The Rate of Reactions Bozeman Science Thai English

The Rate of ReactionsYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 171.7K views 1.1K likes 35 dislikes 01 Oct 2013

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาเคมีพื้นฐานลำดับที่ 35 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

Hi. It's Mr. Andersen and this is chemistry essentials video 35. It's on the rate of reactions.

หรือก็คือความเร็วของการเกิดปฏิกริยานั่นเอง .. อย่างในปฏิกริยาบางชนิดนั้น เราอาจจะเห็นว่าเกิดขึ้นอย่างช้ามาก

Or the speed of reactions. Now some reactions we might think of as incredibly slow. In other

เช่นกระบวนการการเกิดสนิมที่ขบวนรถไฟอันนี้ อาจจะใช้เวลาเป็นปี

words the rusting of this train car is going to take years and years to occur. To fully

กว่าที่ปฏิกริยาจะเสร็จสมบูรณ์ ถ้าหากว่าใครจะปล่อยไว้จนเป็นเช่นนั้น .. แต่ถ้าเราอยากจะเร่งให้ปฏิกริยานั้นเกิดเร็วขึ้น เราก็อาจจะ

complete that reaction if it ever is completed. But if we wanted to speed that up we could

ทำได้ด้วยการเพิ่มพื้นที่ผิวของเหล็กพวกนั้น คล้ายกับที่เราทำที่ถุงอุ่นพวกนี้

do it by increasing the surface area of that iron. And we do that in a hand warmer. A hand

ถุงอุ่น (มือ) นั้น ก็คือเหล็กที่เอามาย่อยเป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว

warmer is essentially a bunch of iron that has been shredded to increase surface area.

พอเปิดถุงออก ก็จะรวมตัวกับออกซิเจน

And so when you pull it out of a bag it's going to combine with the oxygen and it's

แล้วก็จะทำให้เกิดความร้อนออกมาจำนวนนึง และเป็นการเกิด (ปฏิกริยา) ที่รวดเร็วมาก

going to create a certain amount of heat. And that happens really really quickly. And

ว่ากันอีกที อัตราการเกิดปฏิกริยาของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์แต่ละตัวนั้น ก็จะแตกต่างกันออกไป

so again, the rate of reactions is going to be different for the reactants and the products.

แต่เราก็อาจควบคุมอัตราการเกิดนี้ได้ในระดับนึง .. เอาเป็นว่า ในปฏิกริยาเคมีอันนึงนั้น

But we also have a certain amount of control over that. And so in a chemical reaction the

อัตรา (การเกิด) ก็ง่ายๆ ..คือจำนวนของสารตั้งต้นที่เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ ในเวลาที่กำหนดอันนึง

rate is simply the number of reactants that are converted to products in a given time.

มาสมมติตรงนี้ว่า ไอ้ตัวสีแดงกับตัวสีน้ำเงินก็คือสารตั้งต้น เอามารวมกันเข้าเพื่อให้

And so let's say the red and the blue represent reactants. And we combine those together to

เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ .. ยิ่งเกิดได้เร็วขึ้นเท่าไร นั่นก็หมายความว่ามีอัตราการเกิดปฏิกริยาเร็วขึ้นเท่านั้น

make products. The more quickly that we can do that, the faster our reaction rate is going

แล้วก็มีปัจจัยหลายประการที่มีผลต่ออัตราอันนี้ ..ความเข้มข้นสาร

to be. And there are a number of things that are going to affect that. The concentration,

นั่นคือ ..ยิ่งถ้ามี่การตั้งต้นมาก ก็จะยิ่งมีตัวเข้าทำปฏิกริยามากขึ้น

in other words the more reactants we have the more quickly they're going to find each

ทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้นด้วย ..แล้วก็ความดัน ..หรือจะว่าไป

other and the faster that reaction is going to occur. And also the pressure. In other

คือถ้าเราลดขนาดของภาชนะบรรจุ ..เราก็จะได้

words, if we decrease the size of that vessel that they're in, then we're going to have

เห็นปฏิกริยาเกิดมากขึ้น ..แล้วก็ยังมีสถานะของสารด้วย ..แน่ละ

more of those reactions going on. Also it's going to be the phase that it's in. Clearly

