ใบความรเรอง มวลอะตอมและมวลอะตอมเฉลย

*************************************************************************************อะตอม มาจากภาษากรก “Atomos” ซงมความหมายวาแบงแยกไมได ดงนนอะตอมจงเปน

อนภาคทเลกทสดของธาตทไมสามารถแบงแยกไดอกโดยวธทางเคมองคประกอบพนฐานของอะตอม ไดแก อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน ซงมประจไฟฟาเปน

ประจลบ ประจบวก และเปนกลาง ตามลาดบ โดยโปรตอนและนวตรอนรวมกนอยตรงกลางของอะตอม เรยกวา นวเคลยส และมอเลกตรอนวงอยรอบ ๆ นวเคลยส ดอลตนเชอวาอะตอมของธาตตางชนดกนจะมมวลไมเทากน จงไดพยายามหามวลของอะตอมของธาตแตละชนด แตเนองจากอะตอมมขนาดเลกและมมวลนอยมากจนนามาชงไมได กลาวคออะตอมทมขนาดเลกทสดคออะตอมของธาตไฮโดรเจน มมวลประมาณ 1.66 x 10-24 กรม และอะตอมทใหญทสดจะมมวลไมเกน 300 เทาของไฮโดรเจน เนองจากอะตอมมมวลนอยมาก และไมสะดวกแกการชงนนเอง ในทางปฏบตจงใชวธเปรยบเทยบโดยพจารณาวาอะตอมของธาตหนงมมวลมากกวา หรอนอยกวาอะตอมของอกธาตหนงกเทา คาทไดจากการเปรยบเทยบดงกลาวเรยกวา “มวลอะตอม”

การหามวลอะตอมโดยใชธาตไฮโดรเจนเปนมาตรฐานดอลตนพบวาธาตไฮโดรเจนเปนธาตทเบาทสด จงเสนอใหใชไฮโดรเจนเปนธาตมาตรฐานในการ

เปรยบเทยบเพอหามวลของอะตอมของธาตอน ๆ โดยกาหนดใหไฮโดรเจน 1 อะตอม มมวล 1 หนวย หรอ 1 amu

1 amu = 1 atomic mass unit = 1.66 x 10-24 กรม เมอใชธาตไฮโดรเจนเปนมาตรฐานจงกาหนดนยามของมวลอะตอมดงน“มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของธาต

ไฮโดรเจน 1 อะตอม”เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธไดดงน

มวลอะตอมของธาต = อะตอม 1 รเจนมวลของไฮโด

อะตอม 1 มวลของธาต

ตวอยางเชน1. มวลอะตอมของธาตคารบอน = 12.000 หมายความวาธาตคารบอน 1 อะตอม มมวลเปน

12.000 เทาของมวลของธาตไฮโดรเจน 1 อะตอม2. มวลอะตอมของธาตคลอรน = 35.453 หมายความวา ธาตคลอรน 1 อะตอมมมวลเปน

35.453 เทาของมวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม เปนตน

การทราบมวลอะตอมของธาตสามารถใชบอกไดวาอะตอมของธาตใดมมวลมากหรอนอยกวากนเชน มวลอะตอมของคารบอน = 12.000 มวลอะตอมของคลอรน = 35.453 มวลอะตอมของไนโตรเจน = 14.000หมายความวาอะตอมของธาตคลอรนมมวลมากกวาอะตอมของธาตไนโตรเจน และอะตอมของธาต

ไนโตรเจนมมวลมากกวาอะตอมของธาตคารบอนนอกจากจะใชหาคามวลอะตอมแลว ยงสามารถใชหามวลของอะตอมไดดวยเนองจากมวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม = 1.66 x 10-24 กรม

ดงนน มวลอะตอมของธาต = 24-10x 1.66

อะตอม 1 มวลของธาต

หรอ มวลของธาต 1 อะตอม = มวลอะตอมของธาต x 1.66 x 10-24 กรมดงนน ถาทราบมวลอะตอมกจะคานวณคามวลของ 1 อะตอมได เชนมวลของคารบอน 1 อะตอม = มวลอะตอมของคารบอน x 1.66 x 10-24 กรม

= 12.000 x 1.66 x 10-24 กรมมวลของคลอรน 1 อะตอม = 35.453 x 1.66 x 10-24 กรมมวลของไนโตรเจน 1 อะตอม = 14.000 x 1.66 x 10-24 กรมนอกจากจะหามวลอะตอมโดยเปรยบเทยบกบไฮโดรเจน 1 อะตอมแลว นกวทยาศาสตรในสมยนน

ยงใชวธหามวลอะตอมโดยเปรยบเทยบมวลของธาตกบมวลของไฮโดรเจนทมจานวนอะตอมเทากนดงน

มวลอะตอมของธาต = อะตอม nรเจนมวลของไฮโด

อะตอม nมวลของธาต

ขอแตกตางระหวางมวลอะตอมกบมวล 1 อะตอมมวลอะตอมเปนคาเปรยบเทยบ ไมมหนวย แตมวล 1 อะตอม เปนมวลทแทจรงตองมหนวย (เปน

กรมหรอกโลกรม)เชน มวลอะตอมของไฮโดรเจน = 1 มวล 1 อะตอมของไฮโดรเจน = 1 x 1.66 x 10-24 กรม เปนตน

การหามวลอะตอมโดยใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐานJ.S Stas นกเคมชาวเบลเยยม ไดเสนอใหใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐานในการหาคามวลอะตอม

แทนธาตไฮโดรเจน โดยใชเหตผลวาออกซเจนมอยมาก และเปนอสระในธรรมชาต รวมทงยงเปนธาตทสามารถทาปฏกรยากบธาตอน ๆไดเกลบหมด จงนาจะใชเปนมาตรฐานแทนธาตไฮโดรเจน และเปลยนนยามของมวลอะตอมใหมเปนดงน

“มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม หนกเปนกเทาของ 1/16 มวลขอองออกซเจน 1 อะตอม” เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธไดดงน

มวลอะตอมของธาต = อะตอม 1 เจนมวลของออกซ

161

อะตอม 1 มวลของธาต

เชน ธาตแมกนเซยมมมวลอะตอมเทากบ 24 หมายความวา ธาตแมกนเซยม 1 อะตอม หนกเปน

24 เทาของ 16

1 ของมวลออกซเจน 1 อะตอม เปนตน

การหามวลอะตอมโดยใชคารบอน -12 เปนมาตรฐานการใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐานในการหามวลอะตอม ทาใหเกดความขดแยงกนระหวางนกเคม

และนกฟสกสในการกาหนดมวลของธาตออกซเจน เนองจากนกเคมคดมวลอะตอมของออกซเจนจากไอโซโทปของออกซเจน – 16 เพยงอยางเดยว เนองจากมอยในธรรมชาตมากทสด ดงนนมวลอะตอมของธาตตาง ๆทคดโดยนกเคมและนกฟสกสจงไมเทากน กอใหเกดปญหาขน ดงนนในป ค.ศ. 1962 (พ.ศ. 2504) นกวทยาศาสตรจงตกลงเลอกธาตมาตรฐานเพอหามวลอะตอมใหมโดยใชคารบอน–12 เปนตวเปรยบเทยบ และใหนยามมวลอะตอมดงน

“มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของ 121 ของ

มวลของคารบอน –12 1 อะตอม เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธไดดงน

มวลอะตอมของธาต = อะตอม 1 12-บอนมวลของคาร

121

อะตอม 1 มวลของธาต

เชน มวลอะตอมของออกซเจน = 16.00 หมายความวาธาตออกซเจน 1 อะตอม มมวลเปน 16 เทาของ

121 มวลของคารบอน – 12 , 1 อะตอม

สรปเกยวกบมวลอะตอม

1.มวลอะตอมของธาต = อะตอม 1 รเจนมวลของไฮโด

อะตอม 1 มวลของธาต

= อะตอม 1 12-บอนมวลของคาร

121

อะตอม 1 มวลของธาต

2.มวลของธาต 1 อะตอม = มวลอะตอมของธาต x 1.66 x 10-24 กรม3.มวลอะตอมไมมหนวย เพราะเปนมวลเปรยบเทยบ แตมวล 1 อะตอมมหนวย (กรมหรอ

กโลกรม) เพราะเปนมวลทแทจรง

การคานวณมวลอะตอมมวลอะตอมสามารถคานวณไดหลายวธ ซงขนอยกบลกษณะของขอมล เชน อาจจะคานวณมวล

อะตอมโดยการเปรยบเทยบกบไฮโดรเจนหรอคารบอน – 12 อาจจะคานวณโดยอาศยปฏกรยาเคมของธาต และคานวณจากไอโซโทป แตละวธลกษณะการคานวณแตกตางกนดงน

1. คานวณมวลอะตอมโดยการเปรยบเทยบกบมวลมาตรฐาน สวนใหญไดแกการเปรยบเทยบกบธาตไฮโดรเจนและคารบอน - 12

นอกจากนกยงสามารถคานวณมวลอะตอมไดจากการเปรยบเทยบกบธาตอน ๆ ททราบมวลอะตอมแลวรวมทงคานวณไดจากมวลของธาต 1 อะตอมดวย

2. คานวณมวลอะตอมจากปฏกรยาเคมของธาต เมอธาตตงแต 2 ชนดขนไปทาปฏกรยากนแลวไดสารประกอบเพยงชนดเดยว ถาทราบมวลของธาตททาปฏกรยากนพอด และทราบมวลอะตอมของธาตหนง จะสามารถคานวณมวลอะตอมของธาตอน ๆ ได ตวอยาง เชน

ธาต A + ธาต B สารประกอบ AXBY

สามารถจะหามวลอะตอมของธาต A หรอธาต B ไดโดยใชความสมพนธดงน

YX

. MM

WW

B

A

B

A

เมอ WA , WB = มวลของธาต A และ B ตามลาดบททาปฏกรยาพอดกน MA , MB = มวลอะตอมของธาต A และ B ตามลาดบ

X , Y = ตวเลขแสดงจานวนอะตอมของธาต A และ B ตามลาดบ

คา X , Y หรอ YX

หาไดจากสตรของสารประกอบ

เชน N2 + 1/2 O2 N2O ม YX =

1

2

H2 + Cl2 2HCl ม YX =

1

1

ในกรณทมธาตมากกวา 2 ชนด ทาปฏกรยากนกหามวลอะตอมไดในทานองเดยวกน เชน ธาต A + ธาต B + ธาต C + ……. สารประกอบ AXBYCZ …….เมอตองการจะหามวลของอะตอมของธาตใด ใหนาธาตนนไปเปรยบเทยบกบธาตซงทราบมวล

อะตอมแลว เชน ถาทราบมวลอะตอมของ A จะหามวลอะตอมของ B และ C ไดโดยการเปรยบเทยบกบ A ดงน

YX

. MM

WW

B

A

B

A

YX

. MM

WW

C

A

C

A

จะเหนไดวาการคานวณมวลอะตอมจากปฏกรยาของธาตดงกลาวน สามารถทาไดโดยไมตองเขยนสมการและยงสามารถนาไปประยกตหามวลโมเลกลหรอหานาผลกในโมเลกลไดอกดวย

สรปการคานวณมวลอะตอมจากปฏกรยาของธาต1. ตองเปนปฏกรยาทเกดสารประกอบชนดเดยว

2. ตองทราบสตรของสารประกอบทเกดขน เพอหาคา YX

3. ตองทราบมวลของธาตททาปฏกรยากน4. ตองทราบมวลอะตอมของธาต ๆ หนง

ตวอยางท 1 ธาต A 1 อะตอมหนก 3.818 x 10-23 กรม จะมมวลอะตอมเปนเทาใดวธทา มวลของ A 1 อะตอม = มวลอะตอมของ A x 1.66 x 10-24 กรม

3.818 x 10-23 กรม = มวลอะตอมของ A x 1.66 x 10-24 กรม

เพราะฉะนนมวลอะตอมของ A = 24-

23-

10x 1.66

10x 3.818 = 23.0 ตอบ

ตวอยางท 2 ธาต A มมวลอะตอม 107.8 ธาต A 2 อะตอม หนกกกรมวธทา มวล 1 อะตอม = มวลอะตอม x 1.66 x 10-24 กรมเพราะฉะนนมวล 2 อะตอม = 2 x 107.8 x1.66 x 10-24

= 3.58 x 10-22 กรม ตอบตวอยางท 3 ธาต M 2 อะตอมมมวลเปน 5 เทาของธาต N 3 อะตอม ถามวลอะตอมของ N เทากบ 9 จงคานวณมวล 1 อะตอม และมวลอะตอมของ Mวธทา ธาต N 3 อะตอม หนก = 3 x 9 x 1.66 x 10-24 กรมเพราะฉะนน ธาต M 2 อะตอม หนก = 5 (3 x 9 x 1.66 x 10-24 ) กรม

หรอ ธาต M 1 อะตอม หนก = 25 (3 x 9 x 1.66 x 10-24 ) กรม

= 1.12 x 10-22 กรมจากมวล 1 อะตอม = มวลอะตอม x 1.66 x 10-24 กรม

เพราะฉะนนมวลอะตอมของ M = 25 x 3 x 9

= 67.5 ตอบ

ตวอยางท 4 ธาตโพแทสเซยมมมวลอะตอม 39 ธาตไนโตรเจนมมวลอะตอม 14 ธาตโพแทสเซยม 200 อะตอม หนกเปนกเทาของธาตไนโตรเจน 50 อะตอมวธทา K 200 อะตอม หนก = 200 x 39 x 1.66 x 10-24 กรม

N 50 อะตอม หนก = 50 x 14 x 1.66 x 10-24 กรม

เพราะฉะนน N มวลของK มวลของ

= 24-

24-

10x 1.66x 14 x 50

10x 1.66x 39x 200

= 11.14K 200 อะตอม หนกเปน 11.4 เทาของ N 50 อะตอม ตอบ

ตวอยางท 5 ธาต X 13.8 กรม ทาปฏกรยาเคมกบ O2 ไดเปน X2O เพยงชนดเดยวหนก 18.6 กรม จงคานวณมวลอะตอมของธาต Xวธทา X + O2 X2O

จาก YX

. MM

WW

O

X

O

X

จาก X2O ได yx =

12

WX = 13.8 กรม , MO = 16WO = O2XW - WX = 18.6 - 18.3 กรม = 4.8 กรม

เพราะฉะนนจากสตร แทนคา จะได

12

x 16

M

4.813.8 x

MX = 23มวลอะตอมของ X = MX = 23 ตอบ

มวลอะตอมเฉลยจากไอโซโทปธาตแตละชนดทอยในธรรมชาตมกจะมไอโซโทปหลายชนดปนกนอย เชน ธาตคารบอนจะม

ไอโซโทปในธรรมชาตทสาคญคอ C – 12 และ C –13 ธาตออกซเจนม O – 16 , O – 17 และ O –18 เปนตน ไอโซโทปของธาตแตละชนดจะมปรมาณไมเทากนในธรรมชาต และมมวลอะตอมไมเทากนดวย

เชน N - 14 มในธรรมชาต 99.64 % และมมวลอะตอม 14.0031 N - 15 มในธรรมชาต 0.36 % และมมวลอะตอม 15.0001การพจารณามวลอะตอมทแทจรงจงตองคดจากไอโซโทปทก ๆ ตวทมอยในธรรมชาตเปนคาเฉลย

เรยกวา “มวลอะตอมเฉลยของไอโซโทป”การหามวลอะตอมและปรมาณของไอโซโทปแตละธาต ใชเครองมอทเรยกวา แมสสเปกโตร

มเตอร (mass spectrometer)

ตาราง มวลอะตอมและปรมาณไอโซโทปของธาตบางชนดในธรรมชาตธาต ไอโซโทป มวลอะตอมของ

ไอโซโทปปรมาณไอโซโทป

(%)มวลอะตอมเฉลย

คารบอน C12

C13

12.00013.003

98.91.1

12.001

ออกซเจน O16

O17

O18

15.99516.99917.999

99.760.040.20

15.999

นออน Ne20

Ne21

Ne22

19.99220.99321.991

90.920.268.82

20.183

คลอรน Cl35

Cl37

34.96736.966

75.524.5

35.453

แมกนเซยม Mg24

Mg25

Mg26

23.9924.9925.98

78.1010.1311.17

24.31

อารกอน Ar36

Ar38

Ar40

35.96837.96339.962

0.3370.063

99.60039.947

โบรอน B10

B11

10.013011.0093

19.980.1

10811

การคานวณมวลอะตอมเฉลยจากไอโซโทปการคานวณมวลอะตอมเฉลยจากไอโซโทป ตองคดจากไอโซโทปทก ๆ ตวในธรรมชาต โดยคด

คาเฉลยจากความสมพนธดงน M = 100

)A ()%(

= 100

.........A)(% A)(% A)(% 321

M = มวลอะตอมเฉลยของไอโซโทป = Summation (ผลบวก)% = เปอรเซนตของไอโซโทปแตละตวในธรรมชาตA = มวลอะตอมของแตละไอโซโทป

จากตวอยางของไอโซโทปจากตารางทผานมา จะเหนไดวาคามวลอะตอมของแตละไอโซโทปใกลเคยงกบเลขมวลของไอโซโทปนน ๆ ดงนนในกรณทโจทยไมกาหนดมวลอะตอมของแตละไอโซโทปให ถาทราบเลขมวลใหใชเลขมวลแทนไดตวอยางท 6 จากการใชแมสสเปกโตรมเตอรไดผลการทดลองวากาซอารกอนประกอบดวย 3 ไอโซโทป คอ Ar36

18 , Ar3818 และ Ar40

18 ปรมาณของไอโซโทปม 0.1% , 0.3 % และ 99.6 % ตามลาดบ ใหหามวลอะตอมของอารกอนวธทา เนองจากโจทยไมกาหนดมวลอะตอมของแตละไอโซโทปมาให จงตองใชเลขมวลของแตละไอโซโทปแทน

จากสตร M = 100

)A ()%(

= 100

A)(% A)(% A)(% 321

ชนดท 1 Ar3618 ม % = 0.1 , A = 36

ชนดท 2 Ar3818 ม % = 0.3 , A = 38

ชนดท 3 Ar4018 ม % = 99.6 , A = 40

เพราะฉะนน M = 100

40x 99.6 38x 0.3 36x 0.1 = 39.99

มวลอะตอมเฉลยของไอโซโทป(อารกอน) = 39.99 ตอบตวอยางท 7 ธาตคารบอนมไอโซโทปทเสถยรในธรรมชาต 2 ชนด คอ C – 12 มมวลอะตอม 12.000 และ C – 13 มมวลอะตอม 13.003 ถามวลอะตอมเฉลยของไอโซโทปของคารบอนเปน 12.011 จงคานวณ % ในธรรมชาตของแตละไอโซโทป

วธทา M = 100

)A ()%(

สมมตใหม C – 12 ในธรรมชาต X % , มวลอะตอม 12.000เพราะฉะนนม C – 13 ในธรรมชาต 100 - X % , มวลอะตอม 13.003

จาก M = 100

A)(% A)(% 21

12.001 = 100

13.003x X)- (100 12.000x ) X (

X = 98.9 %เพราะฉะนนม C – 12 ในธรรมชาต เทากบ 98.9 % ม C – 13 ในธรรมชาต 100-X % = 1.1 %

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความร เรอง มวลโมเลกล

*************************************************************************************การหามวลของสาร 1 โมเลกล

กรณทตองการคานวณมวลของสาร 1 โมเลกล จากปรมาตรของสาร 1 โมเลกล จาเปนตองทราบขอมลเกยวกบความหนาแนนของสาร ซงจะนามาหามวลของสาร 1 โมเลกล ไดจากความสมพนธตอไปน

ความหนาแนนของสาร = สารปรมาตรของ

มวลของสาร

= โมเลกล nสารปรมาตรของ

โมเลกล nมวลของสาร

= โมเลกล 1 สารปรมาตรของ

โมเลกล 1 มวลของสาร

เพราะฉะนนมวลของสาร 1 โมเลกล = ความหนาแนน x ปรมาตรของสาร 1 โมเลกลดงนนถาทราบความหนาแนนของสาร และทราบปรมาตรของสาร 1 โมเลกล กจะสามารถคานวณ

มวลของสาร 1 โมเลกลได พจารณาตวอยางการคานวณมวลของสาร 1 โมเลกล จากกรณของกรดโอเลอกซงมขอมลดงตอไปน

ปรมาตรของกรดโอเลอก 1 โมเลกล = 5.28 x 10-22 cm3

ความหนาแนนของกรดโอเลอก = 0.89 g/cm3

เพราะฉะนนมวลของกรดโอเลอก 1 โมเลกล = 5.28 x 10-22 cm3 x 0.89 g/cm3

= 4.7 x 10-22 กรมจะเหนไดวามวลของกรดโอเลอก 1 โมเลกล มคานอยมาก ในทางปฏบตไมสามารถจะชงหาคา

มวลของกรด 1 โมเลกล รวมทงไมสะดวกแกการนาไปใชเพราะเปนจานวนทนอยมาก จงนยมใชคาเปรยบเทยบซงเรยกวา “มวลโมเลกล” แทน

การหามวลโมเลกล ทาไดในทานองเดยวกบมวลอะตอมมวลโมเลกล หมายถง “ตวเลขทแสดงใหทราบวาสารนน 1 โมเลกล มมวลเปนกเทาของธาต

ไฮโดรเจน 1 อะตอม หรอมมวลเปนกเทาของ 121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม

เขยนเปนความสมพนธไดดงน

มวลโมเลกลของสาร = อะตอม 1 รเจนมวลของไฮโด

โมเลกล 1 มวลของสาร

= อะตอม 1 12-ารบอนของมวลของค

โมเลกล 1 มวลของสาร

121

นอกจากจะคดมวลโมเลกลจากสาร 1 โมเลกลแลว ยงสามารถเปรยบเทยบไดจากหลาย ๆ โมเลกลซงสะดวกกวา ดงน

มวลโมเลกลของสาร = อะตอม n12-ารบอนของมวลของค

โมเลกล nมวลของสาร

121

ตวอยางเชนก. นามมวลโมเลกลเทากบ 18 หมายความวา นา 1 โมเลกล มมวลเปน 18 เทาของไฮโดรเจน

1 อะตอม หรอมมวลเปน 18 เทาของ 121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม เปนตน

ข. กรดอะซตกมมวลโมเลกลเทากบ 60 หมายความวา กรดอะซตก 1 โมเลกล มมวลเปน 60 เทาของไฮโดรเจน 1 อะตอม หรอมมวลเปน 60 เทาของ

121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม เปนตน

จากคาของมวลโมเลกลจะทาใหทราบไดวาสารใดมมวลมากหรอนอยกวากนเชน นา มมวลโมเลกล = 18 คารบอนไดออกไซดมมวลโมเลกล = 44คารบอนไดออกไซดมมวลโมเลกลมากกวานา แสดงวาคารบอนไดออกไซด 1 โมเลกล มมวล

มากกวานา 1 โมเลกล

การหามวลของสาร 1 โมเลกลเนองจากมวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม = 1.66 x 10-24 กรม

เพราะฉะนนมวลโมเลกลของสาร = 24-10x 1.66โมเลกล 1 มวลของสาร

หรอ มวลของสาร 1 โมเลกล = มวลโมเลกลของสาร x 1.66 x 10-24 กรมดงนน ถาทราบมวลโมเลกลของสารกสามารถจะคานวณมวลของสาร 1 โมเลกลได และในทาง

กลบกน ถาทราบมวลของสาร 1 โมเลกล กสามารถจะคานวณมวลโมเลกลของสารไดเชนเดยวกนมวลโมเลกลไมมหนวย เพราะเปนมวลเปรยบเทยบ แตมวลของ 1 โมเลกล หรอ หลาย ๆ โมเลกล

จะตองมหนวย (เปนกรม หรอ กโลกรม) เพราะเปนมวลทแทจรงของสาร

มวลไอออนและมวลสตรมวลไอออน หมายถง ตวเลขทแสดงวาไอออนนน 1 ไอออน มมวลเปนกเทาของ

121 ของมวล

ของคารบอน – 12 1 อะตอม เขยนแสดงความสมพนธไดดงน

มวลไอออน = อะตอม n12-ารบอนของมวลของค

ไอออน 1 มวลของ

121

และมวล 1 ไอออน = มวลไอออน x 1.66 x 10-24 กรมตวอยางเชน

แอมโมเนยไอออนมมวลไอออนเทากบ 18 หมายความวา แอมโมเนย 1 ไอออนมมวลเปน 18 เทาของ

121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม

และมวลของแอมโมเนย 1 ไอออน = 18 x 1.66 x 10-24 กรมมวลสตร หรอ Formula mass เปนมวลทพจารณาจากสตรของสารตามทเขยน โดยเฉพาะ

สารประกอบไอออนก ซงไมมสตรโมเลกล มแตสตรอยางงาย ทาใหสารประกอบไอออนกไมมมวลโมเลกล มแตมวลสตร (แตอนโลมใหใชแทนมวลโมเลกลได)

มวลสตร หมายถง ตวเลขทแสดงวาอนภาคนน (ตามสตรทเขยน) 1 อนภาค มมวลเปนกเทาของ

121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม เขยนสตรแสดงความสมพนธไดดงน

มวลสตร = อะตอม n12-ารบอนของมวลของค

อนภาค 1 มวลของ

121

และมวลของ 1 อนภาค(ตามสตร) = มวลสตร x 1.66 x 10-24 กรมเชน โซเดยมคลอไรดมสตรอยางงายเปน NaCl มมวลสตรเทากบ 58.5 หมายความวา 1 อนภาค

มมวลเปน 58.5 เทาของ121 ของมวลของคารบอน – 12 1 อะตอม

มวล NaCl 1 อนภาค = มวลสตร x 1.66 x 10-24 กรม = 58.5 x 1.66 x 10-24 กรม

ทงมวลไอออนและมวลสตรเปนมวลเปรยบเทยบไมมหนวย แตมวลของ 1 ไอออน และมวลของ 1 อนภาค (ตามสตรทเขยน) เปนมวลทแทจรงตองมหนวย เชน เปนกรม เปนตน

การคานวณมวลโมเลกลการคานวณมวลโมเลกลสามารถทาไดหลายวธเชนเดยวกบการคานวณมวลอะตอม เชน อาจจะ

คานวณโดยการเปรยบเทยบกบธาตไฮโดรเจน คานวณจากสตรโมเลกล คานวณจากกฎของกาซ และคานวณจากสมบตคอลลเกตฟ เปนตน

1. การคานวณมวลโมเลกลโดยการเปรยบเทยบ อาจเปรยบเทยบกบธาตไฮโดรเจน คารบอน– 12 หรอธาตอน ๆ ททราบมวลอะตอมแลว

2. การคานวณมวลโมเลกลจากสตรโมเลกล ซงมหลกการดงน ตองทราบสตรโมเลกลของสาร เพอจะไดรวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง

อยางละกอะตอม

ตองทราบมวลอะตอมของทก ๆ ธาตทมอยในโมเลกล คานวณมวลโมเลกลโดยอาศยความสมพนธ

มวลโมเลกล = ผลบวกของมวลอะตอมของธาตทงหมดในสตรโมเลกล3. การคานวณมวลโมเลกลของสารทมนาหนกผลกนาผลก หมายถง จานวนโมเลกลของนาทยดเหนยวหรอเกาะอยกบสารประกอบ เชน จนสมนา

ผลก 5 โมเลกล มสตรเปน CuSO4 . 5H2O สารอน ๆ ทมนาผลก เชน Na2CO3.10 H2O , MgSO4.7 H2O และ Na2CrO4.10 H2O เปนตน

การคานวณเกยวกบสารทมนาหนกผลก มทงการคานวณมวลโมเลกลและการคานวณจานวนนาผลก โดยใชวธการคานวณทานองเดยวกบการคานวณมวลอะตอมของธาตทรวมกนเปนสารประกอบ

ถา X คอสารประกอบทไมมนาผลก X. nH2O คอสารประกอบทมนาผลก

X. nH2O X + nH2Oหรอ X + nH2O X. nH2O

หรอ X + nH2O X (H2O)nคานวณกยวกบมวลโมเลกลและจานวนนาผลกไดโดยอาศยความสมพนธดงน

O2H

X

WW

= O2H

X

MM

. n1

เมอ WX = มวลของสารทไมมนาผลก

O2HW = มวลของนาผลก

MX = มวลโมเลกลของสารทไมมนาผลก

O2HM = มวลโมเลกลของนา

n = จานวนโมเลกลของนาในทางปฏบตนาสารทมนาผลกมาชงนาหนก หลงจากนนนาไปเผาจนนาผลกระเหยออกไปจนหมด

เมอชงของแขงทเหลอจะไดมวลของสารทไมมนาผลก (WX ) ซงสามารถนามาใชคานวณสงทตองการไดจากความสมพนธดงกลาว ถาทราบสตรโมเลกลของ X จะหามวลโมเลกลของ X จากสตร ซง

สามารถจะนาไปคานวณนาผลก (n) ได ในทานองกลบกน เมอทราบจานวนนาผลกกสามารถหามวลโมเลกลของสาร X ได รวมทงมวลอะตอมของธาตตางๆ ในสาร X ไดดวย

4. การคานวณมวลโมเลกลจากโมลโดยอาศยความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตร และโมเลกล

n = MW

= 22.4

V = 2310x 6.02

N

เมอn = จานวนโมลของสารw = มวลของสารM = มวลโมเลกลของสารV = ปรมาตรเ ปนลตรทสภาวะมาตรฐาน เมอเปนกาซN = จานวนโมเลกลของสาร

5. การคานวณมวลโมเลกลจากสมบตคอลลเกตฟของสารละลายไดแกสมบตของสารละลายเกยวกบความดนไอทลดลง จดเยอกแขงทลดลง จดเดอดท

เพมขน และความดนออสโมซส สมบตคอลลเกตฟทงหมดสามารถใชคานวณมวลโมเลกลได ดงเชน การคานวณมวลโมเลกลจากจดเยอกแขงทลดลง อาศยความสมพนธดงน

M = K1 x 2

1

WW

x fT

100

เมอ M = มวลโมเลกลของสาร K1 = คาคงทของจดเยอกแขงของตวทาละลาย W1 , W2 = มวลของตวทาละลาย และมวลของสารตามลาดบ Tf = จดเยอกแขงทลดลง6. การคานวณมวลโมเลกลจากกฎตาง ๆ ของกาซ

เชน กฎรวมของกาซ กฎของแกรแฮม เปนตน การคานวณมวลโมเลกลจากกฎรวมของกาซ หรอจากสมการแสดงสภาวะของกาซ ใช

ความสมพนธดงนPV = nRT = RTM

W

M = VW

x P

RT

เมอ P = ความดนของกาซ W = มวลของกาซV = ปรมาตรของกาซ R = คาคงทของกาซT = อณหภมของกาซ

การคานวณมวลโมเลกลจากกฎการแพรของแกรแฮมใชความสมพนธดงน

2

1

VV

= 2

1

MM

เมอ V1 , V2 เปนอตราการแพรของกาซชนดท 1 และ 2 ตามลาดบ M1 , M2 เปนมวลโมเลกลของกาซชนดท 1 และ 2 ตามลาดบ

ตวอยางท 1 สารประกอบ A 1 โมเลกลมมวล 1.494 x 10-22 กรม จงคานวณมวลโมเลกลของสาร Aวธทา จากสตร มวลของสาร 1 โมเลกล = มวลโมเลกลของสาร x 1.66 x 10-24 กรม

เพราะฉะนน มวลโมเลกล = 24-10x 1.66โมเลกล 1 มวลของสาร

= 24-

22-

10x 1.66

10x 1.494

= 90มวลโมเลกลของ A เทากบ 90 ตอบ

ตวอยางท 2 จงคานวณมวลโมเลกลของสารประกอบตอไปนก. กรดกามะถน (H2SO4)ข. กรดฟอสฟอรก (H3PO4)ค. เอธานอล ( C2H5OH)

วธทา จากสตร มวลโมเลกล = ผลบวกของมวลอะตอมของธาตในสตรของสารก. มวลโมเลกลของ H2SO4 = มวลอะตอมของ 2H + S + 4O

= 2 x 1 + 32 + 4 x 16 = 98ข. มวลโมเลกลของ H3PO4 = มวลอะตอมของ 3H + P + 4O

= 3 x 1 + 31 + 4 x 16 = 98ค. มวลโมเลกลของ C2H5OH = มวลอะตอมของ 2C + 5H + O

= 2 x 12 + 5 x 1 + 16 = 46ตวอยางท 3 จงคานวณหามวลโมเลกลและมวล 1 โมเลกลของอะซโตนวธทา

สตรโมเลกลของอะซโตน คอ CH3COCH3 หรอ C3H6O3

มวลโมเลกลของ C3H6O3 = มวลอะตอมของ 3C + 6H + 3O = 3 x 12 + 6 x 1 + 3 x 16 = 90

มวล 1 โมเลกล C3H6O3 = มวลโมเลกลของ C3H6O3 x 1.66 x 10-24 กรม

= 90 x 1.66 x 10-24 กรม = 1.494 x 10-22 กรม

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความร เรอง โมล

*************************************************************************************การบอกปรมาตรของสงของทใชในชวตประจาวน อาจจะบอกเปนหนวยนาหนก เชน กรม

กโลกรม หรอหนวยปรมาตร เชน ลตร ลกบาศกเซนตเมตร นอกจากนยงสามารถบอกเปนหนวยทแสดงจานวนของสงของ เชน โหล กรส เปนตน การบอกปรมาณของสารในวชาเคมกสามารถบอกเปนหนวยนาหนก หนวยปรมาตร หรอจานวนอนภาคไดเชนกน แตเนองจากอนภาคของสาร คอ โมเลกล อะตอมและ ไอออนมขนาดเลกและมมวลนอยมาก การบอกเปนจานวนอนภาค เชน ไฮโดรเจน 100 โมเลกล โซเดยม 12 อะตอม ( 1 โหล) จงมปรมาณนอยมาก ในทางปฏบตไมสามารถจะนาไปชงหรอตวงโดยตรงได

การทอนภาคของสารมขนาดเลก การกาหนดหนวยทใชแสดงปรมาณของสารจงตองเปนหนวยทใหญ ใชแทนอนภาคทสารจานวนมาก เพอใหสะดวกแกการนาไปชงหรอตวงปรมาตร นกเคมจงไดกาหนดหนวยทใชบอกจานวนอนภาคของสารขนมาหนวยหนง เรยกวา “โมล”

1. จานวนอนภาคตอโมลของสารจากมวลของธาต 1 อะตอม เชนคารบอน-12 1 อะตอม มมวล 19.92 x 10-24 กรมออกซเจน 1 อะตอม มมวล 26.56 x 10-24 กรมเหลก 1 อะตอม มมวล 92.71 x 10-24 กรม

ตวเลขทกลาวมามคานอยมาก เมอพจารณาหนวยทใหญขน เชนคารบอน – 12 19.92 x 10-24 กรม ม 1 อะตอม

ถาคารบอน-12 12.00 กรม ม 24-10x 19.92

12.00

= 6.02 x 1023 อะตอมในกรณอน ๆ กเชนเดยวกน

ออกซเจน 16.00 กรม ม = 24-10x 26.56

16.00 อะตอม

= 6.02 x 1023 อะตอม

เหลก 55.80 กรม ม = 24-10x 92.71

55.80 อะตอม

= 6.02 x 1023 อะตอมคาตวเลข 12.00 , 16.00, 55.80 คอมวลอะตอมของคารบอน, ออกซเจน และเหลก ตามลาดบ

ธาตอน ๆ กเปนเชนเดยวกน ดงในตารางท 1ตารางท 1 มวลและจานวนอะตอมของธาตตาง ๆ

ธาต มวลอะตอม มวล (กรม) จานวนอะตอมCOFeHSBr

12.0016.0055.801.00832.0079.90

12.00016.0055.801.00832.0079.90

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

จะเหนไดวาธาตตางๆ ทมมวลเทากบมวลอะตอม จะมจานวนอะตอมเทากบ 6.02 x 1023 อะตอมเทากน จงไดกาหนดนยามของโมล ทเกยวของกบจานวนอะตอมไวดงน

“โมล คอ หนวยทใชแทนปรมาณของธาต 6.02 x 1023 อะตอม”ดงนน ธาตใด ๆ 1 โมล จงม 6.02 x 1023 อะตอมและเพอใหใชไดอยางกวางขวาง ทงกบอะตอม โมเลกล ไอออน จงใชจานวนอนภาคแทนจานวน

อะตอม โดยนยามสาร 1 โมล ดงน“สารใด ๆ 1 โมล คอ ปรมาณของสารทมจานวนอนภาค 6.02 x 1023 อนภาค”คา 6.02 x 1023 เรยกวา “เลขอาโวกาโดร” ซงเปนคาคงท (เลขอาโวกาโดร มคาทถกตองและ

ยอมรบกนในปจจบนคอ 6.02245 x 1023 แตอนโลมใหใช 6.02 x 1023 แทนได)สาหรบหนวย S. I. “สาร 1 โมล หมายถง ปรมาณของสารทมจานวนอนภาคเทากบจานวน

อะตอมทมอยในคารบอน – 12 ทมมวล 0.012 กโลกรม”ดงนนสาร 1 โมล ยอมม 6.02 x 1023 อนภาคหรอ สาร 2 โมล ยอมม 2 x 6.02 x 1023 อนภาค เปนตน

ประเภทของโมล“อนภาค” ในวชาเคมเปนคากลาวรวม ๆ ซงอาจจะหมายถง โมเลกล อะตอม หรอ ไอออน หรอ

อเลกตรอนกได การแบงประเภทของโมลจะแบงตามชนดของอนภาค คอ โมลโมเลกล โมลอะตอม โมลไอออน

สาหรบโมลประเภทอน ๆ เชน โมลอเลกตรอนมใชไมมากนกโดยทว ๆ ไปการบอกเปนโมลอาจจะไมระบชนดของอนภาค การทจะทราบวาเปนโมลประเภทใด

