|
 | :: สวัสดีผู้อ่านทุกท่านค่ะ ::
อิโอะจังและเนะรุจัง สองสาวน้อยจะพาเราไปเรียนรู้ อุณหพลศาสตร์เคมี (Chemical thermodynamics) ศึกษาความสัมพันธ์ของความร้อน พลังงาน ปฏิกิริยาเคมี และการเปลี่ยนแปลงของสสารโดยเริ่มจากทำความรู้จักกับงานและพลังงาน ซึ่งมีหลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่พลังงานในระดับอะตอม โมเลกุล พันธะเคมี ปฏิกิริยาเคมี และการเปลี่ยนแปลงสถานะ
คำนำผู้เขียน ต่อไปนี้จะช่วยให้เข้าใจเนื้อหาหนังสือมากขึ้นนะคะ
ศึกษาแนวโน้มและทิศทางการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในธรรมชาติ ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ และหาคำตอบว่าทำไมบางปฏิกิริยาเกิดเองได้ แต่บางปฏิกิริยาเกิดเองไม่ได้ ด้วยเอนทัลปี เอนโทรปี และพลังงานอิสระ คำนำ : วิชาเคมีเป็นวิชาที่ว่าด้วยสสารหรือจะ กล่าวว่าเป็นวิชาที่ว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงของสสารก็ไม่ผิดเลย หากจะกล่าวให้ถูกต้องหลักวิชาการมากขึ้น น่าจะกล่าวได้ว่าวิชาเคมีเป็นวิชาที่ว่าด้วยการเชื่อมต่อ ยึดเหนี่ยวกันของอะตอมด้วยพันธะเคมีและการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลนั่นเอง
การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล หากจะกล่าวให้ชัดคือการเปลี่ยนแปลงพันธะเคมีเพื่อการเชื่อมต่อ ยึดเหนี่ยวกันของอะตอม อย่างไรก็ตาม หากคิดว่าการยึดเหนี่ยวกันดังกล่าวเป็นบทบาทของอิเล็กตรอน จะกล่าวได้ว่า “วิชาเคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องของอิเล็กตรอน”
อิเล็กตรอนมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับพลังงาน หากพิจารณาให้ดี จะพบว่าการเปลี่ยนแปลงของพันธะเคมีมุ่งไปสู่สภาวะที่อิเล็กตรอนมีเสถียรภาพ ด้านพลังงาน ดังนั้น เนื้อหาแท้ ๆ ของวิชาเคมีจะเป็นเรื่องการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และ “เคมีคือวิทยาศาสตร์ของพลังงานอิเล็กตรอน” นั่นเอง
จะว่าไปแล้ว เราเริ่มเรียนวิชาวิทยาศาสตร์กันมาตั้งแต่ชั้นประถมจนชั้นมัธยม วิชาเคมีตั้งแต่ต้นจนจบล้วนแต่เกี่ยวข้องกับเรื่องของอะตอมและโมเลกุลทั้ง สิ้น เมื่อจะพูดถึงเรื่องพลังงานจึงเป็นพลังงานของพันธะเคมีหรือไม่ก็พลังงาน ปฏิกิริยาเคมี จริงไหมครับ ? ดังนั้น เคมีต้องมีทั้งสองมุมมองคือ ด้านสสาร และที่สำคัญยิ่งกว่าก็คือ มุมมองด้านพลังงาน
โดยปกติ โมเลกุลก็มีพลังงานอยู่แล้ว น่าประหลาดที่มีพลังงานหลากหลายชนิดในโมเลกุล จนเราไม่อาจทราบชนิดและระดับของพลังงานทั้งหมดได้ถูกต้องครบถ้วน แต่เราตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของพลังงานได้
ถ้ากระโดดลงมาจากชั้น 2 ของอาคาร การปลดปล่อยพลังงานจะส่งผลให้บาดเจ็บ แขนขาหัก เช่นเดียวกับโมเลกุล เมื่อเปลี่ยนที่อยู่จากระดับพลังงานสูงมาสู่ที่ระดับพลังงานต่ำกว่า ก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา เช่น การเผาไหม้จะปลดปล่อยความร้อน นับเป็นตัวอย่างของพลังงานจากปฏิกิริยาเคมีที่พบเห็นได้ทั่วไป
ห้องนอนของลูก ๆ ที่เพิ่งจะเก็บกวาด พอปล่อยให้ลูก ๆ อยู่กันสักพักก็กลับมารกรุงรังเช่นเดิม หรือกลิ่นกาแฟที่ลอยออกมาจากถ้วยแล้วก็จางหายไปในอากาศ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดแล้วไม่ย้อนกลับ ในกรณีที่กลิ่นถูกอัดแน่นไว้ในถ้วยกาแฟก็เปรียบเหมือนห้องที่ถูกจัดระเบียบ และทำความสะอาดเป็นอย่างดี แต่เมื่อกลิ่นลอยออกไปก็จะเข้าสู่สภาวะไร้ระเบียบ การกระจายของกลิ่นมุ่งสู่ทิศทางการเปลี่ยนแปลงที่ไร้ระเบียบของจักรวาลนี้ เรียกว่า เอนโทรปี (entropy) นั่นเอง
เนื้อหาในหนังสือเล่มนี้เป็นเพียงเศษเสี้ยวหนึ่งของปรากฏการณ์ทางเคมี...
สาขาวิชาที่ปรากฏ ณ ที่นี้เรียกว่า อุณหพลศาสตร์เคมี (Chemical thermodynamics) เป็นสาขาที่ต้องใช้สมการทางคณิตศาสตร์และความรู้ทางฟิสิกส์ในการศึกษาด้วย จึงเป็นเนื้อหาที่นักศึกษาเคมีมักจะไม่ถนัด แต่ผู้เขียนก็พยายามใช้สมการทางคณิตศาสตร์ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพราะหนังสือเล่มนี้เขียนขึ้นด้วยจุดประสงค์เพื่ออธิบายวิชาอุณหพลศาสตร์ เคมีให้เข้าใจง่าย และเพลิดเพลินได้โดยแทบไม่ใช้คณิตศาสตร์
อุณหพลศาสตร์เคมีเป็นเรื่องที่เข้าใจยากทั้งสำหรับบุคคลทั่วไปและหรือ นักศึกษาเคมีที่ไม่เคยเรียนเรื่องนี้มาก่อน ขอให้ลองวางตำราเรียนสักพัก แล้วหันมาหยิบหนังสือเล่มนี้ดู แล้วค่อยกลับไปอ่านตำราอย่างตั้งใจอีกครั้ง เชื่อว่าจะทำความเข้าใจเนื้อหาในตำราได้ไม่ยากนัก
--คะสึฮิโระ ไซโต--
ดูสารบัญ ตัวอย่างเนื้อหาได้ที่นี่
|
|
200.gif "สอนให้เก่งและอยากเรียน")
200px.gif "สอนลูกน้องให้เก่งและเป็นงาน")
200.jpg "ค่าตอบแทน บริหารให้โปร่งใส จูงใจพนักงาน")
