ประเภทของปฏิกิริยาเคมีทั่วไป ลักษณะเฉพาะ และตัวอย่าง

เป็นที่พิสูจน์แล้วว่าวิชาเคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน และอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้กระบวนการทางเคมีในการผลิตสินค้าทุกอย่างที่สังคมต้องการเพื่อดำรงวิถีชีวิตสมัยใหม่ แม้แต่สิ่งง่ายๆ อย่างการเติมน้ำตาลลงในกาแฟก็จัดอยู่ในประเภทของปฏิกิริยาเคมีที่เรารู้จัก

ในการผลิตสินค้าหลายอย่าง หรืออาจจะทุกอย่าง จำเป็นต้องเกิดปฏิกิริยาเคมี ไม่ว่าจะเป็นกุญแจ ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด ยางรถยนต์ หรืออื่นๆ อีกมากมายสารต่างๆ ที่มีอยู่ในธรรมชาติจะทำปฏิกิริยาต่อกันอยู่ตลอดเวลาตัวอย่างเช่น การจุดไม้ขีดไฟ การละลายยาในน้ำ การปรุงอาหาร หรือแม้แต่การหายใจ ล้วนเป็นตัวอย่างของกระบวนการเหล่านี้ในชีวิตประจำวัน

เนื้อหาส่วนนี้อธิบายอย่างละเอียดว่าปฏิกิริยาเคมีคืออะไร ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อความเร็วของปฏิกิริยา ประเภทของปฏิกิริยาที่รู้จักกันดีที่สุด วิธีการแสดงปฏิกิริยาด้วยสมการ และเหตุใดปฏิกิริยาเคมีจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน

ปฏิกิริยาเคมีคืออะไร?

ปฏิกิริยาเคมี (หรือเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือปรากฏการณ์ทางเคมี) เป็นกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกของการเปลี่ยนแปลงสสารเมื่อเกิดปฏิกิริยา สารสองชนิดขึ้นไปที่ เรียกว่าสาร ตั้งต้นจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากและก่อให้เกิดสารใหม่หนึ่งชนิดขึ้นไปที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์

ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี จะเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ของอะตอมและโมเลกุลกล่าวคือ พันธะเคมีบางส่วนถูกทำลาย และพันธะใหม่ถูกสร้างขึ้น การจัดเรียงตัวใหม่นี้อาจเกี่ยวข้องกับการที่ระบบดูดซับหรือปล่อยพลังงาน (ในรูปของความร้อน แสง ไฟฟ้า ฯลฯ) ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงเพียงสถานะหรือรูปร่างของสสาร การเปลี่ยนแปลงทางเคมีจะเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลและองค์ประกอบของสาร

กระบวนการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นเองได้ในธรรมชาติ (โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์) เช่น การกัดกร่อนของโลหะ หรือการสังเคราะห์แสงของพืช หรือสามารถสร้างขึ้นได้ในห้องปฏิบัติการและสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมภายใต้สภาวะควบคุมอุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้น กระบวนการเหล่านี้ยังขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศด้วย เนื่องจากความแปรปรวนของอุณหภูมิหรือความดันสามารถเปลี่ยนแปลงทั้งโครงสร้างโมเลกุลและพันธะ และด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่อผลลัพธ์ของปฏิกิริยา

ลักษณะของปฏิกิริยาเคมี

แม้ว่าจะมีปฏิกิริยาเคมีที่แตกต่างกันหลายพันแบบ แต่ส่วนใหญ่มีลักษณะพื้นฐาน ร่วมกันหลายประการ ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมของสสารเมื่อเกิดปฏิกิริยาได้ดียิ่งขึ้น

• การเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งของสสารในปฏิกิริยาเคมีนั้น โครงสร้างภายในของสารดังนั้นในท้ายที่สุดจะได้สารประกอบที่แตกต่างจากสารประกอบเริ่มต้น โดยมีคุณสมบัติใหม่ (กลิ่น สี ความสามารถในการละลาย ปฏิกิริยา ฯลฯ)
• การอนุรักษ์มวลตามกฎการอนุรักษ์มวลแล้ว มวลรวมของสารตั้งต้นเท่ากับมวลรวมของผลิตภัณฑ์อะตอมไม่หายไปหรือถูกสร้างขึ้นใหม่ พวกมันเพียงแค่เปลี่ยนตำแหน่งและรวมตัวกันเป็นโมเลกุลที่แตกต่างออกไป
• การจัดระเบียบลิงก์ใหม่อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลของสารตั้งต้นยังคงมีอยู่ในผลิตภัณฑ์ แต่ รวมเป็นหนึ่งเดียวในอีกรูปแบบหนึ่งกล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งที่เปลี่ยนแปลงคือพันธะเคมี ไม่ใช่อะตอมเอง
• การแลกเปลี่ยนพลังงานปฏิกิริยาเคมีทุกชนิดเกี่ยวข้องกับ... การเปลี่ยนแปลงพลังงานกระบวนการบางอย่างปล่อยพลังงานออกมา (เช่น การเผาไหม้) และบางกระบวนการดูดซับพลังงาน (เช่น ปฏิกิริยาการสลายตัวหลายอย่าง) พลังงานนี้สามารถแสดงออกมาในรูปของความร้อน แสง ไฟฟ้า หรือการทำงานเชิงกลได้
• การวัดเชิงปริมาณปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นตามสัดส่วนคงที่ระหว่างปริมาณของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ การศึกษาเชิงปริมาณของสัดส่วนเหล่านี้เรียกว่า... สัดส่วนทางเคมีและช่วยให้คุณคำนวณได้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์ออกมาปริมาณเท่าใดจากปริมาณสารตั้งต้นที่กำหนด
• ความเร็วที่ควบคุมได้. ความเร็วปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยาอาจแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละปฏิกิริยา และสามารถเร่งหรือชะลอลงได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความเข้มข้น ความดัน หรือโดยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารยับยั้ง
• ความสามารถในการย้อนกลับหรือไม่สามารถย้อนกลับได้ปฏิกิริยาบางอย่างคือ ย้อนกลับได้ (ผลิตภัณฑ์สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นสารตั้งต้นได้) และอื่นๆ ในทางปฏิบัติ กลับไม่ได้ (เมื่อผลิตภัณฑ์เกิดขึ้นแล้ว ผลิตภัณฑ์จะไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ภายใต้สภาวะปกติ)

ปฏิกิริยาเคมีแสดงออกมาในรูปแบบใด?

ปฏิกิริยาเคมีแสดงด้วยสมการเคมีซึ่งเป็นสัญลักษณ์ที่เขียนสูตรของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ โดยคั่นด้วยลูกศรสารตั้งต้น จะอยู่ทางซ้าย ผลิตภัณฑ์อยู่ทางขวาและลูกศรระหว่างทั้งสองแสดงทิศทางของปฏิกิริยา

โดยทั่วไป สามารถแสดงได้ดังนี้:

aA + bB → cC + dD

• a และ b พวกมันคือสารเคมีตั้งต้น
• ซี และ ดี นี่คือผลิตภัณฑ์ต่างๆ
• เอบีซีดี คือ ค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกตัวเลขที่ระบุจำนวนโมเลกุลหรือโมลของแต่ละสารที่เข้าร่วมในปฏิกิริยา

ในการดุลสมการเคมี เป้าหมายคือการทำให้จำนวนอะตอมของแต่ละธาตุเท่ากันทั้งสองข้างของลูกศร เพื่อให้เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวล ลูกศรเดี่ยวแสดงถึง ปฏิกิริยา ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในขณะที่ลูกศรสองลูกที่ชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม (⇌) แสดงถึง ปฏิกิริยา ที่สามารถย้อนกลับได้

สัญลักษณ์ที่ใช้ในสมการเคมี

เพื่ออธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาได้ดียิ่งขึ้น สมการเคมีจึงใช้สัญลักษณ์เสริม ต่างๆ ที่บ่งบอกถึงสถานะทางกายภาพของสาร การมีอยู่ของความร้อนหรือแสง และรายละเอียดสำคัญอื่นๆ

