Transcript สูตรเคมี+สมการเคมี

สูตรเคมี
(chemical formula)
สู ตรเคมี (chemical formula)
กลุ่ มสั ญลั ก ษณ์ ของธาตุ ห รื อสารประกอบ
เช่ น H2O2 เป็ นสู ตรเคมีของสารประกอบ
ซึ่ง 1 โมเลกุลประกอบด้ วย H และ O อย่ างละ
2 อะตอม
สูตรเคมีจาแนกออกเป็ น 3 ประเภท
 สู ตรอย่ างง่ าย (empirical formula)
 สู ตรโมเลกุล (molecular formula)
 สู ตรโครงสร้ าง (structural formula)
สูตรอย่ างง่ าย (empirical formula)
สู ตรทีบ่ อกถึงอัตราส่ วนของอะตอมของธาตุต่าง ๆ
ในสู ตร
เช่ น NaCl, H2O และ Na2CO3
สู ตรอย่ างง่ ายหาได้ จากการทดลอง
สูตรโมเลกลุ (molecular formula)
บอกถึงจานวนอะตอมทีแ่ ท้ จริงในโมเลกุลนั้น
เช่ น H2O เป็ นสู ตรโมเลกุล
เพราะนา้ 1 โมเลกุล ประกอบด้ วย
H 2 อะตอม และ O 1 อะตอม
สูตรโครงสร้ าง (structural formula)
สู ตรซึ่งบอกรายละเอียดว่ าอะตอมต่ าง ๆ ในโมเลกุล
จับกันอย่ างไรหรือเกิดพันธะอย่ างไร เช่ น CH4
H
H C H
H
การคานวณหา
สูตรเอมพิริกลั
และสูตรโมเลกลุ
การคานวณหาสูตรเอมพิริกลั
ต้ องทราบว่ าสารประกอบนั้นประกอบด้ วยธาตุ
อะไรบ้ าง อัตราส่ วนโดยนา้ หนักของธาตุท้งั หมดที่
มีอยู่เป็ นอย่ างไรและน้าหนักอะตอมของแต่ ละธาตุ
ด้ วย
การหาสู ตรเอมพิริกลั
1. ต้ องรู้มวลของธาตุทรี่ วมพอดีกนั
2. หาอัตราส่ วนโดยโมลอะตอมของธาตุทรี่ วมพอดีกนั โดยนามวลอะตอม
ไปหารรวมมวลธาตุ
3. ทาให้ เป็ นอัตราส่ วนต่าสุ ดและจานวนเต็ม
= อัตราส่ วนโดยโมลทีธ่ าตุรวมพอดีกนั
= อัตราส่ วนโดยจานวนอะตอม
4. เขียนสั ญลักษณ์ ของแต่ ละธาตุ แล้วนาจานวนอะตอมในข้ อ 3 มาใส่ ทมี่ ุม
ขวาล่างของสั ญลักษณ์ จะได้ สูตรอย่ างง่ าย
การคานวณหาสูตรเอมพิริกลั
เมือ่ ได้ สูตรเอมพิริกลั แล้วจะคานวณหาสู ตรโมเลกุล
ได้ เมือ่ ทราบนา้ หนักโมเลกุลของสารประกอบนั้น ๆ
สู ตรโมเลกุล = (สู ตรเอมพิริกลั )n
โดย n = 1, 2, 3,…
การคานวณหาสูตรเอมพิริกลั
Ex จากการวิเคราะห์ สารประกอบชนิดหนึ่ง พบว่ า
ประกอบด้ วยกามะถันและออกซิ เจนมีร้อยละโดย
น้าหนักของกามะถันเป็ น 50.05 และออกซิเจน
49.95 ถ้ านา้ หนักโมเลกุลของสารประกอบนีเ้ ท่ ากับ
64 จงคานวณหาสู ตรเอมพิริกลั และสู ตรโมเลกุล
( S = 32, O = 16 )
วิธีทา
อัตราส่ วนโดยน้าหนักของ
S : O = 50.05 : 49.95
อัตราส่ วนโดยจานวนของอะตอม
S : O = 50.05 : 49.95
32
16
= 1.56 : 3.12
ทาให้ เป็ นอัตราส่ วนที่เป็ นเลขน้ อย ๆ
โดยการหารตลอดด้ วย 1.56 = 1.56 : 3.12
1.56
S:O = 1 : 2
1.56
การคานวณหาสูตรเอมพิริกลั
สู ตรเอมพิริกลั คือ SO2
สู ตรโมเลกุล เป็ น (SO2) n
(SO2) n = 64
(32 + 16 x 2) n = 64
n = 1
ดังนั้นสู ตรโมเลกุล คือ SO2
สมการเคมี
สมการเคมี เ ป็ นสิ่ ง ที่ เ ขี ย นแทนปฏิ กิริ ย าเคมี
บอกให้ ท ราบชนิ ด ของสารที่ เ ข้ า ท าปฏิ กิ ริ ย ากั น
(reactants) และชนิดของสารที่เป็ นผลผลิตของ
ปฏิกริ ิยา (products) โดยเขียนสารที่เข้ าทาปฏิกริ ิยา
กันไว้ ทางซ้ ายมือและสารที่เป็ นผลิตผลไว้ ทางขวามือ
ของลู ก ศรที่ มี ทิ ศ ทางชี้ ไ ปทางสารที่ เ กิ ด ขึ้ น จาก
ปฏิกริ ิยา
สมการเคมี
สมการเคมีเขียนได้ 2 แบบ คือ
ก. สมการแบบโมเลกุล แสดงปฏิกริ ิยาระหว่ าง
โมเลกุลของสาร สมการโมเลกุลทีด่ ุลแล้วจะต้ อง
มีจานวนอะตอมของแต่ ละธาตุท้งั สองข้ างลูกศร
เท่ ากัน
CH4 (g) +2O2 (g)

