What triggers a chemical reaction? - Kareem Jarrah

Translator: Aey Ch Reviewer: Sakunphat Jirawuthitanant

You know how sometimes you go to bake a cake

คุณรู้มั้ยว่าเหตุใด บางทีที่คุณจะอบเค้ก

but your bananas have all gone rotten,

กล้วยทุกลูกของคุณกลับเน่าหมด

your utensils have rusted,

เครื่องครัวขึ้นสนิม

you trip and pour all of your baking soda into the vinegar jug,

คุณสะดุดล้มแล้วทำผงเบคกิ้งโซดาหกลง ในเหยือกน้ำส้มสายชู

and then your oven explodes?

แล้วเตาอบของคุณก็ระเบิด

My friend, you and your chemical reactions have fallen victim to enthalpy and entropy

เพื่อนเอ๋ย คุณและปฎิกริยาเคมีเหล่านั้น ตกเป็นเหยื่อของเอนธัลปีและเอนโทรปีเสียแล้ว

and, boy, are they forces to be reckoned with.

พวกมันเป็นพลังงานที่งัดข้อด้วยยากทีเดียว

Now, your reactants are all products.

ตัวทำปฏิกิริยาของคุณคือผลิตภัณฑ์ทั้งหมด

So, what are these "E" words, and what's their big idea?

แล้วเจ้าคำที่ขึ้นต้นด้วย "อ" พวกนี้คืออะไร และพวกมันมีความสำคัญอย่างไร

Let's start with enthalpy,

มาเริ่มกันจาก "เอนธัลปี" (Enthalpy)

an increase or decrease of energy during a chemical reaction.

คือ การลดดลงหรือเพิ่มขึ้นของพลังงาน ระหว่างการเกิดปฎิกริยาเคมี

Every molecule has a certain amount of chemical potential energy

ทุกโมเลกุลจะมีค่าพลังงานศักย์เคมี จำนวนหนึ่งที่

stored within the bonds between its atoms.

ถูกกักเก็บไว้ในพันธะระหว่างอะตอมของโมเลกุล

Chemicals with more energy are less stable,

ยิ่งสารเคมีมีค่าพลังงานศักย์สูง ก็จะยิ่งมีความเสถียรต่ำ

and thus, more likely to react.

และดังนั้นปฎิกริยาจึงเกิดขึ้นได้ง่ายกว่า

Let's visualize the energy flow in a reaction,

ลองนึกภาพกระแสของพลังงาน ในปฏิกริยาเคมีหนึ่ง

the combustion of hydrogen and oxygen, by playing a round of crazy golf.

เช่น การสันดาปของไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยนึกถึงการเล่นเครซี่กอล์ฟสักหนึ่งรอบ

Our goal is to get a ball, the reactant, up a small rise

เป้าหมายของเราคือ การพัท สารตัวทำปฏิกริยานั้นให้ขึ้นเนินเล็ก ๆ นั่น

and down the other much steeper slope.

และไปลงอีกเนินที่ลาดชันกว่าให้ได้

Where the hill goes up, we need to add energy to the ball,

ตรงที่เนินเริ่มสูงชันขึ้น เราต้องเพิ่มพลังงานให้กับลูกกอล์ฟ

and where it goes down, the ball releases energy into its surroundings.

และตรงที่ซึ่งเนินเริ่มลาดชันลง ลูกกอล์ฟจะปล่อยพลังงานสู่สิ่งแวดล้อม

The hole represents the product, or result of the reaction.

หลุมกอล์ฟคือภาพแทนของผลิตภัณฑ์ หรือผลลัพที่ได้จากปฏิกริยานั้น

When the reaction period ends, the ball is inside the hole,

เมื่อช่วงเวลาที่ปฏิกริยาจบลง ลูกกอล์ฟจะเข้าไปอยู่ในหลุม

and we have our product: water.

และเราก็ได้ผลิตภัณฑ์ คือน้ำ

This, like when our oven exploded, is an exothermic reaction,

เหมือนกับที่เตาอบของเราระเบิด มันคือปฎิกริยาคายความร้อน (Exothermic)

meaning that the chemical's final energy is less than its starting energy,

หมายความว่าพลังงานสุดท้ายของสารเคมี มีค่าน้อยกว่าพลังงานของมันตอนเริ่มต้น

and the difference has been added to the surrounding environment

และพลังงานส่วนต่างนั้นจึงถูกถ่ายเท สู่สิ่งแวดล้อมรอบ ๆ

as light and heat.

กลายเป็นแสงและความร้อน

We can also play out the opposite type of reaction,

เราอธิบายปฏิกริยาเคมี ชนิดตรงข้ามได้ด้วยเช่นกัน นั่นคือ

an endothermic reaction,

ปฎิกริยาดูดความร้อน (Endothermic)

where the final energy is greater than the starting energy.

