Reversible Reactions Bozeman Science Thai English

Reversible ReactionsYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 79K views 340 likes 18 dislikes 23 Jan 2014

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาเคมีพื้นฐานลำดับที่ 62 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้

Hi. It's Mr. Andersen and this is chemistry essentials video 62. It's on reversible reactions.

ปฏิกริยาส่วนใหญ่ของที่เรารู้จักคุ้นเคย อย่างเช่นการระเบิดของดอกไม้ไฟนั้น จะมีทิศทางของปฏิกริยา

Most of the reactions we're familiar with, like the explosion of fireworks goes from

ที่เดินจากสารตั้งต้น ไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ .. พูดอีกอย่างก็คือ ทั้งดินปืน ตัวประสาน และโลหะต่างๆ นั้น

reactants to products. In other words that gun powder and the binder and the metals are

จะถูกเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ แล้วก็มักจะไม่เปลี่ยนกลับมา เป็นดินปืนอีก .. หรืออย่างถ้าเราเอาฟืนมาเผา

converted into products but it doesn't go back to being fireworks again. Or if we burn

นั่นก็จะมีการเปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์อย่างคาร์บอนไดออกไซด์ กับ น้ำ มีการปล่อยพลังงานจำนวนมาก

wood we're converting that into products, carbon dioxide, water. We're releasing a lot

ในรูปของแสงและความร้อนนั้น แล้วก็จะไม่เปลี่ยนกลับไปเป็นสารตั้งต้นอีก

of that energy as light and heat, but it doesn't go back to being reactants again. And so it

นักเคมีตั้งแต่ในอดีตนั้น ใช้เวลาอยู่นานทีเดียว กว่าที่จะกำหนดนิยาม ความหมายที่เหมาะสมของปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้นี้ ..ซึ่งก็ได้ถูกนิยามเป็นครั้งแรก

took chemists a long time to identify the reversible reaction. It was first identified

โดย คล้อด เปโธเลย์ (Claude Bethollet) ซึ่งได้สังเกตอะไรบางอย่าง ที่ทะเลสาบอะไรสักแห่งในอียิปต์

by Claude Bethollet. And what he was doing was looking at some lakes in Egypt and he

เป็นสารที่ปกติแล้ว จะเป็นสารตั้งต้น .. นั่นคือโซเดียมคาร์บอเนต ..ซึ่งเขารู้ว่า

found something that normally is a reactant. He found some sodium carbonate. He knew that

โซเดียมคาร์บอเนตกับแคลเซียมคลอไรด์นั้น จะรวมตัวกันเป็นเกลือ กับแคลเซียมคาร์บอเนต

sodium carbonate and calcium chloride would combine to form salt and calcium carbonate

ซึ่งก็คือหินปูนนั่นเอง .. แต่ตอนนั้น เขายังไม่รู้ว่ามีปฏิกริยาย้อนกลับเกิดขึ้นอยู่

which is essentially limestone. But he didn't know that the reverse occurred. And so he

จนกระทั่งเขาได้พบสิ่งต่างๆ รวบรวมข้อมูลแล้วก็นิยามออกมา เป็นหลักของปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้ ... ซึ่งตรงนี้ เราจะใช้

found different levels of this and identified it as a reversible reaction. And we use an

ลูกศรที่ชี้ไปทั้งสองทิศทาง เพื่อแสดงถึงการที่สารตั้งต้น เปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์

arrow that goes both directions to show that the reactants are being converted to products

แล้วก็มีสารผลิตภัณฑ์ที่เปลี่ยนกลับมาเป็นสารตั้งต้นด้วย .. ก็เป็นอันว่าปฏิกริยาต่างๆ นั้น ถ้าไม่เป็นแบบที่ย้อนกลับไม่ได้

and the products back to reactants again. And so reactions can either be irreversible

ก็จะเป็นแบบที่ย้อนกลับได้ .. และในปฏิกิริยาแบบที่ย้อนกลับไม่ได้นั้น จะมีลูกศรที่ชี้จากด้านซ้ายไปด้านขวา .. มีสารตั้งต้น

or reversible. And an irreversible reaction the arrow goes from left to right. Reactants

เปลี่ยนเป็นสารผลิตภัณฑ์ .. แต่ในแบบที่ย้อนกลับได้นั้น จะเริ่มจากมีสารตั้งต้นเปลี่ยนเป็นสารผลิตภัณฑ์ มีผลิตภัณฑ์เปลี่ยนเป็นสารตั้งต้น

become products. But in a reversible one reactants become products, products become reactants

