ปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน

            รอบๆ ตัวเราและในร่างกายเรามีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาปฏิกิริยาเคมีเกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารต่างๆ มีผลให้พลังงานของระบบเปลี่ยนไปและให้ผลิตภัณฑ์หรือสารใหม่เกิดขึ้นปฏิกิริยาเคมีบางชนิดเกิดขึ้นเอง แต่บางชนิดต้องได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งก่อนจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้

            ปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน อุตสาหกรรม เกษตรกรรมและทางการแพทย์ในขณะเดียวกันปฏิกิริยาบางชนิดก็ให้ผลลบต่อสิ่งแวดล้อมและชีวิตของมนุษย์เองปฏิกิริยาเคมีแต่ละชนิดมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก 5 ประการ ได้แก่ ความเข้มข้น พื้นที่ผิว อุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยา และธรรมชาติของสาร ผลของปัจจัยดังกล่าวสามารถหาได้จากการทดลอง

            การที่มนุษย์สามารถปรับเปลี่ยนและควบคุมปัจจัยต่างๆ ดังกล่าวได้ ทำให้มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาได้อย่างกว้างขวาง สารต่างๆ ในโลก รวมทั้งสิ่งของเครื่องใช้ต่างๆ ล้วนแต่เป็นผลผลิตที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีของสารที่มีอยู่บนพื้นโลกเกือบทั้งสิ้น เมื่อเราทราบวิธีการเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว  เราก็สามารถนำความรู้มาใช้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ต่างๆ และป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการกับสิ่งต่างๆ ในชีวิตประจำวันเพื่อรักษาสภาพของสิ่งนั้นให้สามารถใช้งานได้นานขึ้น

1. ปฏิกิริยาเผาไหม้เชื้อเพลิง ฝนกรด

            ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่างๆ เช่น แก๊ส NGV น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และถ่านหิน เป็นต้น เชื้อเพลิงเหล่านี้ใช้ในยานยนต์ และโรงงานอุตสาหกรรม ยังก่อให้เกิดผลเสียต่อสภาวะแวดล้อมด้วย เช่น ปรากฏการณ์เรือนกระจก สำหรับถ่านหินซึ่งมีกำมะถันร้อยละ 1-4 อยู่ในรูป FeS₂

(ไอร์ออน (IV)ซัลไฟด์ หรือไพไรต์ (pyrite) เมื่อนำถ่านหินมาเผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยา ดังนี้

โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง

            โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ ตั้งอยู่ที่อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปางมีกำลังผลิตกระแสไฟฟ้า2,625 MW ใช้ถ่านลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง ปีละประมาณ 17.5 ล้านตัน มีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ถูกปล่อยออกมา ประมาณ 1,300 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ถูกปล่อยออกมาจะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศ ได้แก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO₃) ดังสมการ

เมื่อแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ถูกกับความชื้นในอากาศ จะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกับละอองน้ำได้กรดกำมะถัน (กรดซัลฟิวริก H₂SO₄) ดังสมการ

ถ้ากรดกำมะถัน (H₂SO₄ ) ที่เกิดขึ้นมีปริมาณมาก เมื่อฝนตกลงมาก็จะชะลงมากับฝน เรียกว่า ฝนกรด (acid rain)

            การเผาไหม้ถ่านหินซึ่งมีส่วนประกอบของกำมะถัน(ซัลเฟอร์) จากโรงงานหรือโรงไฟฟ้าที่มีการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ทำให้เกิดสารมลพิษหลักคือ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ในขณะที่การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ทำให้เกิดออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_X) เมื่อสารมลพิษทั้ง 2 ชนิดลอยขึ้นไปในอากาศจะรวมตัวกับไอน้ำกลายเป็นกรดซัลฟูลิคและกรดไนตริก เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนเป็นสารประกอบซัลเฟตและไนเตรตสะสมในอากาศจนในที่สุดรวมตัวกับน้ำฝน ตกลงสู่พื้นดินกลายเป็น “ฝนกรด”

ฝนกรด

( ที่มารูป ::: http://www.adeq.or.th/UserFiles/acid.jpg )

  

คำว่า ฝนกรด (acid rain) ถูกใช้ครั้งแรกในปี 1872 โดย Robert Angus Smith ชาวอังกฤษ เขานำมาอธิบายถึงการตกสะสมของกรดในเมืองแมนเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งตอนนั้นมีการปฏิวัติทางด้านอุตสาหกรรม