ซึ่งพลังงานสุดท้ายของสารเคมี มีค่ามากกว่าพลังงานของมันตอนเริ่มต้น

That's what we were trying to achieve by baking our cake.

นั่นคือสิ่งที่เราเคยพยายามจะทำ ให้สำเร็จโดยการอบเค้ก

The added heat from the oven would change the chemical structure

พลังงานความร้อนจากเตาอบที่ถ่ายเทสู่เค้ก จะเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมี

of the proteins in the eggs and various compounds in the butter.

ของโปรตีนในไข่ไก่ และสารประกอบหลายชนิดในเนย

So that's enthalpy.

ปฏิกริยาเหล่านั้นคือ "เอนธัลปี" (Enthalpy)

As you might suspect,

คุณอาจจะกำลังสงสัย

exothermic reactions are more likely to happen than endothermic ones

ว่าปฏิกิริยาคายความร้อนน่าจะเกิดขึ้น ได้ง่ายกว่าปฎิกริยาดูดความร้อน

because they require less energy to occur.

เพราะพวกมันต้องการพลังงานน้อยกว่า

But there's another independent factor that can make reactions happen:

แต่มีปัจจัยอิสระอื่นอีกอย่าง ที่สามารถทำให้ปฏิกริยาเกิดขึ้นได้

entropy.

นั่นคือ "เอนโทรปี" (Entropy)

Entropy measures a chemical's randomness.

เอนโทรปีเป็นตัวไร้ระเบียบของสารเคมี

Here's an enormous pyramid of golf balls.

นี่คือพีระมิดขนาดมหึมาที่ทำจากลูกกอล์ฟ

Its ordered structure means it has low entropy.

โครงสร้างที่เป็นระเบียบของมัน บ่งบอกว่ามันมีเอนโทรปีต่ำ

However, when it collapses, we have chaos everywhere,

อย่างไรก็ตาม เมื่อมันพังลง เราก็พบเจอความไร้ระเบียบในทุกที่

balls bouncing high and wide.

ลูกกอล์ฟกระเด็นกระดอนขึ้นลงและกระจายไปทั่ว

So much so that some even go over the hill.

กระจายมากเสียจนบางลูกกลิ้ง ข้ามเนินไปได้ด้วยซ้ำ

This shift to instability, or higher entropy,

โครงสร้างของมันเปลี่ยนไปเป็นไร้เสถียรภาพ หรือมีเอนโทรปีสูงขึ้น

can allow reactions to happen.

ซึ่งสามารถทำให้ปฎิกริยาเกิดขึ้นได้

As with the golf balls, in actual chemicals

สารเคมีในชีวิตจริงก็เหมือนกับลูกกอล์ฟ

this transition from structure to disorder gets some reactants past the hump

การเปลี่ยนโครงสร้างสู่ความไร้ระเบียบทำให้ ตัวทำปฏิกิริยาบางโมเลกุลกลิ้งข้ามเนินไปได้

and lets them start a reaction.

แล้วพวกมันก็เริ่มทำปฏิกิริยาต่อกัน

You can see both enthalpy and entropy at play

คุณจะเห็นได้ว่าทั้งเอนธัลปีและ เอนโทรปีทำงานกันอย่างไร

when you go to light a campfire to cook dinner.

ตอนที่คุณจุดไฟทำอาหารรอบกองไฟ

Your match adds enough energy

ไม้ขีดของคุณเพิ่มพลังงานให้มากพอ

to activate the exothermic reaction of combustion,

ที่ก่อให้เกิดปฎิกริยาคายความร้อน ของการเผาไหม้

converting the high-energy combustible material in the wood

แปลงเชื้อเพลิงพลังงานสูงในไม้

to lower energy carbon dioxide and water.

ให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำที่มีพลังงานต่ำ

Entropy also increases and helps the reaction along

เอนโทรปียังเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกริยา และช่วยทำปฎิกริยาด้วย

because the neat, organized log of wood

เพราะฟืนที่มีโครงสร้างจัดเป็นระเบียบ

is now converted into randomly moving water vapor and carbon dioxide.

ตอนนี้ถูกแปลงให้เป็นไอน้ำและ คาร์บอนไดออกไซด์ที่เคลื่อนที่มั่วไปหมด

The energy shed by this exothermic reaction

พลังงานที่ปล่อยออกมาจาก ปฏิกิริยาคายความร้อนนี้

powers the endothermic reaction of cooking your dinner.

ส่งพลังให้กับปฏิกิริยาดูดความร้อน ของการปรุงอาหารมื้อเย็นของคุณ

Bon appétit!

ขอให้รับประทานอย่างเอร็ดอร่อยนะ!