CO2 (g) + 2H2O(g)
ข. สมการไอออนิก
นิยมใช้ สาหรับปฏิกริ ิยาที่มีสารประกอบไอออนิก
เข้ ามาเกีย่ วข้ อง จะเขียนเฉพาะไอออนและโมเลกุลที่
จาเป็ นและเกิดปฏิกริ ิยาเท่ านั้น
เช่ น สมการแบบโมเลกุล
NaCrO2 + NaClO +NaOH
Na2CrO4 + NaCl + H2O
เนื่องจากเป็ นสารประกอบไอออนิก เมือ่ อยู่ในนา้
จะแตกตัวให้ ไอออน


2





2
4


Na  CrO  Na  ClO  Na  OH  2 Na  CrO  Na  CI  H 2O
Na+ ปรากฏอยู่ท้งั ซ้ ายมือและขวามือของสมการแสดงว่ า
ไม่ ได้ เข้ าร่ วมในการทาปฏิกิริยา ดังนั้น สมการไอออนิก
+
ที่เขียนจึงไม่ จาเป็ นต้ องเขียน Na ไว้ ด้วย ดังนี้

2

CrO  ClO  OH

2


2CrO  3ClO  2OH
2
4

CrO  Cl  H 2 O

2
4

2CrO  3Cl  H 2 O
การดุลสมการเคมี
การดุลสมการอย่ างง่ าย
1. เริ่มจากโมเลกุลใหญ่ สุด หรื อโมเลกุลที่ประกอบด้ วย
ธาตุมากสุด
2. ดุลโลหะ
3. ดุลอโลหะ (ยกเว้ น H และ O)
4. ดุล H และ O
5. ตรวจจานวนทุกธาตุในสมการ
6. ถ้ ายังไม่ ดุลทาซา้ ข้ อ 2-5 อีกครั ง้ หนึ่ง
การดุลสมการเคมี
ตัวอย่ าง
Na2O2 + H2O  NaOH + O2
ข้ อ 1,2 Na2O2 + H2O  2 NaOH + O2
ข้ อ 3
ไม่ ต้องใช้
ข้ อ 4
Na2O2 + 2H2O  2 NaOH + O2
ข้ อ 5
H ไม่ ดุล
ข้ อ 6
2Na2O2 + 2H2O  4 NaOH + O2
จงดุลสมการต่ อไปนี ้
1. H3PO4 + CaO  Ca3(PO4)2 + H2O
2. NH4NO3  N2 + H2O + O2
หลักในการเขียนสมการเคมี
• ต้องเขียนสูตรเคมีของสารตั้งต้นแต่ละชนิดได้
• ต้องทราบว่าในปฏิกิริยาเคมีหนึ่งเกิดสารผลิตภัณฑ์ใดขึ้นบ้าง และเขียน
สูตรเคมีของสารผลิตภัณฑ์ได้
• เมื่อเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาแล้วให้ทาสมการเคมีให้สมดุลด้วย คือทา
ให้จานวนอะตอมของธาตุทุกชนิดทางซ้ายเท่ากับทางขวา โดยการเติม
ตัวเลขข้างหน้าสูตรเคมีของสารนั้นๆ เช่น
N2 + H2
NH3 ยังไม่ได้ดุล
N2 + 3H2
2NH3 สมการดุลแล้ว
• ในการเขียนสมการเคมี ถ้าให้สมบูรณ์ยงิ่ ขึ้น ควรบอกสถานะของสารแต่
ละชนิดด้วย คือ ก๊าซ(gas) , เป็ นสารละลายในน้ า(aqueous) ,เป็ น
ของแข็ง(solid) , เป็ นของเหลว(liquid)
เช่น CaC2(s) +2H2O(g)
Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)
• การเขียนสมการเคมีบางครั้งจะแสดงพลังงานของปฏิกิริยาเคมีดว้ ย เช่น
2NH3(g) + 93kJ
N2(g) + 3H2(g)
CH4(g) + 2O2(g)
CO2(g) + 2H2O(l) + 889.5 kJ
สมการเคมีที่ควรทราบ
1.
โลหะ + กรด
เกลือ + แก๊สไฮโดรเจน เช่น
Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
Fe + HCl
FeCl2 + H2
** โลหะส่ วนหนึ่งที่ทากับปฏิกิริยากับกรดแล้วให้ก๊าซ H2 เช่น Li, Fe, K,
Na, Sr, Ca, Mg, Zn, Cr, Ni ฯลฯ
## โลหะบางชนิดไม่ทาปฏิกิริยากับกรดไม่ให้แก๊ส H2 แต่ให้สารอื่น เช่น
Cu + HNO3(เข้มข้น)
Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
2. กรด + สารประกอบคาร์บอเนต
เกลือ + น้ า + CO2
เช่น 2HCl + Na2CO3
2NaCl + H2O + CO2
3. กรด + สารประกอบซัลไฟด์
เกลือ + แก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์
เช่น 2HCl + FeS
FeCl2 + H2S
4. สารประกอบคาร์บอเนต
สารประกอบออกไซด์ + แก๊ส CO2
เช่น CaCO3(s)
CaO(s) + CO2
แบบฝึ กหัด : การดุลสมการเคมี
•
•
•
•
•
•
B2O3(s) + H2O(l) 
Cu(s) + AgNO3(aq) 
NH3(g) + O2(g)