จงมกพจารณาจากสตรของสารหรอของอนภาคนนถาอนภาค หมายถง โมเลกล โมลจะหมายถง โมลโมเลกล

ถาอนภาค หมายถง อะตอม โมลจะหมายถง โมลอะตอมถาอนภาค หมายถง ไอออน โมลจะหมายถง โมลไอออน เปนตน

เชนH2O 1 โมล หมายถง H2O 1 โมลโมเลกล เพราะ H2O เปนโมเลกลO3 1 โมล หมายถง O3 1 โมลโมเลกล เพราะ O3 เปนโมเลกลNe 1 โมล หมายถง Ne 1 โมลอะตอม เพราะ Ne เปนอะตอมNa 1 โมล หมายถง Na 1 โมลอะตอม เพราะ Na เปนอะตอมCl- 1 โมล หมายถง Cl- 1 โมลไอออน เพราะ Cl- เปนไอออน เปนตน

กรณทเปนสารปะกอบ โมลจะหมายถง โมลโมเลกล เชน สารประกอบ A 1 โมล หมายถงสารประกอบ A 1 โมลโมเลกล ม A 6.02 x 1023 โมเลกล

กรณเปนธาต โมลจะหมายถง โมลอะตอม เชน ธาตออกซเจน 1 โมล หมายถง ธาตออกซเจน

1 โมลอะตอม มออกซเจน 6.02 x 1023 อะตอม กรณของกาซ โมลจะหมายถง โมลโมเลกล (กาซท 1 โมเลกลม 2 หรอมากกวา 2 อะตอม)

เชน กาซออกซเจน 1 โมล หมายถง กาซออกซเจน 1 โมลโมเลกล มออกซเจน 6.02 x 1023 โมเลกลโดยทว ๆ ไปธาตท 1 โมเลกล ประกอบดวย 2 อะตอมขน ไป เชน H2 , O2 , O3 , Cl2 , Br2

, I2 และ F2 การบอกปรมาณเปนโมลของสารเหลานถาไมระบชนดของอนภาคจะหมายถง โมลโมเลกลเชน ออกซเจน 1 โมล หมายถง ออกซเจน 1 โมลโมเลกล มออกซเจน 6.02 x 1023 โมเลกล กรณของสารทไมไดอยในลกษณะเปนโมเลกลสารบางชนดไมไดอยในลกษณะเปนโมเลกล เชน แกรไฟต และ เพชร มลกษณะเปนโครงผลก

รางตาขาย สารประกอบไอออนก มลกษณะของไอออนทเกาะกนอยเปนโครงผลก การพจารณาโมลกจะแตกตางกนไป ดงตวอยางตอไปน

1. โพแทสเซยมคลอไรด (KCl) ประกอบดวยโพแทสเซยมไอออน (K+) และคลอไรดไอออน (Cl- ) เกาะกนอยเปนโครงผลก 1 โมลของ KCl จะไมไดประกอบดวย KCl 6.02 x 1023 โมเลกล แตประกอบดวย K+ 6.02 x 1023 ไอออน และ Cl- 6.02 x 1023 ไอออน

2. โซเดยมซลไฟด (Na2S) ประกอบดวยโซเดยมไอออน (Na+) และซลไฟดไอออน (S2- ) เกาะกนอยเปนโครงผลก 1 โมลของ Na2S จะไมไดประกอบดวย Na2S 6.02 x 1023 โมเลกล แตประกอบดวย Na+ 6.02 x 1023 ไอออน และ S2- 6.02 x 1023 ไอออน

จะเหนไดวาสารตางชนดกน ไมวาจะเปนอะตอม โมเลกลหรอไอออน ถาจานวนโมลเทากนจานวนอนภาคจะเทากนดวย แตหนวยของอนภาคอาจจะแตกตางกน (หนวยของอนภาคจะตองสอดคลองกบชนดของโมล เชน ถาโมลโมเลกล หนวยอนภาคตองเปนโมเลกล)

อยางไรกตาม การทจะกลาวถงโมลใหถกตองควรระบชนดของอนภาคดวย เชน โซเดยมอะตอม 1 โมล คอลไรดไอออน 1 โมล เปนตน

การบอกปรมาณของสารเปนโมลจะทาใหทราบจานวนอนภาคของสารนน ๆ ซงสามารถนาไปสรางความสมพนธกบมวลของสารและปรมาตรของสารทอยในภาวะกาซได

2. จานวนโมลกบมวลของสารความสมพนธระหวางโมลกบมวลของสารขนอยกบชนดของโมล นกวทยาศาสตรพบความสมพนธ

ระหวางโมลและมวลของสารดงน1. ปรมาณของสาร 1 โมล (โมเลกล) กคอปรมาณของสารทมมวลเปนกรมเทากบมวลโมเลกลของ

สารนน เชน - คารบอนไดออกไซด (CO2) มมวลโมเลกล 44 ดงนน CO2 1 โมล จงมมวล 44 กรม - ออกซเจน (O2) มมวลโมเลกล 32 ดงนน O2 1 โมล จงมมวล 32 กรม2. อะตอมของธาตใด ๆ ปรมาณ 1 โมล จะมมวลเปนกรมเทากบมวลอะตอมของธาตนน เชน - ธาตออกซเจนมมวลอะตอม 16 ดงนนออกซเจน 1 โมลอะตอมจงมมวล 16 กรม - ธาตโซเดยมมมวลอะตอม 23 ดงนนโซเดยม 1 โมลอะตอม จงมมวล 23 กรม 3. ปรมาณของไอออน 1 โมล จะมมวลเปนกรมเทากบมวลไอออนของไอออนนน ๆ เชน - คลอไรดไอออน (Cl- ) มมวลไอออน 35.5 ดงนน Cl- 1 โมลจงมมวล 35.5 กรม

- ซลเฟตไอออน ( -24SO ) มมวลไอออน 96 ดงนน -2

4SO 1 โมล จงมมวล 96 กรม 4. สารทมไมไดอยในลกษณะเปนโมเลกลอยางชดเจน แตอยในลกษณะของไอออนทเกะกนเปน

โครงผลก ปรมาณของสาร 1 โมล จะมมวลเปนกรมเทากบผลบวกของมวลไอออนในโครงผลกนน เชน - NaCl 1 โมล ม Na+ 1 โมล และ Cl- 1 โมล Na+ 1 โมล มมวล 23 กรม Cl- 1 โมลมมวล 35.5 กรม เพราะฉะนน NaCl 1 โมล จงมมวล เทากบ 23 + 35.5 = 58.5 กรม

- K2SO4 1 โมล ม K+ 2 โมล และ -24SO 1 โมล

K+ 1 โมล มมวล 39 กรม -24SO 1 โมล มมวล 96 กรม

เพราะฉะนน K2SO4 1 โมล จงมมวล 2 x 39 + 96 = 174 กรม (ถอวามวลของไอออนใด ๆ มคาเทากบมวลอะตอมของธาตนน ๆ )

โดยสรป สาร 1 โมล มมวล = มวลโมเลกล (หนวยเปนกรม)ธาต 1 โมล มมวล = มวลอะตอม (หนวยเปนกรม)ไอออน 1 โมล มมวล = มวลไอออน (หนวยเปนกรม)

ตารางท 2 จานวนโมล จานวนอนภาค และมวลของสารบางชนดสาร มวลโมเลกล* จานวนโมล จานวนอนภาค** มวล(กรม)

HNO3

H2OFeHe

NH4+

Cl-

6318

55.84

1835.5

111111

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6.02 x 1023

6318

55.84

1835.5

* รวมทงมวลอะตอมและมวลไอออน** อนภาค คอ โมเลกล อะตอม และไอออนจากตารางจะเหนไดวาสารตาง ๆ ทมจานวนเทากน จะมจานวนอนภาคเทากน แตมวลไมเทากน

(ยกเวนกรณทมวลโมเลกลเทากน มวลจะเทากนดวย)

การหาจานวนโมล พจารณากรณ HNO3

HNO3 63 กรม = 1 โมล

เพราะฉะนน HNO3 X กรม = 63X

โมล

หรอ เขยนเปนสตรทวไปวา

จานวนโมล = ของสารมวลโมเลกล(กรม)มวลของสาร

……….. สาหรบโมเลกล

จานวนโมล = งสารมวลอะตอมขอ

(กรม)มวลของสาร ……….. สาหรบอะตอม

จานวนโมล = งสารมวลไอออนขอ

(กรม)มวลของสาร ……….. สาหรบไอออน

3. ปรมาตรตอโมลของกาซเนองจากปรมาตรของกาซขนอยกบอณหภมและความดน ดงนนการบอกปรมาตรของกาซจงตอง

ระบอณหภมและความดนดวยทกครงอณหภมและความดนมาตรฐานของกาซนกวทยาศาสตรกาหนดใหอณหภม 0 0C หรอ 273 K และความดน 1 บรรยากาศ (atm) เปน

ภาวะมาตรฐาน เรยกวา อณหภมและความดนมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure) เขยนยอ ๆ วา STP

ความสมพนธระหวางจานวนโมลกบปรมาตรจากกฎของอาโวกาโดรทวาภายใตอณหภมและความดนเดยวกน กาซทมปรมาตรเทากนยอมจะม

จานวนโมเลกลเทากน แสดงวาปรมาตรของกาซมความสมพนธกบจานวนโมเลกล และเนองจากจานวนโมเลกลมความสมพนธกบจานวนโมล กลาวคอ สารใด ๆ 1 โมล ยอมประกอบดวย 6.02 x 1023 โมเลกล ดงนน ปรมาตรของกาซจงควรจะมความสมพนธกบจานวนโมลดวย ความสมพนธระหวางปรมาตรกบจานวนโมลของกาซท STP แสดงดงขอมลในตารางท 3

ตารางท 3 การทดลองหาปรมาตรตอโมลของกาซบางชนดท STPกาซ มวลของกาซ 1

dm3(กรม)มวลของกาซ 1 โมล

(กรม)ปรมาตรตอโมลของกาซ

(dm3 )ออกซเจนไนโตรเจนคารบอนมอนอกไซดคารบอนไดออกไซด

1.431.251.241.97

32.028.028.044.0

22.422.422.522.3

เฉลย 22.4

จากผลการทดลองจะเหนไดวากาซตาง ๆ 1 โมล จะมปรมาตรตอโมล (คาเฉลย) เทากน ประมาณ 22.4 dm3 หรอ 22.4 ลตร ท STP จงไดนามาสรปแสดงความสมพนธระหวางจานวนโมลและปรมาตรของกาซไวดงน “ ปรมาตรตอโมลของกาซใด ๆ เทากบ 22.4 ลตร ท STP หรอกาซใด ๆ 1 โมล จะมปรมาตร เทากบ 22.4 dm3 ท STP ”

ดงนนกาซใด ๆ กตามไมวาโมเลกลจะมขนาดใหญหรอขนาดเลก ไมวาจะมมวลโมเลกลเทากนหรอไม ปรมาณของกาซ 1 โมล จะตองมปรมาตร 22.4 dm3 ท STP เสมอ เชน

กาซ O2 1 โมล มปรมาตร = 22.4 dm3 ท STPกาซ CO2 1 โมล มปรมาตร = 22.4 dm3 ท STPไอนา 1 โมล มปรมาตร = 22.4 dm3 ท STP

การหาจานวนโมลของกาซกาซ 22.4 ลตรท STP = 1 โมล

ถากาซ V ลตร ท STP = 22.4

V โมล หรอเขยนเปนสมการไดดงน

จานวนโมลของกาซ = 22.4

STP ท )(dmกาซปรมาตรของ 3

4. ความสมพนธระหวางจานวนโมล อนภาค มวล และปรมาตรสาร 1 โมล มจานวนอนภาคเทากบ 6.02 x 1023 อนภาค มมวลเทากบมวลโมเลกลหรอมวล

อะตอม และถาเปนกาซจะมปรมาตรเทากบ 22.4 dm3 ท STP ดงในตารางทแสดงตอไปนตารางท 4 แสดงความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตร และจานวนอนภาค

สาร สถานะ จานวนโมล จานวนอนภาค มวล(กรม) ปรมาตรท STP (dm3)O2

COC2H2

CH3OHH2OC6H12O6

NaC10H8

กาซกาซกาซ

ของเหลวของเหลวของแขงของแขงของแขง

11111111

6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 โมเลกล6.02 x 1023 อะตอม6.02 x 1023 โมเลกล

32.028.028.032.018.0

180.023.0

128.0

22.422.422.4

จากตารางสรปไดวาสารตางชนดกนเมอจานวนโมลเทากน จะมจานวนอนภาคและปรมาตร (สาหรบกาซ) เทากน แตมวลไมเทากน (ยกเวนกรณทสารเหลานนมมวลโมเลกลเทากน)

ความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตร และโมเลกล อาจจะแสดงไดดวยแผนภาพดงตอไปน

รป เปรยบเทยบความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตร ท STP และจานวนโมเลกลของกาซบางชนด

การคานวณเกยวกบโมลการคานวณเกยวกบโมล มวล ปรมาตร และอนภาค นอกจากจะอาศยความสมพนธดงทกลาว

มาแลว ยงอาจจะนามาสรปเปนสตรทเกยวกบโมลไดดงน

จานวนโมล = มวลโมเลกล

(กรม)มวลของสาร =

22.4STP าซทปรมาณของก

= 2310x 6.02

ลจานวนโมเลก

หรอ n = MW

= 22.4

V =

2310x 6.02

N

เมอ n = จานวนโมลW = มวลของสาร (กรม)M = มวลโมเลกล (หรอมวลอะตอม มวลไอออน ขนกบชนดของอนภาค)V = ปรมาตรของกาซท STP (dm3)N = จานวนโมเลกล (หรออะตอม หรอไอออน ขนกบชนดของอนภาค)

หมายเหต สาหรบจานวนโมลของกาซทสภาวะอน ๆ คานวณไดจาก

n = โมลปรมาตรตอ

V ทสภาวะเดยวกน และหนวยเดยวกน

5. ลกษณะทว ๆ ไป ของโจทยเกยวกบโมลจะเกยวของกบมวล ปรมาตรของกาซ และจานวนอนภาค ซงอาจจะสรปลกษณะของโจทยทพบ

เสมอ ๆ ไดดงน1. โจทยทถามเกยวกบความสมพนธของโมล – มวล – ปรมาตร - อนภาค ของสารชนดหนง ๆ โดย

กาหนดตวแปรใหอยางหนง แลวถามสวนทเหลอ เชนกาหนดมวล (W) ถามโมล (n) ปรมาตร (V) และโมเลกล (N)กาหนดปรมาตร (V) ถามโมล (n) มวล (W) และโมเลกล (N)กาหนดโมล (n) ถามมวล (W) ปรมาตร (V) และโมเลกล (N) เปนตน

ตวอยางเชน กลโคส 10 กรม มกโมเลกล มกโมล กาซ CO2 10 ลตร ท STP มกโมล กโมเลกล และกกรม เปนตนการคานวณโจทยในลกษณะน ใหเลอกใชสตรตามความเหมาะสม จาก

n = MW

= 22.4

V =

2310x 6.02

N

2. โจทยทถามเกยวกบโมลอะตอม มวล และจานวนอะตอม จากสารประกอบทกาหนดให เชนกาหนดมวล (W) ของสารให แลวถามเกยวกบโมล มวล และจานวนอะตอมของธาตทเปน

องคประกอบ หรอ กาหนดปรมาตรของกาซ (V) ให แลวถามเกยวกบโมล มวล และจานวนอะตอมของธาตทเปนองคประกอบ ลกษณะของโจทยจะคลายกบโจทยแบบท 1 แตถามเกยวกบอะตอมของธาตตาง ๆ ในสารประกอบนน ตวอยางเชน

- กลโคส (C6H12O6) 10 กรม มธาตคารบอนกโมล กกรม กอะตอม มธาตไฮโดรเจนกโมล กกรม กอะตอม มธาตออกซเจนกโมล กกรม กอะตอม

- คารบอนไดออกไซด (CO2) 10 ลตร ท STP มธาตคารบอนกโมล กกรม กอะตอม มธาตออกซเจนกโมล กกรม กอะตอม

การคานวณใชหลกการอยางเดยวกนกบแบบท 1 โดยการนาจานวนโมลของสารทโจทย กาหนดใหและของธาตทโจทยถามมาเทยบอตราสวนกน หลงจากนนแทนคาตามความเหมาะสม แลวจะคานวณสงทตองการได เชน กลโคส 10 กรม มธาตคารบอนกอะตอม

คานวณโดยการนาจานวนโมลของกลโคสและคารบอนมาเปรยบเทยบกนC6H12O6 6 C

C โมลของOHC โมลของ 6126 =

61

(เพราะวา C6H12O6 1 โมเลกล ม C 6 อะตอม อตราสวนจงเปน 61

)

เมอแทนคาโมล ในแงของมวลและอะตอม จะหาสงทตองการได3. โจทยทถามเกยวกบการเปรยบเทยบจานวนอะตอม หรอจานวนโมเลกลวาสารใดมจานวน

มากกวากน โจทยในลกษณะนจะกาหนดปรมาณของสารใหในแบบตางๆ อาจจะกาหนดเปนนาหนก ปรมาตร โมล หรอโมเลกล แลวถามวาสารใดมจานวนอะตอมหรอจานวนโมเลกลมากกวากน

เชน มสาร H2SO4 W กรม , CO2 V ลตร และ H2O n โมล สารใดมจานวนอะตอมมากทสด หรอโมเลกลมากทสด หรอ ปรมาตรมากทสด เปนตน

การคานวณจานวนอะตอมหรอโมเลกลทมมากทสด ใชหลกการดงนถาสารใดมโมลอะตอมมากทสด จะมอะตอมมากทสดถาสารใดมโมลโมเลกลมากทสด จะมโมเลกลมากทสด

เพราะฉะนน ถาตองการจานวนอะตอม ใหคดเปรยบเทยบจากโมลอะตอม และถาตองการจานวนโมเลกล ใหคดเปรยบเทยบจากโมลโมเลกล

ตวอยางการคานวณเกยวกบโมล

ตวอยางท 1 กาซฮเลยม 44.8 ลตรท STP จะมมวลกกรม

วธทา เปนโจทยเกยวกบปรมาตร และมวล จงเลอกใชสตร

MW

= 22.4

V

W = มวลฮเลยม = ? กรมM = มวลอะตอม = 4V = ปรมาตรฮเลยม = 44.8 ลตร

แทนคา จะได 4W

= 22.444.8

W = 8.0 กรมดงนน มฮเลยมเทากบ 8.0 กรม ตอบ

หมายเหต ถาตองการคานวณโดยการเทยบบญญตไตรยางค ทาไดดงนมวลอะตอมของฮเลยม = 4ฮเลยม 1 โมล หนก 4 กรม มปรมาตร 22.4 ลตรท STP ฮเลยม 22.4 ลตร ท STP หนก = 4 กรม

เพราะฉะนนฮเลยม 44.8 ลตร ท STP หนก = 4 x 22.444.8

= 8.0 กรม ตอบ

ตวอยางท 2 กาซไฮโดรเจนคลอไรด (HCl) 3.65 กรม มกโมล และกโมเลกลวธทา มวลโมเลกลของ HCl = 36.5

กาซ HCl 1โมล มมวล 36.5 กรม และม 6.02 x 1023 โมเลกลกาซ HCl 36.5 กรม = 1 โมล

เพราะฉะนนกาซ HCl 3.65 กรม = 36.53.65 = 0.1 โมล

กาซ HCl 36.5 กรม ม = 6.02 x 1023 โมเลกล เพราะฉะนนกาซ HCl 3.65 กรม ม = 6.02 x 1023 x 36.5

3.65 โมเลกล

= 6.02 x 1022 โมเลกลตวอยางท 3 ถงใบหนงจ 50 ลตร ใชบรรจกาซท STP

1. ถาบรรจกาซฮเลยมจนเตมถง จะไดกโมล ?2. ถาบรรจกาซออกซเจนจนเตมถง จะไดออกซเจนหนกเทาใด ?3. ถาบรรจกาซคารบอนไดออกไซดจนเตมถง จะไดคารบอนไดออกไซดกโมเลกล ?

วธทา ก. ใชความสมพนธ n = 22.4

V

เพราะฉะนน n = 22.450

= 2.23 โมล

บรรจกาซฮเลยมได 2.23 โมล ตอบ

ข. ใชความสมพนธ 22.4

V =

MW

แทนคา จะได

22.450

= 32W

W = 71.43 กรมบรรจกาซออกซเจนได 71.43 กรม ตอบ

ค. ใชความสมพนธ 22.4

V =

2310x 6.02

N

แทนคาจะไดวา 22.450

= 2310x 6.02

N

N = 1.34 x 1024 โมเลกลบรรจกาซคารบอนไดออกไซดได 1.34 x 1024 โมเลกล ตอบ

ตวอยางท 3 เมอนาคลอโรฟอรมจานวนหนงมาทาใหเปนไอทงหมด วดปรมาตรท STP ได 1.344 dm3 จงคานวณ ก. จานวนโมลของธาตแตละตว

ข. จานวนอะตอมของธาตแตละตวค. มวลของธาตแตละตว

วธทา คลอโรฟอรมคอ CHCl3 คานวณจานวนโมล (n) ไดดงน

n{CHCL3} = 22.4

V =

22.41.344

= 0.06 โมล CHCL3 C + H + 3Cl 1 โมล 1 โมล 1 โมล 3 โมล

เพราะฉะนน 0.06 โมล 0.06 โมล 0.06 โมล 3 x 0.06 โมล= 0.18 โมล

ก. มธาต C และ H อยางละ 0.06 โมล มธาต Cl 0.18 โมล ตอบ

ข. จากความสมพนธ n = 2310x 6.02

N

N = n x 6.02 x 1023 อะตอม จานวนอะตอมของ C = 0.06 x 6.02 x 1023 = 3.61 x 1022 อะตอม จานวนอะตอมของ H = 0.06 x 6.02 x 1023 = 3.61 x 1022 อะตอม จานวนอะตอมของ Cl = 0.18 x 6.02 x 1023 = 1.08 x 1023 อะตอม

ค. จากความสมพนธ n = MW

จะได W = nM

มวลของธาต C = 0.06 x 12 = 0.72 กรมมวลของธาต H = 0.06 x 1 = 0.06 กรมมวลของธาต Cl = 0.18 x 35.5 = 6.39 กรม

ตวอยางท 4 ขอใดมจานวนอะตอมของสารสงสดก. กาซออกซเจน 0.5 ลตรท STP ค. กาซไฮโดรเจน 0.25 โมลข. กาซซลเฟอรไดออกไซด 0.2 ลตร ท STP ง. กาซไนโตรเจน 14 กรม

วธทา พจารณาจากหลกการทวา “จานวนอะตอม จานวนโมลอะตอม”สารใดทมจานวนโมลอะตอมมากทสด จะมจานวนอะตอมมากทสดเนองจากโจทยกาหนดเปนโมเลกล ดงนนขนแรกจงตองคานวณเปนโมเลกลกอนแลวจงเปลยนเปน

โมลอะตอมเพอเปรยบเทยบกนภายหลง

การหาจานวนโมลใชสตร n = MW

= 22.4

V

ก. O2 0.5 ลตร ท STP = 22.4

V =

22.40.5

โมลโมเลกล

= 2 x 22.40.5

= 0.05 โมลอะตอม

ข. SO2 0.2 ลตร ท STP = 22.4

V =

22.40.2

โมลโมเลกล

= 3 x 22.40.2

= 0.027 โมลอะตอม

ค. H2 0.25 โมล = 2 x 0.25 = 0.50 โมลอะตอม

ง. N2 14 กรม n = MW

= 1814 โมลโมเลกล

= 1814 x 2 = 1 โมลอะตอม

กาซ N2 มมวลอะตอมมากทสด จงมจานวนอะตอมมากทสด ตอบตวอยางท 5 ธาต X ซงเปนของแขง มความหนาแนน 1.8 g/cm3 ธาต X 10 cm3 ม X 1.2 x 1024 อะตอม มวลอะตอมของ X เปนเทาใด ?

วธทา จาก MW

= 2310x 6.02

N

กาหนด W ทางออม ตองคานวณจากความหนาแนนW = ปรมาตร x ความหนาแนน = 10 x 1.8 กรมN = 1.2 x 1024 อะตอม

เพราะฉะนน M

1.8x 10 =

23

24

10x 6.02

10x 1.2

M = 9.03มวลอะตอมของ X = 9.03 ตอบ

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความร เรอง สารละลาย(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 7-13)

****************************************************************** สารละลาย หมายถง ของผสมเนอเดยวทประกอบดวยตวทาละลายและตวถกละลาย การพจารณา

ตวทาละลายและตวถกละลาย พจารณาดงน 1. ถาเปนสารละลายทเกดจากสารทซงมสถานะเดยวกบสารผสม สารทมปรมาณมากกวาจะเปนตวทาละลาย

2. ถาเปนสารละลายทเกดจากสารตางสถานะกน สารทมสถานะเดยวกบสารละลายจะเปนตวทาละลาย สารทมสถานะตางจากสารละลายจะเปนตวถกละลาย เชน สารละลายทเกดขากของแขงละลายในของเหลว ของเหลวจะเปนตวทาละลาย ของแขงจะเปนตวถกละลาย สารละลายของกาซในของเหลว ของเหลวเปนตวทาละลาย กาซจะเปนตวถกละลาย

ประเภทของสารละลายสารละลายอาจจะแบงไดเปนหลายประเภทเมอใชสถานะเปนเกณฑ เชน สารละลายของแขง

สารละลายของเหลว และสารละลายกาซ ดงตวอยางตอไปนตาราง ตวอยางของสารละลายประเภทตางๆ

ประเภทสารละลาย ตวทาละลาย ตวถกละลาย ตวอยางสารละลายกาซ(gas solution)

กาซกาซกาซ

กาซของเหลวของแขง

อากาศ กาซผสมตางๆ ไอนาในอากาศไอของพมเสนในอากาศ

สารละลายของเหลว(liquid solution)

ของเหลวของเหลวของเหลว

กาซของเหลวของแขง

O2 ในนา, นาโซดานากรด อลกอฮอลในนานาเกลอ นาเชอม

สารละลายของแขง(solid solution)

ของแขงของแขงของแขง

กาซของเหลวของแขง

H2 ใน PdHg ใน Ag ทองเหลอง, นโครม

สารละลายชนดหนงๆ อาจจะมตวถกละลายมากกวา 1 ชนดได แตจะมตวถกละลายเพยงชนดเดยว เชน สารละลายของฟวสไฟฟา ซงเปนสารละลายของแขงประกอบดวยบสมท ตะกว และดบก โดยมบสมท 50% โดยมวล เปนตวทาละลาย

มตะกวและดบกอยางละ 25% โดยมวล เปนตวถกละลาย

ความเขมขนของสารละลายหนวยความเขมขน เปนหนวยทใชบอกปรมาณของตวถกละลายและตวทาละลายในสารละลาย โดย

ทวๆ ไปหนวยความเขมขนของสารละลายมกจะบอกเปนปรมาณของตวถกละลายในสารละลาย หนวยตางๆ ทนยมใชกนในระดบนไดแก โมล/ลตร โมล/กโลกรม รอยละ และสวนในลานสวน เปนตน

1. โมล/ลกบาศกเดซเมตร (mol/dm3) หรอโมลารต เปนหนวยความเขมขนในระบบเอสไอ สามารถใช โมล/ลตร (mol/l) แทนได

หนวยโมล/ลตร เดมเรยกวา โมลาร (molar) ใชสญลกษณเปน “M” เปนหนวยความเขมขนทแสดง “จานวนโมลของตวถกละลายในสารละลาย 1 ลกบาศกเดซเมตร (1 ลตร)” เชน

- สารละลายกรด HNO3 0.5 โมล/ลตร หมายความวาในสารละลาย 1 ลตร มเนอกรด HNO3 ละลายอย 0.5 โมล

- สารละลาย NH3 0.1 โมล/ลตร หมายความวา ในสารละลาย 1 ลตร ม NH3 ละลายอย 0.1 โมล

2. หนวยรอยละ เปนหนวยของความเขมขนทแบงยอยออกเปน 3 ประเภทก. รอยละโดยมวลตอมวล (%W/W) หรอเรยกยอๆ วา รอยละโดยมวล (% byW) เปนหนวย

ความเขมขนทใช “บอกมวลของตวถกละลายในสารละลาย 100 หนวยมวลเดยวกน” เชน - สารละลายกรด HNO3 20% โดยมวล หมายความวา ในสารละลายกรด 100 กรม มเนอกรด HNO3 20 กรม หรอในสารละลายกรด 100 กโลกรม มเนอกรด มเนอกรด HNO3 20 กโลกรม

- สารละลาย NH3 30% โดยมวล หมายความวา สารละลาย 100กรมม NH3 ละลายอย 30 กรม เปนตน (มวลของตวถกละลายและมวลของสารละลาย จะตองเปนหนวยเดยวกน)

ข. รอยละโดยปรมาตรตอปรมาตร (%V/V) หรอเรยกยอๆ วา รอยละโดยปรมาตร (% by V) เปนหนวยทใชบอก “ปรมาตรของตวถกละลายในสารละลาย 100 หนวยปรมาตรเดยวกน” เชน

- สารละลายกรด HNO3 50% โดยปรมาตร หมายความวา ในสารละลาย 100 cm3 มเนอกรด HNO3 50 cm3 หรอในสารละลายกรด 100 ลตร มเนอกรด NHO3 50 ลตร

- สารละลาย NH3 20% โดยปรมาตร หมายความวา ในสารละลาย 100 cm3 ม NH3 ละลายอย 20 cm3

ค. รอยละโดยมวลตอปรมาตร(% W/V) เปนหนวยทใชบอก “มวลของตวถกละลายในสารละลาย 100 หนวยปรมาตร” หนวยของมวลและปรมาตรจะตองสอดคลองกน คอ ถามวลเปนกรม ปรมาตรจะเปนลกบาศกเซนตเมตร (cm3) หรอถามวลเปนกโลกรม ปรมาตรจะเปนลตร เชน

- สารละลายกรด HNO3 25% W/V หมายความวา ในสารละลาย 100 cm3 มเนอกรด HNO3 ละลายอย 25 กรม หรอในสารละลายกรด 100 ลตร มเนอกรด NHO3 ละลายอย 25 กโลกรม

- สารละลาย NH3 30% โดยมวล/ปรมาตร หมายความวา สารละลาย 100 cm3 ม NH3 ละลายอย 30 กรมการคานวณหนวยรอยละของสารละลาย สามารถนามาสรปเปนสตร สาหรบการคานวณไดดงน

% โดยมวล = 100 xะลายมวลของสารล

กละลายมวลของตวถ

% โดยปรมาตร = 100 xสารละลายปรมาตรของ

ยตวถกละลาปรมาตรของ

% โดยมวล/ปรมาตร = 100 xสารละลายปรมาตรของ กละลายมวลของตวถ

หมายเหต บางครงโจทยอาจจะไมกาหนดหนวยรอยละ วาเปนประเภทใด โดยทวๆ ไปใหเขาใจดงน สารละลายของแขงในของเหลว จะเปน % โดยมวล/ปรมาตร สารละลายของของเหลวในของเหลว หรอ กาซจะเปน % โดยปรมาตร

3. โมล/กโลกรม (mol/kg) หรอ โมแลลต (molality)เปนหนวยความเขมขนทใชบอก “จานวนโมลของตวถกละลายทมอยในตวทาละลาย 1 กโลกรม

หรอ 100 กรม” จงมหนวยเปนโมลตอกโลกรม หรอเรยกวา โมแลล ใชสญลกษณเปน “m” เชน - สารละลายกรด HNO3 0.5 โมล/กโลกรม หมายความวาในนา 1 กโลกรม มกรด HNO3 ละลายอย

0.5 โมล- สารละลาย NH3 0.2 โมล/กโลกรม หมายความวาในนา 1 กโลกรม ม NH3 ละลายอย 0.2 โมล4. เศษสวนโมล (mole fraction) เปนหนวยความเขมขนของสารละลายอกชนดหนงมกจะใช

สญลกษณเปน ” x ”เศษสวนโมล หมายถง อตราสวนระหวางจานวนโมลของสารตอจานวนโมลของสารทงหมดเศษสวนโมลของตวทาละลาย จงหมายถงอตราสวนระหวางจานวนโมลของตวทาละลายตอจานวน

โมลของสารละลายเศษสวนโมลของตวถกละลาย จงหมายถง อตราสวนระหวางจานวนโมลของตวถกละลายตอจานวน

โมลของสารละลายอาจจะเขยนเปนสตรแสดงความสมพนธของเศษสวนโมลไดดงน

เศษสวนโมล A = )ตวทาละลายาย(ตวถกละลโมลของ Aโมลของสาร = มจานวนโมลรว

Aโมลของสาร

เชน สารละลายชนดหนงประกอบดวยสาร A n1 โมล และสาร B n2 โมลจานวนโมลรวม = n1 + n2

เศษสวนโมลของ A (x1) = 21

1

n nn

เศษสวนโมลของ B (x2) = 21

2

n nn

เศษสวนโมลของสารแตละชนดจะตองมคานอยกวา 1 เสมอ ไมวาจะเปนสารละลายทเกดจากสารกชนดรวมกนกตาม ผลบวกของเศษสวนโมลของสารทงหมดรวมกนจะตองเปน 1 เสมอ

ix = x1 + x2 + x3 + ……. = 1 เชน สารละลายกรด HNO3 มเศษสวนโมลของกรด HNO3 เทากบ 0.2 หมายความวา ใน

สารละลาย 1 โมล จะมกรด HNO3 0.2 โมล และมนา 0.8 โมลเศษสวนโมล สามารถเปลยนเปนรอยละโดยมวล (% mol) ไดโดยอาศยความสมพนธดงน

รอยละโดยมวล = เศษสวนโมล x 1005. สวนในลานสวน (part per million) ใชสญลกษณ “ppm” เปนหนวยทใชในกรณทสารม

จานวนนอยๆ ซงใชอยในรป* หนวยสวนในลานสวนโดยมวลตอมวล ซงหมายถง มวลของตวถกละลายทมอย

ในสารละลาย 1 ลานหนวยมวลเดยวกน เชน mg/kg หรอ g/kg* หนวยสวนในลานสวนโดยมวลตอปรมาตร ซงหมายถง มวลของตวถกละลายทม

อยใน 1 ลานหนวยปรมาตร เชน มลลกรมตอลกบาศกเดซเมตร* เชน นาในแมนาเจาพระยามปรอท 1 ppm อาจหมายความวา ในนา 1 ลาน

มลลกรม (1 กโลกรม) มปรอทละลายอย 1 มลลกรม หรอ หมายความวา ในนา 1 ลานมลลลตร (1 ลตร) มปรอทละลายอย 1 มลลกรม

นอกจากจะบอกความเขมขนของสารละลายในหนวยตางๆ ดงทกลาวมาแลว ในบางครงยงมการบอกหนวยความเขมขนในเชงเปรยบเทยบ เชน

ถาสารละลายมตวถกละลายอยนอย เรยกวา สารละลายเจอจาง ถาสารละลายมตวถกละลายอยมาก เรยกวา สารละลายเขมขน ถาสารละลายมตวถกละลายอยมากจนอมตว เรยกวา สารละลายอมตว เปนตน

ตวอยางท 1 เมอนากลโคส 0.54 กรม ละลายในนา 100 cm3 (ความหนาแนนของนาเปน 1 กรม/cm3 จงคานวณความเขมขนของสารละลายกลโคสในหนวยตอไปน

ก. เปน mol/dm3

ข. เปนรอยละโดยมวลค. เปน mol/dm3

ง. เปนเศษสวนโมลวธทา กลโคส C6H12O6 มวลโมเลกล 180

C6H12O6 0.54 กรม = M

w = 180

54.0 = 3.0 x 10-3 โมล

H2O 100 cm3 = 100 g = 18

100 = 5.56 โมล

ก. หนวย mol/dm3

สมมตวากลโคส 0.54 กรม มปรมาตรนอยมากเมอเทยบกบนา 100 cm3 ไมตองนามาคด เพราะฉะนนปรมาตรของสารละลาย = 100 cm3

สารละลาย 100 cm3 มกลโคส 3.0 x 10-3 โมล

เพราะฉะนนสารละลาย 1000 cm3 มกลโคส 3.0 x 10-3 x 100

1000 = 0.03 โมล

ความเขมขนเทากบ 0.03 mol/dm3 ตอบ ข. หนวยรอยละโดยมวลมวลของสารละลาย = 100 + 0.54 = 100.54 กรม

% โดยมวลของกลโคส = 100 xยมวลสารละลา

คสมวลของกลโ

= 100 x100.540.54

= 0.537 % ตอบ

ค. หนวย mol/kgนา 100 กรม มกลโคส = 3.0 x 10-3 โมล

นา 1000 กรม มกลโคส = 3.0 x 10-3 x 100

1000 = 0.03 โมล

ความเขมขนเทากบ 0.03 mol/Kg ตอบง. หนวยเศษสวนโมล

เศษสวนโมลของกลโคส (x1) = ะลายโมลของสารลคสโมลของกลโ

= 3-

-3

10 x3.0 5.56

10 x3.0

= 5.39 x 10-4 ตอบ

จ. หนวย ppm โดยมวลสารละลาย 100 + 0.54 กรม มกลโคส = 0.54 กรม

สารละลาย 106 กรม มกลโคส = 610 x

100.540.54

= 5.37 x 103 กรม

มความเขมขนเปน 5.37 x 103 ppm โดยมวล ตอบ

การคานวณจานวนโมลของตวถกละลายในสารละลายสาหรบความเขมขน mol/dm3 เมอทราบปรมาตรของสารละลายจะคานวณจานวนโมลของ

