ปริมาณสารสัมพันธ์-เคมีออนไลน์

ปริมาณสารสัมพันธ์

ปริมาณสัมพันธ์ เป็นการศึกษาความสัมพันธ์เชิงปริมาณของสารต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมีจากสมการนั้นๆมวลอะตอม (atomic mass) คือ ตัวเลขที่ได้จากการเปรียบเทียบมวลจริงของธาตุ 1 อะตอมกับมวล
มาตรฐาน คือ C-12 เป็นธาตุมาตรฐาน
1/12 ของมวล C-12 1 อะตอม = 1.66 x 10^-24 g
มวลอะตอมของธาตุ = มวลของธาตุ 1 อะตอม (g)
1.66 x 10^-24g 10
= มวลของธาตุ 1 อะตอม/1 amu

ธาตุ C-12 1 อะตอม มีมวลเท่ากับ 12 หน่วยมวลมาตรฐาน (amu) atomic mass unit
ดังนั้น 12 amu = มวลของ C-12 1 อะตอม
1 amu = 1/12 มวลของ C-12 1 อะตอม
= 1.66 x10^-24 g
มวลอะตอมของธาตุ = มวลของธาตุ 1 อะตอม/1.66 x 10^-24 g

ระบบแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

1. ระบบปิด (closed system) คือ ระบบที่มีการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายโอนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมได้ แต่ถ่ายโอนหรือแลกเปลี่ยนมวลกับสิ่งแวดล้อมไม่ได้ หรือมวลของระบบคงที่เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น การต้มน้ำในภาชนะปิดบนเตาไฟ ระบบคือภาชนะที่มีน้ำบรรจุอยู่ภายใน ส่วนเตาไฟและอากาศที่ล้อมรอบทั้งหมดเป็นสิ่งแวดล้อม ระบบจะรับความร้อนจากเตาไฟแล้วกลายเป็นไอคายพลังงานให้กับสิ่งแวดล้อม (มีการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายโอนพลังงาน) เมื่อชั่งน้ำหนักของภาชนะที่บรรจุน้ำก่อนการต้มและหลังการต้มในภาชนะปิดจะเท่ากัน (มวลของระบบคงที่)

2. ระบบเปิด (open system) คือ ระบบที่มีการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายโอนทั้งพลังงานและมวลให้กับสิ่งแวดล้อม หรือมวลของระบบไม่คงที่เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น การต้มน้ำในภาชนะเปิดบนเตาไฟ ระบบคือ ภาชนะเปิดที่มีน้ำบรรจุอยู่เตาไฟและอากาศที่ล้อมรอบทั้งหมดคือสิ่งแวดล้อม ระบบที่มีการรับความร้อนจากเตาไฟและคายความร้อนให้กับสิ่งแวดล้อม(มีการแลกเปลี่ยนหรือถ่ายโอนพลังงาน) เมื่อชั่งน้ำหนักของภาชนะกับน้ำก่อนการต้มและหลังการต้มจะไม่เท่ากัน (มวลของระบบไม่คงที่)

3. ระบบโดดเดี่ยว (แยกตัวหรือเอกเทศ) คือ ระบบที่ไม่เกิดการแลกเปลี่ยนพลังงานหรือมวลสารกับสิ่งแวดล้อม เช่นน้ำร้อนในกระติกน้ำร้อน

โมล : ปริมาณสารที่มีจ านวนอนุภาคเท่ากับจ านวนอะตอมของ C-12 ที่มีมวล 12 กรัม ซึ่งมีค่าเท่ากับ
6.02 x 1023 อะตอม หรือในกรณีที่เป็นแก๊สจะมีปริมาตร 22.4 ลูกบาศก์เดซิเมตร ที่ STP 6.02 x 1023 mol-1
เรียกว่า Avogadro’s number; NA
1 โมลของสารใดๆ หมายถึง ปริมาณสารจ านวน 6.02 x 1023 อนุภาค ซึ่งมีมวลเท่ากับมวลอะตอมของธาตุ
หรือมวลโมเลกุลของสารนั้นๆ
1 mole =6.02×10²³อนุภาค
จำนวนโมล = จำนวนอนุภาค/  N_A = N/ N_A
เมื่อ N = จำนวนอนุภาค
N_A= Avogadro’s number (6.02 x 1023 อนุภาค/mol)