C3H6O(l) + O2(g) 
NH3(g) + O2(g)

C12H22O11(s) + O2(g) 
H3BO3(aq)
Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)
NO(g) + H2O(l)
CO2(g) + H2O(l)
NO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2O(l)
การคานวณทีเ่ กีย่ วข้ องกับสมการเคมี
สมการเคมีบอกถึงสารที่เกี่ยวข้ องในปฏิกิ ริยาเคมี
ความสั มพันธ์ เชิ งปริ มาณของสารต่ างๆ
ที่
เกี่ยวข้ องในปฏิกิริยาและสามารถคานวณปริ มาณ
ของผลิตผลที่ได้ จากปฏิกริ ิยาเคมี
• ความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาณสารในสมการเคมี
2H2(g) + O2(g)
2H2O(g)
บอกอัตราส่ วนจานวนโมล
บอกจานวนโมเลกุล
จานวนปริ มาตร (เป็ นแก๊ส)
ปริมาณสารสัมพันธ์
สมการที่ดุลแล้ ว บอกให้ ทราบ  ความสัมพันธ์ เชิงปริมาณ
ของสารที่เกี่ยวข้ องในปฏิกิริยา
SiCl4(s) + 2H2O(l)  SiO2(s) + 4HCl(g)
โมเลกุล
โมล
1
2
1
4
1
2
1
4
จานวนโมเลกุล 6.021023 2(6.021023) 6.021023 4(6.021023)
ลิตรที่ STP
4(22.4)
ใช้ หาปริมาณผลิตภัณฑ์ ท่ เี กิดขึน้
CaC2(s) + 2H2O(l)
1
1
2
2
6.02 x 1023 2(6.02 x 1023)
64.1
2(18.0)
Ca(OH)2(aq) + C2H2(g) ……. 1
1
1
1
1
โมเลกุล
โมล
6.02 x 1023
6.02 x 1023 โมเลกุล
74.1
26.0 กรัม
22.4
ลิตร(dm3) ที่ STP
สมการเคมี
Ex จากสมการ (1) ถ้ าใช้ CaC2 2.5 mol
ทาปฏิกริ ิยากับนา้ ที่มีปริมาณมากเกินพอ
ก. ได้ C2H2(g) เกิดขึน้ กีโ่ มล
ข. ได้ C2H2(g) เกิดขึน้ กีก่ รัม
ค. ได้ C2H2(g) เกิดขึน้ กีล่ ติ ร ที่ STP
ง. นา้ ทาปฏิกริ ิยาไปกีโ่ มลและกีก่ รัม
(Ca = 40.1 , C = 12.0, H = 1.0)
สมการเคมี
วิธีทา
ก. จากสมการ 1 จะเห็นว่ า
CaC2 1 mol ให้ C2H2 1 mol
CaC2 2.5 mol ให้ C2H2 2.5 mol ด้ วย
ข. นา้ หนักโมเลกุลของ C2H2 = 26.0
หมายความว่ า C2H2 1 mol หนัก 26.0 g
 C2H2 2.5 mol หนัก
= ( 2.5 mol) (26.0 g)
(1 mol)
= 65.0 g
ค. C2H2(g) 1 mol มีปริมาตร 22.4 l ที่ STP
 C2H2(g) 2.5 mol มีปริมาตร
= (2.5 mol) (22.4 l) ที่ STP
(1 mol)
= 56.0 l ที่ STP
ง. จากสมการ
CaC2 1 mol ทาปฏิกริ ิยาพอดีกบั H2O 2 mol
CaC2 2.5 mol ทาปฏิกริ ิยากับ H2O (2 x 2.5) mol
= 5.0 mol
H2O 1 mol มีน้าหนัก
= 18.0 g
 H2O 5.0 mol มีน้าหนัก
= (18.0) (5.0)
= 90 g
การคานวณเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาณของสารในสมการเคมี
• เทียบบัญญัติไตรยางศ์
- ดุลสมการ
- แสดงจานวนโมลโมเลกุลของสารที่เกี่ยวข้องกับในการคานวณ
- เปลี่ยนจากโมลโมเลกุลเป็ นเทอมหรื อปริ มาณอื่นที่ตอ้ งการทราบหรื อเกี่ยวข้องใน
การคานวณ
- เทียบบัญญัติไตรยางศ์หาปริ มาณสารที่ตอ้ งการ
• ใช้สูตรเทียบอัตราส่ วนโมล
aA + bB
cC + dD
nA = a
nB = b
เมื่อ nA,nB,nC คือจานวนโมลของสาร
nB
b
nC c
• การคานวณโดยใช้สูตรมีวิธีการดังนี้
- ดุลสมการ
- ใช้สูตรเทียบอัตราส่ วนโมล
- เปลี่ยนเทอมของโมลเป็ นเทอมอื่นหรื อปริ มาณอื่นโดยใช้สูตร
n = g หรื อ n = N
หรื อ n = Vที่STP
M
6.02 x 1023
22.4 dm3
- จะใช้สูตรไหนขึ้นอยูก่ บั การถามของโจทย์ แล้วคานวณหาสิ่ งนั้น
ความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาณสารต่างๆ ในสมการเคมี