ตวถกละลายได เชน สารละลายกรด HNO3 0.5 mol/dm3 50 cm3 จะม HNO3 ทบรสทธกโมลจากนยาม สารละลาย 0.5 mol/dm3 หมายความวา ในสารละลาย 1000 cm3 จะม HNO3

ละลายอย 0.5 molสารละลาย 1000 cm3 ม HNO3 = 0.5 mol

สารละลาย 50 cm3 ม HNO3 = 1000

0.5 x50 mol

จานวนโมล (n) = 1000

0.5 x50

50 คอ ปรมาตร (V) เปน cm3

0.5 คอ ความเขมขน ( C) เปน mol/dm3

1000 คอ แฟกเตอรททาใหปรมาตรเปน dm3 ( ในกรณปรมาตรของสารละลายเปน dm3 ไมตองหารดวย 1000 )

จะเหนไดวาจานวนโมล (n) มสวนสมพนธกบปรมาตร (V) และความเขมขนของสารละลาย (C)

จานวนโมล = 1000

นความเขมข xปรมาตร

หรอ n = 1000

VC ******

จากสตร สามารถคานวณจานวนโมลของตวถกละลายได หมายเหต ถา V มหนวยเปน dm3 จะได n = VC

ตวอยางท 2 จงคานวณจานวนโมลและมวลของ HNO3 ในสารละลายกรด HNO3 เขมขน 0.2 mol/dm3 จานวน 200 cm3

วธทา จาก n = 1000

VC

V = 200 cm3 , C = 0.2 mol/dm3

n = 1000

0.2 x200 = 0.04 mol

ม HNO3 = 0.04 molHNO3 มมวลโมเลกล 63 หรอ 1 โมล หนก 63 กรม HNO3 0.04 โมล = 0.04 x 63 = 2.53 กรม

สารละลายมกรด HNO3 2.53 กรม หรอ 0.04 โมล

*************************************************************************************

สรปความสมพนธระหวางโมลกบสารละลายจานวนโมลของสารมสวนเกยวของกบมวล (w) ปรมาตรของกาซท STP (V) จานวนอนภาค (n)

และความเขมขนของสารละลายดงน

n = M

w = 4.22

)g(V = 2310 x6.02

N = 1000

VC

V (g) หมายถง ปรมาตรของกาซเปน dm3 ท STPV หมายถง ปรมาตรของสารละลายเปน cm3

สตรดงกลาวนจดวาเปนสตรทแสดงความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตรของกาซ จานวนอนภาค และความเขมขนของสารละลาย ซงเปนสตรทใชกนมากในการคานวณทางเคม

**********************************************************************************

ใบความร เรอง การเตรยมสารละลาย(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 14 และศกษาเพมเตม)

****************************************************************** การเตรยมสารละลายใหมความเขมขนและปรมาตรตามทตองการ อาจจะเตรยมไดหลายวธ เชนก. เตรยมจากสารบรสทธ ซงอาจจะทาไดโดยการชงสารบรสทธแลวนามาละลายในตวทาละลายข. เตรยมโดยทาใหเจอจาง โดยการนาสารละลายเขมขนมาเตมนาค. เตรยมโดยการนาสารละลายทมความเขมขนตางๆ กนมาผสมกน

เครองมอทใชในการเตรยมสารละลาย ไดแก เครองชงอยางละเอยด ขวดวดปรมาตรขนาดตางๆ และปเปต

รป เครองมอทใชสาหรบการเตรยมสารละลาย

1. การเตรยมสารละลายจากสารบรสทธในกรณท ตองการเตรยมสารละลายจากของแขง หรอ ของเหลว โดยการนามาละลายนา สวนมากจะ

ใชวธการชงสาร โดยการคานวณลวงหนาวาถาตองการเตรยมสารละลายทมความเขมขนและปรมาตรตามตองการ จะตองชงสารหนกกกรม การชงสารจะตองใชเครองชงอยางละเอยด นาสารทชงแลวเทใชขวดวดปรมาตรทเตรยมไว แลวเตมนาลงไปจนถงขดบอกปรมาตร จะไดสารละลายทมความเขมขนตามตองการ

การเตรยมสารละลายแบบน เทคนคสวนใหญจะอยทการชงนาหนกสารและการวดปรมาตรสารละลาย ดงนน สารละลายทเตรยมไดจะมความเขมขนถกตองมากนอยเพยงใดขนอยกบขนตอนดงกลาว

2. การเตรยมสารละลายโดยการทาใหเจอจางทาไดโดยนาสารละลายททราบความเขมขนทแนนอนแลวมาเตมนาใหเจอจางลงใหไดความเขมขน

ใหม ปกตตองคานวณปรมาตรของสารละลายเขมขนลวงหนาเชนเดยวกบกรณชงนาหนก หลงจากคานวณหาปรมาตรทตองการแลว จงใชปเปตดดสารละลายขนมา นาไปถานลงในขวดวดปรมาตรทเตรยมไว แลวเตมนาจนถงขดบอกปรมาตร จะไดสารละลายทมความเขมขนใหมตามตองการ

จะเหนไดวาการเตรยมสารละลายโดยการทาใหเจอจางนน เทคนคตางๆ จะอยทการใชปเปตดดสารละลายเขมขนขนมาและการวดปรมาตรในขวดวดปรมาตร ดงนนสารละลายทไดจะมความเขมขนถกตองเพยงใดกขนอยกบขนตอนดงกลาว

3. การเตรยมสารละลายโดยการผสมสารละลายเขาดวยกนคลายๆ กบการเจอจาง จะตองคานวณลวงหนากอนวาจะตองใชสารละลายซงมความเขมขนตางๆ

อยางละเทาใดมาผสมกนจงจะไดสารละลายทมความเขมขนตามตองการ การวดปรมาตรยงคงใชขวดวดปรมาตร การดดสารละลายกใชปเปตเชนเดยวกน

การคานวณเกยวกบการเตรยมสารละลาย แบงออกเปน 3 ขนตอน คอ การเตรยมสารละลายจากสารบรสทธ เชน จากของแขง ของเหลว และกาซ การเตรยมสารละลายจากการเจอจาง และการเตรยมสารละลายจากการผสมสารละลายหลายความเขมขนเขาดวยกน

1. การเตรยมสารละลายจากสารบรสทธเปนการเตรยมสารละลายจากสารบรสทธ โดยการนาสารบรสทธ เชน ของแขง ของเหลว และกาซ

ละลายในตวทาละลาย- การเตรยมสารละลายจากของแขง สวนใหญจะใชวธการชงของแขง แลวนาไปละลายในตวทา

ละลาย- การเตรยมสารละลายจากของเหลว อาจจะใชวธการชงนาหนก หรอใชวดปรมาตรของของเหลว

ซงจะตองคานวณออกมาเปนนาหนก โดยใชความหนาแนนเขาชวย- การเตรยมสารละลายจากกาซ สวนใหญจะใชวธการวดปรมาตร เมอละลายในนา หรอในตวทา

ละลาย จะไดสารละลายตามตองการ- การคานวณเกยวกบการเตรยมสารละลายอาศยหลกการทวา “เมอนาสารบรสทธ (ของแขง

ของเหลว หรอกาซ) มาละลายในนา มวลของสารในขณะทเปนสารบรสทธ ยอมเทากบมวลของสารในขณะทอยในสารละลาย”

ในแงของโมล “จานวนโมลของสารทเปนสารบรสทธ ยอมเทากบจานวนโมลของสารทเปนสารละลาย”

n = M

w = 4.22

)g(V = 2310 x6.02

N = 1000

VC

โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของสารบรสทธ (ตวถกละลาย) เปนกรม V = ปรมาตรของสารละลายเปน cm3

M = มวลโมเลกลของตวถกละลาย C = ความเขมขนของสารละลายเปน mol/dm3

สตรนสามารถใชคานวณเกยวกบการเตรยมสารละลายไดโดยตรงจากสตรพบวามตวแปร 3 ตว คอ w, V และ C ซงการคานวณโดยทวๆ ไปโจทยจะกาหนดตว

แปรให 2 ตว แลวถามตวท 3 เชน กาหนด w, V และถาม C หรอกาหนด w, V ถาม C เปนตน การกาหนดมวล (w) ของสารบางครงอาจจะกาหนดใหทางออม เชน กาหนดผานปฏกรยาเคม

กาหนดผานความหนาแนนและปรมาตร (ในกรณของเหลว)w = ปรมาตร x ความหนาแนน

ในกรณทเปนกาซ อาจจะกาหนดปรมาตรท STP ให ซงจะคานวณไดจาก

4.22

)g(V = 1000

VC

ตวอยาง ถาตองการสารละลายโพแทสเซยมไอโอไดด (KI) เขมขน 0.2 โมล/ลตร จานวน 200 cm3 จะตองใช KI กกรมวธทา จากสตร โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของ KI กรมM = มวลโมเลกลของ KI = 166V = ปรมาตรของสารละลาย= 200 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 0.2 mol/dm3

166

w = 10000.2 x200

w = 6.64 กรมดงนน จะตองใช KI 6.64 กรม ตอบ

ตวอยาง ถามกลโคส (C6H12O6) 3.06 กรม ตองการเตรยมสารละลายเขมขน 0.1 โมล/ลตร จะเตรยมสารละลายไดก cm3

วธทา จากสตร โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของ C6H12O6 3.06 กรม M = มวลโมเลกลของ C6H12O6 = 180V = ปรมาตรของสารละลาย= ? cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 0.1 mol/dm3

180

60.3 = 10000.1 xV

V = 200 cm3 ดงนน จะเตรยมสารละลายได 200 cm3 ตอบตวอยาง ถานาแอมโมเนยมซลเฟต 264 กรม มาละลายในนา 1 ลตร จะไดสารละลายทมความเขมขนเปนกโมล/ลตร (กาหนดความหนาแนนของแอมโมเนยมซลเฟต = 1.77 g/cm3)วธทา จากสตร โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของ (NH4)2SO4 = 264 กรม M = มวลโมเลกล = 132V = ปรมาตรของสารละลาย = ปรมาตรของนา + ปรมาตรของแอมโมเนยมซลเฟต

= 1000 + นความหนาแน

(w)มวล = 1000 +

77.1

264 = 1149.2 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 0.1 mol/dm3

132

264 = 1000C x1149.2

C = 1.74 mol/dm3 ดงนน จะไดสารละลายเขมขน 1.74 mol/dm3 ตอบ

ขอควรระวง การเตรยมสารละลายโดยทวๆ ไปมกจะใชสารจานวนเลกนอย ละลายในตวทาละลายจานวนมาก ซงถอวาปรมาตรของสารมคานอย เมอเปรยบเทยบกบปรมาตรของตวทาละลาย ดงนน จงถอวาปรมาตรของสารละลายกคอปรมาตรของตวทาละลายนนเอง

แตสาหรบตวอยางน ปรมาตรของ แอมโมเนยมซลเฟตทใชมคามาก จะตดทงแลวคดเฉพาะปรมาตรของนาไมได เพราะคาทไดจะแตกตางกนจากทแทจรง

ถาใช V = ปรมาตรของนา = 1000 cm3

132

264 = 1000C x1000

C = 2 โมล/ลตรจะไดความเขมขนเปน 2 โมล/ลตร เพมจากเดมถง 0.26 โมล/ลตร หรอเพมขนถง 14.94 % ตอบ

ตวอยาง เมอนาเอธานอล 50 cm3 (ความหนาแนน 0.8 g/cm3) ละลายในนา 200 cm3 จะไดสารละลายทมความเขมขนกโมล/ลตรวธทา จากสตร โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของเอธานอล C2H5OH = ปรมาตร x ความหนาแนน = 50 x 0.8 = 40 กรม M = มวลโมเลกลของ C2H5OH = 46V = ปรมาตรของสารละลาย= 50 + 200 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน ? mol/dm3

46

40 = 1000C x250

C = 3.48 mol/dm3 ดงนน จะไดสารละลายเขมขน 3.48 mol/dm3 ตอบขอควรระวง ตวอยางนกเชนเดยวกน ถาคดปรมาตรของสารละลายจากปรมาตรของนาอยางเดยว 200 cm3 จะไดคาตอบทไมถกตองตวอยาง เมอนากาซ NH3 11.2 ลตร ละลายในนา แลวทาใหสารละลายมปรมาตร 10 ลตร

ก. ถา NH3 ละลายไดหมด จะไดสารละลายเขมขนกโมล/ลตรข. ถา NH3 ละลายไดเพยง 40 % จะไดสารละลายเขมขนกโมล/ลตร

วธทา ก. โมลสารบรสทธ (กาซ) = โมลของสารละลาย

4.22

)g(V = 1000

VC

V(g) = 11.2 ลตรV = ปรมาตรของสารละลาย= 10 x 1000 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน ? mol/dm3

4.22

2.11 = 1000C x10000

C = 0.05 mol/dm3 ดงนน จะไดสารละลายเขมขน 0.05 mol/dm3 ตอบ

ข. 4.22

)g(V = 1000

VC

V(g) = 11.2 ลตร แตละลายไดเพยง 40% = 100

40 x 11.2 = 4.48 ลตร

V = ปรมาตรของสารละลาย = 10 x 1000 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน ? mol/dm3

4.22

48.4 = 1000C x10000

จะได C = 0.02 mol/dm3 ตอบ

ตวอยาง เมอผานกาซไฮโดรเจนคลอไรด 1.5 กโลกรม ลงไปในนาจานวนหนง หลงจากทไฮโดรเจนคลอไรดละลายหมด วดความเขมขนได 2.0 โมล/ลตร จงคานวณปรมาตรของสารละลายทเตรยมไดวธทา จากสตร โมลสารบรสทธ = โมลของสารละลาย

M

w = 1000

VC

w = มวลของกาซ HCl = 1.5 x 1000 = 1500 กรม M = มวลโมเลกลของ HCl = 36.5V = ปรมาตรของสารละลาย= ? cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 2.0 mol/dm3

5.36

1500 = 10002.0 xV

C = 20548 cm3 ดงนน จะไดสารละลาย 20.5 cm3 ตอบตวอยาง จะตองใช NaNO3 กกรม จงจะเตรยมสารละลายทมความเขมขนของ Na+ เปน 70 mg/cm3 จานวน 50 cm3 ไดพอดวธทา เปนการเตรยมสารละลายจากของแขง

สารละลาย 50 cm3 ม Na+ = 50 x 70 = 3500 mg = 3.5 g

จากสมการ NaNO3 Na+ + NO3-

ม Na+ 23. กรม ( 1 โมล) จะไดจาก NaNO3 = 85 กรม (1 โมล)

ม Na+ 3.5 กรม จะไดจาก NaNO3 = 23

3.5 x85 กรม = 1.29 กรม

เพราะฉะนนตองใช NaNO3 12.9 กรม ตอบ

2. การเตรยมสารละลายโดยทาใหเจอจางทาไดโดย เตมนาลงในสารละลาย ในปรมาณทเหมาะสม การคานวณเกยวกบการเจอจางอาศย

หลกการทวา “เมอเตมนาลงไปในสารละลาย จะทาใหปรมาตรและความเขมขนของสารละลายเปลยนแปลงไป แตจานวนโมลของสาร (ตวถกละลาย)จะเทาเดม”

จานวนโมลกอนเตมนา = จานวนโมลหลงเตมนา

1000

CV 11 = 1000

CV 22

หรอ V1C1 = V2C2

และ V C

1

หมายความวา ถาปรมาตรของสารละลายเพมขน (V) ความเขมขน (C) ของสารละลายจะลดลง “ยงมปรมาตรเพมขนเทาใด ความเขมขนกจะยงลดลงเทานน” เชน ถาเตมนาลงไปจนปรมาตรของสารละลายเปน 10 เทาของตอนแรก ความเขมขนจะลดลงเหลอ 1/10 เทาของตอนแรก

ในทางกลบกน ถาตองการใหสารละลายมความเขมขนเพมมากขน กอาจจะทาไดโดยการนาสารละลายไปเคยวใหนาระเหยไปบางสวน ซงการคานวณกใชหลกการในทานองเดยวกน คอ จานวนโมลของสารกอนนาไปเคยวและจานวนโมลของสารหลงจากนาไปเคยวแลวจะตองเทากน

พจารณาตวอยางเกยวกบการเจอจางสารละลายตอไปนตวอยาง ถานาสารละลาย HCl 1.0 โมล/ลตร มา 20 cm3 แลวเตมนาจนมปรมาตรเปน 300 cm3 จะไดสารละลายเขมขนกโมล/ลตรวธทา จากสตร โมลกอนเจอจาง = โมลหลงเจอจาง

V1C1 = V2C2

V1 = 20 cm3 V2 = 300 cm3

C1 = 1.0 โมล/ลตร C2 = ? โมล/ลตรแทนคาจะได 20 x 1.0 = 300 x C2

C2 = 0.067 โมล/ลตรจะไดสารละลายเขมขน 0.067 โมล/ลตร ตอบ

ตวอยาง ถาตองการเตรยมสารละลายกรด H2SO4 เขมขน 0.2 โมล/ลตร จานวน 250 cm3 จากสารละลายกรด H2SO4 เขมขน 0.5 โมล/ลตร จะตองใชสารละลายกรด H2SO4 0.5 โมล/ลตร จานวนก cm3

วธทา จากสตร V1C1 = V2C2

V1 = 250 cm3 V2 = ? cm3

C1 = 0.2 โมล/ลตร C2 = 0.5 โมล/ลตรแทนคาจะได 250 x 0.2 = V2 x 0.5

V2 = 100 cm3

ตองใชสารละลาย 0.5 โมล/ลตร จานวน 100 cm3 ตอบตวอยาง มสารละลาย NaOH 0.5 โมล/ลตร 200 cm3 จะตองเตมนาลงไปเทาใด จงจะไดสารละลาย 0.2 โมล/ลตรวธทา จาก V1C1 = V2C2

V1 = 200 cm3 V2 = ? cm3

C1 = 0.5 โมล/ลตร C2 = 0.2 โมล/ลตรแทนคาจะได 200 x 0.5 = V2 x 0.2

V2 = 500 cm3

ตองเตมนาลงไป = 500 - 200 = 300 cm3 ตอบ

ตวอยาง ถาสารละลาย NaOH 0.2 โมล/ลตร 800 cm3 แบงสารละลายนมา 100 cm3 แลวเตมนาลงไป 400 cm3 จะไดสารละลาย

ก. ม NaOH กโมล ข. ม NaOH กโมล/ลตรวธทา ปรมาตรของสารละลาย 800 cm3 ไมเกยวกบการคานวณ สวนทเกยวของกบการคานวณคอ 100 cm3

ก. จานวนโมลกอนเตมนา = จานวนโมลหลงเตมนา

= 1000

VC = 1000

2.0 x100 = 0.2

หลงการเจอจางจะม NaOH 0.2 โมล ตอบข. โมลกอนเจอจาง = โมลหลงเจอจาง

V1C1 = V2C2

V1 = 100 cm3 V2 = 100 + 400 cm3

C1 = 2.0 โมล/ลตร C2 = ? โมล/ลตรแทนคาจะได 100 x 2.0 = (100 + 400) x C2

C2 = 0.4 mol/dm3

หลงการเจอจางได NaOH 0.4 โมล/ลตร ตอบตวอยาง สารละลายกลโคส 0.1 โมล/ลตร 250 cm3 นามาเตมนาจนไดสารละลาย 1500 cm3 อยากทราบวานาหนกของกลโคสในสารละลาย 200 cm3 กอนและหลงเตมนาเปนกกรมวธทา

(ใน 200 cm3 มกลโคสกกรม) (ใน 200 cm3 มกลโคสกกรม)

กอนเตมนาM

w = 1000

VC

w = ? กรม M = มวลโมเลกลของกลโคส = 180V = ปรมาตรของสารละลาย = 200 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 0.1 mol/dm3

กลโคส 0.1 โมล/ลตรปรมาตร 250 cm3

กลโคส 1500 cm3

C = ?

180

w = 10000.1 x200

w = 3.6 กรมสารละลาย 200 cm3 กอนเตมนามกลโคส 3.6 กรมหลงเตมนา

V1C1 = V2C2

250 x 0.1 = 1500 x C2

C2 = 0.017หลงการเจอจางไดสารละลาย 0.017 โมล/ลตร

จาก M

w = 1000

VC

w = ? กรม M = มวลโมเลกลของกลโคส = 180V = ปรมาตรของสารละลาย = 200 cm3

C = ความเขมขนของสารละลายเปน 0.017 mol/dm3

180

w = 10000.017 x200

w = 0.6 กรมสารละลาย 200 cm3 กอนเตมนามกลโคส 0.6 กรม ตอบ

ตวอยาง จะตองใชสารละลาย CaCl2 เขมขน 0.4 mol/dm3 จานวนก cm3 มาเตมนาลงไป จงจะไดสารละลายทมปรมาณของ Cl- 20 mg/cm3 จานวน 100 cm3

วธทา ขนแรกคานวณจานวนโมลของ CaCl2 หลงเตมนากอน โดยคดจากปรมาณของ Cl ทกาหนดให หลงจากนนจงจะคานวณโมลของ CaCl2

หลงเตมนา CaCl2 Ca2+ + 2Cl-

จานวนโมล Cl- เปน 2 เทาของ CaCl2

สารละลาย 1 cm3 ม Cl- = 20 mg

สารละลาย 100 cm3 ม Cl- = 20 x 100 mg =

1000100 x20 = 2 g

คดเปนจานวนโมล = M

w = 35.5

2 = 0.056 โมล

ม CaCl2 = 2

1 x 0.056 = 0.028 mol

กอนเตมนา จานวนโมลกอนเตมนา = จานวนโมลหลงเตมนา

1000

CV 11 = 0.028

1000

0.4 xV1 = 0.028

V1 = 70 cm3

ตองใช CaCl2 70 cm3 เตมนา 30 cm3 ตอบ

ตวอยาง เมอนาสารละลายกรด HCl 2 โมล/ลตร 20 cm3 เตมนาลงไป 80 cm3 หลงจากผสมกนจนเปนสารละลายเนอเดยวกนแลว แบงสารละลายมาใหม 50 cm3 เตมนาลงไป 250 cm3 จะไดสารละลายสดทายเขมขนกโมล/ลตรวธทา เขยนแผนภาพไดดงน + H2O 80 cm3

การเจอจางครงแรก V1C1 = V2C2

20 x 2 = (20 + 80) x C2

C2 = 0.4 mol/lหลงการเจอจางไดสารละลาย 0.4 โมล/ลตร

การเจอจางครงท 2 V1C1 = V2C2

50 x 0.4 = (50 + 250) x C2

C2 = 0.067 mol/lหลงการเจอจางไดสารละลาย 0.067 โมล/ลตร ตอบ

3. การเตรยมสารละลายโดยการผสมสารละลายเขาดวยกนใชหลกการทวา เมอนาสารละลายชนดเดยวกนทมความเขมขนตางๆ กน มาผสมกน “จานวนโมล

ของตวถกละลายกอนผสมกน ยอมเทากบจานวนโมลของตวถกละลายหลงผสมกน”

จานวนโมลของตวถกละลายแตละความเขมขนคดไดจาก n = 1000

VC

* จานวนโมลของตวถกละลายกอนผสมคดจาก V และ C ของแตละความเขมขน* จานวนโมลของตวถกละลายภายหลงผสมคดจาก V รวม และ C รวมเชน ผสมสารละลายกรดทมปรมาตรและความเขมขนตางๆ กนดงน

HCl 2 mol/dm3

20 cm3

HCl C = ? mol/dm3

100 cm3

แบงมา 50 cm3 + H2O 250 cm3

C = ? mol/dm3

โมลกอนผสม = โมลหลงผสม n1 + n2 = n

V1C1 + V2C2 = VCเมอ V = ปรมาตรรวม = V1 + V2 + ….หนวย V, V1 , V2 , … เปนหนวยปรมาตรอยางไรกไดแตตองเปนหนวยเดยวกน

ตวอยาง เมอผสมสารละลาย NaCl เขมขน 0.1 , 0.2, และ 0.5 mol/dm3 จานวน 100 , 200 และ 300 cm3 ตามลาดบ จะไดสารละลายรวมทมความเขมขนเปนก mol/dm3

วธทา

V1 = 100 V2 = 200 V3 = 300 V = V1 + V2 + V3

C1 = 0.1 C2 = 0.2 C3 = 0.5 V = 600โมลกอนผสม = โมลหลงผสม

n1 + n2 + n3 = n V1C1 + V2C2 + V2C3 = VC

(100 x 0.1) + (200 x 0.2) + (300 x 0.5) = 600 x C C = 0.33 mol/dm3

ไดสารละลายเขมขน 0.33 mol/dm3 ตอบตวอยาง จะตองใชสารละลายกรด HCl 5 โมล/ลตรจานวนก cm3 ใสลงในสารละลายกรด HCl 1 โมล/ลตร 200 cm3 เพอใหไดสารละลายกรด HCl 0.2 โมล/ลตร 5 ลตรวธทา HCl HCl HCl

5 M + 1 M 0.2 M ; M = mol/dm3

V cm3 200 cm3 5 ลตร = 5 x 1000 cm3

โมลกอนผสม = โมลหลงผสม n1 + n2 = n

V1C1 + V2C2 = VC

(V x 5) + (200 x 1) = 5000 x 0.2 V = 160 cm3

ตองใชสารละลาย HCl 5 โมล/ลตร จานวน 160 cm3 ตอบ

ตวอยาง เมอผสมสารละลายกรด HCl 0.1 mol/dm3 100 cm3 กบ 0.2 mol/dm3 200 cm3 เขาดวยกน จะตองเตมสารละลาย HCl 0.5 mol/dm3 และนาก cm3 ตามลาดบ จงจะไดสารละลายสดทายเขมขน 0.3 mol/dm3 จานวน 2 dm3

วธทา HCl 0.1 mol/dm3 + HCl 0.2 mol/dm3 + HCl 0.5 mol/dm3 + H2O HCl 0.3 mol/dm3

V1 = 100 cm3 V2 = 200 cm3 V3 = V cm3 V = 2 x 1000 cm3

C1 = 0.1 C2 = 0.2 C3 = 0.5 C = 0.3โมลกอนผสม = โมลหลงผสม

n1 + n2 + n3 = n V1C1 + V2C2 + V2C3 = VC

(100 x 0.1) + (200 x 0.2) + (V x 0.5) = 2000 x 0.3 V = 1100 cm3

ตองใชสารละลาย HCl 0.5 mol/dm3 = 1100 cm3

ตองใชนา = 2000 - (1100 + 100 + 200) = 600 cm3 ตอบตวอยาง จะตองใชสารละลาย NaOH 0.5 โมล/ลตร ก cm3 ผสมกบสารละลาย NaOH 0.2 โมล/ลตร ก cm3 จงจะไดสารละลาย NaOH 0.3 โมล/ลตร 400 cm3

วธทา NaOH + NaOH NaOH0.5 M 0.2 M 0.3 MV1 = V cm3 V2 = 400-V cm3 V = 400 cm3

โมลกอนผสม = โมลหลงผสม n1 + n2 = n

V1C1 + V2C2 = VC (V x 0.5) + [(400-V) x 0.2] = 400 x 0.3

V = 133.3 cm3

ตองใชสารละลาย NaOH 0.5 mol/dm3 = 133.3 cm3 และใชสารละลาย NaOH 0.2 mol/dm3 = 400 - 133.3 = 266.7 cm3 ตอบตวอยาง เมอเตม NaOH ซงเปนของแขง 0.8 กรม ลงในสารละลาย NaOH 0.1 โมล/ลตร 250 cm3 จะไดสารละลายใหมมความเขมขนกโมล/ลตร

วธทา NaOH + NaOH NaOH0.8 g 0.1 M C M

V2 = 250 cm3 V = 250 cm3

โมลกอนผสม = โมลหลงผสม n1 + n2 = n

M

w + 1000

CV 22 = 1000

VC

40

8.0 + 1000

1.0x250 = 1000

xC250

C = 0.9 โมล/ลตรปรมาตร NaOH ทเปนของแขง ถอวานอยมากไมตองนามาคด ดงนนปรมาตรของสารละลายรวมกน

จงเทากบปรมาตรของ NaOH 0.1 โมล/ลตร คอ 250 cm3

เพราะฉะนน ไดสารละลายเขมขน 0.9 โมล/ลตร ตอบตวอยาง ถาผสมสารละลาย BaCl2 0.1 โมล/ลตร 100 cm3 กบสารละลาย HCl 0.2 โมล/ลตร 100 cm3 เขาดวยกน จะไดสารละลายทมคลอไรดไอออนเปนกโมล/ลตรวธทา หาปรมาณของ Cl- จาก BaCl2 และ HCl นามารวมกน แลวจงทาใหเปน โมล/ลตร

ให BaCl2 และ HCl แตกตวได 100 %กรณ BaCl2 BaCl2 Ba2+ + 2Cl-

จากสมการอตราสวนโมลระหวาง 2

-

BaClโมลของClโมล

= 1

2

โมลของ Cl- = 2 x (โมลของ BaCl2) = 2 x (1000

VC ) = 2 x 1000

2.0x100 = 0.02

ในสารละลาย BaCl2 ม Cl- 0.02 โมลกรณ HCl HCl H+ + Cl-

จากสมการ โมล Cl- = โมล HCl

โมลของ Cl- = (1000

VC ) = 1000

2.0x100 = 0.02

ในสารละลาย BaCl2 ม Cl- 0.02 โมลหาความเขมขนของ Cl-

โมล Cl- ทงหมด = โมล Cl- จาก BaCl2 + โมล Cl- จาก HCl= 0.02 + 0.02 = 0.04 โมล

ปรมาตรสารละลาย = 100 + 100 = 200 cm3

สารละลาย 200 cm3 ม Cl- = 0.04 โมล

สารละลาย 1000 cm3 ม Cl- = 0.04 x 200

1000 โมล

= 0.2 โมล/ลตรความเขมขนของ Cl- = 0.2 โมล/ลตร ตอบ

การคานวณเกยวกบการเปลยนแปลงหนวยความเขมขนหนวยความเขมขนทใชกนมากไดแก mol/dm3 และหนวยรอยละแบบตางๆ การเปลยนหนวยความ

เขมขนสวนมากจะเปลยน % โดยมวล, % โดยปรมาตร หรอ % โดยมวล/ปรมาตรใหเปน mol/dm3 ซงการคานวณเกยวกบการเปลยนหนวยในทานองนจะตองใชขอมลเกยวกบความหนาแนนดวย

1. การเปลยน % โดยมวล เปน โมลตอลตรสารละลายชนดหนงเขมขน x % โดยมวล จะมความเขมขนเปนก mol/dm3 กาหนดมวลโมเลกลของ

สารเปน M และความหนาแนนเปน d g/cm3

การคานวณใหเรมตนจากความหนาแนนของสารละลาย แลวเทยบสารละลาย 1000 cm3 (1 dm3) วามก mol จะไดความเขมขนเปน mol/dm3

ความหนาแนนของสารละลาย = d g/cm3 หมายความวาสารละลาย 1 cm3 หนก d กรม

เพราะฉะนนสารละลาย 1000 cm3 หนก 1000d กรม มสารอย x % โดยมวล หมายถง สารละลาย 100 กรม มเนอสาร = x กรม

สารละลาย 1000d กรม มเนอสาร = 100

x x 1000d กรม = M.100

1000d.x mol

= 10 M

dx mol

ความเขมขน = 10 M

dx mol/dm3

สรปเปนสตรสาหรบการคานวณเปลยนหนวยดงน

mol/dm3 = 10 M

dx

เมอ d = ความหนาแนนของสารละลาย g/cm3

x = % โดยมวล M = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย)

2. การเปลยน % โดยปรมาตร เปน โมล/ลตร

ในทานองเดยวกบการเปลยน % โดยมวล เปน โมล/ลตร นอกจากจะคานวณโดยการเทยบบญญตไตรยางคแลว กสามารถคานวณโดยใชสตรไดเชนเดยวกน

mol/dm3 = 10 M

dx

เมอ d = ความหนาแนนของตวถกละลาย g/cm3

x = % โดยปรมาตรM = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย)

3. การเปลยน % โดยมวล/ปรมาตร เปนโมล/ลตร

ใชสตร mol/dm3 = 10 M

x

x = % โดยมวล/ปรมาตรM = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย)

ตวอยาง นาสมสายชชนดหนงมความหนาแนน 1.13 g/cm3 ระบวามกรดอะซตกละลายอยรอยละ 8 โดยนาหนก นาสมสายชนมความเขมขนของกรดอะซตกเปนก mol/dm3

วธทา ก. โดยการใชสตร mol/dm3 = 10 M

dx

d = ความหนาแนนของสารละลาย = 1.13 g/cm3

x = % โดยมวล = 8 %M = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย; CH3COOH) = 60

mol/dm3 = 10 x60

8x13.1 = 1.51 ตอบ

ข. โดยการเทยบบญญตไตรยางคความหนาแนนของสารละลาย = 1.13 g/cm3 หมายความวา

สารละลาย 1 cm3 หนก 1.13 กรมเพราะฉะนนสารละลาย 1000 cm3 หนก 1000 x 1.13 กรม มเนอกรดอย 8 % โดยมวล หมายความวา สารละลาย 100 กรม มเนอสาร = 8 กรม

สารละลาย 1000x1.3 กรม มเนอสาร = 100

8 x 1000 x 1.13 กรม = 60 x1001.13 x1000 x8 mol

= 1.51 mol ความเขมขนของกรดแอซตก = 1.51 mol/dm3 ตอบ

ตวอยาง สารละลายกรด HNO3 เขมขน 20 % โดยปรมาตร ถากรด HNO3 ทบรสทธมความหนาแนน 1.4 g/cm3 จงคานวณหาความเขมขนขอสารละลายกรด HNO3 นเปนโมล/ลตร

วธทา ก. โดยการใชสตร mol/dm3 = 10 M

dx

d = ความหนาแนนของสารละลาย = 1.4 g/cm3

x = % โดยมวล = 20 % โดยปรมาตรM = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย; HNO3) = 63

mol/dm3 = 10 x63

20x4.1 = 4.44

ความเขมขนของกรด HNO3 = 4.44 โมล/ลตร ตอบ

ข. โดยการเทยบบญญตไตรยางค มเนอกรดอย 20 % โดยปรมาตร หมายความวา สารละลาย 100 cm3 มเนอสารอย 20 cm3

สารละลาย 1000 cm3 มเนอสาร = 100

20 x 1000 cm3 = 200 cm3

ความหนาแนนของสารละลาย = 1.4 g/cm3 หมายความวาสารละลาย 1 cm3 หนก = 1.4 กรม

เพราะฉะนนสารละลาย 200 cm3 หนก = 200 x 1.4 กรม = 63

1.4 x200 mol = 4.44 mol

ความเขมขนของกรดแอซตก = 4.44 mol/dm3 ตอบตวอยาง สารละลายกรดเกลอ 40% โดยมวล/ปรมาตร จะเปนก mol/dm3

วธทา ก. โดยการใชสตร mol/dm3 = 10 M

x

x = % โดยมวล/ปรมาตร = 40%M = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย; HCl) = 36.5

mol/dm3 = 10 x5.36

40 = 10.96

ความเขมขนของกรด HNO3 = 10.96 โมล/ลตร ตอบข. โดยการเทยบบญญตไตรยางค

สารละลายกรด 40% โดยมวล/ปรมาตร หมายความวาสารละลาย 100 cm3 มกรด = 40 กรม

สารละลาย 1000 cm3 มกรด = 40 x 100

1000 = 400 กรม

= 5.36

400 = 10.96 mol

ความเขมขนของกรด HNO3 = 10.96 โมล/ลตร ตอบตวอยาง สารละลายแอมโมเนยมซลเฟต เขมขน 21.6 % โดยมวล มความหนาแนน 1.10 g/cm3 ถานาสารละลายนมา 100 cm3 ตองการเตรยมสารละลายแอมโมเนยมซลเฟต 0.1 โมล/ลตร จะไดทงหมดก cm3

วธทา ขนแรกคานวณความเขมขนเปน mol/l ของสารละลาย 21.6 % โดยมวลกอน ขนตอไปจงพจารณา

การเจอจางหาความเขมขน

mol/dm3 = 10 M

dx

d = ความหนาแนนของสารละลาย = 1.10 g/cm3

x = % โดยมวล = 21.6 % M = มวลโมเลกลของสาร (ตวถกละลาย; ) = 132

mol/dm3 = 10 x132

6.21x10.1 = 1.8

ความเขมขนของกรด (NH4)2SO4 = 1.8 โมล/ลตรหาปรมาตรจากการเจอจาง

โมลกอนเตมนา = โมลหลงการเตมนา

1000

CV 11 = 1000

CV 22

1000

8.1x100 = 1000

1.0xV2

V2 = 1800 cm3

จะเตรยมสารละลายได 1800 cm3 ตอบตวอยาง เมอผานกาซไฮโดรเจนคลอไรดลงในนา จนไดสารละลายทมความหนาแนนเปน 1.1 g/cm3 และมไฮโดรเจนคลอไรดละลายอย 20 % โดยมวล สารละลายกรดทไดจะมความเขมขนเปนก g/dm3

วธทาความหนาแนนของสารละลาย = 1.1 g/cm3

สารละลาย 1 cm3 หนก = 1.1 กรมถาสารละลาย 1000 cm3 หนก = 1.1 x 1000 = 1100 กรม

มไฮโดรเจนคลอไรดละลายอย 20 % โดยมวลหมายความวา สารละลาย 100 กรม ม HCl ละลายอย 20 กรม