ฝนกรด (Acid Rain)

            ฝนกรด  หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 วัดได้จากการใช้สเกลที่เรียกว่า pH ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อย ฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6 ฝนกรดเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีผล กระทบทั้งต่อระบบนิเวศ สุขภาพมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เมื่อฝนที่ตกลงมามีสภาพเป็นกรดทำให้สามารถกัดกร่อนสิ่งก่อสร้างรวมทั้ง ต้นไม้และพืชพันธุ์ต่างๆ ล้มตาย น้ำฝนที่ซึมลงดินหรือไหลบนผิวดินจะทำให้ทั้งดินและแหล่งน้ำมีสภาพเป็นกรด มีผลกระทบต่อพืชและสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บริเวณนั้นจนเกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศทั้งบนบกและในน้ำ

ความขัดแย้งในสังคม

            ปัญหาที่เกิดจากการใช้พลังงานนั้นนอกจากจะทำให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ก่อให้เกิดปัญหาทางสังคมอีกด้วย เช่น กรณีการสร้างโรงไฟฟ้าหลายแห่ง มักจะเกิดการต่อต้านจากชาวบ้านรอบๆ โครงการที่ไม่เห็นด้วยไม่ว่าจะในประเด็นความมั่นใจในผลกระทบจากเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตกระแส ไฟฟ้า ประเด็นความขัดแย้งเรื่องที่ดินหรือประเด็นความไม่เชื่อถือรายงานการ วิเคราะห์ผลกระทบสิ่งแวดล้อมหรืออีไอเอ จนทำให้เกิดการชุมนุมประท้วงและสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน 

สาเหตุของการเกิดฝนกรด

            ในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีนที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆจะมีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂)และออกไซด์ของไนโตรเจน เช่น แก๊สไนโตรเจนมอนอกไซด์ (NO) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) โอโซน (O₃) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ถูกปล่อยสู่บรรยากาศ เกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก มีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

            แก๊สNO₂ ในอากาศเมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NO และอะตอมอิสระของออกซิเจนซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O₂ เป็น O₃

ผลกระทบ
            1. ทำให้ดินเป็นกรดเพิ่มขึ้น มีผลต่อการเพาะปลูก เช่น ผลผลิตของพืชน้อยกว่าปกติ
            2. ฝนกรดทำให้ดินเปรี้ยวจุลินทรีย์หลายชนิดในดินที่มีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืชถูกทำลาย ซึ่งจะมีผลกระทบในแง่การย่อยสลาย

            3. ฝนกรดสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอาหารที่สำคัญของพืช เช่น แคลเซียม,ไนเตรต และโพแทสเซียมทำให้พืชไม่สามารถนำธาตุอาหารเหล่านี้ไปใช้ได้
            4. แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศทำให้ปากใบปิดซึ่งจะมีผลกระทบต่อการหายใจของพืช
            5. ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำยังมีผลกระทบด้านระบบนิเวศ ที่อยู่อาศัยรวมถึงการดำรงชีวิตอีกด้วย
            6. ฝนกรดสามารถละลาย calcium carbonate ในหินทำให้เกิดการสึกกร่อนเช่น พิรามิดในประเทศอียิปต์และ ทัชมาฮาลในประเทศอินเดีย เป็นต้นนอกจากนี้ยังมีฤทธิ์กัดกร่อนทำลายพวกโลหะทำให้เกิดสนิมเร็วขึ้นอีกด้วย
            7. ฝนกรดทำลายวัสดุสิ่งก่อสร้างและอุปกรณ์บางชนิด คือ จะกัดกร่อนทำลายพวกโลหะเช่น เหล็กเป็นสนิม เร็วขึ้น สังกะสีมุงหลังคา ที่ใกล้ๆ โรงงานจะผุ กร่อนเร็ว สังเกตได้ง่าย นอกจากนี้ยังทำให้วัสดุอื่นๆ ผุกร่อนเร็วขึ้นด้วย
            8. ฝนกรดจะทำลายทรัพยากรธรรมชาติ เช่น ปู หอย กุ้ง มีจำนวนลดลงหรือสูญพันธุ์ไปได้เพราะฝนกรดที่เกิดจากแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์และเกิดจากแก๊สไนโตรเจนออกไซด์ จะทำให้น้ำในแม่น้ำทะเลสาบ มีความเป็นกรดเพิ่มขึ้น ถ้าเกิดอย่างรุนแรงจะทำให้สัตว์น้ำดังกล่าวตาย

