เฉลย 2
อธิบาย
ปฏิกิริยาเคมี (Chemical reaction) คือกระบวนการที่เกิดจากการที่สารเคมีเกิดการเปลี่ยนแปลงแล้วส่งผลให้เกิดสารใหม่ขึ้นมาซึ่งมีคุณสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม การเกิดปฏิกิริยาเคมีจำเป็นต้องมีสารเคมีตั้งต้น 2 ตัวขึ้นไป (เรียกสารเคมีตั้งต้นเหล่านี้ว่า "สารตั้งต้น" หรือ reactant)ทำปฏิกิริยาต่อกัน และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางเคมี ซึ่งก่อตัวขึ้นมาเป็นสารใหม่ที่เรียกว่า "ผลิตภัณฑ์" (product) ในที่สุด สารผลิตภัณฑ์บางตัวอาจมีคุณสมบัติทางเคมีที่ต่างจากสารตั้งต้นเพียงเล็กน้อย แต่ในขณะเดียวกันสารผลิตภัณฑ์บางตัวอาจจะแตกต่างจากสารตั้งต้นของมันโดยสิ้นเชิง แต่เดิมแล้ว คำจำกัดความของปฏิกิริยาเคมีจะเจาะจงไปเฉพาะที่การเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอน ซึ่งก่อให้เกิดการสร้างและสลายของพันธะเคมีเท่านั้น แม้ว่าแนวคิดทั่วไปของปฏิกิริยาเคมี โดยเฉพาะในเรื่องของสมการเคมี จะรวมไปถึงการเปลี่ยนสภาพของอนุภาคธาตุ (เป็นที่รู้จักกันในนามของไดอะแกรมฟายน์แมน)และยังรวมไปถึงปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกด้วย แต่ถ้ายึดตามคำจำกัดความเดิมของปฏิกิริยาเคมี จะมีปฏิกิริยาเพียง 2 ชนิดคือปฏิกิริยารีดอกซ์ และปฏิกิริยากรด-เบส เท่านั้น โดยปฏิกิริยารีดอกซ์นั้นเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนเดี่ยว และปฏิกิริยากรด-เบส เกี่ยวกับคู่อิเล็กตรอน
ในการสังเคราะห์สารเคมี ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ จะถูกนำมาผสมผสานกันเพื่อให้เกิดสารผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ในสาขาวิชาชีวเคมี เป็นที่ทราบกันว่า ปฏิกิริยาเคมีหลายๆ ต่อจึงจะก่อให้เกิดแนวทางการเปลี่ยนแปลง (metabolic pathway) ขึ้นมาเนื่องจากการที่จะสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์โดยตรงนั้นไม่สามารถทำได้ในตัวเซลล์ในคราวเดียวเนื่องจากพลังงานในเซลล์นั้นไม่พอต่อการที่จะสังเคราะห์ ปฏิกิริยาเคมียังสามารถแบ่งได้เป็นปฏิกิริยาอินทรีย์เคมีและปฏิกิริยาอนินทรีย์เคมี
เฉลย 2
ตอบ 2.
อธิบายปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic reaction) เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแล้วระบบจะคายพลังงานให้กับสิ่งแวดล้อม
ตัวอย่างการเกิดปฏิกิริยาเคมีแบบคายความร้อน โดยการทดลองหยดกลีเซอรีนลงบนเกล็ดโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (ด่างทับทิม) ไว้สักครู่ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนมีเปลวไฟลุกไหม้ขึ้น
ปฏิกิริยาดูดความร้อน (endothermic reaction) เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแล้ว ระบบจะดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมทำให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเย็นลง สัมผัสจะรู้สึกเย็น สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องใช้พลังงาน (Energy) ในการทำกิจกรรมต่างๆ ได้แก่ การหายใจ การเจริญเติบโต การเคลื่อนไหว การขับถ่าย การลำเลียงสาร พลังงานส่วนใหญ่ที่สิ่งมีชีวิตได้จากการสลายสารอาหารด้วยกระบวนการทางเคมี และพลังงานที่ได้เป็นพลังงานเคมี ซึ่งพลังงานเคมีจะเกิดขึ้นได้จะต้องมาจากปฏิกิริยาเคมี
เฉลย
ตอบ 4.