ถาสารละลาย 1100 กรม (1 dm3) ม HCl ละลายอย 100

1100x20 = 220 กรม

เพราะฉะนนความเขมขนของ HCl = 220 g/dm3 ตอบตวอยาง สารละลายชนดหนงเขมขน 1.0 g/dm3 จะเปนก % โดยปรมาตร ถาสารบรสทธมความหนาแนน 0.9 g/cm3 และเมอทาใหสารน 1 กรมกลายเปนไอจะได 450 cm3 ท STPวธทา ไอของสาร 450 cm3 ท STP หนก = 1 กรม

ไอของสาร 22.4 x 1000 cm3 (หรอ1 โมล)ท STP หนก = 450

1000x4.22 = 49.78 กรม/โมล

มวลโมเลกลของสาร = 49.78

จากสตร mol/dm3 = 10 M

dx

แทนคา 1.0 = 10 x 0.9 x 78.49

x

x = 5.53 % โดยปรมาตรเพราะฉะนนสารละลายนเขมขน 5.53 % โดยปรมาตร ตอบ

ตวอยาง จะตองใชสารละลายอลกอฮอล 60% โดยมวล ก cm3 ผสมกบนาแลวทาใหไดสารละลายเขมขน 40 % โดยมวล จานวน 200 cm3 กาหนดความหนาแนนของแอลกอฮอล 60% และ 40% เปน 0.8 และ 0.9 g/cm3 ตามลาดบวธทา เปนการเตรยมสารละลายใหเจอจาง ขนแรกเปลยนหนวยใหเปน mol/dm3 กอนแลวจงทาใหเจอจาง

60% โดยมวล mol/dm3 = 10 M

dx

d = 0.8 g/cm3

x = % โดยมวล = 60 %

mol/dm3 = 10 x 0.8 M

60

40% โดยมวล mol/dm3 = 10 M

dx

d = 0.9 g/cm3

x = % โดยมวล = 40 %

mol/dm3 = 10 x 0.8 M

40

การเจอจางV1C1 = V2C2

V1 = ? , C1 = 10 x 0.8 M

60 mol/dm3

V2 = 200 , C2 = 10 x 0.8M

40 mol/dm3

V1 x 10 x 0.8 M

60 = 200 x 10 x 0.8M

40

V1 = 150 cm3

ตองใชชนด 60 % เทากบ 150 cm3

*************************************************************************************

ใบความร เรอง สมบตบางประการของสารละลาย(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 15)

****************************************************************** ดงททราบแลววาสารละลายเปนสารทไมบรสทธ ดงนน สารละลายจงมสมบตบางประการแตกตาง

จากสารบรสทธ เชน จดเดอด จดหลอมเหลว ไมเทากบสารบรสทธ จดเดอดและจดหลอมเหลวของสารบรสทธจะคงทแตจดเดอดและจดหลอมเหลวของสารละลายจะไมคงท

เนองจากสารละลายเปนของผสม ดงนนจงยงคงมสมบตทงทางเคมและทางกายภาพบางประการเหมอนกบสมบตของสารเดม เชน เกลอแกงประกอบดวย Na+และ Cl- และมรสเคมเมอทาใหเปนสารละลายกยงคงมรสเคม และยงประกอบดวย Na+ และ Cl- แตสมบตทางกายภาพบางอยางอาจจะเปลยนไปเชน จดเยอกแขง จดเดอด ความดนไอ เปนตน สมบตเหลานจะเปลยนไปมากนอยขนอยกบปรมาณของตวถกละลาย

สารละลายเปนของผสมเนอเดยวมสมบตตางๆ เชน ดชนหกเห ความหนาแนน และการนาไฟฟา เหมอนกนทกทศทางและทกสวนของสารละลาย อยางไรกตามเนองจากยงคงมสมบตของสารเดมอย ดงนนจงสามารถแยกสารทเปนองคประกอบออกจากกนไดโดยไมยากนก เชน อาจจะโดยการกลน การตกผลก และการระเหย เปนตน

สารละลายมสมบตบางอยางแตกตางจากสารบรสทธ เชน อณหภมขณะเดอดของสารบรสทธจะคงท แตสารละลายมอณหภมขณะเดอดไมคงท ขนอยกบสดสวนของตวทาละลายและตวถกละลายในสารละลายนน ปรมาณและชนดของตวถกละลายจะมผลตอจดเดอดของสารละลาย ซงจะกลาวรายละเอยดตอไป

จดเดอดของของเหลว คอ อณหภมทความดนไอของของเหลวเทากบความดนบรรยากาศวธการหาจดเดอดของของเหลว ทาไดโดยจดเครองมอ ดงรป

รป การหาจดเดอดของของเหลว

จากการทดลองพบวาในชวงแรก จะสงเกตเหนวามฟองกาซออกมาจากหลอดคาปลารและปกออกมาเรอยๆ แสดงวาความดนไอในหลอดคะปลาร มากกวาความดนบรรยากาศ จนในทสดเมอความดนไอในหลอดคะปลาร เทากบความดนบรรยากาศ จะไมมฟองกาซปดออกมาอก จงถอวาอณหภมขณะทฟองสดทายปดออกมาเปนจดเดอดของของเหลวนน

จดเดอดใชบอกความบรสทธของของเหลว ถาเปนของเหลวบรสทธจะมจดเดอดคงท ถาเปนของ เหลวไมบรสทธจดเดอดจะไมคงท (สงกวา) และมชวงของการเดอดกวาง จดเดอดจะขนอยกบปรมาณของตวถกละลาย หรอสารไมบรสทธทเจอปนอย พจารณาตวอยาง จดเดอดของสารบรสทธและสารละลายตอไปน

ตาราง จดเดอดของสารบรสทธและสารละลายสาร ความเขมขน

(mol/kg)จดเดอด

(0C)T (0C)

เอทานอล (บรสทธ)สารละลายกลเซอรอลในเอทานอลสารละลายกลเซอรอลในเอทานอลสารละลายกรดโอเลอกในเอธานอลสารละลายกรดโอเลอกในเอธานอล

-2424

78.580.583.080.582.5

-2.04.52.04.0

T คอ ผลตางระหวางจดเดอดของสารบรสทธและสารละลายจะเหนไดวา เมอเปนสารละลายจะมจดเดอดสงกวาสารบรสทธ และจดเดอดจะสงมากขนเมอ

สารละลายนนมตวถกละลายมากขน* จดหลอมเหลว คอ อณหภมทของแขงเปลยนสถานะมาเปนของเหลว

* จดเยอกแขง หมายถง อณหภมทของเหลวเปลยนสถานะเปนของแขง สาหรบสารหนงๆ จดหลอมเหลวและจดเยอกแขง คอ จดเดยวกน เชน นาท 1 atm จะมจดหลอมเหลวและจดเยอกแขงเทากบ0 0C

วธการหาจดหลอมเหลว ทาไดโดยใชเครองมอ ดงรป

รป การหาจดหลอมเหลวของของแขงสาหรบจดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขง ใชทดสอบความบรสทธของสารไดเหมอนจดเดอด กลาวคอ

สารบรสทธมจดหลอมเหลวคงท มชวงของการหลอมเหลวสน(แคบ) สารไมบรสทธจะมจดหลอมเหลวไมคงทขนอยกบปรมาณของสารไมบรสทธ ยงมสงเจอปนมากจดหลอมหลวจะลดลงมาก แตชวงของการหลอมเหลวจะกวาง พจารณาตวอยาง ของจดหลอมเหลวของสารบรสทธ และสารละลายตอไปน

ตาราง จดหลอมเหลวของสารบรสทธและสารละลายสาร ความเขมขน อณหภม (0C) ชวงของการ จดหลอม T

(mol/kg) เรมหลอม หลอมหมด หลอม (0C) เหลว (0C) (0C)แนพทาลนบรสทธสารละลายกรดแบนโซอกในแนพธาลนสารละลายกรดแบนโซอกในแนพธาลนสารละลายพนลเบนซนในแนพธาลน

-0.5

2.0

0.5

80.073.5

63.0

75.5

81.081.0

69.0

79.0

1.07.5

6.0

3.5

80.577.25

66.0

77.25

-3.25

14.5

3.25

หมายเหต 1. ชวงของการหลอมเหลว = อณหภมทหลอมหมด - อณหภมทเรมหลอม2. จดหลอมเหลว หมายถง คาเฉลยระหวางอณหภมเรมหลอมกบหลอมหมด

จดหลอมเหลว = 2 หลอมหมดอณหภมท มหลอมอณหภมเร

3. T = ความแตกตางระหวางจดหลอมเหลวของสารบรสทธกบสารละลาย = จดหลอมเหลวของสารบรสทธ - จดหลอมเหลวของสารละลาย

ตวอยางการหาจดหลอมเหลวจากการทดลอง (ใชขอมลจากตารางจดหลอมเหลว)* แนพธาลนบรสทธ เรมหลอม 80.0 0C หลอมหมด 81.0 0C

ชวงของการหลอมเหลว = 81.0 - 80.0 = 1.0 0C

จดหลอมเหลว = 2

81.0 80.0 = 80.5 0C

* สารละลายกรดเบนโซอกในแนพธาลน เรมหลอม 75.3 0C หลอมหมด 77.0 0Cชวงของการหลอมเหลว = 77.0 - 73.5 = 3.5 0C

จดหลอมเหลว = 2

73.5 77.0 = 75.25 0C

T = 80.0 - 77.25 = 3.25 0Cจากตารางสรปไดวา จดหลอมเหลวของสารบรสทธจะแตกตางจากสารละลาย สารบรสทธจะมจด

หลอมเหลวคงทชวงของการหลอมเหลวสน สารละลายมจดหลอมเหลวไมคงท (ตากวาของสารบรสทธ) และมชวงของการหลอมเหลวกวาง ยงมความเขมขนมากจะยงมจดหลอมเหลวมาก

สมบตคอลลเกตฟของสารละลาย (collingative property)สมบตคอลลเกตฟ หมายถง สมบตทางกายภาพของสารละลายทขนอยกบจานวนอนภาคของตวถก

ละลาย โดยไมขนอยกบชนดของตวถกละลาย หมายความวา ถาสารละลายนนมความเขมขนของตวถกละลายเทากน จะมสมบตคอลลเกตฟเทากน สมบตคอลลเกตฟไดแก ความดนดนทลดลง จดเดอดทเพมขน จดเยอกแขงทลดลง และความดนออสโมซส (osmotic pessure)

สมบตคอลลเกตฟ จะใชไดดกบตวถกละลายทระเหยยาก และไมแตกตวเปนไอออนสารละลายทมตวทาละลายชนดเดยวกน ถามความเขมขนของตวถกละลาย (ชนดระเหยยากและไม

แตกตวเปนไออน) เปน mol/kg เทากน จะมจดเดอดและจดหลอมเหลว ซงเปนสมบตคอลลเกตฟเทากนตวอยางเชน เมอละลายกลโคส 1 โมล ในนา 1000 กรม จะทาใหสารละลายมจดเดอดเพมขน 0.51

0C (เดอดท 100.51 0C) และจดเยอกแขงลดลง 1.86 0C (จดเยอกแขงเทากบ -1.86 0C ) ในทานองเดยวกน เมอนาซโครส 1 โมล ในนา 1000 กรม จะไดสารละลายมจดเดอดเพมขน 0.51 0C (เดอดท 100.51 0C) และจดเยอกแขงลดลง 1.86 0C (จดเยอกแขงเทากบ -1.86 0C ) เชนเดยวกบกลโคส ทงนเพราะสมบตคอลลเกตฟของสารละลายขนอยกบธรรมชาตของตวทาละลาย แตไมขนอยกบธรรมชาตของตวถกละลาย ขนอยกบปรมาณของตวถกละลาย แตไมขนกบชนดของตวถกละลาย

อยางไรกตาม ถาใชสารละลายทมความเขมขนตางกน แมวาจะมตวทาละลายชนดเดยวกน จดเดอดและจดหลอมเหลวจะไมเทากน เชน ถาเพมความเขมขนของกลโคสเปน 2 โมล ในนา 1000 กรม จะไดสารละลายทมจดเยอกแขงเปน -3.72 0C และมจดเดอดเปน 100.02 0C เปนตน

ถาใชความเขมขนของตวถกละลายเทากน แตใชตวทาละลายตางกนกจะไดจดเดอดและจดเยอกแขงไมเทากน กลาวโดยสรป คอ “จดเดอดและจดเยอกแขงของสารละลายทมตวทาละลายชนดเดยวกนจะไมขนอยกบชนดของตวถละลาย แตจะขนอยกบปรมาณ (จานวนโมล) ของตวถกละลาย”

ตวอยางเชน เบนซน มจดเดอด 80.10 0C มจดเยอกแขง 5.50 0C ถานาตวถกละลายใดๆ เชน โทลอน, แนพธาลน, ฯลฯ จานวน 1 โมล ใสในเบนซน 1 กโลกรม ทาใหไดสารละลายเขมขน 1 โมลตอกโลกรม

(หรอ 1 โมแลล) จะทาใหสารละลายมจดเดอดเปน 82.63 0C (จดเดอดเพมขน 2.53 0C เทากน) และมจดเยอกแขง 0.60 0C (จดเยอกแขงลดลง 4.90 0C เทากน)

คาคงทของการเพมของจดเดอด (molal boiling point elevation constant) คาคงทของการเพมของจดเดอด ใชสญลกษณเปน Kb เนองจากจดเดอดของสารละลายทเขมขน

เทากนจะเพมขนเทากนและเปนคาคงทสาหรบตวทาละลายชนดหนงๆ จงไดมการกาหนดคาคงทขนมาเรยกวา คาคงทของการเพมของจดเดอด ซงหมายถง “ผลตางระหวางจดเดอดของสาระละลายทมความเขมขน 1 โมล/กโลกรม กบจดเดอดของตวทาละลายบรสทธ” หรอหมายถง “จดเดอดทเพมขนของสารละลายเขมขน 1 โมล/กโลกรม”

Kb = จดเดอด(ของสารละลาย 1 mol/kg) - จดเดอด (ตวทาละลาย)คาคงทของการลดของจดเยอกแขง (molal freezing point depression constant)

ใชสญลกษณ Kf ซงมความหมายในทานองเดยวกบ Kb ของจดเดอด คอ หมายถง “ผลตางระหวางจดเยอกแขงของตวทาละลายบรสทธกบจดเยอกแขงของสารละลายทมความเขมขน 1 โมล/กโลกรม” ซงมคาคงท หรอ หมายถง “จดเยอกแขงทลดลงของสารละลายทมตวถกละลายเขมขน 1 โมล/กโลกรม”

Kf = จดเยอกแขง(ตวทาละลาย) - จดเยอกแขง (สารละลาย 1 mol/kg)คา Kb และ Kf เปนคาคงทเฉพาะตวของตวทาละายชนดหนงๆ ขนอยกบธรรมชาตของตวทาละลาย

เทานน ไมเกยวของกบตวถกละลายตาราง จดเดอด, Kb , จดเยอกแขงและ Kf ของตวทาละลายบางชนด

ตวทาละลาย จดเดอดของตวทาละลาย (0C)

Kb

(0C/mol/kg)จดเยอกแขงของตวทาละลาย (0C)

Kf

(0C/mol/kg)โพรเพนไตรคลอโรมเทน(คลอโรฟอรม)เมธานอลเอทานอลเบนซนแนพธาลนนากรดอะซตกcamphorฟนอลCHBr3

ไซโคลเฮกเซน

56.2061.7064.9678.5080.10

-100.00117.90

----

1.713.630.831.222.53

-0.513.07

--

-

----

5.5080.550.00

16.6010.5042.007.806.50

----

4.906.981.863.904.907.27

14.4020.00

CCl4

อะซโตนเอธลอเทอร

76.856.534.6

5.021.732.16

---

---

จดเยอกแขงทเพมขน และจดเยอกแขงทลดลงของสารละลาย มสวนสมพนธกบความเขมขนของสารละลาย สามารถนามาใชคานวณหามวลโมเลกลของตวถกละลายได

1. การคานวณเกยวกบจดเยอกแขงทลดลงพจารณาจดเยอกแขงทลดลง (Tf) ของสารละลายยเรยในนา ดงตอไปน

ตาราง ความสมพนธระหวางจดเยอกแขงทลดลงกบความเขมขนของสารละลายยเรยความเขมขน (mol/kg) Tf (

0C) ความเขมขน (mol/kg) Tf (0C)

0.0042350.0076450.012918

0.0078460.014130.02393

0.018870.030840.04248

0.034960.056960.07850

จะเหนไดวา เมอความเขมขนของสารละลายเพมขน จดเยอกแขงของสารละลายจะลดลงมากขน จงนามาสรปไดวา

“จดเยอกแขงทลดลงของสารละลายจะแปรผนโดยตรงกบปรมาณ (ความเขมขน) ของตวถกละลาย”ถา Tf = จดเยอกแขงของสารละลายทลดลง

= จดเยอกแขงของตวทาละลาย - จดเยอกแขงของสารละลายm = ความเขมขนของสารละลายเปน mol/kg หรอ molal

จะได Tf mหรอ

Tf = Kfm

ซง Kf = คาคงทของการลดของจดเยอกแขง

การคานวณโมแลลหรอ mol/kgเมอนาสาร A ( ซงมมวลโมเลกล = M2) จานวน w2 กรม ละลายในตวทาละลาย w1 กรม จะได

สารละลายเขมขนก mol/kgคานวณความเขมขนไดดงนตวทาละลาย w1 กรม มตวถกละลาย (A) = w2 กรม

ตวทาละลาย 1000 กรม มตวถกละลาย(A) = 1

2

w

w x 1000 กรม

= 1

2

w

w x2M

1000 โมล

สารละลายเขมขน 1

2

w

w x2M

1000 mol/kg

หรอ

m = 1

2

w

w x2M

1000 mol/kg

จะเหนไดวา Tf ขนอยกบคา m และ m ขนอยกบมวลโมเลกล (M2) ดงนน Tf จงขนอยกบกบมวลโมเลกลของตวถกละลาย เมอแทนคา m ลงใน Tf = Kfm จะไดสมการทแสดงความสมพนธระหวาง Tf , Kf และ M2 ดงน

Tf = Kf m = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

หรอ M2 = Kf x 1

2

w

w xfT

1000

w1 = มวลของตวทาละลาย (กรม)w2 = มวลของตวถกละลาย (กรม)M2 = มวลโมเลกลของตวถกละลาย

2. การคานวณเกยวกบจดเดอดทเพมขนของสารละลายพจารณาไดในทานองเดยวกบจดเยอกแขงทลดลง “จดเดอดทเพมขนของสารละลาย จะแปรผน

โดยตรงกบปรมาณ (ความเขมขน) ของตวถกละลายในสารละลาย”Tb m

หรอ Tb = Kbmเมอแทนคา m จะได

Tb = Kb m = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

หรอ M2 = Kb x 1

2

w

w xbT

1000

ตวอยางการคานวณเกยวกบจดเยอกแขงทลดลงตวอยาง ก.สารละลายชนดหนงประกอบดวยกลโคส 1.00 % โดยมวล ทเหลอเปนนาจะมความเขมขนเปนก mol/kg

ข. สารละลายทประกอบดวยเอธานอล 20 กรม และนา 50 กรมจะมความเขมขนเปนก mol/kgวธทา ก. สารละลาย 100 กรม มกลโคส 1.00 กรม

เพราะฉะนนมนา = 100 -1.00 = 99 กรมนา 99.0 กรม มกลโคสอย = 1.00 กรม

ถานา 1000 กรม มกลโคส = 99

1 x 1000 = 10.1 กรม

มวลโมเลกลของกลโคส = 180

นา 1000 กรม (1 kg) มกลโคส = 10.1 กรม = 180

1.10 = 0.056 โมล

ความเขมขนของกลโคส = 0.056 โมล/กโลกรม ตอบข. มวลโมเลกลของเอธานอล = 46

นา 50 กรม มเอธานอล = 20 กรม

นา 1000 กรม มอธานอล = 50

20 x 1000 กรม= 50

20 x 46

1000 โมล

= 8.70 โมลความเขมขนของเอธานอล = 8.70 mol/kg ตอบ

ตวอยาง เมอนาสาร A 1.5 กรม ละลายในเบนซน 50 กรม ปรากฏวาไดเปนสารละลายเนอเดยว เมอนาไปวดจดเยอกแขงปรากฏวาได 2.5 0C ถาจดเยอกแขงของเบนซนเทากบ 5.50 0C จงคานวณหาโมเลกลของสาร A

กาหนด Kf ของเบนซน = 4.90 0Cวธทา ก. โดยการเทยบบญญตไตรยางค

สมมตใหมวลโมเลกลของ A= M

สาร A 1.5 กรม = M

5.1 โมล

เบนซน 50 กรม มสาร A = M

5.1 โมล

เพราะฉะนนเบนซน 1000 กรม มสาร A = M

5.1 x 50

1000 โมล

หรอ ความเขมขนของสาร A = M

5.1 x 50

1000 โมล/กโลกรม

เพราะวาคา Kf ของเบนซน = 4.90 0Cเพราะฉะนนสารละลาย 1 โมล/กโลกรม จะมจดเยอกแขงลดลง 4.90 0C

ถาสารละลาย M

5.1 x 50

1000 โมล จะมจดเยอกแขงลดลง = 4.90 x M

5.1 x 50

1000 0C

จากโจทยจดเยอกแขงของสารละลาย = 2.5 0Cจดเยอกแขงของเบนซน = 5.5 0C

เพราะฉะนนจดเยอกแขงลดลง = 5.50 - 2.50 = 3.0 0C

ดงนน 4.90 x M

5.1 x 50

1000 = 3.0

M = 49.0มวลโมเลกลของสาร A = 49.0 ตอบ

ข. โดยการใชสตร Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Tf = 5.50 - 2.50 = 3.0 0CKf = 4.90 0C/mol/kgw1 = 50 gw2 = 1.5 g

แทนคา 3.0 = 4.90 x 50

5.1 x 2M

1000

M2 = 49.0 ตอบตวอยาง ถานากลโคส 3.6 กรม ละลายในนา 100 กรม สารละลายทไดจะมจดเยอกแขงเปนเทาใด กาหนด Kf ของนา = 1.86 0C จดเยอกแขงปกตของนา = 0.00 0C

วธทา จากสตร Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Kf = 1.68 0C/mol/kgM2 = มวลโมเลกลของกลโคส = 180w1 = มวลของนา = 100 gw2 = มวลของกลโคส = 3.6 g

แทนคา Tf = 1.86 x 100

6.3 x 180

1000

Tf = 0.372 0Cจดเยอกแขงของสารละลายลดลง 0.372 0C

หรอ จดเยอกแขงของสารละลายเทากบ -0.372 0C ตอบตวอยาง จะตองใชแนพธาลน (C10H8) กกรม ใสลงในเบนซน 50 กรม จงจะทาใหสารละลายมจดเยอกแขงลดลง 0.1 0C (กาหนด Kf ของเบนซน = 4.9 0C)

วธทา จากสตร Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Tf = 0.1 0C/mol/kgw1 = มวลของเบนซน 50 gw2 = มวลของแนพธาลน ? gM2 = มวลโมเลกลของแนพธาลน 128

แทนคา 0.1 = 4.90 x 50

w 2 x 128

1000

w2 = 0.1306 กรมตองใชแนพธาลน 0.131 กรม ตอบ

ตวอยาง ถานากลเซอรอล (C3H8O3) 10 กรม ใสลงในนาจะตองใชนากกรม จงจะทาใหสารละลายมจดเยอกแขงเปน -0.186 0C ท 1 atm

วธทา จากสตร Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Tf = 0 - (-0.186) = 0.186 0CKf = 1.86 0C/mol/kgw1 = มวลของ H2O = ? gw2 = มวลของของกลเซอรอล = 10 gM2 = มวลโมเลกลของกลเซอรอล = 92

แทนคา 0.186 = 1.86 x 1w

10 x 92

1000

w1 = 1086.96 กรมตองใชนา 1086.96 กรม ตอบ

ตวอยาง ตวทาละลายอนทรยชนดหนง 100 กรม เมอนาแนพธาลน 5.0 กรมละลายลงไปจนไดสารละลายเนอเดยว ปรากฏวาสารละลายมจดเยอกแขง 3.0 0C ถาตวทาละลายบรสทธมจดเยอกแขง 5.0 0C จงคานวณ Kf ของตวทาละลายน

วธทา จากสตร Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Tf = 5.0 - 3.0 = 2.0 0Cw1 = มวลของตวทาละลาย = 100 g

w2 = มวลของของ C10H8 = 5.0 gM2 = มวลโมเลกลของ C10H8 = 128

แทนคา 2.0 = Kf x 100

0.5 x 128

1000

Kf = 5.12 0C/mol/kg ตอบตวอยาง เมอนากรดเบนโซอก 0.1 โมลละลายในตวทาละลาย A 200 กรม ปรากฏวาจดเยอกแขงลดลง 0.5 0C ถานากลโคส 5.0 กรม ละลายใน A 100 กรม จะไดจดเยอกแขงลดลงก 0Cวธทา ขนแรกหาคา Kf ของ A กอน โดยใชขอมลชดแรก หลงจากนนจงจะนา Kf มาคานวณหาจดเยอกแขงทลดลงของสารละลายกลโคส

หาคา Kf ความเขมขนของกรดเบนโซอก = 200

1.0 x1000 = 0.5 โมล/กโลกรม

m = 0.5 โมล/กโลกรมTf = Kf m แทนคา จะได 0.5 = Kf x 0.5Kf = 1.0 0C/mol/kg

หาจดเยอกแขงทลดลงของกลโคส

Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Kf = 1.0 0C/mol/kgM2 = มวลโมเลกลของกลโคส = 180w1 = มวลของ A = 100 gw2 = มวลของกลโคส = 5.0 g

แทนคา Tf = 1.0 x 100

0.5 x 180

1000

Tf = 0.28 0Cจดเยอกแขงของสารละลายลดลง 0.28 0C ตอบ

ตวอยางก. จะตองใชเอธานอลกกรม ละลายในกรดอะซตก 100 กรม จงจะทาใหสารละลาย ทจดเยอก

แขงลดลงเทากบสารละลายทประกอบดวยแนพธาลน 2.0 กรม ในเบนซน 100 กรมข. ถาใชเอธานอล 1.0 กรม ละลายในกรดอะซตก 100 กรม ปรากฏวาไดสารละลายทมจด

เยอกแขงลดลงเทากบสารละลายทประกอบดวยสาร X 2.0 กรม ในเบนซน 100 กรม จงหามวลโมเลกลของ X

กาหนด Kf ของกรดอะซตกและเบนซน = 3.90 และ 4.90 0C ตามลาดบวธทา

ก.

Tf ของกรดอะซตก = Tf ของเบนซน

(Kf x 1

2

w

w x2M

1000 )ของกรดอะซตก = (Kf x 1

2

w

w x2M

1000 )ของเบนซน

กรดอะซตก เบนซนKf = 0.90 0CM2 = มวลโมเลกลของเอทานอล = 46w1 = มวลของอะซตก = 100 gw2 = มวลของเอทานอล

Kf = 4.90 0CM2 = มวลโมเลกลแนพธาลน = 128w1 = มวลของเบนซน = 100 gw2 = มวลของแนพทาลน = 2.0 g

3.90 x 100

w 2 x 46

1000 = 4.90 x 100

0.2 x 128

1000

w2 = 0.903 กรม ตองใชเอธานอล 0.903 กรม ตอบ

ข. พจารณาในทานองเดยวกนกบขอ ก. กรดอะซตก เบนซนw1 = มวลของอะซตก = 100 gw2 = มวลของเอทานอล = 1.0 g

w1 = มวลของเบนซน = 100 gw2 = มวลของ X = 2.0 g

3.90 x 100

0.1 x 46

1000 = 4.90 x 100

0.2 x 2M

1000

M2 = 115.6 กรมมวลโมเลกลของ X = 115.6 กรม ตอบ

ตวอยาง เมอนาสาร B ซงเปนพวกนอนอเลกโตรไลตทระเหยยากจานวน 5.0 กรม ใสลงในนา 100 กรม ปรากฏวาไดสารละลายทมจดเยอกแขงคาหนง ถาตองการใหจดเยอกแขงของสารละลายลดตาลงกวานอกเทาตว จะตองเตมสาร B เพมลงไปอกกกรมวธทา ให Tf เปนจดเยอกแขงทลดลงในตอนแรก และ

T /f เปนจดเยอกแขงทลดลงในตอนหลง

Tf = 2

1T /

f

Kf x 1

2

w

w x2M

1000 = Kf x 1

/2

w

w x2M

1000

Kf , w1 , M2 เปนคาคงท

w2 = 2

1 w /2

หรอ w /2 = 2 w2

นนคอตองเตม B ลงไปอก 2 เทา ตอบตวอยาง สารละลายของสาร 1 กรม ในนา 20 ลกบาศกเซนตเมตรในขอใดมจดเยอกแขงตาทสด

ก. นาตาลทราย (C12H22O11) ค. ยเรย (H2NCONH2)ข. นาตาลกลโคส (C6H12O6) ง. สารละลายทง 3 ชนดมจดเยอกแขงเทากน

วธทา สารละลายทมจดเยอกแขงตาทสด คอสารละลายทม T มากทสด

จาก Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Kf = เปนคาคงทw2 = มวลของสารทกตวทใช 1 กรม จงเปนคาคงทw1 = มวลของนา 20 cm3 ซงเทากน เปนคาคงท

ดงนน Tf = (Kf x 1

2

w

w x 1000)x (2M

1 )

= k 2M

1 ( เมอ k = Kf x 1

2

w

w x 1000 )

หรอ Tf 2M

1

สารทม M (มวลโมเลกล) มาก จะม Tf นอยและสารทม M นอย จะม Tf มาก

มวลโมเลกลของนาตาลทราย = 342มวลโมเลกลของกลโคส = 180มวลโมเลกลของยเรย = 60

เพราะฉะนนยเรยมวลโมเลกลตาสด จะทาใหมจดเยอกแขงตาสด ตอบ

ตวอยางการคานวณเกยวกบจดเดอดทเพมขนตวอยาง เมอนาสารอนทรยชนดหนง 1.5 กรมละลายในคลอโรฟอรม 50.0 กรม จะไดสารละลายมจดเดอดเปนเทาใด

กาหนดมวลโมเลกลของสารอนทรย = 100จดเดอดของคลอโรฟอรมบรสทธ = 61.70 0Cคา Kb ของคลอโรฟอรม = 3.63 0C/mol/kg

วธทา จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

w1 = มวลของคลอโรฟอรม = 50.0 กรมM2 = มวลโมเลกลของสารอนทรย = 100w2 = มวลของสารอนทรย 1.5 กรม

แทนคาจะได Tb = 3.63 x 0.50

5.1 x 100

1000 = 1.089 0C

จดเดอดเพมขน 1.089 0C หรอจดเดอดเทากบ 61.70 + 1.089 = 62.79 0C ตอบตวอยาง เมอนาสาร A 2.5 กรม ละลายในโพรพาโนน 100 กรม ปรากฏวาไดสารละลายทมจดเดอด 57.70 0C จงคานวณมวลโมเลกลของสาร A

กาหนดใหโพรพาโนนมจดเดอดและ Kb เปน 56.20 0C และ 1.71 0C ตามลาดบ

วธทา จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

Tb = 57.70 - 56.20 = 1.50 0Cw1 = มวลของโพรพาโนน = 100.0 กรมw2 = มวลของสาร A 2.5 กรมKb = 1.71 0C/mol/kg

แทนคาจะได1.50 = 1.71 x 100

5.2 x 2M

1000

M2 = 28.5มวลโมเลกลของสาร A = 28.5 ตอบ

ตวอยาง สาร A เปนตวทาละลายอนทรย เมอนาแนพธาลน 5.0 กรม ละลายใน A 100 กรม ปรากฏวาจดเดอดของสารละลายเพมขน 0.25 0C ถานา CCl4 1.0 กรม ละลายในสาร A 100 กรม จะไดจดเดอดเพมขนเปนเทาใดวธทา สาหรบแนพธาลน (C10H8)

จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

Tb = 0.25 0Cw1 = มวลของสาร A = 100.0 กรมw2 = มวลของแนพธาลน 0.5 กรมM2 = มวลโมเลกลของแนพธาลน 128Kb = ? 0C/mol/kg

แทนคาจะได 0.25 = Kb x 100

5.0 x 128

1000

Kb = 6.4 0C/mol/kg

สาหรบ CCl4

จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

w1 = มวลของ A = 100.0 กรมM2 = มวลโมเลกลของCCl4 = 145w2 = มวลของCCl4 1.0 กรมKb = 6.4 0C/mol/kg

แทนคาจะได Tb = 6.4 x 100

0.1 x 154

1000 = 0.42 0C

จดเดอดเพมขน 0.42 0C ตอบตวอยาง จะตองใชแนพธาลนกกรมใสในเบนซน 50.0 กรม จงจะไดสารละลายมจดเดอด 80.50 0C (จดเดอดและ Kb ของเบนซน = 80.10 และ 2.53 0C/mol/kg ตามลาดบ

วธทา จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

Tb = 80.50 - 80.10 = 0.40 0C M2 = มวลโมเลกลของเบนซน = 128w1 = มวลของเบนซน = 50.0 กรม w2 = ? กรมKb = 2.53 0C/mol/kg

แทนคาจะได 0.40 = 2.53 x 50

w 2 x 128

1000

w2 = 1.012 gตองใชแนพธาลน 1.012 กรม ตอบ

ตวอยาง กรดฟอรมก (HCOOH) เปนอเลกโทรไลตออน สามารถละลายในนาและแตกตวเปนไอออนไดบางสวนเมออยในนา จากการวดจดเดอดของสารละลายทประกอบดวยกรดฟอรมก 2.3 กรม ในนา 50.0 กรม ปรากฏวาได 100.25 0C จงคานวณ % การแตกตวของกรดฟอรมกน (Kb ของนา = 0.51 0C/mol/kg วธทา จาก Tb = Kbm

Tb = 0.52 0C, Kb = 0.51 0C/mol/kg 0.52 = 0.51 x m m = 1.02 mol/kg

HCOOH H+ + HCOO-

mol/kg ของ (HCOOH + H+ + HCOO- ) = 1.02 …………..(1)หาความเขมขนของ HCOOH (M = 46)

นา 50.0 กรม ม HCOOH = 2.3 กรม

นา 1000 กรม ม HCOOH = 2.3 x 50

1000 กรม = 2.3 x 46 x501000

= 1.00 โมล

ความเขมขนของกรด = 1.00 โมล/กโลกรมหา % การแตกตว

ให HCOOH แตกตวไป y โมล/กโลกรมจากสมการ HCOOH H+ + HCOO-

จะได H+ และ HCOO- อยางละ y โมล/กโลกรมHCOOH H+ + HCOO-

เรมตน 1.00 0 0เปลยนแปลง -y +y +yเหลอ 1.00-y y y

จานวนโมลทงหมด (HCOOH + H+ + HCOO- ) = (1.00-y) + y +y = 1.00 + y ……… (2)สมการท (1) = (2)

1.00 + y = 1.02 y = 0.02 โมล/กโลกรม

คดเปน % การแตกตว = 00.1

02.0 x 100 = 2.0 %

ตวอยาง กาหนดจดเดอดของสารละลายทเกดจากสาร A, B , C และ D อยางละ 1 กรม ละลายในเบนซน 100 กรม ดงน

สาร จดเดอด (0C)เบนซนสารละลาย Aสารละลาย Bสารละลาย Cสารละลาย D

80.1080.5081.0580.9280.20

จงเรยงลาดบโมเลกลมวลโมเลกลของสารจากนอยไปหามาก

วธทา จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

w1 = มวลของเบนซน = 100.0 กรม มคาคงทw2 = มวลของสาร = 1 กรม มคาคงทKb = 2.53 0C/mol/kg มคาคงท

ดงนน Tb M

1

มวลโมเลกลนอยทสด จะมจดเดอดมาก หรอ Tb มากทสดนนเองจากโจทย

สารละลาย A ม Tb = 80.50 - 80.10 = 0.40 0Cสารละลาย B ม Tb = 81.05 - 80.10 = 0.95 0Cสารละลาย C ม Tb = 80.92 - 80.10 = 0.82 0Cสารละลาย D ม Tb = 80.20 - 80.10 = 0.10 0C

ลาดบ Tb = B < C < A < D ลาดบมวลโมเลกล B < C < A < D

ตวอยาง นาตาลกลโคส 20 กรม ในนา 100 กรม จะมจดเดอดสงหรอตากวาสารละลายทเกดจากนาตาลทราย (C12H22O11) 15 กรมในนา 50 กรม

วธทา จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

นาตาลกลโคสw1 = มวลของนา = 100.0 กรม Kb = 0.51 0C/mol/kg w2 = มวลของกลโคส = 20 กรม M2 = มวลโมเลกลกลโคส 180

นาตาลทรายw1 = มวลของนา = 50.0 กรม Kb = 0.51 0C/mol/kg w2 = มวลของนาตาลทราย = 15 กรม M2 = มวลโมเลกลนาตาลทราย 342

กลโคส Tb = 0.51 x 100

20 x 180

1000 = 0.57 0C

นาตาลทราย Tb = 0.51 x 50

15 x 342

1000 = 0.45 0C

เพราะฉะนน สารละลายนาตาลกลโคสมจดเดอดสงกวานาตาลทราย 0.57 - 0.45 = 0.12 0C ตอบตวอยาง จะตองใชสาร A (มวลโมเลกล = 115) กกรมละลายในคลอโรฟอรม (Kb = 3.63 0C/mol/kg) 100 กรม จงจะมจดเดอดเทากบสารละลายทเกดจากสาร B (มวลโมเลกล 46) 1.6 กรม ในเมธานอล (Kb = 0.83 0C/mol/kg) 100 กรม

กาหนดจดเดอดของคลอโรฟอรมและเมธานอลเปน 61.70 0C และ 64.96 0C ตามลาดบวธทา เนองจากจดเดอดของสารละลาย A และ B เทากนดงนนจงคานวณจดเดอดของสารละลาย B กอน (เนองจากมขอมลครบ) หลงจากนนจงจะนาไปคานวณมวลของ A