สมการเคมีสามารถบอกถึงปริ มาณการใช้สารตั้งต้น และปริ มาณสารผลิตภัณฑ์ที่
เกิดขึ้นได้ ซึ่ งหมายถึงปริ มาณโมล จานวนอะตอม น้ าหนัก หรื อปริ มาตรแก๊สที่ STP
เช่น
CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O
จากสมการได้ความสัมพันธ์ดงั นี้
- CH4 1 โมล รวมกับ O2 2 โมล จะได้ผลิตภัณฑ์ CO2 1 โมล และ H2O
2โมล
- CH4 1 x 6.02 x 1023โมลโมเลกุล รวมกับ O2 2 x 6.02 x 1023โมลโมเลกุล จะได้
ผลิตภัณฑ์ CO2 1 x 6.02 x 1023โมลโมเลกุล และ H2O 2 x 6.02 x 1023โมลโมเลกุล
• CH4 5โมลอะตอม รวมกับ O2 4โมลอะตอม จะได้ผลิตภัณฑ์ CO2 3โมล
อะตอม และ H2O 6 โมลอะตอม
• CH4 5 x 6.02 x 1023 อะตอม รวมกับ O2 4 x 6.02 x 1023 อะตอม จะได้
ผลิตภัณฑ์ CO2 3 x 6.02 x 1023 อะตอม และ H2O 6 x 6.02 x 1023
อะตอม
• CH4 16 กรัม รวมกับ O2 2 x 32 กรัม จะได้ผลิตภัณฑ์ CO2 44 กรัม
และ H2O 2 x 18 กรัม
การคานวณมวลร้อยละของธาตุจากสูตรเคมี
ถ้าทราบสูตรโมเลกุลของสารประกอบ และมวลอะตอมสามารถ
คานวณหามวลร้อยละของธาตุจากสูตรเคมีได้ ซึ่งมวลร้อยละของธาตุใน
สารประกอบแต่ละชนิดเป็ นค่าคงที่
ร้อยละของธาตุ A ในสารประกอบ = มวลของธาตุ A x 100
มวลของสารประกอบ
มวลร้อยละของธาตุ = จานวนอะตอม x มวลอะตอม x 100
มวลสูตรของสารประกอบ
• จงหามวลร้อยละของ C และ H ใน C3H8
C3H8 มีมวลโมเลกุล = 44
มวลร้อยละของ C ใน C3H8 = 3 x 12 x 100
44
= 81.81
มวลร้อยละของ H ใน C3H8 = 8 x 1 x 100
44
= 18.18
การนาค่ามวลร้อยละไปใช้ประโยชน์
• ใช้หาปริ มาตรของธาตุในสารประกอบเพื่อเปรี ยบเทียบว่าสารประกอบ
ชนิดใดมีธาตุใดเป็ นองค์ประกอบมากกกว่าหรื อน้อยกว่า
ตัวอย่ าง สารประกอบใดมีธาตุออกซิเจนเป็ นองค์ประกอบมากที่สุด
H2O2 H2SO4
Na2B4O7 SO2
(H=1, O=16, S=32, Na=23, B=11)
H2O2
ระบบกับการเปลีย่ นแปลง
ระบบ (system) คือ สิ่ งต่างๆ ที่อยูร่ อบตัวเราและเป็ นสิ่ งที่เราสนใจศึกษา
หรื อสิ่ งต่างๆ ที่อยูใ่ นขอบเขตของเราที่ตอ้ งการจะศึกษา
สิ่งแวดล้ อม (surrounding) คือ สิ่ งต่างๆ ที่อยูน่ อกตัวเราที่ไม่ตอ้ งการศึกษา
หรื อสิ่ งที่อยูน่ อกขอบเขตที่ตอ้ งการศึกษา
ระบบที่ศึกษาทัว่ ไปแบ่งตามการเปลี่ยนแปลงมวลของสารในระบบได้ 2 ประเภท คือ
ระบบปิ ด (close system) หมายถึง ระบบที่มีการถ่ายเทพลังงานระหว่าง
ระบบกับระบบ และระบบกับสิ่ งแวดล้อมได้ แต่ไม่มีการถ่ายเทมวลสาร มวลระบบคงที่
ระบบเปิ ด (open system) คือ ระบบที่สามารถถ่ายเทมวลสารและพลังงาน
ให้กบั สิ่ งแวดล้อมได้
ระบบอิสระ (Isolated system) คือ ระบบที่ไม่มีการถ่ายเทหรื อแลกเปลี่ยน
มวลของสารและพลังงาน เช่น กระติกน้ าร้อนที่มีฉนวนหุม้ อย่างดีบรรจุน้ าร้อน
กฎทรงมวล (Law of conservation of Mass)
• กฎทรงมวล “ ในปฏิกิริยาเคมีใดๆ มวลของสารทั้งหมดก่อนทาปฏิกิริยา
เท่ากับมวลของสารทั้งหมดหลังทาปฏิกิริยา” เช่น
เมื่อให้ก๊าซ H2 4 g ทาปฏิกิริยากับ O2 32 g เกิดน้ า 36 g
2 H2 (g) + O2(g)
2H2O (l)
36 g
36 g
(มวลของสารก่อนเกิดปฏิกิริยา) (มวลของสารหลังเกิดปฏิกิริยา)
กฎสัดส่ วนคงที่ (Law of constant proportion)
