mmHg และใน

หลอดเลอดฝอยมความดนยอยออกซเจนเทากบ 40 mmHg ออกซเจนจงแพรผานถงลมเขาไปสกระแสเลอด ออกซเจนจะรวมกบฮโมโกลบนซงอยบนเนอเยอของรางกายซงมความดนยอยออกซเจนตากวา 30 mmHg ออกซเจนจะแพรจากเมดเลอดซงมความดนยอยออกซเจนสงกวาไปยงเนอเยอทมความดนยอยออกซเจนทตากวา ออกซเจนจะถกใชในเซลลของรางกายระหวางขบวนการเมตาบอลซมทผลตกาซคารบอนไดออกไซด จนมความดนยอยเทากบหรอสงกวา 50 mmHg คารบอนไดออกไซดจะถกแพรออกจากเนอเยอไปสกระแสเลอดซงมความดนยอยคารบอนไดออกไซด 46 mmHg และแพร ผานไปยงถงลมซงมความดนยอยคารบอนไดออกไซด 40 mmHg แลวจงหายใจออกมาสบรรยากาศ


- 108 -

กฎของเฮนร (Henry’s Law) กฎของเฮนรกลาววา “การละลายของกาซในของเหลวสมพนธกบความดนของกาซเหนอ

ของเหลว ทความดนสงจานวนโมเลกลกาซจะละลายในของเหลวมากขน เชน นาอดลมบรรจกระปองจะอดกาซคารบอนไดออกไซดดวยความดนสงทาใหการละลายของกาซเพมขน เมอเปดกระปองสความดนบรรยากาศ ความดนของคารบอนไดออกไซดลดลงทาใหการละลายของคารบอนไดออกไซดลดลงดวย ทาใหเกดฟองกาซคารบอนไดออกไซดหนออกไปอยางรวดเรว ดงรปท 6.6

รปท 6.6 การแพรของกาซในกระปองนาอดลม (http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/kitchenscience/exp/exploding-coke/)

อนตรายจากการดานาลก (รปท 6.7) จะทาใหเกดอาการไนโตรเจนเปนพษ ดงนนนกประดา

นาจงไมสามารถขนมาทผวนาไดทนท ตองคอยๆ ปรบระดบขนมาเรอยๆ โดยอาการนเกดขนไดคอ ขณะทอยตากวาผวทะเลนกดานาหายใจดวยความดนสง กาซไนโตรเจนจะละลายในเมดเลอด ถานกดานาขนมาทผวนาอยางรวดเรว ไนโตรเจนทละลายในกระแสเลอดจะจบตวเปนฟองกาซทาใหเลอดเกดอาการแขงตว ฟองกาซจะสามารถไปเกดตามขอตอและเนอเยอของรางกายทาใหเจบปวด โดยพบอาการปวยนในหลายๆ รปแบบ อาทชอก, ออนเพลย, วงเวยนศรษะ, หนามด-ตาลาย, อาเจยน, รสกชา รสกเจบคลายถกเขมตา หรอคนตามผวหนง หายใจลาบาก ปวดตามขอและกระดก ซงอาการสดทายนเปนอาการทเกดขนชดเจน ผปวยจะเจบตามขอทาใหไมสามารถเหยยดแขนขาใหตรงไดสะดวก ตองงออยเกอบตลอดเวลา ทาใหมการเรยกโรคนในอกชอหนง โรคเบนดส (Bends) ทแปลวาโคงหรองอนนเอง ในการรกษาตองรบนาผปวยไปเขาหองปรบความกดอากาศสง หรอทเรยกวา


- 109 -

hyperbaric chamber เพอเพมความดนกอนแลวคอยๆ ลดความดน เพอใหกาซไนโตรเจนคอยๆ แพรผานไปยงปอดและหายใจออกไป

รปท 6.7 หองปรบความกดอากาศสง

(http://www.diveline.co.uk/UK_Dive_Trips/chamber.jpg)

เคมในชวตประจาวน การปนเขาสง

เมอป พ.ศ. 2551 ไดมคนไทยสรางประวตศาสตร ปนเขาเอเวอเรสต ยอดเขาสงทสดในโลกอกทานคอคณวทตนนท โรจนพานช ทใชเวลาถง 2 เดอน ในการปนเขาทสงกวาระดบนาทะเลมากๆ ตองมการเตรยมพรอมรางกายเปนอยางด ไมเชนนนเราจะเหนอยงาย ไมสบาย บางครงอาจหายใจไมออก จนถงขนเสยชวตหากรกษาไมทนทวงท สาเหตดงกลาวเกดจากออกซเจนไปเลยงเนอเยอในรางกายไมพอ โดยรางกายของผทอาศยบนทสงจะคอยๆ ปรบตามระยะเวลาใหสามารถดาเนนชวตในบรเวณทมปรมาณออกซเจนตาได

ปฏกรยาการรวมกนของออกซเจนกบฮโมโกลบน (Hb) ในกระแสเลอดคอนขางซบซอน แตสามารถแสดงดวยสมการอยางงายไดดงน

Hb (aq) + O2 (g) HbO2 (aq)


- 110 -

เมอ HbO2 คอออกซฮโมโกลบน ซงเปนสารเชงซอนฮโมโกลบน-ออกซเจน ททาหนาทลาเลยงออกซเจนไปยงเนอเยอในรางกาย โดยสามารถเขยนคาคงทไดดงน

]O][Hb[]HbO[K2

2c =

ทระดบความสง 3 กโลเมตรจากระดบนาทะเล ความดนยอยของกาซออกซเจนจะประมาณ 0.14 atm เทานน ในขณะทระดบนาทะเลคาดงกลาวจะมคาเทากบ 0.2 atm ตามหลกของเลอชาเตอลเอ ปรมาณออกซเจนทลดลงจะทาใหปฏกรยาเลอนกลบมาทางซาย (ทางสารตงตน) ทาใหออกซฮโมโกลบนลดลง รางกายจะเกดภาวะเนอเยอขาดออกซเจน (Hypoxia) ได เมอเวลาผานไป รางกายจะปรบสภาพและรบมอกบปญหานไดโดยการผลตโมเลกลฮโมโกลบนมากขน สมดลกจะคอยๆ เลอนไปทางดานขวาเกดออกซฮโมโกลบนอกครง ซงตองใชเวลาประมาณ 2 หรอ 3 อาทตย รางกายจงจะผลตฮโมโกลบนไดในปรมาณทเพยงพอ จากการศกษาพบวาผทอาศยบนทสงเปนเวลานาน บางครงจะมปรมาณฮโมโกลบนสงกวาผทอาศยในระดบนาทะเลถง 50%


จงตอบคาถามตอไปน 1) จงบอกหนวยของ K ของสมการ CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) 2) จากสมการ A (s) + 2B (l) + 3C (g) ↔ 2D (g) ทสภาวะสมดล 3 ลตร มคาคงทสมดล

เทากบ 7.2 ม A 2 โมล B 2 โมล C 1 โมล จงหาจานวณโมลของ D 3) ในกรณทปฏกรยาเกดขนเปนขนๆ หลายขน คา K ของปฏกรยารวมจะเทากบขอใด 4) การเตมตวเรงปฏกรยา จะมผลตอคาคงทของสมดลอยางไร 5) จากสมการ HI (g) H2 (g) + I2 (g) เรมตนมกาซ HI 2 M หากสมดลเกดกาซ

ไฮโดรเจน 0.3 M จงหาคาคงทสมดล 6) จงหาคาคงทสมดล (Kp) ของปฏกรยาท 28oC ของ NO (g) + O2 (g) NO2 (g)

เมอ PNO = 0.41 atm 2OP = 0.32 atm และ

2NOP = 0.38 atm 7) จงเขยนสมการแสดงคาคงทสมดลของปฏกรยา

Ca(HCO3)2 (s) CaO (s) + 2CO2 (g) + H2O (g) 8) เลอชาเตอลเอกลาววาอยางไร 9) จากสมการ Ca(OH)2 (s) Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) เมอเตมกรด HCl ลงไปจะ

เกดอะไรขน


- 111 -

10) จงคานวนหาความเขมขนของ [Pb2+] และ [CO32-] ในระบบททาใหเกดตะกอน PbCO3

เมอกาหนด Ksp ของ PbCO3 เทากบ 3.3x10-14 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 6 ขอท 1 โมลาร ขอท 2 1.55 โมล ขอท 3 ผลคณของคา K ของปฏกรยายอยๆ นน ขอท 4 ไมมผลตอคาคงทสมดล ขอท 5 0.046 โมลาร ขอท 6 2.68 atm-1 ขอท 7 O]H[][CO K 2

22=

ขอท 8 ถาระบบอยในภาวะสมดลแลว การรบกวนสมดลจะทาใหระบบปรบเขาสสมดลใหมในทศทางทตอตานการเปลยนแปลงนน

ขอท 9 ตะกอน Ca(OH)2 ละลายไดมากขน ขอท 10 [Pb2+] = [CO3

2-] = 1.8x10-7 M


- 112 -

บทท 7สมดลการละลายและไอออนทละลายนาไดนอย


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการละลายของเกลอและคาคงทผลคณการละลาย 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบผลของไอออนรวม 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการเลอกตกตะกอน 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสมดลของไอออนเชงซอน

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 การละลายของเกลอและคาคงทผลคณการละลาย 2.2 ผลของไอออนรวม 2.3 การเลอกตกตะกอน 2.4 สมดลของไอออนเชงซอน







บทท 7 สมดลการละลายและไอออนทละลายนาไดนอย

- 114 -

6. เนอหาบทเรยน 6.1 การละลายของเกลอและคาคงทผลคณการละลาย

ความสามารถในการละลายเกลอในนา จะขนอยปรมาณนาและอณหภม เนองจากการละลายเกลอซงเปนของแขงตองการพลงงานในการแยกอนภาคทเปนไอออนหรอโมเลกลออกจากกน โดยทวไป เกลอจะละลายไดดขนในนารอน เพราะความรอนในนาจะใหพลงงานทาใหเกดการแยกตวของอนภาคของแขงออกจากกน โดยเกลอของโลหะหมท 1 จะละลายนาไดมาก เชน NaCl หรอ KCl ในขณะทเกลอของโลหะหมอนจะละลายนาไดนอย เชน AgCl, BaSO4 หรอ AgSO4

หากละลายเกลอ AgCl ในนา จะพบวาเกลอ AgCl จะละลายนาไดนอย และแตกตวใหไอออน Ag+ และ Cl- ดงสมการตอไปน

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) ปฏกรยาจะยอนกลบเมอเกลอ AgCl ละลายจนไดสารละลายอมตว โดยอตราการ

เกดปฏกรยาไปขางหนา เทากบอตราการเกดปฏกรยายอนกลบ หรออตราการละลายเทากบอตราการรวมตว ระบบจะเขาสสมดล แตการเขาสสภาวะสมดลของการละลายจะชาวาสมดลกรด-เบส อยางมาก ทสภาวะสมดล จะไดคาคงทสมดลดงน

Ksp = [Ag+] [Cl-] เมอ Ksp คอคาคงทผลคณการละลาย (Solubility product constant) ซงมคาเหมอนกบคา

K (คาคงทสมดล) และมคาคงทเมออณหภมคงท ดงแสดงตวอยางคา Ksp ทอณหภม 25oC ในตารางท 7.1 โดยในการคานวณเรองสมดลการละลายใหถอวาสารประกอบทละลายนาไดนอยเหลาน เมอละลายนาแลวจะแตกตวเปนไอออนอยางสมบรณ ตารางท 7.1 คา Ksp ทอณหภม 25oC (Chang, 1997)


- 115 -

ตวอยางการเขยนคาคงทผลคณการละลาย เชน MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg2+] [F-]2 Ag2CO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO3

2- (aq) Ksp = [Ag+]2 [CO32-]

Ca3(PO4)2 (s) 3Ca2+ (aq) + 2PO43- (aq) Ksp = [Ca2+]3 [PO4

3-]2 ผลคณของไอออน (Ion product, Q) คอผลคณความเขมขนของไอออนยกกาลงสมประสทธ

ของจานวนโมลไอออนนน จะสามารถบอกถงความอมตวของสารละลายและการเกดตะกอนในสารละลายได ดงน

หาก Q < Ksp จะเปนสารละลายไมอมตว (Unsaturated solution) ไมเกดการตกตะกอน หาก Q = Ksp จะเปนสารละลายอมตว (Saturated solution) หาก Q > Ksp จะเปนสารละลายอมตวยงยวด (Supersaturated solution) เรมตกตะกอน

ตวอยาง จงหาคาคงทผลคณการละลาย (Ksp) ของ AgCl เมอละลาย AgCl 0.001888 กรม ในนา ไดสารละลายอมตว 1 ลตร (MW ของ AgCl = 143) วธทา

โมลของ AgCl = 0.00188/143 = 1.31 x 10-5 mol ความเขมขนของ AgCl = 1.31 x 10-5 mol/l จากสมการ AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) เกดไอออน 1.31 x 10-5 1.31 x 10-5

Ksp = [Ag+] [Cl-] = (1.31 x 10-5)(1.31 x 10-5) = 1.7 x 10-10 สารประกอบทมคา Ksp สงกวา จะละลายไดมากกวานนไมถกตอง ดตวอยางตอไปน ตวอยาง คา Ksp ของ PbI2 = 8.3 x 10-9 และของ NiCO3 = 1.4 x 10-7 สารประกอบใดละลายนาไดดกวากน วธทา ตองหาคาความเขมขนของไอออนหลงจากแตกตวในนา

PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2I- (aq) เกดไอออน s 2s

Ksp = [Pb2+] [I-]2


- 116 -

8.3 x 10-9 = (s) (2s)2 = 4s3 แกสมการได s = 1.3 x 10-3 mol/l

NiCO3 (s) Ni2+ (aq) + CO3

2- (aq) เกดไอออน s s

Ksp = [Ni2+] [CO32-]

1.4 x 10-7 = s2 แกสมการได s = 3.7 x 10-4 mol/l

จะเหนได PbI2 ละลายไดมากกวา NiCO3 (คา Ksp ของ PbI2 นอยกวาของ NiCO3)

ตวอยาง เมอละลาย Ag2CrO4 10.0 g ในนา 250 cm3 จงคานวณความเขมขนของ Ag+ และ CrO42-

และปรมาณ Ag2CrO4 จะละลายไดเปน mg/l วธทา

Ag2CrO4 (s) 2Ag+ (aq) + CrO42- (aq)

เกดไอออน 2s s Ksp = [Ag+]2 [CrO4

2-] (Ksp ของ Ag2CrO4 มคา 1.9 x 10-12)

ดงนน 1.9 x 10-12 = (2s)2(s) = 4s3 แกสมการได s = 7.8 x 10-5 mol/l นนคอ [Ag+] = 2 x 7.8 x 10-5 = 1.56 x 10-4 mol/l [CrO4

2-] = 7.8 x 10-5 mol/l และ [Ag2CrO4] = [CrO4

2-] = 7.8 x 10-5 mol/l จาก [Ag2CrO4] = 7.8 x 10-5 mol/l หมายถง สารละลาย 1 l ม Ag2CrO4 ละลายอย 7.8 x 10-5 mol หรอ สารละลาย 1000 ml ม Ag2CrO4 ละลายอย = 7.8 x 10-5 x (332) = 0.0259 กรม = 25.9 mg หาก สารละลาย 250 ml Ag2CrO4 ละลายได = 25.9 x 0.250 = 6.475 กรม โจทยบอกวา ละลาย Ag2CrO4 10.0 g ในนา 250 cm3 แสดงวา Ag2CrO4 จะละลายไมหมด

MW ของ Ag2CrO4


- 117 -

คาการละลายโดยโมล หรอ Molar solubility (mol/l) คอจานวนโมลของตวถกละลายทละลายในสารละลายอมตวปรมาตร 1 ลตร

คาการละลาย หรอ Solubility (g/l) คอจานวนกรมของตวถกละลายทละลายในสารละลายอมตวปรมาตร 1 ลตร

โดยคา Molar solubility จะใชคานวณหาคา Ksp ของสารประกอบ แตหากเรามคา Ksp กจะสามารถคานวณหาคา Solubility ของสารประกอบได โดยความสมพนธและลาดบการหาคาทงสองจะแสดงในรปท 7.1 และ ตารางท 7.2

รปท 7.1 ลาดบการหาคา Ksp และ Solubility ของสารประกอบ (Chang, 1997)

ตารางท 7.2 ความสมพนธระหวาง Ksp และ Molar solubility ของสารประกอบ (Chang, 1997)


- 118 -

ตวอยาง จงหาคาการละลาย (Solubility) ของ AgCl ในหนวย g/l จากสมการ AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

เรมตน (M) 0 0 เปลยนแปลง (M) +s +s ทสมดล (M) s s

คา Ksp ของ AgCl = 1.6 x 10-10

Ksp = [Ag+] [Cl-] Ksp = s2 s = spK = 1.3 x 10-5

คาการละลายของ AgCl = AgClmol1 AgCl143.5gx

l1 AgClmol1.3x10-5

=1.9x10-3 g/l

ตวอยาง หากเตม 0.2 M NaOH ปรมาตร 2 มล. ลงใน 0.1 M CaCl2 ปรมาตร 1 ลตร จะเกดการตกตะกอนหรอไม วธทา ไอออนทพบในสารละลายผสมจะประกอบดวย Na+, OH-, Ca2+ และ Cl- และสารประกอบทสามารถตกตะกอนไดคอสารประกอบ Ca(OH)2 และสารละลายจะตกตะกอนได เมอคา Q หรอผลคณของไอออน Ca(OH)2 > Ksp

นนคอ [Ca2+]0 = 0.002)(1

0.1x1+

= 0.10 M

และ [OH-]0 = 0.002)(1

0.2x0.002+

= 4.0 x 10-4 M

Q = [Ca2+]0 [OH-]02 = 0.10 x (4.0 x 10-4)2 = 1.6 x 10-8 คา Ksp ของ Ca(OH)2 = 8.0 x 10-6 (ตารางท 7.1) Q < Ksp ดงนน สารละลายจงไมตกตะกอน

ตวอยาง จงหาความเขมขนของ Ag+ ทตองการตกตะกอนเปน AgBr ในสารละลายทมทงไอออนของ Br- และ Cl- ทมความเขมขน 0.02 M วธทา เมอเตม Ag+ ลงในสารละลายจะสามารถทาใหไดตะกอน AgBr และ AgCl ตองหาคา [Ag+] ททาใหตะตอนทงสองตกลงมาจากสารละลาย

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq) Ksp = 7.7 x 10-13 Ksp = [Ag+] [Br-]


- 119 -

[Ag+] = 0.02

7.7x10][Br

K -13

-sp = = 3.9 x 10-11 M

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ksp = 1.6 x 10-10

Ksp = [Ag+] [Cl-]

[Ag+] = 0.02

1.6x10][Cl

K -10

-sp = = 8.09 x 10-9 M

ดงนน ความเขมของ Ag+ ทตองการตกตะกอนเปน AgBr ตองมคาระหวาง 3.9 x 10-11 ถง 8.0 x 10-9 M

หรอ 3.9 x 10-11 M < [Ag+] < 8.0 x 10-9 M 6.2 ผลของไอออนรวม

ในสภาวะสมดลของสารละลายเกลออมตว หากมการรบกวนสมดลโดยการเตมไอออนชนดเดยวกนลงไป ระบบจะพยายามปรบตวใหเขาสสมดลอกครงตามกฎของเลอ ชาเตอรเยร เชน

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ksp = 1.6 x 10-10 เมอเตม NaCl ลงไปจะทาใหระบบม Cl- มากขน ทาให [Ag+] [Cl-] > Ksp และเกดตะกอน

เกดขน ปฏกรยาจะยอนกลบจากขวามาซาย ทาให [Ag+] และ [Cl-] ลดลง จนคา Ksp = [Ag+] [Cl-] ระบบจงเขาสสมดลอกครง ผลของไอออนททาใหการละลายของเกลอลดลง จะเรยกวา ผลของไอออนรวม (Common ion effect) ดงแสดงในตวอยางตอไปน ตวอยาง จงหา Molar solubility ของ AgBr ในนาบรสทธ และใน 0.0010 M NaBr วธทา

ในนาบรสทธ (ไมมผลของไอออนรวม) AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq) Ksp = 7.7 x 10-13

Ksp = [Ag+] [Br-] = s2

s = 13-7.7x10 = 8.8 x 10-7 M

ใน 0.0010 M NaBr (มผลของไอออนรวม)

NaBr (s) → Na+ (aq) + Br- (aq) [Br-] = 0.0010 M


- 120 -

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq) Ksp = 7.7 x 10-13 [Ag+] = s [Br-] = s + 0.0010 ≈ 0.0010

Ksp = 0.0010 s s = 7.7 x 10-10 M

6.3 การเลอกตกตะกอน

คา Ksp มประโยชนในการแยกไอออนแตละชนดออกจากกน เนองจากสารประกอบแตละชนดมคา Ksp ทตางกน เชน หากมสารละลายทมไอออนของ Na+ และ Ag+ ปนอย เราสามารถเตมไอออน Cl- ลงไป ทาใหไดตะกอน AgCl ตกลงมากอน และกรองแยกสารประกอบ Ag ออกมาได หรอหากมเกลอทละลายนาไดนอย เชน CaSO4 (Ksp = 1.0 x 10-5) และ BaSO4 (Ksp = 1.1 x 10-10) จะใชคา Ksp ทตางกนมาก ในการแยกสารละลายทม Ca2+ และ Ba2+ โดยการเตม SO4

2- ลงไป โดย BaSO4 จะตกตะกอนลงมากอน เหลอ Ca2+ คงอยในสารละลาย วธการเลอกตกตะกอนจะใชในการทาใหสารบรสทธและงานเคมวเคราะห ตวอยาง ในสารละลายประกอบดวย Br- 0.3 mol/l และ I- 0.2 mol/l ถาคอยๆ เตม AgNO3 ลงในสารละลาย อยากทราบวา AgBr หรอ AgI จะตกตะกอนลงมากอน สมมตวาการเตม AgNO3 ลงไปนนไมทาใหปรมาตรของสารละลายเปลยนแปลง วธทา สารจะตกตะกอนเมอ ผลคณของไอออน > Ksp

ดงนนหา [Ag+] เมอตะกอน AgBr และ AgI เรมเกดขน AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq) Ksp = 7.7 x 10-13

Ksp = [Ag+] [Br-]

[Ag+] = 0.3

7.7x10][Br

K -13

-sp = = 2.6 x 10-12 M

AgI (s) Ag+ (aq) + I- (aq) Ksp = 8.3 x 10-17

Ksp = [Ag+] [I-]

[Ag+] = 0.2

8.3x10][I

K -17

-sp = = 4.15 x 10-16 M

แสดงวา AgBr จะเรมตกตะกอน เมอม Ag+ อยในสารละลาย 2.6 x 10-12 mol/l AgI จะเรมตกตะกอน เมอม Ag+ อยในสารละลาย 4.15 x 10-16 mol/l ดงนน AgI ตกตะกอนกอน


- 121 -

โดยทวไป ในการแยกไอออนบวก หรอประจบวก 20 ชนด ออกจากสารละลาย เราทาไดโดยการจาแนกไอออนบวกออกเปน 5 ประเภท ตามคาการละลายของเกลอ ดงแสดงในตารางท 7.3 และลาดบการแยกไอออนในรปท 7.2 โดยจะตองทาการแยกไอออนบวกจากกลม 1 ไปยงกลม 5 ทละขนตอนดงตอไปน

ตารางท 7.3 การตกตะกอนแยกไอออนบวกตามกลมไอออน

กลมไอออนบวก ท 1 เตมกรด HCl เจอจางลงในสารละลาย จะมเฉพาะไอออนของ Ag+, Hg2

2+ และ Pb2+ เทานนทตกตะกอนลงมา ไอออนอนยงคงละลายอยในสารละลาย กลมไอออนบวก ท 2 หลงจากกรองจะตะกอนของคลอไรดออกแลว จะทาการเตม

ไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) ในสภาวะกรดลงไป จะเกดการตกตะกอนของโลหะซลไฟดขนดงสมการ M2+ (aq) + H2S (aq) MS (s) + 2H+ (aq)

การเตมกรดทาใหปฏกรยาเลอนมาทางดานซาย ทาใหโลหะทมคา Ksp นอย จะตกตะกอนลงมา โดยมลาดบการตกตะกอนดงน Bi2S3, CdS, CuS, และ SnS (ดในตารางท 7.3)


- 122 -

รปท 7.2 ลาดบการแยกไอออน (Chang, 1997) กลมไอออนบวก ท 3 ทาการเตมสารละลาย NaOH เพอใหสารละลายมสภาวะเปนเบส

ทาใหสมดลของสมการขางตนเลอนไปทางขวา ดงนนสารประกอบซลไฟดจะตกตะกอนตามลาดบตอไปน CoS, FeS, MnS, NiS และ ZnS ในขณะท Al3+ และ Cr3+ จะตกตะกอนในรปของสารประกอบไฮดรอกไซด Al(OH)3 และ Cr(OH)3 มากกวาจะตกตะกอนในรปของสารประกอบซลไฟด เนองจากสารประกอบไฮดรอกไซดจะละลายนาไดนอยกวา จากนนทาการกรองตะกอนออก (ตามลาดบขนของการตกตะกอน)


- 123 -

กลมไอออนบวก ท 4 หลงจากทาการแนกไอออนกลม 1, 2 และ 3 ออกแลว จะทาการเตมโซเดยมไบคารบอเนตลงไปสภาวะเบส เพอตกตะกอน Ba2+, Ca2+ และ Sr2+ ใหอยในรปของ BaCO3, CaCO3 และ SrCO3 แยกออกโดยการกรองตามลาดบการตกตะกอน

กลมไอออนบวก ท 5 ในขนตอนนจะมไอออนยงเหลออยในสารละลายคอ Na+, K+ และ NH4

+ แยก NH4+ ไดโดยการเตม NaOH ไดเปนกาซแอมโมเนย ตรวจสอบไดจากกลนทฉน หรอดการ

เปลยนสกระดาษลตมสจากสแดงเปนนาเงน NaOH (aq) + NH4

+ (aq) → Na+ (aq) + H2O (l) + NH3 (g) สวน Na+ และ K+ สามารถตรวจสอบวาไอออนทงสองมอยในสารละลายไดโดยการทดสอบสของเปลวไฟ ซใชลวดแพตทนม (เนองจากแพตทนมมความเฉอย) จมสารละลายดงกลาว แลวเผาปลายลวดทชมดวยสารละลายดวยตะเกยงบนเสน และสงเกตสของเปลวไฟ ซงไอออนของโลหะแตละชนดจะใหสของเปลวไฟแตกตางกน เชน Na+ ใหเปลวไฟสเหลอง, K+ ใหเปลวไฟสมวง และ Cu2+ ใหเปลวไฟสg-เขยว ดงแสดงในรปท 7.3

ลเทยม โซเดยม โปแตสเซยม คอปเปอร

รปท 7.3 สของเปลวไฟเมอเผาไอออนโลหะบนลวดแพตทนม (Chang, 1997) 6.4 สมดลของไอออนเชงซอน

ไอออนเซงซอน คอ ไอออนของโลหะตางๆ รวมกนกบโมเลกลหรอไอออนอนทเรยกวาลแกนด (Ligands หรอ Complexing agent) ซงโดยทวไปในสารละลาย ไอออนของโลหะจะไมอยอยางอสระ มกจะรวมกบลแกนดเพอใหตวเองเสถยร ไอออนโลหะของโลหะทรานซชนมกสามารถเกดเปนไอออนเชงซอนได เชน Fe3+, Cd2+, Cu2+, Ag+, Zn2+ และ Pt2+ สวนโลหะอลคาไลเอรทจะเกดขนไดบาง เชน Ba2+, Ca2+ และ Sr2+ เปนตน โดยทวไป ลแกนดจะมประจเปนลบ และตองมคอเลกตรอนอสระทสามารถใหแกไอออนของโลหะได เชน F-, Cl- หรอ CN- ลแกนดบางชนดอาจมความเปนกลางทางไฟฟา แตมอเลกตรอนคโดดในโมเลกลได เชน NH3, H2O, CO เปนตน


- 124 -

การเกดไอออนเชงซอนสามารถทาใหการละลายของเกลอดขน เชน AgCl จะละลายนาไดนอย ถาเตมสารละลายแอมโมเนย (NH3) มากเกนพอลงไปในสารละลาย AgCl จะทาให AgCl ละลายไดมากขน เนองจากเกดไอออนเชงซอนของ [Ag(NH3)2]+ ในสารละลาย ดงสมการ

AgCl (s) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- หรอสารละลายโคบอลต(II)คลอไรด (CoCl2) จะมสชมพ เนองจากการเกดไอออนเชงซอน

ระหวาง Co2+ กบนา ได Co(H2O)62+ เมอเตมกรด HCl ลงในสารละลาย จะทาใหสารละลายเปนสเปนสฟา เนองจากการเกดไอออนเชงซอนของ CoCl42- ขนดงรปท 7.4

CoCl2 (s) + 6H2O Co(H2O)62+ + 2Cl- Co2+ + 4Cl- (จาก HCl) CoCl42-

รปท 7.4 สารละลาย CoCl2 มสชมพ เมอเตมกรด HCl จะไดสารละลายสฟา (Chang, 1997)

การละลายของเกลอทมากขนเนองจากการเกดเปนไอออนเชงซอนจะใชในการแยกทางเคม

วเคราะหได เชนถาในสารละลายมตะกอนทง CuS และ As2S3 เราสามารถแยกตะกอน CuS ออกมาโดยการเตมสารละลายเบสความเขมขนสงของ S2- ดงสมการ

CuS (s) + S2- (aq) → ไมเกดปฏกรยา As2S3 (s) + S2- (aq) 2AsS2- (aq)

metathioarsenite หรอเมอคอปเปอร(II)ซลเฟต (CuSO4) ละลายนาไดสารละลายสฟา ซงเปนสของไอออน Cu2+

แตสารประกอบซลเฟตหลายชนดจะไมมส เชน Na2SO4 หากหยดสารละลายแอมโมเนยเขมขนลงไปในสารละลายของ CuSO4 เลกนอยจะทาใหเกดตะกอนสฟาออนของคอปเปอร(II)ไฮดรอกไซด (Cu(OH)2) ดงสมการ

Cu2+ (aq) + 2OH- (aq) → Cu(OH)2 (s)


- 125 -

ไอออน OH- จะไดมาจากสารละลายแอมโมเนย หากเตม NH3 มากเกนพอ ตะกอนสฟาจะเกดการละลายใหมไดสารละลายสฟาเขม เนองจากการเกดไอออนเชงซอนของ Cu(NH3)42+ ดงแสดงในรปท 7.5

Cu(OH)2 (s) + 4NH3 (aq) Cu(NH3)42+ (aq) +2OH- (aq) ดงนน การเกดไอออนเชงซอนของ Cu(NH3)42+ จะทาใหการละลายของ Cu(OH)2 มากขน

สารละลาย CuSO4 หยด NH3 เลกนอย (ไดตะกอน) เตม NH3 มากขนไดสารละลายสฟาเชม

รปท 7.5 สของสารละลาย CuSO4 ทเปลยนแปลงเมอเตม NH3 (Chang, 1997) การหาแนมโนมการเกดไอออนเชงซอนจะบอกในรปของ คาคงทการเกด (Formation

constant, Kf) หรอเรยกวา คาคงทความเสถยร (Stability constant, Kstab) ถาคา Kf มากจะแสดงวาไอออนเชงซอนมความเสถยรมาก และสามารถเกดเปนไอออนเชงซอนไดมาก คา Kf ของไอออนเชงซอนบางชนดแสดงไวในตารางท 7.4

การเกดไอออนเชงซอนของ Cu(NH3)42+ สามารถอธบายดวยสมการตอไปน Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq) Cu(NH3)42+

ซงสามารถเขยนคา Kf ไดดงน

Kf = 43

2

243

]][NH[Cu])[Cu(NH

+

+ = 5.0 x 1013

คา Kf ทมาก แสดงวาเกดไอออนเชงซอนของ Cu(NH3)42+ ไดด มความเสถยร และทสมดลจะมไอออน Cu2+ ในสารละลายนอย


- 126 -

ตารางท 7.4 คา Kf ของไอออนเชงซอนบางชนด (Chang, 1997)

สวนกลบของ Kf (fK

1 ) จะเรยกวาคาคงทการแตกตว (Dissociation constant, Kd) หรอ

เรยกวา คาคงทความไมเสถยร (Instability constant, Kinstab) จากคาคงทการเกดไอออนเชงซอนของ Cu(NH3)42+ ขางตน สามารถหาคาคงทการแตกตว ไดดงน