หาจดเดอดของสารละลาย B/เมธานอล

จาก Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

w1 = มวลของเมธานอล = 100.0 กรม Kb = 0.83 0C/mol/kg w2 = มวลของ B = 1.6 กรม M2 = มวลโมเลกลของ B 46

Tb = 0.83 x 100

6.1 x 46

1000 = 0.289 0C

Tb = T - 64.96 = 0.289 0C T = จดเดอดของสารละลาย = 65.249 0C

หามวลของ A ใน CHCl3

w1 = มวลของคลอโรฟอรม = 100.0 กรม w2 = มวลของ A = ? กรม Kb = 3.36 0C/mol/kg M2 = มวลโมเลกลของ A 115 Tb = 65.249 - 61.70 = 3.549 0C

(จดเดอดของ A และ B เทากนคอ 65.249 0C)

3.549 = 3.63 x 100

w 2 x 115

1000

w2 = 11.24 กรมตองใชสาร A เทากบ 11.24 กรม ตอบ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความร เรอง การคานวณมวลเปนรอยละจากสตร(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 16)

*********************************************************** สตรโมเลกลนอกจากจะใชคานวณมวลโมเลกลของสารประกอบแลว ยงสามารถนามาคานวณหา

มวลเปนรอยละของธาตตางๆ ในสารประกอบไดโดยทวๆ ไปการคานวณรอยละของสารประกอบนอกจากจะคานวณโดยการเทยบบญญต

ไตรยางคแลว ยงอาจจะพจารณาไดจากสตร

%A = T

A

w

w x 100

%A = รอยละของ AwA = มวลของ AwT = มวลของสารทงหมด

ในกรณทเปนการคานวณรอยละของธาต สามารถจะนามาเขยนใหมเปน

% ของธาต A = ของสารมวลโมเลกลโมล 1 ใน A มวลของ

x 100

โดยทวๆ ไปการคานวณรอยละของธาตควรจะทราบสตรโมเลกลของสารและมวลอะตอมของธาต เพอหามวลของธาตและมวลโมเลกลของสาร

ในกรณทโจทยกาหนดสตรของสารประกอบใหหรอกาหนดขอมลทจะใชคานวณสตรโมเลกลใหจะสามารถนามาคานวณรอยละไดโดยตรง แตถาไมกาหนดสตรของสารประกอบใหอาจจะตองใชโมล หรอปฏกรยาเคมเขาชวย

ตวอยางท 1 จงคานวณรอยละโดยมวลของธาตตางๆ ในกรดกามะถนวธทา กรดกามะถนคอ H2SO4 มมวลโมเลกล 98

จาก % ของธาต A = ของสารมวลโมเลกลโมล 1 ใน A มวลของ

x 100

H2SO4 2H + S + 4O1 โมล 2โมล 1 โมล 4 โมล98 กรม 2 กรม 32 กรม 4x16 กรม

% H = 42SOHมวล

2Hมวลx 100 =

98

2 x 100 = 2.04%

% S = 42SOHมวล

S มวลx 100 =

98

32 x 100 = 32.65%

% O = 42SOHมวล

O มวลx 100 =

98

16x4 x 100 = 65.31%

ตวอยางท 2 จงคานวณรอยละโดยมวลของนาผลกทมอยในผลกจนสวธทา ผลกจนส มสตรเปน CuSO4.5H2O มมวลโมเลกล 249.5

จาก % ของธาต A = ของจนสมวลโมเลกลโมล 1 ในจนสOHมวลของ 2

x 100

= O.5HCuSOโมล 5 OH มวลของ

24

2x 100 =

5.249

18x5 x 100 = 36.1%

ผลกจนสมนาผลก 36.1% โดยมวล ตอบตวอยางท 3 สารใดในขอตอไปน มกามะถนเปนองคประกอบในปรมาณมากทสด

ก. NaHSO3 ข. Na2S2O3 ค. H2S2O7 ง. Fe2(SO4)3

วธทา สารทจะม S เปนองคประกอบมากทสด กคอสารทม % โดยมวลของ S มากทสดนนเองก. NaHSO3 มวลโมเลกล = 104

% S = 4NaHSOมวล

S มวลx 100 =

104

32 x 100 = 30.77%

ข. Na2S2O3 มวลโมเลกล = 158

% S = 322 OSNaมวล

2S มวลx 100 =

158

32x2 x 100 = 40.51%

ค. H2S2O7 มวลโมเลกล = 178

% S = 722 OSHมวล

2S มวลx 100 =

178

32x2 x 100 = 35.96%

ง. Fe2(SO4)3 มวลโมเลกล = 399.7

% S = 342 )(SOFeมวล

3S มวลx 100 =

7.399

32x3 x 100 = 24.02%

Na2S2O3 ม %S มากทสด หรอเปนสารทม S เปนองคประกอบมากทสดนนเอง

ตวอยางท 4 สารประกอบชนดหนงเปนกาซประกอบดวยไนโตรเจนและออกซเจน เมอนาสารประกอบนมา 3.24 กรมทาใหสลายตวจนหมด ปรากฏวาไดกาซ N2 672 cm3 ท STP ทเหลอเปนกาซออกซเจน จงคานวณรอยละโดยมวลของออกซเจนในสารประกอบน

วธทา เปนการคานวณรอยละของธาตในสารประกอบเชนเดยวกน แตไมทราบสตรโมเลกลของสาร

% O = T

O

w

w x 100

wO = มวลของ O wT = มวลของสารทงหมดโจทยไมไดกาหนดมวลของออกซเจนใหโดยตรง แตกาหนดผานปรมาตรของ N2 ซงเมอทราบมวล

ของ N2 จะหามวลของ O2 ได

หามวลของ N2 จาก M

w = 4.22

V

M = 28, V = 672 cm3 = 0.672 dm3

28

w = 4.22

672.0

w = 0.84 กรมมวลของไนโตรเจนในสารประกอบเทากบ 0.84 กรม

หา % ของ Oมวลของสาร = 3.24 มวลของ N = 0.84 มวลของ O = 3.24 - 0.84 = 2.40 กรมwO = 2.40 , wT = 3.24

% O = 24.3

40.2 x 100 = 74.1

มออกซเจนเปนองคประกอบ 74.1 % โดยมวล ตอบ

ตวอยางท 5 สารละลายของกรดกามะถนในนาจานวนหนง จากการวเคราะหพบวามธาตกามะถนรอยละ 12.5 โดยมวล จงคานวณรอยละโดยมวลของกรดกามะถนในสารละลายดงกลาววธทา จากโจทย สารละลาย 100 กรม มธาต S 12.5 กรม

H2SO4 Sธาต S 32 กรม (1 โมล) ไดจากกรด H2SO4 = 98 กรม ( 1 โมล)

ธาต S 12.5 กรม ไดจากกรด H2SO4 = 98 x 32

5.12 กรม

= 38.3 กรมสารละลาย 100 กรม ม S 12.5 กรม ม H2SO4 38.3 กรม มกรด H2SO4 38.3 % โดยมวล ตอบ

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความร เรอง สตรเคม(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 17-18)

*************************************************************** สตรเคม หมายถง สญลกษณทใชเขยนแทนธาตหรอสารประกอบเพอแสดงองคประกอบของสาร

เหลานนวาประกอบดวยธาตใดบาง อยางละเทาใด หรอเปนอตราสวนเทาใด สตรบางประเภทยงใหรายละเอยดเพมเตมเกยวกบการจดเรยงอะตอมภายในโมเลกลดวย สตรเคมอาจจะแบงเปน 3 ประเภท คอ สตรโมเลกล สตรอยางงาย และสตรโครงสราง

ก. สตรโมเลกล (Molecular formula) หมายถง สตรทแสดงจานวนอะตอมของธาตทมอยใน 1 โมเลกล สตรโมเลกลจะทาใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง อยางละกอะตอม เชน

1. กาซคลอรน มสตรโมเลกลเปน Cl2 หมายความวากาซคลอรน 1 โมเลกล ประกอบดวยธาต Cl อยางเดยว จานวน 2 อะตอม

2. กรดอะซตก มสตรโมเลกลเปน C2H4O2 หมายความวา กรดอะซตก 1 โมเลกล ประกอบดวย ธาต C, H และ O จานวน 2, 4 และ 2 อะตอม ตามลาดบ ตวอยางสตรโมเลกล

ไฮโดรเจนเพอรออกไซด มสตรโมเลกลเปน H2O2

กรดไนตรก มสตรโมเลกลเปน HNO3

กาซโพรเพน มสตรโมเลกลเปน C3H8

ข. สตรอยางงาย (Empirical formula) หมายถง สตรทแสดงอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอมของธาตในสารประกอบ จะทาใหทราบวาสารประกอบนนประกอบดวยธาตอะไรบาง มอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอมทมารวมกนเปนสารประกอบเทาใด เชน

1. สตรอยางงายของไฮโดรเจนเพอรออกไซด คอ HO หมายความวาไฮโดรเจนเพอรออกไซดประกอบดวยธาต H และ O โดยมอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอม H : O = 1 : 1

2. สตรอยางงายของกรดแอซตก คอ CH2O หมายความวากรดแอซตกประกอบดวยธาต C , H และ O โดยมอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอม C : H : O = 1 : 2 : 1

3. สตรอยางงายของเอธานอล คอ C2H6O หมายความวาเอธานอลประกอบดวยธาต C , H และ O โดยมอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอม C : H : O = 2 : 6 : 1

สตรอยางงายและสตรโมเลกลของเอธานอลเหมอนกนคอ C2H6O เนองจากอตราสวนของจานวนอะตอม C , H และ O ใน 1 โมเลกลเปน C : H : O = 2 : 6 : 1 ซงเปนเลขอยางตาอยแลวตวอยางของสตรอยางงาย

นา (H2O) มสตรอยางงายเปน H2O

กรดซลฟรก (H2SO4) มสตรอยางงายเปน H2SO4

กลโคส (C6H12O6) มสตรอยางงายเปน CH2O

ความสมพนธระหวางสตรอยางงายกบสตรโมเลกลสตรโมเลกลเปนสตรทแสดงจานวนอะตอมทงหมด ใน 1 โมเลกล ในขณะทสตรอยางงาย แสดง

อตราสวนอยางตาของจานวนอะตอมใน 1 โมเลกล จากตวอยางของสตรโมเลกลและสตรอยางงาย จะเหนไดวาเมอทราบสตรโมเลกล กจะทราบสตรอยางงาย เนองจากสตรทงสองประเภทมสวนสมพนธกนดงน

สตรโมเลกล = (สตรอยางงาย)nเมอ n = 1, 2, 3, …….

เมอทราบสตรโมเลกล กจะสามารถหาสตรยางงายได และในทางตรงกนขามเมอทราบสตรอยางงายกสามารถหาสตรโมเลกลได

ตารางท 1 ตวอยางแสดงความสมพนธของสตรโมเลกลและสตรอยางงายสารประกอบ สตรโมเลกล สตรอยางงาย

กรดแอซตกกลโคสนาไฮโดรเจนเพอรออกไซดเอธลนอะเซธลนกรดคารบอนก

C2H4O2 = (CH2O)2

C6H12O6 = (CH2O)6

H2O = (H2O)1

H2O2 = (HO)2

C2H4 = (CH2)2

C2H2 = (CH)2

H2CO3 = (H2CO3 )1

CH2OCH2OH2OHOCH2

CHH2CO3

ค. สตรโครงสราง (Structural formula) หมายถง สตรทแสดงวาใน 1 โมเลกลของสารนนประกอบดวยธาตใดบาง อยางละกอะตอม และแตละอะตอมจดเรยงตวกนอยางไร

สตรโครงสรางนอกจากจะทาใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง อยางละกอะตอม แลวยงบอกตาแหนงของอะตอมทจดเรยงตวในโมเลกลดวย ทาใหทราบวาแตละอะตอมยดเหนยวกนอยางไร

สตรโครงสรางสามารถเขยนได 2 แบบ คอสตรโครงสรางแบบจด และสตรโครงสรางแบบเสน เชน กรดแอซตก มสตรโมเลกลเปน C2H4O2 และ มสตรโครงสรางดงน

H

HH C C O H

O

H C C O HH

H

O

แบบจด แบบเสน

หมายความวา กรดอะซตก 1 โมเลกล ประกอบดวยธาต C, H และ O จานวน 2 , 4 และ 2 อะตอม ตามลาดบ โดยแตละอะตอมจดเรยงตวกนดงแสดงในแผนภาพขางตน

เอธานอล มสตรโมเลกลเปน C2H6O และมสตรโครงสรางดงน

H C C O HH H

H H HH

HHH C C O H

แบบจด แบบเสน หมายความวา เอธานอล 1 โมเลกล ประกอบดวย ธาต C, H และ O จานวน 2 , 6 และ 1

อะตอม ตามลาดบ โดยแตละอะตอมจดเรยงตวกนดงแสดงในแผนภาพขางตนตารางท 2 ตวอยางสตรโมเลกล สตรอยางงาย และสตรโครงสรางของสารบางชนด

ชอสาร สตรโมเลกล สตรอยางงาย สตรแบบจด สตรแบบเสนคลอรน Cl2 Cl2 Cl Cl Cl - Cl

ออกซเจน O2 O2 OO O = O

ไนโตรเจน N2 N2 N N N N

คารบอนไดออกไซด CO2 CO2 O C O O = C =O

นา H2O H2O H O H H - O - H

ไฮโดรเจนไซยาไนด HCN HCN H C N H - C N

เอธานอล C2H5OH C2H5OHH C C O H

H H

H H HH

HHH C C O H

มเธน CH4 CH4

H

HH C H H C H

H

Hกรดคารบอนก H2CO3 H2CO3

OH O C O H H - O - C - O - H

Oกรดอะซตก CH3COOH CH3COOH

H

HH C C O H

OH C C O H

H

H

O

โบรอนไตรคลอไรด BCl3 BCl3 Cl B ClCl

Cl - B - ClCl

เอธลน C2H4 CH2 H C C HH H HH

H C C H

จากตารางจะเหนไดวา1. สารบางชนดมสตรอยางงาย และสตรโมเลกลเปนสตรเดยวกน เชน นา กาซออกซเจน2. สารบางชนดมสตรอยางงาย และสตรโมเลกลแตกตางกน เชน เอทลน เปนตน3. สารตางชนดกนอาจจะมสตรอยางงายเหมอนกน แตมสตรโมเลกลทแตกตางกน (บางชนดมสตร

โมเลกลเหมอนกนดวย) เชน กรดแอซตก กบฟอรมาลดไฮด มสตรอยางงายเปน CH2O เหมอนกน4. สารบางชนดมสตรอยางงาย และสตรโมเลกล เหมอนกน แตมสตรโครงสรางทตางกน เชน

กรดโพรพาโนอก กบเมธลอะซเตต และ เมธลอเทอร กบเอธานอล--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การคานวณทเกยวของกบสตรเคม1. การหาสตรเอมพรคลและสตรโมเลกลสตรเคมนนมทงสตรเอมพรคล (หรอเดมเรยกวา สตรอยางงาย) สตรโมเลกลและสตรโครงสราง ซง

ในทนจะกลาวถงเฉพาะสตรโมเลกลเทานนสตรแอมพรคลเปนสตรทแสดง “อตราสวนของอะตอมของธาตในสารประกอบ” ซงกคอ “อตรา

สวนของโมลอะตอมของธาตในสารประกอบ” นนเอง เชน กรณสตรเอมพรคลของกรดอะซตก (C2H4O2) คอ CH2O

CH2O C + 2H + Oอตราสวนจานวนอะตอม C : H : O = 1 : 2 : 1อตราสวนจานวนโมลอะตอม C : H : O = 1 : 2 : 1

สตรเอมพรคลของเอธานอล คอ C2H6OC2H6O 2C + 6H + O

อตราสวนจานวนอะตอม C : H : O = 2 : 6 : 1อตราสวนจานวนโมลอะตอม C : H : O = 2 : 6 : 1

จะเหนวา อตราสวนของจานวนอะตอมและอตราสวนของจานวนโมลอะตอม มคาเทากน ดงนนในการหาสตรเอมพรคลอาจจะพจารณาจากจานวนอะตอมหรอ จานวนโมลอะตอมกได แลวแตวาวธการใดจะสะดวกและงายกวากน ปกตโจทยจะกาหนดปรมาณขององคประกอบใหในเทอมของมวล ซงถานามาคานวณเปนจานวนอะตอมจะยงยากกวาการคานวณเปนโมลอะตอม ดงนนการคานวณสตรอยางงายจงนยมทาผานโมลอะตอม

การกาหนดปรมาณของธาตทเปนองคประกอบจะกาหนดมวลของธาตแตละชนดโดยตรง หรอ

อาจจะกาหนดโดยทางออม เชน กาหนดเปนรอยละโดยมวลหรอกาหนดผานปฏกรยาเคม จากมวลของธาตแตละชนด จะคานวณโมลไดโดยใชความสมพนธดงน

หรอ จานวนโมล = มวลอะตอมมวล

n = M

w

ซงเมอทราบจานวนโมล ของธาตทกตวแลว นามาเทยบอตราสวนกน และทาใหเปนเลขลงตวอยางตา จะไดอตราสวน ของจานวนโมลอะตอม หรอไดสตรเอมพรคลนนเอง

การคานวณสตรเอมพรคล สรปเปนหลกการทวๆ ไป ไดดงน1. ตองทราบวาสารประกอบนนมธาตอะไรบาง2. ธาตแตละชนดมมวลเปนเทาใด3. คานวณจานวนโมลของธาตแตละชนด4. นาจานวนโมลมาเทยบอตราสวนพรอมกบทาใหเปนเลขลงตวอยางตา จะไดสตรเอมพรคลการทาอตราสวนของจานวนโมลอะตอมใหเปนเลขลงตวอยางตาอาจจะทาไดดงน1. ทาจานวนโมลของธาตแตละตวใหเปนเลขทศนยม2. นาจานวนโมลทมคานอยทสดในขอ 1 หารตลอดอตราสวนนน ถาไดเปนเลขลงตวอยางตาจะได

สตรเอมพรคล3. ในกรณททาขอ 2. แลวยงไดเปนเลขไมลงตว ถาคาทไดใกลเคยงกบเลขจานวนเตมมาก ใหปดเปน

เลขจานวนเตมได แตถาคาทไดตางจากเลขจานวนเตมมาก ใหหาตวคณทเหมาะสมคณตลอดเพอใหไดเปนเลขจานวนเตม หรอใกลเคยงกบเลขจานวนเตมมากทสด ซงจะไดสตรเอมพรคล

พจารณาตวอยางเพอประกอบความเขาใจดงตอไปน

ก. ถาโมลของ A : B : C = 12

6.54 : 1

1.9 : 16

6.36

ใหหาสตรเอมพรคลตามขนตอนดงกลาวคอ1. ทาใหเปนเลขทศนยม โมลของ A : B : C = 4.55 : 9.1 : 2.292. หารตลอดดวยตวเลขคานอยทสดคอ 2.29 โมลของ A : B : C = 2 : 4 : 1 สตรเอมพรคล คอ A2B4C

ข. ถาโมลของ A : B : C = 2.93 : 5.02 : 1.01 ใหปดเปนเลขจานวนเตมโมล A : B : C = 3 : 5 : 1 สตรเอมพรคล คอ A3B5C

ค. ถาโมลของ A : B : C = 1.98 : 2.50 : 0.49กรณนปดใหเปนเลขจานวนเตมไมได ใหนาคาทนอยทสดหารตลอดโมล A : B : C = 4.05 : 5.10 : 1.00 แลวจงปดใหเปนเลขจานวนเตม

โมล A : B : C = 4 : 5 : 1 สตรเอมพรคล คอ A4B5Cง. ถาโมลของ A : B : C = 1.97 : 0.65 : 4.25 ใหหารตลอดดวย 0.65 (คานอยทสด)

โมล A : B : C = 3.03 : 1.00 : 6.53เนองจากไดอตราสวนของเลขทไมลงตวและปดใหเปนจานวนเตมไมได จงตองหาตวคณท

เหมาะสมมาคณตลอด ในทนคณดวย 2โมล A : B : C = 6.06 : 2.00 : 13.06 แลวจงปดใหเปนเลขจานวนเตม สตรเอมพรคล คอ A6B2C13

ตวอยางท 1โลหะ A 0.81 กรม ทาปฏกรยาพอดกบออกซเจน 0.32 กรม ไดสารประกอบออกไซดเพยงชนเดยว สารทไดมอตราสวนจานวนอะตอมของโลหะ A ตออกซเจนเปนเทาใด (O = 16, A=27)

วธทา จากสตร n = M

w

โมลของ A = 27

81.0

โมลของ O = 16

32.0

โมลของ A : O = 27

81.0 : 16

32.0

= 0.03 : 0.02 = 3 : 2

อตราสวนของจานวนโมล กคออตราสวนของจานวนอะตอม อตราสวนของจานวนอะตอม A : O = 3 : 2 ตอบ

ตวอยางท 2 สารบรสทธชนดหนงประกอบดวยธาตไฮโดรเจน 0.250 กรม คารบอน 1.500 กรม และคลอรน 8.875 กรม จงคานวณสตรเอมพรคลของสาน

วธทา โมลของ H = 1

250.0

โมลของ C = 12

500.1

โมลของ Cl = 5.35

875.8

โมลของ C : H : Cl = 1

250.0 : 12

500.1 : 5.35

875.8

= 0.125 : 0.250 : 0.250= 1 : 2 : 2

อตราสวนจานวนโมล = อตราสวนจานวนอะตอม

อตราสวนจานวนอะตอม = 1 : 2 : 2สตรเอมพรคล คอ CH2Cl2 ตอบ

ตวอยางท 3 เหลกมมวลอะตอม 55.8 เหลกออกไซดชนดหนง 12.00 กรม เมอนามาวเคราะหพบวามออกซเจน 3.315 กรมจงคานวณสตรเอมพรคลของเหลกออกไซดชนดนวธทา เหลกออกไซด 12.00 กรม มออกซเจน 3.315 กรม

มเหลก = 12.00 - 3.315 = 8.685 กรม

โมลของ Fe : O = 8.55

685.8 : 16

315.3 = 0.156 : 0.207 = 3 : 4

สตรเอมพรคลของออกไซดคอ Fe3O4 ตอบตวอยางท 4 สารประกอบไฮโดรคารบอนชนดหนง 2.7 กรม จากการวเคราะหพบวามคารบอน 85.7% โดยมวล สตรเอมพรคลของไฮโดรคารบอนคออะไร วธทา สารประกอบม C = 85.7% โดยมวล

ม H = 100 - 85.7 = 14.3 %หรอสารประกอบ 100 กรม ม C 85.7 กรม และ H 14.3 กรม (มวลของไฮโดรคารบอน

2.7 กรม ไมจาเปนตองนามาคก เพราะคดจาก % ทกาหนดใหแลว)

โมลของ C : H = 12

7.85 : 1

3.14 = 7.14 : 14.3 = 1 : 2

สตรเอมพรคลคอ CH2 ตอบตวอยางท 5 สารประกอบชนดหนง ประกอบดวยธาต C, H และ O เทานน จากการวเคราะหพบวาสารประกอบนม C 40.0% , H 6.7 % โดยมวล ทเหลอเปนออกซเจน จงคานวณสตรเอมพรคลของสารประกอบนวธทา สารประกอบม C 40.0% , H 6.7 %

ม O = 100 - 40.0 - 6.7 = 53.3 %

โมลของ C : H : O = 12

0.40 : 1

7.6 : 16

5.53 = 3.33 : 6.7 : 3.34 = 1 : 2 : 1

สตรเอมพรคลคอ CH2O ตอบตวอยางท 6 สารประกอบ A และ B ตางกมธาตไนโตรเจนและธาตออกซเจนเปนองคประกอบ เมอนาสารประกอบทงสองนไปทาการวเคราะหพบวา 58 กรมของสารประกอบ A มธาตไนโตรเจน 27 กรม และ 72 กรม ของสารประกอบ B มธาตไนโตรเจน 46 กรม ถาสารประกอบ A คอ NO สารประกอบ B คออะไรวธทา โจทยถามสตรของสารประกอบ B จงพจารณาเฉพาะมวลของธาตใน B

มธาตออกซเจน = 72 - 46 = 26 กรม

โมลของ N : O = 14

46 : 32

26 = 3.29 : 1.63 = 2 : 1

สตรเอมพรคลของ B คอ N2O ตอบ

ตวอยางท 7 สารประกอบ A ประกอบดวยธาต C, H และ O เทานน เมอนาสาร A 2.95 กรม เผาในบรรยากาศของกาซ O2 จานวนมากเกนพอ หลงการเผาไหมอยางสมบรณได CO2 และ H2O 6.60 และ 3.15 กรม ตามลาดบ สตรเอมพรคลของสาร A คออะไรวธทา เปนการหาสตรเอมพรคลเชนเดยวกน แตการกาหนดปรมาณของธาตเปนการกาหนดทางออมอาศยปฏกรยาเคม A ( C, H,O) 2O CO2 + H2O

2.95 กรม 6.60 กรม 3.15 กรมขนแรก ตองหามวลของ C, H และ O กอนพจารณาจากสมการ C ในสาร A จะกลายเปน CO2 และ H ในสาร A จะกลายเปน H2O โดย

อาศยกฎทรงมวล มวลของ C ในสาร A ยอมเทากบใน CO2 และมวลของ H ในสาร A ยอมเทากบใน H2Oก. คานวณมวลของ C ใน CO2

ข. คานวณมวลของ H ใน H2Oค. คานวณมวลของ O โดยนามวลของ C และ H ลบออกจากมวลของสาร A (มวลของ O

จะคานวณโดยตรงจาก CO2 และ H2O ไมได เพราะ O2 บางสวนจะไดจากกาซ O2)หลงทราบมวลของ C, H และ O แลวจงนาไปคานวณสตรอยางงายในทานองเดยวกบตวอยางอนๆ หามวลของ C จาก CO2 CO2 C

CโมลCO โมล 2 =

1

1

โมลของ C = โมลของ CO2

C)M

w( =

2CO)M

w(

12

w = 44

60.6

w = มวล C = 1.80 กรมหามวลของ H จาก H2O H2O 2H

HโมลOH โมล 2 =

2

1

โมลของ H2O = 2

1 โมลของ H

OH2)

M

w( =

2

1 x H)M

w(

18

15.3 = 2

1 x1

w

w = มวล H = 0.35 กรมหามวลของ O มวล O = มวล A - มวล C - มวล H

= 2.95 - 1.80 - 0.35 = 0.80 กรมหาสตรเอมพรกล

โมล C = 12

80.1 , โมล H = 1

35.0 , โมล O = 16

80.0

โมล C : H : O = 12

80.1 : 1

35.0 : 16

80.0 = 0.15 : 0.35 : 0.05 = 3 : 7 : 1

ดงนน สตรเอมพรคลคอ C3H7O ตอบตวอยางท 8 จากการวเคราะหสารอนทรยชนดหนงพบวาประกอบดวยธาต C, H, O และ N เมอนาสารตวอยางนมา 1.279 กรม เผาไหมในอากาศจานวนมาก หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณได CO2 และ H2O 1.60 และ 0.77 กรม ตามลาดบ เมอนาสารตวอยางมาใหม 1.625 กรม พบวามธาต N 0.216 กรม จงคานวณสตรเอมพรคลของสารตวอยางนวธทา มวลของ C หาไดจาก CO2 1.60 กรม

มวลของ H หาไดจาก H2O 0.77 กรมมวลของ N หาไดจากการวเคราะหตวอยางครงท 2 (ตองใชมวล 1.279 กรมเทากน)มวลของ O หาไดจากทเหลอ

หามวลของ C X (C,H,O,N) CO2 C โมล C = โมล CO2

C)M

w( =

2CO)M

w(

12

w = 44

60.1

w = มวล C = 0.436 กรมหามวลของ H X (C,H,O,N) H2O 2H

HโมลOH โมล 2 =

2

1

โมลของ H2O = 2

1 โมลของ H

OH2)

M

w( =

2

1 x H)M

w(

18

77.0 = 2

1 x1

w

w = มวล H = 0.086 กรมหามวลของ N สารตวอยาง 1.625 กรมม N = 0.216 กรม

สารตวอยาง 1.279 กรมม N = 0.216 x 625.1

279.1 = 0.170 กรม

(มวลของ N ตองคานวณจากปรมาณของสารตวอยางเทากบการทดลองครงแรก)หามวลของ O มวล O = มวล X - มวล C - มวล H - มวล N

= 1.279 - 0.436 - 0.086 - 0.170 = 0.587 กรมหาสตรเอมพรคล

โมล C = 12

436.0 , โมล H = 1

086.0 , โมล N = 14

170.0 , โมล O = 16

587.0

โมล C : H : N : O = 12

436.0 : 1

086.0 : 14

170.0 : 16

587.0

= 0.036 : 0.086 : 0.012 : 0.036 = 3 : 7 : 1 : 3 สตรเอมพรคลคอ C3H7NO3 ตอบ

ตวอยางท 9 จากการวเคราะหสารประกอบทมนาผลกชนดหนงพบวาในสารประกอบน 7.15 กรม ม Na 1.15 กรม C 0.30 กรม และ O 5.20 กรม ทเหลอเปน H จงหาสตรเอมพรคลของสารประกอบทมนาผลกนวธทา มวลของ H = มวลของสาร - มวล Na - มวล C - มวล O

= 7.15 - 1.15 - 0.30 - 5.20 = 0.50 กรม

โมล Na = 23

15.1 , โมล C = 12

30.0 , โมล O = 16

20.5 , โมล H = 1

5.0

โมล Na : C : O : H = 23

15.1 : 12

30.0 : 16

20.5 : 1

5.0

= 0.050 : 0.025 : 0.325 : 0.500 = 2 : 1 : 13 : 20สตรเอมพรคลคอ Na2CO13H20 หรอ Na2CO3.10H2O ตอบ

การคานวณสตรเอมพรคลของแรการวเคราะหแร สวนใหญจะทาในรปของออกไซดของธาตองคประกอบ เชน K2O, SiO2, CaO เปน

ตน การหาสตรเอมพรคลของแรกคอ การหาอตราสวนของจานวนโมเลกลของออกไซดในแรเหลานนการคานวณสตรเอมพรคลของแรทาไดทานองเดยวกบการหาสตรเอมพรคลทวๆไป แตสตรเอมพร

คลเปนการหาอตราสวนจานวนอะตอม หรอ อตราสวนของจานวนโมลอะตอมของธาตองคประกอบ แตสตรเอมพรคลของแรเปนการหาอตราสวนจานวนโมเลกลหรอจานวนโมลของออกไซดตางๆ ทมในแรนนตวอยางท 10 จากการวเคราะหแรชนดหนงพบวา แรชนดน 12.05 กรม ประกอบดวย CaO 2.80 กรม K2O 2.35 กรม และ SO3 6.00 กรม ทเหลอเปนนา จงคานวณสตรเอมพรคลของแรชนดนวธทา หามวลของสารแตละชนดกอน ทาใหเปนโมลแลวจงนาไปคานวณสตรเอมพรคล

มวล H2O = มวลแร - มวล CaO - มวล K2O - มวล SO3

= 12.05 - 2.80 - 2.35 - 6.00 = 0.90 กรม

โมล CaO = 56

80.2 , โมล K2O = 94

35.2 , โมล SO3 =80

00.6 , และโมล H2O = 18

90.0

โมล CaO : K2O : SO3 : H2O = 56

80.2 : 94

35.2 : 80

00.6 : 18

90.0

= 0.05 : 0.025 : 0.075 : 0.05 = 2 : 1 : 3 : 2สตรเอมพรคลคอ 2CaO.K2O.3SO3 .2H2O ตอบ

ตวอยางท 11 จงคานวณสตรเอมพรคลของแรซลเกตชนดหนงซงประกอบดวย K2O 21.53% Al2O3 23.36 % และ SiO2 55.06% โดยมวลวธทา จากความหมายของ % องคประกอบ แสดงวาแรซลเกต 100 กรม ม K2O 21.53 กรม Al2O3

23.36 กรมและ SiO2 55.06 กรมมวลโมเลกลของ K2O = 94 , Al2O3 = 102 และ SiO2 = 60

โมลของ K2O = 94

53.21 , โมล Al2O3 = 102

36.23 , โมล SiO2 = 60

06.55

โมล K2O : Al2O3 : SiO2 = 94

53.21 : 102

36.23 : 60

06.55 = 0.229 : 0.229 : 0.918 = 1 : 1 : 4

สตรเอมพรคล คอ K2O.Al2O3.4SiO2 ตอบ

2. การคานวณสตรโมเลกลสตรโมเลกลอาจจะคานวณไดหลายวธตามลกษณะของขอมลทกาหนดให เชน คานวณจากสตร

เอมพรกล คานวณจากกฎของกาซ เปนตนก. การคานวณสตรโมเลกลจากสตรเอมพรคล สตรโมเลกลและสตรเอมพรคลมความสมพนธกน

ตามสมการ

สตรโมเลกล = (สตรเอมพรคล)n

เมอ n = 1, 2, 3, ….หมายความวา ถาทราบสตรอมพรคล จะนาไปคานวณสตรโมเลกลได ถามขอมลเพยงพอทจะหาคา

n เชน ขอมลจากมวลโมเลกล เปนตนการคานวณสตรโมเลกลจากสตรเอมพรคล มโดยทวๆ ไป ดงน1. ตองคานวณหาสตรเอมพรคลกอน2. สมมตสตรโมเลกล โดยใชความสมพนธ

สตรโมเลกล = (สตรเอมพรคล)n

3. คานวณหาคา n โดยใชขอมลจากมวลโมเลกล คอมวลโมเลกล = ผลบวกของมวลอะตอมของธาตทงหมดรวมกนเมอไดคา n จะไดสตรโมเลกล

ตวอยางท 12 สารประกอบชนดหนงเกดจากการรวมตวของคารบอน 6 กรม ไฮโดรเจน 1 กรม และซลเฟอร

8 กรม ถาสารประกอบนนมมวลโมเลกลเทากบ 240 สตรโมเลกลของสารประกอบนเปนอยางไรก. CH2S ข. C2H2S ค. C4H8S ง. C8H16S4

วธทา หาสตรเอมพรคล

โมล C = 12

6 , โมล H = 1

1 , โมล S = 32

8

โมล C : H : S = 12

6 : 1

1 : 32

8 = 0.5 : 1.0 : 0.25 = 2 : 4 : 1

สตรเอมพรกลคอ C2H4S

หาสตรโมเลกล สมมตใหสตรโมเลกลเปน (C2H4S)n

มวลโมเลกล = (C2H4S)n = 240

240 = (2C + 4H + S)n240 = (2x12 + 4 x1 + 32)nn = 4

สตรโมเลกล คอ (C2H4S)4 = C8H16S4 ตอบ

ตวอยางท 13 สารประกอบชนดหนงประกอบดวยธาตคารบอน 24.3% ธาตไฮโดรเจน 4.1 % และทเหลอเปนธาตคลอรน ถาสารนมมวลโมเลกลเทากบ 99 จงคานวณสตรโมเลกลของสารนวธทา ม C = 24.3% , H = 4.1 %

ม Cl = 100 - 24.3 - 4.1 = 71.6 %หาสตรเอมพรคล

โมลของ C : H : Cl = 12

3.24 : 1

1.4 : 5.35

6.71 = 1 : 2 : 1

สตรเอมพรคล คอ CH2Clหาสตรโมเลกล

มวลโมเลกล = (CH2Cl)n

99 = (12 + 2x1 + 35.5)n n = 2

สตรโมเลกล = (CH2Cl)2 = C2H4Cl2 ตอบ

ตวอยางท 14 กาซไฮโดรคารบอนชนดหนงประกอบดวยธาตคารบอน 82.7% และธาตไฮโดรเจน 17.3% โดยมวล ถากาซนมคาความหนาแนนเปน 2.59 กรม/ลตร ท STP จงคานวณสตรโมเลกลของกาซนวธทา หาสตรเอมพรคล

โมลของ C : H = 12

7.82 : 1

3.17

= 2 : 5 สตรเอมพรคล คอ C2H5

หามวลโมเลกลกาซมความหนาแนน = 2.59 กรม/ลตร ท STPท STP กาซ 1 ลตรหนก = 2.59 กรมท STP กาซ 22.4 ลตรหนก = 2.59 x 22.4 กรม = 58.0 กรมมวลโมเลกลของกาซ = 58.0

หาสตรโมเลกล

มวลโมเลกล = (C2H5)n

58.0 = (12x2 + 5x1)n n = 2

สตรโมเลกล = (C2H5)2 = C4H10 ตอบ

ตวอยางท 15 คลอไรดของโลหะ M ประกอบดวยโลหะ M 45.6% โดยมวลและมมวลโมเลกล 260 กาหนดใหวา 1 โมเลกลของคลอไรดของโลหะ M มโลหะ M เพยง 1 อะตอมเทานน จงคานวณสตรโมเลกลของคลอไรดของ Mวธทา เนองจากคลอไรด 1 โมเลกล มธาต M หนงอะตอม สตรโมเลกลจงเปน MCln ซงแสดงวาสตรโมเลกลและสตรเอมพรคลเปนสตรเดยวกน

เนองจากการหาสตรเอมพรคลตองทราบมวลอะตอมของ M ดงนนจงตองสมมตมวลอะตอมของ M กอน หลงจากนนจงใชขอมลจากมวลโมเลกลคานวณมวลอะตอมและสตรโมเลกล

หาสตรเอมพรคล ใหมวลอะตอมของ M = Xคลอไรด 100 กรม ม M 45.6 กรม และ Cl 54.4 กรม

โมล M = x

6.45 และโมล Cl = 5.35

4.54

โมล M : Cl = x

6.45 : 5.35

4.54 …………………………. (1)

หาสตรโมเลกล ใหสตรโมเลกลเปน MCln

โมล M : Cl = 1 : n …………………………. (2)จากสมการ (1) = (2)

1 : n = x

6.45 : 5.35

4.54

จะได n

1 = 5.35

4.54/

x

6.45 หรอ

n

1 = x

6.45 x 4.54

5.35

x = 29.76n …………………………. (3) มวลโมเลกล MCln = 260โมล M + nCl = x + 35.5n = 260 ………………..(4)

แทนคา x ในสมการ (3) ลงใน (4) จะไดคา n และ x ออกมาดงนn = 4 ; x = 118

สตรโมเลกล คอ MCl4 ตอบตวอยางท 16 สารอนทรยชนดหนงมสตรเอมพรคลเปน CH2O เมอนาสารชนดน 1.8 กรม ละลายในเบนซน 100 กรม ปรากฏวาไดสารละลายทมจดเยอกแขงตากวาเบนซน 0.98 0C ถา Kf ของเบนซนเทากบ 4.9 0C จงคานวณสตรโมเลกลของสารนวธทา ขนแรกตองหามวลโมเลกลของสารอนทรยกอน แลวจงนามาคานวณสตรโมเลกล

หามวลโมเลกล

จาก Tf = Kf x 1

2

w

w x2M

1000

Kf = 4.9 0C/mol/kg w1 = มวลของเบนซน = 100 gTf = 0.98 0C w2 = มวลของสาร = 1.8 gM2 = ?