“เป็ นกฎที่กล่าวถึงอัตราส่ วนโดยมวลของธาตุที่มารวมกันเป็ นสารประกอบ”
ผูท้ ี่ต้ งั กฎนี้คือ โจเซฟ เพราสต์
กล่าวว่า “สารประกอบชนิดเดียวกันย่ อมประกอบด้ วยธาตุต่างๆ มารวม
ตัวกัน โดยมีอัตราส่ วนโดยมวลของธาตุต่างๆ ในสารประกอบหนึ่งๆ จะ
มีค่าคงทีเ่ สมอ ไม่ ว่าสารประกอบนั้นจะเตรี ยมขึ้นมาด้ วยวิธีการใดก็ตาม”
“อัตราส่ วนโดยมวลของธาตุทมี่ ารวมตัวกันเป็ นสารประกอบหนึ่งๆ
จะมีค่าคงที”่
การทดลอง มวลสารที่ทาปฏิกิริยาพอดีกนั
ที่
มวลของ Cu
มวลของ S
1
1.0
0.5
2
1.9
1.0
3
2.9
1.5
4
4.0
2.0
5
4.9
2.5
จากการทดลอง ทราบว่า
อัตราส่ วนโดยมวลที่
ทองแดง และกามะถันทา
ปฏิกิริยาพอดีกนั = 2:1
ข้อสังเกต กฎสัดส่ วนคงที่ มีหลักการง่ายๆ ดังนี้
• โจทย์จะกาหนดการทดลองมาอย่างน้อย 2 ครั้ง
• หาอัตราส่ วนโดยมวลของธาตุที่เป็ นองค์ประกอบ ของทั้งสองการ
ทดลอง
- ถ้าอัตราส่ วนโดยมวลของทั้ง 2 การทดลองเท่ากัน แสดงว่าเป็ นไปตาม
กฎสัดส่ วนคงที่
- ถ้าอัตราส่ วนโดยมวลของทั้ง 2 การทดลองไม่เท่ากัน แสดงว่าไม่
เป็ นไปตามกฎสัดส่ วนคงที่
ตัวอย่างการคานวณ
• นาทองแดงมา 0.35 g มาละลายในกรดไนตริ ก แล้วทาให้แห้ง จากนั้นจึง
นาไปเผาอย่างรุ นแรงจะได้คอปเปอร์ออกไซด์หนัก 0.438 g ในการ
ทดลองอีกวิธีหนึ่งโดยการนาคอปเปอร์คาร์บอเนตจานวนหนึ่งมาเผาจน
สลายตัวหมดได้คอปเปอร์ออกไซด์หนัก 1.62 g แล้วนาคอปเปอร์
ออกไซด์ไปเผาให้ร้อนจัดในบรรยากาศแก๊สไฮโดรเจนจะได้ทองแดง
1.29 g จะแสดงว่าองค์ประกอบของคอปเปอร์ออกไซด์เป็ นจริ งตามกฎ
สัดส่ วนคงที่
• นาโลหะ Na มา 1.021 g ไปละลายในกรดไนตริ ก จะได้โซเดียมไนเตรด
แล้วนา NaNO3 ไปเผาจนสลายตัวได้ NaO หนัก 1.1 g ในการทดลองอีก
วิธีหนึ่ง โดยการนา NaO มา 5 g ไปเผาในบรรยากาศแก๊สไฮโดรเจนที่
มากเกินพอ จะได้โลหะ Na หนัก 4.64 g ข้อมูลนี้เป็ นไปตามกฎสัดส่ วน
คงที่หรื อไม่
• ธาตุ A ทาปฏิกิริยากับธาตุ B ด้วยอัตราส่ วนโดยมวลเป็ น 1:16 ได้สาร C
เพียงอย่างเดียว ถ้ามีธาตุ A และ B อย่างละ 8 g เมื่อทาปฏิกิริยากันแล้วจะ
ได้สาร C มีมวลกี่กรัม
• การวิเคราะห์อะลูมิเนียมคาร์ไบด์ ซึ่งเป็ นสารประกอบระหว่าง
อะลูมิเนียมกับคาร์บอน ให้ผลดังนี้
ครั้งที่ 1 ใช้อะลูมิเนียมคาร์ไบด์ 1.44 g พบว่ามีอะลูมิเนียม
1.08 g
ครั้งที่ 2 ใช้อะลูมิเนียมคาร์ไบด์ 3.6 g พบว่ามีคาร์บอน 0.9g
อยากทราบว่าผลการวิเคราะห์น้ ีเชื่อถือได้หรื อไม่
เพราะเหตุใด
• ก๊าซแอมโมเนีย(NH3) ประกอบด้วยธาตุไนโตรเจนร้อยละ 82.4
และธาตุไฮโดรเจนร้อยละ 17.6 โดยมวล ถ้าใช้ธาตุไนโตรเจน
10 g ทาปฏิกิริยากับธาตุไฮโดรเจน 3 g จะได้ก๊าซแอมโมเนียกี่
กรัม
ปริมาตรของแก๊ สในปฏิกริ ิยาเคมี
ในการศึกษาปริ มาณสัมพันธ์ของสารในสถานะแก๊สในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ
ไม่สะดวกที่จะวัดมวลของแก๊สเหมือนกับของแข็งและของเหลว “จึงใช้ วิธี
วัดปริ มาตรแทน”
ในปฏิกิริยาเคมีของสารที่มีสถานะเป็ นแก๊สปริ มาตรรวมของแก๊สที่เข้าทา
ปฏิกิริยากันและปริ มาตรรวมของแก๊สที่เกิดจากปฏิกิริยาจะเท่ากันหรื อไม่เท่า
กันก็ได้ (ต่ างกับมวลซึ่งเป็ นไปตามกฎทรงมวล)
