Tags

    บทที่1 การกำหนดปริมาณสารและปฎิกิริยาเคมี

    มวลอะตอม

    เนื่องจากอะตอมของแต่ละธาตุมีมวลน้อยมาก เช่น อะตอมของไฮโดรเจนมีมวล 1.66 * 10-24 กรัม อะตอมของออกซิเจนมีมวล 2.65 * 10-23 กรัม ทำให้ไม่สามารถชั่งมวลของธาตุ 1 อะตอมได้โดยตรง ดอลตันจึงได้พยายามหามวลอะตอมของแต่ละธาตุโดยใช้วิธีการเปรียบเทียบว่าอะตอมาตุชนิดหนึ่งมีมวลเป็นกี่ท่าของอะตอมของอีกธาตุหนึ่งที่กำหนดให้เป็นมาตรฐาน

    ดอลตันได้พบว่าไฮโดรเจนเป็นธาตุที่อะตอมมีมวลน้อยที่สุด จึงเสนอให้ใช้ไฮโดรเจนเป็นธาตุมาตรฐานในการเปรียบเทียบเพื่อหามวลอะตอมของธาตุอื่นๆ โดยกำหนดให้ไฮโดรเจน 1 อะตอมมีมวลเป็น 1 หน่วย ด้วยวิธีการเช่นนี้ อะตอมของคาร์บอนมีมวลเป็น 12 เท่าของไฮโดรเจนก็จะมีมวลเป็น 12 หน่วย อะตอมของออกซิเจนมีมวลเป็น 16 เท่าของไฮโดรเจนก็จะมีมวลเป็น 16 หน่วย ตัวเลขที่ได้จากการเปรียบเทียบมวลของธาตุ 1 อะตอมกับมวลของธาตุมาตรฐาน 1 อะตอม เรียกว่า มวลอะตอมของธาตุ ต่อมานักวิทยาศาสตร์จึงได้ตกลงใช้คาร์บอน-12 ซึ่งเป็นไอโซโทปหนึ่งของคาร์บอนเป็นมาตรฐานในการเปรียบเทียบมวล เนื่องจากธาตุคาร์บอนสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆ เกิดเป็นสารประกอบได้เป็นจำนวนมาก และคาร์บอน-12 เป็นไอโซโทปที่มีปริมาณสูงกว่าไอโซโทปอื่นๆ ของคาร์บอนอีกด้วย โดยกำหนดให้คาร์บอน-12 จำนวน 1 อะตอมมีมวล 12 หน่วยมวลอะตอม ดังนั้น 1 หน่วยมวลอะตอมจึงมีค่าเท่ากับ 1/12 มวลของคาร์บอน-12 จำนวน 1 อะตอมหรือเท่ากับ 1.66 * 10-24 กรัม ค่าของมวลอะตอมของธาตุ

    ธาตุส่วนใหญ่ในธรรมชาติมีหลายไอโซโทป และแต่ละไอโซโทปมีปริมาณมากน้อยต่างกัน มวลอะตอมของคาร์บอนที่คำนวณได้นี้เป็นค่ามวลอะตอมที่เฉลี่ยของคาร์บอน ซึ่งสอดคล้องกับค่ามวลอะตอมของธาตุที่ปรากฏอยู่ในธรรมชาติ ดังนั้นค่ามวลอะตอมของธาตุใดๆ ในตารางธาตุจึงเป็นค่ามวลอะตอมเฉลี่ยซึ่งขึ้นอยู่กับค่ามวลอะตอมและปริมาณของแต่ละไอโซโทปที่พบอยู่ในธรรมชาติ ปัจจุบันนี้นักวิทยาศาสตร์จึงหามวลอะตอมและปริมาณของไอโซโทปของแต่ละธาตุ โดยใช้เครื่องมือเรียกว่า แมสสเปกโตรมิเตอร์ ทำให้ได้ค่าที่แน่นอนและมีความถูกต้องสูง