และในที่สุดก็จะมาถึงจุดที่เรียกว่า จุดสมดุล อันเป็นจุดที่แม้ว่าสารตั้งต้น

and it eventually hits something called an equilibrium state, where even though reactants

ยังคงเปลี่ยนแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ และผลิตภัณฑ์ก็ยังเปลี่ยนเป็นสารตั้งต้นอยู่ ผลรวมทั้งหมดจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป .. มีตัวอย่าง

are becoming products and products reactants, the sum amount is not changing. And so some

ที่ครูจะยกมาให้ดูอันนึง แต่ว่าอันนี้จะเป็นทางกายภาพ (ไม่ใช่ทางเคมี) ก็ตอนที่เราเอาน้ำมาทำให้ระเหย จากนั้น

examples I'll talk about are going to be physical, for example when you evaporate water and then

ก็ทำให้ควบแน่นกลับมาอีก ..นี่ก็เป็นปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้ หรืออีกอันก็เช่นตอนที่เราเอาเกลือมาละลายในน้ำ พอเอาน้ำออก

it condenses again, that's a reversible reaction. Or when you dissolve salt in water, remove

ก็จะกลับมาเป็นเกลืออีก อันนี้ก็จะเป็นปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้ทางเคมี

the water and it's salt again, that would be a chemical reversible reaction. They're

ซึ่งมีความสำคัญมากในทางชีววิทยา .. อย่างเรื่องของกลิ่น นี่ก็ เป็นอีกตัวอย่างนึงของปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้

incredibly important in biology, so smell for example is a reversible reaction where

โดยที่โมเลกุลของสารที่ส่งกลิ่นในอากาศ เข้ามารวมตัวกับ ตัวจับกลิ่นออลแฟคตอรี (olfactory receptors) แล้วก็แยกตัวออกมาอีก

molecules in the air bind to olfactory receptors in your nose and then they'll let go again.

หรือในเรื่องของสิ่งแวดล้อม ตอนที่คาร์บอนไดออกไซด์ ปล่อยออกมาจากสิ่งมีชีวิต กับไปสู่ดิน สู่บรรยากาศ

Or environmentally as carbon moves from life, to soil, to atmosphere, that's going to be

นี่ก็เป็นปฏิกิริยาย้อนกลับได้เช่นกัน ..ถึงตอนนี้ ครูก็จะเอาแบบจำลองมาให้ดู อันนี้เป็นแบบจำลองของ PHET

reversible reaction as well. And so I want to start with a model. This is a PHET model.

โดยตัวของมันเองนั้นไม่เชิงเป็นตัวอย่างที่ดีปฏิกริยาย้อนกลับเท่าไรนัก แต่สามารถเอามาใช้อธิบายกลไกของปฏิกริยาแบบนี้ได้ ..เริ่มจากทางด้านซ้าย

It's not a reversible reaction per se, but it shows how they work. And so on the left

ก็จะมีโมเลกุลอยู่จำนวนนึง ให้ชื่อว่า A มีมสีเป็นสีเขียว แล้วก็จะ

side we've got some molecules, we'll call those A and we'll color them green. And they're

เคลื่อนที่ไปมาแบบไม่เป็นระเบียบ ..พอเคลื่อนมาทางด้านขวา มันก็จะ

just going to randomly bounce around. When they move to the right side they're going

กลายเป็นสีแดง หรือ ก็คือสารผลิตภัณฑ์ ..เราก็จะเห็นได้ว่า ตราบเท่าที่ระดับความสูงที่ตั้งไว้

to become red and we'll call those products. And you can see as long as the level is the

เท่ากันทั้งสองด้าน ปริมาณสารทั้งสองก็จะมีประมาณเท่าๆกัน ..แต่พอครูเลื่อนระดับของด้านขวาลงมา ก็จะทำให้เกิด

same we have about the same amount. But as I move it down on the right side, now there's

ความแตกต่างกันของพลังงานศักย์ระหว่างด้านทั้งสอง ก็จะทำให้ มีการเคลื่อนที่จากทางด้านซ้ายมาทางด้านขวา

more potential energy over there. And so it's moving from the left side to the right side.

