ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีอาจจะใช้เวลาในการเกิดที่แตกต่างกัน โดยส่วนใหญ่ในเชิงอุตสาหกรรมต้องการให้ปฏิกิริยาเคมีดำเนินไปอย่างรวดเร็วเพื่อประหยัดพลังงาน หรือสารที่เกี่ยวข้องดังนั้นจึงต้องใช้สารเคมีบางชนิดปริมาณน้อยเติมลงไปในปฏิกิริยาเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิ
นักวิจัยภาควิชาวิศวกรรมเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ลดการเกิดผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการ การผลิตสารเคมีมูลค่าเพิ่มสูงด้วยกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม อาศัยวิธีการสังเคราะห์ทางเคมีโดยไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ไม่ว่าจะเป็นการผลิตโพรพิลีนไกลคอล สารเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องใช้ต่างๆ ซึ่งการผลิตเชิงพาณิชย์ใช้กระบวนการเฉพาะที่มีขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน และยังใช้สารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นสารอันตราย
ที่มา หนังสือพิมพ์กรุงเทพธุรกิจ
จากประเด็นข่าวดังกล่าวเป็นที่น่าสนใจว่า ในวงการอุตสาหกรรมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีได้นำตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีเข้ามาช่วยในกระบวนการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตผลิตภัณฑ์ในระยะเวลาอันรวดเร็วทำให้ลดต้นทุนค่าใช้ในกระบวนการผลิตได้ ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีมีความสำคัญต่อการผลิตสิ่งต่างๆ โดยใช้ระยะเวลาที่รวดเร็ว
เนื้อหาสาระสำหรับกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
ช่วงชั้นที่ 4 สาระที่ 3 : สารและการเปลี่ยนแปลง มาตรฐาน ว 3.2
ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี
ตัวเร่งปฏิกิริยา(Catalyst) จัดเป็นสารเคมีชนิดหนึ่งที่เติมลงไปในปริมาณเล็กน้อย จะส่งผลให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากสารดังกล่าวจะช่วยลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเคมีทำให้สารตั้งต้นสามารถทำลายพันธะเดิมและสร้างพันธะใหม่กลายเป็นสารผลิตภัณฑ์ได้โดยใช้ระยะเวลาน้อยกว่าปฏิกิริยาที่ไม่มีการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดจะได้ตัวเร่งปฏิกิริยากลับคืนแต่อาจจะมีสภาพทางกายภาพเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่นเช่น การเผาโพแทสเซียมคลอเรต(KClO3) จะได้โพแทสเซียมคลอไรด์(KCl) และก๊าซออกซิเจน(O2)ดังนี้
2KClO3(s) + MnO2 (s) → 2KCl(s) + 3O2(g)
ปฏิกิริยาจะเกิดเร็วขึ้น ถ้าเติมตัวเร่งปฏิกิริยาคือ MnO2
อาจจะแสดงการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีซึ่งมีการลดพลังงานกระตุ้นดังแสดงในภาพที่ 1
ภาพที่ 1 แสดงการดำเนินไปของปฏิกิริยาเคมีที่เอมไซม์และไม่มีเอมไซม์
ที่มา https://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/biochem_web/Picture/Enz_01.jpg
ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี ในทางชีววิทยาอาจเรียกว่า เอนไซม์ (Enzyme) ซึ่งเป็นสารประเภทโปรตีนทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตโดยการทำงานของเอนไซม์จะเป็นไปตามหลักการแม่กุญแจกับลูกกุญแจ (Lock and Key Theory)
ภาพที่ 2 การทำงานของเอนไซม์
ที่มา https://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/HIV/images/enzyme.jpg
คำถามเพื่อนำไปสู่การอภิปรายในห้องเรียน
1. ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่นักเรียนรู้จักในชีวิตประจำมีอะไรบ้าง ให้ยกตัวอย่าง
2. ให้นักเรียนอธิบายกลไกการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี
3. นักเรียนสรุปสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีได้ว่าอย่างไร
4. นักเรียนนำตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไปใช้ในการดำเนินชีวิตประจำวันหรือไม่ อย่างไร
กิจกรรมเสนอแนะมีรายละเอียดดังนี้
ให้นักเรียนทำกิจกรรมการทดลองเรื่อง "เนื้อหมักน้ำสัปปะรด" มีรายละเอียดดังนี้
1. แบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มๆ ละ 3-5 คน พร้อมใบงานการทดลอง "เนื้อหมักด้วยน้ำสัปปะรด"
2. ให้นักเรียนทำการทดลองตามใบงานการทดลองซึ่งมีรายละเอียดดังนี้
- นำเนื้อจำนวน 2-3 ชิ้นใส่ในบีกเกอร์ขนาด 50 mL สังเกตคุณภาพเกี่ยวกับสี สภาพของชิ้นเนื้อ และอื่นๆ ที่สังเกตได้
- นำบีกเกอร์ดังกล่าวมาเติมน้ำสัปปะรดจำนวน 10 หยด วางทิ้งไว้ 5 นาที สังเกตคุณภาพเกี่ยวกับสี สภาพของชิ้นเนื้อ และอื่นๆที่สังเกตได้
- ให้นักเรียนเปรียบเทียบสภาพของชิ้นเนื้อก่อนและหลังการทดลอง เพื่อสรุปและอภิปรายผล
3. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มสรุปและอภิปรายผลภายในกลุ่ม
4. ครูตั้งคำถามนักเรียนทั้งห้องเกี่ยวกับผลการทดลองเพื่อให้นักเรียนเกิดการเปรียบเทียบคุณภาพของเนื้อที่หมักด้วยน้ำสัปปะรดกับเนื้อที่ไม่ได้หมัก
การบูรณาการกับกลุ่มสาระการเรียนรู้อื่นๆ
- คณิตศาสตร์ (การคำนวณหาค่าพลังงานกระตุ้นจากกราฟแสดงความก้าวหน้าของปฏิกิริยาเคมี)
- สุขศึกษา (การย่อยอาหารอย่างมีประสิทธิภาพ)
อ้างอิง/แหล่งที่มา
- ตัวเร่งปฏิกิริยา
- สัปปะรด
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=2274