ปฏิกิริยาเคมี : สมดุลสมการเคมี

เมื่อนำแกรไฟต์ไปเผาไฟ อะตอมของคาร์บอนก็จะทำปฏิกิริยา กับออกซิเจนในอากาศ และถ้ามีออกซิเจนมากพอ ก็จะมีคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้น และถ้าออกซิเจนที่มีเหลือน้อยลง แก๊สพิษที่ชื่อคาร์บอนมอนออกไซด์ ก็จะเกิดขึ้นตามมา เมื่อเราอธิบายปฏิกิริยาในตอนที่ มีคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้น มันก็จะเป็นแบบนี้ เราจะใช้สูตร ประกอบกับภาพของอะตอม โดยมีสัญลักษณ์ทางเคมีร่วมด้วย แค่อะตอมของคาร์บอนแค่อะตอมเดียว และ 1 โมเลกุลของออกซิเจน ก็เพียงพอที่จะทำให้โมเลกุลของ คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นได้แล้ว ในปฏิกิริยาอื่นที่คาร์บอนมอนออกไซด์ เกิดขึ้นมา จริงๆมันก็ไม่ได้ง่ายอะไรขนาดนั้นหรอก สูตรพวกนี้ก็ดูจะเหมือนกันไปหมด มีเพียงสิ่งเดียวที่แตกต่างไปก็คือชื่อ ของสารประกอบที่เกิดขึ้นมา แล้วปฏิกิริยาที่ว่าจะเป็นอย่างไร เมื่อเราวาดรูปอะตอมขึ้นมาน่ะ อะตอมของออกซิเจนจะยึดกันอยู่เป็นคู่ ภายในโมเลกุลของออกซิเจน อย่างไรก็ตาม สารผลิตภัณฑ์ ก็คือคาร์บอนมอนออกไซด์ จะมีอะตอมของออกซิเจนอยู่แค่ อะตอมเดียวเท่านั้น แล้วอะตอมของออกซิเจนตัวอื่นหายไปไหนล่ะ มันหายไปเฉยๆไม่ได้หรอกนะ เราจึงใช้ภาพเพื่ออธิบายมันออกมาแบบนี้ เนื่องจาก เราเริ่มต้นด้วย ออกซิเจน 2 อะตอม ซึ่งจะทำให้เกิด โมเลกุล ของคาร์บอนมอนออกไซด์ 2 โมเลกุล ทีนี้ลองวาดโมเลกุลเพิ่มเข้าไปอีกตัวสิ ทีนี้จำนวนอะตอมของออกซิเจน ก็เท่ากันแล้ว เพราะมีอะตอมของออกซิเจนอยู่ ข้างละ 2 อะตอมในสมการ แต่จำนวนอะตอมของคาร์บอน กลับยังไม่เท่ากัน เราจะได้อะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม ซึ่งเข้าไปอยู่ในโมเลกุลของ คาร์บอนมอนอกไซด์ข้างละ 1 ตัว อะตอมตัวที่สองของคาร์บอนนั้น ไม่ใช่อยู่ดีๆก็โผล่มาจากที่ไหนไม่รู้ มันต้องมีอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม อยู่ก่อนหน้าที่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นด้วย งั้นมาวาดอะตอมของคาร์บอน เพิ่มอีกหนึ่งตัวก็แล้วกัน ตอนนี้จำนวนอะตอมของคาร์บอน ที่อยู่ทางซ้ายและขวาก็ กลายเป็น 2 เท่ากันแล้ว และมันก็เท่ากับจำนวนอะตอมของออกซิเจน ทั้งก่อนและหลังการเกิดปฏิกิริยาด้วย 2 อะตอม เมื่อด้านซ้ายและด้านขวาเท่ากัน สมการนี้จึงถือว่าสมดุล ทีนี้ก็เหลือเพียงแค่อย่างเดียว นั่นคือต้องเขียนสมการเคมี ที่สมดุลลงไป พร้อมกับใช้สัญลักษณ์ทางเคมีพวกนั้นด้วย เราสามารถนำภาพที่วาดนี้ไปใช้ได้ อะตอมของคาร์บอนจะไม่ยึดเข้าหากัน หากจำนวนที่ปรากฏนั้นมีค่าเป็นอื่น ดังนั้นเราจึงเขียนแทนอะตอมของคาร์บอนที่ อยู่อย่างอิสระนี้ด้วย 2 C ตัวเลขที่เห็นนี้จะบอกให้เรารู้ว่า มีอะตอมของคาร์บอนอยู่เท่าไหร่ ซึ่งเราเรียกมันว่า ค่าสัมประสิทธิ์ของสารตั้งต้น อะตอมของออกซิเจนนั้นจะอยู่กันเป็นคู่ เราจึงเขียนแทนมันว่า O 2 โดยเลข 2 จะห้อยอยู่ต่ำกว่าบรรทัดปกติ เราต้องการโมเลกุลของออกซิเจน เพียงแค่ 1 โมเลกุลเท่านั้น เราจึงไม่ต้องเขียนค่าสัมประสิทธิ์ ลงไปข้างหน้าอีก โมเลกุลของคาร์บอนมอนออกไซด์ จะเขียนแทนด้วย C O มันประกอบไปด้วยคาร์บอนและออกซิเจน อยู่อย่างละ 1 อะตอม ซึ่งจากปฏิกิริยา จะได้โมเลกุลของ คาร์บอนมอนอกไซด์ 2 โมเลกุล ทำให้ต้องใส่เลข 2 ที่เป็นค่าสัมประสิทธิ์ เอาไว้ข้างหน้าโมเลกุลของ คาร์บอนมอนออกไซด์ด้วย และถ้าใส่ค่าตัวเลขพวกนี้ ที่เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์เข้าไป สมการเคมีของเราก็จะสมดุลแล้ว สมการที่มีจะต้องถูกทำให้เกิดความสมดุลกัน หากเราต้องการคำนวณหาค่า ปริมาณของสารตั้งต้นแต่ละตัว ซึ่งในกรณีนี้ จะเห็นได้ว่า ในการเผาไหม้นั้น ต้องใช้จำนวนอะตอมของคาร์บอน มากเป็นสองเท่าของโมเลกุลของออกซิเจน ถ้าเรามีอะตอมของคาร์บอน อยู่ 20 อะตอมในตอนแรก โมเลกุลของออกซิเจนที่เราต้องการ ก็จะเท่ากับ 10 โมเลกุล แต่ถ้าเรามีโมเลกุลของออกซิเจนอยู่ 1000 โมเลกุลเมื่อเริ่มต้น โมเลกุลของคาร์บอนมอนออกไซด์ที่จะเกิดขึ้น จะเท่ากับ 2000 โมเลกุล และต่อไปในแบบนี้ ค่าสัมประสิทธิ์ในสมการเคมี จะเป็นตัวบอกสัดส่วนของสารต่างๆ การนับจำนวนอะตอมของสารแต่ละตัว สามารถทำได้ง่ายขึ้น หากเราวาดรูปโมเลกุลต่างๆที่เกี่ยวข้อง ลงไปในการแสดงปฏิกิริยา มันจะช่วยได้มากทีเดียว หากตัวอย่าง ที่ให้เรามานั้นทำความเข้าใจได้ยาก