กฏอัตรา

กฏอัตรา

กฏอัตรา ( Law of Mass Action) คือ อัตราการเกิดปกิกิริยาเคมีจะเป็นสัดส่วยโดยตรงกับ ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เกิดปฏิกิริยา ค้นพบโดย Guldberg และ Waage นักเคมีชาวนอร์เวย์ ในปี ค.ศ. 1864 ดังสมการ

เมื่อสมการแสดงปฏิกิริยาเป็นดังนี้ คือ

จะได้ว่า

   เรียกสมการนี้ว่า กฏอัตรา (Rate Law)
                   เมื่อ V =   อัตราการเกิดปฏิกิริยา

  = ความเข้มข้นของสาร
                       k     = Specific reaction rate constant   คือ ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาใด ๆ ที่อุณหภูมิหนึ่ง
                  n,m     =   เป็นเลขชี้กำลังของความเข้มข้น อาจเป็นได้ทั้งจำนวนเต็มบวกหรือลบ หรืออาจเป็นจำนวนเศษส่วนก็ได้ ซึ่ง n และ m นี้จะหาได้จากการทดลอง ในกรณีที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นขั้นตอนเกียว n และ m จะมีค่าเท่ากับตัวเลขข้างหน้าของสารตั้งต้นในสมการเคมีที่ดุลแล้ว และในกรณีที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นหลายขั้นตอน อัตราเร็วของปฏิกิริยารวมจะขึ้นอยู่กับอัตราเร็วของปฏิกิริยาย่อยที่เกิดขึ้นช้าที่สุด

สำหรับค่า n และ m ถ้าค่ามีมากกว่าศูนย์ แสดงว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ A และ B นั่นคือถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น และถ้าลดความเข้มข้นของสารตั้งต้นใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะลดลง ค่า n และ m หาได้จากการทดลองโดยการเปลี่ยนความเข้มข้นของสารตั้งต้น ดูว่าเมื่อความเข้มข้นเปลี่ยนเป็นกี่เท่า อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปเป็นกี่เท่า แล้วจึงคำนวณหาตัวเลขยกกำลังออกมา

ผลบวกของค่า n และ m เรียกว่า อันดับของปฏิกิริยา ( Order of Reaction) เช่น ถ้า n = 0 และ m = 0 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับศูนย์ หมายความว่า การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้น ไม่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา เขียนกฏอัตราได้เป็น

หรือ

ถ้า n = 0 และ m = 1 ผลบวกเป็น 1 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง (First ์ Order of Reaction) เขียนกฏอัตราได้เป็น

หรือ

            ถ้า n = 1 และ m = 1   ผลบวกเป็น 2 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับสอง ( Second  Order of Reaction) เขียนกฏอัตราได้เป็น
                                                      หรือ
               ถ้า n = 2 และ m = 1   ผลบวกเป็น 3   เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับสาม   (Third Order of Reaction) เขียนกฏอัตราได้เป็น
                                                      หรือ