Gibbs Free Energy กับการเกิดปฏิกิริยาและการดูดซับ MO Memoir : Sunday 9 September 2561

พจนานุกรม Oxford Advanced Learner's Dictionary of Current English ฉบับปีค.ศ. ๑๙๘๘ ให้ความหมายของคำว่า "spon-ta-neous" เอาไว้ว่า "adj. (คุณศัพท์ คือคำที่ขยายคำนาม) done, happening from natural impulse, not caused or suggested by sth or sb outside" โดยคำ "spontaneously" เป็น adv. (กริยาวิเศษณ์ คือคำที่ขยายคำกิริยา) ถ้าแปลเป็นไทยก็คงมีความหมายว่า "เกิดขึ้นได้เอง"
 

ทีนี้ขอให้ลองพิจารณาข้อความในรูปข้างล่างที่เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมาเห็นมีการกดแชร์กันทางหน้า facebook กันหลายรายก่อนนะครับว่าเห็นแล้วรู้สึกอย่างไร (รูปต้นฉบับอยู่ในหน้าเว็บของต่างประเทศเว็นหนึ่ง และมีเว็บเพจทาง facebook รายหนึ่งนำมาประกอบบทความที่มีการกดแชร์กัน)

รูปจาก https://socratic.org/questions/how-is-gibbs-free-energy-related-to-enthalpy-and-entropy

อันที่จริงเรื่องความเข้าใจเกี่ยวกับ Gibbs Free Energy หรือที่แปลเป็นไทยว่าพลังงานเสรีกิบส์กับการเกิดปฏิกิริยาเคมีนั้นเคยอธิบายเอาไว้เมื่อหลายปีที่แล้วใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๔๐ วันศุกร์ที่ ๗ มกราคม ๒๕๕๔ เรื่อง "อุณหภูมิ อัตราการเกิดปฏิกิริยา สมดุลเคมี" ที่ได้อธิบายเอาไว้ว่า Gibbs Free Energy นั้นมันบอกเพียงแค่ปฏิกิริยาเคมีจะดำเนินไปข้างหน้าได้มากน้อยเท่าใด "ถ้า" ปฏิกิริยานั้นเกิดได้ ต้องขอเน้นยำตรงคำว่า "ถ้า" (ถ้าเป็นภาษาอังกฤษก็คงใช้คำว่า "if") มันไม่ได้บอกนะครับว่าถ้าค่าผลการคำนวณแล้วออกมาว่า ∆G ของปฏิกิริยาเป็นลบ ปฏิกิริยาจะเกิดได้เองหรือเกิดได้ทันที เพราะปฏิกิริยาจะ "เกิดได้หรือไม่ได้" นั้นมันขึ้นอยู่กับ "พลังงานกระตุ้น" หรือ "activation energy" 
  

และดูเหมือนว่าความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนตรงนี้มันมีอยู่ไม่น้อยในตัวผู้สอนที่ส่งผลกระทบถึงตัวผู้เรียนด้วย
 

อันที่จริงใน Memoir ฉบับที่ ๒๔๐ นั้นก็ได้ยกตัวอย่างปฏิกิริยาที่ให้ค่า ∆G เป็นลบที่อุณหภูมิห้อง แต่ในความเป็นจริงนั้นปฏิกิริยานั้นไม่สามารถเกิดขึ้นเองได้ มาวันนี้ก็ขอยกตัวอย่างง่าย ๆ เพิ่มเติมหน่อยก็แล้วกัน โดยค่า Stand Gibbs free enery of formation ที่นำมาใช้ในการคำนวณค่า ∆G ของปฏิกิริยาที่ใช้ในที่นี้ได้มาจากเว็บ en.wikipedia.org (ที่เขาเอามาจากหนังสือ CRC Handbook of Chemistry and Physics อีกที) โดยเป็นค่าที่อุณหภูมิ 25ºC และหน่วยเป็น kJ/mol (ในวงเล็บหลังสารแต่ละตัวคือสถานะของสารนั้นเมื่อ s - solid, l - liquid และ g - gas และตัวเลขที่ตามมาคือค่า ∆G of formation ของสารนั้น)