กฎของเกย์-ลูสแซก (Law of Gay-Lussac)
• ได้ทาการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยาพอดี
กัน และปริ มาตรของแก๊สที่เกิดจากปฏิกิริยา โดยทาการทดลองวัด
ปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยาพอดีกนั และที่เกิดจากปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ
และความดันเดียวกัน เขาได้ทาการทดลองซ้ าหลายครั้ง จนสรุ ปเป็ นกฎ
เรี ยกว่า “กฎการรวมปริ มาตรของแก๊ส”
“อัตราส่ วนระหว่ างปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกริ ิ ยาพอดีกนั และปริ มาตร
ของแก๊สทีไ่ ด้ จากปฏิกริ ิ ยาซึ่งวัดทีอ่ ณ
ุ หภูมิและความดันเดียวกันจะเป็ น
เลขจานวนเต็มลงตัวน้ อยๆ”
• เช่น
ไฮโดรเจน + คลอรี น
ไฮโดรเจน + ออกซิเจน
ไนโตรเจน + ไฮโดรเจน
ไฮโดรเจนคลอไรด์
ไอน้ า
แอมโนเนีย
ความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยากัน และที่ได้จาก
ปฏิกิริยาดังกล่าวเป็ นดังนี้
แก๊สและปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยากัน
แก๊ส
ปริ มาตร
cm3
แก๊ส
ไฮโดรเจน
H2
10
คลอรี นCl
ไฮโดรเจน
H2
20
แก๊สและปริ มาตรของแก๊ส อัตราส่ วนโดย
ที่ได้จากปฏิกิริยา
ปริ มาตรของ
แก๊ส
ปริ มาต
แก๊ส
ปริ มาตร
ร cm3
cm3
10
2
ออกซิ เจน
O2
10
ไฮโดรเจน
คลอไรด์
HCl
ไอน้ า H2O
20
1:1:2
20
2:1:2
กฎของอาโวกาโดร
• ได้ศึกษากฎของเกย์-ลูสแซก และได้ให้เหตุผลว่า การที่อตั ราส่ วน
ระหว่างปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยากัน(สารตั้งต้น) และของแก๊สที่ได้
จากปฏิกิริยา(สารผลิตภัณฑ์) เป็ นเลขจานวนเต็มลงตัวน้อยๆ นั้นคงเป็ น
เพราะปริ มาตรของแก๊สมีความสัมพันธ์กบั จานวนอนุภาคที่รวมกันเป็ น
สารประกอบ
อาโวกาโดรจึงตั้งสมมติฐานขึ้นว่า “แก๊สซึ่งมีปริ มาตรเท่ ากันที่
อณ
ุ หภูมิและความดันเดียวกันจะมีจานวนอนุภาคเท่ ากัน”
เช่น แก๊สไฮโดรเจน + แก๊สคลอรี น
แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์
1 cm3
1 cm3
2 cm3
สมมติให้แก๊ส 1 cm3 มีจานวนอนุภาค เท่ากับ n อนุภาค และถ้าอนุภาคนี้คือ
อะตอมจะเขียนแสดงได้ดงั นี้
แก๊สไฮโดรเจน + แก๊สคลอรี น
แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์
n อนุภาค
n อนุภาค
2n อนุภาค
n อะตอม
n อะตอม
2n อะตอม
ใช้ n หารตลอด
1 อะตอม
1 อะตอม
2 อะตอม
• ถ้าเป็ นจริ งตามนี้แสดงว่าอะตอมของแก๊สไฮโดรเจน และอะตอมของ
แก๊สคลอรี นแบ่งแยกได้ซ่ ึงค้านกับทฤษฎีอะตอมของดอลตันที่วา่ อะตอม
แบ่งแยกไม่ได้ ดังนั้นจึงเสนอให้เรี ยกอนุภาคดังกล่าวว่า โมเลกลุ ทาให้
สมมติฐานของอาโวกาโดรไม่ เป็ นทีย่ อมรั บ
ปี ค.ศ.1860 สตานิสลาฟ คันนีซซาโร(Stanislav Cannizzaro) ได้
ศึกษาเกี่ยวกับปริ มาตรของแก๊สที่ทาปฏิกิริยาพอดีกนั และที่ได้จาก
ปฏิกิริยาเพิ่มเติม ได้เสนอว่า ธาตุที่เป็ นแก๊สจะอยูเ่ ป็ นโมเลกุล และ 1
โมเลกุลของธาตุที่เป็ นแก๊สส่ วนใหญ่ประกอบด้วย 2 อะตอม จาก
ข้อเสนอคันนีซซาโร ทาให้สมมติฐานของอาโวกาโดรเปลี่ยนใหม่
“แก๊สทีป่ ริ มาตรเท่ ากันวัดทีอ่ ณ
ุ ภูมิและความดันเดียวกันจะมีจานวนโมเลกลุ
