ม.4 โมลและสูตรเคมี

โมลและสูตรเคมี

Kristiyaphorn Chaiwan

มวลอะตอม

มวลอะตอมหาไดอ้ ย่างไร ?

ค่ามวลอะตอมทจ่ี ะนามาใชไ้ ด้

หาจากมวลอะตอมสัมพัทธโ์ ดยเทยี บกบั ธาตมุ าตรฐาน ปจั จุบนั ใช้ 12C

มวลอะตอม มวลอะตอมสัมพทั ธ์ = มวล 1 อะตอมของธาตุ = มวล 1 อะตอมของธาต(ุ g)
1.66 x 10−24 (g)
1 มวลของ 12C 1 อะตอม
12

มวลอะตอมสมั พัทธ์ คอื ตวั เลขทแ่ี สดงใหท้ ราบว่า
ธาตุใด ๆ 1 อะตอม มมี วลเป็นกเี่ ทา่ ของ 1 มวลของ 12C จานวน 1 อะตอม (g)

12

และเป็นค่าท่ี ไมม่ หี น่วย

เชน่ มวลอะตอมสัมพทั ธ์ของ Ca = 40
หมายความวา่ Ca มมี วลเป็น 40 เท่าของ 1 มวลของ 12C จานวน 1 อะตอม

12

แต่มวลของธาตุ 1 อะตอม เป็นมวลแทจ้ รงิ จงึ มีหน่วย กรัม(g) กากับไว้

เช่น มวลของ Ca 1 อะตอม = 40 x 1.66 x 10-24

ตัวอยา่ ง

1. ธาตุไนโตรเจน มีมวลอะตอมสัมพทั ธ์ = 14 ธาตุไนโตรเจน 1 อะตอม จะมีมวลเทา่ ใด
2. ธาตุ K มีมวลอะตอมสัมพทั ธ์ 39 ธาตุ K 50 อะตอม มีมวลก่ีกรมั
3. ธาตุ X 2 อะตอมมมี วล 36.52 x 10-24 g ดังนั้นธาตุ X มมี วลอะตอมสัมพัทธ์เทา่ ใด

มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตทุ มี่ ีไอโซโทป

ธาตุแตล่ ะชนดิ ทอ่ี ยูใ่ นธรรมชาติมกั จะมไี อโซโทปหลายชนดิ ปนกันอยู่ การพจิ ารณามวลอะตอมทแี่ ท้จรงิ จงึ ต้องคดิ จาก
ไอโซโทปทุก ๆ ตวั ทมี่ อี ยูใ่ นธรรมชาตเิ ปน็ ค่าเฉลีย่ เรยี กวา่ “มวลอะตอมเฉลยี่ ของไอโซโทป”

การหามวลอะตอมและปริมาณของไอโซโทปแตล่ ะธาตุ ใช้เครื่องมอื ท่ีเรยี กว่า แมสสเปกโตรมเิ ตอร์ (mass spectrometer)

ธาตุ ไอโซโทป มวลอะตอมของไอโซโทป ปริมาณร้อยละที่พบใน มวลอะตอมเฉลยี่
ธรรมชาติ 12.001
คาร์บอน 12C 12.000 98.9 15.999
ออกซเิ จน 13C 13.003 1.1
16O 15.995 99.76 20.183
นอี อน 17O 16.999 0.04
18O 17.999 0.20 35.453
คลอรนี 20Ne 19.992 90.92 24.31
แมกนเี ซียม 21Ne 20.993 0.26
22Ne 21.991 8.82
35Cl 34.967 75.5
37Cl 36.966 24.5
24Mg 23.99 78.10
25Mg 24.99 10.13
26Mg 25.98 11.17

มวลอะตอมเฉล่ีย

การคานวณมวลอะตอมเฉลยี่ จากไอโซโทป ตอ้ งคดิ จากไอโซโทปทกุ ๆ ตัวในธรรมชาติ
โดยคดิ คา่ เฉล่ียจากความสัมพนั ธ์ดังน้ี

ผลรวมของ [ %ไอโซโทป (มวลอะตอมของไอโซโทป)]

มวลอะตอมเฉล่ีย = 100

ตวั อยา่ ง

1. ธาตุ A มี 2 ไอโซโทปในธรรมชาติ ไดแ้ ก่ A-20 มมี วลอะตอม 19.995 และ A-22 มีมวล
อะตอม 22.005 มเี ปอรเ์ ซน็ ตใ์ นธรรมชาติ 80% และ 20% ตามลาดบั จงหามวลอะตอมเฉล่ยี
ของธาตุ A

