ปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน

รอบๆตัวเราและในร่างกายเรามีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาปฏิกิริยาเคมีเกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารต่างๆ มีผลให้พลังงานของระบบเปลี่ยนไปและให้ผลิตภัณฑ์หรือสารใหม่เกิดขึ้นปฏิกิริยาเคมีบางชนิดเกิดขึ้นเอง แต่บางชนิดต้องได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งก่อนจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้

ปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน อุตสาหกรรม เกษตรกรรมและทางการแพทย์ในขณะเดียวกันปฏิกิริยาบางชนิดก็ให้ผลลบต่อสิ่งแวดล้อมและชีวิตของมนุษย์เองปฏิกิริยาเคมีแต่ละชนิดมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก 5 ประการ ได้แก่ ความเข้มข้น พื้นที่ผิว อุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยา และธรรมชาติของสาร ผลของปัจจัยดังกล่าวสามารถหาได้จากการทดลอง

การที่มนุษย์สามารถปรับเปลี่ยนและควบคุมปัจจัยต่างๆ ดังกล่าวได้ ทำให้มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาได้อย่างกว้างขวาง สารต่างๆในโลก รวมทั้งสิ่งของเครื่องใช้ต่าง ๆล้วนแต่เป็นผลผลิตที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีของสารที่มีอยู่บนพื้นโลกเกือบทั้งสิ้น เมื่อเราทราบวิธีการเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว  เราก็สามารถนำความรู้มาใช้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ต่างๆ และป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการกับสิ่งต่างๆในชีวิตประจำวันเพื่อรักษาสภาพของสิ่งนั้นให้สามารถใช้งานได้นานขึ้น

ปฏิกิริยาในชีวิตประจำวันเรามีอะไรบ้าง

1.ปฏิกิริยาเผาไหม้เชื้อเพลิง ฝนกรด

2.ปฏิกิริยาการเกิดสม๊อก

3.ปฎิกิริยาการเกิดสนิมเหล็ก

4.ปฏิกิริยาการสลายตัวของผงฟู

5.ปฏิกิริยาการสลายตัวของหินปูน

6.ปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

7.ปฏิกิริยาในดอกไม้ไฟ

8.ปฏิกิริยาในน้ำอัดลม

9.ปฏิกิริยาในแบตเตอร์รี่

10.ปฏิกิริยาสะเทินระหว่างกรดและเบส

1.ปฏิกิริยาเผาไหม้เชื้อเพลิง ฝนกรด

ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่างๆ เช่น แก๊ส NGV น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และถ่านหิน เป็นต้น
เชื้อเพลิงเหล่านี้ใช้ในยานยนต์ และโรงงานอุตสาหกรรม ยังก่อให้เกิดผลเสียต่อสภาวะแวดล้อมด้วย
เช่น ปรากฏการณ์เรือนกระจก สำหรับถ่านหินซึ่งมีกำมะถันร้อยละ 1-4 อยู่ในรูป FeS2
(ไอร์ออน (IV)ซัลไฟด์ หรือไพไรต์ (pyrite) เมื่อนำถ่านหินมาเผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยา ดังนี้

โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง

โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ ตั้งอยู่ที่อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง
มีกำลังผลิตกระแสไฟฟ้า2,625 MW ใช้ถ่านลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง ปีละประมาณ 17.5 ล้านตัน
มีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ถูกปล่อยออกมา ประมาณ 1,300 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ถูกปล่อยออกมาจะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศ
ได้แก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) ดังสมการ

เมื่อแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ถูกกับความชื้นในอากาศ
จะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกับละอองน้ำได้กรดกำมะถัน (กรดซัลฟิวริก H2SO4) ดังสมการ

ถ้ากรดกำมะถัน (H2SO4 ) ที่เกิดขึ้นมีปริมาณมาก เมื่อฝนตกลงมาก็จะชะลงมากับฝน เรียกว่า ฝนกรด (acid rain)

การเผาไหม้ถ่านหินซึ่งมีส่วนประกอบของกำมะถัน(ซัลเฟอร์)จากโรงงานหรือโรงไฟฟ้าที่มีการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง
ทำให้เกิดสารมลพิษหลักคือ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ในขณะที่การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ทำให้เกิดออกไซด์