เท่ ากัน” จึงเป็ นที่ยอมรับทัว่ ไป
แก๊สไฮโดรเจน + แก๊สคลอรี น
ผลทดลอง 1 cm3
กฎอาโวกาโดร n โมเลกุล
nหารตลอด 1 โมเลกุล
ตามคันนีซซาโร 2 อะตอม
1 อะตอม
1 cm3
n โมเลกุล
1 โมเลกุล
2 อะตอม
1 อะตอม
แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์
2 cm3
2n โมเลกุล
2 โมเลกุล
2 โมเลกุล
1 โมเลกุล (HCl)
การคานวณหาปริมาตรของแก๊ สโดยใช้ กฎของเกย์ -ลูซแซก
และกฎของอาโวกาโดร
ตัวอย่ าง แก๊สไฮโดรเจน 120 cm3 รวมพอดีกบั แก๊สออกซิเจน 180 cm3 ได้
ผลิตภัณฑ์ที่เป็ นแก๊สปริ มาตร 120 cm3 จงหาสูตรโมเลกุลของแก๊สที่
เกิดขึ้น
เขียนสมการ
N2(g) + O2(g)
NxOy (g)
ปริ มาตรของแก๊สที่รวมพอดีกนั
120 180
120 cm3
อัตราส่ วนโดยปริ มาตร(เกย์-ลูซแซก) 2
3
2 cm3
อัตราส่ วนโดยโมเลกุล(อาโวกาโดร) 2n
3n
2n โมเลกุล
นาตัวเลขไปใส่ สมการ
2N2(g) + 3O2(g)
2 NxOy
ดุลจานวนอะตอมเพื่อให้ทุกธาตุเท่ากัน 2N2(g) + 3O2(g)
2 N2O3(g)
สารกาหนดปริมาณ
เนื่ อ งจากสารเข้ า ท าปฏิ กิริ ย าเคมี กัน ในอัต ราส่ วน
โมลต่ อโมลที่แน่ นอน สารที่มีปริ มาณน้ อยกว่ าจึง
เป็ นตัว กาหนดว่ าปฏิกิริ ย าสามารถเกิด ผลผลิ ตได้
อย่ างมากที่สุดเท่ าใด เราเรียกสารที่มีปริ มาณน้ อยนี้
ว่ า สารกาหนดปริมาณ (Limiting reactant)
• การคานวณเกี่ยวกับสมการเคมีที่มีสารกาหนดปริ มาณมีข้นั ตอน
ดังนี้
1. คานวณหาสารกาหนดปริ มาณ โดยหาจานวนโมลของสารตั้ง
ต้นที่นอ้ ยที่สุดเป็ นสารกาหนดปริ มาณ
2. นาสารตั้งต้นที่ถูกใช้หมดไป คานวณหาสิ่ งที่ตอ้ งการ เช่น
คานวณหาปริ มาณสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น คานวณหาปริ มาณ
สารตั้งต้นชนิดอื่นที่ถูกใช้ไป และที่เหลือ เป็ นต้น
Ex จงคานวณว่ าจะเตรียมลิเทียมออกไซด์ ได้ กโี่ มล
จากลิเทียม 1.0 g และออกซิเจน 1.5 g สารใดเป็ น
สารกาหนดปริมาณ สารใดเหลือและเหลือกีก่ รัม
4Li + O2
2Li2O
(Li = 6.9, O = 16)
วิธีทา
ลิเทียม 1.0 g
=
ออกซิเจน 1.5 g
=
=
=
1.0 g
6.9g/mol
0.144 mol
1.5 g
32 g/mol
0.0469 mol
พิจารณาจากสมการ จะเห็นว่ าลิเทียม 4 mol ทา
ปฏิกริ ิยาพอดีกบั ออกซิเจน 1 mol
ดังนั้น ลิเทียม 0.144 mol ทาปฏิกริ ิยาพอดีกบั
ออกซิเจน
= 0.144 mol
4
= 0.036 mol
แต่ มีออกซิเจนอยู่ถงึ 0.0469 mol ดังนั้น ออกซิเจน
จะมีอยู่มากเกินพอ และจะมีออกซิเจนที่เหลือจาก
ปฏิกริ ิยา
0.0469 – 0.036 = 0.0109 mol
ส่ วนลิเทียมเป็ นสารกาหนดปริมาณ
ผลผลิตตามทฤษฎีและผลผลิตร้ อยละ
ผลผลิตร้ อยละ = ผลผลิตจริง x 100
ผลผลิตตามทฤษฎี
ผลผลิตตามทฤษฎี (theoretical yield)
ปริมาณของผลผลิตทีอ่ าจเกิดขึน้ ได้ มากทีส่ ุ ด
ซึ่งคานวณได้ จากสมการเคมีทดี่ ุล
ผลผลิตแท้ จริง (actual yield)
ปริมาณของผลผลิตที่เกิดขึน้ จริง ซึ่งวัดหรือชั่ง
ได้ จากการทดลองจะน้ อยกว่ าผลผลิตตามทฤษฎี
เกือบเสมอไป
(น้ อยครั้งมากที่จะเท่ ากัน แต่ มีมากกว่ าไม่ ได้ )
Ex เมื่อนา C2H4 1.93 กรัม มาเผาไหม้ กบั
ออกซิเจนที่มากเกินพอ พบ CO2 เกิดขึน้
เพียง 3.44 กรัม เท่ านั้น
จงคานวณผลผลิตร้ อยละของ CO2 นี้
( C = 12.0 , H = 1.0 , O = 16.0 )
วิธีทา สมการทีด่ ุลของปฏิกริ ิยานีค้ อื