• (S): สารที่อยู่ในสถานะของแข็ง
• (L)สารที่อยู่ในสถานะของเหลว
• (ช): สารที่อยู่ในสถานะก๊าซ
• (AQ)สารที่ละลายในน้ำ (สารละลายในน้ำ)
• Δ เกี่ยวกับลูกศร: แสดงว่าปฏิกิริยานั้นต้องการ อินพุตความร้อน.
• hv เกี่ยวกับลูกศร: ปฏิกิริยาจำเป็นต้อง แสง จะเกิดขึ้น
• แมว เกี่ยวกับลูกศร: การมีอยู่ของ ตัวเร่ง ซึ่งช่วยเร่งปฏิกิริยาโดยไม่ถูกใช้หมดไป
• ↑: บ่งชี้ว่า ก๊าซ ผู้ที่ออกจากระบบ
• ↓: บ่งชี้ถึงการก่อตัวของ ตะกอนของแข็ง สิ่งที่แยกออกจากวิธีแก้ปัญหา

ความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ไม่ใช่ทุกการเปลี่ยนแปลงที่เราสังเกตเห็นในสสารจะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีเสมอไป การแยกแยะความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลง ทางกายภาพและ การ เปลี่ยนแปลงทางเคมีมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าเมื่อใดที่เกิดสารใหม่ขึ้น และเมื่อใดที่สภาวะภายนอกเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงไป

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ เช่นรูปร่าง ขนาด สถานะของสสาร สี หรือความหนาแน่นแต่ไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของสารนั้น น้ำที่เปลี่ยนจากน้ำแข็งเป็นของเหลวหรือเป็นไอน้ำ ก็ยังคงเป็นน้ำ (H₂O ₎ในทุกกรณี

ในทางกลับกันการเปลี่ยนแปลงทางเคมี จะเปลี่ยนแปลง ลักษณะของสารพันธะระหว่างอะตอมจะถูกทำลายและเกิดขึ้นใหม่ ทำให้เกิดสารประกอบใหม่ขึ้นในตอนท้ายของกระบวนการ ตัวอย่างเช่น หากน้ำ (H₂O) ทำปฏิกิริยา_กับโพแทสเซียม (K) จะได้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) และไฮโดรเจน (H₂) ซึ่งเป็น_สารที่แตกต่างจากสารเริ่มต้น

ในทั้งสองกรณี มวลรวมของระบบจะคงที่ แต่เฉพาะในปฏิกิริยาเคมีเท่านั้นที่เราจะเรียกว่าปฏิกิริยาเคมี อย่างแท้จริง เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงภายในและการจัดเรียงอะตอมใหม่

ปัจจัยที่มีผลต่อปฏิกิริยาทางเคมี

ก่อนที่จะศึกษาปฏิกิริยาประเภทต่างๆ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการนั้นเสียก่อน หากปราศจากความเข้าใจนี้ ปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้นอย่างไม่ถูกต้องหรือล้มเหลวโดยสิ้นเชิง ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อกระบวนการปฏิกิริยา ได้แก่:

อุณหภูมิ

อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญและมีอิทธิพลอย่างมากต่อปฏิกิริยาเคมี กล่าวคือ ยิ่งอุณหภูมิสูง โมเลกุลจะมี พลังงานจลน์มากขึ้นและเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้การชนกันระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นบ่อยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นส่งผลให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วขึ้น ในทางกลับกัน หากอุณหภูมิต่ำ เวลาที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงอย่างมาก

สมาธิ

เมื่อสารต่างๆ มีความเข้มข้นสูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร่งขึ้นอย่างมาก เนื่องจากมีอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาได้มากขึ้นต่อปริมาตรหนึ่งหน่วยและโอกาสในการชนกันก็มากขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการผลิตยา

ความดัน

ความดันสามารถอธิบายได้ว่าเป็นความหนาแน่นของแก๊สภายในปฏิกิริยาเคมี ดังนั้น หากระดับความดันเพิ่มขึ้นในสารผสมดังกล่าว อัตราการยึดเกาะระหว่างโมเลกุลจะเร็วขึ้นมาก ในปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นแก๊ส การเพิ่มขึ้นของความดันเทียบเท่ากับความเข้มข้นของแก๊สที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ซึ่งเร่งกระบวนการให้เร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม ในของเหลวและของแข็ง การเปลี่ยนแปลงของความดันมักจะมีผลกระทบน้อยกว่ามาก

