ความถนัดทางเคมี 2

การศึกษาเรื่องปริมาณสารสัมพันธ์ (Stoichiometry) จะช่วยให้สามารถคาดคะเนหรือคำนวณปริมาณของสารที่ต้องใช้เป็นสารตั้งต้น (reactant) เพื่อให้ได้ปริมาณสารผลิตภัณฑ์ (product) ตามต้องการ หรือใช้บอกว่าสารตั้งต้นจะทำปฏิกิริยาหมดหรือมีเหลือ และปฏิกิริยาจะได้ผลผลิตอย่างมากที่สุดเท่าใด ดังนั้น เราจึงจำเป็นต้องรู้เรื่องต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นมวลอะตอม มวลโมเลกุล โมล สูตรเคมี สมการเคมี และการคำนวณจากสมการเคมี ดังนี้

มวลอะตอม คือ มวลหรือน้ำหนักเปรียบเทียบ (relative mass หรือ relative weigh)โดยเปรียบเทียบกับมวลของอะตอมมาตรฐาน กล่าวคือ เป็นการบอกให้ทราบว่า 1 อะตอมของธาตุนั้นหนักเป็นกี่เท่าของธาตุมาตรฐานนั่นเอง ซึ่งหน่วยของมวลเปรียบเทียบ คือ หน่วยมวลอะตอม (amu) หรือดาลตัน (D) โดยที่

โมเลกุลของธาตุเกิดจากอะตอมชนิดเดียวกันมาอยู่รวมกัน ส่วนโมเลกุลของสารประกอบเกิดจากอะตอมต่างชนิดกันมารวมกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโมเลกุลมีขนาดเล็กมาก การหามวลโมเลกุลจึงใช้วิธีการเปรียบเทียบกับธาตุมาตรฐานเช่นเดียวกับมวลอะตอม ดังนั้น มวลโมเลกุล จึงเป็นมวลเปรียบเทียบว่าสารนั้น 1 โมเลกุล มีมวลเป็นกี่เท่าของ 1/12 มวลของคาร์บอน – 12 1 อะตอม เช่น ก๊าซไนโตรเจนมีมวลโมเลกุล 28 หมายความว่า ก๊าซไนโตรเจน 1 โมเลกุลมีมวลเป็น 28 เท่าของ 1/12 มวลของคาร์บอน – 12 1 อะตอม

มวลโมเลกุลของสาร สามารถหาได้จากผลบวกของมวลอะตอมของธาตทั้งหมดในโมเลกุลนั้น เช่น

โมล (mole) เป็นหน่วยที่ใช้ในการบอกปริมาณสาร โดยที่

นอกจากนี้ จำนวนโมลของสาร ยังสามารถคำนวณหาได้จากสูตร

สูตรเคมี (Chemical formular) คือ กลุ่มสัญลักษณ์ของธาตุหรือสารประกอบ ซึ่งแบ่งได้ ดังนี้

1. สูตรเอมพิริคัล (Empirical formular) เป็นกลุ่มสัญลักษณ์ที่เขียนแทนอัตราส่วนอย่างต่ำของจำนวนอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นสารประกอบนั้น
2. สูตรโมเลกุล (Molecular formula) เป็นกลุ่มสัญลักษณ์ที่เขียนแทนธาตุหรือสารประกอบ เพื่อแสดงว่าธาตุหรือสารประกอบนั้น 1 โมเลกุล ประกอบด้วยธาตุอะไรบ้าง อย่างละกี่อะตอม กล่าวคือ สูตรโมเลกุล = (สูตรเอมพิริคัล)n เมื่อn = 1, 2, 3, … นั่นเอง
3. สูตรโครงสร้าง (Structural formula) เป็นสูตรโมเลกุลที่เขียนสแดงการเชื่อมต่อ หรือการเกิดพันธะ ของอะตอมในโมเลกุลนั้น ๆ

ทั้งนี้ เราสามารถคำนวณหาสูตรเอมพิริคัลและสูตรโมเลกุลได้ ตัวอย่างเช่น

สมการเคมี (Chemical Equation) จะใช้เขียนแทนปฏิกิริยาเคมี กล่าวคือ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือองค์ประกอบของสารจากชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่ง เราเรียกสิ่งนี้ว่า ปฏิกิริยาเคมี หรือChemical Reaction โดยสารที่เข้าทำปฏิกิริยา จะเรียกว่า ตัวทาปฏิกิริยา (reactant) และสารที่เกิดขึ้นใหม่ จะเรียกว่า สารผลิตภัณฑ์ (product) ดังนี้

โดยสมการเคมีที่สมบูรณ์จะต้องระบุสถานะของสารว่าเป็น s, l, g หรือ aq และมีการดุลจำนวนอะตอมและประจุตามกฏทรงมวล

สมการเคมีแบ่งการเขียนออกเป็น 2 แบบ ได้แก่

1. สมการแบบโมเลกุล ซึ่งจะแสดงโมเลกุลของสารในปฏิกิริยา เช่น

2. สมการไอออนิก นิยมเขียนแสดงปฏิกิริยาที่มีสารประกอบไอออนิกซึ่งแตกตัวเป็นไอออนในสารละลายได้ ซึ่งในบางครั้งอาจเขียนเฉพาะส่วนของสารที่เข้าทำปฏิกิริยา สำหรับสารที่ไม่ละลาย สารที่ตกตะกอน หรือแก๊ส ให้เขียนเป็นสูตรโมเลกุล เช่น

จากรูปแบบสมการทั้งหมด ตัวเลขที่อยู่หน้าสารในสมการเคมีที่ดุลแล้วจะแสดงถึงจำนวนโมลของสารที่ทำปฏิกิริยากันพอดี และจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น