ปฏิกิริยาเคมี (chemical reaction) คือ การเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งหรือหลายชนิดไปเป็นสารชนิดใหม่ ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบ เช่น การเกิดความร้อน การเกิดแสง การเกิดเสียง การเปลี่ยนแปลงสี การเปลี่ยนแปลงสถานะ ฯลฯ
สมการเคมี (chemical equation) คือ สัญลักษณ์ทางเคมีที่แสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยเขียนสารตั้งต้นอยู่ทางซ้ายมือ และสารผลิตภัณฑ์อยู่ทางขวามือ และใช้ลูกศรเพื่อแสดงทิศทางของปฏิกิริยา
องค์ประกอบของสมการเคมี
สมการเคมีประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก ดังนี้
- สารตั้งต้น (reactants) คือ สารที่เข้ามามีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี เขียนอยู่ทางซ้ายมือของสมการ
- สารผลิตภัณฑ์ (products) คือ สารที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมี เขียนอยู่ทางขวามือของสมการ
- ลูกศร (arrow) คือ สัญลักษณ์ที่ใช้แสดงทิศทางของปฏิกิริยา
การเขียนสมการเคมี
การเขียนสมการเคมีมีหลักการดังนี้
- เขียนสัญลักษณ์ทางเคมีของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ให้ถูกต้อง
- ปรับจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดให้เท่ากันทั้งสองข้างของสมการ
- เขียนสภาวะของสาร เช่น แก๊ส (g) ของแข็ง (s) ของเหลว (l) หรือละลายในน้ำ (aq)
ตัวอย่างการเขียนสมการเคมี
- ปฏิกิริยาระหว่างแก๊สไฮโดรเจนกับแก๊สออกซิเจนเกิดเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
1 | 2H2(g) + O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l) |
- ปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมกับน้ำเกิดเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน
1 | Na(s) + H2O(l) → NaOH(aq) + H2(g) |
การดุลสมการเคมี
สมการเคมีที่เขียนขึ้นอาจไม่สมดุล เนื่องจากจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดไม่เท่ากันทั้งสองข้างของสมการ การดุลสมการเคมี คือ การปรับจำนวนโมลของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ให้เท่ากันทั้งสองข้างของสมการ โดยอาศัยหลักการดังนี้
- เลือกใช้ตัวเลขคูณหน้าสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ เพื่อให้จำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดเท่ากันทั้งสองข้างของสมการ
- ตัวเลขคูณหน้าสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ควรเป็นเลขจำนวนเต็ม
- ไม่ควรเปลี่ยนสัญลักษณ์ทางเคมีของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์
ตัวอย่างการดุลสมการเคมี
สมการเคมีที่ไม่สมดุล
1 | H2(g) + O2(g) → H2O(l) |
จำนวนอะตอมของธาตุออกซิเจนไม่เท่ากันทั้งสองข้างของสมการ ดังนั้น ให้เพิ่มเลขคูณหน้าสาร H2O เป็น 2 เพื่อให้จำนวนอะตอมของธาตุออกซิเจนเท่ากันทั้งสองข้างของสมการ
1 | H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) |
สมการเคมีที่สมดุลแล้ว
1 | 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) |
การประยุกต์ใช้สมการเคมี
สมการเคมีสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ ดังนี้
- คำนวณปริมาณของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์
- คำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยา
- คำนวณพลังงานที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา
- ศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยา
สรุปได้ว่า ปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงของสารหนึ่งหรือหลายชนิดไปเป็นสารชนิดใหม่ สมการเคมีคือสัญลักษณ์ทางเคมีที่แสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมี การเขียนสมการเคมีมีหลักการดังนี้ เขียนสัญลักษณ์ทางเคมีของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ให้ถูกต้อง ปรับจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดให้เท่ากันทั้งสองข้างของสมการ เขียนสภาวะของสาร สมการเคมีที่เขียนขึ้นอาจไม่สมดุล ดังนั้น จึงต้องมีการดุลสมการเคมีให้สมดุลก่อนนำไปประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