สวนหินผางาม จังหวัดเลย

            สวนผาหินงามเป็นความมหัศจรรย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงด้านธรณีวิทยา จนเป็นปฏิมากรรมธรรมชาติอันน่าทึ่ง มีสภาพเป็นเทือกเขาสูง ต่อมาเทือกเขาหินปูนได้ถูกน้ำฝนและกระแสลมกัดเซาะ รวมทั้งความชื้นยังทำปฏิกริยากับก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์เกิดเป็นกรดกัดกร่อน ให้ร่องหินปูนแตกลึกมากขึ้นเรื่อย ๆ จนมีสภาพดังปัจจุบัน

การกัดกร่อนของฝนกรด ทำให้เกิดร่องหินปูน และสนิมที่โลหะ

การควบคุมและป้องกัน

            1. การลดตัวการที่จะทำให้เกิดฝนกรด โดยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลให้น้อยลง ทำให้ค่าความเป็นกรดในน้ำฝนลดลงได้
            2. ปรับปรุงการเผาไหม้เพื่อควบคุมการเกิดสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจนด้วยการลด อุณหภูมิให้ต่ำลงกว่า 1,500 องศาเซลเซียสควบคุมปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในการสันดาปให้เพียงพอ
            3. ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อกำจัดมลพิษก่อนระบายออกสู่บรรยากาศ ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง และเพิ่มความยุ่งยากในการบำรุงรักษาอีกไม่น้อย การสร้างปล่องควันสูงลิบลิ่วไม่สามารถแก้ปัญหามลพิษทางอากาศได้ แต่เป็นการผลักปัญหาจากสถานที่ใกล้เคียงไปยังแหล่งที่อยู่ห่างไกลมากกว่า เท่านั้นสำหรับพวกเราควรระมัดระวัง การดื่มน้ำฝนที่เป็นกรดและสารพิษอื่นๆ ซึ่งตกลงมาผ่านอากาศที่เป็นมลพิษในเมืองใหญ่

การกำจัดกำมะถันจากถ่านหิน

        บดถ่านหินให้เป็นผงแล้วใช้แม่เหล็กดูดเอา FeS₂ ออกมา วิธีนี้จะแยก FeS₂ ออกมาไม่ได้สมบูรณ์ มีค่าใช้จ่ายสูง
ในกรณีที่น้ำมันเชื้อเพลิงมีกำมะถันปะปนอยู่ อาจกำจัดโดยการพ่น แก๊สไฮโดรเจน ลงในน้ำมันเชื้อเพลิงโดยมีโลหะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยากำมะถันจะถูกแยกออกมาในสภาพแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S)
        ในปัจจุบันโรงงานไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินจะไม่กำจัดถ่านหินออกก่อน แต่จะใช้การกำจัดแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์แทน ซึ่งวิธีการนี้สามารถลดกำมะถันได้ถึงร้อยละ 95 แต่จะเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂)
ปล่อยออกสู่อากาศแทน ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้

2. ปฏิกิริยาการเกิดสม๊อก

            หมอก (fog)  จะมีอนุภาคเล็กๆ ของน้ำเป็นองค์ประกอบ เกิดขึ้นในสภาวะอากาศร้อนเนื่องจากไอน้ำในอากาศถูกทำให้เย็นลงอย่างกระทัน

            ควัน (Smoke) เป็น สารผสมระหว่างเขม่า ขี้เถ้า และวัสดุต่าง ๆ ที่เกิดมาจากกองเพลิง รวมทั้งพวกแก๊สและไอต่าง ๆ ด้วย ผลของเขม่าและควันไฟ คือทำให้ผู้ป่วยสำลักและอาจถูกเผาที่ผิวหน้าหรือตามตัว รวมทั้งปิดบังทางออกต่าง ๆ ทำให้หนีออกจากบริเวณอันตรายไม่ได้

            สม็อก (Smog มาจากภาษาอังกฤษคำว่า smoke + fog) ถือเป็นกลุ่มหมอกควันที่เป็นมลภาวะทางอากาศอย่างหนึ่ง ซึ่งมลพิษถูกกักเก็บไว้ในอากาศเนื่องจากปรากฏการณ์เปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งมลพิษเหล่านี้เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ถ่านหิน น้ำมัน เช่น แก๊ส SO2, NO2 และ O3 ตลอดจนฝุ่นละอองและสารไฮโดรคาร์บอนที่เป็นละอองเล็กๆ สม็อกเป็นปัญหาทางด้านสภาพอากาศที่มักเกิดขึ้นในแหล่งชุมชน ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารมลพิษต่างๆ ที่มีอยู่ในอากาศกับแสงอาทิตย์ก่อให้เกิดเป็นลักษณะของหมอกควันซึ่งสามารถ แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