๑. ปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอน C และแก๊สออกซิเจน O₂

C (s, 0) + O₂ (g, 0) → CO₂ (g, -394.39) ∆G = -394.39

๒. ปฏิกิริยาระหว่างเอทานอล (C₂H₅OH) และแก๊สออกซิเจน O₂

C₂H₅OH (l, -174.8) + 3O₂ (g, 0) → 2CO₂ (g, -394.39) + 3H₂O (g, -228.61) ∆G = -1299.81

๓. ปฏิกิริยาระหว่างกลูโคส (C₆H₁₂O₆) และแก๊สออกซิเจน O₂

C₆H₁₂O₆ (s, -910.56) + 6O₂ (g, 0) → 6CO₂ (g, -394.39) + 6H₂O (g, -228.61) ∆G = -2827.44

๔ การระเหยของน้ำที่อุณหภูมิ 25ºC

H₂O (l, -237.14) → H₂O (g, -228.61) ∆G = 8.53

สามปฏิกิริยาแรกให้ค่า ∆G ออกมาติดลบ ซึ่งถ้าเอาไปคำนวณค่าคงที่สมดุลเคมี (K_eq) จากสมการ ∆G = -RTln(K_eq) จะเห็นว่าปฏิกิริยาควรดำเนินไปข้างหน้าได้อย่างสมบูรณ์ แต่ในความเป็นจริงในทางปฏิบัตินั้นเรียกได้ว่าปฏิกิริยาดังกล่าวไม่เกิด เว้นแต่จะมีการใส่พลังงานกระตุ้นเข้าไปให้มันเริ่มเกิด เช่นให้ความร้อนจนมันเริ่มเผาไหม้ จากนั้นความร้อนจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะถ่ายทอดให้กับโมเลกุบสารตั้งต้นที่อยู่รอบข้าง ทำให้สารตั้งต้นที่อยู่รอบข้างบริเวณที่เกิดปฏิกิริยามีอุณหภูมิสูงขึ้น (หรือมีพลังงานจลน์มากขึ้น) ปฏิกิริยาจึงดำเนินต่อเนื่องไปได้ด้วยตนเอง
 

สำหรับปฏิกิริยาที่ ๔ นั้นแม้ว่าจะให้ค่า ∆G เป็นบวก แต่กลับสามารถเกิดได้เองที่อุณหภูมิ 25ºC เพราะถ้าน้ำระเหยไม่ได้ที่อุณหภูมิห้อง (ซึ่งจะเกิดได้เมื่ออากาศมีความชื้นจนอิ่มตัวเช่นในช่วงฝนตก) เราก็คงตากผ้าไม่มีวันแห้ง

ส่วนเรื่องผลของอุณหภูมิที่มีต่อการดูดซับนั้นก็เลยเล่าเอาไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๗๕ วันพุธที่ ๑๔ ธันวาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "อุณหภูมิและการดูดซับ" ซึ่งเป็นกรณีที่ของแข็งที่เป็นสารดูดซับนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงจากการเปลี่ยนอุณหภูมิ และโมเลกุลที่ถูกพื้นผิวดูดซับเอาไว้นั้นไม่ได้เกิดปฏิกิริยากับพื้นผิวแบบ "ผันกลับไม่ได้" และแม้ว่าการดูดซับนั้นจะเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่น่าจะเกิดได้น้อยลงที่อุณหภูมิสูง แต่การแพร่ซึมของของเหลวเข้าไปในรูพรุนนั้นมันเกิดได้ดีขึ้นที่อุณหภูมิสูง (ของเหลวมีความหนืดน้อยลง) จึงทำให้มีโอกาสที่จะเห็นการดูดซับนั้นเกิดได้ดีขึ้นที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะเมื่อโมเลกุลสารที่ถูกดูดซับนั้นเกิดปฏิกิริยากับพื้นผิวแบบ "ผันกลับไม่ได้" เพราะอุณหภูมิที่สูงทำให้การแพร่นั้นเกิดได้ดีขึ้น และการดูดซับแบบผันกลับไม่ได้ทำให้เกิดแรงขับเคลื่อนการดูดซับไปข้างหน้าตลอดเวลาจนกว่าพื้นผิวจะอิ่มตัว
 

