หน่วยที่ 5: ปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reactions)

5.3 การเชื่อมโยงกับ STEM (Connections with STEM)

ปฏิกิริยาเคมีเป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาและสร้างสรรค์นวัตกรรมในสาขาต่าง ๆ ของ STEM (วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์) ความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และนักเทคโนโลยีสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์และกระบวนการใหม่ ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

1. วิทยาศาสตร์ (Science)

ในสาขาวิทยาศาสตร์ การทำความเข้าใจปฏิกิริยาเคมีช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายและคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของสสารได้ ตัวอย่างเช่น การวิจัยทางชีวเคมีเกี่ยวกับกระบวนการเผาผลาญ (Metabolism) ในร่างกาย ซึ่งเป็นกระบวนการเคมีที่สำคัญในการสร้างพลังงานให้กับเซลล์

2. เทคโนโลยี (Technology)

ในสาขาเทคโนโลยี ความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมีช่วยให้นักเทคโนโลยีพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยสูง ตัวอย่างเช่น การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือและรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งต้องอาศัยความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมีของธาตุต่าง ๆ เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่สามารถเก็บพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering)

ในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ การออกแบบกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมเคมีต้องใช้ความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมี เช่น การออกแบบโรงงานผลิตปุ๋ยที่ต้องอาศัยการทำปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียและกรดไนตริกในการผลิตสารประกอบไนเตรต หรือการออกแบบกระบวนการกลั่นน้ำมันเพื่อแยกส่วนต่าง ๆ ของน้ำมันดิบ

4. คณิตศาสตร์ (Mathematics)

ในสาขาคณิตศาสตร์ การคำนวณสมการเคมีและปริมาณสารสัมพันธ์ (Stoichiometry) เป็นตัวอย่างของการใช้คณิตศาสตร์ในการคำนวณปริมาณสารที่จำเป็นในการทำปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น การคำนวณจำนวนโมลของสารตั้งต้นที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามต้องการในอุตสาหกรรมเคมี

ตัวอย่างการประยุกต์ใน STEM

• การพัฒนาแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิงที่ต้องใช้ความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมีเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ
• การออกแบบกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมเคมีที่สามารถผลิตสารเคมีและผลิตภัณฑ์ได้ในปริมาณมาก
• การใช้ปฏิกิริยาเคมีในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น การพาสเจอร์ไรซ์และการหมักอาหาร เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ปลอดภัยและมีคุณภาพสูง

การเชื่อมโยงปฏิกิริยาเคมีกับสาขา STEM ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์และกระบวนการใหม่ ๆ ที่มีประสิทธิภาพสูง อีกทั้งยังช่วยให้เข้าใจและคาดการณ์สมบัติของสารประกอบและการเปลี่ยนแปลงของสสารในปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