ของไนโตรเจน (NOX)เมื่อสารมลพิษทั้ง 2 ชนิดลอยขึ้นไปในอากาศจะรวมตัวกับไอน้ำกลายเป็นกรดซัลฟูลิคและกรดไนตริก

เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนเป็นสารประกอบซัลเฟตและไนเตรตสะสมในอากาศจนในที่สุดรวมตัวกับน้ำฝน ตกลงสู่พื้นดินกลายเป็น “ฝนกรด”

“ฝนกรด”

คำว่า ฝนกรด (acid rain) ถูกใช้ครั้งแรกในปี 1872 โดย Robert Angus Smith
ชาวอังกฤษ เขานำมาอธิบายถึงการตกสะสมของกรดในเมืองแมนเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งตอนนั้นมีการปฏิวัติทางด้านอุตสาหกรรม

ฝนกรด (Acid Rain)

ฝนกรด  หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 วัดได้จากการใช้สเกลที่เรียกว่า pH
ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อย ฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6

ฝนกรดเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีผล กระทบทั้งต่อระบบนิเวศ สุขภาพมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ
เมื่อฝนที่ตกลงมามีสภาพเป็นกรดทำให้สามารถกัดกร่อนสิ่งก่อสร้างรวมทั้ง ต้นไม้และพืชพันธุ์ต่างๆล้มตาย
น้ำฝนที่ซึมลงดินหรือไหลบนผิวดินจะทำให้ทั้งดินและแหล่งน้ำมีสภาพเป็นกรด มีผลกระทบต่อพืชและสิ่งมีชีวิตที่อาศัย
อยู่บริเวณนั้นจนเกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศทั้งบนบกและในน้ำ

ความขัดแย้งในสังคม

ปัญหาที่เกิดจากการใช้พลังงานนั้นนอกจากจะทำให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ก่อให้เกิดปัญหาทางสังคมอีกด้วย
เช่นกรณีการสร้างโรงไฟฟ้าหลายแห่ง มักจะเกิดการต่อต้านจากชาวบ้านรอบๆโครงการที่ไม่เห็นด้วย
ไม่ว่าจะในประเด็นความมั่นใจในผลกระทบจากเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตกระแส ไฟฟ้า ประเด็นความขัดแย้งเรื่องที่ดิน
หรือประเด็นความไม่เชื่อถือรายงานการ วิเคราะห์ผลกระทบสิ่งแวดล้อมหรืออีไอเอ
จนทำให้เกิดการชุมนุมประท้วงและสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน

สาเหตุของการเกิดฝนกรด

ในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีน
ที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆจะมีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)และออกไซด์ของไนโตรเจน
เช่น แก๊สไนโตรเจนมอนอกไซด์ (NO) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) โอโซน (O3) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ถูกปล่อยสู่บรรยากาศ เกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก
มีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

แก๊สNO2 ในอากาศเมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NO และอะตอมอิสระของออกซิเจนซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O2 เป็น O3

ผลกระทบ

1.ทำให้ดินเป็นกรดเพิ่มขึ้น มีผลต่อการเพาะปลูก เช่น ผลผลิตของพืชน้อยกว่าปกติ
2.ฝนกรดทำให้ดินเปรี้ยวจุลินทรีย์หลายชนิดในดินที่มีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืชถูกทำลาย ซึ่งจะมีผลกระทบในแง่การย่อยสลาย
3.ฝนกรดสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอาหารที่สำคัญของพืช เช่น แคลเซียม,ไนเตรต และโพแทสเซียมทำให้พืชไม่สามารถนำธาตุอาหารเหล่านี้ไปใช้ได้
4.แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศทำให้ปากใบปิดซึ่งจะมีผลกระทบต่อการหายใจของพืช
5.ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำยังมีผลกระทบด้านระบบนิเวศ ที่อยู่อาศัยรวมถึงการดำรงชีวิตอีกด้วย
6.ฝนกรดสามารถละลาย calcium carbonate ในหินทำให้เกิดการสึกกร่อนเช่น พิรามิดในประเทศอียิปต์และ ทัชมาฮาลในประเทศอินเดีย เป็นต้นนอกจากนี้ยังมีฤทธิ์กัดกร่อนทำลายพวกโลหะทำให้เกิดสนิมเร็วขึ้นอีกด้วย
7.ฝนกรดทำลายวัสดุสิ่งก่อสร้างและอุปกรณ์บางชนิด คือ จะกัดกร่อนทำลายพวกโลหะเช่น เหล็กเป็นสนิม เร็วขึ้น สังกะสีมุงหลังคา ที่ใกล้ๆ โรงงานจะผุ กร่อนเร็ว สังเกตได้ง่าย นอกจากนี้ยังทำให้วัสดุอื่นๆ ผุกร่อนเร็วขึ้นด้วย
8.ฝนกรดจะทำลายทรัพยากรธรรมชาติ เช่น ปู หอย กุ้ง มีจำนวนลดลงหรือสูญพันธุ์ไปได้เพราะฝนกรดที่เกิดจากแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์และเกิดจากแก๊สไนโตรเจนออกไซด์ จะทำให้น้ำในแม่น้ำทะเลสาบ มีความเป็นกรดเพิ่มขึ้น ถ้าเกิดอย่างรุนแรงจะทำให้สัตว์น้ำดังกล่าวตาย