กาซที่อยู่ในภาชนะปิด ก็ย่อมจะเกิดปฏิกริยาได้เร็วกว่า

if it's in a gas, in an enclosed container we might have faster reactions than we would

ที่เราจะเห็นในกรณีของเหลว ..และตัวสุดท้าย ..ปัจจัยแวดล้อม ก็อย่างอุณหภูมิและพื้นที่ผิว

if it's a liquid. And then finally environmental factors. Things such as temperature and surface

ก็จะมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาได้เช่นกัน ..และถ้าเราเทียบดูปฏิกริยาสองตัว

area are going to affect the rate of the reaction as well. And so if we're looking at two reactions,

การเกิดสนิมของโลหะและการเผาไหม้ของไม้ ..ทั้งสองกรณีนี้

the rusting of metal and the combustion of wood in this case, both of those are going

ก็จะมีสารตั้งต้น ..ครูก็จะกำหนดให้เป็น A .. แล้วก็จะมีผลิตภัณฑ์ ..กำหนดให้เป็น C

to have reactants. And I have marked those as A. And products, and I've marked those

เพราะงั้น อัตราการเกิดปฏิกริยาก็จะแทนด้วยสูตรอันนี้

in C. And so the rate of reaction is going to be represented in this formula right here.

เป็นสูตรง่ายๆ ไม่ซับซ้อนอะไร .. ก็อาจจะมีค่าออกมาเป็นค่าลบ

And it's really simple. It's not that complex. It's either going to be the negative change

ของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ A .. ซึ่งแสดงถึงการลดลงของจำนวน

in the concentration of A. In other words we're going to have a decrease in the amount

ของสารตั้งต้นภายในเวลาที่กำหนดอันนึง คงจำกันได้ว่า "เดลต้า" นั้น หมายถึงการเปลี่ยนแปลง

of reactants over a given amount of time. Remember delta is just going to be the change.

หรือเราก็อาจจะวัดปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาเดียวกัน

Or we could measure it as the amount of products that are being created over time. Because

เพราะที่จริงแล้ว สองอันนี้ ก็คือเรื่องเดียวกัน ยิ่งสารตั้งต้นถูกใช้ไปมากเท่าไร

those are essentially going to be the same thing. The more reactants we have being consumed

ในช่วงระยะเวลาอันนั้น ..ปฏิกริยาก็จะยิ่งเร็วขึ้นด้วย ..และทำนองเดียวกัน

over a given period of time, the faster that reaction is going to be. And likewise with

กับผลิตภัณฑ์ด้วย ..แล้วตกลงเราวัดสารตั้งต้นกันอย่างไร? อย่างสมมติว่าครูมีสารตั้งต้น

the products. And so how do we measure the reactants? Let's say I have a reaction that

ที่ต้องการจะวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา ..ครูจะรู้ได้อย่างไรว่ามีสารตั้งต้นอยู่เท่าไร?

I want to measure the reaction rate, how do I actually know how many reactants are in

ตัวอย่างที่ใช้ได้ดีอันนึงก็คือ เราอาจจะใช้กฎของเบียร์ (Beer's law)

there? Well a great example of something you could do is to use Beer's law. And so in this

ในปฏิกิริยาอันนี้ ..ครูก็จะเอาสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตมา แล้วก็เอาแสงส่องเข้าไป

reaction right here what I'm doing is creating a copper sulfate solution. I'm shining light

แล้วครูก็จะปรับเปลี่ยนค่าความเข้มข้น เพื่อที่จะได้เห็นว่า

through it. And what I can do is I can vary the amount of concentration and you can see

ปริมาณของแสงที่ผ่านออกมาจะลดลง ถ้าหากว่า

that the amount of light of that is being transmitted is going to decrease as we add

เรามีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น .. จากนั้นครูก็จะเก็บข้อมูลตัวอย่างเหล่านั้นไว้

more of the concentration. I could then start collecting some sample data. So let me change

ลองเปลี่ยนจาก 50 เป็น 75 เป็น 100 มิลลิโมล ก็จะเห็นว่าครูกำลังเพิ่มความเข้มข้นของ

it from 50 to 75 to 100 millimoles. In other words let me increase the amount of that copper

สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตนี้ .. ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเรามักจะเริ่มจาก สารตั้งต้นปริมาณอันนึง ..จากนั้น

sulfate solution. Generally what you would do is start with a stock solution and then

