สรุปเรื่อง โมลและสูตรเคมี

โมล (mole หรือ mol) เป็นหน่วยเรียกในระบบ SI โดยสัญลักษณ์ของโมล คือ mol หมายถึง ปริมาณสารที่ประกอบไปด้วยอนุภาค (อะตอม โมเลกุล หรืออนุภาคอื่น) เท่ากับจำนวนอะตอมของไอโซโทป C-12 จำนวน 12 กรัม ซึ่งได้ว่า

1 mole = 6.02 x 1023 อนุภาค = Avogadro’s number

กล่าวคือ สารใด ๆ 1 โมล จะมีจำนวนอนุภาค (อะตอม โมเลกุล ไอออน) เท่ากับ 6.02 x 1023 อนุภาค หรือเรียกว่า Avogadro’s number ซึ่งมีมวลเท่ากับมวลอะตอมของธาตุหรือมวลโมเลกุลของสารนั้น ๆ เช่น ไนโตรเจนมีมวลอะตอมเท่ากับ 14.01 ดังนั้น ไนโตรเจร 1 โมล จะมีมวล 14.01 กรัม หรือมวลต่อโมลของไนโตรเจนเป็น 14.01 กรัมต่อโมล

ตัวอย่างของสารปริมาณ 1 โมล เช่น

สาร	จำนวนอนุภาค
คริปทอน (Kr)	6.02 x 1023  อะตอม
น้ำ (H2O)	H2O          6.02 x 1023 โมเลกุล H        2 x 6.02 x 1023  อะตอมO              6.02 x 1023  อะตอม
โซเดียมซัลเฟต Na2SO4)	Na+.       2 x 6.02 x 1023  ไอออน SO4 2-          6.02 x 1023  ไอออน

สูตรเคมี (Chemical formular) คือ กลุ่มสัญลักษณ์ของธาตุหรือสารประกอบ ซึ่งแบ่งได้ ดังนี้

มวลอะตอมของธาตุนั้นจะไม่มีหน่วยเพราะเป็นมวลสัมพัทธ์ แต่มวลของธาตุ 1 อะตอมจะมีหน่วยกำกับ

ธาตุในธรรมชาติส่วนใหญ่จะมีหลายไอโซโทป แต่ละไอโซโทปมีมวลอะตอมและปริมาณที่พบในธรรมชาติแตกต่างกัน

ดังนั้น มวลอะตอมของธาตุจึงคิดจากมวลอะตอมของไอโซโทปและปริมาณของไอโซโทปนั้น ๆ ในธรรมชาติ

เช่น คาร์บอนมี 3 ไอโซโทป คือ ¹²C, ¹³C และ ¹⁴C โดยที่ ¹²C มีมวลอะตอม 12.0000 และพบเป็น 98.930% ในธรรมชาติ ¹³C มีมวลอะตอมเป็น 13.0034 และพบเป็น 1.070% ในธรรมชาติ ส่วน ¹⁴C เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีและพบน้อยมาก

ดังนั้น มวลอะตอมของคาร์บอนจึงคำนวณจาก ¹²C และ ¹³C ดังนี้

โมล

เนื่องจากสารต่าง ๆ ประกอบด้วย อนุภาคของสารที่มีขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก นักเคมีจึงได้กำหนดหน่วยสำหรับปริมาณสารว่า โมล (mole) โดยกำหนดว่า

สาร 1 โมล มีจำนวนอนุภาคเท่ากับ 6.02214076 x 10²³ อนุภาค

และเรียกจำนวนอนุภาคนี้ว่า

เลขอาโวกาโดร (Avogadro’s number) หรือ ค่าคงตัวอาโวกาโดร (Avogadro’s constant)

ตัวอย่างของสารปริมาณ 1 โมล

เนื่องจากมวลของ ¹²C 1 อะตอม เท่ากับ 12 x 1.66 x 10^-24 กรัม

เราสามารถหา มวลต่อโมล (molar mass) ของ ¹²C ได้โดย

อะตอม	เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของธาตุ ที่สามารถแสดงคุณสมบัติของธาตุนั้นๆ ได้ เช่น H , S , Al , Fe เป็นต้น ส่วนธาตุที่มีเลขอะตอมเหมือนกัน แต่มีเลขมวลต่างกันก็จัดเป็นธาตุเดียวกัน มีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน แต่มีสมบัติทางกายภาพบางประการต่างกัน เรียกว่า เป็นไอโซโทปกัน เช่น
โมเลกุล	เกิดจากการรวมกันของอะตอม สามารถแบ่งออกได้เป็น 1. โมเลกุลอะตอมเดี่ยว ได้แก่ พวกแก๊สเฉื่อย He, Ne, Ar , Kr , Xe, Rn 2. โมเลกุลอะตอมคู่ เช่น H2 , O2 ,N2 ,HCl , CO , HF 3. โมเลกุลหลายอะตอม P4, S8, H2O, CH4, C6H12O6

            อะตอม มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10^-10 เมตร(1A ํ) อะตอมที่เบาที่สุดหนัก 1.66 x 10^-24 กรัม อะตอมที่หนักที่สุดหนัก 250 x 1.66 x 10^-24 กรัม

รูปแสดงเกิดพันธะของอะตอมกลายเป็นโมเลกุล

มวลอะตอม

เป็นมวลเปรียบเทียบ โดยเทียบจากมวลของ C-12  1 อะตอม มีหน่วยเป็น amu (atomic mass unit) ในธรรมชาติธาตุแต่ละชนิดอาจมีหลายไอโซโทป และพบในจำนวนที่ต่างกัน มวลอะตอมที่ระบุในตารางธาตุ จึงเป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปทั้งหมด ซึ่งเรียกว่า มวลอะตอมเฉลี่ย เปอร์เซนต์ของธาตุ = อัตราส่วนที่พบในธรรมชาติ x 100% ดังนั้น มวลอะตอมที่เขียนไว้ในตารางธาตุ ก็คือ มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ นั่นเอง

ตัวอย่างที่ 1 ในธรรมชาติพบไอโซโทปของ Ne ได้ 3 ไอโซโทปโดยมีเปอร์เซนต์ในธรรมชาติและมวลอะตอมดังนี้
                                    ²⁰Ne มี 90.51%, 19.99244 amu,
²¹Ne มี 0.27%,   20.99395 amu
²²Ne มี 9.22%,   21.99138 amu
จงคำนวณน้ำหนักเฉลี่ยของมวลอะตอมนีออน

แนวคิด

อัตราส่วนที่พบของ 20Ne x มวลอะตอม        =
อัตราส่วนที่พบของ 21Ne x มวลอะตอม        =
อัตราส่วนที่พบของ 22Ne x มวลอะตอม        =
ดังนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของ Ne   =  18.0952amu + 0.0567amu + 2.0276amu   =   20.1795amu