    ตัวอย่างเช่น การคำนวณหามวลของ Li 3.01 x 1024 อะตอม จากข้อมูลต่อไปนี้

    มวลโมเลกุล

    โมเลกุลของธาตุประกอบด้วยอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน เช่น โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนประกอบด้วยธาตุออกซิเจน 2 อะตอม ส่วนโมเลกุลของสารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกันเช่น โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน 1 อะตอมและธาตุออกซิเจน 2 อะตอม ในกรณีที่ไม่ทราบชนิดและจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบในโมเลกุลของสาร แต่ทราบมวลเป็นกรัมของสาร 1 โมเลกุล จะหามวลโมเลกุลของสารได้จากความสัมพันธ์ดังนี้

    1. ใช้การเปรียบเทียบเช่นเดียวกับการหามวลอะตอม

    2. คิดจากผลบวกของอะตอมของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบใน 1 โมเลกุลของสารนั้น

    มวลโมเลกุล H2O = (2x1) 16 = 18

    มวลโมเลกุล CuSO4 * 5H2O = 63.5 + 32 + (4x16) + (5x18) = 249.5

    โมลเป็นหน่วยบอกจำนวนอนุภาคของสาร ซึ่งหมายถึงปริมาณของสารที่มีจำนวนอนุภาคเท่ากับจำนวนอะตอมของคาร์บอน-12 ที่มีมวล 12 กรัม เราทราบแล้วว่าคาร์บอน-12 จำนวน 1 อะตอม มีมวล 12.00 * 1.66 * 10-24 กรัม ดังนั้น เราสามารถคำนวณหาจำนวนอะตอมของคาร์บอน-12 ที่มีมวล 12 กรัมได้ โดยสมมุติให้คาร์บอน 12 กรัมมีจำนวนอนุภาคเท่ากับ a อะตอม เมื่อเขียนในรูปอัตราส่วนที่เท่ากับอัตราส่วนแรกจะเป็นดังนี้

    แสดงว่าคาร์บอน-12 ที่มีมวล 12 กรัม ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 6.024096 * 1023 อะตอม จำนวน 6.02 * 1023 นี้เรียกว่า เลขอาโวกาโดร และกำหนดให้สารที่มีจำนวนอนุภาคเท่ากับเลขอาโวกาโดร คิดเป็นปริมาณ 1 โมล ดังนั้น

    สาร 1 โมลมี 6.02 * 1023 อนุภาค

    สาร 2 โมลมี 2 * 6.02 * 1023 อนุภาค

    สาร 0.5 โมลมี 0.5 * 6.02 * 1023 อนุภาค

    การบอกปริมาณของสารเป็นโมล จะทำให้ทราบจำนวนอนุภาคของสารนั้นได้ ปริมาณของสารในหน่วยโมลมีความสัมพันธ์กับปริมาณอื่นๆดังนี้

    1. จำนวนโมลของสาร

    ธาตุใดๆ ที่มีปริมาณ 6.02 * 1023 อะตอมหรือ 1 โมล จะมีมวลเป็นกรัมเท่ากับมวลอะตอมของธาตุนั้นๆ เช่น แมกนีเซียมมีมวลอะตอมเท่ากับ 24.3 ดังนั้นแมกนีเซียม 1 โมลหรือ 6.02 * 1023 อะตอมจะมีมวล 24.3 สารใดๆ 1 โมลหรือ 6.02 * 1023 โมเลกุลจะมีมวลเป็นกรัมเท่ากับมวลโมเลกุลของสารนั้น เช่น คลอรีนมีมวลโมเลกุลเท่ากับ 71 ดั้งนั้นคลอรีน 1 โมลหรือ 6.02 * 1023 โมเลกุลจะมีมวล 32 กรัม

