chemographics-ปริมาณสารสัมพันธ์
TRANSCRIPT
“ศึกษาเกี่ยวกับการวัดปริมาณของสารโดยอาศัยความสัมพันธ์ของสารต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมี”
บอกปริมาณสารตั้งต้นที่ใช้ในการท าปฏิกิริยาคาดคะเนปริมาณสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
มวลของสารทั้งหมดที่เข้าท าปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดท่ีเกิดขึ้น
โมล คือ หัวใจ ของปริมาณสารสัมพันธ์6.02x1023
..แล..แล้ว โมล คืออะไรล่ะ ?
ปริมาณสารสัมพันธ์ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ
คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร
Download เอกสารอ่านเพิ่มเติมเอกสารเผยแพร่เพื่อประโยชน์แก่การศึกษาWoravith Chansuvarn
ChemoGraphics
อะตอม & โมเลกุล
H N O F
อะตอม คืออนุภาคที่เล็กท่ีสุดของธาตุท่ียังคงรักษาสมบัติของธาตุชนิดนั้นๆ ไว้ได้ (ประกอบด้วย
โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน)
โมเลกุล คือ อะตอมอย่างน้อยสองอะตอมมารวมตัวกันด้วยแรงดึงดูดทางเคมี ด้วยอัตราส่วนที่
แน่นอนตามกฎสัดส่วนคงตัว
H N O FHH
HNH
H2 N2 H2O HFH N O F
มวลอะตอม หรือ น้ าหนักอะตอม(เป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปของธาตุ)
1.008 14.007 15.999 18.998
มวลโมเลกุล หรือ น้ าหนักโมเลกุล(ผลรวมของมวลอะตอมของธาตุทั้งหมดที่มารวมกันเป็น
โมเลกุล)
1.0x2=2.0
14.0x2=28.0
16.0+(1.0x2)=18.0
1.0 14.0 16.0 19.0 1.0+19.0=20.0
มวลอะตอม ดูได้จากตารางธาตุ
โมเลกุลท่ีมีน้ าล้อมรอบ เช่น CuSO45H2O ต้องค านวณรวมน้ าหนักน้ าดว้ย
สามารถดูมวลโมเลกุลได้จากฉลากข้างขวดสารเคมี
6.02x1023
6.02x1023
12 g ของ 12C 12C = 6.02x1023 อะตอม
ช่วยนับซิว่ามี 12C กี่อะตอม
โมล คือปริมาณสารที่มีจ านวนอนุภาค เท่ากับ จ านวนอะตอมของ 12C ที่หนัก 12 กรัม
อะไรก็ตามท่ีมีจ านวนอนุภาค เท่ากับ 6.02x1023
จะเป็น 1 โมลอะตอมโมเลกุลไอออน
ของ อะตอม จะมีน าหนักเท่ากับ มวลอะตอม อะตอม ของ โมเลกุล จะมีน าหนักเท่ากับ มวลโมเลกุล โมเลกุลของ ไอออน จะมีน าหนักเท่ากับ มวลไอออน ไอออน
1 โมล =
Cu 1 โมล มีน าหนัก = 63.5 g
H2O 1 โมล มีน าหนัก = 18 g=
อะตอม
โมเลกุลn = g
MM
สูตรค านวณโมล
MM = Molar mass = มวลอะตอม= มวลโมเลกุล
โมลของปริมาณสารและอนุภาค
แก๊สใดๆ จ านวน 1 โมล มีปริมาตร เท่ากับ 22.4 ลิตรที่สภาวะ STP
STP : สภาวะท่ีความดัน 1 atm อุณหภูมิ 0C
โมลของแก๊ส
n = V22.4
สูตรค านวณโมลของแก๊ส
H2 CO2O2
มีปริมาตร = 22.4 ลิตร
2 g 32 g 44 g
ปริมาณ 1 โมล 1 โมล 1 โมล
6.02x1023
โมเลกุล
แก๊ส
ปริมาณ
อนุภาค
1 โมล(ไอน า) มีปริมาตร = 22.4 ลิตร
มีน าหนัก = 18 กรัม
มีอนุภาค = 6.02x1023 โมเลกุลH2O
n = V22.4
n = N6.02x1023
n = gMM
n = = = g V N
MM 22.4 6.02x1023
น้ าหนัก แก๊ส อนุภาค
gn =
MMV
n =22.4 23
Nn =
6.02x10
โลหะตะกั่ว (Pb) หนัก 20.8 g มีอะตอมตะกั่วอยู่เท่าไรน๊า..?