            1. หมอกควันแบบซัลฟิวรัส (sulfurous smog) หรือที่เรียกว่า หมอกเทา (gray-air smog) เป็นหมอกควันที่พบมากในบรรดาเมืองอุตสาหกรรมที่มีสภาพอากาศหนาวและมีความ ชื้นสูง เช่น นิวยอร์ก ลอนดอน เป็นต้น สาเหตุมาจากโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ มีการใช้ถ่านหินหรือเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์อื่นๆ เป็นเชื้อเพลิง แล้วมีการปล่อยของเสียทั้งพวกอนุภาคและแก๊สต่างๆ ออกมาโดยเฉพาะพวกแก๊สซัลเฟอร์ออกไซด์ หมอกควันประเภทนี้จะยิ่งเห็นได้ชัดเจนมากในช่วงฤดูหนาว เพราะมีการใช้เชื้อเพลิงมากขึ้นและเป็นช่วงที่มีความชื้นสูงอุณหภูมิสูง

            2. หมอกควันแบบโฟโตเคมิเคิล (photochemical smog) หรือที่เรียกว่าหมอกน้ำตาล (brown-airsmog) เป็นหมอกควันที่เกิดจากการปล่อยมลพิษจากเครื่องยนต์ต่างๆ หรือโรงไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นพวกแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และพวกไฮโดรคาร์บอนต่างๆ เมื่อแก๊สเหล่านี้เกิดปฏิกิริยาเคมีกับแสงอาทิตย์ จะก่อให้เกิดมลพิษได้แก่ โอโซน (ozone) เป็นต้น หมอกควันลักษณะนี้มักเกิดในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศอบอุ่นถึงแห้งแก๊ส NO₂ ในอากาศ เมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NO และอะตอมอิสระของออกซิเจน ซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O₂เป็น O₃

แก๊สNO₂ ในอากาศ เมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NO และอะตอมอิสระของออกซิเจน ซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O₂เป็น O₃

 ปฏิกิริยาการเกิดสม็อก (Smog) 

3. ปฎิกิริยาการเกิดสนิมเหล็ก
            สนิม (rust) เป็นโลหะส่วนที่มีการเปลี่ยนสภาพไปจากเดิม เนื่องจากได้รับปฏิกิริยาเคมีที่มีอากาศ น้ำ หรือความร้อนเป็นตัวการสำคัญทำให้โลหะมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิม เช่น สีที่เปลี่ยนไป มีความแข็งแรงลดลง และทำให้เกิดการผุกร่อน ตัวอย่างที่เราพบเห็นอยู่บ่อยๆ ได้แก่ เหล็ก จะมีสนิมอยู่ 2 ชนิด คือ สนิมสีน้ำตาลอมแดง หรือ สนิมสีแดง และสนิมสีดำ นอกจากนี้โลหะแต่ละชนิดจะมีสีสนิมที่แตกต่างกันด้วย

          เป็นปฏิกิริยาที่พบเห็นได้ง่ายๆ กับสิ่งก่อสร้างต่างๆ ที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ แต่เป็นปฏิกิริยาที่ แก๊ส NO2 ในอากาศ เมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NOและอะตอมอิสระของออกซิเจน เกิดขึ้นอย่างช้าๆ อาจจะกินเวลายาวนาน เกิดขึ้นเมื่อมีเหล็กสัมผัสกับน้ำและความชื้น โดยจะค่อยๆ สึกกร่อน ซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O₂ เป็น O₃ กลายเป็นเหล็กออกไซด์ หรือที่เรารู้จักกันว่า สนิมเหล็ก (Fe₂O₃.H₂O) สังเกตได้จากสีและลักษณะอื่นๆ ที่แตกต่างจากเหล็ก (Fe)

ปฏิกิริยาการเกิดสนิม มีดังนี้

1.การผุกร่อนของโลหะ คือปฏิกิริยาเคมีที่เกิดระหว่างโลหะกับภาวะแวดล้อม
2.ภาวะแวดล้อมที่ทำให้ผุกร่อน คือ ความชื้น และออกซิเจน (H₂O, O₂) หรือ H₂O กับอากาศ
3.ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดในการผุกร่อน เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ 
            3.1 โลหะที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation (ให้อิเล็กตรอน)
            3.2 ภาวะแวดล้อมเป็นฝ่ายรับอิเล็กตรอน เกิดปฏิกิริยา Reduction
4. สมการแสดงปฏิกิริยาการผุกร่อน