การทดสอบเรื่องนี้ทำได้ไม่ยากหรอกครับ ลองเอาไข่ที่ต้มแล้วใส่แช่ลงในน้ำพะโล้เย็น ๆ แล้วดูว่าน้ำพะโล้มันซึมเข้าไปในเนื้อไข่ได้ลึกแค่ไหน หรือเอาไข่พะโล้ที่น้ำพะโล้ซึมเข้าไปลึกแล้วมาต้มใหม่ในน้ำร้อนธรรมดาเพื่อดูว่าไข่จะกลับมาขาวเหมือนเดิมหรือไม่ก็ได้ครับ

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๒๔) MO Memoir : Monday 7 May 2555

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

ก่อนอื่นก็ต้องขอแสดงความยินดีกับฤดีมาศและเกียรติลดา ที่ผ่านการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์เมื่อบ่ายวันศุกร์ที่ผ่านมาไปได้ด้วยดี แต่ก็ยังมีคำถามในบางประเด็นที่ผมควรต้องอธิบายเพื่อที่ผู้ที่สอบไปแล้วจะได้เข้าใจได้ถูกต้องตรงกัน และผู้ที่ยังไม่สอบจะได้ระวังตัว

บันทึก "แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ...)" ฉบับหน้า (ตอนที่ ๒๕) คงเป็นฉบับสุดท้ายสำหรับนิสิตรหัส ๕๓ แล้ว ซึ่งจะเป็นฉบับปิดงานวิจัยสำหรับนิสิตรหัส ๕๓ และส่งมอบงานให้กับนิสิตรหัส ๕๔ จากนั้นก็จะเริ่มขึ้นบันทึก "แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๔ (ตอนที่ ๑)"

แต่เนื่องจากงานวิจัยดำเนินการต่อเนื่องกัน ดังนั้นนิสิตรหัส ๕๔ ก็ต้องไปศึกษาย้อนหลังด้วยว่ารุ่นก่อนหน้าได้ทำอะไรเอาไว้แล้วบ้าง

ถัดจาก Memoir ฉบับนี้คิดว่าจะไปเขียนเรื่องที่เกี่ยวกับการระเบิดของโรงงานบริษัทกรุงเทพซินเทติกส์สักหน่อย เพราะที่ผ่านมามีคนออกมาพูดอะไรต่อมิอะไรมากมาย พวกเราเองในฐานะวิศวกรเคมี (ซึ่งเป็นผู้ที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับเหตุการณ์ดังกล่าว) ยังไม่เห็นมีให้ข้อมูลอะไรสักราย และถ้าพวกเราจะกล่าวอะไรออกไปก็ควรต้องมีเหตุผลอยู่บนหลักวิชาการ ตามหลักฐาน ไม่ใช่ได้ยินอะไรมาก็บอกต่อ ๆ กันไปโดยไม่พิจารณาว่าสิ่งที่ได้ยินมานั้นมีข้อน่าสงสัยหรือไม่ หรือด่วนสรุปเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น

ผ่านการครึ่งหน้าแล้วทีนี้มาดูหน่อยว่าการสอบที่ผ่านมานั้นมีปัญหาอะไรบ้าง

อุณหภูมิ อัตราการเกิดปฏิกิริยา สมดุลเคมี MO Memoir : Friday 7 January 2554

ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีนั้นมีเรื่องหนึ่งที่จะว่าไปแล้วเป็นเรื่องพื้นฐานง่าย ๆ แต่คนมักจะจำสับสนกัน เรื่องดังกล่าวคือเรื่องความสัมพันธ์ระหว่าง อุณหภูมิ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี และสมดุลเคมี ในระหว่างการสอบโครงร่างเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว และในการสอบเมื่อวันพุธที่ผ่านมาก็พบผู้ที่ยังสับสนเรื่องนี้อยู่ ที่สำคัญคือมีการใช้ความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องในเรื่องนี้ในการทำให้ผลการคำนวณจากแบบจำลองที่สร้างขึ้นมานั้นดูดี ทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงคงคาดหวังไม่ได้ว่าจะเกิดขึ้นได้จริงตามผลการคำนวณ ด้วยเหตุนี้

