ชุดที่ 8 ปฏิกิริยาเคมี ปริมาณสารสัมพันธ์ กรด–เบส และเคมีในชีวิตประจำวัน

ชุดนี้ครอบคลุมสาระที่ 2 วิทยาศาสตร์กายภาพ มาตรฐาน ว 2.1 เรื่องปฏิกิริยาเคมี การดุลสมการ กฎทรงมวล โมลและปริมาณสารสัมพันธ์ ความเข้มข้นและการละลาย อัตราการเกิดปฏิกิริยา พลังงานกับปฏิกิริยา สมดุลเคมี กรด–เบส รีดอกซ์และไฟฟ้าเคมี ปิโตรเลียม พอลิเมอร์ เคมีในชีวิตประจำวัน และเคมีสีเขียว

ซีรีส์ติวสอบครูผู้ช่วย เอกวิทยาศาสตร์ทั่วไป 2569 • exammvp.com

สรุปเนื้อหาสำคัญ

1. ปฏิกิริยาเคมี การดุลสมการ และกฎพื้นฐาน

• ประเภทปฏิกิริยา: สังเคราะห์ (A + B → AB), สลายตัว (AB → A + B), แทนที่เดี่ยว (A + BC → AC + B), แทนที่สองตำแหน่ง/ตกตะกอน (aq + aq → s), เผาไหม้ (ไฮโดรคาร์บอน + O₂ → CO₂ + H₂O), สะเทิน (กรด + เบส → เกลือ + น้ำ)
• ดุลสมการ: ดุลธาตุที่ปรากฏน้อยที่สุดก่อน ทิ้ง O และ H ไว้ท้าย ถ้าได้เศษส่วนให้คูณทั้งสมการ ห้ามแก้ตัวห้อยในสูตร
• กฎทรงมวล (ลาววอซีเย): มวลรวมก่อน = หลังปฏิกิริยา ต้องทดสอบใน ระบบปิด ถ้ามีแก๊สหนีออก มวลที่ชั่งจะลดลง
• กฎสัดส่วนคงที่ (เพราสต์): สารประกอบชนิดเดียวกันมีอัตราส่วนมวลธาตุคงที่ไม่ขึ้นกับแหล่งที่มาหรือปริมาณ
• กฎการรวมปริมาตรของเกย์-ลูสแซก + กฎของอาโวกาโดร: แก๊สที่ T และ P เดียวกัน อัตราส่วนปริมาตร = อัตราส่วนโมล (ของเหลวไม่นับปริมาตรแก๊ส)

2. โมลและปริมาณสารสัมพันธ์

• 1 mol = 6.02 × 10²³ อนุภาค, n = m/M, ปริมาตรแก๊สที่ STP (0 °C, 1 atm) = 22.4 dm³/mol
• จำนวนอะตอม = จำนวนโมเลกุล × จำนวนอะตอมในสูตร (กับดักคลาสสิก: ตอบจำนวนโมเลกุลแทนอะตอม)
• สูตรเอมพิริคัล: % มวล → สมมติ 100 g → หาร M ของธาตุ → หารค่าน้อยสุด → อัตราส่วนอย่างต่ำ, สูตรโมเลกุล = (สูตรเอมพิริคัล)ₙ โดย n = มวลโมเลกุล ÷ มวลสูตรเอมพิริคัล
• ขั้นตอนคำนวณจากสมการ: มวล A → โมล A → ×(สัมประสิทธิ์ B/สัมประสิทธิ์ A) → โมล B → มวล B
• สารกำหนดปริมาณ: นำ “โมล ÷ เลขสัมประสิทธิ์” ของแต่ละสาร ตัวที่ได้ค่าน้อยที่สุดหมดก่อน ผลิตภัณฑ์คิดจากตัวนี้เท่านั้น
• ร้อยละผลได้ = (ผลได้จริง ÷ ผลได้ตามทฤษฎี) × 100 โดยผลได้ตามทฤษฎีคิดผ่านโมลของสารกำหนดปริมาณ