C2H4 + 3O2
2CO2 + 2H2O
1 mol
2 mol
28.0 g
88.0 g
C2H4 28.0 g เกิด CO2 88.0 g
C2H4 1.93 g เกิด CO2 X g
X
=
(88.0 g) (1.93g)
(28.0g)
CO2
=
6.07 g
CO2 6.07 g นี้ คือ ผลผลิตตามทฤษฎี
แต่ การทดลองพบ CO2 เกิดเพียง 3.48 g
คือ ผลผลิตแท้ จริง
 ผลผลิตร้ อยละของ CO2
= 3.48 x 100
6.07
= 57.33 %
แบบฝึ กหัดท้ ายบท
จากการทดลองเตรียม C6H5Br จากปฏิกริ ิยาของ C6H6 และ Br2 เกิดขึน้ ตาม
สมการ
C6H6 (l) + Br2 (g)
C6H5Br (l) + HBr (g)
การทดลองนีม้ ีผลผลิตจากปฏิกริ ิยาข้ างเคียงเกิดขึน้ ด้ วยคือ C6H4Br2 จงหา
ก. เมื่อใช้ C6H6 15.0 g จงคานวณหาผลผลิตตามทฤษฎีของ C6H5Br
ข. ถ้ าการทดลองนีม้ ี C6H4Br2 เกิดขึน้ 2.50 g จงคานวณหานา้ หนักของ
C6H6 ที่ไม่ เปลีย่ นเป็ น C6H5Br
ค. จงคานวณหาผลผลิตจริงของ C6H5Br
ง. จงคานวณหาผลผลิตร้ อยละของ C6H5Br
หนังสื ออ้ างอิง
1. เคมีเล่ ม 1 (ทบวงมหาวิทยาลัย), พิมพ์ครั้งที่ 9,
สานักพิมพ์อกั ษรเจริญทัศน์ อจท. จากัด. กรุงเทพฯ, 2539.
2. ชัยวัฒน์ เจนวาณิชย์ , หลักเคมี1 (ฉบับปรับปรุง),
พิมพ์ครั้งที่ 3, สานักพิมพ์โอเดียนสโตร์ , กรุงเทพฯ, 2539.
3. Glencoe, Chemistry Concepts and Applications,
Ohio:McGraw-Hill,1997.