Cu(NH3)42+ Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq)

Kd = fK

1 = ])[Cu(NH]][NH[Cu

243

43

2

+

+

ตวอยาง เตม 0.20 โมล CuSO4 ลงในสารละลาย 1 l 1.20 M NH3 จงหาความเขมขนของไอออน Cu2+ ทสมดล วธทา เนองจาก Kf ของไอออนเซงซอนมคาสงคอ 5.0 x 1013 ดงนนจงสมมตให Cu2+ ทมอยทาปฏกรยากบ NH3 เกอบหมด เกดเปนไอออนเชงซอน Cu(NH3)42+ ทาใหทสมดลจะเหลอ Cu2+ นอยมากๆ (ใหเหลอเทากบ x)

ดงนน Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq) Cu(NH3)42+ เรมตน (M) 0.2 1.2 0 เปลยนแปลง (M) ∼0.2 -(0.2x4) +0.2 ทสมดล (M) x 0.4 +0.2

Kf = 43

2

243

]][NH[Cu])[Cu(NH

+

+ = 5.0 x 1013

4x(0.4)0.2 = 5.0 x 1013

∴ x = 1.6 x 10-13 M = [Cu2+]


- 127 -

เคมในชวตประจาวน แมไกสรางเปลอกไขมาไดอยางไร

การสรางเปลอกไขของแมไ กเ ปนกระบวนการตกตะกอนประเภทหนง โดยเปลอกไขไกจะมนาหนกประมาณ 5 กรม และประกอบดวยแคลเซยมรอยละ 40 ซงใชเวลาตกตะกอน 16 ชวโมง (125 มลลกรม/ชวโมง) แมไกจะไดแคลเซยมมาจากมวลกระดกพเศษ (Special bony masses) ซงสะสมแคลเซยมสาหรบเปลอกไขโดยเฉพาะ โดยอยในรปแคลเซยมอนนทรยพวกแคลเซยมฟอสเฟต [Ca3(PO4)2] หากแมไกไดรบอาหารทมปรมาณแคลเซยมตา จะทาใหเปลอกไขบาง และตองใชแคลเซยมจะกระดกประมาณรอยละ 10 ในการผลตไขไก 1 ฟอง เมอแมไกไดกนอาหารทมปรมาณแคลเซยมตาอยางตอเนองจะทาใหแมไกหยดผลตไขได

เปลอกไขจะมแคลไซตหรอแคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) เปนองคประกอบหลก โดยเลอดจะทาหนาทพา Ca2+ และ CO3

2- ไปยงตอมเปลอก (Shell gland) และเกดการแคลซฟเคชน (Calcification) หรอการตกผลกเกดขนดงสมการ

Ca2+ (aq) + CO32- (aq) CaCO3 (s)

คารบอเนตไอออนเปนผลพลอยไดจากกระบวนการเมตาบอลซม โดยเอนไซมคารบอนกแอนไฮเดรส (CA) จะเปลยนคารบอนไดออกไซตเปนกรดคารบอนก (H2CO3) และกรดคารบอนกจะแตกตวเปน CO3

2- ตอไปด งแสดงในสมการ CO2 (g) + H2O (l) ⎯→←CA H2CO3 (aq) H2CO3 (aq) H+ (aq) + HCO3

- (aq) HCO3

- (aq) H+ (aq) + CO32- (aq)


จงตอบคาถามตอไปน 1) หากคาการละลายของ CaSO4 มคา 0.67 g/l จงคานวณหาคา Ksp ของ CaSO4 2) จากตารางท 7.1 จงหาความเขมขนของ Ag+ และ Br- ในสารละลายอมตว AgBr 3) จากตารางท 7.1 จงหาคาการละลายของ Cu(OH)2 ในหนวย g/l


- 128 -

4) เมอเตม 200 ml 0.004 M BaCl2 ลงในสารละลาย 600 ml 0.008 M K2SO4 จะเกดการตกตะกอนหรอไม

5) คา Ksp มประโยชนตอการแยกไอออนออกจากสารละลายอยางไร 6) หากผลคณของไออน (Q) ในสารละลายมคาตากวาคา Ksp จะหมายความวาอยางไร 7) จงคานวณคา Ksp ของ AgCl 0.00016 g ละลายไดสารละลายอมตวในนา 100 cm3 ท

25oC 8) จงคานวณคา Ksp ของ Ag3PO4 0.00065 g ละลายไดสารละลายอมตวในนา 100 cm3 ท

25oC 9) ในสารละลายประกอบดวย Cl- 0.1 mol/l และ CrO4

2- 0.10 mol/l ถาคอยๆ เตม AgNO3 ลงในสารละลาย อยากทราบวา AgCl หรอ Ag2CrO4 จะตกตะกอนลงมากอน สมมตวาการเตม AgNO3 ลงไปนนไมทาใหปรมาตรของสารละลายเปลยนแปลง

10) ขอดของการเกดไอออนเชงซอนคออะไร 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 7 ขอท 1 2.4 x 10-5 ขอท 2 8.8 x 10-7 M ขอท 3 1.8 x 10-5 g/l ขอท 4 ตกตะกอน ขอท 5 คา Ksp จะบอกถงความสามารถในการตกตะกอน และลาดบการตกตะกอนได ขอท 6 แสดงวาสารละลายนนเปนสารละลายไมอมตว จงไมพบการตกตะกอนเกดขน ขอท 7 1.25 x 10-10 ขอท 8 1.56 x 10-18 ขอท 9 AgCl ตกตะกอนกอน ขอท 10 การเกดไอออนเชงซอนทาใหการละลายของเกลอดขน

บทท 8สมดลกรด-เบส


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบนยามกรด-เบส 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการแตกตวของนาและคา pH ของสารละลาย 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบความแรงของกรดและเบส 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการไทเทรตกรด-เบส และอนดเคเตอร 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบกราฟของการไทเทรต 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบยาลดกรด

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 นยามกรด-เบส 2.2 การแตกตวของนาและคา pH ของสารละลาย 2.3 ความแรงของกรดและเบส 2.4 การไทเทรตกรด-เบส และอนดเคเตอร 2.5 กราฟของการไทเทรต 2.6 ยาลดกรด




บทท 8 สมดลกรด-เบส

- 130 -


6. เนอหาบทเรยน 6.1 นยามกรด-เบส

นยามของอารรเนยส (Arrhenius concept) กรด คอ สารประกอบทมไฮโดรเจน (H) และเมอละลายนาจะแตกตวใหโปรตรอน (H+) หรอ

ไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) HA (aq) → H+ (aq) + A– (aq)

เชน HCl (aq) → H+ (aq) + Cl– (aq) เบส คอ สารประกอบทม OH และเมอละลายนาจะแตกตวใหไฮดรอกไซดไอออน (OH-)

MOH (aq) → M+ (aq) + OH– (aq) เชน NaOH (aq) → Na+ (aq) + OH– (aq) นยามของอารรเนยสมขอจากด คอ สารประกอบทเปนกรดหรอเบสตองละลายไดในนาเทานน

อยางไรกตาม สารบางอยางไมม H+ หรอ OH– ในโมเลกลแตอาจเปนกรดหรอเบสไดเมอทาปฏกรยากบนาแลวให H+ หรอ OH– เชน NH3 ทาปฏกรยากบนาไดแลวให OH– แตตามนยามของอารรเนยสไมไดจด NH3 วาเปนเบส

นยามของบรอนสเตต-ลอรร (Bronsted-Lowry concept) ตอมาบรอนสเตตและลอรรไดนยามคาวากรดและเบสไววา กรด คอ สารทสามารถใหโปรตอน

(Proton donor) แกสารอน และ เบส คอ สารทสามารถรบโปรตอน (Proton acceptor) จากสารอน โดยปฏกรยาระหวางกรดและเบสจะเปนการเคลอนยานโปรตรอนจากกรดไปยงเบส


- 131 -

รปท 8.1 การแตกตวของกรด (McMurry and Fay, 2003)

คทมสตรเคมตางกนทโปรตอนเพยงตวเดยว เราจะเรยกวา เปนคกรด-เบส หรอ Conjugate

acid–base pairs กน โดยกรดแกจะแตกตวหมด (100%) กรดออนจะแตกตวบางสวน สวนกรดทออนมากๆ จะไม

แตกตวหรอแตกตวนอยมากๆ ซงเปนแนวโนมเดยวกนกบเบส ดงรปท 8.1 สวนตวอยางของคกรด-คเบสแสดงดงตารางท 8.1 ตารางท 8.1 ตวอยางของคกรด-คเบส (McMurry and Fay, 2003)

กรดแก

กรดออน

กรดออนมากๆ


- 132 -

นยามของลวอส (Lewis concept) กรด คอสารททาหนาทรบคอเลกตรอน (Electron-pair acceptor) ไดแกแคทไอออน

(Cations) และโมเลกลทเปนกลางซงมออรบทลวาง เชน Cu2+, H+, BF3 เบส คอสารททาหนาทใหคอเลกตรอน (Electron-pair donor) ไดแกแอนไอออน (Anions)

และโมเลกลทเปนกลางซงมคอเลกตรอนเหลอ เชน H2O, NH3, O2– เชนสมการทแสดงในรปท 8.2

รปท 8.2 กรดและเบสตามนยามของลวอส (McMurry and Fay, 2003)

ทฤษฎนใชอธบาย กรด เบส ตามนยามของ Arrhenius และ Bronsted-Lowry ได และมขอ

ไดเปรยบคอสามารถอธบาย กรด-เบส ในกรณทเกดปฏกรยาระหวางกน โดยขยายขอบเขตการจาแนกกรดไดมากมาย กรดลวอสอาจเปนอะตอม โมเลกลหรอไอออนบวกกไดทมออรบทลวางสามารถรบคอเลกตรอนได เรยกสารทมสมบตนวา “อเลกโตรไฟล” (Electrophile มาจากภาษากรกแปลวา “ชอบอเลกตรอน”) สวนเบสลวอสคอสารทมคอเลกตรอนทจะใหแกนวเคลยสอน เรยกสารนวา “นวคลโอไฟล” (Nucleophile มาจากภาษากรกแปลวา “ชอบนวเคลยส”) 6.2 การแตกตวของนาและคา pH ของสารละลาย

การแตกตวของนา นาบรสทธจดเปนตวทาละลายทสาคญ เปนพวกไมสามารถนาไฟฟาหรอ นอน-อเลคโตรไลท

(Non-electrolyte) แตจากการทดลองพบวานาบรสทธนาไฟฟาไดเพยงเลกนอย เนองจากนาสามารถแตกตวได H+ และ OH- ไดเอง เรยกวา Self-ionization หรอ autoionization โดยนาสามารถเปนไดทงกรดและเบส

H2O (l) H+ (aq) + OH– (aq) หรอ H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH– (aq)


- 133 -

เมอเขาสภาวะสมดล คาคงทการแตกตวของนา, Kw มคา

14cw 100.1]OH][H[KK −−+ ×=== ท 25oC

ดงนน หากทราบความเขมขนของสารใดสารหนง กสามารถคานวณหาความเขมขนของอก

สารหนงได เชน หากทราบความเขมขนของ [H+] กสามารถคานวณหา [OH–] ได ทานองเดยวกน หากทราบ [OH–] กสามารถคานวณหา [H+] ไดเชนกน

คา pH ของสารละลาย pH ยอมาจากคาวา Power of hydrogen เปนคาทแสดงถงความเปนกรด-เบสของ

สารละลาย สามารถคานวณจากความเขมขนของ H+ หรอ H3O+ (ในหนวย โมลตอลตร หรอโมลาร) ในสารละลาย โดยใชสตร

]Hlog[pH +−= ]OHlog[pOH −−=

โดย pH + pOH = 14 โดยทวไป คา pH ของสารละลายทพบจะมคาอยในชวง 1-14 เทานน อยางไรกตาม คา pH

อาจแสดงคาเปนลบหรอมคามากกวา 14 ไดเชนกน โดย

สารละลายกรด: [H+] > 1.0 x 10–7 M, pH < 7.00 สารละลายเบส: [H+] < 1.0 x 10–7 M, pH > 7.00 สารละลายทเปนกลาง: [H+] = 1.0 x 10–7 M, pH = 7.00

ตวอยาง จงคานวณคา pH ของกรดไนตรก เมอกรดมความเขมขนของไฮโดนเจนไอออนกบ 0.76 M วธทา จาก ]Hlog[pH +−=

pH = -log(0.76) = 1.2


- 134 -

วธวด pH ของสารละลาย สามารถทาได 2 วธ ดงน 1) วธเปรยบเทยบส วธนเปนการวด pH โดยการกะประมาณ ซงมความถกตอง ±0.5 หนวย pH ทาไดโดยเตม

อนดเคเตอรทเหมาะสมลงในสารละลายทตองการทราบ pH แลวเปรยบเทยบสกบสารละลายบฟเฟอรททราบคา pH แนนอน ซงมการเตมอนดเคเตอรชนดเดยวกนลงไป หรอใชกระดาษกระดาษลตมสจมลงในสารละลายทตองการทราบ pH แลวเปรยบเทยบกบสมาตรฐาน โดยสของสารละลายทเตมอนดเคเตอรในชวง pH ตางๆ แสดงในตารางท 8.2

2) วธวดความตางศกย วธนเปนวธทใชวดคา pH อยางละเอยด มความถกตอง ±0.01 หนวย pH โดยการใช

เครองมอ “พเอชมเตอร” วด pH ของสารละลายจากคาความตางศกยระหวางขวไฟฟา 2 ขว คออเลกโทรดแกวทไวตอ H3O+ และอเลกโทรดมาตรฐานภายในเซลลไฟฟาเคม และเปรยบเทยบคาความตางศกยทไดกบสารละลายบฟเฟอรททราบความเขมขนทแนนอน

ตารางท 8.2 การเปลยนแปลงสของอนดเคเตอร (McMurry and Fay, 2003)

6.3 ความแรงของกรดและเบส

ความแรงของกรดและเบสขนกบโครงสรางและสมบตของอะตอมในโมเลกลของกรดและเบส และสามารถพจารณาจาก “รอยละการแตกตวของกรดและเบส” โดยกรดทมการแตกตวมากจะมความเปนกรดมาก กรดและเบสทแตกตวได 100% จะเรยกวากรดแก และเบสแก ตามลาดบ สามารถนาไฟฟาไดด แตถากรดและเบสนนแตกตวไดเพยงบางสวนกจะเรยกวา กรดออน หรอเบสออน ตามลาดบ ซงการนาไฟฟาไดไมด ตวอยางของกรดแก เชน HCl, HBr, HI, HClO3, HBrO3, HIO3,


- 135 -

HClO4, HNO3 และ H2SO4 เปนตน ตวอยางของเบสแก เชน LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 และ Sr(OH)2 เปนตน

นอกจากนสามารถพจารณาความแรงของกรดและเบสจากคาคงทสมดลของการแตกตวของกรดหรอเบส (Ka หรอ Kb)

สาหรบกรด HA (aq) H+ (aq) + A– (aq)

[HA]]][A[HKa

−+=

สาหรบเบส MOH (aq) M+ (aq) + OH– (aq)

[MOH]]][OH[MKb

−+=

เชน สารละลายกรด 4 ชนด มคาคงทของการแตกตวของกรดเปนดงน HClO2 Ka = 1.1 x 10-2 HF Ka = 6.8 x 10-4 CH3COOH Ka = 1.8 x 10-5 H2CO3 Ka = 4.4 x 10-7

ความแรงของกรดเรยงลาดบจากมากไปหานอยตามคา Ka ไดดงน HClO2 > HF > CH3COOH > H2CO3

ในทานองเดยวกน ความแรงของเบส กพจารณาจากคา Kb กลาวคอ ถามคา Kb มาก มความเปนเบสมากกวา Kb นอย เชน

NH3 Kb = 1.76 x 10-5 N2H4 Kb = 9.5 x 10-7 C6H5NH2 Kb = 4.3 x 10-10

ความเปนเบส NH3 > N2H4 > C6H5NH2

ตวอยาง สารละลายกรดออนชนดหนงเขมขน 0.50 M จงคานวณคา pH ของสารละลายกรดนท 25°C (กาหนดคา Ka = 7.1 x 10–4) วธทา

HA (aq) H+ (aq) + A– (aq) เรมตน (M) 0.50 0.00 0.00 เปลยนแปลง (M) -x +x +x ทสมดล (M) 0.05-x +x +x


- 136 -

[HA]]][A[HKa

−+=

x0.5x107.1

24

−=× −

จากสมการ ตองพจารณาวา ควรจะปด 0.5-x เปน 0.5 หรอไม โดยอาศยหลกการคานวณการแตกตวของกรดออน-เบสออน คอ

หากคา 1000K[HA]

a> ใหใช 0.5 ในการคานวณ (0.5-x ≈ 0.5)

หากคา 1000K[HA]

a< ใหใช 0.5-x ในการคานวณ กรณนใหจดสมการใหอยใน

รป 0cbxax2 =++ แลวแกสมการหา x โดย

2a4acbbx

2 −±−=

เมอลองแทนคาพบวา 704107.1

0.5K[HA]

4a

=×

= −

ดงนน ใช 0.5-x

จาก x0.5

x107.12

4

−=× −

244 xx107.1103.55 =⋅×−× −− 0103.55x107.1x 442 =×−⋅×+ −−

ดงนน

12)]103.55(1[4)10(7.1107.1x

4244

××−××−×±×−

=−−−

= 0.018 = [H+]

pH = -log[H+] = -log(0.018) = 1.74 รอยละการแตกตวของกรดออน ใชเปรยบเทยบความแรงของกรด ไดจากสตร

รอยละการแตกตว = 100[HA]

][H×

+


- 137 -

โดยกรดทแรงกวาหรอแกกวาจะมคารอยละการแตกตวมากกวา และรอยละการแตกตวของกรดออนมคาลดลงเมอความเขมขนของกรดออนเพมขน

กรดออนไดโปรตก (Diprotic acid) และกรดออนพอลโปรตก (Polyprotic acid) คอกรดทแตกตวให H+ มากกวาหนงไอออนตอหนงโมเลกลของกรด กรดชนดนจะแตกตวหลายขนตอน โดยแตละขนจะแตกตวใหโปรตอนเพยงหนงไอออนเทานน และคเบสทไดจากการแตกตวขนทหนงจะทาหนาทเปนกรดในการแตกตวขนทสอง 2 โดยคา Ka ของกรดจะลดลงเมอโปรตอนหลดออกไปในแตละขน ดงแสดงในตารางท 8.3 ตารางท 8.3 ตวอยางคา Ka ของกรดออน (McMurry and Fay, 2003)

6.4 การไทเทรตกรด-เบส และอนดเคเตอร

กรด-เบส อนดเคเตอร เปนสารอนทรยทมสมบตเปนกรดออนหรอเบสออน เขยนเปนสตรทวไป คอ HIn

HIn + H2O H3O+ + In- รปกรด รปกรด

คาคงทการแตกตวของกรด-เบสอนดเคเตอร

[HIn]]][InO[HK 3

In

−+=

ชวงการเปลยนสของอนดเคเตอร (pH range) จะเทากบ pKIn = ±1 pKIn = –log [KIn]

การไทเทรตกรด-เบส การไทเทรต (Titration) หมายถงการวเคราะหเชงปรมาณโดยการวดปรมาตรสารตงตนทจะ

ทาปฏกรยากนพอด โดยสารทตองการทราบความเขมขนทาปฏกรยากบสารททราบความเขมขน


- 138 -

แนนอน อปกรณทเกยวของประกอบดวยบวเรตและปเปต โดยสารทบรรจในบวเรต เรยกวา “ตวไทแทรนต (Titrant)” มสองพจนทเกยวของกบการไทเทรต คอ “จดสมมล” และ “จดยต” โดย

จดสมมล คอจดทสารตงตนทาปฏกรยากนพอด และ จดยต คอจดทอนดเคเตอรเปลยนสแลวหยดไทเทรต ในการไทเทรตกรด-เบส ใชสารอนดเคเตอรบอกจดยตระหวางปฏกรยากรด-เบส โดยอนดเค

เตอรทเหมาะสมจะเปลยนสทจดสมมล การหาความเขมขนของกรดโดยการไทเทรตสามารถทาไดโดย ขนตอนตอไปน 1) ปเปตสารละลายกรดลงในขวดรปชมพ แลวหยดอนดเคเตอรทเหมาะสมลงไป 2-3 หยด 2) ไทเทรตสารละลายรปชมพดวยตวไทแทรนต (สารละลายเบส) ทบรรจในบวเรต โดยการ

ไขกอกทบวเรตใหตวไทแทรนตคอยหยดลงในขวดรปชมพ เขยาขวดรปชมพแบบวนเพอใหสารละลายและตวไทแทรนตทาปฏกรยากนอยางสมบรณ

3) หยดไขกอกบวเรตเมอสงเกตเหนจดยต หรอสงเกตการเปลยนสของสารในขวดรปชมพ 4) อานปรมาตรของตวไทแทรนตทใชในการทาปฏกรยาพอดกบสารละลายกรดน บนทก

ขอมล ดงแสดงขนตอนในรปท 8.3

รปท 8.3 ขนตอนการไทเทรตกรด-เบส (http://ebook.nfe.go.th/nfe_ebook/data_o_ebook/html/023/187.htm)


- 139 -

6.5 กราฟของการไทเทรต ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก เชนการไทเทรตกรดไฮโดรคลอรก (HCl) ดวยโซเดยม

ไฮดรอกไซด (NaOH) แสดงกราฟการไทเทรตดงรปท 7.4 จากรปท 8.4 จะเหนวาคา pH เปลยนแปลงรวดเรวทบรเวณใกลจดยต (ตงแต pH 4-10)

ดงนนควรเลอกใชอนดเคเตอรทเปลยนสทชวง pH ระหวาง 4 ถง 10 ซงอนดเคเตอรทเหมาะสม ไดแก เมทลเรด (4.4-6.2) โบรโมไทมอลบล (6.0-7.5) และฟนอลฟทาลน (8.2-10.0) แตนยมใชฟนอลฟทาลน เพราะสงเกตการเปลยนแปลงสไดชดเจน สาหรบโบรโมคลซอลกรน (3.8-5.4) ไมเหมาะสมทจะใชเปนอนดเคเตอรสาหรบกรดแกและเบสแก เพราะเปลยนสกอนถงจดสมมล

ไทเทรตดวยเบสแก ไทเทรตดวยกรดแก

รปท 8.4 กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก (Whitten และคณะ, 2003)

ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน ในปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน เชนปฏกรยาระหวางเบสออน NH3 กบกรดแก HCl

โดยตวไทแทรนตคอ HCl ในตอนแรกคา pH สงเนองจากเบสออน NH3 เมอคอยๆ หยดกรดแก HCl ลงไปทาใหคา pH ลดลง จนถงจดหนงท pH ลดลงอยางรวดเรว (ตงแต pH 3-7) ไดเกลอ NH4Cl และจดสมมลจะมคา pH ตากวา 7 (ดงรปท 8.5)


- 140 -

รปท 8.5 กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน (Whitten และคณะ, 2003)

จากรปท 8.5 สามารถพจารณาชวง pH 3-7.5 จงนยมเลอกใชสารพวกเมทลเรดหรอโบรโมไทมอลบลเปนอนดเคเตอร แตไมใชฟนอลฟทาลนเพราะชวง pH ของฟนอลฟทาลนมากกวา 7 ทาใหเกดความคลาดเคลอนในการบอกจดสมมล

ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแกเชนกรดอะซตก กบเบสแก NaOH มขอจากดในการเลอก

อนดเคเตอร ทจดสมมลของการไทเทรต สารละลายจะมโซเดยมอะซเตตเปนผลตภณฑซงมสมบตเปนเบส ม pH มากกวา 7 ดงรปท 8.6

รปท 8.6 กราฟการไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก (Whitten และคณะ, 2003)


- 141 -

จากรปท 8.6 สามารถใชฟนอลฟทาลนไดเพราะจดยตของฟนอลฟทาลนอยท pH > 7 หากใชเมทลเรดจะทาใหเกดการเปลยนแปลงสของอนดเคเตอรกอนถงจดสมมล

ดงนน สรปการไทเทรต กรด-เบส คตางๆ และการเลอกอนดเคเตอรในการไทเทรต ไดดง

ตารางท 8.4 ตารางท 8.4 สรปการไทเทรต กรด-เบส คตาง ๆ และการเลอกอนดเคเตอรในการไทเทรต

ชนดการไทเทรต ชวงเปลยนแปลง pH

pH ทจดสมมล อนดเคเตอรทเลอกใชไทเทรต (จดยตใกลเคยงจดสมมล)ฉ

กรดแก กบ เบสแก 3 -11 เทากบ 7 ฟนอลฟธาลน (pH = 8.3-10.0) เมทลออเรนจ (pH = 3.0-4.4)

กรดแก กบ เบสออน

3 - 7 นอยกวา 7 เมทลออเรนจ (pH = 3.0-4.4) โบรโมฟนอลบล (pH = 3.0-4.6)

กรดออน กบ เบสแก

7 - 11 มากกวา 7 ฟนอลฟธาลน (pH = 8.3-10.0)

กรดออน กบ เบสออน

ไมสามารถบอกได ขนอยกบคา Ka และ Kb ของสารทใชไทเทรต

ไมนยมไทเทรตระหวางกรดออน กบ เบสออน

6.6 ยาลดกรด

ยาลดกรดคอสารทใชทาปฏกรยาสะเทน หรอปฏกรยาระหวางกรด-เบส กบกรดทพบในกระเพาะอาหาร คอกรดไฮโดรคลอรก (HCl) ทมปรมาณมากเกนไปในกระเพาะอาหาร โดยทวไป ยาลดกรดจะเปนของผสมระหวาง Mg(OH)2 และ Al(OH)3 ซงเปนสารทไมละลายนา ดงนนจงม OH- ไมมากพอทจะทาลายทางเดนอาหาร

)l(OH3)aq(AlCl)aq(HCl3)aq()OH(Al 233 +→+

)l(OH2)aq(MgCl)aq(HCl2)aq()OH(Mg 222 +→+

ยาลดกรดมกจะมผลขางเคยงตอรางกายเชน ทองผก ซงเกดจากยาลดกรดชนดทมอลมเนยม หรอ ทองรวงซงเกดจากยาลดกรดทมแมกนเซยม การทานยาลดกรดปรมาณมากอาจทาใหเกดการสะสมของสารอลมเนยมในรางกาย ซงอาจจะเปนพษตอรางกายโดยเฉพาะในผปวยทเปนโรคไต ยาลดกรดบางชนดใช CaCO3 :


- 142 -

)l(OHCO)aq(CaCl)aq(HCl2)s(CaCO 2223 ++→+

การรบประทานยาลดกรดชนดทมแคลเซยมคารบอเนตมากเกนไป อาจกอใหเกดความไมสมดลของระดบแคลเซยมและกรดในรางกายทาใหมผลเสยตอไต นอกจากนน ยาลดกรดชนดทมแคลเซยมอาจทาใหรางกายหลงกรดออกมามากขน ถงแมวาจะมผลในการลดกรดในชวงแรกหลงการรบประทานยา ยาลดกรดบางชนดใช NaHCO3

)l(OHCO)aq(NaCl)aq(HCl2)s(NaHCO 223 ++→+

การรบประทานยาลดกรดชนดทมโซเดยมไบคารโบเนตมากเกนไป อาจกอใหเกดความไมสมดลของระดบโซเดยมในรางกายและ pH เพมขน เปนอนตรายตอผทเปนโรคกระเพาะ

เคมในชวตประจาวน กระดาษเหลอง/ผกรอบ

กระดาษไดมการผลตใชมาเปนเวลายาวนาน เมอประมาณปลาย ค.ศ. ท 18 ในทวบอเมรกาเหนอและใตจะผลตกระดาษจากใยแฟลกซ (Flax) หรอฝาย ซงมเซลลโลสเปนองคประกอบหลก เซลลโลสคอพอลเมอรทประกอบดวยหนวยยอยของกลโคส (C6H12O6) ตอกนเปนสายยาว

เมอความตองการกระดาษเพมมากขน จงมการนาเสนใยจากตนไมผสมใยฝายบางสวน เพอชวยใหกระดาษมความคงทน แขงแรง ซงเสนใยจากตนไมจะมลกนนทเปนพอลเมอรอนทรยเปนองคประกอบ แตลกนนจะถกออกซไดซไดงายทาใหสเปลยน ดงนนกระดาษททาผสมเสนใยชนดนหากไมไดกาจดลกนนออกจากเสนใยกอน จะทาใหกระดาษเปลยนสไปตามเวลา สวนใหญกระดาษทผสมเยอทไมมการกาจดลกนนออกจะเปนกระดาษหนงสอพมพซงไมตองคานงถงการเกบรกษาในระยะยาวมากนก

นอกจากนกระดาษทใชเสนใยตนไมผลตจะมรพรน รขนาดเลกทผวกระดาษจะดดซบนาหมกมาก


- 143 -

ขณะพมพ ไดตวอกษรทเบลอ ดงนนจงตองทาการเคลอบผวหนากระดาษกอนพมพดวยอลมเนยมซลเฟต (Al2(SO4)3) และโรซน ไดผวกระดาษทเรยบ เรยกกระบวนการนวา Sizing นยมเลอกใชอลมเนยมซลเฟต เพราะมราคาถกและไมมส และชวยทาใหกระดาษเสอมสภาพชา

การเกบกระดาษในสภาวะทมความชนสงจะทาให Al2(SO4)3 ซบความชนทาใหได H+ และ H+ จะเรงการไฮโดรไลซสของเซลลโลสตรงตาแหนง O แตกสายโซเซลลโลสทาใหมขนาดสนลง ทาใหกระดาษผกรอบ ฉดขาดได 7. แบบฝกหดทายบทท 8

จงตอบคาถามตอไปน 1) นยามกรด-เบสของ Lewis กลาววาอยางไร 2) สารละลายคาเฟอน C8H10N4O2 เขมขน 0.03 M จะม [OH-] เปนเทาใด (C8H10N4O2 ม

คา Kb เทากบ 4.1x10-4) 3) กรดคอสสารทสามารถแตกตวแลวใหโปรตอนได และเบสคอสสารทสามารถรบโปรตอน

ได เปนนยามกรดและเบสของใคร 4) ในปฏกรยา NH3 + H2O NH4

+ +OH- คเบสของ H2O จะเปนตวใด 5) การไทเทรตกรดแกกบเบสออนทจดสมมลจะม pH ของสารละลายจะเปนอยางไร 6) จงคานวณคา Ka ของ 0.1 M HA แตกตวไดรอยละ 1.34 ท 25 oC 7) ยาลดกรดชนดใดทอาจทาใหรางกายหลงกรดออกมามากขน 8) จงหา pH ของสารละลายระหวางกรดอะซตก 0.1 mol กบโซเดยมอะซเตต 0.01 mol ท

มปรมาตร 1 ลตร เมอ Ka = 1.8x10-5 9) จากสมการ SO3 + O2- → SO4

2- สารใดเปนกรด-เบสของ Lewis 10) จากสมการ HI(g) H2(g) + I2(g) เรมตนมแกส HI 2M หากสมดลเกดแกส

ไฮโดรเจน 0.3 M จงหาคาคงทสมดล 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 8 ขอท 1 กรด คอสารททาหนาทรบคอเลกตรอน เบส คอสารททาหนาทใหคอเลกตรอน ขอท 2 3.5x10-3 M ขอท 3 J.N. Bronsted and T.M. Lowry ขอท 4 OH- ขอท 5 นอยกวา 7


- 144 -

ขอท 6 1.82 x 10-5 ขอท 7 ยาลดกรดชนดทมแคลเซยม ขอท 8 3.74 ขอท 9 กรด = SO3, เบส = O2- ขอท 10 0.046

บทท 9สารละลายบฟเฟอร


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารละลายบฟเฟอร 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารละลายบฟเฟอรกรด 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารละลายบฟเฟอรเบส 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบความจบฟเฟอร 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบประสทธภาพของสารละลายบฟเฟอร

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 สารละลายบฟเฟอร 2.2 สารละลายบฟเฟอรกรด 2.3 สารละลายบฟเฟอรเบส 2.4 ความจบฟเฟอร 2.5 ประสทธภาพของสารละลายบฟเฟอร







