อธิบายปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวันหรืออุตสาหกรรม

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แม้ว่าสมการเคมีสามารถบอกความสัมพันธ์ของปริมาณของสารที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาหนึ่งๆ ได้ สามารถบอกได้ว่าต้องใช้สารตั้งต้นแต่ละสารเป็นปริมาณเท่าใด และจากปริมาณของสารตั้งต้นต่างๆ นั้น จะทำให้เกิดสารผลิตภัณฑ์ได้ปริมาณเท่าใด

แต่ในภาคอุตสาหกรรมซึ่งต้องการการผลิตที่มีประสิทธิภาพ และประสิทธิผล ทั้งยังต้องการทราบอัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาด้วยเพื่อเป็นข้อมูลในการประกอบกิจการ

ซึ่งอัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นกับปัจจัยต่างๆ คือ ความเข้มข้นของสารตั้งต้น อุณหภูมิของกระบวนการปฏิกิริยา ปริมาณพื้นที่ผิวสัมผัสของสารตั้งต้น และตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจัยเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญที่อุตสาหกรรมต่างๆ ใช้ในการควบคุมสภาวะของปฏิกิริยาเพื่อได้ผลผลิตตามต้องการ

ดังเช่น

ตัวเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอยู่ในสิ่งที่มีชีวิต ปกติเอนไซม์สามารถเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้มากถึง 10¹⁷ เท่าของอัตราเร็วของปฏิกิริยาที่ไม่ได้เติมตัวเร่งปฏิกิริยา โดยทั่วไปเอนไซม์จะไม่สามารถทำงานได้หากอุณหภูมิสูงเกิน 37°C และเอนไซม์มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงสำหรับปฏิกิริยาหนึ่งๆ เท่านั้น

เอนไซม์ได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมด้วย เช่น

• อุตสาหกรรมทำความสะอาดผ้า
• อุตสาหกรรมน้ำยาทำความสะอาดคอนแทกท์เลนซ์
• อุตสาหกรรมการทำให้เนื้อนุ่ม

ตัวอย่างเช่น

เอนไซม์โปติเอส (protease) สามารถตัดพันธะเอไมด์ที่ยึดกรดอะมิโนของสายโปรตีนออกให้มีขนาดสั้นลง จึงทำเนื้อให้นุ่มขึ้น ลดความเหนี่ยวลง ปกติจะใช้เอนไซม์โปติเอส ที่ชื่อ ปาเปน (papain) ที่สกัดได้จากต้นมะละกอ ซึ่งปกติแม่ครัวมักใช้มะละกอฝานเป็นชิ้นแล้วหมักผสมกับเนื้อที่เหนียว เพื่อให้เนื้อนุ่มขึ้น

ในอุตสาหกรรมการผลิตตัวทำละลายกรดซัลฟิวริก โดยเริ่มปฏิกิริยาจากการเติมออกซิเจน (ปฏิกิริยาออกซิเดชัน) ให้กับแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์เพื่อให้เกิดเป็นแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ ดังสมการ (1) ก่อนที่จะละลายแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์กับน้ำเพื่อผลิตกรดซัลฟิวริก ดังสมการ (2) แต่ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มีแก๊สไนโตรเจนมอนอกไซด์ร่วมอยู่ด้วย จะช่วยให้อัตราการเกิดแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์อย่างรวดเร็วขึ้นมาก ดังสมการ (3) และ (4)

ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม อุตสาหกรรมพลาสติก และอุตสาหกรรมอาหาร เช่น การผลิต  มาการีนจากน้ำมันพืช

ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน) ถูกใช้อย่างมากมาย เช่น การเติมไฮโดรเจนให้กับสารประกอบเอทีน ดังสมการ (5)

ปฏิกิริยานี้เกิดได้ช้ามาก แต่หากปฏิกิริยาถูกเติมตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น ผงนิเกิล พาลาเดียม หรือ แพทตินัม ปฏิกิริยานี้จะเกิดได้อย่างรวดเร็วแม้ว่าที่อุณหภูมิห้อง

ในอุตสาหกรรมการผลิตปุ๋ย อุตสาหกรรมดอกไม้ไฟ อุตสาหกรรมวัตถุระเบิด แอมโมเนียนับเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญ นักเคมีสังเคราะห์แอมโมเนียจากปฏิกิริยาระหว่างไนโตรเจนและไฮโดรเจน ดังสมการ (6)

ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน เกิดได้ช้ามากที่อุณหภูมิห้อง และให้ผลผลิตน้อย การเพิ่มอุณหภูมิสามารถให้ผลได้ร้อยละมากขึ้น แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นแอมโมเนียก็เกิดการสลายตัวกลับเป็นไนโตรเจน และไฮโดรเจน ทำให้ลดผลผลิตที่ได้

ในปี ค.ศ. Fritz Haber ได้เสนอการใช้กระบวนการ Haber โดยการทำปฏิกิริยาที่มีการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นออกไซด์ของโพแทสเซียม หรือ อะลูมิเนียม และทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิประมาณ 300°C โดยทำให้แก๊สไนโตรเจน และ แก๊สไฮโดรเจนสลายตัวกลายเป็นอะตอม และยึดติดบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งจะกลายเป็นอนุภาคที่ว่องไวต่อปฏิกิริยา จากนั้นอะตอมเหล่านี้จะเข้าร่วมตัวกันสร้างพันธะอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงกลายเป็นแก๊สแอมโมเนีย ดังสมการ (7)

ในอุตสาหกรรมการผลิตตัวทำละลายกรดไนตริก กรดไนตริกถูกใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตปุ๋ย สีย้อม ยา และวัตถุระเบิด กระบวนการผลิตกรดไนตริกที่สำคัญคือ กระบวนการ Ostwald เริ่มปฏิกิริยาจากการทำปฏิกิริยาของแก๊สแอมโมเนียกับแก๊สออกซิเจน ที่อุณหภูมิประมาณ 800°C โดยมี แพทตินัม-โรเดียม เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังสมการ (8) หลังจากนั้น NO จะถูกออกซิไดซ์กลายเป็น NO₂ และขั้นตอนสุดท้าย NO₂ จะถูกละลายในน้ำได้ผลิตภัณฑ์เป็นกรดไนตริก และกรดไนตรัส ดังสมการ (10) เมื่อเผากรดไนตรัสจะเปลี่ยนเป็นกรดไนตริก ดังสมการ (11)

แคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในรถยนต์เพื่อเปลี่ยนแก๊สมลพิษที่ได้จากการเผาไหม้ในห้องเครื่อง เช่น NO CO  และสารไฮโดรคาร์บอนที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ชนิดต่างๆ

ให้เป็นแก๊สที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น N₂ O₂ CO₂ และ H₂O โดยผ่านแก๊สที่ได้จากการเผาไหม้ในห้องเครื่องไปยังห้องแรกของแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์ เพื่อเร่งให้เกิดการเผาไหม้สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่สมบูรณ์ ลดปริมาณแก๊ส CO หลังจากนั้นแก๊สที่ได้จะถูกส่งผ่านไปยังห้องที่สองของแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์ ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาพวกโลหะแทรนซิชัน

หรือออกไซด์ของโลหะแทรนซิชัน เช่น CuO หรือ Cr₂O₃ เพื่อแตกพันธะของอนุภาค NO ให้กลายเป็น N₂ และ O₂ ที่อุณหภูมิต่ำ ก่อนปล่อยแก๊สจากการเผาไหม้เหล่านี้ออกสู่บรรยากาศ