ตอนนี้เราก็จะมีผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น แต่ก็ยังมีการเคลื่อนที่ ในทั้งสองทิศทางอยู่นั่นเอง ..หรือถ้าเราลดระดับ

Now we have more products then we do reactants. But it goes both ways. Or if we move it down

ทางด้านซ้ายลงมาแทน .. เราก็จะมีสารตั้งต้นมากกว่าผลิตภัณฑ์ .. โดยที่โมเลกุลพวกนี้

on the left side, now we're starting to get more reactants than products. The molecules

จะเริ่มจาการเคลื่อนที่ไปมาทั้งสองด้าน ..จนในที่สุดก็จะมาอยู่ที่จุดเสถียร หรือมาถึงจุดที่เรียกว่าเป็นภาวะสมดุล

are moving back and forth. It eventually stabilizes or it reaches an equilibrium state. And so

มีอีกวิธีนึงที่เราอาจจะจะเอามาเป็นตัวอย่างเปรียบเทียบดู ก็เช่น ในเรื่องของการเต้นรำ .. ลองสมมติว่า

a way to think about this, another analogy, is to think about it as a dance. Imagine that

มีเวทีการเต้นรำอันนึง มีทั้งผู้หญิงและผู้ชาย .. ก่อนจะเริ่มเต้น ก็จะเป็นช่วงเวลาของสารตั้งต้น

we have a dance. And the females and males, before the dance, are going to be like reactants.

พอมีการจับคู่เต้นรำ ก็จะกลายเป็นสารผลิตภัณฑ์ .. เมื่อไรก็ตามที่เพลงจบลง

And as they choose partners they're becoming products. But each time the song changes they

ก็อาจจะมีการสลับคู่เต้น คือมีการผสมปนเปกันเกิดขึ้น โดยที่สารตั้งต้นนั้น

may switch to a different partner. And so as they do that we're mixing. Reactants are

ก็กลายเป็นผลิตภัณฑ์ แต่บางครั้งผลิตภัณฑ์ก็จะกลายเป็นสารตั้งต้น .. ซึ่งถ้าเราทำเครื่องหมายไว้

becoming products but sometimes those products are becoming reactants. And so if we label

ก่อนจับคู่ ทุกคนก็จะเป็นสารตั้งต้น พอจับคู่แล้ว ก็กลายเป็นผลิตภัณฑ์

them, everybody before they started coupling up is a reactant. Everybody after is going

แต่เมื่อเกิดขึ้นแล้วก็ใช่ว่าจะหยุดอยู่แค่นั้น ยังสามารถเปลี่ยนกลับมาได้ด้วย

to be a product. But it doesn't just stay that way. It can reverse again. And so if

ถ้าจะเขียนเป็นสมการก็จะได้อย่างนี้ มีสารตั้งต้นทางด้านซ้าย แล้วก็

I were to write this as an equation we would have our reactants on the left side and then

ลูกศรสองทางที่มีความหมายว่า สามารถแปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์ได้ และผลิตภัณฑนั้น ก็สามารถเปลี่ยนกลับมาเป็นสารตั้งต้นได้เช่นกัน

this double arrow means they can become products. But those products, just as likely can become

ที่นี้ กลับมาที่ตัวอย่างของปฏิกริยาทางเคมีของจริงกันดู เราก็จะมีไนโตรเจนไดออกไซด์

reactants again. Now again, let's add a real chemical reaction here. Now we've got nitrogen

ซึ่งกำลังมีการเปลี่ยนแปลงทำนองเดียวกันกับตัวอย่างของการเต้นรำเมื่อครู่ รวมตัวกันเข้าเป็นสารผลิตภัณฑ์

dioxide which is forming this kind of a dance where it's forming together to make a product

ที่เรียกว่าไดไนโครเจนเตตราออกไซด์ ..เราก็จะเห็นการเปลี่ยนแปลง ของไนโตรเจนไดออกไซด์

called dinitrogen tetraoxide. And so we can get the movement of this nitrogen dioxide

ไปเป็นผลิตภัณฑ์ แล้วผลิตภัณฑ์ก็สามารถกลับไปเป็นสารตั้งต้นได้อีก เราจึงเขียนสมการ

into this product. The product can go back to becoming reactants again. So we would write

ออกมาเป็นอย่างที่เห็นนี้ จะมีกาซอยู่สองโมลทางด้านซ้าย

the equation like this. We have simply two moles of this gas on the left side, one mole

มีกาซอีกหนึ่งโมลทางด้านขวา .. ครูจะยกตัวอย่างอีกอันนึงให้ดู ตัวอย่างทางกายภาพ

on the right side. And so let me give you some examples of this. A physical example

ของปฏิกิริยาย้อนกลับ ก็อาจจะเป็นกรณีการระเหยของน้ำ เมื่อมีอุณหภูมิสูงขึ้น ก็จะไปสลาย

of a reversible reaction could be evaporation of water. When we heat it up we're breaking

พันธะไฮโดรเจน แล้วก็เปลี่ยนจากของเหลวเป็นกาซ แต่พอเย็นตัวลง

those hydrogen bonds and it's moving from a liquid to a gas. But if we cool it down

ก็จะเกิดการควบแน่นอีกครั้ง .. นี่ก็คือตัวอย่างของปฏิกริยาที่ย้อนกลับได้ทางกายภาพ

then we're simply going to have condensation again. So we've reversed that physical reaction.