บทท 9 สารละลายบฟเฟอร

- 146 -


6. เนอหาบทเรยน 6.1 สารละลายบฟเฟอร

สารละลายบฟเฟอร (Buffer solutions) คอสารละลายทมคา pH คอนขางคงทหรอเปลยนแปลงนอยมากเมอเตมกรดแกหรอเบสแกลงไปเลกนอย หนาทของสารละลายบฟเฟอรคอควบคมความเปนกรดและเบสของสารละลาย เพอไมใหเปลยนแปลงมากนก เมอเตมกรดหรอเบสลงไปเลกนอย และรกษาระดบ pH ของสารละลายใหคงท

ในรางกายมนษยมระบบบฟเฟอร คอ ระบบเลอดททาหนาทควบคมความเปนกรด-ดางในกระแสเลอดของผปวย 6.2 สารละลายบฟเฟอรกรด

เปนสารละลายผสมของกรดออนและเกลอของกรดออนในสารละลายทมนาเปนตวทาละลาย สารละลายบฟเฟอรแบบนม pH < 7 เปนกรด เชน สารละลายระหวางกรดอะซตก (CH3COOH) และเกลอเอทธาโนเอต (CH3COONa)

CH3COOH CH3COO- + H+ (1) เมอเตมเกลอลงไป เกลอจะเกดการแตกตว CH3COONa → CH3COO- + Na+ (2) CH3COO- จากเกลอทเพมขนจะไปจบกบ H+ ในกรด ไดเปนกรดอะซตกเพมขน สมการ (1) เกดปฏกรยายอนกลบ และจะเขาสสมดลอกครง

จากสมการ CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

คาคงทสมดล Ka = COOH][CH

]O][HCOO[CH

3

33+−

COOH][CH]COO[CH

]O[HK

3

3

3

a−

+ =

COOH][CH]COO[CH

K1

]O[H1

3

3

a3

−

+ ×=

Take log ทงสองขาง COOH][CH

]COO[CHlogK1log

]O[H1log

3

3

a3

−

+ +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=


- 147 -

COOH][CH]COO[CHlogpKpH

3

3a

−+=

ดงนน [Acid][Salt]logpKpH a +=

เมอเตมกรดแกลงไปเลกนอย H+ จากกรดแกทเตมจะเขาไปทาปฏกรยากบเกลอไดเปน

CH3COOH ตามสมการ CH3COO- + H+ → CH3COOH ทาใหสารละลายม pH ลดลงเลกนอย

เมอเตมกรดแกลงไปเลกนอย OH- จากเบสแกทเตมจะเขาไปทาปฏกรยากบ CH3COOH ไดเปนเกลอตามสมการ NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O ปรมาณกรดจะลดลง ทาใหสารละลายม pH เพมขนเลกนอย 6.3 สารละลายบฟเฟอรเบส

เปนสารละลายผสมของเบสออนและเกลอของเบสออนในสารละลายทมนาเปนตวทาละลาย สารละลายบฟเฟอรแบบนม pH > 7 เปนเบส เชน สารละลายระหวางแอมโมเนย (NH3) และเกลอแอมโมเนยมคลอไรด (NH4Cl)

NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq) (3)

เมอเตมเกลอลงไป เกลอจะเกดการแตกตว NH4Cl → NH4+ + Cl- (4)

NH4+ จากเกลอทเพมขนจะทาใหสมการ (3) เกดปฏกรยายอนกลบได NH3 และเขาสสมดลอกครง

จากสมการ NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

คาคงทสมดล Kb = ][NH

]][OH[NH

3

4−+

][NH][NH

][OHK

3

4a+

− =

][NH][NH

K1

][OH1

3

4

b

+

− ×=

Take log ทงสองขาง ][NH][NHlog

K1log

][OH1log

3

4

b

+

− +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

][NH][NHlogpKpOH

3

4b

++=


- 148 -

ดงนน [Base][Salt]logpKpOH b +=

ตวอยาง สารละลายบฟเฟอรเตรยมจากการผสมสารละลาย NH3 เขมขน 0.60 M ปรมาตร 200 mL กบสารละลาย NH4Cl เขมขน 0.30 M ปรมาตร 300 mL

1) จงหา pH ของสารละลายบฟเฟอรน 2) เมอเตมกรด HCl 0.02 โมลลงในสารละลายคา pH ของสารละลายจะเปลยนเปนเทาใด

(NH3 มคา Kb = 1.8 x 10-5) วธทา 1. หาความเขมขนหลงผสมสารละลายกอน

จากสตร rr11 VMVM =

หา [NH3] 0.24M300)ml(200200ml0.6MMr =

+×

=

หา [NH4Cl] 0.18M300)ml(200300ml0.3MMr =

+×

=

2. หา pH ของสารละลายบฟเฟอร (บฟเฟอรนเปนบฟเฟอรเบส)

จากสตร ][NH

Cl][NHlogpKpOH3

4b +=

[0.24][0.18]log)10log(1.8pOH 5 +×−= −

4.63pOH = 9.374.6314pH =−=

เมอเตมกรด HCl 0.02 โมลลงในสารละลายคา pH ของสารละลายจะเปลยนเปนเทาใด

หา [HCl] 0.04M1000500ml

0.02molM =×=

กรดจะไปทาปฏกรยากบเบสดงสมการ

HCl + NH3 → NH4+

เรมตน 0.0 0.24 0.18 เปลยนแปลง +0.04 -0.04 +0.04

ดงนนทสมดล [NH3] = 0.24 - 0.04 = 0.20 M


- 149 -

[NH4+] = 0.18 + 0.04 = 0.22 M

][NH][NHlogpKpOH

3

4b

++=

[0.20][0.22]log)10log(1.8pOH 5 +×−= −

4.67pOH = 9.334.6714pH =−=

นนคอคา pH ของสารละลายเปลยนไปเพยง 0.04 ตวอยาง: จงคานวณ pH ของสารละลายขอตอไปน กาหนด pKa ของ CH3COOH= 4.76 1) สารละลายบฟเฟอร 1: ผสม 50 mL 17.4 M CH3COOH และ 70 g CH3COONa ในนา ปรบปรมาตรเปน 1000 mL

วธทา [CH3COOH] = 0.87M1000ml

50ml17.4M=

×

[CH3COONa] = 0.853M1l

)82g/mol

70g(=


3

3a

−+=

[0.87][0.853]log4.76pH +=

4.751pH = 2) สารละลายบฟเฟอร 2 : ผสม 1 M CH3COOH 400 mL และ 3M NaOH 80 mL ในนาปรบปรมาตรใหเปน 1 ลตร

วธทา [CH3COOH] = 0.4M1000ml

400ml1M=

×

[NaOH] = 0.24M1000ml

80ml3M=

×

จากปฏกรยากรดเบส OHCOONaCHNaOHCOOHCH 233 +→+

เรมตน 0.4 0.0 0.0 เปลยนแปลง -0.24 +0.24 +0.24

ดงนนทสมดล [CH3COOH] = 0.4 - 0.24 = 0.16 M


- 150 -

[CH3COONa] = 0.24 M


3

3a

−+=

[0.167][0.24]log4.76pH +=

4.93pH = 6.4 ความจบฟเฟอร (Buffer capacity)

คอความสามารถของคบฟเฟอรในการตอตานการเปลยนแปลงสภาวะเบสหรอกรด วดโดยใชคาบฟเฟอร (Buffer value), β ทมสตรคอ

pHb

ΔΔ

=β

Δb คอจานวนโมลของกรดเบสแกทใสลงไปในสารละลายบฟเฟอร 1 ลตร ΔpH คอคา pH ทเพมขนหรอลดลง

6.5 ประสทธภาพของสารละลายบฟเฟอร

สารละลายบฟเฟอรจะมความสามารถในการตานการเปลยนแปลงคา pH ไดดทสดเมอ 1) pH เทากบคา pKa

2) อตราสวนระหวางกรดและเกลอเทากน หรอ ]base[]salt[,

]acid[]salt[

6.6 ระบบบฟเฟอรในรางกาย

รางกายเราจาเปนตองมระบบบฟเฟอรเพอควบคม pH ของรางกายใหอยใน pH เชงกายวภาค (Physiological pH) ซงอยมคาระหวาง 7.35 - 7.45 โดยในรางกายมระบบบฟเฟอรทสาคญ 3 ระบบคอ

1) ระบบบฟเฟอรไบคารบอเนต ระบบบฟเฟอรไบคารบอเนต มความสาคญในการควบคม pH ของเลอดโดยเฉพาะสวนของ

พลาสมา (Plasma) และของเหลวภายนอกเซลลอนๆ


- 151 -

)aq(COH 32 )aq(HCO)aq(H 3−+ +

เมอมกรด (H+) ในรางกายกรดจะไปทาปฏกรยากบไอออนไบคารบอเนต (HCO3-) และเมอ

รางกายไดรบสารละลายเบส (OH-) เบสจะไปทาปฏกรยากบ H2CO3 เพอควบคม pH เทากบ 7.40 2) ระบบบฟเฟอรฟอสเฟต ระบบบฟเฟอรฟอสเฟตมความสาคญในการควบคม pH ในเนอเยอ โดยอาศยสมดลระหวาง

กรดฟอสฟอรก (H3PO4) และไอออนไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (H2PO4 2-) ดงสมการ )aq(POH 42 )aq(HPO)aq(H 2

4−+ +

3) ระบบบฟเฟอรโปรตน เนองจากโปรตนมหมทมความเปนกรดออนและเบสออน มความเปนบฟเฟอรทสามารถ

ควบคมระดบ pH ภายในเซลล ฮสตดน (Histidine) คอหมกรดอะมโนทมคา pKa ใกลเคยงกบ physiological pH มากทสดคอมคา pKa = 6.0 - 7.0 ดงนนโปรตนทมฮสตดนในโมเลกลมากจงสามารถเปนบฟเฟอรไดด ตวอยางเชนโปรตนฮโมโกลบน (Hemoglobin) ในเมดเลอดแดงจะมฮสตดนเปนองคประกอบจานวนมากถง 36 หนวย/โมเลกล

เคมในชวตประจาวน การรกษา pH ของเลอด

ในรางกายเราเลอดจะลาเลยงออกซเจนและสารอาหารไปยงเซลล และพาคารบอนไดอกไซดและของเสยออกจากเซลล ผานระบบทซบซอน เราจะพจารณาเฉพาะพลาสมาและเซลลเมดเลอดแดง พลาสมาจะประกอบดวยโปรตน ไอออนโลหะ และฟอสเฟตอนนทรยเปนตน สวนเซลลเมดเลอดแดงหรออไรโธรไซต (Erythrocyte) จะประกอบดวยฮโมโกลบนและเอนไซมคารบอนกแอนไฮเดรส ซงเรงการเกดและการยอยสลายกรดคารบอนก (H2CO3) ดงสมการ

CO2 (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) โดยเนอเยอจะปองกนไมใหสารในเซลลเมดเลอดแดงสมผสกบพลาสมา และใหเซลลขนาดเลกแพรผานเทานน pH ของพลาสมาจะถกควบคมไวทประมาณ 7.40 โดยหลายระบบบฟเฟอรโดยเฉพาะระบบ HCO3

-/H2CO3 สวนในเซลลเมดเลอดแดงจะมคา pH = 7.25 ควบคมดวยระบบบฟเฟอร HCO3

-/H2CO3 และฮโมโกลบน ฮโมโกลบนคอโมเลกลของโปรตนทซบซอนและสามารถแตกตวใหโปรตอนไดดงสมการ

HHb (aq) H+ (aq) + Hb- (aq) HHb แทนโมเลกลฮโมโกลบนและ Hb- คอคเบสของ HHb และออกซฮโมโกลบน (HHbO2) ทมความเปนกรดสงกวา HHb สามารถเกดขนไดจากการรวมตวระหวางออกซเจนกบฮโมโกลบน ดงสมการ


- 152 -

HHbO2 (aq) H+ (aq) + HbO2- (aq)

จากกระบวนการเมตาโบลซมทาใหไดคารบอนไดออกไซดแพรผานไปยงเซลลเมดเลอดแดง และเปลยนกลบเปนกรดคารบอนกได

CO2 (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) และเกดการแตกตว

H2CO3 (aq) H+ (aq) + HCO3- (aq)

และเกด 2 กระบวนการตามมาคอ 1) ไอออน HCO3- จะแพรออกจากเซลลเมดเลอดแดงโดยพลาสมา

จะลาเลยงไปยงปอด ซงกระบวนการทสาคญในการกาจดคารบอนไดออกไซด 2) จะเกดการเลอนสมดลไดออกซฮโมโกลบน (HHbO2) มากขน เนองจาก H+ เพมขน

H+ (aq) + HbO2- (aq) HHbO2 (aq)

และ HHbO2 จะปลอดปลอยออกซเจนไดดกวาคเบส (HbO2-) ความเปนกรดทเพมขนทาใหปฏกรยา

ตอไปนเกดไดด HHbO2 (aq) HHb (aq) + O2 (aq)

โมเลกลของ O2 จะแพรออกจากเซลลเมดเลอดแดงและเขาสเซลลตางๆ ทาใหเกดกระบวนการเมตาบอลซมขนได

เมอเลอดถกสบฉดเขาไปยงปอด ปฏรยาทแสดงขางตนกจะเกดการผนกลบ โดยไอออนไบคารบอเนตจะแพรไปยงเซลลเมดเลอดแดง และทาปฏกรยากบฮโมโกลบนไดกรดคารบอนก

HHb (aq) + HCO3- (aq) Hb- (aq) + H2CO3 (aq)

จากนนเอนไซมคารบอนกแอนไฮเดรสจะเปลยนกรดคารบอรนกเปน CO2 H2CO3 (aq) H2O (l) + CO2 (aq)

CO2 จะแพรไปยงปอดและรางกายจะหายใจออกมา เมอรางกายหายใจเขาเอา O2 เขามาไอออน Hb- (จากปฏกรยาระหวาง HHb กบ HCO3

- ขางบน และ Hb- จะชอบจบกบ O2 ไดเรวกวา HHb) จะเขามารบ O2 ทปอด และถกลาเลยงโดยเลอดไปยงเนอเยอตางๆ ในรางกาย เปนวฏจกรตอไป


- 153 -

7. แบบฝกหดทายบทท 9 จงตอบคาถามตอไปน 1) สารละลายบฟเฟอรคออะไร 2) จงบอกหนาทของสารละลายบฟเฟอร 3) ถาเตมกรดแก HCl ลงไปในสารละลายบฟเฟอร ทประกอบดวย CH3COOH และ

CH3COONa เลกนอย สารละลายบฟเฟอรทางานอยางไร 4) ในระบบบฟเฟอรทประกอบดวย NH3 และ NH4

+ เมอเตมเบสแก NaOH ลงไปเลกนอย สารใดในระบบจะกาจด OH- โดยสารใด

5) สารละลายบฟเฟอรเตรยมจากการผสมสารละลาย NH3 เขมขน 0.60 M ปรมาตร 500 mL กบสารละลาย NH4Cl เขมขน 0.30 M ปรมาตร 500 mL (กาหนด pKa NH3 = 4.76)

5.1) [NH3 ] เทากบเทาไร 5.2) [NH4Cl] เทากบเทาไร 5.3) pH สารละลายเทากบเทาไร

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 9 ขอท 1 สารละลายบฟเฟอรคอสารละลายทมคา pH คอนขางคงทหรอเปลยนแปลงนอยมากเมอ

เตมกรดแกหรอเบสแกลงไปเลกนอย ขอท 2 สารละลายบฟเฟอรมหนาทควบคมความเปนกรดและเบสของสารละลาย เพอไมให

เปลยนแปลงมาก เมอเตมกรดหรอเบสลงไปเลกนอย และรกษาระดบ pH ของสารละลายใหคงท

ขอท 3 H+ จะรวมกบ CH3COO- ได CH3COOH ขอท 4 NH4

+ ขอท 5 5.1) 0.30 M

5.4) 0.15 M 5.5) 9.54


- 154 -

บทท 10ปฏกรยารดอกซ


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการดลสมการรดอกซ 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการไทเทรตแบบรดอกซทเกยวกบไอโอดน 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบเคมไฟฟา

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 การดลสมการรดอกซ 2.2 การไทเทรตแบบรดอกซทเกยวกบไอโอดน 2.3 เคมไฟฟา







บทท 10 ปฏกรยารดอกซ

- 156 -

6. เนอหาบทเรยน ปฏกรยารดอกซ (Redox) เปนปฏกรยาทประกอบดวย 2 ปฏกรยายอย คอ ปฏกรยารดกชน

(Reduction) กบปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation) 1) ปฏกรยารดกชน (Reduction reaction) หมายถงปฏกรยาทสารรบอเลกตรอน หรอ

ปฏกรยาทสารมเลขออกซเดชนลดลง เกดขนทขวคารโทด (Cathode) 2) ปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation reaction) หมายถงปฏกรยาทสารเสยอเลกตรอน หรอ

หมายถงปฏกรยาทสารมการเพมเลขออกซเดชน เกดขนทขวแอโนด ตวออกซไดซ (Oxidizing agent หรอ Oxidant) คอ สารททาหนาทรบอเลกตรอนจากสารอน

ดงนนตวออกซไดซจงมเลขออกซเดชนลดลง โดยตวออกซไดซคอสารดานซายมอของปฏกรยาครงเซลลรดกชน

ตวรดวซ (Reducing agent หรอ Reductant) คอ สารททาหนาทใหอเลกตรอนแกสารอน ดงนนตวรดวซจงมเลขออกซเดชนเพมขน โดยตวรดวซคอสารดานซายมอของปฏกรยาครงเซลลออกซเดชน

เชนปฎกรยา Mg (s) + 2H+ (aq) → Mg2+ (aq) + H2 (g)

สามารถแยกเปนสองครงปฏกรยา (Half reaction) ไดดงน ปฏกรยารดกชน 2H+ (aq) + 2e- → H2 (g) (เลขออกซเดชนลดลง เนองจากรบ e-) ปฏกรยาออกซเดชน Mg (s) → Mg2+ (aq) + 2e- (เลขออกซเดชนเพมขน เนองจากให e-) จากสมการดงกลาว ตวออกซไดซ คอ H+ (ตวรบ e-) และตวรดวซ คอ Mg (ตวให e-) 6.1 การดลสมการรดอกซ

ในการดลสมการรดอกซ จะใชหลกการทใหจานวนอะตอมของธาตตางๆ กอนการเกดปฏกรยา เทากบหลงเกดปฏกรยา และทาใหจานวนอเลกตรอนทถายเทในปฏกรยาออกซเดชน และรดกชนเทากน หรอทาจานวนประจรวมทางซายและขวาของสมการใหเทากน โดยการดลสมการรดอกซมขนตอนดงน

1) แยกปฏกรยารวมใหไดสองครงปฏกรยา คอปฏกรยารดกชนและปฏกรยาออกซเดชน 2) หาธาตมคาเลขออกซเดชนเปลยนแปลง หรอหาเลขออกซเดชนทเพมขนของตวรดวซและ

ทลดลงของตวออกซไดซ 3) ดลเฉพาะจานวนอะตอมของธาตทมเลขออกซเดชนเปลยน 4) หาอตราสวนอยางตาของเลขออกซเดชนทเพมขนและลดลง แลวคณไขวสมการ


- 157 -

5) พจารณาจานวนอะตอมของธาตแตละชนด โดยดลจานวนอะตอมของธาตอนกอน จากนนจงดลอะตอมของธาตไฮโดรเจนและออกซเจน

6) ทอนเลขหากสมประสทธของสมการทอนเปนอตราสวนอยางตา 7) รวมสมการ ตวอยางการดลสมการรดอกซ

จากสมการ FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4

1) หาเลขออกซเดชนทเปลยนไป ตอ 1 อะตอมของธาต (ของ Fe และ Sn) FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4 +3 +2 +2 +4 รบ 1 e- เสย 2 e-

2) คณไขวจานวน e- ใหถายเทเทากน

2FeCl3 + SnCl2 → FeCl2 + SnCl4 3. ดลสมการ

2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4

การดลสมการรดอกซแบบครงปฏกรยา ในสารละลายกรด

จากสมการ Fe2+ + Cr2O72- → Fe3+ + Cr3+

1) แยกครงปฏกรยา Fe2+ → Fe3+ Cr2O7

2- → Cr3+ 2) ดลอะตอม

Fe2+ → Fe3+ Cr2O7

2- → 2Cr3+ เตม H2O ดานขาดออกซเจนเทากบจานวนออกซเจนทขาด

Cr2O72- → 2Cr3+ + 7H2O


- 158 -

เตม H+ ดานขาดไฮโดรเจนเทากบจานวนไฮโดรเจนทขาด Cr2O7

2- + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O 3) ดลประจ (โดยการเตม e-) จาก Fe2+ → Fe3+ + e- (จานวนประจเทากนคอ 2)

Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O (จานวนประจเทากนคอ 6)

4) ทาการถายเท e- ใหเทากน (โดยการคณไขวจานวน e-)

6Fe2+ → 6Fe3+ + 6e- Cr2O7

2- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O 5) รวมสมการ

6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

ในสารละลายเบส

จากสมการ I- + MnO4- → I2 + MnO2

วธทา แยกครงปฏกรยา I- → I2

MnO4- → MnO2

ดลอะตอม 2I- → I2

MnO4- → MnO2 (อะตอมของ Mn ดลแลว)

ดลประจ 2I- → I2 + 2e-

ดล O โดยเตม H2O ดานขาด O เทากบ จานวนทขาด O2 MnO4

- → MnO2 + 2H2O เตม H+ ดานขาด H เทากบจานวนทขาด H

MnO4- + 4H+ → MnO2 + 2H2O

สารละลายเบสหามมกรด ดงนนตองเตม OH- ทง 2 ดาน MnO4

- + 4H+ + 4OH- → MnO2 + 2H2O + 4OH-


- 159 -

โดย H+ + OH- → H2O ดงนนจะไดสมการเปน

MnO4- + 4H2O → MnO2 + 2H2O + 4OH-

MnO4- + 2H2O → MnO2 + 4OH-

ดลประจ

MnO4- + 2H2O- + 3e- → MnO2 + 4OH-

ทา e- ทถายเทใหเทากน (โดยคณไขวจานวน e-)

Oxidation 2I- → I2 + 2e- (1) Reduction MnO4

- + 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH- (2) (1)x3 จะได 6I- → 3I2 + 6e-

(2)x2 จะได 2MnO4- + 4H2O + 6e- → 2MnO2 + 8OH-

รวมสมการ 6I- + 2MnO4- + 4H2O → 3I2 + 2MnO2 + 8OH-

6.2 การไทเทรตแบบรดอกซทเกยวกบไอโอดน

ไอโอดนเปนสารทสามารถออกซไดซสารอนไดในสารละลายทเปนกลาง ซงแตกตางกบสารละลายของ Cr2O7

2- ซงสารนจะออกซไดซสารในสารละลายเปนกรด การไทเทรตทเกยวกบไอโอดนแบงออกเปน 2 อยาง คอ 1) การไทเทรตโดยทางวธตรง (Direct method) การไทเทรตโดยวธทางตรงเรยกวา ไอโอดเมทร (Iodimetry) เปนการไทเทรตสารทตองการ

วเคราะห (Analyst) ดวยสารละลายมาตรฐานไอโอดน ซงเตรยมจากสารละลายไอโอดนละลายในโพแทสเซยมไอโอไดด (KI) และหาปรมาณของสารไดจากการไทเทรตโดยตรง

2) การไทเทรตโดยวธทางออม (Indirect method) การไทเทรตโดยวธทางออมเรยกวา ไอโอโดเมทร (Iodometry) เปนการไทเทรตไอโอดนท

เกดขนจากปฏกรยาระหวางสารทสนใจไปออกซไดซสารละลายโพแทสเซยมไอโอไดด (KI) ไดไอโอดนเกดขน แลวนามาไทเทรตกบสารละลายมาตรฐานโซเดยมไทโอซลเฟต (Na2S2O4)


- 160 -

โดยทวไปจะนยมการวเคราะหดวยวธทางออมนยม เพราะมสารจานวนมากทสามารถออกซไดซไอโอไดดไอออน การวเคราะหโดยวธทางตรงจงใหคาทคาดเคลอน

การไทเทรตแบบรดอกซแบบออม การไทเทรตแบบรดอกซแบบออมเปนการวเคราะหปรมาณสารตวอยางโดยทาปฏกรยากบไอ

โอไดดไอออน (I-) ทมากเกนพอ ซงมกใชสารละลายโพแทสเซยมไอโอไดด (KI) แลวเกด I2 ซงละลายในรป I3- ไอออน แลวไทเทรตทนทดวยสารละลายมาตรฐาน Na2S2O3 โดยตองทาการไทเทรตเทยบมาตรฐานหาความเขมขนของ Na2S2O3 ทแนนอนดวยสารละลายปฐมภม KIO3 กอนโดยมนาแปงเปนอนดเคเตอร

นาแปงจะทาปฏกรยากบไอโอดน เมอมไอโอไดดไอออนจะใหสารเชงซอนสนาเงนเขม เนองจากไอโอดนจะถกดดซบบนผวคอลลอยดของแปง และจะกลายเปนไมมสเมอไอโอดนถกรดวซเปนไอโอไดดไอออน (I-)

การเทยบมาตรฐานหาความเขมขนของ Na2S2O3 กบ KIO3 ซงเปนสารละลายมาตรฐานปฐมภม โดยนาสารละลาย KIO3 ทาปฏกรยากบ KI ทมากเกนพอในสารละลายกรดใหไอโอดนดงสมการ

)l(OH3)aq(I3)aq(I8)aq(H6)aq(IO 23 3+→++ −−+− (1)

จากนน −3I ทเกดขนจะทาปฏกรยากบ Na2S2O3 ไดดงสมการ )aq(OS)aq(I3)aq(OS2)aq(I 2

642323

−−−− +→+ (2) (2)x3 ได )aq(OS3)aq(I9)aq(OS6)aq(I3 2

642323

−−−− +→+ (3) รวมสมการ (1) และ (3) จะไดสมการรวมสาหรบการเทยบมาตราฐานความเขมขน Na2S2O3 ไดดงน

)l(OH3)aq(I)aq(OS6)aq(H6)aq(IO 22323 +→++ −−+−

โดย KIO3 โมล จะทาปฏกรยากนพอดกบ Na2S2O3 6 โมล ทาการคานวณความเขมขนของ Na2S2O3 ตามวธปรมาณสารสมพนธ

ในการหาปรมาณสารฟอกส เชน หากนาสารฟอกสทมสวนผสมของ ClO- ทาปฏกรยากบ

โพแทสเซยมไอโอไดด (KI) ในสารละลายกรด (แตกตวได H3O+) จะได

)aq(IOH3)aq(Cl)aq(I3OH2)aq(ClO 323−−−+− ++→++ (4)

ไอโอดนทเกดขนในสารละลายทมไอโอไดดจะอยในรปไตรไอโอไดด (I3-) ซงหาปรมาณโดยไทเทรตกบสารละลายมาตรฐานไทโอซลเฟต (S2O3

2-) ไดดงสมการ


- 161 -

)aq(I3)aq(OS)aq(OS2)aq(I 264

2323

−−−− +→+ (5)

เมอรวมสมการ (4) และ (5) จะได

)l(OH3)aq(OS)aq(Cl2)aq(OH3)aq(OS2)aq(ClO 22643

232 ++→++ −−+−−

NaOCl ในสารฟอกสเกดจากปฏกรยาดงสมการ

)l(OH)aq(ClO)aq(Cl)aq(Na2)aq(OH2)aq(Na2)g(Cl 22 +++→++ −−+−+

การหาปรมาณ NaOCl โดยการทาปฏกรยากบ I- ทมากเกนพอในสารละลายกรด แลว

ไทเทรตไอโอดนทเกดขนกบสารละลายไทโอซลเฟต ดงสมการ )l(OH)aq(Cl)aq(I)aq(H3)aq(I2)aq(ClO 22 ++→++ −+−− (6)

)aq(OS)aq(I2)aq(I)aq(OS2 26422

232

−− +→+ (7) รวมสมการ (6) และ (7) ไดดงน

)l(OH)aq(OS)aq(Cl)aq(H)aq(OS2)aq(ClO 2264

232 ++→++ −−+−−

ตวอยาง จงคานวณความเขมขนสารละลาย Na2S2O3 เมอตองใชสารละลาย 21.53 mL Na2S2O3 ไทเทรตกบไอโอดนทเกดจาก 20.00 mL ของ 0.0100 M KIO3 และ KI ทมากเกนพอ วธทา จากสมการ

)l(OH3)aq(I3)aq(I8)aq(H6)aq(IO 23 3+→++ −−+− (1)

จากนน −3I ทเกดขนจะทาปฏกรยากบ Na2S2O3 ไดดงสมการ )aq(OS)aq(I3)aq(OS2)aq(I 2

642323

−−−− +→+ (2) (2)x3 ได )aq(OS3)aq(I9)aq(OS6)aq(I3 2

642323

−−−− +→+ (3) รวมสมการ (1) และ (3)

)l(OH3)aq(I)aq(OS6)aq(H6)aq(IO 22323 +→++ −−+−

หาความเขมขน S2O3

2- จากสมการทดล 6 moles S2O3

2- ≡ 1 mole IO3-


- 162 -

16

IOmol

OSmol

3

232 =−

−

16

1000

V][IO1000

V]O[S

3

232

IO3

OS2

32

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅

−

−

−

−

6V

V][IO]O[S

232

3

OS

IO3232 ×

⋅=

−

−−

−

621.53ml

20ml0.0100M]O[S 232 ×

×=− = 0.0557 mol/l

ตวอยาง: เมอนาผงฟอกส 0.503 กรม มาทาปฏกรยากบ KI ทมากเกนพอ พบวาไอโอดนทเกดขนตองใช 0.0692 M Na2S2O3 ปรมาตร 10.23 mL ในการไทเทรต คานวณรอยละ NaOCl ในสารฟอกส

)l(OH)aq(Cl)aq(I)aq(H3)aq(I2)aq(ClO 22 ++→++ −+−−

)aq(OS)aq(I2)aq(I)aq(OS2 26422

232

−− +→+

รวมสมการ )l(OH)aq(OS)aq(Cl)aq(H)aq(OS2)aq(ClO 2

264

232 ++→++ −−+−−

1 mole ClO- = 2 mole S2O32-

21

OSmol

ClOmol2

32=

−

−

−⋅= −−232OS

232 V]OS[

21ClOmol

1000ml10.23ml/l)(0.0692mol

21ClOmol ×=− = 3.539 x 10-4 mol

= (3.539 x 10-4 mol) x (74.5 g/mol) = 0.026 กรม

5.241000.5030.026%NOCl =×=

ในกรณของวตามนซ (กรดแอสคอรบก, C6H8O6) ถกออกซไดซดวยตวออกซไดซ เชน I2 ได

กรดดไฮดรอกซแอสคอรบก ดงสมการ


- 163 -

O

HO OH

OHOH O OHO

OH

+ I2

O O+ 2I- + 2H+

เนองจาก I2 ระเหยงาย จงอาศยปฏกรยาระหวาง KIO3 กบ KI และ H2SO4 มากเกนพอ ซงจะทาใหเกด I2 ดงสมการ

IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 + 3H2O

โดย I2 ในสารละลาย I- จะอยในรป I3- วธหาปรมาณวตามนซ ทาได 2 แบบ ดงแสดงในรปท 10.1 1) การไทเทรตแบบกรด-เบส 2) การไทเทรตแบบยอนกลบ (Back titration )

การไทเทรตแบบกรด-เบส การไทเทรตแบบยอนกลบ (Back titration )

รปท 10.1 วธหาปรมาณวตามนซ

การไทเทรตแบบกรด-เบส ใชวธคานวณเชนเดยวกบเรองการไทเทรต กรด-เบสคอจานวน โมลของกรดแอสคอรบค = จานวนโมลของเบส โดยการไทเทรตแบบ back titration คานวณแบบปฏกรยารดอกซ

การไทเทรตแบบยอนกลบ (Back titration) ดวยปฏกรยารดอกซ คอใหวตามนซ (H2C6H6O6) ทาปฏกรยากบ I3- ทมากเกนพอ (ทเกดจากปฏกรยาระหวาง IO3

-, I- และ H+) เกดกรดดไฮโดร

NaOH

วตามนซ + H2SO4 + KI + H2O + KIO3

วตามนซ + นา + อนดเคเตอร

Na2S2O3


- 164 -

แอสคอรบก (C6H6O6) แลวหาปรมาณ I3- ทเหลอจากปฏกรยา โดยไทเทรตกบสารละลายมาตรฐาน Na2S2O6

การคานวณตองหาจานวณโมล I3- ทเกดทงหมดจากปฏกรยาของ IO3- และนาจานวนโมล I3-

ทไดจากการไทเทรตกบ S2O32- มาหกออกจะไดจานวนโมล I3- ททาปฏกรยากบวตามนซ (H2C6H6O6)