4.ปฏิกิริยาการสลายตัวของผงฟู

         ปฏิกิริยาการสลายตัวของโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต( NaHCO₃ )โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตหรือโซเดียมไบคาร์บอเนต หรือเรียกกันทั่วไปว่า โซดาทำขนม เป็นสารเคมีที่นำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง เช่น ทำคาราเมล ใส่ในน้ำต้มผักทำให้ผักมีสีเขียว ใช้เป็นส่วนผสมของผงฟู 
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในผงฟูเมื่อได้รับความร้อน พบว่าโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตจะสลายให้ CO₂ดังสมการ

           2NaHCO₃         ^{ความร้อน}       Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

         โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตนอกจากใช้ทำขนมหลายชนิดแล้ว ยังใช้ประโยชน์ในการดับไฟป่า โดยโปรยผง NaHCO₃ จากเครื่องบินลงบริเวณเหนือไฟป่า ความร้อนจากไฟป่าจะทำให้สาร NaHCO₃ สลายตัวให้แก๊ส CO₂ ทั้งนี้แก๊ส CO₂ ที่เกิดขึ้นเป็นแก๊สที่หนักกว่าอากาศ จึงปกคลุมไม่ให้เชื้อเพลิงได้รับแก๊สออกซิเจน ทำให้บรรเทาหรือหยุดการเผาไหม้ลงได้

5. ปฏิกิริยาการสลายตัวของหินปูน

            หินปูนเป็นชื่อทั่วไปของหินที่ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) เป็นส่วนใหญ่ หินปูนมีความหลากหลายมากและมีแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน ปฏิกิริยาการสลายตัวของหินปูน มี 2 ประเภท ดังนี้

1. การสลายตัวของหินปูนด้วยความร้อน
            ปฏิกิริยาการสลายตัวของหินปูน (CaCO₃) ด้วยความร้อน ให้แก๊ส CO₂ และปูนขาว ( CaO) นำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์ ซึ่งมีปูนขาวเป็นส่วนผสมหลัก ดังสมการ

ปูนขาว

2. ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับคาร์บอเนต
            ปฏิกิริยาระหว่างหินปูนหรือแคลเซียมคาร์บอเนตกับกรดกำมะถัน(H₂SO₄) หรือกรดดินประสิว (HNO₃) ซึ่งมีอยู่ในฝนกรด เกิดเป็นแคลเซียมซัลเฟต (CaSO₄) หรือแคลเซียมไนเตรต Ca(NO₃)₂และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ดังสมการ

            ปฏิกิริยานี้ เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้รูปปั้น รูปแกะสลัก ตึกอาคาร บ้านเรือน และสิ่งก่อสร้างที่ทำด้วยหินปูนหรือหินอ่อนเกิดการสึกกร่อน ดังรูป

6. ปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 
            ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เป็นสารใช้ฟอกสีผมและฆ่าเชื้อโรค โดยปกติจะสลายตัวไปเองอย่างช้า ๆ ให้น้ำและออกซิเจนเกิดขึ้น ดังสมการ แสงสว่างและความร้อนจะช่วยเร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้น ดังนั้นจึงต้องเก็บไว้ในที่มืด หรือในภาชนะสีน้ำตาลเข้ม และในที่เย็น

            การนำไปใช้ สารละลายเข้มข้น 90 % ใช้ขับเคลื่อนจรวด (rocket propulsion) สารฟอกสีในอาหาร เป็นตัว oxidizer  เป็นสารทำความสะอาดและฆ่าเชื้อโรคที่ผิวหนัง ใช้ในทางเภสัชกรรม ทำน้ำยาบ้วนปาก น้ำยาฆ่าเชื้อ (sanitary lotion)

ใช้ขับเคลื่อนจรวด (rocket propulsion) 

            สารทำความสะอาดและฆ่าเชื้อโรคที่ผิวหนัง ใช้ในทางเภสัชกรรม ทำน้ำยาบ้วนปาก น้ำยาฆ่าเชื้อ (sanitary lotion)

