Transcript ปริมาณสารสัมพันธ์

ปริมาณสัมพันธ ์
Stoichiometry :
Chemical Calculation
Stoicheon = ธาตุ Metron = การว ัด
1
โมล (mole)
่ ้บอกปริมาณสาร
หน่ วยทีใช
1 mole = 6.02 x1023 อนุภาค
n = จานวนอนุภาค
NA
เมือ
่ n = mole
NA = Avogadro’s number
(6.02 x1023 อนุภาค/mol)
2
การคานวณปริมาณสาร
• สารบริสุทธิ ์
n =
m
=
MW หรือ AW
dv
MW หรือ AW
n =mol; m =mass; d =density; V =volume;
MW = molecular weight
AW = atomic weight
3
การคานวณปริมาณสาร
• แก๊ส
n = PV
RT
P=pressure (atm) V=volume (mL หรือ cm3)
R=gas const. (0.08206 atm L K-1 mol-1
T =temperature (K)
4
การคานวณปริมาณสาร
• สารละลาย
n = CV
1000
n = mol; C = molarity (M)
V = volume (mL หรือ cm3)
5
มวลโมเลกุล Molecular mass
น้ าหนักโมเลกุล Molecular weight
molecular mass = ผลรวมของมวลอะตอม
ของทุกอะตอมในโมเลกุล
g molecular weight = นา้ หน ักเป็นกร ัม
ของสารหนึง่ โมล
MW ของ Cu(OH)2 = 63.5+2(16.0+1.008)
= 97.6 g
6
สูตรเคมี (Chemical formula)
• Empirical formula
่ นอย่างตา
อ ัตราสว
่ ระหว่างอะตอมของธาตุ
ในสารประกอบ
• Molecular formula
บอกจานวนอะตอมจริงของธาตุในสารประกอบ
• Structural formula
แสดงโครงสร้างและพ ันธะระหว่างอะตอม
MW หาจาก molecular formula
7
ต ัวอย่าง จงหามวลโมเลกุลของ CaSO4.2H2O กาหนดมวลอะตอม
ของ Ca = 40, S = 32, O = 16 และ H = 1
MW = ผลรวมของ AW ของทุกธาตุรวมกัน
= 40+32+(16 x 4)+2(2)+2(16)
= 40+32+64+4+32 = 172
MW ของ CaSO4.2H2O = 172
้ น herbicide, fungicide and pesticide
ใชเป็
และ เป็ นสว่ นประกอบของ Fehling’s solution และ
Benedict’s solution ในการทดสอบ reducing sugars
8
ประโยชน์จากการทราบสูตรโมเลกุลของสาร
9
การคานวณทางเคมี


ปริมาณ อะตอม โมเลกุลของสาร
ั ันธ์จากปฏิกริ ย
ปริมาณสมพ
ิ าเคมี
10
่
่ ยวก
ับ
การคานวณทีเกี
ปริมาณสารสัมพันธ ์
•
•
•
•
•
•
การคานวณสูตรเอมพิรก
ิ ัลและสูตรโมเลกุล
ปฏิกริ ย
ิ าของสารทีผ
่ สมก ันเกิดผลิตภ ัณฑ์เดียว
การคานวณจากสมการทีด
่ ล
ุ แล้ว
สารกาหนดปริมาณ (The limiting agent)
ผลผลิตทางทฤษฎี (Theoretical yield) และ
ผลผลิตจริง (Actual yield)
11
1. การคานวณสูตรเอมพิรก
ิ ัลและสูตรโมเลกุล
จากการวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย ์
ต ัวอย่าง
ของแข็งผลึกชนิดหนึง่ มีสว่ นประกอบเป็ น C, H และ O ถ ้าเผาผลึกนี้หนัก
0.4647 g ในอากาศทีม
่ อ
ี อกซเิ จน มากเกินพอ ได ้ผลิตภัณฑ์เป็ น CO2
0.8635g และ H20 0.1767g
ก. จงหาสูตรเอมพิรก
ิ ล
ั
ข. ถ ้ามวลโมเลกุล=142 จงหาสูตรโมเลกุลของผลึกนี้
12
วิธท
ี า
mol C = mol CO2
= 0.8635g = 1.962x10-2 mol
44.01g/mol
มวล C = (1.962x10-2 mol)(12.011g/mol)= 0.2357g
mol H = 2 mol H20
= 2(0.1767g) = 1.962x10-2 mol
18.015g/mol
มวล H= (1.962x10-2 mol)(1.0079g/mol)= 0.01977g
มวล O = 0.4647-0.2357-0.01977=0.2092 g
mol O =
0.2092g
= 1.308x10-2 mol
(15.9994g/mol)
mol C : H : O = 1.962 : 1.962 : 1.308 = 3:3:2
ก. สูตรเอมพิรก
ิ ัล = C3H3O2
ข. จาก (C3H3O2)n => 142 = 71n; n=2
สูตรโมเลกุล = C6H6O4
13
2. ปฏิก ิรย
ิ าของสารทีผ
่ สมก ันแล้ว
ผลิตภ ัณฑ์เดียว
ให้
ต ัวอย่าง 2
จากการสกัด Tl จากของผสม TlCl/Tl2O 5.9018g
ได ้โลหะ Tl หนัก 5.3995g จงคานวณ percentage by weight
(%w/w) ของTlCl ในของผสม ?