ลักษณะของปฏิกิริยา

สารทุกชนิดแตกต่างกันทั้งในด้านรูปร่างและองค์ประกอบ ดังนั้นลักษณะของปฏิกิริยาและความเร็วของปฏิกิริยา จึงเปลี่ยนแปลงไปตามชนิดของธาตุที่ผสมกัน ของแข็งทำปฏิกิริยาได้ช้ากว่าแก๊ส เพราะของแข็งมีโมเลกุลที่อัดแน่นกว่า ในขณะที่แก๊สมีโมเลกุลที่กระจายตัวมากกว่า นอกจากนี้ สารบางชนิดยังมีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่าสารอื่น ๆ (ตัวอย่างเช่น โซเดียมทำปฏิกิริยาเร็วกว่าเหล็กมาก)

สั่งซื้อในส่วนผสม

ลำดับ การเติม สารลงในปฏิกิริยามีผลต่อความเข้มข้นเฉพาะที่และอัตราการผสม ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมและเภสัชกรรมบางอย่าง การเติมสารตั้งต้นตามลำดับที่แม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์หรือเพื่อเพิ่มผลผลิตให้เหมาะสมที่สุด

ผสม

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ประเภทของการผสมที่ใช้จะมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างมาก ขึ้นอยู่กับว่าปฏิกิริยานั้นเป็นแบบเอกพันธุ์ (สารตั้งต้นทั้งหมดอยู่ในสถานะเดียวกัน) หรือแบบไม่เอกพันธุ์ (สารตั้งต้นอยู่ในสถานะที่แตกต่างกัน เช่น ของแข็งในของเหลว) การผสมที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างสารต่างๆ และส่งเสริมการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงาน

ตัวเร่งปฏิกิริยาและสารยับยั้ง

ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็น เส้นทางทางเลือกชนิดหนึ่งที่สารต่างๆ ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา โดยใช้พลังงานน้อยลง ดังนั้น การมีตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการเกิดปฏิกิริยาจะช่วยเร่งปฏิกิริยาให้เร็วขึ้นตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ถูกใช้หมดไปในกระบวนการและสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ ในทางกลับกันสารยับยั้งจะลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยการรบกวนขั้นตอนหนึ่งหรือหลายขั้นตอนในกระบวนการทางเคมี

ประเภทของปฏิกิริยาเคมี

เป็นที่ทราบกันดีว่าวิชาเคมีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาภาคอุตสาหกรรมและส่งผลต่อสังคมโดยรวม เนื่องจากทั้งสองภาคส่วนมีความเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก บริษัทต่างๆ พยายามตอบสนองความต้องการของมนุษย์ด้วยการสร้างผลิตภัณฑ์ที่ตอบโจทย์เหล่านั้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ท้าทายนี้ จำเป็นต้องใช้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไปนี้

ปฏิกิริยาเคมีสามารถจำแนกได้หลายวิธี หนึ่งในวิธีการจำแนกที่พบได้บ่อยที่สุดคือการจำแนกตามการจัดเรียงอะตอมใหม่ระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ หรือตามประเภทของการแลกเปลี่ยนพลังงานหรืออนุภาคที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการ

ปฏิกิริยาดูดความร้อน

ในปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้ ระบบจะดูดซับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม (ความร้อน แสง หรือไฟฟ้า) เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น สำหรับการเกิดปฏิกิริยาเหล่านี้ ระบบต้องได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอก ตัวอย่างทั่วไปคือการสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบบางชนิด เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตเมื่อได้รับความร้อน

ปฏิกิริยาคายความร้อน

ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาจะปล่อยพลังงานออกสู่สิ่งแวดล้อม โดยปกติจะอยู่ในรูปของความร้อน และบางครั้งก็เป็นแสง พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาเนื่องจากผลิตภัณฑ์มีสถานะพลังงานต่ำกว่าสารตั้งต้น ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การเผาไหม้เชื้อเพลิง หรือปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับโลหะที่ทำปฏิกิริยาได้ดี

ปฏิกิริยาการเติมหรือการสังเคราะห์

ชื่อของปฏิกิริยานี้สามารถอธิบายได้ง่ายๆ ว่า ปฏิกิริยาการเติม (หรือการสังเคราะห์) คือปฏิกิริยาที่สารสองชนิดขึ้นไปรวมกันเพื่อสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนขึ้นเพียงชนิดเดียว ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อสร้างแอมโมเนีย

