เร่งให้เร็วได้ด้วยสารเคมี


1,185 ผู้ชม


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 MnO
        อาจจะแสดงการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีซึ่งมีการลดพลังงานกระตุ้นดังแสดงในภาพที่ 1

เร่งให้เร็วได้ด้วยสารเคมี

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)

เร่งให้เร็วได้ด้วยสารเคมี

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

อัพเดทล่าสุด