ตวอยาง: นานาผลไม 20.0 mL มาไทเทรตกบ สารละลายมาตรฐาน Na2S2O3 0.024 M ทจดยตใช Na2S2O3 ไป 60.00 mL จงคานวณหาปรมาณไวตามนซในนาผลไมตวอยางดงกลาว ในหนวย mg/L (กาหนดใหสารมาตรฐาน KIO3 ทใชความเขมขน 0.02 M ปรมาตรเทากบ 20 mL)

OH3I3H6I8IO 233 +→++ −+−− +−− ++→+ H2I3OHCIOHCH 366636662

−−−− +→+ 2643

2323 OSI3OS2I3

วธทา จานวนโมลทเหลอจากปฏกรยากบไวตามนซไทเทรตกบไธโอซลเฟต

−⋅= −−232OS

2323 V]OS[

21lmol

mol107.2ml1000

ml60.00M)(0.02421lmol 4

3−− ×=

×=

จานวนโมลไตรไอโอไดดททาปฏกรยากบไวตามนซ = จานวนโมลไวตามนซ

= (1.2 x 10-3) – (0.72 x 10-3) = 0.48 x 10-3 moles จานวนกรมไวตามนซ = 0.48 x 10-3 moles x MW ของ ไวตามนซ

= 0.48 x 10-3 mole x 176 g/mole = 84.48 กรม

จานวน mg /L ไวตามนซ = ml 1000g20

g84.48× = 42.24 mg/L

6.3 เคมไฟฟา

เคมไฟฟาเกยวของกบปฏกรยารดกชนและออกซเดชน หรอปฏกรยารดอกซ เกดการถายเทของอเลกตรอนขณะเกดปฏกรยา โดยเซลลไฟฟาเคมม 2 ประเภทคอ “เซลลอเลกโทรไลซส” และ “เซลลกลวานก” เซลลอเลกโทรไลซสเกดขนไดโดยการใหกระแสไฟฟาเพอใหเกดปฏกรยาเคม เปนกระบวนการทเกดขนเองไมได ตองมการใหกระแสไฟฟาเพอใหเกดปฏกรยา ในขณะทเซลลกลวานกเปนเซลลทเกดจากปฏกรยาเคมททาใหเกดกระแสไฟฟา เปนกระบวนการทเกดขนไดเอง


- 165 -

อเลกโทรไลซส อเลกโทรไลซสเปนกระบวนการทตองมแหลงกระแสไฟฟาจากภายนอกเพอทาใหเกดปฏกรยา

เคม ตวอยางเชนเซลลอเลกโทรไลซสของโซเดยมคลอไรดเหลว ดงแสดงในรปท 10.2 ทนาโซเดยมคลอไรดมาหลอมทอณหภมสง และมการใหกระแสไฟฟาแกเซลล โดยจะพบวา Na+ จะวงไปยงขวลบ จะเกดโลหะโซเดยมขนทขวดงกลาว และ Cl- จะวงไปยงขวบวก เกดกาซคลอรน และสามารถเขยนแทนสมการทเกดขนไดดงน ปฏกรยารดกชน (รบ e-) Na+ + e- → Na เกดทขวคาโทด (ขวลบ) ปฏกรยาออกซเดชน (ให e-) 2Cl- → Cl2 + 2e- เกดทขวแอโนด (ขวบวก)

รปท 10.2 เซลลอเลกโทรไลซสของโซเดยมคลอไรดเหลว (McMurry and Fay, 2003)

ขวทเกดปฏกรยารดกชนคอ คาโทด และขวทเกดปฏกรยาออกซเดชนคอ แอโนด โดยเซลลอเลกโทรไลซส คาโทด คอ ขวลบ และ แอโนด คอ ขวบวก ในเซลลนจะใชแทงคารบอนเปนอเลกโทรด เนองจากคารบอนเฉอยตอปฏกรยารดอกซ ทาหนาทเปนตวกลางใหอเลกตรอนไหลผานเทานน จงเรยกอเลกโทรดนวา อเลกโทรดเฉอย (Inert electrode)

ปฏกรยารวมของเซลลไฟฟาน ทาไดโดยการรวมปฎรยาครงเซลลแลวดลอเลกตรอนใหเทากน ไดดงน

2Na+ (l) + 2e- → 2Na (l) 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2e-

ได 2Na+ (l) + 2Cl- (l) → 2Na (l) + Cl2 (g)


- 166 -

โดยทวไป วธการทาอเลกโทรไลซสของโซเดยมคลอไรดเหลว จะเปนวธหนงทใชในทางอตสาหกรรมเพอผลตโลหะโซเดยมและกาซคลอรน แต NaCl จะหลอมเหลวทอณหภมสงประมาณ 800oC ตองใชความรอนสงในการหลอม NaCl เพอเปนการประหยดพลงงานในทางอตสาหกรรมอาจเตม Na2CO3 ระหวางการหลอม NaCl ทาใหอณหภมการหลอมลดลงเหลอประมาณ 600oC ได เรยกสารทชวยลดอณหภมการหลอมวาฟลกซ (Flux)

ปรมาณกระแสไฟฟาหรอประจทไหลผานเซลลอเลกโทรไลซสเพอใหเกดผลตภณฑจาก

ปฏกรยาเคมสามารถคานวณไดโดยใชกฎของฟาราเดย เชนปฏกรยาของรดกชนของเงนสามารถเขยนไดดงน

Ag+ (aq) + e- → Ag (s) จากสมการจะพบวา Ag+ 1 โมลจะทาปฏกรยาหรอรบอเลกตรอน 1 โมล ทาใหได Ag (s) 1

โมล หรอ 107.8 กรม คอเกดโลหะเงนเกาะทขวคาโทด (ขวลบ) จานวน 107.8 กรม โดยกระแสไฟฟาททาใหไดอเลกตรอน 1 โมล จะกาหนดเปนฟาราเดย (F) หรอเทากบ 1 F หากตองการใหไดอเลกตรอน 1 โมล ตองใชกระแสไฟฟา 2 F ดงนนสามารถสรปไดวา

1 โมลอเลกตรอน = 1 F

และพบวา 1 F มคาเทากบประจไฟฟา 96,500 คลอมป (C) ประจไฟฟา (Q) มความสมพนธ

กบกระแสไฟฟา (I) ทมหนวยเปนแอมแปร (A) และเวลา (t) เปนวนาท สามารถเขยนสตรไดวา

ประจไฟฟา (Q) = I x t

เมอ Q คอ ประจไฟฟา (คลอมป) I คอ กระแสไฟฟาทใชในกระบวนการอเลกโทรไลซส (แอมแปร) t คอ เวลาทใชในกระบวนการอเลกโทรไลซส (วนาท)


- 167 -

ตวอยาง ในกระบวนการอเลกโทรไลซสสารละลายคอปเปอร (II) ซลเฟต ถาผานกระแสไฟฟา 250 mA เปนเวลา 30 นาท จะทาใหได Cu (s) เกาะทขวคาโทดกกรม วธทา

หาประจไฟฟาทใชในปฏกรยา โดย ประจไฟฟา (Q) = I x t

= (250 x 10-3 แอมแปร) x (30 x 60 วนาท) = 450 คลอมป

สมการรดกชนทเกดขนทขวคาโทดคอ Cu2+ (aq) + 2e- → Cu (s) จากสมการ พบวา…

ตองใช 2 โมลอเลกตรอน (96500 x 2 คลอมป) เพอทาใหเกด Cu (s) 1 โมล (63.5 กรม) นนคอ ตองใชประจไฟฟา 193000 คลอมป เพอทาใหเกด Cu (s) 63.5 กรม

จากการทดลองใชประจไฟฟา 450 คลอมป เพอทาใหเกด Cu (s) = 193000

450x5.63

= 0.148 กรม ∴ เกด Cu (s) เกาะทขวคาโทด 0.148 กรม

เซลลกลวานก เซลลกลวานก (Galvanic cell) เปนเซลลททาใหเกดกระแสไฟฟา โดยการตอวงจรไฟฟาท

อเลกโทรด 2 ขวจมในสารละลายอเลกโตรไลต ซงอาจเปนสารละลายเดยวกน (แตตางความเขมขน) หรอตางชนดกนได เกดปฏกรยารดกชนและออกซเดชน และเปนปฏกรยารดอกซทเกดขนไดเอง ( 0

cellE มากกวา 0) ตวอยางเชน เมอเอาโลหะสงกะส (Zn) จมลงในสารละลาย CuSO4 จะพบวาสงกะสจะละลายหรอถกกดกรอนและมโลหะทองแดงจบทผวของสงกะส และสารละลายนาเงนของ CuSO4 จะจางลง ดงแสดงในรปท 10.3 โดยมสมการทเกยวของดงน

ปฏกรยารดกชน (รบ e-) Cu2+ (aq) + 2e- → Cu (s) ปฏกรยาออกซเดชน (ให e-) Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-

รวมปฏกรยารดอกซ Cu2+ (aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (aq) ปฏกรยาน ตวออกซไดซ (รบ e-) คอ Cu2+ และตวรดวซ (ให e-) คอ Zn โดยปฏกรยาจะ

เกดขนไดเอง มพลงงานอสระของปฏกรยาลดลง และสารละลายจะอนขนแสดงวาปฏกรยานเปนปฏกรยาดดความรอน


- 168 -

รปท 10.3 เซลลกลวานกแสดงการกดกรอนของ Zn ในสารละลาย CuSO4;

(a) ชวงเรมตน (b) เมอเวลาผานไป (McMurry and Fay, 2003)

หากทาการแยกโลหะสงกะส และสารละลาย CuSO4 ออกจากกน ดงแสดงในรปท 10.4 โดยจมแผนทองแดงลงในสารละลาย CuSO4 และจมแผนสงกะสลงในสารละลาย ZnSO4 โดยมสะพานเกลอ (Salt bridge) ทาหนาทใหไอออนบวกและลบไหลผาน และดลประจครงเซลล สะพานเกลอสามารถเตรยมไดจากการใชกระดาษกรองชดสารละลายเกลอตางๆ เชนสารละลายเกลอแกง (NaCl) หรอใชหลอดแกวรปตวย (U) ทบรรจวน (Gelatin) ทผสมสารละลายเกลออมตว และเกลอทใชตองไมมผลตอปฏกรยาครงเซลล เชนเกลอ KCl, KNO3 หรอ NH4NO3 เปนตน เมอตอโวลตมเตอรจะพบวาเกดศกยไฟฟาเกดขน โดย Zn ในสารละลาย ZnSO4 จะใหอเลกตรอนวงผานแผนสงกะสไปยงแผนทองแดงทจมในสารละลาย CuSO4 ทาใหสารละลาย ZnSO4 มประจบวก (Zn2+) มากกวาประจลบ


- 169 -

ในขณะเดยวกนสารละลาย CuSO4 จะมประจลบ (SO42-) มากกวาประจบวก ดงนนสะพานเกลอจะ

ทาใหทดลประจใหทงสองภาชนะ ปฏกรยาจะดาเนนตอไปและอเลกตรอนจะไหลภายในวงจร เซลลกลวานก มอกชอหนงวา เซลลโวทาอก (Voltaic cell)

รปท 10.4 เซลลกลวานกแบบใชสะพานเกลอ (McMurry and Fay, 2003)

สาหรบเซลลกลวานก ขวทเกดปฏกรยารดกชนคอ คาโทด และขวทเกดปฏกรยาออกซเดชนคอ แอโนด โดย Zn จะให e- (ปฏกรยาออกซเดชน) ทาใหโลหะสงกะสมอเลกตรอนมากกวาทองแดง สงกะสจงเปนขวลบ สวนโลหะทองแดงเปนขวบวก ดงนนในเซลลกลวานก คาโทด คอ ขวบวก และ แอโนด คอ ขวลบ (ตรงกนขามกบเซลลอเลกโทรไลต)

การเขยนปฏกรยาแผนผงเซลล (Cell diagram) สาหรบเซลลกลวานก เชน ปฏกรยารดกชน (รบ e-) Cu2+ (aq) + 2e- → Cu (s) ปฏกรยาออกซเดชน (ให e-) Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-

รวมปฏกรยารดอกซ Cu2+ (aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (aq) เขยนไดดงน (โดย // แทนสะพานเกลอ)

ครงเซลลออกซเดชน // ครงเซลลรดกชน

หรอ Zn (s) / Zn2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu (s)


- 170 -

ศกยไฟฟาครงเซลล แรงเคลอนไฟฟาของเซลลกลวานกสามารถวดไดโดยการใชอเลกโทรดมาตรฐาน คออเลกโทรด

ไฮโดรเจนทมศกยไฟฟาเทากบศนยททกอณหภม ( 0H2

E ) ทไดจากการผานกาซไฮโดรเจน ความดน 1 บรรยากาศลงในสารละลายทมไฮโดรเจนไอออน 1 โมลาร เชนสารละลาย HCl และมลวดแพตทนม (Pt) บรรจอย ดงแสดงในรปท 10.5

รปท 10.5 อเลกโทรดมาตรฐานไฮโดรเจน (Whitten และคณะ, 2003)

หากตองการทราบศกยไฟฟาของอเลกโทรดอนเชน Zn/Zn2+ สามารถทาไดโดยนาอเลกโทรดนนตอวงจรกบอเลกโทรดไฮโดรเจน และวดแรงเคลอนไฟฟาของเซลลในรปของศกยไฟฟาของอเลกโทรดทตองการทราบ ดงแสดงในรปท 10.6

รปท 10.6 การหาศกยไฟฟาของของครงเซลล Zn/Zn2+ (Whitten และคณะ, 2003)


- 171 -

จากรป 9.6 หากอเลกโทรด Zn/Zn2+ ทวดอยในสภาวะมาตรฐาน แรงเคลอนไฟฟาทวดไดจะเปนแรงเคลอนไฟฟามาตรฐาน ( 0

cellE ) เชนกน และจะเปนคาเดยวกบศกยไฟฟามาตรฐานของอเลกโทรดเดยว ( 0E ) ซงศกยไฟฟามาตรฐานครงเซลลของสมการ Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e- มคาเทากบ +0.763 โวลต หากกลบสมการจะไดศกยไฟฟามาตรฐานครงเซลลตรงกนขาม คอสมการ Zn2+ (aq) + 2e- → Zn (s) มคาศกยไฟฟามาตรฐานครงเซลลเทากบ -0.763 โวลต ตวอยางศกยไฟฟามาตรฐานของอเลกโทรดท 25oC แสดงในตารางท 10.1 ตารางท 10.1 ตวอยางศกยไฟฟามาตรฐานของอเลกโทรดท 25oC (McMurry and Fay, 2003)

จากคาศกยไฟฟามาตรฐาน ( 0E ) หากครงปฏกรยาใดมคา 0E เปนลบมากๆ เชน Li+/Li แสดงวา Li+ สามารถรบอเลกตรอนไดนอยมาก นนคอ Li จะเปนตวใหอเลกตรอนทด สวน F2/F- มคา 0E เปนบวกมาก ดงนน F2 จะรบอเลกตรอนไดด


- 172 -

ตวอยาง จงหาคา 0cellE ของเซลล Zn (s) / Zn2+( 1M) // Cu2+ (1M) / Cu (s)

วธทา เขยนครงปฏกรยา และหาคา 0E จากตารางท 10.1 ปฏกรยารดกชน (ขวคาโทด) Cu2+ (aq) + 2e- → Cu (s) 0E = +0.34 โวลต ปฏกรยาออกซเดชน (ขวแอโทด) Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e- 0E = +0.76 โวลต ปฏกรยารวม Cu2+ (aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (aq) 0

cellE = +1.10 โวลต วธท 2 สามารถคดโดยใชสตร 0

cellE = 0anode

0cathode EE −

= +0.34 – (-0.76) = + 1,10 โวลต

(วธท 2 นจะอานคา 0E จากตารางโดยไมตองกลบเครองหมาย)

สมการของเนนสท (Nernst equation) สมการของเนนสทเปนสมการทใชคานวณศกยไฟฟา (E) โดยพจารณาถงความเขมขน (ใน

หนวยโมล/ลตร) ของสารละลายอเลกโทรไลตดวย ซงในทางปฏบตสารละลายอเลกโทรไลตจะมหลายความเขมขน ไมจาเปนตองเปน 1 โมล/ลตรเสมอไป โดยความสมพนธระหวาง 0

cellE กบความเขมขนมดงน

เมอพจารณาสมการ aA + bB cC + dD โดยความสมพนธระหวางพลงงานอสระ (ΔG) กบความเขมขน คอ

ΔG = ΔG0 + RT ba

dc

]B[]A[]D[]C[ln

ΔG เทากบ –nEF ดงนน ΔG0 จะเทากบ –nE0F ซง R คอคาคงทของกาซ (8.314 J K-1mol-1) และ T คออณหภมในหนวยองศาเคลวน

ดงนน

-nEF = –nE0F + RT ba

dc

]B[]A[]D[]C[ln

หรอ (เอา –nF หารทงสองขางของสมการ)

E = E0 - nFRT ba

dc

]B[]A[]D[]C[ln

E = E0 - nFRT ln Q

บวกกน


- 173 -

หากแทนคา R = 8.314 J K-1mol-1, F = 96,487 คลอมป, T = 298.15 K และเปลยน ln เปน log โดยคณดวย 2.303 จะไดสมการ

E = E0 - n487,96

303.2x15.298x314.8 log Q

E = E0 - n

0592.0 log Q เฉพาะท 298 K เทานน

ตวอยาง หากนา “เซลลความเขมขน” ซงคอเปนสารอเลคโทรไลตชนดเดยวกนตอวงจรกน แตความเขมขนตางกน เชน Cu (s) / Cu2+ (0.001M) // Cu2+ (0.1M) / Cu (s) จงหาคาศกยไฟฟา วธทา ปฏกรยารดกชน Cu2+ (0.1M) + 2e- → Cu (s) 0E = +0.34 โวลต ปฏกรยาออกซเดชน Cu (s) → Cu2+ (0.001M) + 2e- 0E = -0.34 โวลต ปฏกรยารวม Cu2+ (0.1M) + Cu (s) → Cu2+ (0.001M) + Cu (s) 0

cellE = 0.0 โวลต

ในเซลลความเขมขน สารอเลกโทรไลตทมความเขมขนตาจะเปนตวรดวซ (ให e-) แกสารทมความเขมขนสงกวา และคา 0

cellE มคาเปนศนย เพราะคอสมการรดอกซของสารชนดเดยวกน ดงนนสมการชองเนนสทจะเปน

E = - nFRT

เขมขนn

เจอจางn

]M[]M[

ln +

+

ln Q

หรอ

E = - n

0592.0 เขมขน

nเจอจาง

n

]M[]M[

log +

+

เฉพาะท 298 K

แทนคาลงในสมการชองเนนสท (n = จานวนอเลกตรอนทเกยวของ = 2)

E = - 2

0592.0)1.0()001.0(log เฉพาะท 298 K เทานน และไมนา [Cu (s)] มาคด

= - 2

0592.0 210log −

บวกกน


- 174 -

= - 2

0592.0 )2(x −

= 0.0592 โวลต

เซลลกลวานกทสาคญในชวตประจาวน ถานไฟฉายและแบตเตอรเปนเซลลกลวานกชนดหนงทใชแพรหลายในชวตประจาวน ถายไฟ

ฉายจดเปนเซลลแหง หรอเรยกวาเลอคลงเช (Leclanchć’ cell) เซลลดานนอกจะทาดวยสงกะสททาหนาทเปนขวลบ (แอโนด – เกดปฏกรยาออกซเดชน – ให e-) สวนตวกลางเปนแทงคารบอนหรอกราไฟตจะทาหนาทเปนขวบวก (คาโทด – เกดปฏกรยารดกชน – รบ e-) ระหวางอเลกโทรดทงสองจะมของผสมของแอมโมเนยมคลอไรด, ซงค (II) คลอไรด, แมงกานส (IV) ออกไซด และผงคารบอนทชมดวยนา โดยสงกะสจะเปนตวใหอเลกตรอน และ แมงกานส (IV) ออกไซดจะเปนตวรบอเลกตรอน ดงสมการ

ปฏกรยาออกซเดชน Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-

ปฏกรยารดกชน 2MnO2 (s) + 8NH4+ (aq) + 2e- →2Mn3+ (aq) + 4H2O + 8NH3 (aq)

เซลลแหงนจะมความตางศกยประมาณ 1.5 โวลต ถามการจายกระแสไฟมากจะทาใหเกด

NH3 ซงจะทาปฏกรยาตอกบ Zn2+ ไดไอออนเชงซอนขน ตวอยางเซลลแหง แสดงในรปท 10.7

รปท 10.7 สวนประกอบของเซลลแหง (McMurry and Fay, 2003)


- 175 -


การลดการกดกรอนของถงนามนใตดน ถงนามน ถงเหลกหรอทอเหลกทฝงอยใตดนสามารถจะเกดการกดกรอนได เนองจากออกซเจน

และความชนใตดน โดยเราจะไมสามารถสงเกตเหนการกดกรอนได หากการกดกรอนเกดขนรนแรงหรอถงขนวกฤตจะทาใหสารทบรรจในถงดงกลาวเกดการรวออกมาสสงแวดลอมได ดงนนตองทาการลดการกดกรอนทเกดขนโดยอาศยความรเรองเคมไฟฟา

เมอพจารณาคา ศกยไฟฟามาตรฐาน ( 0E ) ของเหลก (Fe2+/Fe) มคา -0.45 มความสามารถในการให e- ทด (มคาเปนลบ) ดงนนตองหาโลหะทให e- ไดดกวาเหลกมาชวยลดการกดกรอน หรอทาหนาทให e- แทนเหลก โดยทวไปนยมเลอกใหสงกะส ( 0E = -0.76) หรอแมกนเซยม ( 0E = -2.37) ฝงไวขางๆ ถงเหลก เรยกการปองกนการกดกรอนแบบน วา การปองกนแบบคาโทด (Cathodic protection) เหลกจะไมมการสญเสย e- แตจะเปนเพยงตวกลางให e- ผานจากโลหะทถกออกซไดซไดงายกวาเทานน


จงตอบคาถามตอไปน 1) ปฏกรยาขอใดเปนปฏกรยารดอกซ

1.1) HCl2BaSOSOHBaCl 4422 +→+ 1.2) AgCl2ClAg2 2 →+ 1.3) OHOCrH2CrO2 2

272

24 +→+ −+−

1.4) 324 PH4H6P →+


- 176 -

2) จงดลสมการตอไปน 2.1) −+ +→+ BrMnOBrMn 22

2 .ในสารละลายเบส 2.2) 2

22 ClPbClPbO +→+ +− ในสารละลายกรด

2.3) 22

2422 COMnMnOOCH +→+ + ในสารละลายกรด 2.4) −− +→ BrBrOBr 32 .ในสารละลายเบส 2.5) OHBrKBrMnBrHBrKMnO 2224 +++→+

3) จงหาคา 0cellE ของเซลล Na (s) / Na+ (0.5M) // Ni2+ (0.5M) / Ni (s)

4) ปฏกรยาน 2Ag + Zn2+ → 2Ag+ + Zn เกดขนเองไดหรอไม 5) จงหาคา 0

cellE และคาคงทสมดลของสมการ H+ + MnO4- + Fe2+ → H2O + Fe3+

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 10 ขอท 1 ขอ 1.2 และ 1.4 ขอท 2 2.1) OH2Br2MnOBrMnOH4 222

2 ++→++ −+− .ในสารละลายเบส 2.2) OH2ClPbCl2PbOH4 22

22 ++→++ +−+ ในสารละลายกรด

2.3) OH2CO2MnMnOOCHH2 222

2422 ++→++ ++ ในสารละลายกรด 2.4) OH6Br10BrO2Br6OH12 232 ++→+ −−− .ในสารละลายเบส 2.5) OH8Br5KBr2MnBr2HBr16KMnO2 2224 +++→+

ขอท 3 + 2.46 โวลต ขอท 4 เกดเองไมได เพราะ 0

cellE มคาเปนลบ ขอท 5 0

cellE = +0.74 โวลต, Kc = 5.14 x 1062

บทท 11สารอนทรย


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารอนทรย 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบการเรยกชอสารอนทรย 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบปฏกรยาในเคมอนทรย

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 สารอนทรย 2.2 การเรยกชอสารอนทรย 2.3 ปฏกรยาในเคมอนทรย







บทท 11 สารอนทรย

- 178 -

6. เนอหาบทเรยน 6.1 สารอนทรย

สารอนทรย (Organic compound) คอสารทมธาตคารบอน เปนองคประกอบหลก และมธาตอนเปนองคประกอบรวม เชน ธาต N, P, O, S, Cl, และ Br เปนตน ยกเวน เกลอคารบอเนต (CO3

2-) และไซยาไนด (CN-) เดมนกเคมเชอวาสารอนทรยจะตองเกดจากสงมชวต พช สตว เทานน อาจจะพบในธรรมชาตหรอสงเคราะหขนจากสารอนทรย แตสงเคราะหจากสารอนนทรยไมได จากนนในป ค.ศ. 1776 Carl Wilhelm Scheele นกวทยาศาสตรชาวสวเดนสามารถสงเคราะหสารอนทรยจากสารอนนทรยไดเปนคนแรก โดยสงเคราะหกรดออกซาลกจากปฏกรยาระหวางกรดไนตรกเขมขนกบนาตาลจากออย แตกยงไมเปนทยอมรบกนในหมนกเคม

นาตาลจากออย + กรดไนตรก (เขมขน) → กรดออกซาลก (สารอนทรย) (สารอนทรย) ในป ค.ศ. 1828 นกเคมชาวเยอรมนชอ เฟรดรช วเลอร (Friedrich Wohler) นกเคมชาว

เยอรมนสามารถเตรยมยเรย จากการเผาแอมโมเนยมไซยาเนต ไดดงน NH4CNO ⎯→⎯Δ NH2-CO-NH2

(แอมโมเนยมไซยาเนต) (ยเรย)

ยเรยเปนสารอนทรยซงมกพบในปสสาวะของสตวเลยงลกดวยนม สวนแอมโมเนยมไซยาเนต

เปนสารอนนทรยทมคารบอนเปนองคประกอบ จากการสงเคราะหยเรยจากสารอนนทรยของวเลอร ทาใหเรมมการยอมรบวาสารอนทรยสามารถสงเคราะหจากสารอนนทรยได จากนนจงมการสงเคราะหสารอนทรยในหองปฏบตการไดเปนจานวนมาก สารอนทรยทกชนดจะตองมธาตคารบอนเปนองคประกอบ ปจจบนไดคนพบสารอนทรยมากกวา 2 ลานชนด และยงมการคนพบสารอนทรยชนดใหมอยางตอเนอง โดยสารอนทรยจะมสมบตดงตอไปน

1) มจดเดอดและจดหลอมเหลวคอนขางตา ทาใหกลายเปนไอไดงาย 2) ตดไฟไดงาย 3) ละลายไดดในตวทาละลายอนทรย หรอชนดไมมขว และละลายนาไดนอย 4) สารละลายอนทรยจะไมนาไฟฟา 5) ปฏกรยาเคมสวนใหญจะเกดขนอยางชาๆ เพราะเปนปฏกรยาระหวางโมเลกลกบโมเลกล 6) พนธะทเกดขนสวนใหญเปนพนธะโควาเลนต 7) สารอนทรยอาจมสตรโมเลกลเดยวกน แตมหลายโครงสรางเรยกวาไอโซเมอร


- 179 -

สารอนทรยสามารถเขยนสตรโครงสรางไดหลายแบบ เชน - สตรโครงสรางแบบจด หรอลวอส (Electron-dot หรอ Lewis structure) เชน

H : C : C : H. .

. .

. .

. .HH

H H

- สตรโครงสรางแบบขด (Dash formula) เชน H C

H

HCH

HCH

HCl

- สตรโครงสรางแบบยอ (Condensed formula) เชน CH

3CH

2CH

3

- สตรโครงสรางแบบผสม (Mixed formula) เชน H3C C

OOH

- สตรโครงสรางแสดงพนธะ (Bond-line formula) เชน Cl ซงเปนโครงสรางของ HC CH CH

2ClH

3C

สวนการแบงประเภทสารอนทรยสามารถแบงตามโครงสราง ดงแสดงในรปท 11.1

รปท 11.1 การแบงประเภทสารอนทรยตามโครงสราง (Chang, 1997)

- อะลฟาตก (Aliphatic) เปนสารประกอบทอะตอมคารบอนตอกนเปนเสนตรงหรอเปนกง

ดวยพนธะเดยว พนธะค หรอพนธะสามกได เชน H2C CH CH

3 หรอ H

2C CH

2 - อะลไซคลก (Alicyclic) เปนสารประกอบทอะตอมคารบอนตอกนเปนตอกนเปนวง เชน

- อะโรมาตก (Aromatic) เปนสารประกอบทอะตอมคารบอนตอกนเปนตอกนเปนวง ทม

π อเลกตรอนเทากบ 4n + 2 เมอ n คอเลขจานวนเตม 1, 2,3... เชน


- 180 -

- เฮทเทอโรไซคลก (Heterocyclic) เปนสารประกอบทอะตอมคารบอนตอกนเปนวง โดยม

ธาตอนอยในวงดวย เชน N, O และ S เชน O O

และสามารถแบงตามหมฟงกชน ดงแสดงในตารางท 11.1

ตารางท 11.1 การแบงสารอนทรยตามหมฟงกชน

ประเภทของสารอนทรย หมฟงกชน ตวอยาง อลเคน (Alkanes)/ ไซโคลอลเคน (Cycloalkanes)

C

CH3CH2CH2CH3 Butane

อลคน (Alkenes)/ ไซโคลอลคน (Cycloalkenes)

C C

CH2=CH2 Ethene (Ethylene)

อลไคน (Alkynes)/ ไซโคลอลไคน (Cycloalkynes)

C C

HC≡CH Ethyne (Acetylene)

ออรกาโนฮาโลเจน หรอ เฮไลด (Organohalogens or halides)

C X

X = F, Cl, Br, I

CH3Br Bromomethane

อลกอฮอลและฟนอล (Alcohols and phenols)

C OH

CH3CH2OH Ethanol (Ethyl alcohol)

อเทอร (Ethers)

C O C

CH3CH2OCH2CH3 Diethyl ether

เอมน (Amines)

N

CH3CH2NH2 Ethanamine (Ethylamine)

อลดไฮด (Aldehyde)

CO

H

CH3CH2CH2CHO Butanal

คโตน (Ketone)

C C CO

CH3COCH3 Propanone (Acetone)

กรดคารบอกซลก (Carboxylic acid)

CO

OH

CH3CO2H Ethanoic acid (Acetic acid)

เอสเทอร (Esters)

C O CO

CH3COOCH2CH3 Ethyl ethanoate (Ethyl

acetate)


- 181 -

6.2 การเรยกชอสารอนทรย การเรยกชอสารอนทรย (Nomenclature) แบงการเรยกชอได 2 ระบบคอ 1) ชอเฉพาะ (Specific name) หรอ ชอสามญ (Common name) มกอาศยชอจากแหลงท

พบ หรอมาจากสารทมโครงสรางใกลเคยงกน 2) ชอในระบบสากล ไดแก ระบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry เนองจากมการคนพบสารอนทรยเพมมากขน ทาใหเกดปญหาในการจดจาชอสามญของสารอนทรย จงไดมการหลกเกณฑการเรยกชอ โดยระบบ IUPAC เปนระบบทมการยอมรบมากทสด หลกการเรยกชอในระบบ IUPAC มขนตอนหลก คอ

1) การเลอกสายโซหลก (Parent chain) เลอกสายโซหลกทมจานวนคารบอนทตอกนยาวทสดและมหมฟงกชน กาหนดคานาหนา

ตามจานวนคารบอนในสายโซหลก ดงน

จานวนอะตอมคารบอน คานาหนา จานวนอะตอมคารบอน คานาหนา 1 เมท (Meth) 6 เฮกซ (Hex) 2 เอท (Eth) 7 เฮปท (Hept) 3 โพร (Prop) 8 ออกต (Oct) 4 บว (Buth) 9 โนน (Non) 5 เพนท (Pent) 10 เดค (Dec)

2) การใหเลขตาแหนง

กาหนดตาแหนงของคารบอนในสายโซหลก โดยเรมจากปลายดานหนงไปหาปลายอกดานหนง ทงนตองใหคารบอนทมหมฟงกชน หรอมหมอนมาเกาะนอยทสด เชน

1 2 3 4 5 6

[ ]