โมล

โมล (Mole) คือ หน่วยแสดงจานวนอนุภาคของสาร

สาร 1 โมล มีจานวนอนุภาค = 6.02214076 x 1023 อนุภาค เรยี กวา่ เลขอาโวกาโดร

นามาใชค้ านวณ 6.02 x 1023

ตัวอยา่ งอนุภาคของสารปรมิ าณ 1 โมล

สาร จานวนอนภุ าค

Zn 1 โมล 6.02 x 1023 อะตอม
Ca2+ 1 โมล
e- 1 โมล 6.02 x 1023 ไอออน

CO2 1 โมล 6.02 x 1023 อิเล็กตรอน

CO2 = 6.02 x 1023 โมเลกุล
C = 6.02 x 1023 อะตอม
O = 2 x 6.02 x 1023 อะตอม

การคานวณโมลกับจานวนอนุภาค
2 วธิ ี 1. เทียบบัญญัติไตรยางค์

สาร 1 โมล = 6.02 x 1023 อนภุ าค (อะตอม โมเลกลุ หรอื ไอออน)

2. ใช้สตู ร n = N
6.02 x 1023

เม่ือ n คือ จานวนโมล
N คอื จานวนอนุภาค
(อะตอม โมเลกุล หรอื ไอออน)

ตัวอยา่ ง

1. โซเดียมไอออน (Na+) 10 โมล มจี านวนอนภุ าคเทา่ ใด
2. กามะถนั (S) 6.02 × 1022 อะตอม มีก่ีโมล
3. แคลเซียมฟอสเฟต (Ca3(PO4)2) 2 โมล ประกอบด้วยแคลเซียมไอออน (Ca2+)

และฟอสเฟตไอออน (PO43-) อยา่ งละกีไ่ อออน

ความสมั พนั ธร์ ะหว่างโมลกบั มวลของสาร

มวลของธาตุ 1 โมล = มวลอะตอมของธาต(ุ g)

1. Na มวลอะตอม เทา่ กับ 23 2. Ca มวลอะตอม เทา่ กบั 40
ดังนั้น Na 1 mol มีมวล = 23 g ดงั นัน้ Ca 1 mol มมี วล = 40 g
หรือมวลต่อโมล = 23 g/mol หรอื มวลตอ่ โมล = 40 g/mol

มวลของสารประกอบ 1 โมล = มวลโมเลกุลของสารประกอบ

3. H2O มวลโมเลกลุ เทา่ กบั 18 4. CO2 มวลโมเลกลุ เท่ากบั 44
ดงั น้นั H2O 1 mol มีมวล = 18 g ดงั นั้น CO2 1 mol มมี วล = 44 g
หรือมวลต่อโมลของ H2O = 18 g/mol หรอื มวลต่อโมลของ CO2 = 44 g/mol

มวลโมเลกุล

มวลโมเลกลุ ของสาร = ผลรวมของมวลอะตอม

ตวั อยา่ ง
1. จงคานวณมวลโมเลกลุ ของ CO2
2. จงคานวณมวลโมเลกุลตามสูตรของ CuSO4 . 5H2O

การคานวณโมลกบั มวลของสาร

2 วธิ ี 1. เทยี บบัญญตั ิไตรยางค์

สาร 1 โมล = มวลอะตอมหรือมวลโมเลกลุ ของสารน้ัน

2. ใชส้ ูตร n = g เมื่อ n คอื จานวนโมล
Mw g คือ มวลสาร(กรัม)
Mw คือ มวลอะตอมหรอื โมเลกุล(g/mol)

ตวั อย่าง

1. คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) 10 g มจี านวนก่ีโมล
(กาหนดมวลอะตอม C = 12, O = 16)

2. NaOH 3 mol มีมวลก่กี รมั
(กาหนดมวลอะตอม Na = 23, O = 16, H = 1)

ปรมิ าตรของแก๊สตอ่ โมล สตู รคานวณ

“ แก๊สใด ๆ 1 โมล มีปริมาตร 22.4 ลติ ร (L) n = V
หรอื 22.4 ลูกบาศก์เดซเิ มตร (dm3 ) ที่ STP” 22.4

เม่ือ n คอื จานวนโมล
V คอื ปรมิ าตรของแก๊ส
(L หรอื dm3)

ตวั อย่าง

1. แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) จานวน 0.25 โมล มีปรมิ าตรท่ี STP เทา่ ใด
2. จงหาจานวนโมลของแกส๊ ไฮโดรเจน (H2) ปริมาตร 448 mL ท่ี STP
3. จงหาปรมิ าตรเปน็ มิลลลิ ติ ร ท่ี STP ของแกส๊ คลอรีน (Cl2) จานวน 0.0339 โมล