กระบวนการฟอกสีฟัน
            เป็นกระบวนการทางเคมีโดยสารที่เป็น ตัวออกฤทธิ์คือ สารเพอร์ออกไซด์ (Peroxide) กลไกที่ทำให้ฟันมีสีขาวขึ้นคือ สารพวกเพอร์ออกไซด์จะแตกตัวให้ออกซิเจนที่มี อิเลคตรอนอิสระ ซึ่งจะซึมผ่านชั้นของเคลือบฟันและเนื้อฟัน เข้าไปทำปฏิกิริยากับโมเลกุลเชิงซ้อนที่มีขนาดใหญ่ และสีเข้มให้เป็นสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็กลงและมีสีจางลง ผลก็คือทำให้สีของฟันขาวขึ้น

ข้อควรระวังในสำหรับการฟอกสีฟัน

            ไม่แนะนำให้ทำการฟอกสีฟันในรายที่มีฟันสึกทั้งปากหรือมีอาการเสียวฟันทั้ง ปากอยู่แล้ว 
เนื่องจากอาจจะมีอาการเสียวฟันมากขึ้น หรือในรายที่มี วัสดุอุดฟันหน้าหลายซี่ ซึ่งถ้าจะฟอกสีฟันจะต้องอุดฟันหน้าใหม่หลังการฟอกสีแล้ว เนื่องจากวัสดุอุดฟันหน้าจะไม่ถูกฟอกสีไปด้วย หรือในรายที่ทราบว่ามีอาการแพ้สารพวกเพอร์ออกไซด์ รวมทั้งไม่แนะนำในรายที่คนไข้ตั้งครรภ์

น้ำยาโกรก (Developer) หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 
             มีลักษณะเป็นครีมหรือของเหลวใส ซึ่งส่วนใหญ่นิยมใช้ขนาด 6% เพราะหากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มากกว่า 6% จะทำให้ผมแห้ง อาจก่อให้เกิดการระคายเคืองที่หนังศีรษะ แต่ถ้าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์น้อยกว่า 6% ก็จะไม่สามารถออกซิไดซ์สีอย่างมีประสิทธิภาพ
            สารฟอกสีผมมีอยู่มากมาย ได้แก่ กลุ่มไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ต้องใช้ร่วมกับสารตัวอื่น เช่นแอมโมเนีย เพื่อให้มีคุณสมบัติเป็นด่างก่อนที่ให้ฟอกสีผมได้เร็วขึ้น เพราะถ้าใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างเดียวจะฟอกสีได้ค่อนข้างช้า

ข้อควรระวังเมื่อเกิดการแพ้สารฟอกสี

            ควรจะทดสอบก่อน ถ้าพบว่ามีอาการระคายเคืองควรเลือกใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เข้มข้นน้อยลง และลดระยะเวลาลง นอกเหนือจากอาการแพ้ระคายเคืองแล้ว ไม่ควรย้อมผมหรือฟอกสีผมขณะที่หนังศีรษะ ใบหน้า คอมีแผล รอยถลอก หรือมีปัญหาเกี่ยวกับผิวหนัง และถ้าจะทำเองอย่าให้ครีมย้อมผมเข้าตา

7.ปฏิกิริยาในดอกไม้ไฟ

            ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับดอกไม้ไฟที่สวยงาม เป็นการระเบิดของสารเคมี ทำให้เห็นสีสันที่สวยงาม เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว รุนแรงและเป็นอันตราย เพราะมีการคายพลังงานออกมา แสงสีที่เกิดขึ้นจากดอกไม้ไฟนับเป็นหัวใจสำคัญที่ดึงดูดความสนใจให้ทุกสายตาต้องจับจ้องมาที่การแสดงนี้กระบวนการเกิดแสงสีที่เกิดขึ้นเกิดมาจากปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ในเรื่อง ของ Atomic emission spectroscopy หรือการปลดปล่อยแสงจากอะตอม ซึ่งมีกลไกการเกิดขึ้นดังนี้

            เมื่ออะตอมได้รับพลังงานในรูปของความร้อน อิเล็กจะถูกกระตุ้นจากสภาวะพื้น (ground state) ขึ้นไปสู่สภาวะเร้า (excited state) ซึ่งมีระดับพลังงานสูงกว่า อะตอมจะไม่คงสภาพอยู่ในระดับนี้เนื่องจากมีพลังงานสูงเกินไปจึงลดระดับ พลังงานของอิเล็กตรอนมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า ในขณะเดียวกันพลังงานส่วนต่างที่เกิดจากการลดระดับพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