สวนหินผางาม จังหวัดเลย

สวนผาหินงามเป็นความมหัศจรรย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงด้านธรณีวิทยา
จนเป็นปฏิมากรรมธรรมชาติอันน่าทึ่ง มีสภาพเป็นเทือกเขาสูง ต่อมาเทือกเขาหินปูนได้ถูกน้ำฝนและกระแสลมกัดเซาะ
รวมทั้งความชื้นยังทำปฏิกริยากับก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์เกิดเป็นกรดกัดกร่อน ให้ร่องหินปูนแตกลึกมากขึ้นเรื่อย ๆ จนมีสภาพดังปัจจุบัน

การกัดกร่อนของฝนกรด ทำให้เกิดร่องหินปูน และสนิมที่โลหะ

 

การควบคุมและป้องกัน

1.การลดตัวการที่จะทำให้เกิดฝนกรด โดยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลให้น้อยลง ทำให้ค่าความเป็นกรดในน้ำฝนลดลงได้
2.ปรับปรุงการเผาไหม้เพื่อควบคุมการเกิดสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจนด้วยการลด อุณหภูมิให้ต่ำลงกว่า 1,500 องศาเซลเซียสควบคุมปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในการสันดาปให้เพียงพอ
3.ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อกำจัดมลพิษก่อนระบายออกสู่บรรยากาศ ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง และเพิ่มความยุ่งยากในการบำรุงรักษาอีกไม่น้อย การสร้างปล่องควันสูงลิบลิ่วไม่สามารถแก้ปัญหามลพิษทางอากาศได้ แต่เป็นการผลักปัญหาจากสถานที่ใกล้เคียงไปยังแหล่งที่อยู่ห่างไกลมากกว่า เท่านั้นสำหรับพวกเราควรระมัดระวัง การดื่มน้ำฝนที่เป็นกรดและสารพิษอื่นๆ ซึ่งตกลงมาผ่านอากาศที่เป็นมลพิษในเมืองใหญ่

การกำจัดกำมะถันจากถ่านหิน

บดถ่านหินให้เป็นผงแล้วใช้แม่เหล็กดูดเอา FeS2 ออกมา วิธีนี้จะแยก FeS2 ออกมาไม่ได้สมบูรณ์ มีค่าใช้จ่ายสูง
ในกรณีที่น้ำมันเชื้อเพลิงมีกำมะถันปะปนอยู่ อาจกำจัดโดยการพ่น แก๊สไฮโดรเจน ลงในน้ำมันเชื้อเพลิง
โดยมีโลหะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยากำมะถันจะถูกแยกออกมาในสภาพแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
ในปัจจุบันโรงงานไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินจะไม่กำจัดถ่านหินออกก่อน แต่จะใช้การกำจัดแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์
แทน ซึ่งวิธีการนี้สามารถลดกำมะถันได้ถึงร้อยละ 95 แต่จะเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ปล่อยออกสู่อากาศแทน ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้

2.ปฏิกิริยาการเกิดสม๊อก

หมอก (fog)
จะมีอนุภาคเล็กๆ ของน้ำเป็นองค์ประกอบ เกิดขึ้นในสภาวะอากาศร้อนเนื่องจากไอน้ำในอากาศถูกทำให้เย็นลงอย่างกระทัน