ความสมั พันธ์ระหว่างโมล มวล และปรมิ าตรของแกส๊

จานวนอนุภาค 6.02 x 1023 อนภุ าคต่อโมล โมล 22.4 ลิตรตอ่ โมล ปรมิ าตรของแก๊สท่ี STP
(ลติ ร)
( อะตอม โมเลกลุ หรอื ไอออน)

มวลตอ่ โมล

มวล
(กรัม)

ความสัมพันธร์ ะหว่างโมล มวล และปรมิ าตรของแกส๊

n = N = g = V
6.02 x 1023 Mw 22.4

เมอื่ n คอื จานวนโมล (mol)
มวลสาร (g)
g คือ มวลอะตอมหรือมวลโมเลกลุ (g/mol)
จานวนนอนุภาค (อะตอม โมเลกลุ หรอื ไอออน)
Mw คือ ปริมาตรของแก๊ส (L หรอื dm3)

N คอื

V คือ

ตัวอย่าง

1. เหลก็ (Fe) 10 กรมั มีจานวนอะตอมเท่าใด (กาหนดมวลอะตอมของ Fe = 55.85)
2. แกส๊ คลอรนี (Cl2) 2.40 กรัม มปี ริมาตรเทา่ ใดที่ STP (กาหนดมวลอะตอมของ Cl = 35.5)

สตู รเคมี

สตู รเคมี เปน็ สัญลักษณท์ ่เี ขียนแทนธาตุและสารประกอบ
เพอ่ื แสดงจานวนอะตอมทเี่ ปน็ องค์ประกอบของสาร

O2 KMnO4
HCl

H2SO4 NH3

KI CaCO3

NaOH
H2

กฏสดั สว่ นคงที่

“อัตราส่วนโดยมวลของธาตทุ มี่ ารวมกนั เปน็ สารประกอบหน่งึ ๆ จะมคี ่าคงท่ี”
เรยี กว่า “กฎสัดส่วนคงท่ี (Law of definite proportion) ”

อัตราสว่ นโดยมวลของธาตุในสารประกอบจะมคี ่าคงทีเ่ สมอ ไมว่ ่าสารประกอบนน้ั จะเตรยี มด้วยวธิ ใี ด
และจะเตรียมกคี่ ร้ังก็ตาม เช่น การนาทองแดงมาเผาร่วมกับกามะถนั ดงั ตารางตอ่ ไปน้ี

การทดลองที่ มวลของสารที่ทาปฏิกิรยิ าพอดีกัน จากตาราง ทาให้ทราบวา่ อัตราสว่ นโดยมวลของ
ทองแดง (g) กามะถัน (g) ทองแดงต่อกามะถนั ทที่ าปฏกิ ริ ิยาพอดกี นั มีค่าเทา่ กับ 2 : 1
1
2 1.0 0.5 สรุปไดว้ า่ สารประกอบคอปเปอร์(II)ซลั เฟต ที่เตรียม
3 1.9 1.0 โดยวิธีใดกต็ าม อัตราส่วนโดยมวลจะมคี า่ คงที่เสมอ เป็นไป
4 2.9 1.5 ตามกฏสดั สว่ นคงที่
5 4.0 2.0
4.9 2.5

รอ้ ยละโดยมวลของธาตุ

โดยทวั่ ไปอัตราสว่ นโดยมวลของธาตอุ งค์ประกอบแสดงในรูปของรอ้ ยละโดยมวล
ซึ่งสามารถคานวณได้โดยใช้ความสัมพันธ์ดงั นี้

รอ้ ยละโดยมวลของธาตุ A ในสารประกอบ = มวลของธาตุ A x 100
มวลของสารประกอบ

ตวั อย่าง

1. จงคานวณร้อยละโดยมวลของคาร์บอน (C) ในคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
และไฮโดรเจน(H) ในไอนา้ (H2O)

สูตรโมเลกลุ แสดงทกุ จานวนอะตอมของธาตอุ งค์ประกอบ ท่มี อี ยู่จรงิ ใน 1
โมเลกลุ เชน่ C6H12O6(กลูโคส)

– C = 6 อะตอม
- H = 12 อะตอม
- O = 6 อะตอม

สตู รเคมี สูตรเอมพริ ิคัล แสดงอตั ราส่วนอยา่ งต่าของจานวนอะตอมของธาตุองค์ประกอบ
เชน่ CH2O (กลูโคส)
(สตู รอย่างง่าย)

สูตรโครงสร้าง แสดงอะตอมสรา้ งพนั ธะอยา่ งไร ในโมเลกุล เชน่ กลูโคส

สูตรเอมพิริคลั

สูตรเอมพิริคัลเป็นสูตรที่แสดง “อัตราส่วนอย่างต่าของอะตอมของธาตุในสารประกอบ” ซ่ึงก็คือ
“อตั ราส่วนของโมลอะตอมของธาตใุ นสารประกอบ” น่นั เอง เชน่