Wrong numbering

16 25 4 3

เรยกชอวา 3-methylhexane


- 182 -

3) การกาหนดคาลงทาย (Suffix) การกาหนดคาลงทาย แบงเปน 2 สวน - คาลงทายของสวนท 1 บอกลกษณะของสายโซคารบอนโดยเขยนตอจากชอหลก ดง

แสดงในตารางท 11.2 โดยหมอลเคนทขาดไฮโดรเจนหนงอะตอม เรยกวาหมอลคล หากหมนไปจบสายโซหลก จะเรยกชอหมนโดยตด –ane ทายชอแลวเตม –yl (อล) แทน

ตารางท 11.2 การกาหนดคาลงทายและตวอยางการเรยกชอ ชนดของสายโซคารบอน คาลงทาย โครงสราง ชอ

alkane - ane CH3CH2CH3 propane alkene - ene CH2=CHCH3 propene alkyne - yne HC≡CCH3 propyne

- คาลงทายของสวนท 2 บอกชนดของหมฟงกชนหลก โดยเขยนตอจากคาลงทายของ

สวนท 1 โดยตด e ออกกอน เชน CH3CH2CH2COOH butanoic acid (butane + oic acid) CH3CH2CH2OH propanol (propane + ol) CH3CH2COCH3 butanone (butane + one)

โดยลาดบความสาคญของหมฟงกชน (จากมากไปนอย) แสดงในตารางท 11.3

ตารางท 11.3 ลาดบความสาคญของหมฟงกชน (จากมากไปนอย) หมฟงกชน คาลงทาย ตวอยาง

-CO2H -oic acid CH3CH2COOH (propanoic acid) -CO-O-CO- -oic anhydride CH3CO-O-COCH3 (acetic anhydride)

-CO-O- alkyl -oate CH3CO-O-CH2CH3 (ethyl acetate) -CO-X -oyl halide CH3CH2CO-Cl (propanoyl chloride)

-CO-NH2 -amide CH3CH2CO-NH2 (ethyl amide) -CO-H (-CHO) -al CH3CH2CH2-CO-H (butanal) -CO (-C=O) -one CH3-COCH3 (2-propanone)

-OH -ol CH3CH2-OH (ethanol) -N- -amine CH3CH2-N-CH3 (ethyl methyl amine) -O- -ether CH3CH2-O-CH2CH3 (diethyl ether) -X -halide CH3CH2CH2CH2-Br (butyl bromide)


- 183 -

4) หมแทนทหรอหมฟงกชนทซากน กรณทมหมแทนทหรอหมฟงกชนทซากนหลายหมเกาะทสายโซหลก จะใชคานาหนาหม

ซานน เชน di (2 หม) tri (3 หม) tetra (4 หม) penta (5 หม) โดยเรยกหมแทนทตามลาดบตวอกษร โดยไมนบคานาหนา เชน

CH2

CCH

3CH3CH

3

H3C

H2C CH

2ClCl 1,1,2-trichloroethane

6.3 ปฏกรยาในเคมอนทรย

ปฏกรยาเคม คอ การเปลยนแปลงจากของสารตงตน (Starting material) ตวทาปฏกรยา (Reagent) และผลตภณฑ (Product) โดยการเกดปฏกรยาในเคมอนทรยจะคานงถงประเภทของปฏกรยาทเกดขน ประเภทของการแตกพนธะ และประเภทของตวทาปฏกรยา

การแตกและการเกดพนธะ การเกดปฏกรยาเคม เปนการเปลยนแปลงทเกยวกบการแตกพนธะ (Bond cleavage) ของ

สารตงตน และการเกดพนธะใหม (Bond formation) ของผลตภณฑ โดยการแตกของพนธะแบงออกเปน 2 ประเภท คอ

1) การแตกพนธะแบบเสมอภาค (Homolytic cleavage)

เปนการแตกพนธะโดยคอเลกตรอนของพนธะแยกออกจากกนไปอยทอะตอมแตละตว ไดแรดคล (Radical) หรอแรดคลอสระ (Free radical) ซงมสมบตเปนกลาง ไมมประจ เชน

Cl Cl hvor heat

2 Cl

chlorine molecule chlorine radical เรยกปฏกรยาทมการแตกพนธะแบบนวาเปนปฏกรยาแบบแรดคล (Radical reaction)

ตวอยางเชนปฏกรยาระหวางมเธนกบคลอรน ไดผลตภณฑเปนคลอโรมเธน H CH

3Cl Cl H + CH

3methane methyl radical

Cl CH3

H3C

chlorine radical methyl radicalCl

chloromethane

2,2-dimethylbutane


- 184 -

2) การแตกพนธะแบบไมเสมอภาค (Heterolytic cleavage) เปนการแตกพนธะโดยทคอเลกตรอนของพนธะแยกไปอยทอะตอมใดอะตอมหนง เกด

เปนไอออน ในขณะทอะตอมอกขางหนงจะไมไดรบอเลกตรอนเลย การแตกพนธะแบบนจะทาใหสารทรบอเลกตรอนมประจลบ (Anion) และสารทขาดอเลกตรอนมประจบวก (Cation) เรยกปฏกรยาทมการแตกพนธะแบบไมเสมอภาคนวา ปฏกรยาแบบไอออนก (Ionic reaction) เชน

H Br + Br-

hydrogen bromide

acetone ethoxide anion carbanion ethanol

H+

CH3

CO

CH2

H -OC2H

5CH

3CO

CH2

- + C2H

5OH

ประเภทของปฏกรยา 1) ปฏกรยาการแทนท (Substitution reaction)

เปนปฏกรยาทอะตอมหรอหมอะตอมในสารตงตนถกแทนทดวยอะตอมหรอหมอะตอมอน เชน การทาปฏกรยาระหวางเอทธานอล กบไฮโดรโบรไมดไดโบรโมอเธนและนา เกดการแทนทหม ฟนอลดวยฮาโลเจน

CH3CH

2OH + HBr CH

3CH

2Br + H

2O

ethanol bromoethane 2) ปฏกรยาการเพม (Addition reaction)

เปนปฏกรยาทมการเพมอะตอมหรอหมของอะตอมเขาไปทคารบอนทมความไมอมตวคอมพนธะไพ (พนธะคหรอพนธะสาม) โดยเมอเกดปฏกรยาการเพมแลว คารบอนจะมความอมตวมากขน มพนธะเดยวมากขน เชน

H2C CH

2+ Br

2Br CH

2CH

2Br

ethylene 1,2-dibromoethane

HC CH + H2

Pd-BaSO4 H

2C CH

2 acetylene ethylene


- 185 -

3) ปฏกรยาการกาจด (Elimination reaction) เปนปฏกรยาทอะตอมหรอหมของอะตอมถกกาจด หรอหลดออกจากโมเลกลของสารตง

ตน โดยมพนธะไพเกดขน ดงนนเมอเกดปฏกรยาการกาจดแลว โมเลกลจะมความไมอมตวสงกวาสารตงตน เกดพนธะคหรอพนธะสาม ปฏกรยานเปนกระบวนการทตรงกนขามกบปฏกรยาการเพม เชน

bromoethane ethene(ethylene)

NaOH NaBrH2O

4) ปฏกรยาออกซเดชน-รดกชน (Oxidation-reduction reaction) เปนปฏกรยาทมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนของคารบอน โดยหากมการเพม

ออกซเจน หรอลดไฮโดรเจน จะวาเกดปฏกรยาออกซเดชน และในทางตรงกนขาม หากมการลดออกซเจนหรอเพมไฮโดรเจน จะเกดปฏกรยารดกชน

KMnO4

heat CO

HKMnO

4heatH

3CCH

OHH

3C H C

OOHH

3C

Oxidation

Reduction

ethyl alcohol acetaldehyde acetic acid

H3CHC CH

2

H2/Pd

H3CH

2C CH

3propene propane

ประเภทของสารทเขาทาปฏกรยา 1) นวคลโอไฟล (Nucleophile)

เปนโมเลกลหรอกลมของอะตอมทมคอเลกตรอนในการสรางพนธะกบสารหรอหมทรบอเลกตรอนได อาจเปนโมเลกลทเปนกลางแตมอเลกตรอนคโดดเดยว เชน H2O, ROH, NH3, RNH2 เปนตน นยมเขยนนวคลโอไฟลแบบนวา Nu : หากนวคลโอไฟลมประจลบ (Anion) ซงนยมเขยนแทนดวย Nu- เชน –OH, -OR, -CN, -Cl

ตวอยางปฏกรยาทมนวคลโอไฟลเปนตวทาปฏกรยา CH

3(CH

2)2CH

2Br + NaI CH

3(CH

2)2CH

2I + NaBr

n-butyl bromide sodium iodide n-butyl iodide


- 186 -

2) อเลกโตรไฟล (Electrophile) เปนโมเลกลหรออะตอมทสามารถรบอเลกตรอนเพอสรางพนธะใหม อเลกโตรไฟลทม

สภาวะเปนกลาง ไมมอเลกตรอนคโดดเดยว จะเขยนแทนดวย E เชน AlCl3, BF3, SO3 สวนอเลกโตรไฟลทมประจ ซงจะเปนบวก เชน H+, H3O+, R+ (Carbocation) มกเขยนแทนดวย E+

ตวอยางปฏกรยาทมอเลกโตรไฟลเปนตวทาปฏกรยา

+ HClH2C CH CH

3H

3C CH CH

3

Cl

propene hydrogen chloride 2-chloropropane

3) แรดคล (radical)

แรดคลจะเปนหมทไมมประจ เนองจากเกดการแตกตวอยางเสมอภาค หรอเทากน และจะเหนยวนาใหเกดปฏกรยาทมการแตกพนธะแบบเสมอภาคดวย

ตวอยางปฏกรยาทมแรดคลเปนตวเรงปฏกรยา H CH

3Cl Cl H + CH

3methane methyl radical

Cl CH3

H3C

chlorine radical methyl radicalCl

chloromethane

เคมในชวตประจาวน สารตานอนมลอระ

อนมลอสระหรอแรดคอล เปนหมทไมมประจและมความวองไวตอการเกดปฏกรยา ทาใหเกดสายโซอยางตอเนอง โดยปฏกรยาจะหยดเมอเกดการรวมกนของสองอนมลอสระ

ในรางกายเราสามารถมการเกดอนมลอสระไดจากกระบวนการเมตาบอลซม แตรางกายจะมการรกษาสมดลนนดวยสารตานอนมลอสระเชนวตามนซ เบตาคาโรทน และวตามนอ หากรางกายมอนมลอสระในเซลลมาก อนมลอสระจะทาลายเซลล โดยการทาลายเซลลจะเรวและมากขนตามอายของเรา ทาใหการซอมแซมสวนทสกหรอของรางกายทางานไมทน เกดความบกพรองในการทางานของเซลลทมากขนตามไปดวย อนมลอสระจงถอวาเปนสาเหตของความชราและความเสอมสภาพของรางกายได นอกจากนมลภาวะ หรออากาศทเปนพษเปนสาเหตหนงของการเกดอนมลอสระได


- 187 -

ในปจจบนมครมหรอสารอาหารทมสมบตเปนสารตานอนมลอสระจาหนายเปนจานวนมาก แตสารตานอนมลอสระนนสามารถพบในอาหาร ผก ผลไม เชนวตามนซ พบในผลไมรสเปรยว วตามนอ พบในนามนพช สวนเบตาคาโรทน พบในผกใบเขยว และพวกผกสเหลอง เชน แครอท และฟกทอง ดงนนหากรบประทานอาหารถกหลกอนามย และรกษาสขภาพกสามารถลดอนมลอสระโดยไมตองพงยาได 7. แบบฝกหดทายบทท 11

จงตอบคาถามตอไปน

1) หมฟงกชนของสาร C เรยกวาอะไร

2) สารประกอบมสตรโครงสราง CH3 C CH2 C CH2

CH3CH3

CH3

อานวาอยางไร 3) ไอโซเมอรคออะไร 4) CH CH CH2 CH2 C C CH3 อานวา 5) การแตกพนธะแบบเสมอภาคเปนอยางไร 6) OHBrCHCHHBrOHCHCH 22323 +→+ เปนปฏกรยาแบบใด 7) นวคลโอไฟล คออะไร 8) อเลกโตรไฟล คออะไร 9) แรดคล คออะไร

10) สาร

CH3 CH2 C CH CH3

CH3

CH3CH3 เรยกชอตามระบบIUPAC วาอยางไร 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 11 ขอท 1 อลเคน ขอท 2 2,4,4-trimethyl-1-pentene ขอท 3 สารทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตมสตรโครงสรางตางกน ขอท 4 1,5-heptadiyne


- 188 -

ขอท 5 การแตกพนธะแบบเสมอภาคเปนการแตกพนธะโดยคอเลกตรอนของพนธะแยกออกจากกนไปอยทอะตอมขางละตว เมอมการแตก เรยกแตละขางทแตกออกไปนวาแรดคล (Radical) หรอแรดคลอสระ (Free radical) ซงมสมบตเปนกลาง ไมมประจ

ขอท 6 ปฏกรยาการแทนท ขอท 7 นวคลโอไฟล คอโมเลกลหรอกลมของอะตอมทมคอเลกตรอนในการสรางพนธะกบสารหรอ

หมทรบอเลกตรอนได อาจเปนโมเลกลทเปนกลางแตมอเลกตรอนคโดดเดยว ขอท 8 อเลกโตรไฟล คอโมเลกลหรออะตอมทสามารถรบอเลกตรอนเพอสรางพนธะใหม อเลกโตร

ไฟลทมสภาวะเปนกลาง ไมมอเลกตรอนคโดดเดยว ขอท 9 แรดคลคอหมทไมมประจ เนองจากเกดการแตกตวอยางเสมอภาค หรอเทากน และจะ

เหนยวนาใหเกดปฏกรยาทมการแตกพนธะแบบเสมอภาคดวย ขอท 10 2-methyl-3,3-dimethylpentane

บทท 12สารประกอบไฮโดรคารบอน


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลเคน 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบไซโคลอลเคน, CnH2n 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลคน 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบไซโคลอลคน 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลไคน 1.6 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบสารประกอบอะโรมาตก

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 อลเคน 2.2 ไซโคลอลเคน, CnH2n 2.3 อลคน 2.4 ไซโคลอลคน 2.5 อลไคน 2.6 สารประกอบอะโรมาตก





บทท 12 สารประกอบไฮโดรคารบอน

- 190 -



ไฮโดรคารบอน (Hydrocarbon) คอสารทประกอบไปดวยธาตคารบอน และไฮโดรเจน โดยไฮโดรคารบอนทกตวจะมแกนกลางทเปนอะตอมคารบอนและมอะตอมไฮโดรเจนเกาะอยรอบๆ อะตอมคารบอน ไฮโดรคารบอนเปนสวนประกอบทสาคญในสารปโตรเลยมและปโตรเคม ไฮโดรคารบอนสามารถแบงเปน 3 ประเภทหลก คอ

1) ไฮโดรคารบอนอมตว (Saturated hydrocarbon) หรออลเคน (Alkane) มแตพนธะเดยวในโมเลกล เปนโมเลกลสายยาวหรอเปนกง

2) ไฮโดรคารบอนไมอมตว (Unsaturated hydrocarbon) ประกอบไปดวยพนธะคหรอพนธะคสามอยางนอยหนงพนธะระหวางอะตอมคารบอน แบงไดเปน 2 ชนด ไดแก อลคน (Alkene) และอลไคน (Alkyne)

3) อะโรมาตกไฮโดรคารบอน (Aromatic hydrocarbon) เปนไฮโดรคารบอนทมวงแหวนอะโรมาตคอยางนอยหนงวง

รปท 12.1 การจาแนกประเภทไฮโดรคารบอน (Whitten และคณะ, 2003)

จานวนของอะตอมคารบอนและอะตอมไฮโดรเจนในโมเลกลไฮโดรคารบอนอมตวและไมอมตว

กาหนดโดยใชสมการดงตอไปน: - อลเคน: CnH2n+2


- 191 -

- อลคน: CnH2n (มพนธะคหนงพนธะ) - อลไคน: CnH2n-2 (มพนธะสามหนงพนธะ) โดย n แทนจานวนอะตอมของธาต เชน CH4 เปนอลเคน สวน C2H4 เปนอลคน

ไฮโดรคารบอนสามารถเปนไปตามกฎออกเตด (อะตอมคารบอนมอเลกตรอนรวมพนธะ 8 ตว) ซงถาไมไดเปนไปตามกฎออกเตดแลว จะทาใหไฮโดรคารบอนมความเฉอยตอปฏกรยา

การเรยกชอไฮโดรคารบอนจะเรยกตามจานวนอะตอมคารบอน ตามดวยคาลงทายเสยงของชนดไฮโดรคารบอน เชน CH4 เรยกวามเธน (Methane) เพราะมเธนมจานวนอะตอมคารบอนหนงตว และเปนอลเคนซงเสยงลงทายเปน เอน (–ane) เหมอนกน โดยขนตนชอตามจานวนอะตอมคารบอน

จานวนอะตอมคารบอน คานาหนา จานวนอะตอมคารบอน คานาหนา

1 เมท (Meth) 6 เฮกซ (Hex) 2 เอท (Eth) 7 เฮปท (Hept) 3 โพร (Prop) 8 ออกต (Oct) 4 บว (Buth) 9 โนน (Non) 5 เพนท (Pent) 10 เดค (Dec)

และลงทายดวยชนดของไฮโดรคารบอน คออลเคน: อานลงทายดวย เอน (-ane), อลคน: อานลงทายดวย อน (-ene) และอลไคน: อานลงทายดวย ไอน (-yne) 6.1 อลเคน

อลเคน (Alkane) เปนไฮโดรคารบอนอะลฟาตก เปนสายโซตรงทอมตว คอคารบอนทยดกนดวยพนธะเดยว สตรของอลเคนโดยทวไปคอ CnH2n+2 อลเคนตวแรกคอมเธน หรอ CH4 ถดมาคออเทน หรอ C2H6 ทกอะตอมคารบอนในอลเคนม sp³ hybridization

อลเคนเรยกอกชอหนงวาพาราฟน (Paraffin) อลเคนสามารถมอะตอมคารบอนเปนสายโซเดยวแบบมกงได เรยกวา ไอโซพาราฟน (Isoparaffin) ตวอยางชออลเคน C1-12 มดงแสดงดงตอไปน

มเธน (Methane) CH4

อเทน (Ethane) C2H6

โพรเพน (Propane) C3H8

บวเทน (Butane) C4H10

เพนเทน (Pentane) C5H12

เฮกเทน (Hexane) C6H14

เฮปเทน (Heptane) C7H16

ออกเทน (Octane) C8H18

โนเนน (Nonane) C9H20

เดคเคน (Decane) C10H22

อนเดคเคน (Undecane) C11H24

โดเดคเคน (Dodecane) C12H26


- 192 -

การจดเรยงอะตอมคารบอนในอลเคน 1) อลเคนสายตรง (Straight chain alkane หรอ normal alkane) เชน CH3CH2CH2CH2

2) อลเคนแบบกง (Branch - chain alkane) เชน

CH3

CH2

C CH CH3

CH3

CH3

CH3

อลเคนทมอะตอมคารบอน 4 อะตอมขนไป จะสามารถเขยนสตรโครงสรางไดมากกวา 1

แบบ โดยสารทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตการจดเรยงโครงสราง หรอมสตรโครงสรางตางกน เรยกวา ไอโซเมอร (Isomer) เชนบวเทน (C4H10) มสองโครงสรางคอ

CH

HH

C C CH

H

H

H

H

HH

C CH

H

CH3

HCH

3H

n-butane iso-butane

3) หมอลคล ( R-) คอหมอลเคนทขาดอะตอมไฮโดรเจน 1 อะตอม จะเรยกชอโดยเปลยน - ane เปน – yl (-เอน เปน –อล) เชน

CH4 methane เปน CH3- methyl C2H6 ethane เปน C2H5- ethyl

การเรยกชออลเคน 1) ชอสามญ (Common name) มวธการอานดงน

- นบจานวนอะตอมคารบอนในสายโซยาวทสด และใชคานาหนาดงน

CH

3CHCH

31 2

unspecified valence

CH3CH

2CHCH

33 2 1

CH3CCH

3CH3

1 2

1-methylethyl 1-methypropyl 1-methylethyl (isopropyl) (sec-butyl) (tert-butyl)

- ลงทายชอสารประกอบดวย -ane

CH4 = methane CH3-CH3 = ethane CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 = pentane


- 193 -

- โครงสรางทมอะตอมคารบอนตงแต 4 อะตอมขนไป ใหใชคาวา normal (n-), iso (i-), หรอ neo นาหนา

หากตอเปนโซตรง ใช n - เชน CH3-CH2-CH2-CH3 = n-butane CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 = n-hexane

ถามโซกง คอ -CH3 1 หม เกาะอยทอะตอมคารบอนตวทตดกบคารบอนตรง

ปลายดานใดดานหนง ใชคาวา iso- หรอ i-

CH3

CHCH

3

CH3

CH3

CHCH

3

OH

ถาม - CH3 2 หม เกาะทคารบอนตวเดยวกน และคารบอนนนอย ตดกบ

คารบอนตรงปลาย ใชคาวา neo-

CCH

3

CH3

CH2

CH3

H3C

CCH

3

CH3

H3C OH

neo-hexane neo-butyl alcohol

2) อานแบบอนพนธของมเธน มวธการอานดงน

- เลอกอะตอมคารบอนใดอะตอมหนงเปน มเธน - เรยกชอหมอลคลทมาแทนทไฮโดรเจนใน CH4 แลวลงทายดวย มเธน

CH3-CH3 เมทธลมเธน CH3-CH2-CH2-CH3 โพรพลมเธน

3) ระบบ IUPAC (The International Union of Pure and Applied Chemistry) มวธการอานดงน

- กรณโครงสรางแบบโซตรง การเรยกชอเหมอนระบบชอสามญดงแสดงในตารางท 12.1

iso-butane

iso-propyl alcohol


- 194 -

ตารางท 12.1 ตวอยางการอานชอในระบบ IUPAC สตรโครงสราง จานวนคารบอน ชอ

CH4 1 methane

CH3CH3 2 ethane

CH3CH2CH3 3 propane

CH3(CH2)2CH3 4 butane

CH3(CH2)3CH3 5 pentane

- กรณโครงสรางแบบโซกง การเรยกชอมขนตอนดงแสดงในตารางท 12.2

ตารางท 12.2 การเรยกชอกรณโครงสรางแบบโซกง 1. เลอกโซคารบอนทยาวทสดเปนโซหลกและเรยกชอระบบชอสามญของโซหลกเปนชอหลก

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

2CH

3

โซหลกม C 6 อะตอม ดงนนชอโซหลก คอ hexane 2. บอกตาแหนงของหมตางๆ ทตออยกบโซหลก เปนตวเลขนอยสด (จากสตรโครงสรางทแสดง ตองนบจากซายไปขวา เพราะอยตาแหนง 3 ไมใชจากขวาไปซาย ซงอยตาแหนง 4)

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

2CH

3

1 2 3 4 5 6

3. โซกงหรอโซทเกาะอยกบโซหลก เรยกเปนหมอลคล

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

2CH

3

1 2 3 4 5 6

Ethyl

หมทเกาะคอ เอทธล


- 195 -

4. การเรยกชอทาไดโดยบอกตาแหนงคารบอนทมหมอลคลมาเกาะ ชออลคลทเกาะ ตามดวยชอสายโซหลก

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

2CH

3

1 2 3 4 5 6

Ethyl

ชอ = 3-ethylhexane

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CHCH

3

1 2 3 4 5 6

1-methylethylCH

312

ชอ = 4-(1-methylethyl)octane 5. หากมหมอลคลหลายหมเกาะทสายโซหลก ใหบอกตาแหนงของหมเหลานน หากหมอลคลเหมอนกนใหบอกบอกดวยจานวนนบในภาษากรก

CH3CHCH

2CHCH

2CH

3

1 2 3 4 5 6

EthylCH2CH3

CH2CH3

ชอ = 2,4-diethylhexane 6. ถามหมตางชนดกนเกาะอยในโซหลก ใหเรยกชอหมตามลาดบตวอกษร

CH3CCH

2CHCH

2CH

2CH

3

1 2 3 4 5 6 7

CH3

CH2CH

3

CH3

EthylMethyl

โซหลกมคารบอน 7 อะตอม ชอ = 4-ethyl-2,2-dimethylheptane

7. ถาตาแหนงโซกงนบจากปลายซายและขวาเทากน ใหเลอกดานทมกงมากทสดอยตาแหนงตาสด

CH3CCH

2CHCH

2CHCH

3

1 2 3 4 5 6 7

CH3

CH2CH

3

CH3

EthylMethyl

CH3

โซหลกมคารบอน 7 อะตอม ชอ = 4-ethyl-2,2,6-trimethylheptane


- 196 -

8. กรณธาตฮาโลเจน (F,Cl,Br,I) มาแทนท H เกดพนธะกบคารบอน ใหเรยกชอสารประกอบ โดยใชหลกเปลยนทายชอธาตฮาโลเจนเปน - โอ เชน Fluorine เปลยนเปน Fluoro Chlorine เปลยนเปน Chloro Bromine เปลยนเปน Bromo Iodine เปลยนเปน Iodo

CH3CCH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

3CH

2CH

3

Cl

EthylMethyl

BrChloro Bromo

ชอ = 4-bromo-2-chloro-4-ethyl-2-

methylheptane

สมบตของอลเคน 1) สมบตทางกายภาพ

- อลเคนมไดทง 3 สถานะ ถามจานวนอะตอมคารบอน 1-4 อะตอมเปนกาซ, 5-17 อะตอมเปนของเหลว และ 18 อะตอมขนไปเปนของแขง

- ไมละลายนา หรอตวทาลายทโมเลกลมขว แตละลายไดในตวทาละลายทไมมขว - มความหนาแนนนอยกวานา มจดเดอด จดหลอมเหลวตา แตคาดงกลาวจะเพมขน

ตามมวลโมเลกลทเพมขน - อลเคนทมสถานะกาซและของแขงไมมกลน ถาเปนของเหลวจะมกลนเฉพาะ

รปท 12.2 ความสมพนธระหวางจดเดอดและจานวนอะตอมคารบอนของอลเคน

(Whitten และคณะ, 2003)


- 197 -

2) สมบตทางเคม - อลเคนมความเฉอยตอปฏกรยาทอณหภมปกต เพราะอลเคนเปนสารประกอบท

อมตว ทมแตพนธะเดยวในโมเลกล แตจะเกดปฏกรยาภายใตอณหภมสง เชน เมอมแสงสวาง หรอความรอน หรอบางปฏกรยาตองใชตวเรงปฏกรยา

- ตดไฟงาย ถาม O2 ทมากเกนพอจะได CO2, H2O และพลงงาน เปนผลตภณฑ - อลเคลทมอะตอมคารบอนตงแต 4 อะตอมขนไป สตรโมเลกลหนงอาจจะมหลาย

สตรโครงสราง เรยกวา ไอโซเมอร จานวนไอโซเมอรจะเพมขนตามจานวนอะตอมคารบอนในโมเลกล Formula Isomers C7H16 9 C8H18 18 C9H20 35 C10H22 75 C11H24 159 C12H26 355 C13H28 802 C14H30 1,858 C15H32 4,347 C20H42 366,319 C25H52 36,797,588 C30H62 4,111,846,763

- ไมฟอกจางสสารละลาย KMnO4 แตอลเคนสามารถฟอกสสารละลายโบรมนในคารบอนเตตระคลอไรด โดยเกดปฏกรยาแทนท (Substitution reaction) เมอมแสงสวางหรออณหภมระหวาง 200-400oC และเกดกาซทเปลยนสกระดาษลตมสจากนาเงนเปนแดง (HBr) กาซมฤทธเปนกรด ดงสมการตอไปน

+ Br2

+ HBrCH

HH

C C CH

H

H

H

H

HCH

HH C

HH

HC C CH

H

H

H

H

HCH

HBr

pentane bromopentane


- 198 -

แหลงของของอลเคน อลเคนพบมาในนามนปโตรเลยมและกาซธรรมชาต โดยมอยในนามนปโตรเลยมมากกวา

ในกาซธรรมชาต ดงแสดงในตารางท 11.3 ตารางท 11.3 แหลงทสาคญของอลเคน

จานวนอะตอมคารบอนในอลเคน

ชอสารทกลนได จดเดอด ( C) ประโยชน

C1-C4 กาซธรรมชาต (Natural gas) -160 ถง 40 ใชเปนเชอเพลง C5-C7 Petroleum ether 35 ถง 100 ใชเปนตวทาละลายไขมนและนามน C5-C10 นามนเบนซน (Gasoline) 40 ถง 180 ใชในเครองยนตและเปนตวทา

ละลาย C11-C12 นามนกาด (Kerosene) 180 ถง 250 ใชเปนเชอเพลงเครองบนไอพนและ

จดตะเกยง C13-C14 นามนดเซล (Diesel oil) 250 ถง 350 ใชเปนเชอเพลงในเครองยนตดเซล

C15-C17 นามนเตา (Furnace oil) 250 ถง 350 เชงเพลงสาหรบโรงงานอตสาหกรรม (สาหรบหมอตมไอนา)

C18-C25 นามนหลอลน (Lubricating oil)

305 ถง 405 ใชเปนนามนหลอลน

สงกวา C18 จารบ (Grease), ไขพาราฟน (Paraffin wax), แอสฟลต

(Asphalt)

สงกวา 405 ใชเปนสารหลอลน, ทาเทยนไข และราดถนน

ประโยชนของอลเคน 1) ในกาซธรรมชาตจะพบมเธนเปนจานวนมากจะใชเปนเชอเพลง สวนกาซหงตมเหลว

เรยกวากาซ LPG จะเปนกาซผสมระหวางโพรเพนกบบวเทน 2) ใชเปนสารตงตนในอตสาหกรรมปโตรเคม โดยมการเปลยนอลเคนใหเปนอลคน ท

สามารถนาไปผลตสารพอลเมอรทใชในอตสาหกรรมผลตพลาสตก หรอใชอลเคนในอตสาหกรรมตางๆ เชน อตสาหกรรมผลตสารซกฟอก อตสาหกรรมเสนใย อตสาหกรรมผลตสารเคมเปนตน

ปฏกรยาทสาคญของอลเคน 1) ปฏกรยาเผาไหม (Combustion) เปนปฏกรยาของอลเคน (หรอไฮโดรคารบอนอนๆ) กบ

ออกซเจน เกดพลงงาน หากเกดการเผาไหมทสมบรณ จะไดกาซคารบอนไดออกไซด และนาเปนผลตภณฑพลอยได


- 199 -

O

2H

2O+ 3n+1

2

flame nCO2 + (n+1) + heatC

nH

2n + 2

CH

3CH

2CH

2CH

3 + 13 O

22flame 4 CO

2 + 5 H

2O

2) ปฏกรยาฮาโลจเนชน (Halogenation) เปนปฏกรยาการแทนทไฮโดรเจนดวยอะตอม

ฮาโลเจน (ธาตหม 7) ผานกลไกของการเกดแรดคอล โดยมแสงหรอความรอนเปนตวเรงปฏกรยา เชนการเตมคลอรนในมเทน โดยมแสงเปนตวเรงปฏกรยา

6.2 ไซโคลอลเคน

ไซโคลอลเคน (Cycloalkane) มสตร CnH2n เปนสารประกอบอลเคนทมโครงสรางเปนวง (ปลายปด) อาจจะมหรอไมมหมแทนทกได การเรยกชอใชหลกเกณฑเดยวกบอลเคน แตใชคานาหนาวาไซโคล (Cyclo) ตามดวยชอของโครงสรางหลกทตอกนเปนวง สารไซโคลอลเคนตวแรก คอ ไซโคล

โพรเพน, C3H6

การเรยกชอไซโคลอลเคน 1) ชอสามญ (Common name) มวธการอานดงน

- เรยกเหมอนอลเคนทมจานวนคารบอนเทากน และเตมคาวา "ไซโคล" ดานหนาชออลเคล

CH

HH

C CH

H

H

HH H

2C CH

2

H2

C

Propane Cyclopropane

- ถามหมอนมาเกาะใหเรยกชอหมทเกาะกอน แลวตอดวย -cycloalkane

CH4 + Cl2 ⎯→⎯hv CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HClCl2

CHCl3 + HClCl2

CCl4 + HCl Cl2


- 200 -

2) ชอ IUPAC มวธการอานดงน - เรยกเหมอนอลเคนทมจานวนคารบอนเทากน และเตมคาวา "ไซโคล" ลงขางหนา - ระบตาแหนงคารบอนทมหมอนมาเกาะเปนตวเลขนอยสด - ถามหลายหมมาเกาะทเหมอนกน ใชคาวา di-, tri-, tetra- และระบตาแหนงทก