ปฏิกิริยาการสลายตัว

ในการสลายตัว สารประกอบจะแตกตัวออกเป็นสารที่เรียบง่ายกว่าสองชนิดขึ้นไปซึ่งเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับการสังเคราะห์ ตัวอย่างเช่น การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะได้ไฮโดรเจนและออกซิเจน

ปฏิกิริยาการแทนที่หรือการเปลี่ยนตำแหน่ง

ในปฏิกิริยาการแทนที่แบบเดี่ยว ธาตุหนึ่งจะแทนที่ธาตุอีกธาตุหนึ่งภายในสารประกอบ ทำให้เกิดธาตุใหม่และสารประกอบใหม่ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อธาตุที่มีปฏิกิริยามากกว่าเข้ามาแทนที่ธาตุที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าในสารประกอบ

ปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง

ในปฏิกิริยาประเภทนี้สารประกอบสองชนิดจะแลกเปลี่ยนไอออนหรือหมู่ฟังก์ชันกัน ทำให้เกิดสารประกอบใหม่สองชนิด ปฏิกิริยาการสะเก็ดกรด-เบสหลายชนิดจัดอยู่ในประเภทนี้

ปฏิกิริยาไอออนิก

เมื่อสารประกอบไอออนิกสัมผัสกับตัวทำละลาย โดยเฉพาะน้ำ จะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนไอออนที่เกิดขึ้นอาจรวมตัวกันใหม่เพื่อก่อตัวเป็นตะกอน เกิดก๊าซ หรือคงอยู่ในสารละลาย ขึ้นอยู่กับชนิดของสารนั้นๆ

ปฏิกิริยาการเผาไหม้

ปฏิกิริยาประเภทนี้มีพลังงานสูงมากและก่อให้เกิดความร้อนและแสงสว่าง และอาจถึงขั้นทำให้เกิดไฟได้เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมามีปริมาณมาก มันเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างรวดเร็ว ชนิดหนึ่ง โดยสารที่ติดไฟได้จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน โดยทั่วไปแล้วจะผลิตคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลิตภัณฑ์หลัก

ปฏิกิริยาการสะเก็ดหรือปฏิกิริยากรด-เบส

ปฏิกิริยาการสะเทินเกี่ยวข้องกับการรวมตัวของกรดและเบสซึ่งโดยทั่วไปจะทำให้เกิดเกลือและน้ำ ตัวอย่างคลาสสิกคือปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริกกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งจะให้ผลผลิตเป็นโซเดียมคลอไรด์และน้ำ

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (ออกซิเดชัน-รีดักชัน)

ปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการที่สารชนิดหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอน (ถูกออกซิไดซ์)และอีกสารหนึ่งได้รับอิเล็กตรอน (ถูกรีดิวซ์)โดยจะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารตั้งต้นและมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของสารที่เกี่ยวข้องเสมอ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ส่งผลกระทบต่อแกนกลางของอะตอมไม่ใช่แค่เพียงวงโคจรของอิเล็กตรอน และปลดปล่อยพลังงานออกมาในปริมาณที่มากกว่าปฏิกิริยาเคมีทั่วไปมาก ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการหลอมรวม (การรวมตัวของนิวเคลียสเบา) หรือการแตกตัว (การแยกตัวของนิวเคลียสหนัก) และมีความเสี่ยงและการประยุกต์ใช้ที่เฉพาะเจาะจงมากในด้านพลังงานและการแพทย์

นี่เป็นเพียงตัวอย่างปฏิกิริยาเคมีที่พบได้ทั่วไปบางส่วน ซึ่งใช้ในชีวิตประจำวันไม่เพียงแต่ในธุรกิจเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการค้าและสังคมด้วย แม้ว่าจะมีปฏิกิริยาเคมีอีกมากมายก็ตาม ความสำคัญของมันจะชัดเจนขึ้นเมื่อคุณลองนึกภาพชีวิตที่ปราศจากผลิตภัณฑ์ที่วิชาเคมีมอบให้แก่สังคม

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมีต้องใช้เวลาพอสมควรในการเกิดขึ้นซึ่งระยะเวลาจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้นและสภาพแวดล้อมที่เกิดปฏิกิริยาบางปฏิกิริยาเกิดขึ้นแทบจะในทันที ในขณะที่บางปฏิกิริยาอาจใช้เวลาหลายปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์