สตู รเอมพริ ิคลั ของกรดแอซติ ิก (C2H4O2) คือ CH2O สตู รเอมพิริคลั ของเอทานอล คือ C2H6O
C2H6O 2C + 6H + O
CH2O C + 2H + O
อตั ราส่วนจานวนอะตอม C : H : O = 1 : 2 : 1 อตั ราสว่ นจานวนอะตอม C : H : O = 2 : 6 : 1
อัตราสว่ นจานวนโมลอะตอม C : H : O = 1 : 2 : 1 อตั ราส่วนจานวนโมลอะตอม C : H : O = 2 : 6 : 1

อตั ราสว่ นของจานวนอะตอมและอตั ราส่วนของจานวนโมลอะตอม มคี า่ เท่ากนั

ดังนน้ั ในการหาสตู รเอมพริ คิ ลั จะพิจารณาจากจานวนอะตอมหรอื จานวนโมลอะตอมก็ได้

แล้วแตว่ ่าวธิ กี ารใดจะสะดวกและงา่ ยกวา่ กนั n = g
Mw
การคานวณสูตรเอมพริ ิคลั นยิ มทาเปน็ โมลอะตอม

การคานวณสตู รเอมพิริคัล

สรปุ เปน็ หลกั การท่วั ๆ ไป ได้ดังน้ี

1. ตอ้ งทราบวา่ สารประกอบนน้ั มธี าตุอะไรบา้ ง การทาใหเ้ ปน็ เลขลงตวั อยา่ งต่า
2. ธาตุแต่ละชนดิ มีมวลเทา่ ใด 1. นาจานวนโมลทม่ี ีค่านอ้ ยท่สี ุดหารตลอด
3. คานวณจานวนโมลของธาตุแตล่ ะชนดิ
ถา้ ไดเ้ ป็นเลขลงตัวอยา่ งตา่ จะไดส้ ูตรเอมพิริคัล

2. ถา้ เลขไมล่ งตัว
- ถา้ เลขทไ่ี ดใ้ กล้เคยี งกบั จานวนเต็ม ให้ปัดเปน็ เลขจานวนเต็มได้
- ถ้าค่าท่ีได้หา่ งจากเลขจานวนเต็ม ใหห้ าตัวคณู ท่ีเหมาะสม
คูณตลอดเพ่ือใหไ้ ดเ้ ป็นเลขจานวนเต็ม หรอื ใกลเ้ คียงกบั เลขจานวนเตม็
จะได้สตู รเอมพิริคัล

4. นาจานวนโมลมาเทยี บอตั ราสว่ นพร้อมกบั
ทาใหเ้ ป็นเลขลงตัวอยา่ งต่า จะได้สูตรเอมพิริคัล

ตวั อย่าง

1. สารบริสทุ ธิ์ชนิดหนงึ่ ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจน (H) 0.250 กรัม คารบ์ อน (C) 1.500 กรัม
และคลอรนี (Cl) 8.875 กรัม จงคานวณสตู รเอมพิรคิ ัลของสารนี้

การคานวณสตู รโมเลกุลจากสตู รเอมพริ คิ ลั

สตู รโมเลกุลคานวณได้จากสูตรเอมพริ คิ ลั ซง่ึ มคี วามสัมพันธก์ นั ตามสมการ ตอ่ ไปน้ี

สตู รโมเลกลุ = (สูตรเอมพิรคิ ลั )n

เม่อื n = 1, 2, 3, ….

ถา้ ทราบสตู รเอมพิรคิ ลั จะนาไปคานวณสตู รโมเลกลุ ได้ โดยหาคา่ n

การคานวณสตู รโมเลกุลจากสตู รเอมพริ คิ ัล สรุปเป็นหลักการท่วั ๆ ไปไดด้ งั นี้
1. ต้องคานวณหาสตู รเอมพริ ิคัลก่อน
2. หามวลของสูตรเอมพิริคลั
3. คานวณหาค่า n โดยใชข้ อ้ มูลจากมวลโมเลกลุ ตามสมการ

ตวั อย่าง

1. สารประกอบชนดิ หน่งึ เกิดจากการรวมตวั ของคาร์บอน (C) 6 กรมั ไฮโดรเจน (H) 1 กรมั
และซลั เฟอร์ (S) 8 กรัม ถา้ สารประกอบน้ันมีมวลโมเลกลุ เท่ากบั 240
สูตรโมเลกลุ ของ สารประกอบนเี้ ปน็ อยา่ งไร