หรือในทางเคมี ถ้าเราเอาเกลือมาละลายน้ำ ก็คือเอาโซเดียมคลอไรด์

Or chemically. If we take salt and dissolve it in water, so if we add sodium chloride

ใส่ลงไปในน้ำ แล้วจะเป็นอย่างไร? ก็จะละลาย นั่นก็เพราะว่า

to water what's going to happen to it? It's going to dissolve. And that's because the

โมเลกุลของน้ำจะไปทำให้อิออนของโซเดียมและคลอรีน แยกออกจากกัน

water molecules are ushering these ions of sodium and chloride away from each other.

แต่ถ้าเราเอาน้ำออกไป จะเกิดอะไรขึ้น? ... เราก็จะเห็นการตกผลึก

But if we remove that water, what's going to happen? We're going to precipitate that

กลับมาเป็นเกลืออีก ซึ่งเป็นตัวอย่างของกระบวนการในทางชีววิทยาที่มีความสำคัญมาก

salt and it's going to come back again. In biology it's incredibly important, so how

การรับกลิ่นนั้นมีกลไกอย่างไร? ก็จะมีโมเลกุลที่ลอยอยู่ในอากาศเข้ามาที่จมูก

do you smell? There are molecules out in the air and as you smell those move up into your

และที่ส่วนด้านบนของจมูกก็จะเป็นส่วนที่เรียกว่าออลแฟคทอรี่บัลบ์ (olfactory bulb)

nose. And at the top of your nose, up here, you have this olfactory bulb. If we were to

ขยายเข้าไปดูใกล้ๆ ก็จะเห็นว่ามีเส้นประสาทเล็กๆเหล่านี้

zoom into that a little bit what happens is you have all of these modified neurons, we

เป็นเซลล์ประสาทรับกลิ่นที่คอยจับโมเลกุลในอากาศ

call those olfactory neurons, that are just waiting to receive a molecule. And as those

เมื่อไปรวมตัวกันทางเคมีเข้ากับเซลล์ประสาทออลแฟคทอรี่ ก็ทำให้เกิดการรับรู้กลิ่นขึ้นได้ สัญญานประสาทนี้

molecules chemically bind to that olfactory sensor you sense smell. That neural impulse

จะถูกส่งไปยังสมองเพื่อการรับรู้กลิ่น ...ถ้าไม่มีการรวมตัวทางเคมีแล้ว

is going to go to your brain and you can smell it. But if it didn't unbind you would just

การรับรู้กลิ่นก็จะไม่เกิดขึ้น ปฏิกริยาย้อนกลับได้นี้จึงมีความสำคัญ

have that same smell forever. So it's important that this is a reversible reaction. Environmentally

ในทางสิ่งแวดล้อมก็เช่นกัน .. ลองนึกดูว่าที่ไหนเป็นแหล่งที่ใหญ่ที่สุดของคาร์บอน? คำตอบก็คือมีมากที่สุดในดินนั่นเอง

as well. Where is most of the carbon on our planet? It's actually locked in the soil.

แต่ก็สามารถปล่อยออกสู่บรรยากาศผ่านทางกระบวนการการหายใจ แล้วก็จะผ่านกลับมา

But we can release that into the atmosphere through respiration. And we could move it

ให้กับสิ่งมีชีวิตอีกครั้งผ่านทางการสังเคราะห์แสง คาร์บอนนั้นจึงนับว่ามีความสำคัญเป็นอย่างมาก

back into living material through photosynthesis. And so carbon is incredibly important, levels

ระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศก็มีความสำคัญมาก และก็เป็นปฏิกิริยาย้อนกลับทางด้านสิ่งแวดล้อมอันนึง

of carbon in the atmosphere are really important. But it's a reversible environmental reaction.

ก็สรุปว่า พวกเราน่าจะได้เรียนรู้พอที่จะอธิบายปรากฎการณ์ต่างๆ จากการสังเกตกระบวนการที่ย้อนกลับได้

And so did you learn to construct an explanation based on observations of different reversible

หวังว่าคงเป็นอย่างนั้น และก็หวังว่าคงจะเป็นประโยชน์บ้าง

processes? I hope so. And I hope that was helpful.