3. สารละลาย ความเข้มข้น และการละลาย

• % w/w = g ตัวละลายใน 100 g สารละลาย, % w/v = g ใน 100 cm³, % v/v = cm³ ใน 100 cm³
• mol/dm³ = n ÷ V(dm³) และแปลงจาก % w/v ได้ด้วย (% w/v × 10) ÷ M
• ppm = (มวลตัวละลาย ÷ มวลทั้งหมด) × 10⁶ ≈ mg/kg ≈ mg/L สำหรับน้ำ, 1 ppm = 1,000 ppb
• การเจือจาง C₁V₁ = C₂V₂ (ปริมาณตัวละลายคงที่) ปริมาตรสารเข้มข้นที่ตวงต้องน้อยกว่าปริมาตรสุดท้ายเสมอ
• กราฟการละลาย: ค่าบนกราฟคิดต่อน้ำ 100 g ต้องปรับตามมวลน้ำจริงก่อนคำนวณการตกผลึก
• ของแข็งส่วนใหญ่ละลายได้มากขึ้นเมื่อร้อน ส่วนแก๊สละลายได้น้อยลงเมื่อร้อน (การละลายของแก๊สคายความร้อน) แต่ละลายได้มากขึ้นเมื่อความดันสูง

4. อัตราการเกิดปฏิกิริยาและพลังงาน

• อัตราเฉลี่ย = Δปริมาณ ÷ Δเวลา, อัตราขณะใด = ความชันของเส้นสัมผัส อัตรามักลดลงตามเวลาเพราะสารตั้งต้นลดลง
• ทฤษฎีการชน: ต้องชนด้วยพลังงาน ≥ Ea และทิศทางเหมาะสม
• ปัจจัย: ความเข้มข้น/ความดัน และพื้นที่ผิว → ชนบ่อยขึ้น, อุณหภูมิ → สัดส่วนอนุภาคที่มีพลังงาน ≥ Ea เพิ่มขึ้นมาก, ตัวเร่ง → ลด Ea ผ่านกลไกใหม่ (ไม่เปลี่ยน ΔH และตำแหน่งสมดุล), ตัวหน่วง → ชะลอปฏิกิริยา
• แผนภาพพลังงาน: ΔH = E(ผลิตภัณฑ์) − E(สารตั้งต้น), Ea = E(ยอด) − E(สารตั้งต้น), Ea ย้อนกลับ = E(ยอด) − E(ผลิตภัณฑ์)
• พลังงานพันธะ: ΔH = ΣE(พันธะที่สลาย) − ΣE(พันธะที่สร้าง) ค่าลบ = คายความร้อน, ค่าบวก = ดูดความร้อน
• ตัวอย่างดูดความร้อน: ละลาย NH₄NO₃ (แพ็กเย็น) ตัวอย่างคายความร้อน: การเผาไหม้, CaO + H₂O, ถุงอุ่นผงเหล็ก

5. สมดุลเคมีและกรด–เบส

• หลักเลอชาเตอลิเย: เพิ่มสารใดระบบใช้สารนั้น, เพิ่มความดันเลื่อนไปทางโมลแก๊สน้อย, เพิ่มอุณหภูมิเลื่อนไปทางดูดความร้อน, ตัวเร่งไม่เลื่อนสมดุล
• อาร์เรเนียส: กรดให้ H⁺ เบสให้ OH⁻ ในน้ำ | เบรินสเตด–ลาวรี: กรดให้โปรตอน เบสรับโปรตอน คู่กรด–เบสต่างกัน 1 H⁺
• ที่ 25 °C: pH = −log[H⁺], pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14 กรดเจือจางมาก pH เข้าใกล้ 7 แต่ไม่เกิน 7
• ไทเทรต: โมลกรด × จำนวน H⁺ = โมลเบส × จำนวน OH⁻ (H₂SO₄ ใช้ NaOH 2 เท่า) จุดยุติคือจุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ควรใกล้จุดสมมูลที่สุด
• เลือกอินดิเคเตอร์: กรดแก่–เบสแก่ (pH ≈ 7) ใช้ได้หลายชนิด, กรดอ่อน–เบสแก่ (pH > 7) ใช้ฟีนอล์ฟทาลีน, กรดแก่–เบสอ่อน (pH < 7) ใช้เมทิลออเรนจ์หรือเมทิลเรด
• บัฟเฟอร์ = กรดอ่อน + คู่เบส ต้านการเปลี่ยน pH ได้ระดับหนึ่ง เช่น H₂CO₃/HCO₃⁻ ในเลือด (pH ≈ 7.4)
• ฝนกรด pH < 5.6 จาก SO₂ และ NOₓ กัดกร่อนหินปูนและหินอ่อน ยาลดกรดใช้เบสอ่อนหรือเบสที่ละลายน้ำน้อย