ก็จะค่อยๆเจือจางไปเรื่อยๆ ..เราก็จะเห็นว่าปริมาณการส่องผ่าน ก็จะเปลี่ยนไป

dilute it over time. And you can see that the amount of transmittance rather is changing

ทีนี้ ถ้าครูอยากจะเอามาวาดเป็นกราฟ ..ลองให้ครูเอาข้อมูลที่เพิ่งเก็บได้ มาวาดเป็นกราฟดู

over time. Now if I wanted to graph that, let me graph the data that I've just collected,

ที่เห็นตรงนี้ก็จะเป็นค่าความเข้มข้น บนแกน X นี่ แล้วก็จะมีค่าการส่องผ่าน

now right here I've got the concentration on the x-axis. And then the transmittance.

ซึ่งก็คือ ปริมาณของแสงที่สามารถทะลุผ่านสารนั้นออกมาได้

In other words the amount of light that's allowed through that sample and we'll generally

ด้วยการใช้คัลเลอร์มิเตอร์จากเครื่องสเปคโตรโฟโตมิเตอร์ในการวัด ..ครูก็จะได้กราฟมาตรฐานออกมาอย่างที่เห็น

use something like a colorimeter of spectrophotometer to measure that. And now I've got my standard

ก็จะเห็นว่า เมื่อครูเพิ่มค่าความเข้มข้น ..การส่องผ่านก็จะลดลง

curve. And so you can see that as I increase the concentration, that transmittance is dropping

จากนั้น ก็จะเริ่มเข้าใกล้ค่าลิมิต ..ทีนี้ ครูก็สามารถจะเอาตัวอย่างในการทดลองอันนึงมา

off. And it's kind of approaching a limit. So what could I do is I could take a sample

แล้วก็วัดสารตั้งต้นไว้ ..ครูสามารถหยุดดูค่าที่เวลาต่างๆได้ เพื่อที่จะ

and I could measure the reactants. I could then stop it at different times. And I could

หาว่าสารตั้งต้นถูกใช้ไปเท่าไร ..พอรู้ว่าเป็นมิลลิโมลแล้ว

figure out how much of it is actually being consumed. Once I know that my millimoles I

ครูก็สามารถหาค่าเวลาที่ใช้ไปได้ ..สามารถหาอัตราการเกิดปฏิกริยาได้

could figure out the time it's taking. I could figure out the rate of the reaction. Now it's

ทีนี้ ..ความเข้าใจในสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลก็มีความสำคัญเช่นกัน ... ซึ่งครูก็มี

important that you understand what's going on at the molecular level. And so this nice

แบบจำลองของ PHET เอามาใช้เป็นเครื่องมือช่วย ..และที่เห็นเป็นสีเหลือง และอีกสองอันในรูปนี้

little phet simulation will help out. And so in this one the yellow and the other two

ก็คือสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ..สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ..

are going to represent the reactants and there's products. The reactants and products. In other

นั่นก็คือ จะเกิดการเปลี่ยนจากสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์ แล้วกลับมาเป็นสารตั้งต้นอีกที ซึ่งปฏิกริยาอันนี้เกิดได้สมบูรณ์ ไม่มีปัญหาอะไร

words it's converting from reactants to products and back again. Now this is working perfectly

เนื่องจากแนวการชน (ของโมเลกุล) นั้น เป็นแนวตรงสมบูรณ์ หมายถึงทุกครั้งที่เกิดการชน ก็จะทำให้

because they're lined up perfectly. In other words every every time they hit there's a

เกิดปฏิกิริยาที่สมบูรณ์แบบ ..แต่ ทีนี้ให้ครูลองเปลี่ยนมุมดู .. ตอนนี้สารตั้งต้นไม่ได้เข้าไปชน

perfect reaction. But let me angle that initial shot. Now the reactant doesn't hit the other

ตรงตำแหน่งที่ควรเป็น ..ก็ทำให้ไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์ได้ ..ก็จะเห็นความสำคัญของ

reactant perfectly. And so we can't convert it to those products. And so it's really important

แนวการชนดังกล่าว .. ทีนี้ ให้ครูลองเพิ่มจำนวนปฏิกริยาดู

that we're lining them up. And so let me now get a number of those reactions. That was