    2. ปริมาตรต่อโมลของก๊าซ

    ปริมาตรของก๊าซเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความดัน การบอกปริมาตรของก๊าซจึงต้องระบุอุณหภูมิและความดันไว้ด้วย นักวิทยาศาสตร์กำหนดให้อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส และความดัน 1 บรรยากาศเป็นภาวะมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure) และเรียกย่อว่า STP เช่นก๊าซออกซิเจน 32 กรัม (ปริมาณ 1 โมล) มีปริมาตรเท่ากับ 22.4 ลูกบาศก์เดซิเมตรที่ STP หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่าปริมาตรต่อโมลของก๊าซออกซิเจนมีค่า 22.4 ลูกบาศก์เดซิเมตรที่ STP

    สูตรเคมีคือ กลุ่มของสัญลักษณ์ธาตุที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบของสาร สูตรเคมีที่แสดงชนิดของธาตุและจำนวนอะตอมที่เป็นองค์ประกอบใน 1 โมเลกุล เรียกว่า "สูตรโมเลกุล" ดังตัวอย่างสูตรโมเลกุลของสารประกอบต่อไปนี้

    สมการเคมีเป็นการอธิบายสั้นๆ แทนการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารตั้งต้น (อาจเป็นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล อะตอม หรือไอออนก็ได้) เพื่อเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ โดยเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ และสูตรโมเลกุลที่เป็นตัวแทนของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ

    ตัวอย่างสมการเคมี



    สมการเคมีโดยทั่วไปแล้วจะใช้สัญลักษณ์แทนของธาตุต่าง ๆ มีลูกศรที่ชี้จากด้านซ้ายของสมการไปทางด้านขวาเพื่อบ่งบอกว่าสารตั้งต้น(reactant)ทางด้านซ้ายมือ ทำปฏิกิริยาเกิดสารใหม่ขึ้นมาเรียกว่าผลิตภัณฑ์ (product)ทางด้านขวามือ ดังนั้น จากสมการเคมีเราสามารถใช้คำนวณหาได้ว่าใช้สารตั้งต้นเท่าไรแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเท่าไร

    จากกฎทรงมวลเราจึงต้องทำให้แต่ละข้างของสมการต้องมีจำนวนอะตอม และประจุที่เท่ากัน เรียกว่า การดุลสมการ ซึ่งมีข้อสังเกตดังนี้

    1. พยายามดุลธาตุที่เหมือนกันให้มีจำนวนอะตอมทั้งสองด้านเท่ากันก่อน
    2. ในบางปฏิกิริยามีกลุ่มอะตอมให้ดุลเป็นกลุ่ม
    3. ใช้สัมประสิทธิ์(ตัวเลขที่ใช้วางไว้หน้าอะตอม)ช่วยในการดุลสมการ แล้วนับจำนวนอะตอมแต่ละข้างให้เท่ากัน

    ตัวอย่างที่ 1 ให้ทรงกลมสีแดง แทนอะตอมของออกซิเจน และทรงกลมสีน้ำเงินแทนอะตอมของไนโตรเจน รูปใดแสดงถึงผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานี้

    การดุลสมการเคมี

    การเกิดปฏิกิริยาเคมี

    ปฏิกิริยาเคมีคือวัสดุที่เปลี่ยนจากมวลเริ่มต้นที่จะเป็นสารที่ทำให้เกิด The hallmark of a chemical reaction is that new material or materials are made, along with the disappearance of the mass that changed to make the new. จุดเด่นของปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นวัสดุใหม่หรือวัสดุที่จะทำพร้อมกับการหายตัวไปของมวลที่มีการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้ใหม่ที่ This does not mean that new elements have been made. นี้ไม่ได้หมายความว่าองค์ประกอบใหม่ได้รับการทำ In order to make new elements, the nuclear contents must change. เพื่อให้องค์ประกอบใหม่เนื้อหาของนิวเคลียร์จะต้องเปลี่ยน There are magnitudes of difference in the amounts of energy in ordinary chemical reactions compared to nuclear reactions. มีขนาดของความแตกต่างในปริมาณของพลังงานในปฏิกิริยาเคมีสามัญเมื่อเทียบกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ The energy of rearrangement of the nuclei of atoms to change to new elements is enormous compared to the smaller energies of chemical changes. พลังงานการปรับปรุงใหม่ของนิวเคลียสของอะตอมจะเปลี่ยนไปองค์ประกอบใหม่เป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่มีขนาดเล็กลงจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี The alchemists, in their efforts to change less expensive metals to gold, did not have the fundamental understanding of what they were attempting to do to appreciate the difference. alchem​​ists ในความพยายามที่จะเปลี่ยนแปลงราคาไม่แพงโลหะทองคำไม่ได้มีความเข้าใจพื้นฐานของสิ่งที่พวกเขาพยายามที่จะทำเพื่อชื่นชมความแตกต่าง