อธิบาย
ฝนกรด หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6
ฝนกรด (Acid Rain) วัดได้จากการใช้เสกลที่เรียกว่า pH ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อยเพราะว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ ส่วนฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6 ฝนกรดส่วนมากพบในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีน ตะกอนกรดสามารถอยู่ในรูปของฝน หมอก หิมะ และมีผลกระทบต่อพืช สัตว์น้ำ และสิ่งก่อสร้างต่างๆ ลมที่พัดแรงสามารถพัดพาอนุภาคกรดไปพื้นที่อื่นได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร
เฉลย
ตอบ 1.
อธิบาย กรดไฮโดรคลอริก หรือ กรดเกลือ (อังกฤษ: hydrochloric acid) เป็นสารประกอบเคมีประเภทกรดละลายในน้ำ โดยเป็นสารละลายของไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) เป็นกรดแก่, เป็นส่วนประกอบหลักของกรดกระเพาะ (gastric acid) และใช้กันอย่างกว้างในอุตสาหกรรมเป็นของเหลวที่มีพลังการกัดกร่อนสูง
กรดไฮโดรคลอริก หรือ มูเรียติกแอซิด ถูกค้นพบโดย "จาเบียร์ เฮย์ยัน" (Jabir ibn Hayyan) ราวปี ค.ศ. 800 ช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรม (Industrial Revolution) ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ เช่น วีนิลคลอไรด์ สำหรับผลิต PVC พลาสติก และ MDI/TDI (Toluene Diisocyanate) สำหรับผลิต พอลิยูลิเทน, (polyurethane) และใช้ในการผลิตขนาดเล็กเช่น การผลิต เจนลาติน (gelatin) ใช้ปรุงอาหาร, และ ใช้ฟอกหนัง กำลังผลิตในปัจจุบันประมาณ 20 ล้านเมตริกตัน ต่อปี (20 Mt/a) ของก๊าซ HCl
เฉลย
ตอบ 2.
อธิบาย สัญลักษณ์นิวเคลียร์
A
X
Z
A = เลขมวล = จำนวนโปรตอน + นิวตรอน
X = สัญลักษณ์ของธาตุ
Z = เลขอะตอม = จำนวนโปรตอน
1. เลขมวล (Mass Number) คือ เลขที่แสดงจำนวนโปรตอนและนิวตรอน
2. เลขอะตอม (Atomic Number) คือ จำนวนโปรตอนภายในอะตอม
เฉลย
ตอบ 4.
อธิบาย วาเลนซ์อิเล็กตรอน (อังกฤษ:valance electrons) ในทาง วิชาเคมี คือ อิเล็กตรอน ที่อยู่ในวงโคจรของ อิเล็กตรอน ชั้นนอกสุดของอะตอม อิเล็กตรอน เหล่านี้จะมีส่วนร่วมใน ปฏิกิริยาเคมี ด้วย ธาตุที่มีอิเล็กตรอน ชั้นนอกสุดเต็มมักจะไม่ไวต่อปฏิกิริยา ส่วนธาตุที่มี อิเล็กตรอน ชั้นนอกสุดเกือบเต็มหรือเกือบว่างเช่นโลหะอะคาไล และ ฮาโลเจน จะมีความไวต่อปฏิกิริยา
เฉลย
ตอบ 3.
อธิบาย คุณสมบัติทางเคมี
ดีเกลือฝรั่งใช้ชื่อทางเคมีว่า แมกนีเซียมซัลเฟต Magnesium Sulfate MgSO4 ชื่อสามัญเรียกว่า Epsom Salt หรือ Bitter Salt เหตุเพราะมีรสขมฝาด ไม่ได้เค็มเหมือนเกลืออย่างที่เข้าใจ ลักษณะที่ใช้กันจะเป็นผงผลึกหรือเกล็ดขาว ซึ่งได้มาจากการนำน้ำทะเลมาเคี่ยวจนแห้ง เหลือเป็นเกลือสะตุ แต่ยังมีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นจากอากาศอยู่ ดังนั้น เมื่อวางดีเกลือทิ้งไว้ในอุณหภูมิห้อง จะทำให้จับตัวแข็งเป็นก้อน
เฉลย
ตอบ 4.