ตาแหนง - ถาหมทมาเกาะแตกตางกน ใหเรยกชอเรยงตามอกษรภาษาองกฤษ (ไมตอง

พจารณาคาวา di-, tri-, tetra- )

สมบตทางกายภาพของไซโคลอลเคน 1) เมอเปรยบเทยบกบอลเคนทมจานวนคารบอนเทากน ไซโคลอลเคนจะมจดเดอดและจด

หลอมเหลวสงกวาอลเคน 2) ไมละลายนา แตละลายในอเธอร เพราะไซโคลอลเคนเปนสารประกอบไมมขว 3) ความหนาแนนเพมขนตามมวลโมเลกล และมความหนาแนนมากกวาอลเคน ปฏกรยาของไซโคลอลเคน ไซโคลอลเคนเกดปฏกรยาคลายอลเคน โดย cyclopropane และ cyclobutane จะเกด

ความเครยดในวง เพราะมมพนธะนอยกวา 109.5 วงจงแตกงาย

H2C CH

2

H2

C

⎯⎯⎯⎯ →⎯ CNiH o120,/2 CH3-CH2-CH3

⎯⎯⎯⎯ →⎯ CNiH o200,/2 CH3-CH2-CH2-CH3 ถาวงทขนาดใหญกวาน เชน cyclopentane หรอ cyclohexane จะไมเกดปฏกรยาน

6.3 อลคน

อลคน (Alkene) เรยกอกชอหนงวาโอเลฟน (Olefin) โดยมพนธะคอยางนอย 1 พนธะภายในโครงสรางของโมเลกล นอกนนเปนพนธะเดยว เปนไฮโดรคารบอนทไมอมตว อลคนมจานวนไฮโดรเจนนอยกวาอลเคนอย 2 ตว สตรโมเลกลทวไปคอ CnH2n เมอ n คอจานวนคารบอน โมเลกลทเลกสดของสารประกอบอลคน คอ เอทธลน (C2H4) โดยมรปรางแบบแบนราบอยบนระนาบเดยวกน มมระหวางพนธะใกลเคยง 120o


- 201 -

การเรยกชออลคน อลคน เรยกชอในทานองเดยวกบอลเคนแตเปลยนเสยงทายเปน "อน (-ene)" เชน

- C2H4 อานวา "อทน" (Ethene) หรอ "เอทธลน" (Ethylene) - C3H6 อานวา "โพรพน" (Propene)

ในกรณทเปนชอ IUPAC ตองระบตาแหนงทเปนพนธะคดวย ดงนนสารประกอบอลคนทมจานวนคารบอนเทากบอลเคนจะมจานวนไอโซเมอรมากกวา นยมเรยกชอเชนเดยวกบสารประกอบอลเคน ซงมสองระบบ ดงน ตารางท 11.4 ตวอยางชอสามญของอลคน

จานวน C อะตอม คานาหนา สตรอลคน ชอสาร 2 อท- หรอ เอท -(eth-) C2H4 อทน (ethene)

3 โพรพ -(prop-) C3H6 โพรพน (propene)

4 บวท -(but-) C4H8 บวทน (butene)

5 เพนท -(pent-) C5H10 เพนทน (pentene)

6 เฮกซ -(hex-) C6H12 เฮกซน (hexene)

7 เฮปท -(hept-) C7H14 เฮปทน (heptene)

8 ออก -(oct-) C8H16 ออกทน (octene)

9 โนน -(non-) C9H18 โนนน (nonene)

10 เดค -(dec-) C10H20 เดคน (decene)

11 อนเดค-(undec-) C11H22 อนเดคคน (undecene)

12 โดเดค-(dodec-) C12H24 โดเดคคน (dodecene)

1) ชอสามญ (Common name)

ใชเรยกชอโมเลกลทมขนาดเลก ไมซบซอน โดยมหลกเกณฑจะนบจานวนคารบอนอะตอมทงหมดภายในโมเลกล นยมใชเรยกชอ 2 โมเลกล ไดแก เอทธลน (Ethylene) และ โพรพลน (Propylene) ดงแสดงตวอยางในตารางท 11.4


- 202 -

2) ชอ IUPAC ใชเรยกชอโมเลกลไดทซบซอนและไมซบซอนได โดยมหลกการเดยวกบสารประกอบอล

เคน แตสายโซหลกตองนบผานตาแหนงพนธะค และการระบตาแหนงคารบอนอะตอมตองใหตาแหนงของพนธะคอยในตาแหนงนอยสดเสมอ และหากมพนธะคมากกวาหนงตาแหนง เชนเมอมพนธะค 2 พนธะใหระบเปน -diene และมอมพนธะค 3 พนธะ ใหระบเปน -triene

- กรณโครงสรางแบบโซตรง การเรยกชอคลายระบบสตร (Formula name) โดยระบตาแหนงพนธะคใหอยใน

ตาแหนงนอยสด ยกเวน C2H4 และ C3H6 ไมตองระบ เนองจากไมมไอโซเมอร ดงน

H2C CHCH

2CH

3

1 2 3 4

CH3CH

2C

CH2CHCH

3CH

3

1

23 4

1-butene 2-ethyl-3-methyl-1-butene

1 2 3 4CH

3CH CHCH

3 1 2 3 4

CHCH CH2

H2C

2-butene 1,3-butadiene

อลคนทมจานวนอะตอมคารบอนตงแต 4 อะตอมขนไป จะสามารถมโครงสรางไอโซเมอรไดเหมอนอลเคน แตจะเปนไอโซเมอรแบบ geometrical isomers หรอ cis-, trans-isomer (McMurry and Fay, 2003)


- 203 -

- กรณโครงสรางแบบโซกง เลอกโซคารบอนทยาวทสดเปนโซหลก และในโซหลกจะ ตองมคารบอนทมพนธะค

อยดวย การกาหนดตาแหนงคารบอนตองใหตาแหนงพนธะคอยตาแหนงนอยทสด (McMurry and Fay, 2003)

ตาแหนงพนธะค + คานาหนา + ene

การเรยกชอหรอกลมอะตอมทเกาะกบโซหลก มหลกการเรยกคลายอลเคน เชนแสดง

ในตารางท 12.5 ตารางท 11.5 ตวอยางการเรยกชออลคนแบบกง

สตรโครงสราง ชอ

H3C CH

2CH CH CH CH

3CH2CH2CH3

4 3 2 1

567

โซหลกม C 7 อะตอม ดงนนชอโซหลก คอ 2-heptene

4-ethyl-2-heptene

H3C C CH C CH

35 6

7CH2

CH2

CH2

CH3

CH2CH3

CH2CH2CH3

EthylMethyl

89

10

321

4

โซหลกม C 10 อะตอม ดงนนชอโซหลก คอ 5-decene

4-ethyl-4,6-dimethyl-5-decene


- 204 -

สมบตของอลคน 1) สมบตทางกายภาพ

- อลคนมทงสถานะกาซ ของแขง และของเหลว หากจานวนอะตอมคารบอน 2-4 อะตอมจะเปนกาซ อะตอมคารบอน 5-18 อะตอมจะเปนของเหลว อะตอมคารบอนมากกวา 8 อะตอมจะเปนของแขง

- มความหนาแนนนอยกวานา ไมนาไฟฟา - อลคนเปนโมเลกลไมมขวจงไมละลายในตวทาละลายโมเลกลมขว - จดเดอด จดหลอมเหลวตา โมเลกลยดเหนยวกนดวยแรงแวนเดอรวาลส แตเมอมวล

โมเลกลเพมขน จดหลอมเหลวและจดเดอดจะสงขน

2) สมบตทางเคม - อลคนมความวองไวในปฏกรยามากกวาอลเคน เพราะอลคนมพนธะคเปน -C=C-

ซงไมอมตว จงเกดปฏกรยาไดงาย - ตดไฟงาย แตมเขมาเพราะในโมเลกลมรอยละ C มาก หรอม H นอย - สามารถฟอกสสารละลายโบรมนใน CCl4 ในทมดและทสวาง โดยเกดปฏกรยาการ

เตมหรอปฏกรยารวมตว (Addition reaction) ดวย Br2 ตรงตาแหนงพนธะคระหวางอะตอมคารบอน (-C = C-) ผลตภณฑทไดไมเปลยนสกระดาษลตมสชนสนาเงน เพราะไมเกดกาซ HBr ซงมสมบตเปนกรด ซงปฏกรยาทเกดจงตางจากอลเคนทเปนปฏกรยาการกาจด

CH

HH

C C CH

H

H

H

HCH

H + Br2

CH

HH

C C CH

H

H

H

HCH

BrBr Br

ไมมส สสมอมนาตาล ไมมส

- สามารถฟอกสสารละลายโพแทสเซยมเปอรมงกาเนตในสารละลายกรด โดย

เกดปฏกรยาการเตมดวย -OH 2 โมเลกล ตรงตาแหนง C = C ไดผลตภณฑเปนไดแอลกอฮอลซงเปนสารประกอบ 1,2-diols หรอ ไกลคอล (Glycol) และไดตะกอนสนาตาลเขม ซงตะกอนนคอ MnO2 ดงสมการ

H C CH

HC

HH

H+3 2 KMnO

4 + 4H

2O H C C

H

HC

HH

H+3 2 KOH + 4MnO

2OH OH


- 205 -

ปฏกรยาของอลคน 1) ปฏกรยาไฮโดรจเนชน (Hydrogenation)

เปนการเตม H2 ลงบนพนธะค โดยมตวเรงปฏกรยา (Catalyst) โดยนยมใชผงโลหะละเอยด เชน Ni, Pt, Pd จงเรยกปฏกรยาการเตม H2 ทใชตวเรงปฏกรยานวา Catalytic hydrogenation

C CH

H

H

H+ H-H

Nicatalyst C C

HH

H HH

H 2) ปฏกรยาการเพม (Addition reaction)

เปนปฏกรยาการเพมอะตอมอน (ขนอยกบรเอเจนตทใช) ลงบนพนธะค ปฏกรยาทวไป คอ C C + A-B C CA B

reagent : HX, H2SO4, H2O, X2 เชน Bromination เปนการเตมโบรมน

H2C CH

2+ Br

2 H2C CH

2Br Br

+ Br2

Br

Br Hydrohalogenation เปนการเตมสารไฮโดรเจนเฮไลด เชน HF, HCl, HBr เปนตน

C CH2

H3C

CH3

HCl C CH3

H3C

CH3

H

3) ปฏกรยาพอลเมไรเซชน (Polymerization reaction) ปฏกรยาพอลเมไรเซชน คอปฏกรยาการเกดสารพอลเมอร โดยนาโมเลกลขนาดเลก หรอโมโน

เมอรตอซากนหลายหนวยจนไดโมเลกลขนาดใหญ เชน พอลเมอร ประโยชน

C CH

H

H

H HC C

H

H H nPolyethyleneethylene

n

C CH

H

H

CH3

HC C

CH3

H H nPolypropylenepropylene

n

ผลตภณฑและภาชนะพลาสตก


- 206 -

พอลเมอร ประโยชน

C CH

H

H

ClC CH H

ClH

vinyl chloride

nn

Poly(vinylchloride), PVC

C CF

F

F

FC CF F

FFnn

TeflonTetrafluoroethene

C CH

H H HC C

H

H n

n

Styrene Polystyrene

ทอ PVC

ผลตภณฑเคลอบผวกระทะ

โฟมพอลสไตรน

ประโยชนของอลคน 1) ใชเปนสารตงตนในการผลตพวกพอลเมอรตางๆ เชนใชอทน (เอทธลน) เปนสารตงตน

ในการผลตพอลเอทธลน ซงนาไปผลตเมดพลาสตกตอไป 2) ใชในการเตรยมอลเคน โดยม Pt, Pd หรอ Ni เปนตวเรงปฏกรยา ดงสมการ

CH

H C C CH H

H

HCH

HH

C C CH

H

H

H

H

HHH + H

2H

1-butene butane 6.4 ไซโคลอลคน

ไซโคลอลคนเปนสารประกอบอลคนทมสตรโครงสรางตอกนเปนวง อาจจะมหรอไมมหมแทนกได ถามพนธะคเพยงพนธะเดยวจะมสตรทวไปเปน CnH2n-2 การอานชอจะใชหลกเกณฑเดยวกบสารประกอบอลคน แตจะใชคานาหนาเปน “cyclo” ดานหนาชออลคน โดยทวไปสมบตทางกายภาพ และปฏกรยาเคมของสารประกอบไซโคลอลคนจะคลายกบสารประกอบอลคน

Cyclopropene Cyclobutene Cyclopentene 1,3-Cyclopentadiene


- 207 -

6.5 อลไคน อลไคน (Alkyne) เปนสารประกอบไฮโดรคารบอนทไมอมตว มพนธะสามอยในโมเลกลอยาง

นอย 1 พนธะ มสตรทวไปเปน CnH2n-2 โมเลกลทขนาดเลกสดของสารประกอบอลไคนคออไทน (Ethyne) หรออะเซทลน (Acetylene) มสตรโมเลกลคอ C2H2 รปรางโมเลกลเปนเสนตรง ม hybridization เปนแบบ sp ดงรปท 12.3

รปท 12.3 รปรางโมเลกลเปนเสนตรงของอะเซทลน (Whitten และคณะ, 2003)

การเรยกชอ

เรยกเหมอนอลเคนและอลคนแตเปลยนคาลงทายเปน –yne

ethyne(acetylene)

3-methyl-1-butyne

propyne

2-butyne

1-butyne

การเตรยมอะเซตลน

3 C CaC2

+ CO2500oC

coke+ CaOcalcium oxide Calcium carbide

CaC

2 + 2 H

2O + Ca(OH)

2C CH H

acetylene อไทน มชอสามญวาอะเซทลน (C2H2) มสถานะเปนกาซ สามารถเตรยมไดจากปฏกรยา

ระหวางแคลเซยมคารไบด (CaC2) กบนา ใชเปนเชอเพลงใหแสงสวาง กาซนเมอทาปฎรยากบกาซออกซเจนในอตราสวนทเหมาะสมแลวจดไฟจะไดเปลวไฟของออกซอะเซทลนซงใหความรอนสงถงประมาณ 3000๐C ใชประโยชนในการเชอมและตดโลหะ นอกจากนยงใชกาซอะเซทลนแทน กาซเอทธลน (C2H4) เพอเรงการออกดอกของพชและเรงใหผลไมสกเรวขน


- 208 -

การเตรยมอไทนจากมเทนโดยการใหความรอนสงๆ ในระยะเวลาทสนมากๆ ในภาคอตสาหกรรม สามารถแสดงปฏกรยาดงสมการตอไปน

2 CH4 (g) + 3H

2 (g)C CH H (g)1500 oC

0.01-0.1 S

ปฏกรยาของอลไคน 1) ปฏกรยาการเตมฮาโลเจน

อลไคนเกดปฏกรยาการเตมธาตฮาโลเจนได ทงในทมดและสวาง โดยปฏกรยานจะเกดไดดในตวทาละลายทไมมขว เชน Br2

Br

2/CCl

4

1,2-dibromopropene 1,1,2,2-tetrabromopropane

C CHH3C C CHH

3C

BrBr

Br2/CCl

4 C CHH3C

BrBr

Br Br

C CHH3C C CHH

3C

HHC CHH

3C

HH

H HH2/Pd H

2/Pd

2) ปฏกรยาการเปลยนหมฟงกชน

อลไคนซงมพนธะสามอยทคารบอนสามารถเปลยนหมฟงกชนได เมอเกดปฏกรยาจะเขยนสมการไดดงน

RC CH3 + 4KMnO4 + 2H

2O C

O3R C

OR + 4MnO

2 + 4 KOH

3) ปฏกรยาการเตมนา ซงสามารถเกดไดในทงอลคนและอลไคน โดยใชตวเรงปฏกรยา

C C RR

H

OH

H2OH2SO4

HgSO4C C RR

enol

===> C C RR

OH

H

C C RR

H

OHenol


- 209 -

6.6 สารประกอบอะโรมาตก สารประกอบอะโรมาตก (Aromatic compound) คอ ไฮโดรคารบอนทมวงแหวนเบนซน

เปนโครงสรางหลก เชน

CH3

เบนซน โทลอน แนฟทาลน

เบนซน (Benzene) C6H6 คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนแบบอะโรมาตกทเปนโมเลกลเลก

ทสด โครงสรางโมเลกลคารบอนขดเปนวงปดหกเหลยม โดยพนธะระหวาง C กบ C ทกพนธะยาวเทากน เพราะเกด Resonance มมระหวางพนธะคอ 120 องศา

รปท 12.4 รปรางโมเลกลของเบนซน (McMurry and Fay, 2003)

อนพนธของเบนซน มหลายประเภทขนกบการแทนททตาแหนงไฮโดรเจนของวงแหวนเบนซน ดงน

1) เบนซนแทนททไฮโดรเจนหนงตาแหนง (Monosubstituted benzene) ดงแสดงในตารางท 12.6


- 210 -

ตารางท 12.6 เบนซนแทนททไฮโดรเจนหนงตาแหนง

สตรโครงสราง ชอ สตรโครงสราง ชอ CH

3

methylbenzene

(toluene)

NH2

aniline

OH

hydroxybenzene

(phenol)

NO2

nitrobenzene

CH CH2

Vinylbenzene

(styrene)

COOH

Benzoic acid

2) แทนททไฮโดรเจนสองตาแหนง (Disubstituted benzene) ดงแสดงในตารางท 12.7

โดยหากมอะตอมหรอโมเลกลเกาะวงแหวนเบนซนจะใชคาวา ortho- (o-) นาหนาหากอะตอมหรอโมเลกลเกาะอะตอมคารบอนในเบนซนทตดกน ใชคาวา meta- (m-) นาหนาหากมอะตอมคารบอนของเบนซนคนตรงกลาง และใชคาวา para- (p-) นาหนาเมอหากอะตอมหรอโมเลกลเกาะอะตอมคารบอนในเบนซนตาแหนงตรงขามกน หรอมสองอะตอมคารบอนคนกลาง

ตารางท 12.7 เบนซนแทนททไฮโดรเจนสองตาแหนง

สตรโครงสราง ชอ สตรโครงสราง ชอ CH

3 CH3

o-xylene

CH3

CH3

m-xylene

CH3

CH3

p-xylene

OHNO

2

o-niyrophenol

OH

NO2

m-nitrophenol

OH

NO2

p-nitrophenol

3) แทนททไฮโดรเจนสามตาแหนง (Trisubstituted benzene) ดงแสดงในตารางท 12.8

โดยมการระบตาแหนงดวยตวเลข โดยเรมนบหมเกาะแรกเปนตาแหนงท 1 แลววนตามวงเบนซนททาใหหมเกาะอยในตาแหนงนอยทสด และลงทายดวยชอหลก


- 211 -

ตารางท 12.8 เบนซนแทนททไฮโดรเจนสามตาแหนง

สตรโครงสราง ชอ สตรโครงสราง ชอ

ClBr

NO2

2-bromo-4-nitro-1-

chlorobenzene

CH

3

NO2

NO2

O2N

2,4,6-trinitrotoluene

(T.N.T)

เคมในชวตประจาวน นามนดบ

นามนดบเปนวตถดบหลกในการกลนนามน โดยทวไป จะแบงประเภทนามนดบตามความหนาแนนจากตาไปสง (Light to heavy) และปรมาณกามะถน จากตาไปสง (Sweet to sour) ไดแก นามนดบประเภททมความหนาแนนและกามะถนตา (Light sweet crude oil) และ นามนดบประเภททมความหนาแนนและกามะถนสง (Heavy sour crude oil)

นามนดบประเภททมความหนาแนนและกามะถนตาจะมราคาสงกวานามนดบอกประเภทหนง เนองจากใชกระบวนการกลนและการกาจดสารปนเปอนทมขนตอนนอยกวา และใหผลตภณฑสาเรจรปทมมลคาสงในปรมาณมากกวา เชน นามนเบนซน นามนกาด และ นามนดเซล

ใ น น า ม น ด บ จ ะ ป ร ะ ก อ บ ด ว ย ส า รไฮโดรคารบอนจานวนมาก ตองทาการกลนโดยอาศยจดเดอดของสารแตละประเภท กลนในอปกรณทเรยกวาหอกลน ซงภายในจะแบงเปนถาด (Tray) หลายชน และมตวกกไอ (Bubble cap) ควบคมใหสารทมจานวนคารบอนในชวงทกาหนดออกมาในแตละถาด โรงกลนจะทางานตลอดเวลา อาจพบไฟทปากปลองควนซงเกดจากการเผากาซทเปนสวนประกอบของนามนดบ เพอควบคมความดนของระบบกลน


- 212 -

7. แบบฝกหดทายบทท 12 จงตอบคาถามตอไปน 1) สารอะโรมาตกไฮโดรคารบอน เปนอยางไร 2) อลไคน ประกอบดวยพนธะอะไรบางในโมเลกล 3) อลเคนเรยกอกชอหนงวาอะไร 4) หมอลคลคออะไร

5) สาร

CH3CH

2CHCH

2CH

2CH

3CH

2CH

3 มชอตามระบบ IUPAC วาอยางไร 6) ปฏกรยาระหวางอลคนกบโพแทสเซยมเปอรแมงกาเนต เรยกวาปฏกรยาอะไร 7) จงเปรยบเทยบความวองไวในการทาปฏกรยาระหวางอลเคนกบอลคน 8) ปฏกรยาพอลเมไรเซชนเปนอยางไร 9) อไทน ทมชอสามญวาอะเซทลน (C2H2) สามารถเตรยมไดอยางไร และมประโยชนอยางไร 10) โครงสรางโมเลกลของเบนซนเปนอยางไร

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 12 ขอท 1 สารอะโรมาตกไฮโดรคารบอน เปนไฮโดรคารบอนทมวงแหวนอะโรมาตคอยางนอยหนงวง ขอท 2 พนธะสามหนงพนธะ ทเหลอเปนพนธะเดยว ขอท 3 พาราฟน ขอท 4 หมอลคลคอหมอลเคนทขาดอะตอมไฮโดรเจน 1 อะตอม ขอท 5 3-ethylhexane ขอท 6 ออกซเดชน ขอท 7 อลคนมความวองไวในปฏกรยามากกวาอลเคน เพราะอลคนมพนธะคเปน -C=C- ซงไม

อมตว จงเกดปฏกรยาไดงาย ขอท 8 ปฏกรยาพอลเมไรเซชนคอปฏกรยาการเกดสารพอลเมอร โดยนาโมเลกลขนาดเลก หรอโม

โนเมอรตอซากนหลายหนวยจนไดโมเลกลขนาดใหญ ขอท 9 อไทน สามารถเตรยมไดจากปฏกรยาระหวางแคลเซยมคารไบด (CaC2) กบนา ใชเปน

เชอเพลงใหแสงสวาง เมอเผากาซกบกาซออกซเจนในอตราสวนทเหมาะสมไดเปลวไฟของออกซอะเซทลนซงใหความรอนสงประมาณ 3000๐C ใชประโยชนในการเชอมและตดโลหะ นอกจากนยงใชกาซอะเซทลนแทนกาซเอทธลน (C2H4) เพอเรงการออกดอกของพชและเรงใหผลไมสกเรวขน

ขอท 10 โครงสรางโมเลกลเบนซนคอคารบอนขดเปนวงปดหกเหลยม โดยพนธะระหวาง C กบ C ทกพนธะยาวเทากน เพราะเกด Resonance มมระหวางพนธะคอ 120 องศา

บทท 13อนพนธไฮโดรคารบอน


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลคลเฮไลด 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลกอฮอลและฟนอล 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอเธอร 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบอลดไฮดและคโตน 1.5 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบกรดคารบอกซลกและอนพนธ

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 อลคลเฮไลด 2.2 อลกอฮอลและฟนอล 2.3 อเธอร 2.4 อลดไฮดและคโตน 2.5 กรดคารบอกซลกและอนพนธ






บทท 13 อนพนธไฮโดรคารบอน

- 214 -


6. เนอหาบทเรยน 6.1 อลคลเฮไลด (Alkyl halides)

อลคลเฮไลดมสตรทวไปเปน R-X เมอ X คอธาตฮาโลเจน ไดแก I, Br, Cl, F แบงเปน 3 ชนดคอ ชนดปฐมภม (1°) ทตยภม (2°) และตตยภม (3°) ตามสตรโครงสรางดงน

R CH2

X R CH XR'

R C X

R'

R'' 1o-alkyl halide 2o-alkyl halide 3o-alkyl halide

การเรยกชอ 1) ชอสามญ เรยกชอหมอลคลแลว ตามดวย “เฮไลด” (Halide) 2) ชอ IUPAC เรยกเปนฮาโลอลเคน (Halo alkane) เชนตวอยางตอไปน โดยชอแรกคอชอ

สามญ สวนชอในวงเลบคอชอตามระบบ IUPAC

H

3C Cl

CH3

CH2

F Methyl chloride ethyl fluoride (chloro methane) (fluoro ethane)

CH

3CH CH

3I

CH3

CH2

CHBr

CH3

CH3 C CH3

Br

CH3

Isopropyl iodide sec-butyl bromide tert-butyl bromide (2-iodopropane) (2-bromo butane) (2-bromo-2-methy propane)

สมบตของอลคลเฮไลด จดเดอดของอลคลเฮไลดจะสงขนตามจานวนคารบอน หากจานวนคารบอนเทากนและฮาโล

เจนตวเดยวกน โซตรงจะมจดเดอดสงกวาโซกง เพราะจดตวกนแนนกวา หากจานวนคารบอนเทากนแลวจดเดอดขนอยกบขนาดของฮาโลเจน ฮาโลเจนทมขนาดใหญกวาจะมจดเดอดสงกวา ดงน

F < Cl < Br < I


- 215 -

ปฏกรยาของอลคลเฮไลด 1) ปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล

ปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล (Nu-) เปนการแทนทฮาโลเจนในอลคลเฮไลดดวยนวคลโอไฟลชนดตางๆ เขยนปฏกรยาทวไปไดดงน

R X + Nu- or Nu R Nu + X-

ตวอยางปฏกรยาทใชนวคลโอไฟลตางกนมดงน

นวคลโอไฟลเปนออกซเจน (ไฮดรอกไซดไอออน) ไดอลกอฮอล

CH3CH

2Cl + NaOH CH

3CH

2OH + NaCl

H2O

chloroethane ethanol

นวคลโอไฟลเปนไนโตรเจน (แอมโมเนย) ไดเอมน

CH3Cl + NH

3CH

3NH

3+Cl-

chloromethane methyl ammonium chloride 2) ปฏกรยาการขจด

เปนการกาจดไฮโดรเจนและฮาโลเจนออกโดยใชเบส ทาใหไดอลคน ดงสมการ

C CH

X+ Base- C C + Base-H + X-

ตวอยางเชน

H3C CH

BrCH

3

CH3CH

2O-

strong baseCH

3CH CH

2

2-bromopropane propane

6.2 อลกอฮอลและฟนอล อลกอฮอล (Alcohol) อลกอฮอลเปนสารทมหมไฮดรอกซลเกาะกบคารบอนพวกอลคลมสตรทวไปเปน R-OH

อลกอฮอลแบงออกเปน 3 ชนด คอ


- 216 -

ฟนอล (Phenol) ฟนอล เปนสารประกอบอะโรมาตกชนดหนง ทมอะตอมของคารบอน 1 อะตอมเชอมกบหมไฮ

ดรอกซล (-OH) มสตรเคมคอ C6H5OH มลกษณะเปนผลก ไมมส มกลนออนๆ มสมบตเปนกรดออน

OH

OH

OH

CH3

OH

NO2

NO2

Phenol 1-napthol p-methyphenol (cresol) 2,4-dinitrophenol

การเรยกชออลกอฮอล 1) ชอสามญ ใหระบชอหมอลคล ตามดวยคาวาอลกอฮอล (Alcohol) เชน

CH3CH

2OH CH

3CH

2CH

2OH

ethyl alcohol n-propyl alcohol

COH

H3C

CH3CH

3CH

3CH OHCH

3 tert-butyl alcohol isopropyl alcohol

2) ชอ IUPAC มขนตอนดงน

2.1) เลอกสายโซคารบอนทยาวทสด และมหม -OH เปนชอสายโซหลก 2.2) ระบตาแหนง -OH โดยใหตาแหนง -OH มเลขตาสด 2.3) ตด -e ทอยทายชออลเคนโซหลกออก แลวเตม -ol แทน เชน


- 217 -

OH OH OHHO

1

2

3

1

2 Ethanol propan-1-ol ethane-1,2-diol (ethyl alcohol) (propyl alcohol) (ethylene glycol) 2.4) ถามหมไฮดรอกซลมากกวา 1 หม เชน เมอมหมไฮดรอกซล 2, 3 หม ใหเตม

ทายวา diol, triol ตามลาดบ ในกรณน ใหคง -e อยทายชอของ อลเคน โซหลก เชน

CH2

CH2

OH OHCH

2CH

OH OHCH

2OH

1,2-ethanediol 1,2,3-propenetriol (ethylene glycol) (glycerol, glcerine)

CH

3CHOH

CH2

OH

OH

OH 1,2-propanediol trans-1,2-cyoclohexanediol (propylene glycol)

สมบตของอลกอฮอล หม –OH ในอลกอฮอลจะไมแตกตวเปนไฮดรอกไซดไอออน (OH–) เมอละลายนา ซงตางจาก

กบ OH– ในโลหะไฮดรอกไซด เชน NaOH เนองจากพนธะระหวางหม –OH กบหมอลคลใน

อลกอฮอลเปนพนธะโคเวเลนต แตพนธะระหวางหม OH– กบโลหะไอออนเปนพนธะไอออนก โมเลกลของอลกอฮอลมทงสวนทมขวคอหม –OH และสวนทไมมขวคอหมอลคล ดงรปท 13.1

รปท 13.1 การมขวของอลกอฮอล (Whitten และคณะ, 2003)

อลกอฮอลทมมวลโมเลกลตาจะละลายนาได สวนอลกอฮอลทเปนโซกงจะละลายนาดกวาอล

กอฮอลโซยาว โดยอลกอฮอลโซยาวจะละลายในตวทาละลายไมมขว ดงแสดงในตารางท 13.1


- 218 -

ตารางท 13.1 สมบตของอลกอฮอลบางชนด ชอ สตรโครงสราง จดเดอด (OC) สภาพละลายไดในนาท 20 OC

(g/ นา 100 g) เมทธานอล CH3OH 64.6 ละลายไดด

เอทธานอล CH3CH2OH 78.2 ละลายไดด

โพรพานอล CH3CH2CH2OH 97.2 ละลายไดด

บวทานอล CH3CH2CH2CH2OH 117.7 7.9

เพนทานอล CH3CH2CH2CH2CH2OH 137.9 2.3

อลกอฮอลทมมวลโมเลกลตาละลายนาได เพราะเกดพนธะไฮโดรเจนกบนา ดงรปท 13.2

RO H O

HH O H

R

OR H O

HH

รปท 13.2 พนธะไฮโดรเจนกบนาของอลกอฮอล

อลกอฮอลมจดเดอดสงกวาอลเคนและอเธอรทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน เพราะอลกอฮอล

มพนธะไฮโดรเจนซงเปนแรงระหวางโมเลกล (จดปะ)

RO H O

RH O H

R อลกอฮอลทสาคญ เมทธานอล (Methanol) หรอเมทธลอลกอฮอล มสตรโครงสรางเปน CH3OH เปนของเหลว

ใส เปนพษ ระเหยงาย จดเดอดประมาณ 65oC นยมใชเปนตวทาละลาย และใชเปนเชอเพลง เดมเรยกอลกอฮอลไม เพราะเตรยมไดจากการกลนไมในทอบอากาศ ซงเมทธานอลจะระเหยออกสบรรยากาศ แลวสลายตวไดคารบอนไดออกไซดและนา เมอเผาไหมเมทธานอลกบอากาศ จะไดพลงงานและคารบอนไดออกไซดกบนา เปนผลตภณฑ ดงสมการ

2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O + พลงงาน ในทางอตสาหกรรม สามารถสงเคราะหเมทธานอลโดยนากาซธรรมชาตมาผานขบวนการ

เปลยนสภาพ (Reforming) กบไอนาภายใตความรอนสง ได CO แลวทาปฏกรยาตอโดยใชตวเรงปฏกรยาเปนโลหะออกไซดผสม ZnO-Cr2O3


