ปฏิกิริยาเคมี : การเผาไหม้โพรเพน

ปฏิกิริยาเคมีนั้นสามารถอธิบายได้ โดยใช้สมการเคมีเข้ามาช่วย มันทำให้เรารู้ว่าสารตั้งต้นตัวใดเป็นตัว ทำปฏิกิริยาและมีสารอะไรเกิดขึ้นตามมา สมการเคมียังทำให้เราทราบถึงอัตราส่วน ระหว่างสารตั้งต้นเหล่านั้น ว่ามันต้องมีปริมาณเท่าไหร่จึงจะทำให้ สมการทั้งซ้ายและขวามีค่าเท่ากัน เพราะในทางปฏิบัติ อะตอมพวกนั้น ไม่สามารถหายไปตอนเกิดปฏิกิริยาได้ ทั้งอะตอมใหม่ก็ไม่อาจ เกิดขึ้นได้เหมือนกัน จำนวนอะตอมก่อนการเกิดปฏิกิริยา ก็จะยังคงอยู่หลังการเกิดปฏิกิริยาไปแล้ว วิธีที่เราจะหาจำนวนของอะตอม และโมเลกุลของสารแต่ละตัว จะถูกเรียกว่าสมดุลสมการเคมี ทีนี้ เราจะมาสร้างสมดุลให้กับสมการเคมี ที่เกี่ยวพันกับสาร 4 ตัว ตัวทำปฏิกิริยา 2 ตัว ที่ก่อเกิดเป็น สารผลิตภัณฑ์ใหม่ 2 ตัว โดยเราจะเริ่มกันที่แก๊สโพรเพน ซึ่งจะพบมันได้ที่ตะเกียงบุนเซน เมื่อโพรเพนเกิดการเผาไหม้ มันก็จะทำ ปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ และสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่าง การเผาไหม้ครั้งนี้ ก็คือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ถ้าดูที่สมการ นี่คือสิ่งที่เราจะได้ โพรเพนบวกด้วยออกซิเจนกลายเป็น คาร์บอนไดออกไซด์บวกน้ำ แต่สมการนี้ไม่อาจบอกได้ว่า จะต้องใช้ปริมาณออกซิเจนเท่าไหร่ ในการเผาไหม้โพรเพนที่มีอยู่ หรือไม่อาจบอกปริมาณของคาร์บอนไดออกไซด์ ที่จะเกิดขึ้นมาได้เช่นกัน แต่เราสามารถหาปริมาณของพวกมันได้ หลังจากที่ทำให้สมการของเราสมดุลกันแล้ว และนี่คือวิธีทำ โมเลกุลของโพรเพนนั้นประกอบด้วยอะตอม ของคาร์บอน 3 อะตอม และมีอะตอมของไฮโดนเจนอยู่ 8 อะตอม ซึ่งหน้าตาของพวกมันก็จะเป็นแบบนี้ โพรแพนจะเผาไหม้อยู่ท่ามกลาง แก๊สออกซิเจน ซึ่งโมเลกุลของออกซิเจนก็ประกอบด้วย อะตอมของออกซิเจน 2 อะตอม ที่ยึดโยงไว้ด้วยกัน และคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำก็ได้ก่อตัวขึ้น โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ จะมีอะตอมของคาร์บอนอยู่ 1 อะตอม และมีอะตอมของออกซิเจนอยู่ 2 อะตอม โมเลกุลของน้ำจะประกอบไปด้วยอะตอม ของออกซิเจน 1 อะตอม และอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม ในจุดนี้ รูปร่างของโมเลกุล กลับไม่ใช่เรื่องสำคัญอะไรนัก เพราะเราจะให้ความสำคัญกับจำนวน อะตอมแต่ละชนิด ของธาตุแต่ละตัวมากกว่า และเพื่อความเข้าใจที่มากขึ้น เราจะเขียนรูปมันออกมาแบบนี้ รูปอะตอมของคาร์บอนจะอยู่ในแถวที่ 1 รูปอะตอมของไฮโดรเจนจะอยู่ในแถวที่ 2 และรูปอะตอมของออกซิเจน ก็จะอยู่ในแถวที่ 3 วิธีนี้จะทำให้เราแยกนับ จำนวนอะตอมของแต่ละธาตุได้ง่ายขึ้น