8. ปฏิกิริยาในน้ำอัดลม

          กรดคาร์บอนิก (H₂CO₃) ในน้ำอัดลม เมื่อมีการสลายตัวจะให้น้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ดังปฏิกิริยา

H₂CO₃(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)

 9. ปฏิกิริยาในแบตเตอร์รี่

(ปฏิกิริยาในเซลล์ประเภททุติยภูมิ )

เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Battery)   หรือโดยทั่วไปเรียกว่าแบตเตอรี่น้ำ (Storage Battery)ประกอบด้วยเซล 6 เซลล์ต่อกันแบบอนุกรม ซึ่งแต่ละเซลจะมีแรงดัน 2 โวลท์ จึงจ่ายแรงดันได้ 12 โวลท์ มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานเคมีแล้วจ่ายเป็นพลังงานไฟฟ้าชนิดกระแสตรง แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้งานจนไฟหมดหรือเลิกใชังานแล้ว สามารถนำไปประจุไฟเพิ่มเติมปรับสภาพทางเคมีให้กลับสู่สภาพพร้อมใช้งานเหมือนเดิมได้ คือสามารถใช้หมุนเวียนได้จนกว่าแบตเตอรี่นั้นจะเสื่อมสภาพ แบตเตอรี่ชนิดนี้ส่วนมากทำจากตะกั่ว - กรด ใช้ในรถยนต์ และในการใช้พลังงานไฟฟ้าสำรองในระบบต่างๆ

แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery)     แบตเตอรี่ คือเซลล์ไฟฟ้าหลาย ๆ เซลล์ต่อกันเป็นอนุกรม แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วนี้เป็นแบตเตอรีที่ใช้ในรถยนต์ โดยประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้า 6 เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีศักย์ไฟฟ้า 2 โวลต์ ดังนั้นแบตเตอรี่ในรถยนต์มีศักย์ไฟฟ้า 12 โวลต์

            แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะประกอบด้วยอิเล็กโทรดคือแผ่นตะกั่ว มีกรดซัลฟิวริกเจือจางเป็นอิเล็กโทรไลต์ เมื่อมีการอัดไฟครั้งแรกแผ่นตะกั่วที่ต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี (ขั้วแอโนด) จะถูกออกซิไดซ์เป็นเลด (II) ไอออน ดังสมการ

เมื่อรวมกับออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะกลายเป็นเลด (IV) ออกไซด์

            ดังนั้นที่ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) แผ่นตะกั่วจะถูกเปลี่ยนเป็นเลด (IV) ออกไซด์ขั้วไฟฟ้าจึงแตกต่างกัน(ขั้วแอโนด-ขั้วบวก: PbO₂ และขั้วแคโทด-ขั้วลบ: Pb) ทำให้สามารถเกิดกระแสไฟฟ้าได้หรือจ่ายไฟได้นั่นเองการจ่ายไฟเกิดขึ้น ดังสมการ

            อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วแอโนดหรือขั้วลบผ่านวงจรภายนอกไปยัง ขั้วแคโทดหรือขั้วบวก จากสมการจะสังเกตได้ว่ามีผลิตภัณฑ์คือ PbSO4(s) เกิดขึ้นเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อใช้แบตเตอรี่ไประยะหนึ่งความต่างศักย์จะลดลง และจะลดลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งเป็นศูนย์ ทั้งนี้เนื่องจากขั้วไฟฟ้าทั้งคู่เหมือนกัน จึงไม่มีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วทั้งสอง

            ปฏิกิริยาของเชลล์ข้างบนเป็นผัน กลับได้ ดังนั้นถ้าต้องการให้เกิดการผันกลับจึงจำเป็นต้องมีการอัดไฟฟ้าใหม่ โดยการต่อขั้วบวกของเซลล์กับขั้วบวกของแบตเตอรี่และขั้วลบกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาข้างบนก็จะเปลี่ยนทิศทางเป็นจากขวาไปซ้าย ในลักษณะนี้เลด(II) ซัลเฟตที่ขั้วลบก็จะเปลี่ยนเป็นตะกั่ว ส่วนอีกขั้วหนึ่ง เลด (II) ซัลเฟตจะเปลี่ยนเป็นเลด (IV) ออกไซด์ ดังสมการ