ตอนนี้จะน่าเบื่อนิดนึง .. ให้ครูลองใส่สารตั้งต้นตัวอื่นเข้าไปด้วยดู เราจะเรียกตัวนี้ว่า

a little bit boring. So let me add a number of different reactants. We're going to call

สารตั้งต้น A แล้วก็ให้ครูใส่สารตั้งต้นตัวอื่นๆ เข้าไป ..ก็จะเห็นได้ว่า

those reactants A. Now let me add a number of different reactants like this. And so you

เมื่อมีการเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น ..โอกาสในการชน

can see by increasing the concentration of those reactants it's more likely for them

ก็จะมีสูงขึ้น ..แต่ก็นั่นแหละ ..ก็ยังไม่เกิดปฏิกริยาขึ้น เนื่องจากยังมี

to hit each other. But again we're not getting that reaction occurring because we don't have

พลังงานไม่สูงพอ .. ครูก็เลยจะเพิ่มอุณหภูมิเข้าไป ..ทีนี้ ก็จะเห็นว่า

a high enough energy. So now let me increase the temperature. And you can see that now

จะเริ่มมีปฏิกิริยาเกิดขึ้น ..และถ้าเราจะติดตามดูจำนวน

we're starting to have reactions occur. And if I were to keep track of the amount of those

ของสารตั้งต้นที่เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ในเวลาที่กำหนด เราก็จะพอมีความเข้าใจได้ ในเรื่องของ

reactants converting into products over time then I have a pretty good idea of what's going

อัตราการเกิดปฏิกิริยานี้ ...มาสรุปกันว่ามีปัจจัยอะไรบ้าง? ..อุณหภูมิอย่างนึงละ

on with the rate of reaction. So what things could affect this? Well temperature. As we

เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ โมเลกุลก็จะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้เพิ่มโอกาส

increase the temperature, the molecules are going faster so they're more likely to run

ในการชนมากขึ้น .. โอกาสการเกิดปฏิกริยาก็มากขึ้น จำนวนโมเลกุล ..หมายถึง

into each other. More likely to have that reaction. If there's more of them, a higher

ความเข้มข้น หรือถ้าเราบีบมันเข้าไปด้วยความดัน ..ยิ่งมีความดันสูงขึ้น

concentration or if we squeeze them together, if we have a higher pressure that's going

อัตราการเกิดก็มากขึ้นเช่นกัน ..สุดท้าย พื้นผิว ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน

to increase the rate of their reaction as well. And then finally surface area is incredibly

ทั้งหมดนี้ ไล่เรียงกันลงมาที่ระดับของอะตอม แต่ถ้าจะบอกว่าเราเพียงสนใจแค่

important. All of these are broken down to the level of the atom. But let's say we just

มีแต่ก้อนสาร A ขนาดใหญ่เท่านั้น ไม่มีการย่อยแยกออกมา อย่างในกรณีของตู้รถไฟ

had a big tablet filled with A. And it hadn't been broken down, just like that big train

ตอนต้นของวิดีโอนั่น ..ก็ย่อมจะต้องใช้เวลานานมากกว่าจะสลายลงไปได้หมด ..และปฏิกริยาก็จะเกิดขึ้น

car at the beginning, it's going to take a long time for us to breakdown. And the reactions

บริเวณพื้นผิวเท่านั้น ..เป็นอัตราการเกิดปฏิกริยาที่ช้ามาก .. ..ก็มาสรุป

could only occur on the surface. And that would be a slow rate of reaction. And so did

กันว่าเราได้เรียนการตีความหมายของผลการทดลองเรื่องอุณหภูมิแล้วหรือไม่? เราสามารถที่จะเริ่มด้วยการ

you learn to interpret the results of an experiment regarding temperature. Could you start by

การหาปริมาณของสารตั้งต้น แล้วคอยวัดเมื่อเวลาผ่านไปได้หรือไม่? ถ้าทำได้ ..

figuring out the amount of reactants and then measuring it over time? If you could, you

ก็หมายความว่า เรารู้วิธีการคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาแล้ว .. ก็หวังว่าคงเป็นประโยชน์บ้าง

know how to calculate the rate reaction and I hope that was helpful.