- 219 -

CH4 + H2O → CO + 3H2

CO + 2H2 ⎯⎯⎯⎯ →⎯−

3O2Cr/ZnO

ความดนสง,C400350 o CH3OH

เอทธานอล หรอเอทธลอลกอฮอล (Ethyl alcohol) C2H5OH จดเดอดประมาณ 78.5oC

ละลายนา เปนอลกอฮอลทผลตมาจากพชในกลมตระกลทใหแปงและนาตาล ไดแก ออย มนสาปะหลง ขาวโพด กากนาตาล เปนตน โดยใชยสตในกระบวนการยอยสลายและกระบวนการหมกเปลยนจากแปงเปนนาตาล และกลนเปนอลกอฮอลจนไดความบรสทธถงรอยละ 99.5

OHCHCH2OHC 23Ethanol

2Yeast

6126ecosGlu

CO2 +⎯⎯→⎯

เอทธานอลจะใชในอตสาหกรรมตางๆ เชนเครองดม เครองสาอาง ตวทาละลาย และ

เชอเพลง โดยสารพวกอลกอฮอลจะสนดาปสมบรณกวาไฮโดรคารบอนชนดอน เพมประสทธภาพการเผาไหม การผสมเอทานอลเขมขนรอยละ 5-10 กบนามนเบนซนจะเพมคาออกเทนและลดการปลอยกาซคารบอนมอนออกไซด เรยกนามนนวานามนแกสโซฮอล โดยเอทธานอลทาหนาทเพมคาออกเทนแทนการใชสารเอมทบอ (Methyl tert-butyl ether, MTBE, C5H12O) ในนามนเบนซนออกเทน 91 และ 95 โดยเอทธานอลจะชวยลดการนาเขา MTBE ไดปละหลายพนลานบาท นอกจากนยงเปนการลดการนาเขานามนจากตางประเทศ และเพมศกยภาพในการนาพชผลทางการเกษตรกรรมในประเทศใหเกดประโยชน โดยเฉพาะออยและมนสาปะหลง

ปฏกรยาของอลกอฮอล 1) การเตรยมอลกอฮอล โดยทวไปทาไดโดย

- ปฏกรยาการเตมนา (Hydration) ของอลคน ในสภาวะกรด OHCHCHOHCHCH 23

SOH222

42⎯⎯ →⎯+=

33SOH

223 CHOH

CHOHCHCHCH CH42⎯⎯ →⎯+=

2-propanol - ปฏกรยาของอลคลเฮไลดกบเบส

→ KBrOHHCKOHBrHC 5252 ++


- 220 -

2) ปฏกรยาแทนท มกแทนทดวยโลหะ หรอเบส

2H21NaORNaROH +→+

+− +−

→+ NaOCHCHNaOHCHCH 2323 sodium ethoxide

3) ปฏกรยาการแทนทหมไฮดรอกซล เปนปฏกรยาทมการแตกพนธะ C-O

−− +−→+− OHNuRNuOHR

ตวอยาง เชน ClCHCHCHOHCHCHCH 223

HCl.conc

heat/ZnCl223

2⎯⎯⎯ →⎯

1-propanol 1-chloropropane 4) ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชน

ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนเปนปฏกรยาการแทนทหมไฮดรอกซล (OH) ของกรดคารบอกซลก ดวยหมอลคอกซ (OR) ของอลกอฮอล

OH'RCOROCOOHROHR 24SO2H.conc

heat

+−−−+− ⎯⎯⎯⎯ →⎯

alcohol carboxylic acid alkyl ester ตวอยางเชน

COOH

OH+ CH

3OH

heat

COOCH3

OH + H2O

H2SO

4

salicylic acid methanol methyl salicylate 5) ปฏกรยาออกซเดชน

- การออกซไดสอลกอฮอลชนดปฐมภมไดอลดไฮด ซงสามารถถกออกซไดสตอไปเปนกรดคารบอกซลกไดงาย

COOHRCHOROHCHR heat/KMnOC300200/cu2

4o

−⎯⎯⎯ →⎯−⎯⎯⎯⎯ →⎯−− −

alcohol aldehyde carboxylic acid


- 221 -

เชน

CH3OH

Cr2O

72-/ H+

H C HO Cr

2O

72-/ H+

H C OHO

methanol formaldehyde formic acid

- อลกอฮอลชนดทตยภม จะทาใหไดคโตน แตเกดไดชากวา

R CHOH

RCu,200-300 oC or KMnO

4,heat

or K2Cr

2O

7/ H+ or CrO

3/ H+

R CO

R'

2°alcohol ketone

เชน CH

3CHCH

3OH

Cr2O

7/ H+

CH3CCH

3O - อลกอฮอลชนดตตยภม จะถกออกซไดสไดยาก หรอไมเกดเลย

R C

OHR'

R

O

ลาดบความไวตอปฏกรยาออกซเดชนคอ 1o ROH > 2o ROH > 3o ROH 6.3 อเธอร

อเธอร (Ether) เปนสารอนทรยทมหมฟงกชนเปนหมอลคอกซ (Alkoxy , R–O–R’) มสตรทวไปเปน ROR’ มสตรโมเลกลเหมอนอลกอฮอลและฟนอล จงเปนไอโซเมอรกบอลกอฮอลและฟนอล

CH3–CH2–OH CH3–CH2–O–CH2–CH3 ethanol ethoxyethane (diethyl ether)

ตวอยางของอเธอร เชน เมทธอกซมเทน หรอมชอสามญคอไดเมทธลอเธอร (CH3OCH3)

ซงเปนไอโซเมอรโครงสรางกบเอทธานอล (CH3CH2OH)

การเรยกชออเธอร 1) ชอสามญ

ระบชอหมอลคล 2 หมทตอกบ O เรยงลาดบตวอกษรตามดวย –ether

CH3CH

2OCH

3CH

3CH

2OCH

2CH

3 ethyl methy ether diethyl ether

ไมเกดปฏกรยา หรอ ถาเกด ตองใชตวออกซไดสทแรงมาก


- 222 -

H

3C C

CH3

CH3

O CH3

H

3C C

CH3

OH

tert-butyl methy ether Isopropyl phenyl ether

2) ชอ IUPAC

หม -OR เปนหมแทนทบนสายโซอลเคน เรยกวาหม alkoxy เชน

CH3CH

2OCH

3CH

3CH

2OCH

2CH

3 methoxethane ethoxyethane

H

3C C

CH3

CH3

O CH3

CH3OCH

2CH

2OCH

3 2-methoxy-2-methypropane 1,2-dimethoxyethane

สาหรบไซคลกอเธอร (Cyclic ether) ใหใช cycloalkane เปนชอหลก เรยกอะตอม O ทแทนทหม -CH2- วา oxa

O O O oxirane oxetane oxotane oxacyclopropane oxacyclobutane oxoacyclopentane

O O

O

oxane 1,4-dioxane oxacyclohexane 1,4-dioxacylohexane

สมบตของอเธอร อเธอรมจดเดอดใกลเคยงกบอลเคนทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน โดยไซคลกอเธอรมจดเดอด

สงกวาอเธอรทไมเปนวง (Non-cyclic ether) เพราะอเธอรทไมเปนวงจะไมมการหมนพนธะอสระทาใหโมเลกลยดเหนยวกนดกวา

สวนสมบตการละลาย เตตระไฮโดรฟราน ( O ) ละลายนาดกวาไดเอทธลอเธอร (CH3CH2OCH2CH3) เพราะเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาไดดกวาอเธอรทไมเปนวง สวนใหญไมละลายนา


- 223 -

ประโยชนของอเธอร 1) ใชเปนตวทาละลายสารอนทรย 2) ในอดตใชเอทธอกซอเทน (CH3CH2OCH2CH3) เปนยาสลบ ซงนยมเรยกสารนวาอเธอร

โดยสารนจะออกฤทธกดประสาทสวนกลางจนทาใหหมดสต 3) ใชเอทธอกซอเทน (CH3CH2OCH2CH3) เปนตวทาละลายสารในหองปฏบตการและใน

อตสาหกรรม เนองจากอเธอรสามารถละลายสารประกอบอนทรยไดหลายชนด เกดปฏกรยากบสารอนไดยาก และแยกออกไดงายเมอสนสดปฏกรยาเนองจากอเธอรมจดเดอดตา 6.4 อลดไฮดและคโตน

อลดไฮดและคโตน (Aldehyde and ketone) เปนสารทม “หมคารบอนล” (Carbonyl, -CO-) โดยอลดไฮดจะมหมคารบอนลเกาะกบไฮโดรเจนอยางนอย 1 อะตอม และเขยนสตรทวไปเปน R-CHO สวนคโตนจะเกาะกบหมของคารบอนทง 2 ขาง มสตรทวไปคอ R-CO-R

R CO

H R CO

R' อลดไฮด คโตน

การเรยกชออลดไฮด 1) ชอสามญ เรยกตามชอกรดคารบอกซลกทมจานวนคารบอนเทากน แลวตดคาลงทาย -ic

acid ออก แลวเตม -aldehyde แทน

HCOHO

HCHO

CH3COHO

CH3CHO

formic acid formaldehyde acetic acid acetaldehyde

CO

OH CO

H benzoic acid benzaldehyde

2) ชอ IUPAC เรยกชอสารประกอบไฮโดรคารบอน คาลงทายตด -e ออกแลวเตม -al แทน

HCHO

CH3CHO

CH3CH

2COHO

methanal ethanal propanal


- 224 -

การเรยกชอคโตน 1) ชอสามญ เรยกชอหมอลคลหรอเอรล 2 หมแลวลงทายดวยคโตน

CH3CCH

2CH

3

O

ethyl methyl ketone

2) ชอ IUPAC เรยกชอไฮโดรคารบอน นบตาแหนงคารบอนลใหเปนตวเลขนอยทสด คาลง

ทายตด -e ออกแลวเตม -one แทน (ในวงเลบคอชอสามญ)

CH3CCH

3

O

CH3CCH

2CHCH

3

O CH3

propanone 4-methyl-2-pentanone (dimethy ketone) (isobutyl methyl ketone)

C CH3

O

CO

methyl phenyl ketone diphenyl ketone (acetophenone) (benzophenone)

ปฏกรยาของอลดไฮดและคโตน อลดไฮดและคโตนจะมหมคารบอนล ทงอลดไฮดและคโตนจงมปฏกรยาทเหมอนกน คอ

ปฏกรยาการเพมดวยนวคลโอไฟล ซงเขยนสมการทวไปไดดงน

CO

Nu E CO-

Nu

E+

1) ปฏกรยาไฮเดรชน คอปฏกรยาของอลดไฮดและคโตนกบนา ไดสารคารบอนลไฮเดรต แต

ไมฮเดรตทเกดขนไมเสถยร ปฏกรยาจงผนกลบ

+ H2O C

OH

OHC

O

Aldehyde / ketone สารประกอบไฮเดรตทไมเสถยร ตวอยางเชน

+ H2O CH

2

OH

OHHCH

O

formaldehyde formolin

+ H2OC

OH

3C CH

3 COH

H3C CH

3OH

Acetone acetone hydrate


- 225 -

2) สารละลายเฟหลงจ (Fehling’s solution) สารละลายเฟหลงจประกอบดวย คอปเปอรซลเฟต (CuSO4) ในสารละลายโซเดยมไฮ

ดรอกไซด โดยมโซเดยมโพแทสเซยมทารเทรต (Sodium potassium tartrate, NaKC4H4O6) สารละลายชนดนมสนาเงนเนองจากสชองสารประกอบเชงซอนของคอปเปอร (II) ไอออน เมอสารละลายนทาปฏกรยากบอลดไฮดจะไดตะกอนสนาตาลแดงของคอปเปอร (I) ออกไซด (Cu2O) เกดขน คอ

CuSO4

+ NaOH + NaKC4H

4O

6Cu[II] tartrate complex

R C

OH + Cu[II] tartrate complex R C

OO- + Cu

2O

aldehyde ตะกอนสนาตาลแดง สมบตของอลดไฮดและคโตน อลดไฮดและคโตนละลายนาไดดเชนเดยวกบอลกอฮอลและอเธอร เมอจานวนอะตอม

คารบอนในโมเลกลเพมขนจะทาใหความสามารถในการละลายนาลดลง ดงนนอลดไฮดและคโตนทมอะตอมคารบอนมากกวา 5 อะตอมจงไมละลายนา อลดไฮดและคโตนละลายไดดในตวทาละลายอนทรยทไมมขว เชน เบนซน อเธอร คารบอนเตตระคลอไรด อลดไฮดสวนใหญมสถานะเปนของเหลว ยกเวนฟอรมาลดไฮดทเปนกาซ (จดเดอด 21oC) อลดไฮดจะมจดเดอดตากวาอลกอฮอลทมจานวนคารบอนเทากน เนองจากไมมหมไฮดรอกซลทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนไดเหมอนอลกอฮอล อลดไฮดทมจานวนอะตอมคารบอนนอยจะมกลนฉน สวนอลดไฮดทโมเลกลมขนาดใหญจะมกลนหอม มกจะใชทานาหอมและเปนสารแตงกลน คโตนโดยทวไปมกลนจางๆ ไมแรงเทาอลดไฮด ยกเวนอะซโตน 6.5 กรดคารบอกซลกและอนพนธ

กรดคารบอกซลก (Caboxylic acid) กรดคารบอกซลกมหมฟงกชนเปน “หมคารบอกซล” (Carboxyl, COOH) ทเกาะกบคารบอน

ไดทงชนดอะลฟาตกและอะโรมาตก โดยสตรทวไปของกรดคารบอกซลก คอ R-COOH หรอ Ar-COOH ตามลาดบ

R CO

O R หรอ COOH

การเรยกชอกรดคารบอกซลก 1) ชอสามญ เรยกตามชออลเคน แลวตดตวอกษรลงทาย -e ออกแลวเตม -ic acid


- 226 -

2) ชอ IUPAC เรยกตามชออลเคน ใหนบหมคารบอกซลเปนตาแหนงท 1 เสมอตดตวอกษรลงทาย -e ออกแลวเตม -oic acid แทน ดงแสดงในตารางท 13.2

CH

3CHCH

2CH

2COOH

CH3

5 4 3 2 1

CH3CH CHCOOH

4 3 2 1

ตารางท 13.2 ชอสามญและชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลกบางชนด

สตร ชอสามญ แหลงทมา ชอ IUPAC HCO2H formic acid ants methanoic acid CH3CO2H acetic acid vinegar ethanoic acid CH3CH2CO2H propionic acid milk propanoic acid CH3(CH2)2CO2H butyric acid butter butanoic acid CH3(CH2)3CO2H valeric acid valerian root pentanoic acid CH3(CH2)4CO2H caproic acid goats hexanoic acid CH3(CH2)5CO2H enanthic acid vines (Gk. oenanthic heptanoic acid CH3(CH2)6CO2H caprylic acid goats (L. caper) octanoic acid

โซยาวทสด : pentaneชอ IUPAC : 4-methylpentanoic acid

โซยาวทสด : 2-buteneชอ IUPAC : 2-butenoic acid


- 227 -

ปฏกรยาของกรดคารบอกซลก 1) ปฏกรยาความเปนกรด

กรดคารบอกซลกมสมบตเปนกรด (Acidity) ทสงกวาฟนอลและอลกอฮอล เมอแตกตวจะไดคารบอกซเลตไอออน

CO

OH CO

C- + H+

carboxylic acid carboxylate anion

2) การเกดเอสเทอร ปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบอลกอฮอลหรอฟนอล ทาใหไดเอสเทอร โดยใช

“ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชน” (Esterification) ในสภาวะกรด เชนในกรดซลฟรก หรอ ไฮโดรคลอรก

RCOOH + R'OH RCOOOR' + H2O

H+

carboxylic acid alcohol ester

อนพนธของกรดคารบอกซลก อนพนธของกรดคารบอกซลกทสาคญไดแก แอซดเฮไลด แอซดแอนไฮไดรด เอสเทอร และเอ

ไมด สามารถเขยนสตรทวไปได คอ R-CO-Z (Z = X, OCOR, OR, NH) ลาดบความวองไวตอปฏกรยาของอนพนธของกรดคารบอกซลก มดงน

CO

XR CO

OR CO

R CO

OR R' CO

OR NH2

> > > acid halide acid anhydride ester amide ตวอยางอนพนธของกรดคารบอกซลก แสดงในตารางท 13.3 ตารางท 13.3 ตวอยางอนพนธของกรดคารบอกซลก

acyl halide acyl halide ester amide amide

CO

XR

X= F, Cl, Br or I

CO

OR

CO

R

CO

OR

R"

CO

NR'R

R' = H or alkyl

R C N

CO

ClC

2H

5

propanoyl chloride

CO

OH

3C

CO

H3C

acetic anhydride

CO

OH

3C

C2H

5ethyl acetate

CO

NH2

H

formamide

H3C C N

acetonitrile


- 228 -

ปฏกรยาของกรดคารบอกซลกและอนพนธ 1) ปฏกรยากบโลหะหรอเบส

CO

R OH + Zn CO

R O- + Zn + H2

CO

R OH + OH- CO

R O- + H2O

2) ปฏกรยาการเกดเอสเทอร (Esterification)

CO

OHH3C C

OOCH

2CH

3 + H

2OH

3C+ CH

3CH

2OH

ethyl acetate

3) ปฏกรยาซาปอนฟเคชน (Saponification)

C + NaOH + R'OHO

R OR CO

R ONa

(C17

H35

COO)3C

3H

5 + 3 NaOH 3 C

17H

35COONa + C

3H

5(OH)

3

glyceryl stearate sodium stearate glycerol

4) ปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชน (Transesterification) ไบโอดเซล คอนามนเชอเพลงไดจากนามนพชหรอไขมนสตว โดยผานกระบวนการ

ทาใหโมเลกลเลกลงใหโดยทาปฏกรยานามนพชหรอไขมนสตวกบอลกอฮอล เชน เอทธานอล หรอเมทธานอล ไดผลตภณฑคอไบโอดเซลทอยในรปของเอทธลเอสเตอร (Ethyl esters) หรอเมทธลเอสเตอร (Methyl esters) ซงไบโอดเซลจะมสมบตใกลเคยงกบนามนดเซลมาก สามารถใชทดแทนนามนดเซลไดโดยตรง

นามนพช + เมทธานอล หรอเอทธานอล → Methyl ester หรอ Ethyl ester + กลเซอรน

กระบวนการทางเคมทเกดขนเรยกวา ทรานสเอสเทอรฟเคชน (Transesterification)

ดาเนนการโดยนานามนพชหรอสตวทมกรดไขมนไปทาปฏกรยากบอลกอฮอล โดยใชกรดหรอดางเปนตวเรงปฏกรยา ทาใหไดเอสเทอร โดยจะเรยกชนดของไบโอดเซลแบบเอสเทอรตามชนดของ อลกอฮอลทใชในการทาปฏกรยา


- 229 -

เอสเทอร

หมฟงชนของ เอสเทอร (Ester) คอ CO

H สตรทวไปคอ CO

HR หรอฟอรมาดไฮด (Formaldehyde) เมอ R คอหมอลคล หรอหมเอรล กได เอสเทอรเกดจากปฏกรยาระหวางกรดอนทรยกบอลกอฮอล โดยทหม –OH ในกรดถกแทนทดวย O–R ของอลกอฮอล

การเรยกชอเอสเทอร 1) ชอสามญ เรยกหมอลคลทมาจากสวนทเปนอลกอฮอล แลวเรยกชอสวนทมาจากกรด

ตามชอกรด โดยถาเปนชอสามญใหตด -ic acid ออกแลวเตม -ate แทน 2) ชอ IUPAC ใหตด -oic acid ออกแลวเตม -oate แทน ตวอยางเอสเทอรทเกดในธรรมชาตบางชนด แสดงในตาราง 12.4

ตารางท 13.4 ตวอยางเอสเทอรทเกดในธรรมชาตบางชนด ชอสามญ สตรโครงสราง กลน Salicylate OH

COCH3

O

นามนระกา

n-butyl acetate CH

3CH

2CH

2CH

2OCCH

3

O

กลวยหอม

Methyl butyrate CH

3OCCH

2CH

2CH

3

O

สบปะรด

Octyl acetate CH

3(CH)

7OCH2CH

3

O

สม

Ethyl acetate CH

3CH

2OCCH

3

O

ดอกนมแมว

เอไมด (Amide) เอไมดเปนสารประกอบอนทรยทประกอบดวยธาต C, H, O และ N เกดจากหมอะมโน

(–NH2) เขาไปแทนทหมคารบอกซล (–COOH) ในกรดคารบอกซลก มสตรทวไปและหมฟงกชนดงน

R C

O

NH2 หรอ RCONH2 C

O

NH2 สตรทวไป หมฟงกชน (หมเอไมด)


- 230 -

นอกจากหมอะมโนเขาไปแทนทหมไฮดรอกซลแลว อาจเปนหม N RH

หรอ N R"R'

โดยเอไมดจงแบงเปน 3 ชนด คอ

1. เอไมดปฐมภม (Primary amide) มสตรเปน R CO

NH

H

2. เอไมดทตยภม (Secondary amide) มสตรเปน R CO

NR

H

3. เอไมดตตยภม (Tertiary amide) มสตรเปน R CO

NR

R การเรยกชอเอไมด การเรยกชอเอไมด ใหเรยกตามจานวนอะตอมของคารบอน แลวเปลยนเสยงลงทายเปน

–อานาไมด (–anamide) เชน HCONH2 เมทานาไมด methanamide

CH3CONH2 เอทานาไมด Ethanamide

CH3CH2CONH2 โพรพานาไมด Propanamide

CH3CH2CH2CONH2 บวทานาไมด Butanamide

ปฏกรยาของเอไมด 1) ปฏกรยาการเกดเอไมด

H3C C

OCl + NH

3H

3C C

ONH

2 + HCl

acetamide 2) ปฏกรยาไฮโดรไลซสเอไมด

เอไมดสามารถเกดปฏกรยาไฮโดรลซส ในสารละลายกรด หรอสารละลายเบส โดยมตวเรงปฏกรยาและความรอนชวย ไดผลตภณฑเปนกรดคารบอกซลก และเอมน ดงสมการ

R C

O

N

R'

R''

+ H2Oต วเร งปฏ ก ร ยาความร อน R C

O

OH + R N

R'

R''

Amide Carboxylic acid Amine


- 231 -

เชน

CH3 C

O

N

H

H

+ H2Oต วเร งปฏ ก ร ยาความร อน CH3 C

O

OH + H N

H

H

ethanamide ethanoic acid Ammonia สมบตของเอไมด 1) เอไมดเปนโมเลกลมขว และเกดพนธะไฮโดรเจนได 2) จดเดอดของเอไมด มแนวโนมเพมขนตามจานวนอะตอมของคารบอน สวนใหญเอไมด

จะมสถานะเปนของแขงทอณหภมหอง และมจดเดอดสงกวาเอมนทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน เพราะ

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอไมดสงกวาเอมน พนธะไฮโดรเจนทเกดระหวางหม C

O

กบ

N

H

มความแขงแรงมากกวาพนธะไฮโดรเจนในโมเลกลของเอมน ดงแสดงในรปท 13.3

RC

N H

H

O

RC

N H

H

O

R

CN

H

H

O

RC

NH

H

O

RC

N H

H

O R

C

N

H

H

O

รปท 13.3 พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลของเอไมด

เอมน (Amine) เอมน เปนสารอนทรยทเกดจากหมอลคลหรอหมแอรล เขาแทนทไฮโดรเจนในโมเลกลของ

แอมโมเนย มหมฟงกชนคอหมอะมโน (–NH2)

เอมนแบงเปน 3 ชนด สตรทวไปของเอมนเขยนได ดงน R NH

2 R N R'

H R N R'

R" เอมนปฐมภม

(Primary amine) เอมนทตยภม

(Secondary amine) เอมนตตยภม

(Tertiary amine)


- 232 -

การเรยกชอเอมน 1) ชอสามญ เรยกหมอลคลกอนแลวลงทายดวย -amine เชน

CH3CH2CH2NH2 โพรพานามน Propanamine

CH3CH2CH2CH2NH2 บวทานามน Butanamine

CH3CH2CH2CH2CH2NH2 เพนทานามน Pentanamine

2) ชอระบบ IUPAC เลอกโซไฮโดรคารบอนหลกทมหมอะมโนเกาะอย นบตาแหนงใหหมอะม

โนเปนตวเลขนอยทสด เรยกเปนชอของอลเคน

CH3NH

2 CH3CH

2CH

2NH

2 NH

2 aminomethane 1-aminopropane aminobenzene (methy amine) (propylamine) (aniline)

สมบตความเปนเบสของเอมน เอมนสามารถละลายไดทงในนาและตวทาละลายทมขว สารละลายเอมนในนามสมบตเปน

เบส เนองจากไนโตรเจนมอเลกตรอนคโดดเดยวซงสามารถรบโปรตอนจากนาได เกดเปนอลคล

แอมโมเนยมไอออน (alkyl ammonium ion) [RNH3]+ และไฮดรอกไซดไอออน (OH–) ดงสมการ CH

3CH

2CH

2NH

2 + H

2O CH

3CH

2CH

2NH

3 + + OH-

โพรพานามน โพรพลแอมโมเนยมไอออน ไฮดรอกไซดไอออน

เอมนมสมบตเปนเบส สามารถเกดปฏกรยากบกรดอนนทรย ไดผลตภณฑเปนเกลอ เชน

CH3CH

2CH

2CH

2NH

2 + HCl CH

3CH

2CH

2CH

2NH

3 + Cl-

โพรพานามน บลทลแอมโมเนยคลอไรด

เคมในชวตประจาวน การตรวจสอบลายนวมอ

เมอเกดการฆาตกรรม ตองมการเกบหลกฐานเพอหาตวคนราย หลกฐานหนงทสาคญทสามารถใชระบตวคนรายไดคอลายนวมอ (Fingerprints) ลายนวมอคอรอยทเกดจากตอมเหงอ เมอสมผสกบสงใดจะเกดรอยเหงอบนพนผวนน โดยลายนวมอของเราจะไมเหมอนกน รอยนวมอทปรากฏบนพนผวจะประกอบดวยนา 99% และ 1% ทเหลอคอนามนและกรดไขมน, เอสเทอร, กรดอะมโนและเกลอ รอยนวมอของผใหญจะมนามนทมมวลโมเลกลสงและคารบอนสายยาวเชอมตอกนดวยหมเอสเทอร แตในรอยนวมอของเดกจะมคารบอนสายทสนกวาและยงไมถกเอสเทอรไฟดซงเปนสารเบาและ


- 233 -

ระเหยงาย เชน

from a child's fingerprint

from an adult's fingerprint

โดยทวไปรอยนวมอของผใหญจะยงคงอยอยางนอย 7 วน ในขณะทรอยนวมอของเดกจะหายไป

ภายใน 24 ชวโมง ดงนนหากเกดการคดเกยวของกบเดกตองทาการเกบรอยนวมอใหเสรจโดยเรว เมอนวมอสมผสกบพนผว จะปรากฏรอยทมองไม เหนเรยกวารอยนวมอแฝง (Latent

fingerprint) เจาหนาทพสจนหลกฐานตองเปลยนรอยนวมอแฝงเปนรอยทสามารถถายรป สแกนและเกบไวเพอเปรยบเทยบลายนวมอได ตวอยางกระบวนการเปลยนรอยนวมอแฝงทาไดโดย

1. วธใชผงโรย วธนเปนวธแบบดงเดมโดยใชผงฝนสดา ปดลงบนพนผวเรยบทไมมรพรน ผงฝนจะเกาะบนเหงอทาใหเกดรอยทมองเหนดวยตาเปลาได วธนสามารถประยกตใชกบผงเรองแสงได

2. วธไอโอดน เมอใหความรอนแกไอโอดน ไอโอดนจะเกดการระเหดและไอจะทาปฏกรยากบคารบอนพนธะคในไขมนและนามนในรอยนวมอ ไดลายนวมอสนาตาลเหลอง วธการนเหมาะสาหรบใชกบรอยนวมอทพบบนวสดพวกกระดาษและกระดาษแขง (วสดทมความพรน)

3. วธนนไฮดรน เปนวธหนงทนยมมาก พฒนาจากการหารอยนวมอแฝงบนวสดทมความพรน ดดซบดพวกกระดาษหรอไม วธนใชหลกการการทาปฏกรยาระหวางนนไฮดรนกบกรดอะมโนในสภาวะเบส ไดสารประกอบสมวงเมอไดรบความรอน สมการทยงไมดลเปนดงน

เมอ R คอหมแทนท เนองจากกรดอะมโนในเหงอไมทาปฏกรยากบเซลลโลสบนกระดาษหรอไม ดงนนวธนจงสามารถใชหารอยนวมอทมเกดขนเปนเวลานานนบปได


- 234 -

7. แบบฝกหดทายบทท 13 จงตอบคาถามตอไปน 1) อลกอฮอลทมมวลโมเลกลตาละลายนาไดเนองจากอะไร 2) อลกอฮอลทเปนองคประกอบในแกสโซฮอลคอชนดใด 3) สมบตดานจดเดอดของอลคลเฮไลดเปนอยางไร 4) ฟนอลมโครงสรางทางเคมเปนอยางไร 5) ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชน เปนอยางไร 6) จงบอกสมบตการละลายนาของอลดไฮดและคโตน 7) ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนคออะไร 8) ไบโอดเซล คออะไร 9) โปรตนเปนสารประกอบชนดใด 10) ปฏกรยาไฮโดรไลซสเอไมดเปนอยางไร

8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 13 ขอท 1 เนองจากแอลกอฮอลเปนโมเลกลทมขวและมพนธะไฮโดรเจน ขอท 2 เอทธานอล ขอท 3 จดเดอดของอลคลเฮไลดสงขนตามจานวนคารบอน หากจานวนคารบอนเทากนและฮาโล

เจนตวเดยวกน โซตรงจะมจดเดอดสงกวาโซกง เพราะจดตวกนแนนกวา หากจานวนคารบอนเทากน จดเดอดขนอยกบขนาดของฮาโลเจน ฮาโลเจนทมขนาดใหญกวาจะมจดเดอดสงกวา

ขอท 4 ฟนอล เปนสารประกอบอะโรมาตกชนดหนง ทมอะตอมของคารบอน 1 อะตอมเชอมกบหมไฮดรอกซล (-OH) มสตรเคมคอ C6H5OH มลกษณะเปนผลก ไมม มกลนออนๆ มสมบตเปนกรดออน

ขอท 5 ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนเปนปฏกรยาการแทนทหมไฮดรอกซล (OH) ของกรดคารบอกซลก ดวยหมอลคอกซ (OR) ของอลกอฮอล

ขอท 6 อลดไฮดและคโตนละลายนาไดดเชนเดยวกบอลกอฮอลและอเธอร เมอจานวนอะตอมคารบอนในโมเลกลเพมขนจะทาใหความสามารถในการละลายนาลดลง ดงนนอลดไฮดและคโตนทมอะตอมคารบอนมากกวา 5 อะตอมจงไมละลายนา อลดไฮดและคโตนละลายไดดในตวทาละลายอนทรยทไมมขว

ขอท 7 ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนคอปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบอลกอฮอลหรอฟนอล ทาใหไดเอสเทอร ในสภาวะกรด


- 235 -

ขอท 8 ไบโอดเซล คอนามนเชอเพลงไดจากนามนพชหรอไขมนสตว โดยผานกระบวนการทาใหโมเลกลเลกลงใหโดยทาปฏกรยานามนพชหรอไขมนสตวกบอลกอฮอล ไดผลตภณฑคอไบโอดเซลทอยในรปของเอทธลเอสเตอร หรอเมทธลเอสเตอร

ขอท 9 สารประกอบเอมน ขอท 10 ปฏกรยาไฮโดรไลซสเอไมดเปนปฏกรยาของเอไมดในสารละลายกรด หรอสารละลายเบส

โดยมตวเรงปฏกรยาและความรอนชวย ไดผลตภณฑเปนกรดคารบอกซลก และเอมน


- 236 -

บทท 14สารชวโมเลกล


1.1 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบคารโบไฮเดรต 1.2 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบลปด 1.3 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบโปรตน 1.4 เพอใหผเรยนมความรความเขาใจเกยวกบกรดนวคลอก

2. เนอหาของบทเรยน 2.1 คารโบไฮเดรต 2.2 ลปด 2.3 โปรตน 2.4 กรดนวคลอก






บทท 14 สารชวโมเลกล

- 238 -

6. เนอหาบทเรยน สารชวโมเลกล คอสารทสงมชวตสามารถใชในการดารงชวต แบงเปน 4 ชนด ไดแก โปรตน,