แทนคา 0.98 = 4.9 x 100

8.1 x 2M

1000

M2 = 90มวลโมเลกลของสาร = 90

หาสตรโมเลกล ใหสตรโมเลกลเปน (CH2O)n

มวลโมเลกลจากสตร (CH2O)n = 90 (12 + 2x1 + 16)n = 90

n = 3สตรโมเลกลคอ (CH2O)3 หรอ C3H6O3 ตอบ

ตวอยางท 17 สารอนทรยชนดหนงประกอบดวยธาต C, H และ O เทานนสารชนดนละลายไดในเอธานอลและไมมการแตกตวเปนไอออน เมอนาสารน 7.3 กรม ละลายในเอธานอล 100 กรม ปรากฏวาไดสารละลายมจดเดอดเพมขน 0.61 0C จากการวเคราะหพบวาสารนประกอบดวย C 49.32% และ H 6.85% โดยมวล จงคานวณสตรโมเลกลวธทา หาสตรเอมพรคล

โมล C: H : O = 12

32.49 : 1

85.6 : 16

6.85-49.32-100

= 3 : 5 : 2สตรเอมพรคล คอ C3H5O2

หามวลโมเลกล

Tb = Kb x 1

2

w

w x2M

1000

Kb = 1.22 0C/mol/kg w1 = มวลของเอธานอล = 100 gTf = 0.61 0C w2 = มวลของสาร = 7.3 gM2 = ?

แทนคา 0.61 = 1.22 x 100

3.7 x 2M

1000

M2 = 146มวลโมเลกลของสาร = 146

หาสตรโมเลกลใหสตรโมเลกลเปน (C3H5O2)n

มวลโมเลกลจากสตร (C3H5O2)n = 146(12x3 + 5x1 + 16x2)n = 146

n = 2สตรโมเลกลคอ (C3H5O2)2 หรอ C6H10O4 ตอบ

ข. การคานวณสตรโมเลกลของกาซในกรณทเปนกาซยงสามารถคานวณสตรโมเลกลโดยการประยกตใชกฎอาโวกาโดรหลกเกณฑทวๆ ไปสาหรบการหาสตรโมเลกลของกาซ มดงน1. ใชไดกบกรณทสารทกตวในปฏกรยาเปนกาซ2. ตองทราบปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและปรมาตรของกาซทเกดจากปฏกรยา3. ทาปรมาตรทงหมดใหเปนเลขลงตวอยางตา4. ใชสมมตฐานของอาโวกาโดรเปลยนปรมาตรของกาซใหเปนโมเลกลและเขยนเปนสมการ5. เทยบดวา กาซทโจทยถาม 1 โมเลกล มอะไรบาง อยางละกอะตอม จะไดสตรโมเลกล

ตวอยางท18 กาซชนดหนงประกอบดวยธาต C, H, และ O เทานน กาซชนดนปรมาตรเมอนามาเผาจะให CO2 3 ปรมาตร ไอนา 4.5 ปรมาตร และ N2 0.5 ปรมาตร วดปรมาตรทอณหภมและความดนเดยวกน กาซนจะมสตรเอมพรคลเปนอยางไร ?วธทา ขนแรก ตองหาสตรโมเลกลกอน แลวจงเปลยนเปน สตรเอมพรคล

X + O2 CO2 + H2O + N2

1V 3 V 4.5 V 0.5 Vเขยนเปนสมการ X + O2 3CO2 + 4.5H2O + 0.5N2

X ประกอบดวยธาต C ,H และ N จานวน C ทมอยใน X จะกลายเปน CO2 จนหมด ดงนนจงหาจานวนอะตอมของ C ไดจาก CO2 , H จาก H2O และ N จาก N2

X + O2 3CO2 + 4.5H2O + 0.5N2

3C 9H 1 Nจากจานวนอะตอมของ C , H และ N ใน CO2 , H2O และ N2 แสดงวา 1 โมเลกลของ X

ประกอบดวย C 3 อะตอม , H 9 อะตอม , N 1 อะตอม สตรโมเลกล คอ C3H9N สตรเอมพรคล คอ C3H9N ตอบ

ตวอยางท 19 กาซชนดหนง 80 cm3 เมอนามาทาใหสลายตวจนหมด จะไดกาซ H2 120 cm3 และกาซ N2

40 cm3 ถาการวดปรมาตรของกาซเหลานทอณหภมและความดนเดยวกน จงคานวณสตรเอมพรคลของกาซวธทา กาซ X H2 + N2

80 cm3 120 cm3 40 cm3

เปลยนเปนจานวนโมลและเขยนเปนสมการ1 โมเลกล 3/2 โมเลกล ฝ โมเลกล

X 2

3 H2 + ฝ N2

หรอ X 3H + 1 N นนคอ X 1 โมเลกลม H 3 อะตอม , N = 1 อะตอม สตรโมเลกลของ X คอ NH3 สตรเอมพรคลของ X คอ NH3 ตอบ

ตวอยางท 20 กาซไฮโดรคารบอนชนดหนง 20 cm3 เผารวมกบ O2 จานวนมากเกนพอ ปรากฏวาไดกาซ CO2 80 cm3 และไอนา 80 cm3 ถาการวดปรมาตรของกาซทาทอณหภมและความดนเดยวกนทกครง จงหาจานวนอะตอมทมอยใน 1 โมเลกล และมวลโมเลกลของกาซนวธทา ตองหาสตรโมเลกลกอนจงจะหาจานวนอะตอมและมวลโมเลกลได

กาซ X + O2 CO2 + H2O20 cm3 80 cm3 80 cm3

หรอ 1 cm3 4 cm3 4 cm3

หรอ 1 โมเลกล 4 โมเลกล 4 โมเลกล X + O2 4 CO2 + 4H2O1 โมเลกล 4 C 8 H

C และ H ในกาซ X จะกลายเปน CO2 และ H2O ดงนนจงหาจานวนอะตอมของ Cจากจานวนโมเลกลของ CO2 และจานวนอะตอมของ H จาก H2O

1 โมเลกลของกาซ X ม C 4 อะตอม และ H 8 อะตอมสตรโมเลกล คอ C4H8 มวลโมเลกล = (4 x 12) + (8 x1) = 56จานวนอะตอมใน 1 โมเลกล = 12 อะตอม ตอบ

ใบความร เรอง สมการเคม(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 19)

*************************************************************************************สมการเคม หมายถง ภาษายอในการแสดงปฏกรยาเคมตาง ๆ สมการเคมเปนสญลกษณทใช

เขยนแทนปฏกรยาทเกดขน และเขยนขนไดจากผลการทดลองทเกดขนจรง ๆ เทานน ลกษณะของสมการเคม

สมการเคมประกอบดวย 2 สวน คอ สารตนตน (Reactant) และสารผลตภณฑ (Product)1. สารตงตน (Reactant) หมายถง สารทเขาทาปฏกรยากน กาหนดใหเขยนสญลกษณและสตร

ของสารตงตนไวทางซายของสมการ2. สารผลตภณฑ (Product) หมายถง สารทเกดจากปฏกรยา กาหนดใหเขยนสญลกษณและสตร

ของผลตภณฑไวทางขวาของสมการระหวางสารตงตนและสารผลตภณฑ จะมเครองหมาย หรอ = หรอ คนอยรปแบบของสมการทว ๆ ไปเปนดงน สารตงตน ผลตภณฑเชน 2NO2 N2O4

P4O10 2P2O5

ในกรณทสารตงตนและผลตภณฑมากกวา 1 ชนด ใหใชเครองหมายบวกคนระหวางสารเหลานนเชน 2H2 + O2 2H2O

2KI + Pb(NO3)2 PbI2 + 2KNO3

สมการเคมทาใหทราบอะไรบางสมการเคมทดลแลวจะทาใหทราบถงความสมพนธเชงปรมาณของสารตาง ๆ ทเกยวของในปฏกรยา

เชน- ทาใหทราบวามรสารใดเปนสารตงตน และสารผลตภณฑ- ปรมาณของสารตงตนททาปฏกรยาพอดกน และปรมาณของสารผลตภณฑทเกดขนเปนเทาใด- ทาใหสามารถคานวณปรมาณของสารใดสารหนงในปฏกรยาได ถาทราบปรมาณของสารตวหนง- ตวเลขทอยขางหนาสตรหรอสญลกษณของสารทดลแลวจะแสดงความสมพนธของจานวนโม

ลของสารตาง ๆ ในปฏกรยา

ถงแมวาสมการเคมจะใหทราบละเอยดเกยวกบปฏกรยาเคมทเกดขนหลายอยาง แตกมบางสงบางอยางซงสมการเคมไมสามารถจะบอกได เชน

ปฏกรยาเคมดงกลาวเกดขนไดเรวหรอชาเพยงใด การจดเรยงตวของโมเลกลททาปฏกรยากนเปนอยางไรจงทาใหปฏกรยานนเกดขนได

ตวอยางสมการเคมปฏกรยาระหวาง N2 กบ H2 ดงน

N2 + H2 2NH3

จากสมการเคมทาใหทราบวา1.กาซ N2 และ H2 เปนสารตงตน กาซ NH3 เปนสารผลตภณฑ2.กาซ N2 1 โมล จะทาปฏกรยาพอดกบกาซ H2 3 โมล ไดเปนกาซ NH3 2 โมล (ตวเลขทอย

ขางหนาสตรหรอสญลกษณของสารทดลแลวจะแสดงความสมพนธของจานวนโมลของสารตาง ๆ ในปฏกรยา)

3.ถาทราบความสมพนธระหวางโมล มวล ปรมาตร และจานวนอนภาคของสารแตละตวจะทาใหสามารถคานวณเกยวกบปรมาณตาง ๆของสารตวหนงจากสารอกตวหนงได เชน กาซ N2 28 กรม จะทาปฏกรยาพอดกบกาซ H2 6 กรม ไดเปนกาซ NH3 34 กรม

การเขยนสมการเคมถาตองการใหมความหมายมากยงขน หรอใหมความหมายสมบรณมากขน ควรจะเขยนแสดงสถานะหรอภาวะของสารนน ๆ ดวย โดยเขยนเปนสญลกษณบอกไวในวงเลบตอจากสตรของสารนน ๆ เชน

ใช ( s ) แทนภาวะของแขง (Solid )( l ) แทนภาวะของเหลว ( Liquid )( g ) แทนภาวะของกาซ ( Gas )(aq ) แทนภาวะละลายอยในนา (Aqueous )

ตวอยางเชนNaOH ( aq) + HCl (aq) NaCl (aq) + H2O ( l )CaCO3 ( s ) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O ( l ) + CO2 ( g )N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

รปแบบของสมการเคมรปแบบของสมการเคมอาจจะแบงเปน 2 ประเภท คอ สมการโมเลกล (Molecular equation) และ

สมการไอออนก (Ionic equation)

ก. สมการโมเลกล หมายถง สมการเคมทสารทงหมดในปฏกรยา ทงสารตงตน และผลตภณฑ เขยนอยในรปของโมเลกล หรออะตอม เชน

2KI (aq) + Pb(NO3)2 (aq) PbI2 (s) + 2KNO3 (aq)Zn(s) + 2HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g)NaOH (aq) + HCl (aq) NaCl (aq) + H2O ( l )ข. สมการไอออนก หมายถง สมการเคมทเขยนอยในรปของไอออนเปนสวนใหญ สารบางชนด

อาจจะเขยนในรปของโมเลกล หรออะตอม แตสวนใหญจะเขยนในรปของไอออน สมการไอออนกจะเขยนเฉพาะไอออน หรอโมเลกลทมสวนในการเกดปฏกรยาเทานน โมเลกลหรอไอออนของสารบางชนดแมวาจะอยในระบบ ถาไมเกยวของกบปฏกรยาหรอไมมสวนในการเกดปฏกรยาไมตองเขยนลงในสมการ

ตวอยางเชน Ag+(aq) + Cl- (aq) AgCl (s)H+ (aq) + OH- (aq) H2O ( l )CO3

2- (aq) + 2H+ (aq) CO2 (g) + H2O (l )การพจารณาวาสารใดเปนสารทกอใหเกดปฏกรยาใหพจารณาจากผลตภณฑ สวนการพจารณาวา

สารใดควรเขยนใหอยในรปโมเลกลหรอไอออน ใหพจารณาดงน- สารทเขยนในรปของโมเลกล ไดแก1. สารพวกนอน-อเลกโตรไลต (Non-electrolyte) คอสารทละลายนาแลวไมแตกตวเปนไอออน ทา

ใหนาไฟฟาไมได เชน C6H12O6 , CH3OH , C2H5OH เปนตน2. สารพวกอเลกโตรไลตออน (Weak electrolyte) คอ สารทละลายนาและแตกตวเปนไอออนได

บาง นาไฟฟาได เชน กรดออน ( HCN , H2S , H2CO3 , H3PO4 ) เบสออน ( NH3 , NH2 – CH3 ) 3. สารพวกทไมละลายนา หรอพวกทตกตะกอนในนา เชน AgCl , PBI2 , BaSO4 , CaCO3

4. กาซตาง ๆ เชน H2 , O2 , CO , NO

- สารทเขยนอยในรปของไอออนไดแก สารทจดวาเปนอเลกโตรไลตแก ( Strong electrolyte ) เชน กรดแก (HCl , HBr , HNO3 )

เบสแก ( NaOH , KOH ) เกลอทละลายนาและแตกตวไดหมด เชน NaCl , KNO3 , (NH4)2SO4 สารเหลานเมอละลายนาจะแตกตวเปนไอออนบวกและไอออนลบ แลวไอออนเหลานจงไปทาปฏกรยากน

ตวอยางการเขยนสมการเปรยบเทยบระหวางสมการโมเลกลกบสมการไอออนก1. ปฏกรยาระหวาง KI กบ Pb(NO3)2 ซงไดสารผลตภณฑ คอ PbI2 และ KNO3

KI Pb(NO3)2 และ KNO3 เปนอเลกโทรไลตแก เขยนอยในรปไอออน สวน PbI2 (s) เปนของแขงซงไมละลายนา ตองเขยนในรปของโมเลกล

( K+ + I- ) + ( Pb2+ + 2NO3- ) PbI2 + ( K+ + NO3

- )

จะเหนไดวาทงทางซายและขวาของสมการม K+ และ NO3- เหมอนกน แสดงวาไอออนทงสองน

ไมเกยวของกบปฏกรยาโดยตรง หรอไมใชสารททาใหเกดปฏกรยา ดงนนจงไมตองเขยนลงในสมการ แต I- และ Pb2+ มอยเฉพาะทางซายของสมการ และ PbI2 มอยเพาะทางขวาของสมการ แสดงวาทง 3 ตวนคอสารททาใหเกดปฏกรยา ตองเขยนลงในสมการ ดงนนจงไดเปนสมการไอออนกดงนสมการไอออนก คอ Pb2+ + 2 I- PbI2

(สมการไอออนกนอกจากจะตองทาจานวนอะตอมใหดลแลว ตองทาใหประจดลดวย)2. ปฏกรยาระหวาง KMnO4 กบ H2S (aq) ใน H2SO4 ได K2SO4 , MnSO4 , S และ H2O

สมการโมเลกล คอ2KMnO4 (aq) + 5H2S (aq) + 3H2SO4 (aq) K2SO4 (aq) +2 MnSO4 (aq) +5S (s) + 8 H2O (l)

สมการไอออนกคอ2MnO-

4 (aq) + 5H2S (aq) + 6H+(aq) 2Mn+(aq) + 5S (s) + 8 H2O (l)

ประเภทของสมการเคมแบงออกเปน 4 ประเภท ตามลกษณะของการเกดปฏกรยาเคมดงน1. ปฏกรยาการรวมตว (Combination reaction) เกดจากสารตงตนตงแต 2 ชนดขนไป (ธาตหรอ

สารประกอบกได) รวมกนเปนสารใหม 1 ตว เชนNH3 + HCl NH4Cl2CO + O2 2CO2

2. ปฏกรยาการแยกสลาย (Decomposition reaction) เกดจากสารประกอบสลายตวใหสารใหมตงแต 2 ชนดขนไป เชน

CaCO3 CaO + CO2

2KmnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

3. ปฏกรยาการแทนท (Substitution reaction) เกดจากธาตชนดหนงเขาไปแทนทธาตอกชนดหนงในสารประกอบ เชน

Mg + H2SO4 MgSO4 + H2

2Al + 6NaOH 2Na2AlO3 + 3H2

4. ปฏกรยาการแลกเปลยน (Exchange reaction) เกดจากอนมล หรอไอออนในสารประกอบทเขาทาปฏกรยาแลกเปลยนสลบทซงกนและกน เชน KCl + AgNO3 AgCl + HNO3

นอกจากจะแบงประเภทของสมการโดยอาศยลกษณะการเกดปฏกรยาดงกลาวแลว อาจจะแบงประเภทของสมการโดยการอาศยการใหและรบอเลกตรอน ของสารในขณะเกดปฏกรยาดงน

ก. ปฏกรยารดอกซ (Redox reaction) หมายถง ปฏกรยาทมการใหและรบ อเลกตรอน ระหวางสารทเขาทาปฏกรยากน เชน

Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+

Fe + 2HCl FeCl2 + H2

ข. ปฏกรยานอนรดอกซ (Non – Redox reaction) หมายถง ปฏกรยาทไมมการใหและรบอเลกตรอนระหวางสารทเขาทาปฏกรยา เชน

HCl + NaOH NaCl + H2OAg+ + Cl- AgCl

การดลสมการเคม (Balance equation) เปนการนาตวเลขทเหมาะสมมาเตมหนาสญลกษณหรอสตรของสาร เพอทาใหจานวนอะตอมของแตละธาตในสารตงตนเทากบในผลตภณฑ

การเขยนและการดลสมการตองใชขอมลจากการทดลอง เพอใหทราบปรมาณของสารตงตนททาปฏกรยาพอดกน จงทาจานวนอะตอมใหเทากน เมอทราบชนดของสารตงตนและผลตภณฑแลว อาจดลสมการไดโดยอาศยวธการตาง ๆ เชน การตรวจพนจ โดยการใชเลขออกซเดชน และโดยการใชปฏกรยาครงเซลล ในทนจะกลาวถง เฉพาะการดลโดยการตรวจพนจ เทานน อก 2 วธ อยในเรอง “ปฏกรยาไฟฟาเคม”

การดลสมการโดยการตรวจพนจ(Balancing equation by trial and error)การตรวจพนจ หรอ การทดลองเตม ไมมหลกเกณฑทแนนอน ใชวธนบจานวนอะตอมของธาต

ทางซาย และทางขวาของสมการ พจารณาธาตทมจานวนอะตอมไมเทากน พยายามทาจานวนอะตอมใหเทากนโดยการทดลองเตมตวเลขลงไปขางหนาสตรของสาร แกไขและเปลยนแปลงตวเลขไปเรอย ๆ จนกวาจะไดสมการทดล วธนตองใชประสบการณ และการสงเกตเปนสวนใหญ

โดยทว ๆไป อาจจะกาหนดวธการ ดงน1. พจารณาจากสมการคราว ๆ กอนวามธาตอสระหรอไม ถามใหดลธาตอสระเปนกรณสดทาย2. เรมตนทาจานวนอะตอมของธาตตาง ๆ ในโมเลกลใหญทสดใหเทากนกอน (ถาในโมเลกลนม

ธาตอสระอยดวย ยงไมตองดลธาตอสระ) หลงจากนนจงดลอะตอมของธาตในโมเลกลทเลกลงตามลาดบ3. หลงจากดลอะตอมของธาตตาง ๆ หมดแลว จงดลอะตอมของธาตอสระ (ถาม)4. บางกรณอาจจะตองทาจานวนอะตอมของธาตทางซายและทางขวาของสมการใหเปนเลขคกอน

เพอความสะดวกในการดลตวอยาง จงทาสมการตอไปนใหดล CH3COOH + O2 CO2 + H2Oวธทา - จากสมการธาต O เปนธาตอสระ (ใน O2) ธาต C และ H เปนธาตในสารประกอบ

- ทาจานวนอะตอมของ C และ H ใหเทากนกอน โดยเรมจากโมเลกลทใหญคอ CH3COOH แลวจงทา O ใหเทากนตอนสดทาย

ทางซาย ทางขวาC 2 อะตอม C 1 อะตอม

H 4 อะตอม H 2 อะตอม- ทา C ใหเทากน โดยเตม 2 หนา CO2 และทา H ใหเทากนโดยเตม 2 หนา H2O

CH3COOH + O2 2CO2 + 2H2O- ขณะน C และ H ดลแลว จงทา O ใหเทากน ทางขวาม O 6 อะตอม ( 4 อะตอม ใน CO2 และ 2 อะตอมใน H2O ) ทางซายม O 2

อะตอม ใน CH3COOH ดงนนจงเตม 2 หนา O2 จงจะทาใหม 6 อะตอม เทากน และไดสมการทดล

สมการเคมทนาสนใจก. การเผาสารประกอบทควรทราบ1. เกลอ CO3

2- ออกไซด + CO2 (ยกเวนเกลอ ของธาตอลคาไล คอ Li , K , Na จะไมแยกสลายเมอเผา) เชน CaCO3 CaO + CO2

BaCO3 BaO + CO2

2. เผาเกลอ NO3- ของ Cu , Ba, Pb จะได ออกไซด + NO2 + O2

NO3- ( Cu , Ba, Pb ) ออกไซด + NO2 + O2

เชน 2Pb(NO3)2 2PbO + 4NO2 + O2

2Ba(NO3)2 2BaO + 4NO2 + O2

3. เผาเกลอ NO3- ของ Ag และ Hg จะได โลหะ + NO2 + O2

NO3- ( Ag , Hg ) โลหะ + NO2 + O2

เชน 2AgNO3 Ag + NO2 + O2

4. เผาออกไซดของ Pb , Mn , Cr จะไดออกไซดชนดใหม + O2

ออกไซด(Pb , Mn , Cr) ออกไซด + O2

เชน 2PbO2 2PbO + O2

3MnO2 Mn3O4 + O2

5. เผาสารประกอบทม O2 มาก ๆ จะได O2

เชน 4KMnO4 2KMnO4 + MnO2 + O2

2KclO3 2KCl + 3O2

ข. ปฏกรยาระหวาง H2O กบธาต หรอสารประกอบบางตว1. เกลอคารไบด + H2O ไฮโดรคารบอน + ไฮดรอกไซดเชน CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2

Al4C3 + 12 H2O 3CH4 + 4Al(OH)3

2.เกลอไฮไดรด + H2O H2 + ไฮดรอกไซดเชน NaH + H2O H2 + NaOH

CaH2 + H2O H2 + Ca(OH)2

3.เกลอไนไตรด + + H2O NH3 + ไฮดรอกไซดเชน Mg3N2 + 6H2O 2NH3 + 3Mg(OH)2

Al + 3H2O NH3 + Al(OH)3

4.ออกไซดของอโลหะ เชน C , S , N , P + H2O กรดเชน CO2 + H2O H2CO3

SO3 + H2O H2SO4

5.ออกไซดของโลหะ + นา เบสเชน Na2O + H2O 2NaOH

MgO + H2O Mg(OH)2

ค. ปฏกรยาอน ๆ 1. กรด + เบส เกลอ + นา เชน

HCl + NaOH NaCl + H2OH2SO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O

2. โลหะ (Zn , Fe , Mg , Al) + กรด เกลอ + H2 เชนMg + H2SO4 MgSO4 + H2

Fe + 2HCl FeCl2 + H2

3. โลหะ (Zn , Cu , Ag) + H2SO4 รอน conc เกลอ + H2O + SO2 เชน

Cu + H2SO4 รอน conc CuSO4 + H2O + SO2

4. โลหะ (Al, Zn , S I ) + เบส ตม เกลอ + H2 เชน

Zn + 2NaOH ตม Na2ZnO2 + 3H2

5. เกลอ NH4+ + เบส NH3 + H2O + เกลอ เชน

NH4Cl + NaOH NH3 + H2O + NaCl6. เกลอ CO3

2- และ HCO3- + กรด เกลอ + H2O + CO2 เชน

Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2

7.เกลอ S2- ของโลหะ + กรด เกลอ + H2S เชนMgS + 2HCl MgCl2 + H2SCoS + 2HCl CoCl2 + H2S

8.ไฮโดรคารบอน + O2 CO2 + H2OCXHY + (X + Y/4 (O2) XCO2 + Y/2 (H2O) เชนC3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

9. สารอนทรย (C , H , O) + O2 CO2 + H2O เชนC6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

ใบความร เรอง การคานวณปรมาณสารในปฏกรยาเคม(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 20-22)

*************************************************************** ในใบความรนจะไดศกษาตอเนองเกยวกบการเกดปฏกรยาเคม โดยเฉพาะทเกยวของกบมวลของ

สาร เชน กฏทรงมวล กฏสดสวนคงท โมล มวลอะตอม มวลโมเลกล สตรเคม และสมการเคม เปนตนนยามทเกยวของกบปรมาณสารสมพนธ เชน สมมตฐาน กฏ และทฤษฎ เปนตนสมมตฐาน (Hypothesis) หมายถง ขอความทแสดงแนวความคดเพออธบายความจรงทไดจากการ

ทดลอง หรอเพอทานายผลทเกดจากการทดลอง ขอความดงกลาวจะยงคงเปนสมมตฐานอยโดยตลอดตราบเทาทขอมลจากการทดลองยงสอดคลองกบแนวความคดนน แตถาขอมลจากการทดลองขดแยงตอแนวความคดดงกลาว สมมตฐานจะใชไมได

ทฤษฎ (Theory) หมายถง สงทพฒนามาจากสมมตฐาน ถาขอความทกาหนดขนเปนสมมตฐานสอดคลองกบขอมลทไดจากการทดลองซาหลาย ๆ ครง และดวยวธการตาง ๆ โดยไมมขอขดแยง สมมตฐานนนจะกลายเปนทฤษฎ

กฎ (Law) หมายถง สงทพฒนาตอมาจากทฤษฎ ถาใชทฤษฎอธบายความจรงจากการทดลองไดอยางถกตองและแสดงผลออกมาไดโดยปราศจากขอสงสย ไมวาจะทดลองดวยวธการใด ทฤษฎนนจะพฒนากลายเปนกฎ กลาวไดวา กฎ คอ หลกความเปนจรงตามธรรมชาตซงสามารถจะทดลองใหเหนหรอแสดงใหดเปนตวเลขได

อยางไรกตามทงสมมตฐาน ทฤษฎ และกฎ สามารถจะเปลยนแปลงหรอยกเลกได เมอมสงทดกวา หรอเมอไมสามารถจะอธบายผลการทดลองได นอกจากน สมมตฐานหรอทฤษฎ ยงสามารถทจะพฒนาเปลยนเปนกฎไดเมอเปนทยอมรบกน เชน สมมตฐานอาโวกาโดร ซงใชอธบายเกยวกบสมบตของกาซ ในปจจบนไดมการทดสอบดวยวธการตาง ๆ จนยอมรบกนวาเปน “กฎอาโวกาโดร” แลว

มวลของสาร เปนสมบตเฉพาะตวของสาร มคาคงทเสมอ โดยไมขนอยกบสภาวะและสถานท ไมวาจะอยทใด และไมวาจะมอณหภมหรอความดนเทาใดกตาม มวลของสารจะตองมคาคงท

นาหนกของสาร เปนสมบตเฉพาะตวของสารเชนเดยวกน แตนาหนกมคาไมคงท ขนอยกบแรงดงดดของโลกทมตอสารนน เนองจากแรงดงดดของโลกมคาแตกตางกนตามตาแหนงตาง ๆ บนผวโลก ดงนนนาหนกของวตถกอนเดยวกนจงสามารถเปลยนแปลงไปไดตามแรงดงดดของโลกทมตอวตถกอนนน

หรอตามระยะทางทวตถกอนนนอยหางจากจดศนยกลางของโลก ถาแรงดงดดมากนาหนกจะมาก และถาแรงดงดดนอยนาหนกจะนอย

อยางไรกตาม นาหนกของสารเปนปฎภาคโดยตรงกบมวลของสาร และโดยทว ๆ ไปพบวานาหนกของสารและมวลของสารมคาใกลเคยงกนมาก จงถอวานาหนกของสารและมวลของสารสามารถใชแทนกนได

ระบบปดและระบบเปดระบบ หมายถง สงตาง ๆ ทอยภายในขอบเขตทศกษา สงแวดลอม หมายถง สงตาง ๆ ทอยนอกขอบเขตทจะศกษา ซงอาจจะมผลตอระบบหรอไมกได

การแบงประเภทของระบบอาศยมวลและพลงงานเปนเกณฑ สามารถจาแนกไดดงน1. ระบบเปด (Open system) หมายถง ระบบทมการถายเทมวลและพลงงานระหวางระบบกบ

สงแวดลอม2. ระบบปด (Closed system) หมายถง ระบบทมการถายเทพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม

แตไมมการถายเทมวล3. ระบบอสระ (Isolated system) หมายถง ระบบทไมมการถายเทมวลและพลงงานระหวางระบบ

กบสงแวดลอมกลาวไดวาในระบบเปดทงมวลและพลงงานจะไมคงท ในระบบปดเฉพาะมวลคงท และในระบบ

อสระทงมวลและพลงงานคงท

1. กฎทรงมวล (Law of mass conservation of mass)เปนกฎทใชศกษาความสมพนธระหวางมวลสารกอนเกดปฏกรยาและมวลสารภายหลงเกดปฏกรยาเมอป ค.ศ. 1774 (พ.ศ. 2317) อองตวน - โลรอง ลาววซเยร (Antoine - Lourent Lavoisier) นกเคม

ชาวฝรงเศส ไดทดลองเผาไหมสารในหลอดปด และพบวามวลของสารกอนการเผาไหมเทากบมวลของสารภายหลงการเผาไหม ซงตอมาไดนามาสรปเปน “กฎทรงมวล” ดงน

“ในปฏกรยาเคมใด ๆ มวลของสารทงหมดกอนทาปฏกรยา จะเทากบมวลของสารทงหมดหลงทาปฏกรยา”

- มวลของสารกอนทาปฏกรยา หมายถง มวลของสารทงหมดตอนเรมตนของปฏกรยา มวลของสารเหลานอาจจะทาปฏกรยาพอดกน หรออาจจะมสารใดเหลออยกได

- มวลของสารหลงทาปฏกรยา หมายถง มวลของสารทงหมดหลงจากเกดปฏกรยาแลว ทงมวลของผลตภณฑทงหมด และมวลของสารตงตนทยงเหลออย

ตวอยางเชน

เมอผสมโพแทสเซยมไอโอไดด กบ เลด (II) ไนเตรต เขาดวยกน จะพบวามปฏกรยาเกดขน เกดตะกอนของเลด (II) ไอโอไดด และอณหภมของระบบเปลยนแปลง เมอนาของผสมหลงปฏกรยาทงหมดไปชง พบวามวลเทากบมวลของโพแทสเซยมไอโอไดด กบ เลด(II) ไอโอไดด กอนผสมกน แสดงวามวลของสารทงหมดกอนและหลงทาปฏกรยาเทากน เปนไปตามกฎทรงมวล และเนองจากไมมการถายเทมวล แตมการถายเทพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม จงจดวาเปนระบบปดตวอยางท 1 เมอนาดบก 118.7 กรม เผาในกาซออกซเจน 32.0 กรม ปรากฏวาไดดบกออกไซดอยางเดยว 134.7 กรม และมออกซเจนเหลอ 16.0 กรม จงแสดงใหเหนวาการทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวลวธทา มวลกอนเกดปฏกรยา = มวลดบก + มวลออกซเจน

= 118.7 + 32.0 = 150.7 กรมมวลหลงเกดปฏกรยา = มวลดบกออกไซด + มวลออกซเจนทเหลอ = 134.7 + 16.0 = 150.7 กรม มวลกอนเกดปฏกรยาเทากบมวลหลงเกดปฏกรยา การทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวล ตอบ

ตวอยางท 2 เมอเผาแคลเซยมคารบอเนต จะไดแคลเซยมออกไซด และกาซคารบอนไดออกไซด ในการเผาแคลเซยมคารบอเนตครงแรก 20 กรม ปรากฏวาไดแคลเซยมออกไซด 11.2 กรม ดงนนถาเผาแคลเซยมคารบอเนต 50 กรม จะไดกาซคารบอนไดออกไซดกกรม กาหนดใหการทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวลวธทา

จากโจทย แคลเซยมคารบอเนต เผา แคลเซยมออกไซด + คารบอนไดออกไซดเนองจากเปนไปตามกฎทรงมวล

มวลแคลเซยมคารบอเนต = มวลแคลเซยมออกไซด + มวลคารบอนไดออกไซดจากการเผาครงแรก

20 = 11.2 + มวลคารบอนไดออกไซด มวลคารบอนไดออกไซด = 8.8

เผาแคลเซยมคารบอเนต 20 กรม ไดคารบอนไดออกไซด เทากบ 8.8 กรม เผาแคลเซยมคารบอเนต 50 กรม ไดคารบอนไดออกไซด = 8.8 x

20

50 กรม

= 22.0 กรมจะไดกาซคารบอนไดออกไซด 22.0 กรม ตอบ

ตวอยางท 3 โพแทสเซยมไอโอไดดทาปฏกรยากบเลด (II) ไนเตรตไดผลตภณฑเปนเลด (II) ไอโอไดด และโพแทสเซยมไนเตรต ถานาโพแทสเซยมไอโอไดด 3.32 กรม ละลายในนาแลวเตมเลด (II) ไนเตรตลงไป 3.50 กรม หลงจากปฏกรยาสมบรณไดตะกอนของเลด(II) ไอโอไดด 4.61กรม และมเลด(II)ไนเตรต เหลออย 0.19 กรม ถาการทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวล จงคานวณมวลของโพแทสเซยมไนเตรตทเกดขน

วธทา จากกฎทรงมวล “มวลกอนเกดปฏกรยา = มวลหลกเกดปฏกรยา”มวลกอนเกดปฏกรยา = มวลโพแทสเซยมไอโอไดด + มวลเลด(II) ไนเตรต

= 3.32 + 3.50 + 6.82 กรมมวลหลงเกดปฏกรยา = มวลเลด(II) ไอโอไดด + มวลโพแทสเซยมไนเตรต + มวลเลด(II)

ไนเตรต ทเหลอ = 4.61 + มวลโพแทสเซยมไนเตรต + 0.19 กรม

มวลกอนเกดปฏกรยาเทากบมวลหลงเกดปฏกรยา6.82 = 4.61 + มวลโพแทสเซยมไนเตรต + 0.19 กรม

มวลโพแทสเซยมไนเตรต = 2.02 กรม ตอบ

2. อตราสวนโดยมวลของธาตทรวมกนเปนสารประกอบในศตวรรษท 18 โจเซฟ เพราสต นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศษ ไดทดลองและศกษาเกยวกบมวล

ของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบ และพบวา “อตราสวนโดยมวลของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบหนง ๆ จะมคาคงท” จงไดตงเปนกฎขน เรยกวา “กฎสดสวนคงท (Law of definite proportion) หรอ กฎสดสวนคงตว (Law of constant proportion)” กลาวไววา “สารประกอบชนดหนง ๆ ยอมประกอบดวยธาตอยางเดยวกนรวมตวกนทางเคม ดวยอตราสวนโดยมวลคงท”

ตามกฎสดสวนคงท อตราสวนโดยมวลของธาตในสารประกอบจะตองมคาคงทเสมอ ไมวาสารประกอบนนจะเตรยมดวยวธใด และจะเตรยมกครงกตาม กฎสดสวนคงทใชไดทงสารประกอบทเกดจากธาต 2 ชนด มารวมกน และสารประกอบทเกดจากธาตมากกวา 2 ชนด

ตวอยางกฎสดสวนคงท1. กรณกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) อาจจะเตรยมไดหลายวธ เชน

C + O2 CO2

CaCO3 CaO + CO2

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

เมอนากาซ CO2 มาวเคราะหอตราสวนโดยมวลของธาต จะพบวาอตราสวนโดยมวลของ C : O = 3 : 8ดงนน อตราสวนโดยมวลมวลของ C : O ใน CO2 จงมคาคงทเสมอ ไมวา CO2