14
วิธท
ี า
มวล ของ TlCl และTl2O = 5.9018g
กาหนด
มวลของ TlCl = x
มวลของ Tl2O = 5.9018 - x
mol TlCl =
x
239.82 g/mol
mol Tl2O =
5.9018-x
424.74 g/mol
จากโจทย์กาหนด มวล Tl ทีส
่ กัดได ้ = 5.3995 g
mol Tl = 5.3995 = mol Tl จากTlCl + mol Tl จาก Tl2O
AW (Tl)
x
+ 2(5.9018-X) = 5.3995
239.82
424.74
AW(Tl)
x = 2.5424
%w TlCl =
2.2524 x100 = 43.079%
5.9018
15
3. การคานวณจากสมการเคมีทด
ี่ ล
ุ แล้ว
16
ต ัวอย่าง 3
จงหามวลของน้ าทีเ่ กิดจากการเผาไหม ้ทีส
่ มบูรณ์ของ CH4(g)
2.000 g
CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g)
วิธท
ี า
mol CH4 =
mol H2O
1, (mol = m/MW)
2
mol H2O = 2 mol CH4
=
2(2.000g) = 0.2494 mol
(16.04g/mol)
มวล H2O = (0.2494 mol)(18.02g/mol) = 4.494 g
17
4. สารกาหนดปริมาณ
18
ต ัวอย่าง 4
3Fe(s) + 4H2O(g)  Fe3O4(s) + 4H2(g)
ถ ้า Fe 4 mol ทาปฏิกริ ย
ิ ากับ H2O 5 mol จงคานวณ mol H2 ทีเ่ กิดขึน
้
วิธท
ี า
จากปฏิกริ ย
ิ า
mol Fe = 3
mol H2O 4
Fe 4 mol ทาปฏิกริ ย
ิ ากับ H2O > 5 mol
H2O เป็ น limiting agent
mol H2 = mol H2O = 5 mol
้ นสารดูดซบ
ั
Magnetite (Fe3O4) ใชเป็
เพือ
่ ขจัด As(III) and As(V) ในน้ า
19
5. ผลผลิตทางทฤษฎี (Theoretical yield)
ผลผลิตจริง (Actual yield)
ผลผลิตตามทฤษฎี เป็นผลผลิตสูงสุดทีค
่ านวณได้ตามสมการ
ผลผลิตจริง เป็นผลผลิตทีไ่ ด้จากการทดลอง
%ผลผลิต = ผลผลิตจริง x 100
ผลผลิตตามทฤษฎี
20
ต ัวอย่าง 5
จากปฏิกริ ย
ิ าการเผาโลหะ Na หนัก 4.5980g ในอากาศทีม
่ อ
ี อกซเิ จนมากเกินพอ
ได ้ Na2O หนัก 5.8750 g จงคานวณร ้อยละผลผลิตของ Na2O ทีไ่ ด ้
วิธท
ี า
2Na(s) + 1/2O2(g)  Na2O(s)
mol Na2O = ½ mol Na
= ½(4.5980g) = 0.1000 mol
(22.9898 g/mol)
มวล Na2O = (0.1000 mol)(61.9790 g/mol)
= 6.1979 g
% yield Na2O = 5.8750 g x 100 = 94.79%
6.1979 g
21