คารโบไฮเดรต, ไขมนหรอลปด และกรดนวคลอก และเปนสารอาหารพนฐานทจาเปนตอรางกาย มขนาดโมเลกลตงแตขนาดเลกจนถงขนาดใหญมาก มองคประกอบหลกคอธาตไฮโดรเจนและคารบอน สารชวโมเลกลแตละชนดมโครงสราง สมบตและปฏกรยาทตางกน ทาใหมหนาทตอรางกายแตกตางกนไป

คณลกษณะทสาคญของสารชวโมเลกล คอ 1) เปนสารประกอบของคารบอน ซงเชอมตอกนดวยพนธะโควาเลนต เกดเปนโครงราง

คารบอน และมอะตอมอนๆ เขามาตอเชอมกบโครงรางคารบอนน 2) ประกอบดวยธาตทมมวลโมเลกลตา เชน C, H, O, N, S, P พบธาตชนดอนบางใน

ปรมาณนอยมากเมอเทยบกบนาหนกของรางกาย แตมความจาเปนในการดารงชวต 3) อะตอมทตอเชอมกบโครงรางคารบอนเรยกวาหมฟงกชนทกาหนดลกษณะเฉพาะของ

โมเลกลนนๆ 4) สารชวโมเลกลจะมโครงสรางสามมต ซงมบทบาทสาคญในการทางานในรางกาย 5) สารชวโมเลกลจะเกดจากหนวยขนาดเลก (Monomer) ทมโครงสรางใกลเคยงกน

จดเรยงตวดวยหยวยซาๆ เปนโมเลกลทใหญหรอเรยกวาพอลเมอร (Polymer) 6.1 คารโบไฮเดรต

คารโบไฮเดรต (Carbohydrate) เปนสารอนทรยทประกอบดวย ธาตคารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และ ออกซเจน (O) เปนสารอาหารสาคญและจาเปนตอสงมชวต เนองจากเปนสารอาหารทใหพลงงาน และทาหนาทเปนองคประกอบของเซลล และนาในไขขอในสตว

คารโบไฮเดรต มสตรเคมอยางงายกคอ (CH2O)n ซง n≥2 หนวยทเลกทสดของคารโบไฮเดรตคอนาตาลโมเลกลเดยวหรอโมโนแซคคารไรด และเปนสารอนทรยทหมคารบอกซลดไฮด (-CHO) และหมไฮดรอกซล (-OH) หรอหมคารบอนล (-CO-) และหมไฮดรอกซล (-OH) เปนหมฟงกชน เชน

คารโบไฮเดรตสามารถแบงตามสมบตทางกายภาพและทางเคม ได 2 พวก คอ 1) พวกทเปนนาตาล 2) พวกทไมใชนาตาล (แปง และเซลลโลส)


- 239 -

พวกทเปนนาตาล พวกทเปนนาตาล ไดแก คารโบไฮเดรตทมรสหวาน และละลายนาได เชน 1) นาตาลโมเลกลเดยว หรอ โมโนแซคคารไรด (Monosaccharide) เปนคารโบไฮเดรตทม

ขนาดโมเลกลเลกทสด ซงรางกายไมสามารถยอยใหมขนาดเลกลงไดอก โมโนแซคคารไรดจะเปนผลกสขาว ละลายในนาและมรสหวาน นาตาลโมเลกลเดยวจงเปนโครงสรางพนฐานของคารโบไฮเดรต หรอเปนคโตนหรออลดไฮดทมหมไฮดรอกซลเกาะอยหลายกลม แบงเปนสองกลมใหญคอนาตาลอลโดส มหมอลดไฮด เชนนาตาลกลโคส และนาตาลคโตส มหมคโตน เชนนาตาลฟรกโตส โดย

- กลโคส (Glucose) หรอเดกโทรส (Dextrose) เปนนาตาลทมพบในอาหารทวไป พบมากในผกและผลไมสก นอกจากนยงพบกลโคสในกระแสเลอดดวย

- ฟรกโทส (Fructose) เปนนาตาลทมรสหวานกวานาตาลชนดอน พบในผก ผลไม ผก นาผง เกสรดอกไม และนาตาลทราย

- กาแลกโทส (Galactose) ไมเกดอยางอสระในธรรมชาต ในรางกายไดจากการยอยแลกโทส หรอนาตาลทมอยในนม ซงพบในนานม กาแลกโทสมความสาคญตอรางกายคอจะรวมกบไขมนเปนสวนประกอบของเซลลประสาท

นาตาลโมเลกลเดยวในกลมน มสตรโมเลกลทเหมอนกนคอ C6H12O6 แตมสตรโครงสรางตางกน คอ

(http://www.azaquar.com/en/iaa/index.php?cible=ca_glucides)

2) นาตาลโมเลกลค หรอ ไดแซคคารไรด (Disaccharide) เปนคารโบไฮเดรตทสามารถแตก

ตวใหโมโนแซคคารไรด 2 โมเลกล หรอเกดจากการรวมตวของโมโนแซกคาไรด 2 โมเลกล ซงอาจเปนชนดเดยวกน หรอตางชนดกนกได

C6H12O6 + C6H12O6 ↔ C12H22O11 + H2O นาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลเดยว นาตาลโมเลกลค นา


- 240 -

นาตาลโมเลกลเดยวจะรวมตวเปนนาตาลโมเลกลคดวยพนธะไกลโคซดก ระหวางหมไฮดรอกซลในนาตาลแตละตว ตาแหนงทเกดพนธะไกลโคซดกแสดงโดย (1→4) ซงแสดงวา C1 ของตวแรกตอกบ C4 ของนาตาลตวทสอง ตวอยางนาตาลกลมน ไดแก

- ซโครส หรอ นาตาลทราย (Sucrose) มลกษณะเปนผลก ละลายนาไดด พบในออย ตาล มะพราว หวบท เปนตน เมอแตกตวหรอยอยซโคสดวยนายอยซเครส (Sucrase) ไดกลโคสและฟรกโทสอยางละ 1 โมเลกล

- มอลโทส (Maltose) ละลายนาได พบในกระบวนการยอยแปงหรอไกลโคเจนโดยใชเอนไซมอะไมเลส เชน ในเมลดธญพชทกาลงงอก หรอในขาวมอลตหรอขาวบารเลยทนามาผลตเบยร เมอยอยมอลโทสโดยนายอยมอลเทส (Maltase) จะไดกลโคส 2 โมเลกล ในรางกายมอลโทสเกดจากการยอยแปง ดงรปท 14.1

รปท 14.1 โมเลกลนาตาลโมเลกลเดยวและโมเลกลค

(http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/001introduction.htm)

เมอไฮโดรไลสนาตาลโมเลกลค (กาจดนาออก 1 โมเลกล) จะไดนาตาลโมเลกลเดยว ดงน sucrose ⎯⎯ →⎯hydrolyse glucose + fructose maltose ⎯⎯ →⎯hydrolyse glucose + glucose lactose ⎯⎯ →⎯hydrolyse glucose + galactose

จากสมการจะเหนไดวาการยอยนาตาลโมเลกลคทง 3 ชนดจะนาตาลกลโคสเปนผลตภณฑทกครง


- 241 -

พวกทไมใชนาตาล หรอ พอลแซกคาไรด พวกทไมใชนาตาล หรอ พอลแซกคาไรด (Polysaccharide) เปนคารโบไฮเดรตทไมมรสหวาน

มโมเลกลขนาดใหญและมสตรโครงสรางซบซอน มสตรเปน (C6H10O5)n ประกอบดวยโมเลกลของโมโนแซคคาไรดจานวนมากมายตอกนหลายพนโมเลกล ดงรปท 14.2

รปท 14.2 พอลแซกคาไรดประเภทตางๆ


1) แปง (Starch) พบในพช โดยจะสะสมไวในหว ราก เมลด และสวนอน ๆ เมอยอยแปงจนถงขนสดทายจะไดกลโคสจานวนมาก

2) ไกลโคเจน (Glycogen) จะสะสมไวในรางกายของมนษย และสตว ไมพบไกลโคเจนในเซลลพช รางกายจะเกบสะสมไกลโคเจนไวทตบและกลามเนอ เมอปรมาณนาตาลในเสนเลอดลดลง หรอรางกายขาดสารอาหาร ตบจะเปลยนไกลโคเจนเปนกลโคสเพอใหพลงงานแกรางกายตอไป ไกลโคเจนจะประกอบดวยกลโคสประมาณ 10,000-30,000 โมเลกล และละลายนาไดเลกนอย ไกลโคเจนประกอบดวยการเชอมขวางของ α- D-glucose ดงสตรโครงสรางตอไปน


- 242 -

α-D-Glucose β-D-Glucose

3) เซลลโลส (Cellulose) พบมากทสดในพช มลกษณะเปนเสนใย เซลลโลสจะเปน

สวนประกอบของผนงเซลลพช ในพชผกผลไมจะทาหนาทเปนโครงสรางทชวยเพมความแขงแรงใหกบเนอเยอของพช พบมากในบรเวณใบผก กานผก และเปลอกนอกของผลไม เมอรบประทานแลวรางกายไมสามารถยอยสลายได แตการรบประทานเซลลโลสเปนประโยชน คอชวยในการขบถายได โดยเปนกากอาหาร กระตนใหลาไสใหญเกดการขบถายกากอาหารทไมยอย และปองกนทองผก เมอยอยสลายเซลลโลสจะไดนาตาลกลโคสจานวนมาก 6.2 ลปด

ไขมนหรอลปด (Lipid) คอสารทสกดไดจากเนอเยอของพชและสตว โมเลกลลปดบางตวเปนเสนตรงหรออะลฟาตก บางตวมวงแหวนอะโรมาตก ในหนงโมเลกลจะมสองขวคอพวกไมมขว (Nonpolar) ละลายนาไดนอยหรอไฮโดรโฟบก (Hydrophobic) และพวกขว (Polar) ละลายนาไดดหรอไฮโดรฟลก (Hydrophilic) ลปดมหนาทคอเปนโครงสรางสาคญของเนอเยอและเปนแหลงสะสมพลงงาน เมอเปนของแขงเรยกลปดวาไขมน และเรยกนามนเมอเปนของเหลว

กรดไขมน กรดไขมนเปนองคประกอบพนฐานของไขมนทกชนด กรดไขมนในนามนจะเปนชนดอมตว

(เรยกกรดไขมนอมตว) เปนพนธะเดยวทงหมด สวนกรดไขมนในนามนจะเปนชนดไมอมตว (เรยกกรดไขมนไมอมตว) มพนธะคปนอยกบพนธะเดยว กรดไขมนเปนสารประกอบไฮโดรคารบอนทมคารบอนตงแต 4 – 36 ตว

กรดไขมนจะเปนสายโซไฮโดรคารบอนยาวทมหมคารบอกซล (-COOH) อยปลายสายโซดานหนง อกดานหนงเปนไฮโดรคารบอน แตละดานของปลายโซจะมโครงสรางและสมบตตางกน โดยปลายทเปนหมคารบอกซลจะชอบนา สวนปลายทเปนไฮโดรคารบอนจะไมชอบนา ดงรปท 14.3


- 243 -

กรดไขมนอมตว กรดไขมนไมอมตว

รปท 14.3 โมเลกลของกรดไขมน (http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/001introduction.htm)

ไตรกลเซอไรด ไตรกลเซอไรด (Triglyceride) เปนไขมนทประกอบดวยกรดไขมน 3 โมเลกลรวมตวกบ

กลเซอรอลหนงโมเลกล เปนโมเลกลทไมละลายนา เปนพลงงานสะสมในสตว และสะสมใตผวหนงเพอรกษาอณหภมของรางกาย ดงรปท 14.4

รปท 14.4 โมเลกลของไตรกลเซอไรด (http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/001introduction.htm)


- 244 -

สเตอรอยด (Steroid) สเตอรอยดเปนลปดทมสมบตพเศษ มโครงสรางคารบอนตอกนเปนวงแหวน 4 วงเชอมตอกน

สเตอรอยดแตละชนดจะมสมบตตามหมฟงกชน (Functional group) ทเกาะกบวงแหวนเหลาน ดงรปท 14.5 สเตอรอยดทาหนาทเปนฮอรโมนในสงมชวต สารสเตอรอยดทสาคญ คอคอเลสเตอรอล (Cholesterol) ดงรปท 14.6 ซงคอเลสเตอรอลเปนสารประเภทสเตอรอยดแอลกอฮอล เปนสวนประกอบของเนอเยอในสงมชวต หากรางกายมปรมาณสเตอรอยดชนดนมากเกนไปจะทาใหเกดโรค และภาวะผดปกตหลายอยาง เชนภาวะผนงเสนโลหตแดงหนาและมความยดหยนนอยลง (Atherosclerosis)

รปท 14.5 สตรโครงสรางของสเตอรอยด

(http://www.spineuniverse.com)

รปท 14.6 สตรโครงสรางและโมเลกลของคอเลสเตอรอล


ฟอสโฟลปด ฟอสโฟลปดหรอกลเซอโรฟอสโฟลปด คอไขมนทเปนองคประกอบหลกของเยอหมตางๆ ใน

สงมชวต มโครงสรางคลายไตรกลเซอไรด แตมกรดไขมนเพยงสองโมเลกล โดยอกตาแหนงหนงจะมหมฟอสเฟตมาจบ ดงแสดงในรปท 14.7

โครงสรางของสเตอรอยด


- 245 -

รปท 14.7 สตรโครงสรางของฟอสโฟลปด

(http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/001introduction.htm) ปฏกรยาของลปด ลปดสามารถเกดปฏกรยากบสารตางๆ ไดดงตอไปน 1) ปฏกรยาไฮโดรไลซสในกรดหรอเอนไซม ไดกลเซอรอลและกรดไขมนเปนผลผลต ดง

สมการตอไปน

CH2O

CHOO

CHO

C

CO

R

R'

CO

R"Fat

i) OH-

ii) H3O+

CHOHCH

2OH

CH2OH

+

Glycerol

RCOOH

R'COOH

R"COOH

Fatty acids 2) ปฏกรยาไฮโดรไลซสในเบส เรยกวาปฏกรยาสปอนฟเคชน (Saponification) ซงเปน

ปฏกรยาในการผลตสบ ไดกลเซอรอลและกรดไขมนเปนผลตภณฑ โดยทวไปมกใชโซเดยมไฮดรอกไซดทาปฏกรยากบนามนตางๆ เชนนามนพช ไดเปนสบกอน หากใชโปแตสเซยมไฮดรอกไซดทาปฏกรยากบนามนจะไดสบเหลว ดงสมการตอไปน และรปท 14.8

กรด

หรอเอนไซม


- 246 -

CH2O

CHOO

CHO

C

CO

(CH2)14

CH3

(CH2)14

CH3

CO

(CH2)14

CH3

Fat

+3NaOH

sodium hydroxide

(or KOH, potassium hydroxide

Saponification

CHOHCH

2OH

CH2OH

Glycerol

+ 3CH3(CH

2)14

CO2Na

a crude soap

Diagram of Soap Micelle

รปท 14.8 โมเลกลของสบ

ขอเสยของสบคอ สบเปนเกลอของกรดออน ในสภาวะกรด สบสามารถเปลยนเปนกรดไขมนอสระ ซงละลายนาไดนอยกวาเกลอโซเดยมหรอเกลอโปแตสเซยมของกรด จะเกดเปนตะกอน

CH3(CH2)16CO2-Na+ + HCl → CH3(CH2)16CO2H + Na+ + Cl-

ในนากระดาง สบจะทาใหเกดเกลอของแมกนเซยมหรอแคลเซยมซงไมละลายนา ดงนนสบจงไมเหมาะทจะใชในสภาวะทเปนนากระดาง

2 CH3(CH2)16CO2-Na+ + Mg2+ → [CH3(CH2)16CO2

-]2Mg2+ + 2 Na+

3) ปฏกรยาไฮโดรจเนชน คอปฏกรยาการเตมไฮโดรเจนเพอแตกพนธะคในโมเลกลของไขมน โดยเปลยนจากไขมนทไมอมตว (มพนธะค) ใหกลายเปนไขมนอมตว (มเฉพาะพนธะเดยว) ดงสมการ

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH + H2 → CH3(CH2)7CH2−CH2(CH2)7COOH


- 247 -

6.3 โปรตน โปรตน เปนสารอนทรยทประกอบดวยอะตอมคารบอน ไฮโดรเจน ออกซเจน และไนโตรเจน

โปรตนเปนพอลเมอรของกรดแอลฟาอะมโน มโครงสรางซบซอนและมมวลโมเลกลสง โดยทวไปมนาหนกโมเลกลตงแต 50,000 ถง 500,000 หนวยยอยของโปรตนคอกรดอะมโน เรยงตอกนดวยพนธะเปปไทด โปรตนมความสาคญตอโครงสรางและการทางานภายในเซลลของสงมชวตทกชนด โปรตนในอาหารจะเปนแหลงของกรดอะมโนแกสงมชวตทไมสามารถสงเคราะหกรดอะมโนไดเอง

โปรตน เปนสารอนทรยทไมละลายนาหรอบางชนดละลายนาไดเลกนอย สวนมากพบในสถานะของแขง มกลนเหมนไหมเมอเผา เมอทาปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนาในสภาวะกรดและความรอน หรอมเอนไซม จะทาใหไดกรดอะมโนจานวนมาก ดงสมการ

โปรตน + นา ⎯⎯⎯⎯ →⎯ ความรอน/กรด

หรอเอนไซม กรดอะมโนจานวนมาก

กรดอะมโน กรดอะมโน (Amino acid) คอหนวยยอยของโปรตน ซงกรดอะมโนแตละชนดสามารถ

เชอมตอกนดวยพนธะโคเวเลนททเรยกชอเฉพาะวา พนธะเพปไทด (Peptide bond) โครงสรางซงประกอบดวยกรดอะมโนทตอกนเปนสายนเรยกวา เพปไทด

พนธะเพปไทด คอ พนธะโคเวเลนททเกดขนระหวางอะตอม C ในหมคารบอกซล C

O

OH ของกรดอะมโนโมเลกลหนงเชอมตอกบอะตอม N ในหมอะมโน (-NH2) ของกรดอะมโนอกโมเลกลหนง

H2N CH

R1

CO

OH + H NH CHR

2

CO

OH

H

2N CH

R1

CO

NH CHR

2

CO

OH + H2O

กรดอะมโน กรดอะมโน พนธะเพปไทด

สารทประกอบดวยกรดอะมโน 2 โมเลกล เรยกวา ไดเพปไทด สารทประกอบดวยกรดอะมโน 3 โมเลกล เรยกวา ไตรเพปไทด สารทประกอบดวยกรดอะมโนตงแต 3 โมเลกลขนไป เรยกวา พอลเพปไทด หาก

ประกอบดวยกรดอะมโนตงแต 100 โมเลกลขนไปจะเรยกวา โปรตน


- 248 -

การรวมกนทางชวโมเลกล สารชวโมเลกลสามารถรวมกนมากกวา 1 ประเภทได เชน - การรวมกนระหวางลปดกบโปรตน เรยกวา Lipoproteins เปนโมเลกลททาหนาทใน

การสงถายเลอด - การรวมกนระหวางคารโบไฮเดรตกบโปรตน เรยกวา Glycoproteins ซงพบในโครงสราง

ของเมมเบรน - การรวมกนระหวางคารโบไฮเดรตกบลปด เรยกวา Glycolipids ทาหนาทเปนเมมเบรนร

เซพเตอร (Membrane receptors) ดงแสดงในรปท 14.9

รปท 14.9 การรวมกนทางชวโมเลกล 6.4 กรดนวคลอก

กรดนวคลอก (Nucleic acid) เปนสารพอลเมอรธรรมชาตทประกอบดวยหนวยซาของนวคลโอไทด (Nucleotide) ดงนนกรดนวคลอกจงเปนพอลนวคลโอไทด (Polynucleotide) จานวนหนวยซาของนวคลโอไทดมตงแตขนาดนอยกวา 100 หนวยจนถงหลายลานหนวย โมเลกลของกรดนวคลอกจะประกอบดวยหนวยยอยทเรยกวา นวคลโอไทด (Nucleotide) สวนโมเลกลของนวคลโอไทดประกอบดวยสวนยอย 3 สวน คอนาตาลทมคารบอน 5 อะตอม หมฟอสเฟต และเบสอนทรยทมไนโตรเจนเปนองคประกอบ นวคลโอไทดจะมโครงสรางดงแสดงในรปท 14.10

Proteins Carbohydrates Lipids

Glycoproteins Glycolipids

Lipoproteins


- 249 -

base

carbohydrate group

phosphate group

NH2

CH

N

C

CC

N

CHN

N

OH

OCHCH

CH CH2

CH2OO–

O–

O

P

รปท 14.10 สตรโครงสรางของนวคลโอไทด


เมอทาการไฮโดรไลซกรดนวคลอกในสภาวะสภาวะทไมรนแรงจะไดนวคลโอไทดหลายหนวย และเมอทาการไฮโดรไลซตอดวยสภาวะทแรงขน จะไดเปนกรดฟอสฟอรกและนวคลโอไซด แตถาใชสภาวะทรนแรงขนอกจะเกดการไฮโดรไลซอยางสมบรณ โดยนวคลโอไซดจะแตกออกเปนเบสอนทรยและนาตาลไรโบสหรอดออกซไรโบส ดงขนตอนทแสดงในรปท 14.11

กรดนวคลอก ม 2 ชนด ดงน 1) กรดนวคลอกทประกอบดวยนาตาลดออกซไรโบส เรยกกรดดออกซไรโบนวคลอก

(Deoxyribonucleic acid, DNA) พบในนวเคลยสของเซลล เปนสารพนธกรรม 2) กรดนวคลอกทประกอบดวยนาตาลไรโบส เรยกกรดไรโบนวคลอก (Ribonucleic acid,

RNA) พบในนวเคลยสและไซโตพลาสซมของสงมชวต มหนาทสงเคราะหโปรตนภายในเซลล


- 250 -

รปท 14.11 ขนตอนไฮโดรไลซกรดนวคลอกดวยสภาวะทออน

กรดไรโบนวคลอก หรอ RNA กรดไรโบนวคลอก หรอ RNA (Ribonucleic acid - RNA) เปนพอลเมอรทมหนวยซาของกรด

นวคลอกทประกอบดวยนวคลโอไทดเชอมตอกนดวยพนธะโคเวเลนต RNA-นวคลโอไทดประกอบดวยวงแหวนไรโบส ในขณะท DNA จะประกอบดวยวงแหวนดออกซไรโบส RHA จะทาหนาทถายทอดขอความทางพนธกรรมจาก DNA ไปเปนโปรตน RNA ถกสรางเรมแรกจากเบสแตกตางกน 4 ชนด คอ กวนน (Guanine), อะดนน (Adenine), ไซโตซน (Cytosine) และ ยราซล (Uracil)

การเปรยบเทยบระหวาง RNA และ DNA RNA ประกอบดวยนวคลโอไทดสายยาวหนงสาย เปนโมเลกลแบบเกลยวเดยว มโซนวคลโอ

ไทดทสนกวา DNA และ RNA มนาตาลไรโบส ในขณะท DNA เปนดออกซไรโบส ใน RNA มหม ไฮดรอกซลทาใหมความเสถยรนอยกวา DNA เพราะ RNA จะถกไฮโดรไลสสไดงาย โครงสราง DNA ประกอบดวยนวคลโอไทดสายยาว 2 สาย พนกนเปนเกลยว สายทงสองเกาะกนอยดวยคเบสทเฉพาะตว คอ อะนดนกบไทมน และ กวานนกบไซโตซน ดงแสดงในรปท 14.12

กรดนวคลอก

นวคลโอไทด

นวคลโอไซด + กรดฟอสฟอรก

ไฮโดรลซสอยางสมบรณ

เบสอนทรย + นาตาลไรโบสหรอดออกซไรโบส

polymer

monomer

ไฮโดรลซสทสภาวะออน

ไฮโดรลซสทสภาวะออน


- 251 -

รปท 14.12 การเปรยบเทยบระหวาง RNA และ DNA (http://attunedharmonics.com/RNA_DNA.html)

เคมในชวตประจาวน การตรวจสอบหาลายพมพ DNA

ขอมลทางพนธกรรมหรอจโนม (Genome) จะประกอบดวยนวคลโอไทด 3 พนลานหนวย ใน 3 พนลานหนวยเหลานจะประกอบดวยโครโมโซม 23 ค (46 แทง) ซงคอสายโซเกลยว DNA ทมความยาวตงแต 50 ลานถง 500 ลานนวคลโอไทด หนวยทเกบการถอดรหสใน DNA เรยกวา “ยน (Gene)” แตละหนงแสนยนจะทาหนาทสงเคราะหโปรตนจาเพาะ นอกจากนนในแตละยนจะมหนวยเบสซาเรยกวา Minisatellite โดยแตละบคคลจะมหนวยซานตางกนยกเวนแฝดแทจะม Minisatellite เหมอนกน

ในการหาลายพมพ DNA ตองมตวอยางเนอเยอทม DNA เชนเลอดหรอนาอสจ รวมทงเสนผมและนาลาย ทาการสกด DNA จากนวคลไอและตดเปนสวนๆ โดยการเตมเอนไซมตดเฉพาะ (Restriction enzyme) ชนสวนนจะเปนประจลบแลวแยกดวยกระแสไฟฟาเกดเปนแถบบนแผนเจล


- 252 -

จากนนถายแผนเจลลงบนเมมเบรนไนลอน ใชโพรบ DNA ตรวจสอบโดยการตดฉลากรงส จะเหนลายพมพ DNA เมอประกบแผนเมมเบรนกบฟลมเอกซเรย ไดลายพมพ DNA ทมลกษณะคลายแถบบารโคด เพอใหไดแถบลายพมพ DNA สาหรบแตละบคคลตองใชโพรบ DNA ทตางกนอยางนอยสโพรบ โดยโอกาสทลายพมพ DNA ของเราจะเหมอนกบของผอนไมใชแฝดแทมแค 1 ใน 10 พนลานเทานน


จงตอบคาถามตอไปน 1) นาตาลทรายไดมาจากการรวมกนของนาตาลประเภทใด 2) เซลลโลส มหนาทอะไร 3) ไฮโดรฟลกคออะไร 4) โครงสรางทางเคมของไตรกลเซอไรดเปนอยางไร 5) ไข (wax) เปนเอสเทอรระหวางสารใด 6) ไกลโคโปรตน ไดจากการรวมกนของสารใด 7) คอเลสเตอรอลคออะไร 8) กรดอะมโนแตละชนดสามารถเชอมตอกนดวยพนธะโคเวเลนททเรยกชอเฉพาะวาอะไร 9) กรดนวคลอก ม 2 ชนด คออะไรบาง


- 253 -

10) กรดนวคลอก (Nucleic acid) เปนสารพอลเมอรธรรมชาตทประกอบดวยหนวยซาๆ กนของสารใด 8. เฉลยแบบฝกหดทายบทท 14 ขอท 1 กลโคสและฟรกโทส ขอท 2 เซลลโลสในพชผกผลไมจะทาหนาทเปนโครงสรางทชวยเพมความแขงแรงใหกบเนอเยอของ

พช พบมากในบรเวณใบผก กานผก และเปลอกนอกของผลไม การรบประทานเซลลโลสเปนประโยชน คอชวยในการขบถายได โดยทาใหเปนกากอาหาร กระตนใหลาไสใหญเกดการขบถายกากอาหารทไมยอย และปองกนทองผก

ขอท 3 สวนทชอบนาหรอสวนทมขวของลปด ขอท 4 ไตรกลเซอไรด เปนไขมนทประกอบดวยกรดไขมน 3 โมเลกลรวมตวกบกลเซอรอลหนง

โมเลกล ขอท 5 กรดไขมนกบอลกอฮอล ขอท 6 คารโบไฮเดรต + โปรตน ขอท 7 คอเลสเตอรอลเปนสารประเภทสเตอรอยดแอลกอฮอล ซงเปนสวนประกอบของเซลลเมม

เบรนในสตว ถามปรมาณสเตอรอยดมากเกนไปจะทาใหเกดโรค และภาวะผดปกตหลายอยาง

ขอท 8 พนธะเพปไทด ขอท 9 DNA (Deoxyribonucleic acid) และ RNA (Ribonucleic acid) ขอท 10 นวคลโอไทด


- 254 -

บรรณานกรม

____, สารชวโมเลกล, เขาถงไดจาก http://th.wikipedia.org/wiki/สารชวโมเลกล ___, สารประกอบแอลเคน, เขาถงไดจาก

http://dcsl.srp.ac.th/content/sci/sec4/chem/cai/chemistry/chem4018/hydrocarbon/alkane.htm

___, สารอนทรย, เขาถงไดจากhttp://e-book.ram.edu/e-book/c/CM103(50)/CM103-11(50).pdf

____, หนมไทยพชต เอเวอเรสต งาน 60 ป ครองราชยบนดาลใจ, เขาถงไดจาก http://hilight.kapook.com/view/24922

____, Coke Can Eruption, เขาถงไดจาก http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/kitchenscience/exp/exploding-coke/

___, What are the Latin names of chemical elements?, เขาถงไดจาก http://www.syvum.com/cgi/online/serve.cgi/squizzes/chem/periodic1b.html

จกรพงศ ไพบลย, สารตานอนมลอสระ Antioxidant, เขาถงไดจาก http://www.thaiclinic.com/antioxidant.html

คณะกรรมการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรสาขาเคมตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลยของทบวงมหาวทยาลย. 2541. เคม เลม 1. พมพครงท 11. กรงเทพฯ : อกษรเจรญทศน.

คณะกรรมการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรสาขาเคมตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลยของทบวงมหาวทยาลย. 2541. เคม เลม 2. พมพครงท 8. กรงเทพฯ : อกษรเจรญทศน, 2541

คณะกรรมการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรสาขาเคมตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลยของสมาคมวทยาศาสตรแหงประเทศไทยในบรมราชปถมภ. 2548. เคม เลม 1. กรงเทพฯ : โรงพมพชวนพมพ.

คณะกรรมการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรสาขาเคมตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลยของสมาคมวทยาศาสตรแหงประเทศไทยในบรมราชปถมภ. 2548. เคม เลม 2. กรงเทพฯ : โรงพมพชวนพมพ.

ชยวฒน เจนวานชย. 2546. หลกเคม 1. พมพครงท 5. กรงเทพฯ : โอเดยนสโตร. ชยวฒน เจนวาณชย. 2536. หลกเคม 2. พมพครงท 2 (ฉบบปรบปรง). กรงเทพฯ : โอเดยนสโตร.

บรรณานกรม

- 256 -

เชดชย ละอองทพรส, 2553, เอกสารประกอบการสอน เรองปรมาณสารสมพนธ, ภาควชาเคมอตสาหกรรม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

ประภาพรรณ เตชะเสาวภาคย, 2552, เอกสารประกอบการสอน เรองสารอนทรย, ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา

ราไพ สรมนกล, 2543. เคมอนทรยเบองตน (CM221), กรงเทพฯ : สานกพมพมหาวทยาลยรามคาแหง

สมพร จองคา และ อารรตน คอนดวงแกว, บทความสมาคมนวเคลยรแหงประเทศไทย เรอง โรงไฟฟานวเคลยร, เขาถงไดจาก http://www.nst.or.th/article/notes01/article010.htm

โสภณ เรงสาราญ และคณะ. 2536. เคมทวไป สาหรบนกศกษาวทยาศาสตรชวภาพและพยาบาล. กรงเทพฯ : จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

อนทรา หาญพงษพนธ และ บญชา พลโภคา. 2549. เคมทวไป (สาหรบนสตคณะวศวกรรมศาสตร). พมพครงท 8. กรงเทพฯ: จฬาลงกรณมหาวทยาลย.

Chang R. 1997. Chemistry, 6th Edition, McGgraw-Hill College. Chang R. 2010. Chemistry, 10th Edition, McGraw Hill International Edition, McGraw Hill. McMurry J, Fay RC. 2003. Chemistry, 4th Edition, Prentice Hall. Philip M, Bolton W. 2002. Technology of Engineering Materials, Butterworth

Heinemann. Silberberg MS. 2007. Principles of General Chemistry, McGraw Hill International

Edition, McGraw Hill. Whitten KW, Davis RE, Peck L, Stanley GG. 2003. General Chemistry, 7th Edition,

Brooks Cole.

Documents

eo¡ÊÒÃ¤íÒÊo¹Ç iªÒe¤Á Õ¾ ืé¹°Ò¹ (303107)sc.buu.ac.th/~chemistry/nchem60/handout/ebook_303107.pdf · บทที่ 6 สมดุลเคมี 89 1. ความมุ่งหมายของบทเร