จะเตรยมกครงโดยวธใด ๆ กตาม2. กรณของนา (H2O) ซงกสามารถเตรยมไดหลายวธเชนเดยวกน เชน

2H2 + O2 2H2ONaOH + HCl NaCl + H2O

CuO + H2 Cu + H2Oจากการวเคราะหอตราสวนโดยมวลของ H : O ในนา ซงไดจากปฏกรยาตาง ๆ พบวาอตราสวนโดยมวลของ H : O = 1 : 8อตราสวนโดยมวลของ H : O ใน H2O จงมคาคงทเสมอ ไมวา H2O จะเตรยมกครง

หรอ เตรยมโดยวธใดตวอยางท 4 ในการทดลองครงหนงพบวาแมกนเซยมออกไซด 6.25 กรม มแมกนเซยม 3.75 กรม ในการทดลองอกครงหนงพบวาเมอเผาลวดแมกนเซยม 7.2 กรม ในออกซเจน 5.0 กรม หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณแลวมออกซเจนเหลอ 0.2 กรม จงแสดงใหเหนวาการทดลองนเปนไปตามกฎสดสวนคงทวธทา การทดลองครงแรก

แมกนเซยมออกไซด 6.25 กรม มแมกนเซยม 3.75 กรมเพราะฉะนนมออกซเจน = 6.25 - 3.75 = 2.5 กรมมวลแมกนเซยม : ออกซเจน = 3.75 : 2.5 = 3 : 2

การทดลองครงท 2ใชออกซเจน = 5.0 - 0.2 = 4.8 กรมใชแมกนเซยม = 7.2 กรม

มวลแมกนเซยม : ออกซเจน = 7.2 : 4.8 = 3 : 2อตราสวนโดยมวลของแมกนเซยม : ออกซเจน ในสารประกอบแมกนเซยมออกไซดมคาเทากน

แสดงวาเปนไปตามกฎสดสวนคงท ตอบตวอยางท 5 เมอเผาโลหะเงน 2.16 กรม กบผงกามะถน 0.40 กรม ปรากฏวาไดสารปรกอบซลไฟดอยางเดยว และมกามะถนเหลอ 0.08 กรม เมอนาซลไฟดของโลหะเงนอกจานวนหนงมาวเคราะหพบวามกามะถน 12.90 % โดยมวล จงพสจนใหเหนจรงวาการทดลองนเปนไปตามกฎสดสวนคงทวธทา

การทดลองครงแรกเรมตนใชผลกามะถน = 0.40 กรมเหลอ = 0.08 กรม

เพราะฉะนนใชกามะถน = 0.40 - 0.08 = 0.32 กรมใชเงน = 2.16 กรม

มวลของเงน : กามะถน = 2.16 : 0.32 = 6.75 : 1การทดลองครงท 2

ซลไฟดของเงนมกามะถน 12.90 % โดยมวลมกามะถน = 12.90

มเงน = 100 - 12.90 = 87.10 กรมมวลของเงน : กามะถน = 87.10 : 12.90 = 6.75 : 1

จากการทดลองทงสองครง อตราสวนโดยมวลของเงน : กามะถนในสารประกอบซลไฟด มคาเทากน แสดงวาเปนไปตามกฎสดสวนคงท ตอบ

ตวอยางท 6 จากการวเคราะหกาซแอมโมเนย พบวาประกอบดวยไฮโดรเจน 18 % โดยมวล ถานาไฮโดรเจนและไนโตรเจนอยางละ 20 กรม มาทาปฏกรยากน จะไดกาซแอมโมเนยกกรม กาหนดใหการทดลองนเปนไปตามสดสวนคงท และกฎทรงมวลวธทา จากโจทยกาซแอมโมเนยมไฮโดรเจน = 18 % โดยมวล

เพราะฉะนนมไนโตรเจน = 100 - 18 = 82 %อตราสวนโดยมวลของไนโตรเจน : ไฮโดรเจน = 82 - 12

ถาใชไนโตรเจน 82 กรม ตองใชไฮโดรเจน = 12 กรมเพราะฉะนนถาใชไนโตรเจน 20 กรม ตองใชไฮโดรเจน = 12 x

82

20 กรม = 2.93 กรม

จากกฎทรงมวล “มวลแอมโมเนย = มวลของไนโตรเจน + มวลไฮโดรเจนเพราะฉะนนมวลแอมโมเนย = 20 + 2.93 = 22.93 กรม

จะเตรยมกาซแอมโมเนยได 22.93 กรม ตอบตวอยางท 7 จากการทดลองเผาลวดทองแดง 12.7 กรม กบผงกามะถน 10.0 กรม หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณพบวาไดสารประกอบซลไฟดอยางเดยว 19.1 กรม และเหลอกามะถนจานวนหนง ถาเพมมวลของลวดทองแดงเปน 2 เทา แตใชกามะถนเทาเดม จะไดสารประกอบซลไฟดกกรม และเหลอสารใดกกรม

กาหนดใหการทดลองนเปนไปตามกฎสดสวนคงทวธทา จากโจทย ทองแดง + กามะถน สารประกอบซลไฟด

การทดลองครงแรกสารประกอบซลไฟด 19.1 กรม มทองแดง = 12.7 กรม

เพราะฉะนนมกามะถน = 19.1 - 12.7 กรม = 6.4 กรมใชทองแดง 12.7 กรม ตองใชกามะถน 6.4 กรม

การทดลองครงหลงใชทองแดง 2 เทา = 2 x 12.7 = 25.4 กรมใชกามะถน = 10.0 กรม

เพราะวา เปนไปตามกฎสดสวนคงทใชกามะถน 6.4 กรม ใชทองแดง = 12.7 กรม

เพราะฉะนนใชกามะถน 100 ใชทองแดง = 12.7 x 4.6

0.10 กรม = 19.84 กรม

มวลของซลไฟด = มวลทองแดง + มวลกามะถน = 19.84 + 10.00 = 29.84 กรมเหลอทองแดง = 25.4 - 19.84 = 5.56 กรมเกดสารประกอบซลไฟด 29.84 กรม เหลอทองแดง 5.56 กรม ตอบ

ตวอยางท 8 เมอนาสารละลายเลด (II) ไนเตรต (Pb(NO3)2 ใสในหลอดทดลอง 7 หลอด ๆ ละ 2 ซม3 แลวเตมสารละลายโพแทสเซยมไอโอไดด (KI) ลงไป 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 และ 3.5 ซม3 ตามลาดบ เตมนากลนลงไปในหลอดทดลองใหเทากบหลอดท 7 (5.5 ซม3) วดความสงของตะกอนเลด (II)ไอโอไดด (PbI2) ซงมสเหลองไดดงน

หลอดท Pb(NO3)2

(cm3)KI

(cm3)H2O(cm3)

ความสงของตะกอน(cm)

1234567

2222222

0.51.01.52.02.53.03.5

3.02.52.01.51.00.50

0.50.81.01.51.51.51.5

จงแสดงใหเหนวาการทดลองนเปนไปตามกฎสดสวนคงทวธทา จากการทดลองในหลอดท 1 , 2 และ 3 จะเหนไดวาเมอเพมปรมาณ KI จะทาใหตะกอนมากขน แสดงวาในหลอดท 1 , 2 และ 3 ปรมาณของ Pb(NO3)2 ยงมากเกนพออย ยงเหลอ Pb(NO3)2จานวนหนงททาปฏกรยาตอกบ KI ได แตในหลอดท 4, 5, 6 และ 7 จะพบวาไดปรมาณของตะกอนเทากน ถงแมวาจะเตม KI ลงไปเรอย ๆ การทตะกอนไมเพมขนแสดงวา Pb(NO3)2 ถกใชไปหมด ซงสามารถนามาหาอตราสวนทสารทงสองทาปฏกรยาพอดกนได ซงถาจะใหไดผลทถกตองควรจะพจารณาอตราสวนของสารททาปฏกรยาพอดกนจากกราฟ

จากกราฟสารละลาย KI 2 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบสารละลาย Pb(NO3)2 2 cm3 ไดตะกอน PbI2 สง 1.5 cm เนองจากมวลของสารทใชขนอยกบปรมาตรของสารละลาย การทอตราสวนปรมาตรของสารละลายททาปฏกรยาพอดกนมคาคงท จงยอมแสดงวาอตราสวนโดยมวลของสารทงสอง ชนด ททาปฏกรยาพอดกนมคาคงทดวย ซงเปนไปตามกฎสดสวนคงท

3. กฎสดสวนพหคณ (Law of multiple proportion)เปนกฎทเกยวของกบการศกษาอตราสวนโดยมวลของธาตในสารประกอบอกแบบหนง

นกวทยาศาสตรพบวาธาต 2 ธาต อาจจะรวมกนเปนสารประกอบไดมากกวาหนงสาร ในสารประกอบแตละชนดจะมอตราสวนโดยมวลของธาตไมเทากน แตถาใหธาตหนงในสารประกอบหลายชนดดงกลาวมมวลคงท มวลของอกธาตหนงถานามาเปรยบเทยบกนจะไดเปนตวเลขลงตวอยางตา จงไดนาความสมพนธดงกลาวมาสรางเปนกฎเรยกวา “กฎสดสวนพหคณ” ซงมใจความทสาคญดงน

“เมอนาธาต 2 ธาตมารวมกนเปนสารประกอบไดมากกวา 1 สาร ถาใหมวลของธาตหนงในสารประกอบเหลานนคงท มวลของอกธาตหนงทรวมพอดกนจะเปรยบเทยบไดเปนเลขจานวนเตมลงตวนอย ๆ”ตวอยางท 9 จากการศกษาสารประกอบคลอไรดของธาตฟอสฟอรสพบวาม 2 ชนด ชนดแรกมธาตคลอรน 77.45 % โดยมวล ชนดท 2 ม 85.13 % โดยมวล จงแสดงใหเหนวาการรวมตวระหวางธาตฟอสฟอรสและคลอรนเปนไปตามกฎสดสวนพหคณวธทา ชนดแรก มธาต Cl 77.45 % โดยมวล

เพราะฉะนนมธาต P 100 - 77.45 22.55 %ชนดท 2 มธาต Cl 85.13 % โดยมวล

เพราะฉะนนมธาต P 100 - 85.13 14.87 %ในสารชนดท 2 เมอใหมวลของ Cl เทากบชนดท 1 จะไดดงนม Cl 85.13 กรม จะม P 14.87 กรม

เพราะฉะนนม Cl 77.45 กรม จะม P 85.1314.87 x 77.45 13.53 กรม

เมอใหมวลของ Cl ในสารทงสองชนดคงท 77.45 กรมมวลของธาต P ในชนดท 1 : ชนดท 2 = 22.55 : 13.53 = 5 : 3อตราสวนโดยมวลของฟอสฟอรสในสารประกอบทงสองชนด เปรยบเทยบกนไดเปนเลขลง

ตวอยางตา แสดงวาเปนไปตามกฎสดสวนพหคณ ตอบตวอยางท 10 ธาต A และธาต B รวมกนเกดสารประกอบ 2 ชนด ชนดท 1 ม A 50 เปอรเซนตโดยมวล อตราสวนโดยมวลของธาต B ในสารประกอบชนดท 1 ตอ ชนดท 2 เทากบ 1 : 3 (เมอใหมวล A คงท) จงคานวณเปอรเซนตโดยมวลของธาต A ในสารประกอบชนดท 2

วธทา สารชนดท 1 ม A 50 % จะม B 50 %หรอม A 50 กรม จะม B 50 กรม

สารชนดท 2 ถาม A 50 กรม ใหม B X กรมเพราะวา ใหมวลของ A คงทเพราะฉะนนมวลของ B ในสารชนดท 1 : 2 50 : X

แตโจทยกาหนดใหมวลของ B ในชนดท 1 : ชนดท 2 1 : 3เพราะฉะนน 50 : X 1 : 3

X 150ในสารชนดท 2 ม A 50 กรม จะม B 150 กรม ไดสารประกอบ 200 กรม

สารประกอบ 200 กรม ม A 50

เพราะฉะนนสารประกอบ 100 กรม ม A 50 x 200100

25 กรม

ดงนน ม B 25 % โดยมวล ตอบตวอยางท 11 ไนโตรเจนและออกซเจนสามารถรวมกนไดออกไซด 5 ชนด คอ NO , NO2 , N2O , N2O3 และ N2O5 โดยมองคประกอบดงน

สาร มวล N2 (กรม) มวล O2 (กรม)NO NO2 N2O N2O3 N2O5

714281428

832162480

จงแสดงใหเหนวาการรวมตวกนระหวาง N2 และ O2 เปนไปตามกฎสดสวนพหคณวธทา ใหมวลของ N คงท 14 กรม

คานวณมวลของ O2 ในสารประกอบทง 5 ชนด เมอ N2 มมวลคงทไดดงนสาร มวล N2 (กรม) มวล O2 (กรม)NO NO2 N2O N2O3 N2O5

1414141414

16328

2440

มวลของ O2 ใน NO : NO2 : N2O : N2O3 : N2O5

16 : 32 : 8 : 24 : 40 2 : 4 : 1 : 3 : 5

อตราสวนโดยมวลของออกซเจนเปนเลขลงตวอยางตา แสดงวา การรวมตวเปนไปตามกฎสดสวนพหคณ ตอบ

4. ทฤษฎอะตอมของดอลตนกบกฎทรงมวลทฤษฎอะตอมของดอลตนอธบายเกยวกบกฎทรงมวลไววา “การทมวลของสารกอนเกดปฏกรยา

และหลงการเกดปฏกรยามคาเทากน เนองจากจานวนอะตอมในสารตาง ๆ ไมไดสญหายหรอเกดขนใหม เพยงแตเปลยนตาแหนงกนเมอเกดเปนสารประกอบชนดใหม พจารณาจากตวอยางตอไปน

1. ปฏกรยาระหวางคารบอนกบออกซเจน ไดกาซคารบอนไดออกไซด

+

คารบอน ออกซเจน คารบอนไดออกไซด (กอนการเกดปฏกรยา) (หลงการเกดปฏกรยา)

2. ปฏกรยาระหวางไฮโดรเจนกบออกซเจนไดนา

+ + ไฮโดรเจน ออกซเจน นา นา (กอนการเกดปฏกรยา) (หลงการเกดปฏกรยา)

จากแผนภาพของปฏกรยาทงสองจะเหนไดวา จานวนอะตอมกอนการเกดปฏกรยาและหลงการเกดปฏกรยามคาเทากน เพยงแตสลบกนเทานน ดงนนมวลกอนเกดปฏกรยาและหลงปฏกรยาจงตองเทากน

5. ทฤษฎอะตอมของดอลตนกบกฎสดสวนคงทกลาวไววา “อตราสวนโดยมวลของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบชนดหนง ๆ ยอมมคาคงท”การทอตราสวนโดยมวลของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบมคาคงท เนองจากเมออะตอมของ

ธาตมารวมกนเปนสารประกอบ จะรวมกนดวยอตราสวนของจานวนอะตอมคงท และเนองจากอะตอมของธาตชนดเดยวกนมสมบตเหมอนกนจงยอมมมวลเทากน ดงนนอตราสวนโดยมวลของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบจงคงทดวย

ตวอยางเชน ปฏกรยาระหวางคารบอนกบออกซเจน ไดคารบอนไดออกไซด จะพบวา 1 โมเลกลของคารบอนไดออกไซดมคารบอน 1 อะตอม และออกซเจน 2 อะตอม เสมอ ดงนนไมวาจะเกดคารบอนไดออกไซดกโมเลกลกตาม อตราสวนจานวนอะตอมของคารบอน ตอ ออกซเจน จะเทากบ 1 : 2 เสมอ ซงกเปนเหตผลททาใหอตราสวนโดยมวลของคารบอน ตอ ออกซเจน มคาคงทดวย

************************************************************************************

ใบความร เรอง ปรมาณสมพนธของกาซ(ประกอบแผนการจดการเรยนรท 22-25)

***************************************************************

1. กฎของเกย-ลสแซก (Gay-Lussac’s law)ในป ค.ศ. 1809 (พ.ศ. 2352) โจเซฟ หลยส เกย-ลสแซก (Joseph Louis Gay Lussac) นกเคม

ชาวฝรงเศสไดทดลองวดปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและกาซทเกดจากปฏกรยา โดยวดทอณหภมและความดนเดยวกน ซงเมอเกย-ลสแซกทาการทดลองหลายๆ ครง กไดพบความสมพนธระหวางปรมาตรของกาซและสรปเปนกฎเรยกวา “กฎรวมปรมาตรกาซ” ซงตอมาเรยกวา กฎของเกย-ลสแซก มใจความ ดงน

“อตราสวนระหวางปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกน และปรมาตรของกาซทไดจากปฏกรยาซงวดทอณหภม และความดนเดยวกน จะเปนเลขจานวนเตมลงตวนอยๆ”

ตารางท 1 ตวอยางของปฏกรยาทเปนไปตามกฎของเกย-ลสแซก (Gay-Lussac’s law)ปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกน ปรมาตรของกาซทวดไดจากปฏกรยา อตราสวนโดยปรมาตรของกาซ

กาซ ปรมาตร (ลตร)

กาซ ปรมาตร (ลตร)

กาซ ปรมาตร (ลตร)

H2

H2

H2

N2

NO

12322

Cl2

O2

N2

O2

O2

11111

HClH2ONH3

N2ONO2

22222

H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2H2 : O2 : H2O = 2 : 1 : 2H2 : N2 : NH3 = 3 : 1 : 2N2 : O2 : N2O = 2 : 1 : 2NO : O2 : NO2 = 2 : 1 : 2

จากขอมลในตารางจะเหนไดวา1. ปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและทไดจากปฏกรยา เปรยบเทยบกนไดเปนเลขลงตว

นอยๆ ตามกฎของเกย-ลสแซก2. ในแตละปฏกรยา กาซจะทาปฏกรยากนดวยอตราสวนโดยปรมาตรคงท เชน ปรมาตรของ H2 :

Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2 เสมอ ถาใช H2 10 ลตร จะตองใช Cl2 10 ลตร และจะได HCl 20 ลตร

3. ปรมาตรรวมของกาซ กอนทาปฏกรยา และปรมาตรรวมของกาซทได จากปฏกรยาจะเทากน หรอไมเทากนกได

เชน H2 10 ลตร + Cl2 10 ลตร HCl 20 ลตรปรมาตรรวมกอนและหลงเกดปฏกรยาเปน 20 ลตร เทากน

แต H2 20 ลตร + O2 10 ลตร H2O 20 ลตรปรมาตรรวมกอนและหลงเกดปฏกรยาไมเทากน

2. กฎของอาโวกาโดร (Avogadro’s law)กฎของอาโวกาโดรใชศกษาความสมพนธระหวางปรมาตรของกาซกบจานวนอนภาค หรอจานวน

โมเลกลของกาซทอยภายใตอณหภมและความดนเดยวกนในตอนแรกอามดโอ อาโวกาโดร (Amedeo Avogadro) นกวทยาศาสตรชาวอตาลไดศกษากฎของ

เกย-ลสแซก และใหเหตผลวาการทอตราสวนโดยปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและกาซทไดจากปฏกรยาเปนเลขจานวนเตมลงตวนอยๆ เนองจากปรมาตรของกาซมความสมพนธกบจานวนอนภาคทมารวมกนเปนสารประกอบจงเสนอสมมตฐานใน ปค.ศ. 1811 เรยกวา “สมมตฐานของอาโวกาโดร(Avogadro’s hypothesis)”

สมมตฐานของอาโวกาโดร กลาววา “กาซทมปรมาตรเทากนทอณหภมและความดนเดยวกนจะมจานวนอนภาคเทากน”

ในตอนแรกสมมตฐานของอาโวกาโดรใชคาวาอนภาคแทนอะตอม ซงทาใหขดแยงกบทฤษฎอะตอมของดอลตน อาโวกาโดรจงเสนอใหเรยกอนภาคของกาซวา “โมเลกล” เพอใหแตกตางกบอนภาคอะตอมตามทดอลตนเสนอไว โดยแตละโมเลกลของกาซจะประกอบดวยอนภาคทเหมอนกนรวมกนอยเปนเลขค แตคาของเลขคจะเปนเทาใดขณะนนยงไมทราบชดเจน

ในป ค.ศ. 1860 (พ.ศ.2403) สตานสลาฟ คนนดซาโร (Stanislav Cannizzaro) นกเคมชาวอตาลไดทาการทดลองเพอศกษาเพมเตมเกยวกบปรมาตรของกาซททาปฏกรยากน และเสนอใหธาตทเปนกาซโมเลกลทประกอบดวยอะตอมจานวนคนอยทสด คอ 1 ค ดงนน 1 โมเลกลของธาตทเปนกาซจงประกอบดวย 2 อะตอม เชน โมเลกลของกาซออกซเจน กาซไฮโดรเจน และกาซคลอรน ตางม 2 อะตอม เปนตน

จากขอเสนอเกยวกบจานวนอนภาคในหนงโมเลกลของกาซ ทาใหสมมตฐานของอาโวกาโดรเปลยนจากเดมทวา “กาซมปรมาตรเทากน วดทอณหภมและความดนเดยวกน จะมจานวนอนภาคเทากน” เปน “กาซมปรมาตรเทากน วดทอณหภมและความดนเดยวกน จะมจานวนโมเลกลเทากน”

โดยเปลยนจาก อนภาค เปน โมเลกล ซงทาใหสมมตฐานของอาโวกาโดรสามารถอธบายกฎของเกย-ลสแซกไดโดยไมขดแยงกบทฤษฎอะตอมของดอลตน

ปจจบนสมมตฐานอาโวกาโดรเปนทยอมรบทวไป เปนกฎ และเรยกวา “กฎของอาโวกาโดร”พจารณาตวอยางการใชกฎของอาโวกาโดรจากแผนภาพของปฏกรยาตอไปน

1. กาซไฮโดรเจนทาปฏกรยากบกาซออกซเจนไดไอนา

รปท 1 แสดงอตราสวนของปรมาตรและจานวนโมเลกลใน 1 หนวยปรมาตร ของไฮโดรเจน ออกซเจน และไอนา

ไฮโดรเจน + ออกซเจน ไอนา 2 cm3 1 cm3 2 cm3

หรอ 2n โมเลกล n โมเลกล 2n โมเลกล

หรอ 1 โมเลกล2

1 โมเลกล 1 โมเลกล

หรอ 2 อะตอม 1 อะตอม 1 โมเลกล2. กาซไฮโดรเจนทาปฏกรยากบกาซคลอรนไดกาซไฮโดรเจนคลอไรด

รปท 2 แสดงอตราสวนของปรมาตรและจานวนโมเลกลใน 1 หนวยปรมาตร ของไฮโดรเจน ออกซเจน และไอนา

ไอโดรเจน + คลอรน ไฮโดรเจนคลอไรด1 cm3 1 cm3 2 cm3

หรอ n โมเลกล n โมเลกล 2n โมเลกลหรอ 1/2 โมเลกล 1/2 โมเลกล 1 โมเลกลหรอ 1 อะตอม 1 อะตอม 2 โมเลกล

กฎอาโวกาโดร นอกจากจะใชอธบายกฎของเกย-ลสแซกแลว ยงทานายปฏกรยาเคมของกาซรวมและสามารถนามาประยกตใชคานวณเกยวกบสมการเคม และสตรโมเลกลของสารประกอบทเปนกาซได

เนองจากกาซตางๆ ทอยภายใตสภาวะของอณหภมและความดนเดยวกน เมอปรมาตรเทากนจานวนโมเลกลจะตองเทากนดวย แสดงวา จานวนโมเลกลและปรมาตรของกาซแปรผนโดยตรงตอกน V Nเมอ V เปนปรมาตรของกาซ , N เปนจานวนโมเลกลของกาซ

จากเหตผลดงกลาวทาใหสามารถเปลยนปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนใหเปนโมเลกลได หรอในทางกลบกนกสามารถเปลยนจานวนโมเลกลททาปฏกรยาพอดกนใหกลายเปนปรมาตรได

เชนเดยวกน ทาใหสามารถนามาประยกตใชเกยวกบสมการเคมไดคอก. ถามสมการทดลแลว (สาหรบกาซ) สามารถเปลยนจานวนโมเลกลททาปฏกรยาพอดกนใหเปน

ปรมาตรไดทนท เพราะตวเลขทแสดงจานวนโมเลกลยอมแสดงปรมาตรของกาซดวย เชน 2NO (g) + O2 (g) 2NO (g)

2 โมเลกล 1 โมเลกล 2 โมเลกลหรอ 2 ปรมาตร 1 ปรมาตร 2 ปรมาตรปรมาตรอาจเปนหนวย cm3 , dm3 กไดเชน ถาใช NO 2 dm3 ทาปฏกรยาพอดกบ O2 1 dm3 จะได NO2 2 dm3 เปนตน

ข. ถาปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกน และปรมาตรของกาซทไดจากปฏกรยาหลงจากทาปรมาตรเหลานนใหเปนเลขอยางตา แลวสามารถเปลยนปรมาตรใหเปนโมเลกล และนาไปเขยนสมการทดลได ซงจะนาหลกการนไปใชประโยชนเกยวกบการคานวณสมการเคม และการคานวณสตรโมเลกล เชน

N2 + H2 NH3

ปรมาตรทรวมพอด 5 cm3 15 cm3 10 cm3

เปลยนเปนเลขอยางตา 1 cm3 3 cm3 2 cm3

เปลยนเปนจานวนโมเลกล n โมเลกล 3n โมเลกล 2n โมเลกล (ให 1 cm3 ม n โมเลกล) จะได 1 โมเลกล 3 โมเลกล 2 โมเลกล

หรอ 2 อะตอม 6 อะตอม 2 โมเลกลเขยนเปนสมการไดวา N2 + 3H2 2NH3

สาหรบภาพ แสดงการเปรยบเทยบระหวาง อตราสวนโดยปรมาตร และโดยจานวนโมเลกลของกาซในปฏกรยาเปนดงน

อตราสวนโดยปรมาตร ไนโตรเจน : ไฮโดรเจน : แอมโมเนย = 1 : 3 : 2อตราสวนโดยจานวนโมเลกล ไนโตรเจน : ไฮโดรเจน : แอมโมเนย = 1 : 3 : 2ซงอตราสวนทงสองแบบมคาเทากนแสดงใหเหนวาสามารถเปลยนปรมาตรใหเปนโมเลกลหรอ

สามารถเปลยนโมเลกลใหเปนปรมาตรไดขอควรระวง การพจารณาเกยวกบกฎของเกย-ลสแซก และกฎของอาโวกาโดรจะใชไดเฉพาะปฏกรยาเคมเกยวของกบกาซ ซงอยภายใตอณหภมและความดนเดยวกนเทานนตวอยางท 1กาซไนโตรเจนมอนอกไซด (NO) และกาซออกซเจน (O2) เปนกาซทไมมสและไมละลายนา แต

กาซไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) มสนาตาลแดงละลายนาได เมอนากาซ NO และ O2 มาทาปฏกรยากน โดยการถายกาซ O2 จานวนมากเกนพอเขาสกระบอกตวง แลวถายกาซ NO จานวน 1 หลอดเขาไป ดงรป

หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณแลว วดปรมาตรของกาซทเหลออยในกระบอกตวง ปรากฏขอมลดงนครงท ปรมาตร O2

(cm3)ปรมาตร NO

(cm3)ปรมาตรของกาซท

เหลอ (cm3)123

202020

202020

10.210.09.8

จงพสจนวาการทดลองนเปนไปตามกฎของเกย-ลสแซกวธทา เนองจากใชกาซ O2 มาเกนพอ ดงนนกาซทเหลอจงเปนกาซ O2 สาหรบกาซ NO2 ทเกดขนละลายนาได จงไมมปรมาตรเหลอในกระบอกตวงในการทดลองแตละครง

ปรมาตรของ O2 ททาปฏกรยาพอด = ปรมาตรเรมตน – ปรมาตรทเหลอ

ครงท ปรมาตรของกาซทรวมพอดกน (cm3) อตราสวนของปรมาตรO2 NO O2 : NO

123

9.810.010.2

202020

9.8 : 2010.0 : 2010.2 : 20

คาเฉลยอตราสวนโดยปรมาตรของ O2 : NO = 10 : 20 = 1 : 2อตราสวนโดยปรมาตรของกาซทเขาทาปฏกรยากนเปนเลขอยางตา ลงตวนอยๆ แสดงวาเปนไปตาม

กฎของเกย-ลสแซก ตอบตวอยางท 2 กาหนดผลการทดลองใหดงตอไปน

การทดลองท ผลการวดปรมาตรของกาซทอณหภมและความดนเดยวกน12

H2 20 cm3 + O2 10 cm3 H2O 20 cm3

H2 10 cm3 + Cl2 10 cm3 HCl 20 cm3

345

CO 20 cm3 + O2 10 cm3 CO2 20 cm3

N2 10 cm3 + O2 10 cm3 NO 20 cm3

N2 10 cm3 + H2 30 cm3 NH3 20 cm3

ขอสรปตอไปน ขอใดถกตอง1. ปรมาตรของกาซทเขาทาปฏกรยาพอดกน และปรมาตรของกาซทเกดจากปฏกรยาจะเปรยบเทยบ

กนไดเปนอตราสวนของเลขจานวนเตมลงตวนอยๆ2. ถาทาใหปรมาตรของกาซเปนเลขลงตวอยางตา ปฏกรยาทเกยวของกบกาซจะไดกาซทเปน

ผลตภณฑปรมาตรเทากน3. ปรมาตรรวมของกาซกอนเกดปฏกรยาอาจจะเทากบหรอไมเทากบปรมาตรของกาซภายหลง

เกดปฏกรยากได4. จากการทดลองทงหมดสรปไดวากาซทกชนดมจานวนโมเลกลเทากนเมออยภายใตอณหภมและ

ความดนเดยวกนวธทา ขอ 1 ถกตอง เพราะเปนไปตามกฎของเกย-ลสแซก

การทดลองท อตราสวนโดยปรมาตรของกาซ12345

H2 : O2 : H2O = 2 : 1 : 2H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2CO : O2 : CO2 = 2 : 1 : 2N2 : O2 : NO = 1 : 1 : 2N2 : H2 : NH3 = 1 : 3 : 2

จะเหนไดวาอตราสวนโดยปรมาตรของกาซทกๆ ปฏกรยา เปนเลขจานวนเตมลงตวนอยๆ เปนไปตามกฎของเกย-ลสแซก

ขอ 2 ไมถก ในปฏกรยาทเกยวกบกาซ ไมจาเปนทจะตองไดผลตภณฑทเปนกาซซงมปรมาตรเทากน เชน H2 1 cm3 + Cl2 1 cm3 HCl 2 cm3

NH3 1 cm3 + HCl 1 cm3 NH4Cl 1 cm3

ขอ 3 ถกตองขอ 4 ไมถก เนองจากไมไดกาหนดวาปรมาตรทใชตองเทากน

ตวอยางท 3 ภายใตอณหภมและความดนคาหนง กาซ O2 1 ลตร ประกอบดวยกาซออกซเจน 1.2 x 1022 โมเลกล ดงนนภายใตสภาวะเดยวกนนกาซซงไดจากภเขาไฟ 1 ลตรจะมกโมเลกลวธทา ตามกฎของอาโวกาโดร “ภายใตอณหภมและความดนเดยวกน กาซทมปรมาตรเทากนยอมมจานวนโมเลกลเทากน”

ดงนน กาซจากภเขาไฟ 1 ลตร ยอมม 1.2 x 1022 โมเลกลดวย ตอบตวอยางท 4 ถงใบหนงบรรจกาซ O2 จนเตม พบวาม O2 ทงหมด 6.02 x 1023 โมเลกล ถาถายออกซเจนบางสวน แลวเตมกาซโพรเพนและบวเทนเขาไปแทนจนเตมถงภายใตภาวะอณหภมและความดนเดยวกน จะมกาซ O2 โพรเพนและ บวเทน รวมกนอยกโมเลกลวธทา เนองจากอยภายใตอณหภมและความดนเดยวกน เมอมปรมาตรเทากน จะตองมจานวนโมเลกลเทากนตามกฎของอาโวกาโดร

จานวนโมเลกลของ O2 + โพรเพน + บวเทน = 6.02 x 1023 โมเลกล ตอบตวอยางท 5 ทอณหภมและความดนเดยวกน กาซ X 3.0 cm3 ทาปฏกรยากบกาซ Y 9.0 cm3 ไดกาซ Z อยางเดยว 6.0 cm3

ก. อตราสวนจานวนโมเลกลของกาซ X : Y : Z เปนเทาใดข. ถาใหกาซ X 60 cm3 ทาปฏกรยากบกาซ Y 120 cm3 จะไดกาซ Z เกดขนก cm3 และเหลอกาซ

เทาใดค. ถาตองการกาซ Z 120 cm3 จะตองใชกาซ X และ Y อยางละเทาใดมาทาปฏกรยากน

วธทา ใชกฎของอาโวกาโดรและกฎของเกย-ลสแซก X + Y Z3.0 cm3 9.0 cm3 6.0 cm3

หรอ 3n โมเลกล 9n โมเลกล 6n โมเลกลหรอ 3 โมเลกล 9 โมเลกล 6 โมเลกล

ก. อตราสวนโดยจานวนโมเลกล X : Y : Z = 3 : 9 : 6 = 1 : 3 : 2ข. ถาใช Y 9 cm3 ตองใช X 3 cm3 ได Z 6 cm3

ถาใช Y 120 cm3 ตองใช X = 9

120x3 = 40 cm3

ได Z = 9

120x6 = 80 cm3

เหลอ X = 60 - 40 = 20 cm3

ค. ถาตองการกาซ Z 6 cm3 ตองใชกาซ X 3 cm3 และกาซ Y 9 cm3

ถาตองการกาซ Z 120 cm3 ตองใชกาซ X = 6

3 x 120 = 60 cm3

ตองใชกาซ Y = 6

9 x 120 = 180 cm3

ตวอยางท 6 เมอนากาซ A และ B ทาปฏกรยากนจะไดกาซ C อยางเดยว ผลการทดลองทอณหภมและความดนเดยวกนไดขอมลเกยวกบปรมาตรของกาซดงน

ครงท ปรมาตรของกาซเรมตน ปรมาตรของกาซทเหลอ ปรมาตรของกาซทงหมดA (cm3) B(cm3) A (cm3) B (cm3) หลงเกดปฏกรยา (cm3)

12

30150

50200

1050

2050

50200

ก. จงพสจนวาการทดลองนเปนไปตามกฎของเกย-ลสแซกข. ถาใชกาซ A 50 cm3 ทาปฏกรยากบกาซ B จานวนมากเกนพอจะไดกาซ C ก cm3

ค. ถาใชกาซ A และ B อยางละ 10 cm3 จะเหลอกาซใดและได C ก cm3

วธทา ในการพสจนกฎของเกย-ลสแซก ขนแรกตองหาปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนกอน หลงจากนนจงจะนาปรมาตรไปเทยบอตราสวนกน

ให VT คอปรมาตรทงหมดหลงการเกดปฏกรยาVA , VB , และ VC คอปรมาตรของกาซ A , B และ C ททาปฏกรยาพอดกนVA = ปรมาตรเรมตน - ปรมาตรทเหลอVB = ปรมาตรเรมตน - ปรมาตรทเหลอVC = VT - ปรมาตร( A+B) ทเหลอ

จากขอมลนามาคานวณปรมาตรทรวมพอดไดดงน

ปรมาตรทรวมพอดกน ปรมาตรทเกดขน VA : VB : VC A (cm3) B(cm3) (cm3)

20100

30150

20100

2 : 3 : 22 : 3 : 2

ก. จากตารางจะเหนวาอตราสวนโดยปรมาตรของกาซททาปฏกรยากนและกาซทเกดจากปฏกรยาเปนเลขจานวนเตมนอยๆ แสดงวาการทดลองนเปนไปตามกฎของเกย - ลสแซก

ข. จากตารางจะเหนวากาซ A 20 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบกาซ B = 30 cm3 เกดกาซ C 20 cm3

ถาใชกาซ A 50 cm3 จะไดกาซ C = 20

20 x 50 = 50 cm3

ค. ปรมาตรของกาซ B ใชมากกวากาซ A ดงนนจงมปรมาตรของกาซ A จานวนหนงเหลอถาใชกาซ B 30 cm3 จะตองใชกาซ A 20 cm3 ไดกาซ C = 20 cm3

ถาใชกาซ B 30 cm3 จะตองใชกาซ A = 30

20 x 10 = 6.67 cm3

เกดกาซ C = 30

20 x 10 = 6.67 cm3

เหลอกาซ A = 10 - 6.67 = 3.33 cm3 ตอบตวอยางท 7 จากขอมลตอไปน จงเขยนภาพแสดงอตราสวนโดยปรมาตรและโดยจานวนโมเลกลของกาซ

ก. ระหวางกาซไนโตรเจน 2 ปรมาตร กบกาซออกซเจน 1 ปรมาตร ไดกาซไฮโดรเจนมอนอกไซด 2 ปรมาตร

ข. ระหวางกาซไฮโดรเจน 1 ปรมาตร กบกาซโบรมน 1 ปรมาตร ไดกาซไฮโดรเจนโบรไมด 2 ปรมาตรวธทา เขยนแผนภาพแสดงอตราสวนโดยปรมาตร และโดยจานวนโมเลกลไดดงน

ก. กาซไนโตรเจน + กาซออกซเจน กาซไนโตรเจนมอนอกไซด 2 ปรมาตร 1 ปรมาตร 2 ปรมาตร

ข. กาซไฮโดรเจน + กาซโบรมน กาซไฮโดรเจนโบรไมด 1 ปรมาตร 1 ปรมาตร 2 ปรมาตร

ตวอยางท 8 ขวดสญญากาศใบหนงชงไดหนก 150.0 กรม เมอใสกาซออกซเจนในขวดจนเตม ชงขวดไดหนก 154.0 กรม แตถาสบเอากาซออกซเจนจากขวดจนหมด แลวบรรจกาซ X จนเตมจะชงขวดไดหนก 152.0 กรม ถาการทดลองทงหมดนทาทอณหภมและความดนมาตรฐาน เราจะบอกไดวากาซ X คอ