ควัน (Smoke) เป็น สารผสมระหว่างเขม่า ขี้เถ้า และวัสดุต่าง ๆ ที่เกิดมาจากกองเพลิง รวมทั้งพวกแก๊สและไอต่าง ๆ ด้วย ผลของเขม่าและควันไฟ คือทำให้ผู้ป่วยสำลักและอาจถูกเผาที่ผิวหน้าหรือตามตัว รวมทั้งปิดบังทางออกต่าง ๆ ทำให้หนีออกจากบริเวณอันตรายไม่ได้

1. เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก เกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอน และมีเทนที่เกิดขึ้นในปริมาณมาก เนื่องจากการกิจกรรมอันหลากหลายของมนุษย์ เมื่อได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จากดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงทะลุผ่านชั้นก๊าซเรือนกระจก เมื่อผิวโลกร้อนขึ้นจะคายพลังงานความร้อนในรูปของรังสีอินฟาเรด ซึ่งมีพลังงานต่ำไม่สามารถทะลุผ่านชั้นก๊าซเรือนกระจกออกไปได้ ทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น คาดว่าอีกประมาณ 100 ปีข้างหน้าอุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้น 1- 5 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่ก๊าซที่ทำให้เกิดชั้นเรือนกระจก ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO2เกิดปรากฎการณ์เรือนกระจกได้ถึง 57 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นส่วนใหญ่ ดังสมการ

    สารเชื้อเพลิง + ก๊าซออกซิเจน + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ + ไอน้ำ

ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นเกิดจากกิจกรรมต่าง ๆ ดังนี้

1. โรงงานอุตสาหกรรม

2. การเผาไหม้เชื้อเพลิงจากยานพาหนะ

3. การตัดไม้ทำลายป่า การเผาป่า

แนวทางในการป้องกัน

1. ควบคุมเครื่องยนต์ในยาพาหนะให้มีสภาพดี และเลือกใช้น้ำมันเชื้อเพลิงคุณภาพดี ลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

2. แก้ไขปัญหาจราจรหนาแน่น

3. ปฏิบัติตามกฎหมายเกี่ยวกับเรื่องควบคุมปริมาณควันไอเสียของโรงงาน และยานพาหนะสู่บรรยากาศ

4. ไม่ตัดไม้ทำลายป่า เผาป่า และเผาฟางข้าวในนา

5. กำจัดขยะให้ถูกวิธี หลีกเลี่ยงการเผาขยะ

2. ก๊าซโอโซนถูกทำลาย การที่ก๊าซโอโซนถูกทำลายทำให้บรรยากาศของโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น

    สาเหตุ เกิดจากก๊าซคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องทำความเย็นทั้งหลาย ใช้ในการผลิตโฟม สารขับดันในกระป๋องสเปรย์ เป็นต้น โดยไปทำลายโอโซน (O3ที่ช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งเป็นรังสีที่มองไม่เห็น
แนวทางในการป้องกัน
    ผลกระทบ เกิดรูโหว่ของบรรยากาศชั้นโอโซน ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตผ่านบรรยากาศของโลกได้มากขึ้น ซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์ ถ้ามนุษย์ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตมากเกินไปจะทำให้เกิดโรคมะเร็งผิวหนัง ต้อกระจก ทำลายสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ผลผลิตลดลง สารพันธุกรรมและเนื้อเยื่อถูกทำลาย เป็นต้น

1. ใช้ก๊าซมีเทนและก๊าซเพนเทนในการผลิตโฟมแทนก๊าซคลอโรฟลูออโรคาร์บอน

2. เปลี่ยนสารขับดันในกระป๋องสเปรย์จากก๊าซคลอฟลูออโรคาร์บอนเป็นน้ำหรือสารอื่นแทน

ที่มา : https://sites.google.com/site/lamaiyodpho/bth-thi-1-sar-laea-kar-peliyn-plng/5-phl-ptikiriya-khemi-tx-chiwit-laea-sing-waedlxm

ที่มา : https://sites.google.com/site/carefullpattara/hnwy-thi-1/1-5-phl-ptikiriya-khemi-tx-chiwit-laea-sing-waedlxm

Comments

comments

ใส่ความเห็น