อัตราการเกิดปฏิกิริยา หมายถึงปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ปรากฏขึ้นต่อหน่วยเวลาหรือปริมาณของสารตั้งต้นที่หายไปต่อหน่วยเวลา พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและการออกแบบกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยทั่วไปได้แก่:

• อุณหภูมิสูงขึ้นอุณหภูมิสูงมีแนวโน้มที่จะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเพิ่มพลังงานของโมเลกุลและความถี่ของการชนกันที่มีประสิทธิภาพ
• ความดันเพิ่มขึ้นโดยทั่วไปแล้ว การเพิ่มความดันจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปฏิกิริยานั้นเกี่ยวข้องกับ... ก๊าซที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงความดันในกรณีของของเหลวและของแข็ง การเปลี่ยนแปลงความดันมักไม่ก่อให้เกิดความแปรผันที่สำคัญ
• สถานะของการรวมกลุ่มโดยทั่วไปของแข็งจะทำปฏิกิริยาช้ากว่าของเหลวหรือก๊าซ เนื่องจากโมเลกุลของของแข็งมีขนาดเล็กกว่า บรรจุภัณฑ์เพิ่มเติม และพวกมันมีความคล่องตัวน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม ความเร็วจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเฉพาะตัวของแต่ละสารด้วย
• การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสารเหล่านี้ใช้สำหรับ เพิ่มความเร็วของปฏิกิริยาเคมี โดยไม่ถูกบริโภคในกระบวนการนั้น นอกจากนี้ยังมีสารที่เรียกว่า ยับยั้งซึ่งมีผลตรงกันข้ามและทำให้ความเร็วลดลง
• พลังงานแสง (แสง)ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเมื่อมีแสงส่องกระทบ เนื่องจากโฟตอนให้พลังงานที่จำเป็นในการทำลายพันธะบางชนิด
• ความเข้มข้นของสารเคมีปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นเร็วขึ้นหากมี... ความเข้มข้นสูงของสารตั้งต้นเนื่องจากเป็นการเพิ่มจำนวนการชนกันระหว่างอนุภาคที่ทำปฏิกิริยา

ความสำคัญของปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมีเป็นพื้นฐานสำคัญต่อการดำรงอยู่และความเข้าใจโลกที่เราอาศัยอยู่ การเปลี่ยนแปลงที่สสารเกิดขึ้นภายใต้สภาวะธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น (และมักก่อให้เกิดวัสดุที่มีค่า) เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้

หลักฐานที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับความสำคัญของปฏิกิริยาเคมีคือชีวิตในทุกรูปแบบ การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อสสารสามารถทำปฏิกิริยาและแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมผ่านกระบวนการเมตาบอลิซึม ซึ่งก็คือลำดับของปฏิกิริยาเคมีที่ให้พลังงานที่ใช้ได้มากกว่าที่ใช้ไป

ในชีวิตประจำวันของเราการหายใจประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง เช่นเดียวกับการสังเคราะห์แสงในพืช การย่อยอาหาร การผลิตยา การผลิตเชื้อเพลิง การบำบัดน้ำ และการผลิตผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมแทบทุกชนิด

การเข้าใจว่าปฏิกิริยาเคมีคืออะไรและทำงานอย่างไร ช่วยให้เราสามารถอธิบายปรากฏการณ์ในชีวิตประจำวันและทางเทคโนโลยีได้ ตั้งแต่สาเหตุที่โลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันไปจนถึงวิธีการสร้างวัสดุขั้นสูง โดยไม่ลืมผลกระทบมหาศาลที่ปฏิกิริยาเคมีมีต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์

ตลอดทั้งบทความ คุณได้เห็นว่าถึงแม้สสารจะประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ เช่น อะตอมและโมเลกุล แต่การรวมตัวกันผ่านปฏิกิริยาเคมีประเภทต่าง ๆ เป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้เกิดความหลากหลายของสาร กระบวนการทางชีวภาพ และการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่อยู่รอบตัวเรา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเคมีเชื่อมโยงระดับจุลภาคเข้ากับปรากฏการณ์อันยิ่งใหญ่ในโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างไร