    สารละลาย (solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวที่ไม่บริสุทธิ์ เกิดจากสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน สารละลายแบ่งส่วนประกอบได้ 2 ส่วนคือ
    1. ตัวทำละลาย (solvent) หมายถึง สารที่มีความสามารถ ในการทำให้สารต่างๆ ละลายได้ โดยไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารนั้น
    2. ตัวละลาย (solute) หมายถึง สารที่ถูกตัวทำละลายละลายให้กระจายออกไปทั่วในตัวทำละลายโดยไม่ทำปฏิกิริยาเคมีต่อกัน สารละลายมีทั้ง 3 สถานะ คือ

    สารละลายของแข็ง หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของแข็ง เช่น ทองเหลือง นาก โลหะบัดกรี สัมฤทธิ์ เป็นต้น
    สารละลายของเหลว หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของเหลว เช่น น้ำเชื่อม น้ำหวาน น้ำเกลือ น้ำปลา น้ำส้มสายชู น้ำอัดลม เป็นต้น
    สารละลายแก๊ส หมายถึงสารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นแก๊ส เช่น อากาศ แก๊สหุงต้ม ลูกเหม็นในอากาศ ไอน้ำในอากาศ เป็นต้น
    การละลายของสารในตัวทำละลาย
    เราสามารถทราบได้ว่าสารละลายแต่ละชนิดนั้นมีสารใดเป็นตัวทำละลายและมีสารใดเป็นตัวละลาย โดยมีวิธีการสังเกตตัวทำละลายและตัวละลายดังนี้
    1. ใช้สถานะของสารละลายเป็นเกณฑ์ ถ้าสารละลายนั้นเกิดจากสารที่มีสถานะต่างกันละลายเป็นเนื้อเดียวกัน สารใดที่มีสถานะเดียวกันกับสารละลาย สารนั้นจะเป็นตัวทำละลาย เช่น
    - น้ำเกลือ ประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและเกลือเป็นตัวละลาย
    - น้ำเชื่อม ประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและน้ำตาลทรายเป็นตัวละลาย


    2. ใช้ปริมาณของสารแต่ละชนิดเป็นเกณฑ์ ถ้าสารละลายนั้นเกิดจากสารที่มีสถานะเดียวกันละลายเป็นเนื้อเดียวกัน สารใดที่มีปริมาณมากกว่า สารนั้นจะเป็นตัวทำละลาย เช่น
    -
    ทองเหลือง ประกอบด้วยทองแดงเป็นตัวทำละลายและสังกะสีเป็นตัวละลาย
    -
    นิโครม ประกอบด้วยนิกเกิลเป็นตัวทำละลายและโครเมียมเป็นตัวละลาย

    ชนิดของสารละลาย

    1) สารละลายเข้มข้น คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายมาก เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย
    2) สารละลายเจือจางคือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายน้อย เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย
    3)สารละลายอิ่มตัวและสารละลายไม่อิ่มตัว ในการเตรียมสารละลายโดยการนำตัวทำละลายและตัวละลายมารวมกัน

    ความเข้มข้นของสารละลาย
    ความเข้มข้นของสารละลาย คือ ปริมาณของสารที่เป็นตัวละลายซึ่งละลายอยู่ในสารละลาย