ก. CH4 (มวลโมเลกล = 16) ค. O2 (มวลโมเลกล = 32)ข. N2 (มวลโมเลกล = 28) ง. CO2 (มวลโมเลกล = 44)

วธทา เนองจากเปนการทดลองทอณหภมและความดนเดยวกนสามารถใชกฎของอาโวกาโดรได “ภายใตอณหภมและความดนเดยวกน กาซทมปรมาตรเทากน จะมจานวนโมลหรอจานวนโมเลกลเทากน”

ใชขวดใบเดยวกนบรรจกาซ O2 และ X แสดงวาปรมาตรของ O2 และ X เทากน ซงตามกฎของอาโวกาโดร จานวนโมลของ O2 และ X เทากน

โมล = (M)มวลโมเลกล(w)มวล

โมลของออกซเจน = จานวนโมลของ X

[M

w ]O2 = [M

w ]X

สาหรบ O2

w = มวล(ภาชนะ + กาซ) - มวลภาชนะ = 154.0 - 150.0 = 4.0 กรม

M = 32สาหรบ X

w = มวล(ภาชนะ + กาซ) - มวลภาชนะ = 152.0 - 150.0 = 2.0 กรม

แทนคา

32

0.4 = XM

0.2

MX = 16มวลโมเลกลของ X = 16 กคอ CH4 ตอบ

ตวอยางท 9 ขวดแกวใบหนงบรรจ 30.0 dm3 ท 25 0C และ 1.1 atm บรรจกาซคลอรน 2.00 โมล เมอดดกาซคลอรนออกจนหมด แลวบรรจกาซไนโตรเจนลงไปแทนท ทอณหภมและความดนเดยวกนจะบรรจกาซไนโตรเจนไดกโมล

ก. 0.79 ข. 2.00 ค. 2.40 ง. 5.07วธทา

โจทยขอนพจารณาอยางผวเผนโดยใชกฎของอาโวกาโดรเปนหลก “ภายใตอณหภมและความดนเดยวกน กาซทมปรมาตรเทากน จะมจานวนโมลหรอจานวนโมเลกลเทากน” กควรจะหาจานวนโมลของ N2 ทบรรจแทน Cl2 ไดทนท เพราะใชอณหภมและความดนเดยวกน ภาชนะใบเดยวกนเมอบรรจ Cl2 ไดเทาใดกบรรจ N2 ไดเทานน

ถาบรรจ Cl2 ได 2.00 โมล กควรจะบรรจ N2 ได 2.00 โมลดวย ซงตรงกบตาตอบขอ ข. ตอบ-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. การหาสตรโมเลกลของกาซจากปฏกรยาเคมดงทไดกลาวแลววา กฎของอาโวกาโดรสามารถใชคานวณหาสตรโมเลกลของกาซ ในกรณทสารตง

ตนทกตวเปนกาซ และผลตภณฑทเกดขนเปนกาซ พจารณาตวอยางตอไปนตวอยางท 10 N2 (g) 300 cm3 ทาปฏกรยากบ H2 (g) 900 cm3 ไดกาซชนดหนง 600 cm3 ถาการวดปรมาตรของกาซทาทอณหภมและความดนเดยวกน จงหาสตรโมเลกลของกาซทเกดขนวธทา ทาปรมาตรของกาซใหเปนเลขลงตวอยางตา แลวเทยบหาจานวนอะตอมใน 1 โมเลกล จะไดสตรโมเลกล

X (g) N2 (g) + H2 (g)600 cm3 300 cm3 900 cm3

หรอ 1 cm3 1/2 cm3 3/2 cm3

ให 1 cm3 ม n โมเลกล จะได N2 1/2 n โมเลกล และ H2 3/2n โมเลกล

X (g) N2 (g) + H2 (g) n โมเลกล 1/2n โมเลกล 3/2n โมเลกล

หรอ 1 โมเลกล 1/2 โมเลกล 3/2 โมเลกล= 1N = 3H

1 โมเลกลของ X (g) ม N 1 อะตอม และ H 3 อะตอมสตรโมเลกล คอ NH3 ตอบ

4. ความสมพนธระหวางปรมาณของสารในสมการเคมสมการเคมทดลแลวจะทาใหทราบความสมพนธในเชงปรมาณระหวางสารตางๆ ททาปฏกรยาพอด

กนทงในแงของโมล มวล ปรมาตรของกาซ และจานวนอนภาค ทาใหทราบวาสารตงตนเทาใดททาปฏกรยาพอดกนและมสารผลตภณฑเทาใดทเกดจากปฏกรยา โดยอาศยความสมพนธจากโมล มวล ปรมาตรของกาซ และจานวนอนภาค สามารถทจะคานวณปรมาณของสารตวหนงจากตวอนๆ ในสมการททราบปรมาณแลว ตวอยางเชน ปฏกรยาระหวาง CaCO3 กบ HCl ดงน

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)จานวนโมล 1 2 1 1 1มวล (g) (40+12+3x16) 2(1+35.5) (40+(2x35.5)) (1x2 + 16) (12+2x16)โมเลกล 6.02x1023 2 x6.02x1023 6.02x1023 6.02x1023 6.02x1023

ปรมาตร(ท STP) - - - - 22.4 dm3

จะเหนไดวาถาเรมตนจากโมล จะสามารถเปลยนเปนมวล โมเลกล หรอปรมาตรไดโดยทวๆ ไปการคานวณจากสมการ โจทยอาจจะกาหนดใหเพยง 1 สมการ กาหนดปรมาณของสาร

ให 1 ชนดหรอหลายๆ ชนดกได หรออาจจะกาหนดใหมากกวา 1 สมการ ซงการคานวณแตละแบบจะแตกตางกน ในทนจะแสดงใหดทกๆ แบบ

ก. การคานวณทเกยวของกบ 1 สมการ โดยทวๆ ไปมหลกการดงน1. เขยนสมการใหถกตอง (ทาสมการใหดล)2. พจารณาเฉพาะสารทโจทยถามและทกาหนดให3. นาจานวนโมล ของสารทโจทยถาม และทกาหนดให (จากสมการทดล) มาเทยบอตราสวนกน เมอ

แทนคาโมลตามความเหมาะสม จะคานวณสงทตองการได4. ในกรณทตองการเทยบบญญตไตรยางค กพจารณาเฉพาะตวทโจทยถามและทกาหนดให

เชนเดยวกน โดยเรมตนพจารณาเทยบจานวนโมล แลวเปลยนไปเปนสงทตองการ

พจารณาตวอยางตอไปนตวอยางท 11 เมอนาแมกนเซยมไนไตรต 10.0 กรม ทาปฏกรยากบนาจานวนมากเกนพอ

ก. จงคานวณปรมาตรของกาซแอมโมเนยมทเกดขนท STPข. ในขณะทไดกาซแอมโมเนย 3.0 กรม จะเหลอแมกนเซยมไนไตรตกกรม

วธทา ขนแรกเขยนสมการใหถกตองกอนแมกนเซยมไนไตรตคอ Mg2N2 มมวลโมเลกล 100

Mg2N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2 NH3

ก. หาปรมาตรของ NH3

ในทนจะแสดงใหดทงวธเทยบบญญตไตรยางคและวธเทยบอตราสวนของโมล จะเหนไดวาตวทโจทยกาหนดใหคอ Mg3N2 10.0 กรม ตวทโจทยถามคอ NH3 ก dm3 ท STP

โดยการเทยบบญญตไตรยางคพจารณาเฉพาะ Mg2N3 และ NH3 จากสมการทดลแลว

Mg3N2 2NH3

1 โมล 2 โมลหรอ 100 กรม ได 2 x 22.4 dm3

เพราะฉะนน 10.0 กรม ได 2 x 22.4 x 100

0.10 = 4.48 dm3

จะไดกาซ NH3 4.48 ลตรท STPโดยการเทยบอตราสวนของโมล

23

3NMg โมล

NH โมล =

2

1

โมล NH3 = 2 ( โมล Mg3N2)

4.22

V = 2(M

w )

สาหรบ NH3 ; V = ?สาหรบ Mg3N2 ; w = 10.0 กรม , M = 100

4.22

V = 2(100

0.10 )

V = 4.48 dm3

จะไดกาซแอมโมเนย = 4.48 dm3 ท STPข. หามวลของ Mg3N2 ทเหลอ

ตองหาวาใช Mg3N2 ไปเทาใดกอน โดยคดจากสมการเคมทดลแลว แลวจงนามาลบออกจาก Mg3N2 ทมอยเดม

ตวทโจทยถามคอ Mg3N2 กกรม

ตวทโจทยกาหนด คอ NH3 3.0 กรมโดยการเทยบบญญตไตรยางค

2 NH3 Mg3N2

2 โมล 1 โมลหรอ 2 x 17 กรม จะได 100 กรม

ถา 3 กรม จะได 17x2

100 x 3.0 = 8.82 กรม

ใช Mg3N2 = 8.82 กรม เหลอ Mg3N2 = 10.0 - 8.82 = 1.18 กรม

โดยการเทยบอตราสวน

3

23NH โมล

NMg โมล =

2

1

โมล Mg3N2 = 2

1 x โมล NH3

(M

w )23NMg =

2

1 x(M

w )3NH

100

w = 2

1 (17

0.3 )

w = 8.82 กรมใช Mg3N2 = 8.82 กรม เหลอ Mg3N2 = 10.0 - 8.82 = 1.18 กรม

สาหรบการคานวณโดยการเทยบอตราสวนโมล อาจจะพจารณาจากสมการทวๆ ไป ดงนaA + bB cC + dD

เมอกาหนดปรมาณของสารตวหนงให จะสามารถคานวณปรมาณของสารตวอนๆ ไดโดยการเทยบอตราสวนโมล เชน

B โมล Aโมล

= b

a หรอ C โมล Aโมล

= c

a

C โมลB โมล

= c

b หรอ D โมล Aโมล

= d

a

เมอตองการแทนคาโมล ใหพจารณาตามความเหมาะสมวาจะแทนคาในเทอมของมวล (w) โมล (n), ปรมาตร (V) , หรอจานวนอนภาค (N) แลวแตโจทยตองการ โดยเลอกใชสตรดงน

n = 4.22

V = M

w = 2310x02.6

N

ตวอยางท 12 เมอนาเอธานอลมาเผาในกาซ O2 จะไดกาซ CO2 และ H2Oก. จงคานวณมวลของ H2O ทเกดขนเมอใชเอธานอล 0.1 โมล ผานใน O2 มากเกนพอข. ถาใช O2 1.12 dm3 ท STP ทาปฏกรยากบเอธานอลจานวนมาก จะไดกาซ CO2 ก dm3 ท STPค. ถาใชกาซ CO2 0.88 กรมจะได H2O กโมเลกลง. ถาใชเอธานอล 2.3 กรม ตองใช O2 ก dm3 จงจะทาปฏกรยาพอด

วธทา ปฏกรยาทเกดขนเปนดงนC2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

ก. หามวลของ H2O จาก C2H5OH

จากสมการ OHHC โมลOH โมล

52

2 = 1

3

โมล H2O = 3 x โมล C2H5OH

(M

w ) OH2 = 3 x โมล C2H5OH

18

w = 3 x 0.1

w = 5.4 กรมได H2O = 5.4 กรม ตอบ

ข. หาปรมาตรของ CO2 จาก O2

2

2O โมล

CO โมล =

3

2

โมล CO2 = 3

2 x โมล O2

(4.22

V )2CO =

3

2 x (4.22

V )2O

4.22

V = 3

2 x (4.22

12.1 )

V = 0.75 dm3 ท STPไดกาซ CO2 = 0.75 dm3 ท STP ตอบ

ค. หาจานวนโมเลกลของ H2O จากมวลของ CO2

2

2CO โมล

OH โมล =

2

3

โมล H2O = 2

3 x โมล CO2

(2310x02.6

N ) OH2 = (

2

3 x M

w )2CO

2310x02.6

N = 2

3 x 44

88.0

N = 1.8 x 1022 โมเลกลได H2O 1.8 x 1022 โมเลกล ตอบ

ง. หาปรมาตรของ O2 จาก C2H5OH

2

52O โมล

OHHC โมล =

3

1

โมล C2H5OH = 3

1 x โมล O2

(M

w ) OHHC 52 =

3

1 x (4.22

V )2O

46

3.2 = 3

1 x (4.22

12.1 )

V = 3.36 dm3 ท STPไดกาซ O2 = 3.36 dm3 ท STP ตอบ

ตวอยางท 13 เมอเผาโพแทสเซยมคลอเรต จะไดโพแทสเซยมคลอไรดและกาซออกซเจน จะตองใชโพแทสเซยมคลอเรตกโมล จงจะสลายตวใหกาซออกซเจน 112 cm3 ท STP

วธทา2

3O โมล

KClO โมล =

3

2

โมล KClO3 = 3

2 x โมล O2

= 3

2 x (4.22

V )2O

= 3

2 x (4.221000

112

x)

= 3.3 x 10-3 โมลตองใช KClO3 = 3.3 x 10-3 โมล ตอบ

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ข. สารกาหนดปรมาณ (Limiting reagent)สาหรบการคานวณจากสมการทมสาตงตนตงแต 2 ชนดขนไป เชน

A + B + C + …. X + Y + ….และโจทยกาหนดปรมาณของสารตงตนให 2 ชนด การคานวณจะแตกตางจากเดมซงกาหนดปรมาณ

ของสารใหเพยงตวเดยว ดงน1. ถาสารตงตนหลายตวทกาหนดใหนนทาปฏกรยากนพอด ภายหลงเกดปฏกรยาสมบรณจะ

ไมมสารใดเหลอ ในกรณ นการคานวณปรมาณของผลตภณฑทเกดขน จะคดจากสารตงตนตวใดกได2. ถาสารตงตนหลายตวทกาหนดใหนน ทาปฏกรยาไมพอดกน มสารตวหนงมากวาสารอก

ตวหนง หรอสารตวหนงมปรมาณมากเกนพอ ในกรณนปฏกรยาจะดาเนนไปเรอยๆ จนกระทงสารตงตนทมปรมาณนอยถกใชหมดไป หลงจากนนปฏกรยาจะไมเกดขนอก กลาวไดวาหลงจากปฏกรยาสมบรณแลวสาร

ตงตนบางตวใชหมดไป และบางตวยงเหลออย ในการคานวณเกยวกบสมการในกรณน สารทใชหมดไป จะมความสาคญมากกวา เพราะใชสาหรบการหาปรมาณของผลตภณฑทเกดขน เรยกสารตงตนทใชหมดนวา

สารกาหนดปรมาณ โดยทวๆ ไป การคานวณจากสมการทมสมการเพยง 1 สมการ แตกาหนดสารตงตนใหตงแต 2 ชนดขนไป มหลกเกณฑดงน

1. ตองคานวณกอนวาสารใดใชหมด2. นาสารทใชหมดไปคานวณสงทตองการ โดยการเทยบอตราสวนของโมลในทานองเดยวกบการ

คานวณจากสมการทวๆ ไป

ตวอยางท 14 เมอเผาโลหะเงน 4.32 กรม กบผงซลเฟอร 0.64 กรม ธาตใดเหลอจากปฏกรยาและเหลอกกรมวธทา โจทยขอนกาหนดสารตงตนให 2 ชนด และถามแตเพยงวาสารใดเหลอ และสารใดใชหมดไป ยงไมไดถามปรมาณของผลตภณฑ

ดงนนการคานวณจงทาแตเพยงเขยนสมการใหถกตองและพจารณาวาสารใดเหลอเทานนปฏกรยาทเกดขนคอ

2Ag + S Ag2Sถาใช S 32 กรม( 1 โมล) จะตองใช Ag = 2 x 108 กรม (2 โมล)

ถาใช S 0.64 กรม จะตองใช Ag = 2 x 108 x 32

64.0 = 4.32 กรม

ใช S 0.64 กรม จะตองใช Ag 4.32 กรม ใชหมดพอดทง 2 ชนด ตอบ

ตวอยางท 15 จากการวเคราะหสารประกอบ X พบวาประกอบดวยกามะถน 40 % โดยนาหนก(หรอโดยมวล) ทเหลอนอกนนเปนออกซเจน ดงนนถาใชกามะถนและออกซเจนอยางละ 10 กรม มาทาปฏกรยากนจะไดสาร X อยางละกกรมวธทา เปนการคานวณสารทกาหนดสารตงตนให 2 ชนด ขนแรกจงตองพจารณากอนวาสารใดใชหมด จากโจทย สาร X ม S 40% โดยมวล หมายความวาสาร X 100 กรม จะม S 40 กรม และม O2 60 กรม

ถาม S 40 กรม จะม O2 = 60 กรม

เพราะฉะนนถาม S 10 กรม จะม O2 = 40

60 x 10 = 15 กรม

จากโจทย ม S และ O2 อยางละ 10 กรม แสดงวา O2 ใชหมด นาไปคานวณปรมาณของ O2 ใช O2 60 กรม ไดสาร X = 100 กรม

ถาใช O2 10 กรม ไดสาร X = 60

100 x 10 = 16.67 กรม

ไดสาร X อยางมาก 16.67 กรม ตอบตวอยางท 16 เมอเผา Zn กบผงกามะถน จะได ZnS ดงน

Zn + S ZnSถานา Zn มา 6.0 กรม ทาปฏกรยากบ S 3.25 กรม หลงจากเกดปฏกรยาสมบรณจะได ZnS กกรม

วธทา ขนแรกพจารณาวา Zn หรอ S ใชหมดไป หลงจากนนจงนาสารตงตนทใชหมดไปคานวณหา ZnSคานวณหาสารทใชหมดไป

ใช Zn 65.4 กรม ( 1โมล) ตองใช S = 32 กรม (1 โมล)

ถาใช Zn 6.0 กรม ตองใช S = 4.65

0.6x32 กรม

= 2.94 กรมจากสมการ เมอใช Zn 6.0 g ตองใช S 2.94 gจากโจทย ม Zn 6.0 g แตม S 3.25 g

เพราะฉะนนเหลอ S แต Zn ใชหมด นาไปคานวณหา ZnS

คานวณหา ZnSจากสมการ ใช Zn 65.4 กรม(1 โมล) ได ZnS = 97.4 กรม ( 1 โมล)

ถาใช Zn 6.0 กรม ได ZnS = 4.65

0.6x4.97 กรม = 8.94 กรม ตอบ

ตวอยางท 17 กาซ CO ทาปฏกรยากบกาซ O2 ไดผลตภณฑเปนกาซชนดเดยว ซงกาซดงกลาวทาปฏกรยากบ NaOH ได ถาใช CO 13.44 dm3 ท STP ทาปฏกรยากบ O2 10.0 กรม จะไดกาซผลตภณฑอยางมากทสดกกรมวธทา ปฏกรยาทเกดขนคอ 2CO + O2 2CO2

คานวณสารทใชหมด สมมตให CO ใชหมด

2O โมลCO โมล

= 1

2

โมล CO = 2 x โมล O2

(4.22

V ) CO = 2 x (M

w )2O

4.22

44.13 = 2 x (32

w )

w = 9.6 กรมถาใชกาซ CO 13.44 dm3 ตองใช O2 อย 10.0 กรม แสดงวาเหลอ O2 และ CO ใชหมด นา

CO มาคานวณ CO2

คานวณ CO22O โมล

CO โมล =

2

2

โมล CO = โมล CO2

(4.22

V ) CO = (M

w )2CO

4.22

V = 44

w

w = 26.4 กรมไดกาซ CO2 26.4 กรม ตอบ

ตวอยางท 18 อะเซทลนเกดการเผาไหมไดดงน2C2H2 (g) + 5O2 (g) 4CO2 (g) + 2H2O (l)

เมอนา C2H2 1.200 dm3 ท STP ทาปฏกรยากบ O2 5.0 กรม ในขณะทได H2O 0.72 กรม จะไดกาซ CO2 ก dm3 ท STP เหลอ C2H2 และ O2 เทาใดวธทา โจทยขอนถงแมวาจะกาหนดสารตงตนให 2 ตวแตไมตองใชในการคานวณ CO2 ทงนเพราะปรมาณของกาซ CO2 ขนอยกบปรมาณของ H2O ทเกดขน ทง C2H2 และ O2 ทใชจะมากเกนพอ

หาปรมาตรของ CO2

OH โมลCO โมล

2

2 = 2

4

โมล CO2 = 2 x โมล H2O

(4.22

V )2CO = 2 x (

M

w ) OH2

4.22

V = 2 x (18

72.0 )

V = 1.792 dm3 ท STPไดกาซ CO2 = 1.792 dm3 ท STP

หาปรมาตรของ C2H2 และ O2 ทเหลอโดยการเทยบกบ H2O ทเกดขนสาหรบC2H2

OH โมลHC โมล

2

22 = 2

2

โมล C2H2 = โมล H2O

(4.22

V )22HC = (

M

w ) OH2

4.22

V = (18

72.0 )

ปรมาตร C2H2 = 0.896 dm3 ท STPเหลอ C2H2 = 1.200 - 0.896 = 0.304 dm3

สาหรบ O2 :

OH โมลO โมล

2

2 = 2

5

โมล O2 = 2

5 x โมล H2O

(M

w )2O =

2

5 x (M

w ) OH2

32

w = 2

5 x (18

72.0 )

w = 3.2 กรมใช O2 = 3.2 กรมเหลอ O2 = 5.0 - 3.2 = 1.8 กรม ตอบ

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ค. การคานวณทเกยวของกบสมการมากกวา 1 สมการในกรณทปฏกรยาเคมเกดขนตอเนองหลายขนตอน จะมสมการเกยวของมากกวา 1 สมการ การ

คานวณปรมาณของสารจากปฏกรยาทกลาวมานยงคงมลกษณะคลายกบการคานวณจากสมการเดยวทผานมา คอ พจารณาเฉพาะตวทโจทยถามและทโจทยกาหนดใหเทานน นาจานวนโมลมาเทยบอตราสวนกน ซงจะทาใหคานวณสงทตองการได ขอทแตกตางไปจากการคานวณจากสมการเดยวคอ ตองทาสมการหลายๆ สมการเหลานใหดลแบบตอเนอง (คอทาใหจานวนโมลของสารทเปนตวเชอมระหวางสมการเทากน)

โดยทวๆ ไปการคานวณทเกยวของกบสมการมากกวา 1 สมการ มหลกเกณฑดงน1. เขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนใหถกตองและดล2. ทาสมการทงหมดใหดลแบบตอเนอง โดยทาจานวนโมลของตวเชอม ระหวางสมการใหเทากน3. จากสมการทดลแบบตอเนอง ใหนาจานวนโมลของสารทโจทยถาม และทกาหนดใหมาเทยบ

อตราสวนกน เมอแทนคาโมลตามความเหมาะสม จะหาสงทตองการได

การทาสมการใหดลแบบตอเนองเมอมปฏกรยาทเกดขนตอเนองหลายขนตอน เชน

สารตงตน สารผลตภณฑ (1)สารผลตภณฑ (1) ผลตภณฑ (2)

ในกรณเชนน ถาสารทกาหนดใหและทโจทยถามอยคนละสมการ การคานวณควรจะทาใหดลแบบตอเนองกอน โดยหาสารซงทาหนาทเปนตวเชอมระหวางสมการ ทงนสารทจะเปนตวเชอมจะตองมสวนเกยวของกบปฏกรยาทงสองหรอเปนตนเหตใหเกดปฏกรยาตอเนองกนไป

พจารณาจากตวอยางตอไปนก. สาร A + สาร B สาร Cข. สาร C + สาร P สาร Q

สมมตวาการเปลยนแปลงเกดขนดงนA + 2B 3C ………………….. (1)2C + 3P 2Q ……………………(2)

สมการทง 2 จะทาใหดลแบบตอเนองได จะตองอาศยสาร C เปนตวเชอม ทงนเพราะสาร C เปนตนเหตททาใหการเปลยนแปลงตอไปอก

สมการทดลแบบตอเนองจะมจานวนโมลของ C เทากน ซงทาไดดงน(1) x 2 ; 2A + 4B 6C ………………….. (3)(2) x 3 ; 6C + 9P 6Q ………………… ..(4)จากสมการท (3) และ (4) จะเหนไดวาม C 6 โมลเทากน เรยกสมการ (3) และ (4) ซงม C หรอ

ตวเชอมเทากนวาเปนสมการทดลแบบตอเนอง ซงสามารถนาไปคานวณสงทตองการไดการพจารณาวาสารใดจะเปนตวเชอมระหวางสมการ เพอใหดลแบบตอเนองตองยดหลกวา “สารท

จะเปนตวเชอม คอสารทเปนตนเหตของการเกดปฏกรยาแบบตอเนองนน” ตวอยางท 19

จากสมการเคม 2C (s) + O2 (g) 2CO (g) ………………. (1)Fe2O3 (s) + 3CO (g) 2Fe (s) + 3CO2 (g) …………… (2)

จะตองใชคารบอนกกรมไปรดวซ Fe2O3 100 กโลกรม

วธทา ทาสมการใหดลแบบตอเนองกอน โดยทา CO ใหเทากน(1) x 3 ; 6C (s) + 3O2 (g) 6CO (g)(2) x 2 ; 2Fe2O3 (s) + 6CO (g) 6Fe (s) + 6CO2 (g)

สารทโจทยถามคอ C กกโลกรมสารทโจทยกาหนดให คอ Fe2O3 100 กโลกรมจากสมการทดลแบบตอเนอง

32OFe โมลC โมล

= 2

6

โมล C = 3 x โมล Fe2O3

(M

w ) C = 3 x (M

w )32OFe

12

w = 3 x (160

1000x100 )

w = 22500 กรมใช C = 22500 กรม หรอ 22.5 กโลกรม ตอบ

ตวอยางท 20 เมอเผา KClO3 จะไดกาซ O2 จานวนหนงซงกาซ O2 จานวนนจะทาปฏกรยาพอดกบ S ไดเปน SO2 5.6 dm3 ท STP จงคานวณมวลของ KClO3 ทใชวธทา เขยนสมการแสดงปฏกรยาแตละขนตอนกอน

2KClO3 2KCl + 3O2 ………… (1)S + O2 SO2 …………..(2)

แลวทาสมการใหดลแบบตอเนอง โดยทา O2 ใหเทากน(2) x 3 ; 3S + 3O2 3SO2 …………..(3)จากสมการท (1) และ (3) จะไดวา

2

3SO โมล

KClO โมล =

3

2

โมล KClO3 = 3

2 x โมล SO2

(M

w )3KClO =

3

2 x (4.22

V )2SO

5.122

w = 3

2 x (4.221000

6.5

x)

w = 20.4 กรมตองใช KClO3 = 20.4 กรม ตอบ

5. สมการเคมกบการคานวณมวลอะตอม-มวลโมเลกลตวอยางท 21 ธาต X เปนโลหะหม IIIA ในตารางธาต เมอนา X จานวนหนงมาทาปฏกรยากบกรด HCl จานวนมากเกนพอจะไดกาซ H2 0.6 กรม ถานา X จานวนเทาเดมมาทาปฏกรยากบ O2 จานวนมากเกนพอจะได X2O3 อยางเดยว 10.2 กรม มวลอะตอมของ X เปนเทาใดวธทา ปฏกรยาเกดขนคอ 2X + 6H+ 2X3+ + 3H2

2H โมล

Xโมล =

3

2

โมล X = 3

2 x โมล H2 = 3

2 x (M

w )2H

= 3

2 x 2

6.0

โมล X = 0.2 โมล ………………… (1)หามวลอะตอมของ X

จาก 4X + 3O2 2X2O3

32O Xโมล

Xโมล =

2

4

โมล X = 2 x โมล X2O3 = 2 x (M

w )32OX =

3

2 x M

2.10

โมล X = 3

2 x M

2.10 ……………. (2)

จากสมการท (1) = (2)

0.2 = 3

2 x M

2.10

M = 102มวลโมเลกลของ X2O3 = 102นนคอ 2X + 3O = 102

X = 27มวลอะตอมของ X = 27 ตอบ

ตวอยางท 22 ธาต M และ N ทาปฏกรยากนดงน4M + 3N2 2M2N3

ถาใช N2 1.28 กรม ทาปฏกรยากบ M จานวนมากเกนพอจะได M2N3 2.72 กรม และเมอนา N2 9.6 กรม มาทาใหกลายเปนไอจะวดปรมาตรได 6.72 dm3 ท STP จงคานวณมวลโมเลกลของ M2N3 และมวลอะตอมของ Mวธทา ขนแรกหามวลโมเลกลของ N2 กอน

N2 6.72 dm3 หนก = 9.6 กรม

เพราะฉะนน N2 22.4 dm3 หนก = 9.6 x 72.6

4.22 = 32 กรม

มวลโมเลกลของ N2 = 32หามวลโมเลกลของ M2N3

พจารณาสมการ จะได32

2NM โมล

N โมล =

2

3

โมล N2 = 2

3 x โมล M2N3

(M

w )2N =

2

3 x (M

w )32NM

28

28.1 = 2

3 x (M

72.2 )

M = 102มวลโมเลกลของ M2N3 = 102

2M + 2N = 1022xM + 2 x 14 = 102

M = 37

มวลอะตอมของ M = 37 ตอบ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. สมการเคมกบการคานวณทเกยวกบปรมาตรของกาซอาศยการประยกตของสมมตฐานอาโวกาโดร “กาซทกชนดภายใตอณหภมและความดนเดยวกน ถา

มปรมาตรเทากนยอมจะมจานวนโมเลกล (หรอโมล) เทากน” นามาใชเกยวกบการคานวณสมการเคมได โดยการเปลยนปรมาตรใหเปนโมล หรอเปลยนโมลใหเปนปรมาตร กลาวคอ กาซททาปฏกรยาพอดกนและกาซทเกดจากปฏกรยา เมอเขยนสมการทดลแสดงปฏกรยาเคมนนๆ แลวตวเลขทแสดงจานวนโมล ยอมแสดงถงปรมาตรของกาซนน ๆ ดวย

ก. จากสมการทดลแลวสามารถเปลยนจานวนโมลใหเปนปรมาตรได เชน2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g)2 โมล 1 โมล 2 โมล

หรอ 2 cm3 1 cm3 2 cm3

ข. ถาทราบปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและของกาซทเกดจากปฏกรยา หลงจากทาใหเปนเลขอยางตา สามารถเปลยนปรมาตรใหเปนโมลและเขยนเปนสมการเคมทดลได เชน

กาซ A 20 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบกาซ B 15 cm3 ไดกาซ C อยางเดยว 25 cm3 เขยนเปนสมการไดดงน

A + B C 20 cm3 15 cm3 25 cm3

หรอ 4 cm3 3 cm3 5 cm3

หรอ 4 mol 3 mol 5 mol หรอ 4A + 3B 5C

ตวอยางท 23 กาซผสมชนดหนงประกอบดวย H2 20 cm3 CH4 40 cm3 และ CO 10 cm3 ถานากาซผสมทงหมดนมาทาปฏกรยาการเผาไหม จะตองใช O2 เทาใดจงจะทาปฏกรยาพอด ถาการวดปรมาตรทกครง ทาทอณหภมและความดนเดยวกนวธทา ขนแรกเขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนใหถกตอง แลวคานวณปรมาตรของ O2 ทตองใชสาหรบกาซแตละตว

2H2 + O2 2H2O2 cm3 1 cm3

ถา 10 cm3 ใช 2

1 x 20 = 10 cm3

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O1 cm3 2 cm3

ถา 40 cm3 ใช 2 x 40 = 80 cm3

2CO + O2 2CO2 2 cm3 1 cm3

ถา 10 cm3 ใช 2

1 x 10 = 5 cm3

ใช O2 ทงหมด = 10 + 80 + 5 = 95 cm3 ตอบ--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. สมการเคมกบการคานวณสตรโมเลกลของกาซการคานวณสตรโมเลกลของกาซ นอกจากจะคานวณจากสตรอยางงายแลวยงสามารถนากฎของอา

โวกาโดรมาใชคานวณสตรไดดวย โดยทาปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและปรมาตรของกาซทเกดจากปฏกรยาใหเปนเลขลงตวอยางตา แลวเปลยนปรมาตรใหเปนจานวนโมเลกลททาปฏกรยาพอดกน เมอนาไปเขยนเปนสมการเคมและทาสมการใหดล จะหาสตรของกาซจากสมการทดลได

หลกการทวๆ ไปในการหาสตรโมเลกลของกาซ1. ตองทราบปรมาตรของกาซททาปฏกรยาพอดกนและกาซทเกดจากปฏกรยา2. ทาใหเปนเลขอยางตา3. เปลยนปรมาตรใหเปนโมเลกลและเขยนเปนสมการเคม4. ทาสมการเคมใหดล จะไดสตรโมเลกล

ตวอยางท 24 X และ Y เปนธาตทม 2 และ 3 อะตอมใน 1 โมเลกล ตามลาดบ กาซ X 30 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบกาซ Y 10 cm3 ไดกาซ Z อยางเดยว 30 cm3 สตรโมเลกลของ Z เปนอยางไรวธทา X2 + Y3 Z

30 cm3 10 cm3 30 cm3

หรอ 3 cm3 1 cm3 3 cm3

เปลยนเปนสมการเคมจะได3X2 + Y3 3Z

ทาสมการใหดล คอทาอะตอมของ X และ Y ทางซายและขวาของสมการใหเทากน3X2 + Y3 3X2Y

เพราะฉะนนสตรของ Z คอ X2Y ตอบตวอยางท 25 กาซชนดหนง 50 cm3 รวมกบ O2 100 cm3 ไดคารบอนไดออกไซดอยางเดยว มปรมาตร 150 cm3 กาซนมมวลโมเลกลเทาใดวธทา จะหามวลโมเลกล ตองทราบสตรโมเลกลกอน

X + O2 CO2

50 cm3 100 cm3 150 cm3

หรอ 1 cm3 2 cm3 3 cm3

เปลยนเปนสมการเคม X + 2O2 3CO2

ทาสมการใหดล C3O2 + 2O2 3CO2

สตรของกาซนคอ C3O2

มวลโมเลกลกาซนเทากบ 12 x 3 + 16 x 2 = 68 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

8. สมการเคม กบการคานวณรอยละตวอยางท 26 เมอนาเหรยญเงนหนก 5.82 กรมไปละลายในกรดไนตรก แลวเจมสารละลายโซเดยมคลอไรดลงไป จะไดตะกอน 7.20 กรม เหรยญนนมเงนบรสทธรอยละเทาใด

วธทา % Ag = Tw

w x 100

wT = 5.82 g w = มวลของเงนบรสทธ โจทยกาหนดใหผานปฏกรยาเคม

Ag 3HNO Ag+ Cl AgCl

AgClโมล Agโมล

= 1

1

โมล Ag = โมล AgCl

(M

w ) Ag = (M

w ) AgCl

108

w = (5.143

20.7 )

w = 5.42 gในเหรยญเงน 5.82 กรม มเงน 5.42 กรม

% Ag = 82.5

42.5 x 100 = 93.1 %

เหรยญเงนมโลหะเงน 93.1 % ตอบตวอยางท 27 กาซ SO2 เปนสาเหตหนงททาใหอากาศเสย ถานาถานหนมาหนก 2 กโลกรม และถานหนมไพไรท (FeS2) อย 2% มาเปนเชอเพลง เกดการเผาไหมดงสมการ

4FeS2 (s) + 11O2 (g) 2Fe2O3 (s) + 8SO2 (g)กาซ SO2 จะเกดขนสบรรยากาศกกรม

วธทา ตอนแรกหามวลของ FeS2 จากถานหนกอน

ม FeS2 2 % = 100

2 x 2 x 1000 = 40 กรม

หามวลของ SO2

2

2FeS โมลSO โมล

= 4

8

โมล SO2 = โมล FeS2

(M

w )2SO = (

M

w )2FeS

64

w = 2 x (8.119

40 )

w = 42.7 gเกด SO2 = 42.7 กรม ตอบ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

9. สมการเคมกบการคานวณสารละลายตวอยางท 28 จะตองใชอะลมเนยมหนกกกรม จงจะทาปฏกรยากบ 50 cm3 ของสารละลาย Zn(NO3)2 เขมขน 0.4 โมล/ลตร ปฏกรยาเกดขนดงน

2Al + 3Zn(NO3)2 2Al(NO3)2 + 3 Zn

วธทา23 )Zn(NOโมล

Alโมล =

3

2

โมล Al = 3

2 x โมล Zn(NO3)2

(M

w ) Al = 3

2 x(1000

VC )23)NO(Zn

27

w = 3

2 x (1000

4.0x50 )

w = 0.36 gตองใช Al หนก 0.36 กรม ตอบ

ตวอยางท 29 ถานา 0.55 dm3 ของ 0.10 mol/dm3 ของสารละลายโซเดยมคารบอเนตมาเตมลงในสารละลายกรดเกลอ (กรดไฮโดรคลอรก) เขมขน 0.10 mol/dm3 จานวน 0.2 dm3 จะเกดปฏกรยาดงน

Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2

ไดกาซ CO2 เกดขนกโมลวธทา พจารณากอนวาสารใดใชหมด แลวจงนาสารทใชหมดไปคานวณจานวนโมลของ CO2

พจารณาวาสารใดใชหมดเรมตนม Na2CO3 = VC

= 0.55 x 0.10 = 0.055 โมลเรมตนม HCl = 0.2 x 0.10 = 0.02 โมล

Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2

เรม 0.055 0.02ใช 0.01 0.02เหลอ 0.045 0เหลอ Na2CO3 ในขณะทใช HCl หมด จงนาไปคานวณ CO2

คานวณ CO2

จากสมการ ใช HCl 2 โมล ได CO2 = 1 โมล

ใช HCl 0.02 โมล ได CO2 = 2

1 x 0.02 โมล

= 0.01 โมลจะไดกาซ CO2 0.01 โมล ตอบ

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------