สารบริสุทธิ์
จำนวน (n) = น้ำหนักของสาร = g
มวลอะตอมหรือมวลโมเลกุล Mw
แก๊ส 1 โมล มีปริมาตร 22.4 ลิตร ที่ STP มีจ านวน 6.02 x 1023 โมเลกุล STP (Standard temperature pressure) อุณหภูมิ 0˚C ความดัน 1 บรรยากาศ
สารละลาย
จำนวน โมล (n) = ความเข้มข้นของ (mol/dm3) x ปริมาตร (cm³ ) = CV/100  มวลอะตอมหรือมวลโมเลกุล (g/mol)

ความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมลกับปริมาณต่าง ๆ ของสาร
 

จำนวนโมลของสารเป็นปริมาณต้นแบบของสาร  ที่มีความสัมพันธ์กับปริมาณสารในรูปอื่น ๆ อีกมากมาย  ได้แก่

1.  จำนวนโมลกับจำนวนอนุภาคของสาร  คำว่าอนุภาคเป็นคำกลาง ๆ ที่อาจจะหมายถึง  อะตอม  โมเลกุล  ไอออน  อิเล็กตรอน  โปรตอน  นิวตรอน  หรืออื่น ๆ   ตามที่อาโวกาโดรกำหนดว่าสารใด ๆ จำนวน  1  โมล  มีจำนวนอนุภาค  6.02 x 10²³  อนุภาค  จึงหมายความว่าสารทุกชนิดเมื่อมีจำนวนโมลเท่ากันก็จะมีจำนวนอนุภาคเท่ากันเสมอ  (สารที่มีจำนวนอนุภาคเท่ากันมีจำนวนโมลเท่ากัน) ดังตัวอย่าง

สาร	จำนวนโมล	จำนวนอนุภาค
Na	1	6.02×1023 อะตอม
K	1	6.02×1023 อะตอม
O2	1	จำนานโมเลกุล = 6.02×1023 โมเลกุล จำนวนอะตอม = 2 x 6.02 x1023 อะตอม = 1.204 x 1024 อะตอม
O3	1	จำนานโมเลกุล = 6.02×1023 โมเลกุล จำนวนอะตอม =3 x 6.02 x1023 อะตอม = 1.806 x 1024 อะตอม
N2	1	จำนานโมเลกุล = 6.02×1023 โมเลกุล จำนวนอะตอม = 2 x 6.02 x1023 อะตอม = 1.204 x 1024 อะตอม
0	1	6.02×1023 ไอออน
K+	1	6.02×1023 ไอออน
Na	0.5	3.01×1023 อะตอม
K	0.5	3.01×1023 อะตอม
O2	0.5	จำนานโมเลกุล = 3.01×1023 โมเลกุล จำนวนอะตอม = 2 x 3.01 x 1023 อะตอม = 6.02 x 1023 อะตอม
N2	0.5	จำนานโมเลกุล = 3.01×1023 โมเลกุล จำนวนอะตอม = 2 x 3.01 x 1023 อะตอม = 6.02 x 1023 อะตอม
Na+	0.5	3.01×1023 ไอออน

กำหนดให้  ;                           n   =   จำนวนโมล
N   =  จำนวนอนุภาค

                 สมการ    จำนวนโมล   = จำนวนอนุภาค/เลขอาโวกาโดร
หรือ    n = N/6.02 x 10²³

ตัวอย่างที่ 1 

สารตัวอย่าง	จำนวนโมล	จำนวนอนุภาค
		จำนวนโมเลกุล	จำนวนอะตอม
Fe	1	–	6.02×1023
H2	1	6.02×1023	2x(6.02×1023)
O3	1	6.02×1023	3x(6.02×1023)
P4	1	6.02×1023	4x(6.02×1023)
S8	1	6.02×1023	8x(6.02×1023)

 

ตัวอย่างที่ 2

สารตัวอย่าง	จำนวนโมล	จำนวนโมเลกุล	จำนวนอะตอม
			C	H	O
CH2O	1	6.02×1023	6.02×1023	2(6.02×1023)	6.02×1023
C3H8O3	1	6.02×1023	3x(6.02×1023)	8(6.02×1023)	3(6.02×1023)
C2H4O2	1	6.02×1023	2x(6.02×1023)	4(6.02×1023)	2(6.02×1023)
C2H6O	1	6.02×1023	2x(6.02×1023)	6(6.02×1023)	6.02×1023
C2H6O2	1	6.02×1023	2x(6.02×1023)	6(6.02×1023)	2(6.02×1023)

แบบฝึกหัด