Memoir ฉบับนี้จึงขอยกเอาเรื่องง่าย ๆ ที่มักทำให้คนสับสนและหลอกคนได้ทั่วไปมาเล่าสู่กันฟัง

เมื่ออุณหภูมิ (T) เพิ่มสูงขึ้น ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็เพิ่มขึ้นตามสมการของ Arrhenius คือ

(1)

เมื่อ k คือค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา

k₀ คือค่า pre-exponential factor

Ea คือค่าพลังงานกระตุ้น

R คือค่าคงที่ของแก๊ส และ

T คืออุณหภูมิ

จากสมการที่ (1) นี้เห็นได้ชัดนะว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็เพิ่มสูงขึ้นตามไปด้วย "โดยไม่สนว่า" ปฏิกิริยานั้นจะดูดความร้อนหรือคายความร้อน

ปัญหามันเกิดเพราะเอาไปสับสนกับเรื่องสมดุลเคมี กล่าวคือในกรณีของปฏิกิริยาที่ "ผันกลับได้" นั้น ถ้าเป็นที่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้มากขึ้นถ้าอุณหภูมิของระบบสูงขึ้น แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้น้อยลงถ้าอุณหภูมิของระบบสูงขึ้น

พอเอามาออกเป็นข้อสอบว่า ในกรณีของปฏิกิริยาคายความร้อนที่ "ผันกลับได้" นั้น ถ้าเพิ่มอุณหภูมิของระบบให้สูงขึ้น "อัตราการเกิดปฏิกิริยา" จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร

ซึ่งจะพบว่าคนจำนวนไม่น้อยจะตอบว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะ "ลดลง" ซึ่งเป็นคำตอบที่ผิด

คำตอบที่ถูกคืออัตราการเกิดปฏิกิริยาจะ "เพิ่มขึ้น" โดยอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นทั้งอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า และอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ แต่ค่า k ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่มากกว่าค่า k ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า

ทีนี้ลองมาพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับค่าคงที่สมดุลเคมีบ้าง

จากวิชาอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยานั้น ความสัมพันธ์ระหว่างค่าพลังงานเสรีกิบส์ (G - Gibbs free energy) กับค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาใด ๆ เป็นไปตามสมการ

G = -RT lnK_eq (2)

หรือ K_eq = exp(-G/RT) (3)

โดยที่ G = H - TS (4)

เมื่อ R คือค่าคงที่ของแก๊ส

T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิล

K_eq คือค่าคงที่สมดุลเคมี และ

S คือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (entropy) ของปฏิกิริยา

จากสมการที่ (3) จะเห็นว่าถ้าค่า G มีค่าเป็นลบยิ่งมากเท่าใด ค่าสมดุลเคมี K_eq ก็จะยิ่งสูงมากขึ้นตามไปด้วย และในสมการที่ (4) นั้น เนื่องจากอุณหภูมิ T มีค่าเป็นบวกเสมอ และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้เองนั้นจะมีค่าการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี S เป็นบวก ดังนั้นถ้าหากปฏิกิริยาดังกล่าวเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนซึ่งมีค่า H เป็นลบก็จะทำให้ค่า G ที่คำนวณได้จากสมการที่ (4) มีค่าติดลบมากขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องไม่แปลกที่เราจะพบว่าค่าคงที่สมดุลการเกิดปฏิกิริยาเคมีของปฏิกิริยาคายความร้อนมักจะมีค่าสูงกว่าค่าคงที่สมดุลการเกิดปฏิกิริยาเคมีของปฏิกิริยาดูดความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงอุณหภูมิที่ต่ำ

ต่อไปขอให้ลองพิจารณาการเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างการเกิดปฏิกิริยาระหว่างปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยาดูดความร้อนในรูปที่ 1 ข้างล่าง

รูปที่ 1 การเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างการเกิดปฏิกิริยาของ (เส้นทึบสีแดง) ปฏิกิริยาคายความร้อน และ (เส้นประสีน้ำเงิน) ปฏิกิริยาดูดความร้อน

