ปริมาณสารสัมพันธ์-มวลโมเลกุล (Molecular Mass)
เนื่องจากโมเลกุลของสารต่างๆ มีขนาดเล็กมาก ในทางปฏิบัติการหามวลโมเลกุลจึงไม่สามารถจะชั่งได้ แต่จะใช้ค่าการเปรียบเทียบเช่นเดียวกับมวลอะตอม โดยเปรียบเทียบว่าสารนั้นมีมวลเป็นกี่เท่าของธาตุมาตรฐาน ในปัจจุบันใช้ 12C เป็นมาตรฐาน โดยถือว่า 1/12 มวลของ C-12 1 อะตอม เท่ากับ 1 หน่วยมาตรฐาน
หรือ 1 amu ซึ่งมีมวลเท่ากับ 1.66 x10-24 กรัม ดังนั้น มวลโมเลกุล จึงหมายถึง ตัวเลขที่บอกให้ทราบว่าสารใดๆ 1 โมเลกุล
มีมวลเป็นกี่เท่าของ 1/12 มวลของ C-12 1 อะตอม หรือเขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้
มวลโมเลกุลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกุล (g)
1/12 ของมวล C-12 1 อะตอม
มวลโมเลกุลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกุล (g)
1.66 x 10-24 g
ดังนั้นหากต้องการทราบมวลของสาร 1 โมเลกุล จะหาได้จากมวลของสาร 1 โมเลกุล = มวลโมเลกุล x 1.66 x 10-24 g
หรือถ้าต้องการทราบมวลของสาร n โมเลกุล จะหาได้จากมวลของสาร n โมเลกุล = n x มวลโมเลกุล x 1.66 x 10-24 g เมื่อ n มีค่าเท่ากับ 2, 3, 4, …
การอธิบายความหมายของมวลโมเลกุล
เช่น
มวลโมเลกุลของน้ำ (H₂O.) เท่ากับ 18 หมายความว่า
– น้ำ (H₂O.) 1 โมเลกุล มีมวลเป็น 18 เท่าของ 1/12 มวลของ C-12 1 อะตอม
– น้ำ (H₂O.) 1 โมเลกุล มีมวล 18 amu
– น้ำ (H₂O.) 1 โมเลกุล มีมวล 18 x 1.66 x10-24 กรัม
มวลโมเลกุลของคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เท่ากับ 28 หมายความว่า
– คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) 1 โมเลกุล มีมวลเป็น 28 เท่าของ 1/12 มวลของ C-12 1 อะตอม
– คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) 1 โมเลกุล มีมวล 28 amu
– คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) 1 โมเลกุล มีมวล 28 x 1.66 x10-24 กรัม
จากค่าของมวลโมเลกุลจะทำให้ทราบได้ว่าสารใดมีมวลมากหรือน้อยกว่ากัน
เช่น น้ำ มีมวลโมเลกุล = 18
คาร์บอนมอนอกไซด์ มีมวลโมเลกุล = 28
คาร์บอนมอนอกไซด์มีมวลโมเลกุลมากกว่าน้ำ แสดงว่าคาร์บอนมอนอกไซด์ 1 โมเลกุล มีมวลมากกว่าน้ำ 1 โมเลกุล
ในกรณีที่ทราบสูตรเคมีหรือจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบใน 1 โมเลกุลของสารและทราบมวลอะตอมของธาตุ จะสามารถคำนวณหามวลโมเลกุลของสารจากสูตรเคมีได้ดังนี้
มวลโมเลกุล = ∑ (มวลอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ x จำนวนอะตอม )
จำนวนอะตอม = มวลโมเลกุล
มวลอะตอมของธาตุ
สารประกอบไอออนิกเป็นกลุ่มของไอออน ที่เกิดจากการยึดเหนี่ยวระหว่างไอออนบวกกับไอออนลบต่อเนื่องกัน จึงไม่อยู่เป็นโมเลกุลเดี่ยวเหมือนสารโคเวเลนต์ สูตรสารประกอบไอออนิกจึงเขียนแสดงด้วยสูตรเอมพิริคัลหรือสูตรอย่างง่าย มวลของสารประกอบไอออนิกที่หาได้จากสูตรเอมพิริคัลจึงไม่ใช่มวลโมเลกุลแต่เป็นมวลสูตร ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงมวลโมเลกุลของสารประกอบไอออนิกจึงหมายถึงมวลสูตร ซึ่งมีวิธีการคำนวณเช่นเดียวกับมวลโมเลกุลของสารโคเวเลนต์ ดังนี้
มวลสูตร = ∑ ( มวลอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ x จำนวนอะตอม )
มวลไอออน
ไอออน (ion) เป็นอะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า เกิดจากโครงสร้างภายในของอะตอมหรือกลุ่มอะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าหรือน้อยกว่าจำนวนโปรตอน ไอออนจึงมี 2 ชนิด
ไอออนบวก (positive ion หรือ cation) เกิดจากอะตอมหรือกลุ่มอะตอมเสียอิเล็กตรอน ทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนน้อยกว่าจำนวนโปรตอน เช่น Na+ K+ Ca2+ Cu2+ NH4+
ไอออนลบ (negative ion หรือ anion) เกิดจากอะตอมหรือกลุ่มอะตอมรับอิเล็กตรอน ทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอน เช่น Cl- F- Br O2- CO32- SO42- NO3- CH3COO-
เนื่องจากไอออนเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอิเล็กตรอนในอะตอมหรือกลุ่มอะตอม ซึ่งอิเล็กตรอนมีมวลน้อยมาก ไม่มีผลต่อมวลของอะตอม ดังนั้นมวลของไอออนจึงคำนวณจากมวลอะตอมของธาตุองค์ประกอบในไอออนนั้นๆ เช่น
– Na มีมวลอะตอม = 23 Na+ มีมวลไอออน = 23
– Ca มีมวลอะตอม = 40 Ca2+มีมวลไอออน = 40
– NH4+มีมวลไอออน = (14 x 1) + (1 x 4) = 18
– CH3COO-มีมวลไอออน = (12 x 2) + (1 x 3) + (16 x 2) = 59
จากที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นว่าการคำนวณมวลโมเลกุลของสาร สามารถหาได้ 2 วิธี
1. จากการเปรียบเทียบกับธาตุที่เป็นมาตรฐาน
มวลโมเลกุลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกุล (g)
1.66 x10-24 g
2. จากสูตรเคมีของสาร
มวลโมเลกุล = ∑ ( มวลอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ x จำนวนอะตอม )
มวลไอออน = ∑ ( มวลอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ x จำนวนอะตอม )
ตัวอย่างการคำนวณมวลโมเลกุล
1. การคำนวณหามวลโมเลกุลโดยการเปรียบเทียบ
ตัวอย่างที่ 1 แก๊สออกซิเจน ( O2 ) 1 โมเลกุล มีมวล 32 x 1.66 x10-24 กรัม แก๊สออกซิเจนมีมวลโมเลกุลเท่าใด
วิธีทำ จากสูตร มวลโมเลกุลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกุล (g)
1.66 x 10-24 g
แทนค่า มวลโมเลกุล O2 = 32 x 1.66 x10-24 g
1.66 x10-24 g
มวลโมเลกุล O2 = 32
ดังนั้น มวลโมเลกุลของแก๊สออกซิเจน เท่ากับ 32