    1. ร้อยละ (percent) แบ่งออกเป็นดังนี้
    1.1) ร้อยละโดยมวล (w/w) บอกถึงมวลของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย 100 หน่วยมวล เช่น สารละลายน้ำเชื่อมเข้มข้นร้อยละ10โดยมวล คือในสารละลายน้ำเชื่อม 100 กรัมประกอบด้วยน้ำตาล 10 กรัม
    1.2) ร้อยละโดยปริมาตร (v/v) บอกถึงปริมาตรของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร เช่น สารละลายเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 15 โดยปริมาตร คือ ในสารละลาย เอทานอล 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ประกอบด้วยเอทานอล 15 ลูกบาศก์เซนติเมตร
    1.3) ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (w/v) บอกถึงมวลของตัวละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร เช่น สารละลายเกลือแกง 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ประกอบด้วยเกลือแกง 1กรัม
    2. ส่วนในพันส่วน (part per thousand ; ppt) เป็นหน่วยที่บอกมวลของตัวละลายที่มีปริมาณน้อย ละลายในสารละลาย หรือตัวทำละลาย 1 พันส่วน
    3. ส่วนในล้านส่วน (part per million ; ppm) เป็นหน่วยที่บอกมวลของตัวละลายที่มีปริมาณน้อยมาก ละลายในสารละลายหรือตัวทำละลาย 1 ล้านส่วน ( 106 ส่วน) เช่น ปลาตัวหนึ่งมีปรอทปลอมปนอยู่ 0.2 ppm หมายความว่า ในเนื้อปลา 1 ล้านกรัม จะมีปรอทอยู่ 0.2 กรัม
    4. การบอกความเข้มข้น โดยดูจากปริมาณตัวละลายในสารละลาย แบ่งได้เป็นดังนี้
    4.1) สารละลายเข้มข้น คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายมาก เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย
    4.2) สารละลายเจือจาง คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายน้อย เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย

    ตัวอย่างการหาความเข้มข้นของสารละลายเช่น
    ตัวอย่างที่ 1 มีโซเดียมไฮดรอดไซด์ (NaOH) 20 กรัม เติมน้ำจนมีปริมาตรเป็น 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายนี้เข้มข้นร้อยละเท่าใดโดยปริมาตร
    วิธีทำ ในสารละลาย 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร มี NaOH 2 กรัม
    ในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรมี NaOH (2x100)/200 = 1 กรัม
    (ต้องเทียบกับ 100 เพื่อหาร้อยละของตัวละลาย)
    ดังนั้น สารละลาย NaOH เข้มข้นร้อยละ 1 โดยมวลต่อปริมาตร

    ข้อมูลที่อ้างอิงมาจากhttp://web.ku.ac.th/schoolnet/snet5/topic7/atomicmass.html

    http://www.rmutphysics.com/charud/oldnews/84/chemistry/moleculemass.html

    http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet5/topic7/mole.html http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Content_14.html

    http://www.spa.ac.th/sci/chemistry1/mass_relationship/index_new003.htm

    http://www.maceducation.com/e-knowledge/2412212100/13.htm

    [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [10 ] [ 11 ] [12 ] [ 13 ] [ 14 ]

    ย้อนกลับ



























    Comments

    /groups/poly_ordinarycourse1/search/index.rss?tag=hotlist/groups/poly_ordinarycourse1/search/?tag=hotWhat’s HotHotListHot!?tag=hot0/groups/poly_ordinarycourse1/sidebar/HotListNo items tagged with hot.hot/groups/poly_ordinarycourse1/search/index.rss?sort=modifiedDate&kind=all&sortDirection=reverse&excludePages=wiki/welcomelist/groups/poly_ordinarycourse1/search/?sort=modifiedDate&kind=all&sortDirection=reverse&excludePages=wiki/welcomeRecent ChangesRecentChangesListUpdates?sort=modifiedDate&kind=all&sortDirection=reverse&excludePages=wiki/welcome0/groups/poly_ordinarycourse1/sidebar/RecentChangesListmodifiedDateallRecent ChangesRecentChangesListUpdateswiki/welcomeNo recent changes.reverse5search