โมลและสูตรเคมี
โมล เป็นหน่วยฐานสำหรับวัดปริมาณสสารในหน่วยเอสไอ เป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ หนึ่งโมลคือปริมาณของสสารที่มี Elementary entities อย่างแน่นอนเท่ากับ 6.022 140 76 × 1023
|
ก่อนที่นักเรียนจะเรียนรู้ว่าโมล คืออะไร เรามาทำความรู้จักกับอะตอม มวลโมเลกุล สูตรโมเลกุล และน้ำหนักโมเลกุลกันเสียก่อน
|
|
| 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 | |
หมายเหตุ 1 amu = 1.66 x 10 -24 g ในบางครั้งเมื่อกล่าวถึงมวลอะตอม หรือมวลโมเลกุลอาจละหน่วยได้
มวลโมเลกุล เป็นผลบวกของมวลอะตอมของแต่ละธาตุในโมเลกุลนั้น
ตัวอย่างที่ 2 การคำนวณมวลโมเลกุลของ NH3
มวลอะตอมของ N = 14 และมวลอะตอมของ H = 1
ดังนั้นมวลโมเลกุลของ NH3 = 14 + (1x3) = 17
ตัวอย่างที่ 3 จงคำนวณมวลโมเลกุลของ KMnO4
มวลอะตอมของ K= 39 มวลอะตอมของ Mn = 55 และมวลอะตอมของ O = 16
ดังนั้น มวลโมเลกุลของ KMnO4 = 39 +55+ (16x4) = 158
ตัวอย่างที่ 4 จงคำนวณมวลโมเลกุลตามสูตรของ MgCl2
มวลอะตอมของ Mg= 24 มวลอะตอมของ Cl = 35.5
ดังนั้น มวลโมเลกุลของ MgCl2 = 24 + (35.5x2) = 95
โมล
เราสามารถนับจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในสารชนิดหนึ่งได้หรือไม่? เรานับได้แต่เราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้น ถ้ากำหนดหน่วยขึ้นมาเพื่อที่จะสามารถมองเห็นภาพได้ชัดเจน เช่น ใช้หน่วยโหลเพื่อใช้นับของจำนวน 12 ชิ้น หรือของจำนวน 12 โหล เป็นจำนวน 1 กุรุส ดังนั้น โมลก็ถือว่าเป็นตัวคูณจำนวนที่ต้องการแสดงว่ามีมากจนสามารถเห็นภาพของจำนวนได้ว่ามากหรือน้อยเท่าใด รูปข้างล่างแสดงถึงจำนวนเชอร์รี่ 1 ลูก แต่ถ้าเพิ่มจำนวนมากขึ้น เป็น 12 ลูก เราก็จะเปลี่ยนว่ามี เชอร์รี่ 1โหล เอาเป็นว่า เรารู้กันว่า 1 โหลมันมี 12 ลูก แต่ถัาเรากำหนดเองว่า ทีนี้จะใส่เชอร์รี่ลงไป 40 ลูก กำหนดว่ามันคือ 1 ถาด ถ้าสมมติว่าเราอยากจะสั่งเชอร์รี่ 1 โมลต้องมีกี่ลูกนะ? (แต่ในความเป็นจริงไม่มีใครใช้โมลในการนับจำนวนของ เราเอาไว้ใช้กับอะตอมน่าจะเหมาะสมกว่า) แล้วถ้าลองนำเชอร์รี่มาชั่งนำหนัก 1ลูก จะเท่ากับ กล้วย 1 ลูกหรือไม่ คำตอบคือไม่เท่ากันอยู่แล้ว
1. จงหามวลอะตอมของฟอสฟอรัส (P) เมื่อฟอสฟอรัส 1 อะตอม มีมวล 31 x 1.66 x 10-24 กรัม
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………..
2. จงหามวลโมเลกุลของสารต่อไปนี้( มวลอะตอม H=1, C=12, N=14, O=16, S=32, K=39)
2.1 C12H22O11 …………………………………………. 2.2 CO2…………………………………………………
2.3 H2SO4 …………………………………………. 2.4 KNO3………………………………………………..
3. จงเขียนสูตรที่ใช้ในการค านวณเกี่ยวกับโมล และระบุตัวแปรแต่ละตัวคือค่าอะไร
ข้อ 5
4.1 จงหาจ านวนโมลของเหล็ก (Fe) 12.04 x 10 18 อะตอม
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.2 จงค านวณหาจ านวนอนุภาคของคริปทอน (Kr) 2 โมล
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.3 จงหาจ านวนโมลของมีเทน (CH4) 48 กรัม
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
