ส่วนที่ 1 — Reaction Scheme, Energy Profile และ Reversibility
องค์ประกอบของปฏิกิริยาเคมี
ก่อนจะคำนวณอะไรได้เลย ต้องรู้ก่อนว่า "สิ่งที่อยู่ในสมการ" แต่ละตัวคืออะไร
| คำ | ความหมาย |
|---|---|
| Reactant | สารตั้งต้นที่ใส่เข้าไปเอง |
| Product | สิ่งที่ต้องการได้จากปฏิกิริยา |
| By-product | เกิดพร้อมผลิตภัณฑ์หลัก ในปฏิกิริยาเดียวกัน — เลี่ยงไม่ได้ตามกลไก |
| Side product | เกิดจากปฏิกิริยาข้างเคียง คนละเส้นทาง |
| Intermediate | สารกลางที่เกิดแล้วถูกใช้ต่อทันที ไม่เหลืออยู่ตอนจบ |
| Catalyst / Enzyme | เร่งปฏิกิริยา ไม่ถูกใช้หมด ไม่ปรากฏในสมการรวม |
ตัวอย่าง cellular respiration: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP
→ Reactants: glucose + O2 · Products: ATP · By-products: CO2 + H2O · Catalyst: cellular enzymes
Coefficient vs Subscript — กับดักที่ออกสอบบ่อยมาก
ในสมการ C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
- เลข 6 หน้า O2 = Coefficient = จำนวนโมลในอัตราส่วน (ต่างกัน ได้ถ้าปรับ)
- เลข 2 ห้อย O ใน O2 = Subscript = จำนวนอะตอมในโมเลกุล (ห้ามแก้ เพราะเปลี่ยนสารไปเลย)
สรุป: การ balance สมการ ทำโดยการปรับ coefficient เท่านั้น ห้ามแตะ subscript เด็ดขาด
Energy Profile — อ่านกราฟให้ออก
กราฟ energy profile มีข้อมูล 3 อย่าง:
- Ea (activation energy) = ความสูงของ "ภูเขา" จาก reactant ขึ้นไปถึงยอด → วัดอัตราเร็วของปฏิกิริยา
- ΔH = H(products) − H(reactants) → วัดทิศทางการถ่ายเทความร้อน
- Product อยู่ ต่ำกว่า reactant → ΔH < 0 → Exothermic (คายความร้อน) เช่น cellular respiration
- Product อยู่ สูงกว่า reactant → ΔH > 0 → Endothermic (ดูดความร้อน) เช่น photosynthesis
- ΔG = ΔH − TΔS → วัด spontaneity (ถ้า ΔG < 0 = exergonic = เกิดได้เอง)
หลักสำคัญของ Enzyme/Catalyst:
| สิ่งที่ enzyme ทำได้ ✓ | สิ่งที่ enzyme ทำไม่ได้ ✗ |
|---|---|
| ลด Ea → เร่งอัตราเร็ว | เปลี่ยน ΔH หรือ ΔG |
| หาเส้นทางที่ใช้พลังงานน้อยกว่า | เปลี่ยนตำแหน่งสมดุล |
| ทำงานที่สภาวะอ่อนโยน (37°C) | เปลี่ยนความเสถียรของสาร |
Reversible vs Irreversible
- สัญลักษณ์ ⇌ = reversible / equilibrium (อย่าสับสนกับ ↔ = resonance)
- ตัวอย่างทางคลินิกที่สำคัญ: Bicarbonate buffer system
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
- ที่ปอด: เป่า CO2 ออก → สมดุลเลื่อนซ้าย → pH สูงขึ้น (respiratory alkalosis ถ้ามากเกิน)
- ที่ไต: ควบคุม HCO3− → metabolic control
ตัวอย่าง irreversible: Glycolysis step 1 (hexokinase) มี ΔG <<< 0 → ไม่กลับหลัง