6. รีดอกซ์และไฟฟ้าเคมี

• เลขออกซิเดชัน: ธาตุอิสระ = 0, ผลรวมในสารประกอบ = 0, ในไอออน = ประจุ, O = −2, H = +1, หมู่ 1 = +1, หมู่ 2 = +2
• ออกซิเดชัน = เสียอิเล็กตรอน (เลขออกซิเดชันเพิ่ม), รีดักชัน = รับอิเล็กตรอน (เลขออกซิเดชันลด) ตัวรีดิวซ์คือสารที่ถูกออกซิไดซ์
• เซลล์กัลวานิก: แอโนด (ออกซิเดชัน, ขั้วลบ) → อิเล็กตรอนไหลผ่านลวด → แคโทด (รีดักชัน, ขั้วบวก) สะพานเกลือให้ไอออนเคลื่อนที่ ไม่ใช่อิเล็กตรอน
• E°cell = E°แคโทด − E°แอโนด ถ้าเป็นบวก ปฏิกิริยาเกิดได้เอง
• ชุบโลหะ: ชิ้นงานต่อขั้วลบ (แคโทด) โลหะชุบต่อขั้วบวก (แอโนด) สารละลายมีไอออนของโลหะชุบ
• ป้องกันสนิม: ทาสี/เคลือบ, อาบสังกะสี (Zn เป็นแอโนดเสียสละ), ผูกแท่ง Mg/Zn กับตัวเรือหรือท่อ ส่วนดีบุกปกป้องได้เฉพาะเมื่อผิวเคลือบไม่มีรอย

7. ปิโตรเลียม พอลิเมอร์ และเคมีในชีวิตประจำวัน

• หอกลั่นลำดับส่วน: ยอดหอเย็น (แก๊ส C₁–C₄) → แนฟทา/แก๊สโซลีน → น้ำมันก๊าด → ดีเซล → น้ำมันหล่อลื่น → กากยางมะตอยที่ฐาน (ร้อนที่สุด)
• เลขออกเทน: ไอโซออกเทน = 100, n-เฮปเทน = 0 (ใช้กับเบนซิน) | เลขซีเทน: ใช้กับดีเซล
• LPG (โพรเพน + บิวเทน) หนักกว่าอากาศ สะสมที่ต่ำ และต้องเติมสารให้กลิ่น (เมอร์แคปแทน) เพื่อให้รู้เมื่อรั่ว | NGV (มีเทน) เบากว่าอากาศ ลอยขึ้นและฟุ้งกระจายเร็ว
• พอลิเมอไรเซชันแบบเติม: มอนอเมอร์มี C=C (PE, PP, PVC, PS) | แบบควบแน่น: มีโมเลกุลเล็กหลุดออก (PET, ไนลอน)
• เทอร์โมพลาสติก: อ่อนตัวเมื่อร้อน หลอมใหม่ได้ | เทอร์โมเซต: ร่างแห ไม่อ่อนตัว (เมลามีน เบกาไลต์)
• รหัสพลาสติก: 1 PET, 2 HDPE, 3 PVC, 4 LDPE, 5 PP, 6 PS, 7 อื่น ๆ
• สบู่ (RCOO⁻Na⁺) เกิดไคลสบู่ในน้ำกระด้าง (Ca²⁺, Mg²⁺) ผงซักฟอก (–SO₃⁻) ใช้ในน้ำกระด้างได้ดีกว่า
• สารห้ามใช้ในอาหาร: บอแรกซ์ (กระดาษขมิ้นเป็นสีแดง), ฟอร์มาลิน, กรดซาลิซิลิก ห้ามผสมน้ำยาฟอกขาว (NaOCl) กับกรด เพราะเกิด Cl₂
• ปุ๋ย: มวลปุ๋ย = มวลธาตุที่ต้องการ × (M ปุ๋ย ÷ มวลธาตุในหนึ่งสูตร) ยูเรียมี N ≈ 46.7%

8. เคมีสีเขียว

• แนวคิดหลัก: ป้องกันการเกิดของเสียดีกว่าบำบัด, ใช้วัตถุดิบหมุนเวียน, ใช้ตัวเร่งแทนสารที่ใช้แล้วหมดไป, ลดพลังงาน, ใช้ตัวทำละลายที่ปลอดภัย, ออกแบบสารให้ย่อยสลายได้
• การประหยัดอะตอม = (มวลผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ÷ มวลผลิตภัณฑ์ทั้งหมด) × 100 ปฏิกิริยาการเติมมักได้ 100%
• แนวสอบชอบถาม: แยกให้ออกระหว่างกฎทรงมวล (มวลรวมคงที่เสมอ) กับการประหยัดอะตอม (มวลไปอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเท่าใด)