20.8 g207.2 g/mol
g Pb
mol Pb
N Pb
20.8 g Pb
0.1 mol
6.02x1022
230.1 mol x 6.02x10
การดุลสมการเคมีสมการเคมี
aA(s) + bB(l) cC(g) + dD(aq)
สารตัง้ตน้ สารผลติภณัฑ์
สัมประสิทธิ์จ านวนโมล สถานะของสาร
ตัวเลขที่ได้จากการดุลสมการ
(s) ของแข็ง(l) ของเหลว(g) แก๊ส(aq) สารละลาย
กลุ่มสัญลักษณ์ที่เขียนแทนการเกิดปฏิกิริยาเคมี การเติมตัวเลขสัมประสิทธิ์จ านวนโมลหน้าสูตรเคมี เพื่อท าให้จ านวนอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันทั้งสองข้างสมการเท่ากัน
2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g)
4H 2O = 4H, 2O
2Fe2O3(aq) + 3C(s) 4Fe(s) + 3CO2(g)
Fe2O3 จ านวน 2 โมล ท าปฏิกิริยาพอดีกับ Cจ านวน 3 โมล เกิดผลิตภัณฑ์เป็น Fe จ านวน 4 โมล และเกิดเป็นแก๊ส CO2 จ านวน 3 โมล
Fe3O4 + H2 Fe + H2O
Fe3O4 + H2 3Fe + H2Oดุล Fe
ดุล O Fe3O4 + H2 3Fe + 4H2O
ดุล H Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O
3Fe,4O 8H = 3Fe 8H,4O
โมลสัมพันธ์
mol Bb
ปริมาตรแก๊ส (L)
อนุภาค
น าหนัก (g)
mol Aa
ปริมาตรแก๊ส (L)
อนุภาค
น าหนัก (g)
aA bBอัตราส่วนสัมประสิทธิ์จ านวนโมล
ระหว่างสาร B และสาร A เรียกว่า mol ratio
เกี่ยวข้องกับเลขสัมประสิทธิ์จ านวนโมลจากสมการเคมีที่
ดุลแล้ว
ตัวอย่างการค านวณปริมาณสารสัมพันธ์ โมลสัมพันธ์
mol CO2
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)เมื่อเผาไหม้แก๊ส CH4 900 L จนสมบูรณ์จะเกิด CO2 อย่างน้อยกี่กรัม
900 L CH4
mol CH4
g CO2
1:1
900 L22.4 = 40.2 mol
จะเกิด CO2 = 40.2 mol
40.2 mol x 44 g/mol= 1,767.9 g
mol O2
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)เมื่อเผาไหม้แก๊ส CH4 900 L จนสมบูรณ์จะต้องใช้ O2 อย่างน้อยกี่กรัม
900 L CH4
mol CH4
g O2
1:2
900 L22.4 = 40.2 mol
จะต้องใช้ O2 เป็น 2 เท่า = 40.2x2 = 80.4 mol
80.4. mol x 32 g/mol= 2,571.5 g
สารก าหนดปริมาณเราจะผลิตรถยนต์
ได้กี่คันนะ?
3 คัน
ท าไมได้แค่ 3
ก็เพราะเรามีตัวถังแค่ 3 ชิ้นไง
แต่เรามีล้ออยู่เยอะนะ
แต่ตัวถังมีปริมาณน้อยกว่า จึงใช้หมดก่อน ตัวถังจึงเป็น
ตัวก าหนดปริมาณรถยนตท์ี่จะได้ เรียกสารท่ีใช้หมดก่อนว่า
“สารก าหนดปริมาณ” ในปฏิกิริยาเคมี สารตั้งต้นท่ีมีจ านวนโมลน้อยกว่า ก็คือ “สารก าหนดปรมิาณ”
(1) จ านวนโมลน้อยกว่าจึงใช้หมดก่อน (2) เป็นตัวก าหนดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดขึ้นได้อย่างน้อยเท่ากับจ านวนโมล ของสารก าหนดปริมาณ
เรียกปริมาณสารผลิตภัณฑ์ว่า
ผลผลิตทางทฤษฎี
สารก าหนดปริมาณ ต้องค านึงถึงเลข สปส.จ านวนโมล ของสารตั้งต้น
อัตราส่วนเลข สปส. จ านวนโมลเท่ากับ 1:1 อัตราส่วนเลข สปส. จ านวนโมลไมเ่ท่ากับ 1:1
สารตั้งต้นที่มจี านวนโมลน้อยกว่า เป็น สารก าหนดปริมาณ
Zn(aq) + S(aq) ZnS(s) ถ้ามี Zn 20.0 กรัม และ S 10.0 กรัม ระหว่าง Zn และ S สารใดเป็นสารก าหนดปริมาณ
Zn20.0 g
n = = 0.306 mol65.4 g/mol
S10.0 g
n = = 0.311 mol32.0 g/mol
ต้องค านวณจ านวนโมล ก่อน
สารตั้งต้นที่มีอัตราส่วน จ านวนโมล/สปส.จ านวนโมล น้อยกว่า
เป็น สารก าหนดปริมาณ
ค านวณจ านวนโมลของสารตั้งต้นแต่ละตัวค านวณอัตราส่วน จ านวนโมล/สปส.จ านวนโมล
2 NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(aq) + H2O(l) ถ้าการผลิตยูเรียใช้ NH3 700 กรัมผสมกับ CO2 1,000 กรัม สารใดเป็นสารก าหนดปริมาณ
3(NH )700 g
n = = 41.2 mol17.0 g/mol
2(CO ) 1,000 g
n = = 22.7 mol44.0 g/mol
41.2= 20.6
222.7
= 22.71
ผลผลิตร้อยละ
2NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(aq) + H2O(l) ถ้าการผลิตยูเรียใช้ NH3 700 กรัมผสมกับ CO2 1,000 กรัม เมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์ได้ยูเรียเท่ากับ 960 กรัม จงค านวณผลผลิตร้อยละ
ผลผลิตร้อยละ = x 100ผลผลิตจริง
ผลผลิตทางทฤษฎี
3(NH )700 g
n = = 41.2 mol17.0 g/mol
2(CO ) 1,000 g
n = = 22.7 mol44.0 g/mol
41.2= 20.6
222.7
= 22.71
ค านวณสารก าหนดปริมาณ ค านวณปริมาณตามความสัมพันธ์เชิงโมล
mol (NH2)2CO
700 g NH3
mol NH3
g (NH2)2CO
2:1
700 g17 g/mol = 41.2 mol
จะเกิด (NH2)2CO x (1/2)= 20.6 mol
20.6 mol x 60 g/mol= 1,235.4 g
ค านวณผลผลิตร้อยละ
ผลผลิตร้อยละ = x 100 = 77.7%960 g
1,235.4
ผลผลิตทางทฤษฎี = 1,235.4 g
3 2 2mol NH mol(NH ) CO =
2 1