มีงานวิจัยจำนวนมากที่เป็นการสร้างแบบจำลองและทำการคำนวณเพื่อทำนายผลที่เกิดขึ้นเมื่อเปลี่ยนภาวะการทำปฏิกิริยาเป็นรูปแบบต่าง ๆ (เช่น องค์ประกอบของสารตั้งต้น อุณหภูมิ ความดัน ชนิดเครื่องปฏิกรณ์) งานวิจัยเหล่านี้มีทั้งการคำนวณในภาวะคงตัว (steady state) และภาวะพลวัตที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา (dynamic)

ในการคำนวณที่ภาวะคงตัวนั้น ผู้วิจัยมักจะนิยมใช้ค่าคงที่สมดุล (K_eq) มาเป็นตัวทำนายว่าที่ภาวะที่ศึกษานั้นผลของการทำปฏิกิริยาจะออกมาเช่นใด โดยที่ไม่จำเป็นต้องทราบค่าพลังงานกระตุ้นของการเกิดปฏิกิริยา (E_a) เลย และงานวิจัยเช่นนี้มักเป็นที่นิยมกันเพราะค่าพลังงานกระตุ้นต้องได้มาจากการทดลองเท่านั้น และการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันก็จะมีค่าพลังงานกระตุ้นและค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา (pre-exponential factor) ที่แตกต่างกันไปด้วย

ในรูปที่ 1 นั้น ปฏิกิริยาคายความร้อน (เส้นทึบสีแดง) จะมีค่าคงที่สมดุลที่สูงกว่าของปฏิกิริยาดูดความร้อน (เส้นประสีน้ำเงิน) ดังนั้นถ้าสร้างแบบจำลองและทำการคำนวณที่ภาวะคงตัวแล้วมักจะพบว่าปฏิกิริยาคายความร้อนนั้นเกิดได้ดีกว่าปฏิกิริยาดูดความร้อน แต่ถ้านำเอาข้อมูลทางด้านจลนศาสตร์หรือพลังงานกระตุ้นของการเกิดปฏิกิริยามาใช้ในการคำนวณและทำการคำนวณแบบพลวัตจะพบว่า ปฏิกิริยาดูดความร้อนนั้นจะเกิดได้ดีกว่าและรวดเร็วกว่าปฏิกิริยาคายความร้อน เพราะปฏิกิริยาดูดความร้อนมีค่าพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่า ในขณะที่ปฏิกิริยาคายความร้อนนั้นจะเกิดขึ้นน้อยมากหรืออาจถือได้ว่าไม่เกิดเลย

ดังนั้นการรับฟังข้อมูลใด ๆ ที่ได้จากแบบจำลองที่ภาวะคงตัวโดยใช้เฉพาะข้อมูลค่าคงที่สมดุลการเกิดปฏิกิริยาจึงควรต้องใช้ความระมัดระวังมาก เพราะมีบ่อยครั้งที่พบว่าในภาวะการทำปฏิกิริยาที่ผู้นำเสนอผลงานทำนายว่าปฏิกิริยาจะเกิดไปข้างหน้าได้ดีหรือสมบูรณ์นั้น ปฏิกิริยานั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ที่ภาวะดังกล่าวเพราะพลังงานของระบบไม่สูงมากพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้

ตัวอย่างหนึ่งได้แก่การทำนายความสามารถในการทำลายเบนซีน (C₆H₆) หรือฟีนอล (C₆H₅OH) ที่ละลายปนอยู่ในน้ำทิ้งโดยการออกซิไดซ์ด้วยสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) การใช้เฉพาะค่าคงที่สมดุลมาทำการคำนวณจะทำนายว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สามารถออกซิไดซ์เบนซีนและฟีนอลให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง แต่ในความเป็นจริงนั้นถ้าได้ทำการทดลองจะพบว่าปฏิกิริยาดังกล่าวไม่เคยเกิดขึ้นเลย

อีกตัวอย่างได้แก่ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของเฮกเซน (C₆H₁₄) กับออกซิเจนในอากาศ ซึ่งเป็นไปตามสมการ