อธิบาย พันธะไอออนิก คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวก(cation) และไอออนลบ(anion) อันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน จากโลหะให้แก่อโลหะ โดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากว่าโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน(ionization energy)ต่ำ แต่อโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน(electron affinity)สูง ดังนั้นโลหะจึงมีแนวโน้มที่จะให้อิเล็กตรอน และอโลหะมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอน
เฉลย
ตอบ 0.3 g/min
เฉลย
เขียนเป็นสัญลักษณ์ของธาตุและสารประกอบในปฏิกิริยาได้ดังนี้
Mg = แมกนีเซียม
HCl = กรดไฮโดรคลอริก (กรดเกลือ)
MgCl2 = แมกนีเซียมคลอไรด์
H2 = ไฮโดรเจน
เฉลย
ตอบ 5 วัน
ครึ่งชีวิตของธาตุ ( Half life t1/2 ) หมายถึง เวลาที่สารนั้นใช้ในการสลายตัวไปจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณสารเดิม เราสามารถคำนวณหามวลที่เหลือจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีได้ถ้าทราบครึ่งชีวิตของธาตุนั้น โดยคำนวณจากสูตร
N0
N =
2 n
เมื่อ T
n=
t 1
2
โดย t1/2 = ช่วงเวลาครึ่งชีวิต.,
N = มวลที่เหลือ , T = เวลาที่กำหนดให้ในการสลายตัว
N0 = มวลที่เริ่มต้น
ตัวอย่าง ธาตุ X 80 กรัม มีครึ่งชีวิต 25 วัน จงหาว่า
1) ในเวลา 125 วัน จะเหลือสาร X อยู่กี่กรัม
2) ถ้าเหลือสารอยู่ 0.625 กรัม ต้องใช้เวลากี่วัน
วิธีทำ T 125
(1)หาค่า n = 5
t 1 25
2
จาก N0 80
N = = = 2.5 กรัม
2n 25
(2) จาก N0
N = 2n
จะได้ว่า 80 n = 7
0.625 = 2n
จาก t
n = , t = 7x25 = 175
25
ดังนั้นจะต้องใช้เวลา 175 วัน
เนื่องจากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดมีครึ่งชีวิตไม่เท่ากัน จึงสามารถนำครึ่งชีวิตของธาตุไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น การใช้ครึ่งชีวิตของ C-14 หาอายุของวัตถุโบราณที่มี C –14 เป็นองค์ประกอบซึ่ง C-14 ในบรรยากาศเกิดจากไนโตรเจนรวมตัวกับรังสีคอสมิกเกิดปฏิกิริยาดังนี้
714N + 01n 614C + 11H
ในบรรยากาศเมื่อคาร์บอนทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะมี 12CO2 ปนกับ
14CO2 ซึ่งพืชนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสง เมื่อสัตว์กินพืชเป็นอาหาร C-14 ก็เข้าสู่ร่างกายของสัตว์ ในขณะที่พืชหรือสัตว์ยังมีชีวิตอยู่ 14CO2 จะถูกรับเข้าไปและขับออกมาตลอดเวลาจึงทำไห้ C -14 ในสิ่งมีชีวิตคงที่ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงการรับ C-14 ก็สิ้นสุด และ C-14 ก็เริ่มสลายตัว ทำไห้ปริมาณลดลงเรื่อยๆ ดังนั้นถ้าทราบปริมาณ C-14 ขณะนั้น ก็สามารถทำนายอายุจากสิ่งนั้นได้จากอัตราการสลายตัวของ C-14 เช่น พบว่าซากไม้ที่ใช้ทำเรือโบราณลำหนึ่งมีอัตราการสลายตัวของ C-14 ลดลงไป
ครึ่งหนึ่งจากปริมาณเดิมขณะที่ต้นไม้นั้นยังมีชีวิตอยู่ จึงอาจสรุปได้ว่าซากเรือนั้นมีอายุประมาณ 5,730 ปี ซึ่งเท่ากับครึ่งชีวิตของ C –14 วิธีการนี้มีประโยชน์มากสำหรับทำนายอายุของวัตถุราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่น ไม้ กระดูก หรือสารอินทรีย์