เริ่มจากอะตอมของคาร์บอน จำนวนอะตอมของคาร์บอน ก่อนเกิดปฏิกิริยานั้นมีอยู่ 3 อะตอม แต่ถ้าต้องการให้จำนวนอะตอมของคาร์บอน หลังเกิดปฏิกิริยามีค่าเท่ากับ 3 อะตอม เราจำเป็นต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์ มากกว่านี้ ทุกครั้งที่เพิ่มอะตอมเข้าไป 1 อะตอม เราก็ต้องเพิ่มทั้งอะตอมของคาร์บอน และอะตอมของออกซิเจนเข้าไปในตารางด้วย ตอนนี้จำนวนอะตอมของคาร์บอน ก็เท่ากันทั้งด้านซ้ายและด้านขวาแล้ว จำนวนอะตอมของไฮโดรเจนก่อนจะเกิด ปฏิกิริยานั้นเท่ากับ 8 แล้วแบบนี้จำนวนโมเลกุลของน้ำที่จะ เกิดขึ้นมาควรเป็นเท่าไหร่กันล่ะ จากอะตอมทั้งหมด 4 อะตอมนี้ จะมีอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม อยู่ในแต่ละโมเลกุลของน้ำ และตอนนี้จำนวนอะตอม ของไฮโดรเจนก็เท่ากันแล้ว ทีนี้ก็เหลือแค่อะตอมของออกซิเจนเท่านั้น แล้วแบบนี้อะตอมที่อยู่ทางด้านขวา จะมีจำนวนเท่าไหร่กันล่ะ ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ จะมีอะตอมของออกซิเจนอยู่ 6 อะตอม และในโมเลกุลของน้ำก็มีอะตอมชนิด เดียวกันอยู่อีก 4 ซึ่งรวมกันเป็น 10 ถ้าอย่างนั้นต้องมีโมเลกุลของออกซิเจน กี่ตัวที่จะทำปฏิกิริยากัน เพื่อให้ได้อะตอมของออกซิเจน 10 อะตอม ใช่แล้ว คำตอบก็คือ 5 โมเลกุลที่ประกอบ ไปด้วยอะตอม 2 อะตอมในหนึ่งโมเลกุล เพื่อความถูกต้อง เรามาดูว่ามีออกซิเจน ทั้งหมด 5 โมเลกุลอยู่ทางด้านซ้าย ทางที่ดีคือการตรวจนับ สมการของเราอีกครั้งนั่นเอง มีอะตอมของคาร์บอนอยู่ 3 อะตอม ซึ่งเท่ากันทั้งก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยา 8 อะตอมของไฮโดรเจนจะอยู่ทางซ้าย และทางขวาของสมการ อะตอมของออกซิเจนที่เป็น ตัวทำปฏิกิริยานั้นมีอยู่ 10 อะตอม และยังมีอีก 10 อะตอม ที่อยู่ในสารผลิตภัณฑ์ เป็นอันว่าสมการนี้สมดุลกันแล้ว 1 โมเลกุลของโพรเพนบวกกับ 5 โมเลกุล ของออกซิเจนจะได้ออกมาเป็น คาร์บอนไดออกไซด์ 3 โมเลกุล บวกด้วย โมเลกุลของน้ำ 4 โมเลกุล ถ้าเราเขียนสมการเคมีของมันออกมา พร้อมทั้งระบุสูตรเคมีของสารแต่ละตัวลงไป จะได้เป็น C 3 H 8 บวกด้วย 5 O 2 ตามด้วยลูกศรแสดงการเกิดปฏิกิริยา 3 C O 2 บวกด้วย 4 H 2 O จากนั้นจึงค่อยวาดอะตอมลงไปในตาราง นั่นจะทำให้การนับอะตอมทำได้ง่ายขึ้น เราสามารถนับจำนวนอะตอม ผ่านทางสมการเคมีได้โดยตรง ยกตัวอย่างเช่น 4 H 2 O นั้นประกอบไปด้วย 4 คูณด้วย 2 อะตอมของไฮโดรเจน และมันก็จะเท่ากับ 8 ซึ่งคำตอบที่ได้นี้ก็จะเท่ากับจำนวน อะตอมในโมเลกุลของโพรเพนนั่นเอง วิธีทั้งสองที่กล่าวไปจะใช้ได้ผลก็ ต่อเมื่อสมการเคมีได้สมดุลกันแล้ว แค่เลือกวิธีที่คิดว่า เหมาะกับเราที่สุดก็แล้วกัน