C₆H₁₄ + 9.5O₂  6CO₂ + 7H₂O (5)

ปฏิกิริยาข้างต้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นถ้าหากใช้ค่า G คำนวณค่าคงที่สมดุลเคมีเปรียบเทียบกันระหว่างที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสกับที่ 300 องศาเซลเซียสจะพบว่า ทฤษฎีจะบอกว่าที่ 30 องศาเซลเซียสปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้มากกว่าที่ 300 องศาเซลเซียส

แต่ในความเป็นจริงนั้น ถ้าเราเอาเฮกเซนมาผสมกับอากาศแล้วปล่อยทิ้งไว้ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะไม่มีการเกิดปฏิกิริยาใด ๆ เลย เว้นแต่ว่าเราจะใช้เปลวไฟหรือประกายไฟช่วยเริ่มการเกิดปฏิกิริยาก่อน จากนั้นปฏิกิริยาจึงจะดำเนินต่อไปเองได้

แต่ถ้าเราเอาเฮกเซนผสมกับอากาศที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ทันทีโดยไม่ต้องใช้เปลวไฟหรือประกายไฟช่วย และปฏิกิริยาจะดำเนินไปข้างหน้าได้อย่างสมบูรณ์ (เฮกเซนมี autoignition temperature เพียงแค่ 233.9 องศาเซลเซียส)

การนำค่าคงที่สมดุลมาใช้ในการทำนายสมดุลเคมีนั้นจะน่าเชื่อถือก็ต่อเมื่อ

(1) ปฏิกิริยาที่ทำนายนั้นมันน่าเชื่อถือ กล่าวคือเป็นที่ทราบกันว่าปฏิกิริยานั้นเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ (จากข้อมูลการทดลองจริง) หรือน่าจะมีโอกาสที่จะผันกลับได้ และมักเป็นปฏิกิริยาที่มีจำนวนโมเลกุลเกี่ยวข้องไม่มาก (เช่นเพียง 1 หรือ 2 โมเลกุล) ดังเช่นปฏิกิริยา

C₂H₅OH  H₂C=CH₂ + H₂O (6)

C₃H₈  H₂C=CH-CH₂ + H₂ (7)

C₂H₆  H₂C=CH₂ + H₂ (8)

C₂H₅O + CH₃COOH  C₂H₅OC(O)CH₃ (9)

แต่กรณีของการเผาไหม้เฮกเซน (สมการที่ (5)) อย่าไปคาดหวังว่าถ้าคุณเอา CO₂ 6 โมลมาผสมกับน้ำ 7 โมลแล้วจะได้เฮกเซนและแก๊สออกซิเจนออกมา (แม้ว่าการคำนวณจากค่าคงที่สมดุลจากการใช้ค่า G มันจะบอกว่ามันเป็นไปได้ เพราะถ้ามันเป็นไปได้จริงโลกเราคงไม่ต้องกังวลปัญหาเรื่องน้ำมันแพง แค่เอา CO₂ มาผสมกับน้ำแล้วก็นั่งรอเท่านั้นก็จะได้น้ำมันออกมา) เพราะเอาเข้าจริงสิ่งที่มีโอกาสเกิดมากกว่าน่าจะเป็นเมทานอล (CH₃OH)

(2) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้านั้น ไม่สามารถทำปฏิกิริยาอื่นต่อไปได้ หรือในภาวะที่ใช้ในการทดลองนั้นไม่น่าจะเกิดปฏิกิริยาอื่นได้ นอกจากการทำปฏิกิริยาย้อนกลับเท่านั้น ตัวอย่างเช่น

C₂H₅O + CH₃COOH  C₂H₅OC(O)CH₃ (9)

แต่ถ้าเป็นปฏิกิริยาที่เป็นที่ทราบกันดีว่า ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาไปข้างหน้านั้น สามารถเกิดปฏิกิริยาอื่นต่อไปได้อีกโดยไม่จำเป็นต้องเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ เช่นในกรณีของปฏิกิริยาดึงไฮโดรเจนออก (dehydrogenation) จากอัลเคนเช่น

C₃H₈  H₂C=CH-CH₂ + H₂ (7)