1) เมื่ออัดไฟครั้งแรก

2) เมื่อจ่ายไฟ

3) เมื่ออัดไฟครั้งต่อไป

* ขั้วบวก และ ลบ ของแบตเตอรี่
รูปที่ 1) และ 3) พิจารณาตามขั้วของแบตเตอรี่ภายนอก
รูปที่ 2) พิจารณาจากทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน

            จากปฏิกิริยาในขณะที่มีการจ่ายไฟฟ้า ความเข้มข้นของกรดจะลดลงเรื่อย ๆ จากปกติที่มีความถ่วงจำเพาะ ประมาณ 1.25 ถึง 1.30 แล้วแต่อุณหภูมิในขณะนั้น ๆ ถ้าหากเมื่อใดมีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า 1.20 ที่อุณหภูมิของห้องก็ควรจะมีการอัดไฟฟ้าใหม่ได้

ประโยชน์ของแบตเตอรี่รถยนต์มี 3 ประการ

1. จ่ายพลังงานให้สตาร์ทเตอร์และระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์ เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงาน
2. จ่ายพลังงานส่วนเกินให้กับรถยนต์เมื่อการใช้ไฟฟ้าในรถยนต์เกินปริมาณที่ระบบ ชาร์จไฟในรถยนต์สามารถผลิตได้
3. รักษาระดับโวล์ทเทจของระบบไฟฟ้าในรถยนต์ให้คงที่ ช่วยป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ให้เกิดความเสียหาย

10. ปฏิกิริยาสะเทินระหว่างกรดและเบส

            สารละลายที่มีสมบัติเป็นกรดเมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายเบสจะได้เกลือกับน้ำ เรียกว่า "ปฏิกิริยาสะเทิน ดังสมการ

จากการทำปฏิกิริยา จะได้เกลือมีลักษณะ 4 ประเภท โดยแบ่งเกลือตามลักษณะการไฮโดรไลซิส คือ

            1. เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสแก่ จะเป็นเกลือกลางเพราะไอออนทั้งสองไม่ทำปฏิกิริยากับ H₂OEx. เกลือกลาง NaCl KNO₃
            2. เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสอ่อน จะเป็นเกลือกรด เพราะไอออนของเบสอ่อนจะไปทำปฏิกิริยากับน้ำ ( ไฮโดรไลซิส)
            3. เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสแก่ จะเป็นเกลือเบส เพราะไอออนของกรดอ่อนจะไปทำปฏิกิริยากับน้ำ ( ไฮโดรไลซิส)
            4. เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสอ่อน เช่น NH₄CN เมื่อละลายน้ำไอออนของกรดอ่อน เบสอ่อนจะไปเล่นน้ำ ( ไฮโดรไลซิส)

ประโยชน์ของปฏิกิริยาสะเทิน

            1.เหล็กในขอแมลงต่างๆ เช่น ผึ้ง มด จะมีสมบัติเป็นกรด เมื่อถูกแมลงพวกนี้ต่อย ให้ใช้เบสอ่อน ๆ หรือผงฟูซึ่งมีสมบัติเป็นเบส เช็ดบริเวณที่ถูกแมลงต่อย

            2.เมื่อรับประทานอาหารมาก ๆ กรดเกลือในกระเพาะอาหารซึ่งเป็นน้ำย่อยจะหลั่งออกมาก ทำให้เกิดอาการท้องอืด ท้องเฟ้อ สามารถลดความเป็นกรดได้โดยรับประทานยาลดกรดซึ่งมีสมบัติเป็นเบส

            3. ดินที่มีสภาพเป็นกรดจะปลูกพืชไม่ได้ ต้องใส่ปูนขาวซึ่งเป็นเบสเพื่อลดความเป็นกรด

คลิป เรื่อง ผลของสารเคมีที่มีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม - สื่อการเรียนการสอน วิทยาศาสตร์ ม.2

แหล่งที่มา

ที่มา : นางสาวละไม ยอดโพธิ์.(2016).สารและการเปลี่ยนแปลง.ค้นหาเมื่อวันที่ 17 ธันวาคม 2559,จาก  https://sites.google.com/site/lamaiyodpho/bth-thi-1-sar-laea-kar-peliyn-plng/5-phl-ptikiriya-khemi-tx-chiwit-laea-sing-waedlxm

ที่มา : ครูโอ๋ สื่อการเรียนการสอน.(11 กรกฏาคม 2558).ผลของสารเคมีที่มีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม - สื่อการเรียนการสอน วิทยาศาสตร์ ม.2. [Video file].จาก  https://www.youtube.com/watch?v=hQDqnMBh4Ok