C₂H₆  H₂C=CH₂ + H₂ (8)

เป็นที่ทราบกันว่าบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยานั้น ผลิตภัณฑ์ที่เป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว (เช่น H₂C=CH-CH₂ ในสมการที่ (7) หรือ H₂C=CH₂ ในสมการที่ (8)) สามารถสลายตัวไปเป็นผลิตภัณฑ์อื่น เช่น

H₂C=CH₂  HCCH + H₂ (10)

H₂C=CH-CH₂  H₂C=C=CH₂ + H₂ (11)

Unsaturated hydrocarbon  Coke (12)

ปฏิกิริยาที่สำคัญคือปฏิกิริยาที่ (12) ที่เป็นการเกิดโค้ก (coke) โค้กก็คือสารประกอบ polyaromaticที่สะสมปิดคลุมพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้ และปฏิกิริยาดังกล่าวก็ชอบเกิดที่อุณหภูมิสูงในภาวะเดียวกันกับปฏิกิริยาตามสมการที่ (7) และ (8) และก็เกิดได้ดีด้วย แต่เวลาที่ทำการสร้างแบบจำลองนั้นมักจะละไว้ไม่ใส่ปฏิกิริยาดังกล่าวเข้าไป (ปฏิกิริยาที่ 10-12) เพราะถ้าขืนใส่เข้าไปรับรองได้ว่าผลการคำนวณที่ได้จะออกมาไม่ดี กล่าวคือจะพบว่าค่า selectivity ของปฏิกิริยาไม่ดี ตัวเร่งปฏิกิริยามีความว่องไวลดลง ฯลฯ ซึ่งล้วนแล้วแต่ทำให้ผู้ที่มาอ่านผลงานนั้นรู้สึกว่างานที่นำเสนอนั้นมันดูไม่สวยหรู

เวลาสอบโครงร่างหรือสอบวิทยานิพนธ์ก็ชอบอ้างว่ามีบทความของคนอื่นที่ตีพิมพ์เอาไว้เขาก็ทำอย่างนี้ แต่พอถามต่อว่าบทความนั้นเป็นการทดลองจริงหรือใช้แบบจำลอง ก็มักพบว่าเป็นการใช้แบบจำลองโดยไม่มีการทดลองจริง ซึ่งแบบจำลองนั้นจะทำให้ผลออกมาดูดีอย่างไรก็ได้ โดยใส่เฉพาะสมการที่ทำให้ผลออกมาดังที่ตัวเองต้องการ ส่วนผลที่ใส่เข้าไปแล้วทำให้ผลการคำนวณออกมาไม่ดีก็อย่าใส่เข้าไป ดังนั้นเราจึงมักพบว่าผลงานตีพิมพ์ที่เป็นการคำนวณจากแบบจำลองอย่างเดียวมักจะออกมาดูดีเสมอ

บางเรื่องนั้นถ้าถามว่าผู้ทำทราบหรือไม่ว่ามันไม่ถูกต้องนัก เชื่อว่าผู้ทำก็รู้อยู่ แต่ถ้าถามต่อไปว่าทำไมไม่ทำให้ถูกต้องล่ะ นั่นก็เป็นเพราะมันทำให้ภาพที่ออกมานั้นมันดูไม่ดี ทั้ง ๆ ที่มันเป็นภาพที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากกว่า คนนำเสนอต้องการแสดงวิมานที่สวยหรู ในขณะที่ผู้รับฟังก็รับฟังแต่สิ่งที่ดี ๆ ในความรู้สีกของผมเองนั้นพฤติกรรมเช่นนี้เป็นเหมือนการหลอกตัวเองไปวัน ๆ ไม่ยอมรับความจริง คนที่ซวยคือคนที่ไม่รู้อิโหน่อิเหน่ใด ๆ ดูแต่ชื่อคนทำมากกว่าดูเนื้อหาที่แท้จริง เชื่อถือในชื่อของคนมากกว่าข้อเท็จจริง พอเอาข้อมูลดังกล่าวจริงไปใช้ก็จะเกิดปัญหาต่าง ๆ ตามมา

ถึงตอนนั้นก็ตัวใครตัวมันก็แล้วกัน