ปริมาณสัมพันธ์ Stoichiometry : Chemical Calculation Stoicheon = ธาตุ Metron = การวัด

โมล (mole) หน่วยที่ใช้บอกปริมาณสาร 1 mole = 6.02 x1023 อนุภาค n = จำนวนอนุภาค NA เมื่อ n = mole NA = Avogadro’s number (6.02 x1023 อนุภาค/mol)

n =mol; m =mass; d =density; V =volume; การคำนวณปริมาณสาร สารบริสุทธิ์ n = m = dv MW หรือ AW MW หรือ AW n =mol; m =mass; d =density; V =volume; MW = molecular weight AW = atomic weight

การคำนวณปริมาณสาร แก๊ส n = PV P=pressure (atm) V=volume (mL หรือ cm3) RT P=pressure (atm) V=volume (mL หรือ cm3) R=gas const. (0.08206 atm L K-1 mol-1 T =temperature (K)

การคำนวณปริมาณสาร n = CV สารละลาย 1000 n = mol; C = molarity (M) V = volume (mL หรือ cm3)

มวลโมเลกุล Molecular mass น้ำหนักโมเลกุล Molecular weight ของทุกอะตอมในโมเลกุล g molecular weight = น้ำหนักเป็นกรัม ของสารหนึ่งโมล MW ของ Cu(OH)2 = 63.5+2(16.0+1.008) = 97.6 g

สูตรเคมี (Chemical formula) Empirical formula อัตราส่วนอย่างต่ำระหว่างอะตอมของธาตุ ในสารประกอบ Molecular formula บอกจำนวนอะตอมจริงของธาตุในสารประกอบ Structural formula แสดงโครงสร้างและพันธะระหว่างอะตอม MW หาจาก molecular formula

MW = ผลรวมของ AW ของทุกธาตุรวมกัน = 40+32+(16 x 4)+2(2)+2(16) ตัวอย่าง จงหามวลโมเลกุลของ CaSO4.2H2O กำหนดมวลอะตอมของ 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 ใช้เป็น herbicide, fungicide and pesticide และ เป็นส่วนประกอบของ Fehling’s solution และ Benedict’s solution ในการทดสอบ reducing sugars 8

ประโยชน์จากการทราบสูตรโมเลกุลของสาร 9

การคำนวณทางเคมี ปริมาณ อะตอม โมเลกุลของสาร ปริมาณสัมพันธ์จากปฏิกิริยาเคมี 10

การคำนวณที่เกี่ยวกับ ปริมาณสารสัมพันธ์ การคำนวณสูตรเอมพิริกัลและสูตรโมเลกุล ปฏิกิริยาของสารที่ผสมกันเกิดผลิตภัณฑ์เดียว การคำนวณจากสมการที่ดุลแล้ว สารกำหนดปริมาณ (The limiting agent) ผลผลิตทางทฤษฎี (Theoretical yield) และ ผลผลิตจริง (Actual yield)

1. การคำนวณสูตรเอมพิริกัลและสูตรโมเลกุลจากการวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ ตัวอย่าง ของแข็งผลึกชนิดหนึ่งมีส่วนประกอบเป็น C, H และ O ถ้าเผาผลึกนี้หนัก 0.4647 g ในอากาศที่มีออกซิเจน มากเกินพอ ได้ผลิตภัณฑ์เป็น CO2 0.8635g และ H20 0.1767g ก. จงหาสูตรเอมพิริกัล ข. ถ้ามวลโมเลกุล=142 จงหาสูตรโมเลกุลของผลึกนี้

วิธีทำ mol C : H : O = 1.962 : 1.962 : 1.308 = 3:3:2 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 สูตรเอมพิริกัล = C3H3O2 จาก (C3H3O2)n => 142 = 71n; n=2 สูตรโมเลกุล = C6H6O4

2. ปฏิกิริยาของสารที่ผสมกันแล้ว ให้ผลิตภัณฑ์เดียว 2. ปฏิกิริยาของสารที่ผสมกันแล้ว ให้ผลิตภัณฑ์เดียว ตัวอย่าง 2 จากการสกัด Tl จากของผสม TlCl/Tl2O 5.9018g ได้โลหะ Tl หนัก 5.3995g จงคำนวณ percentage by weight (%w/w) ของTlCl ในของผสม ?

วิธีทำ มวล ของ TlCl และTl2O = 5.9018g กำหนด มวลของ TlCl = x มวลของ Tl2O = 5.9018 - x mol TlCl = x 239.82 g/mol mol Tl2O = 5.9018-x 424.74 g/mol จากโจทย์กำหนด มวล Tl ที่สกัดได้ = 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

3. การคำนวณจากสมการเคมีที่ดุลแล้ว

จงหามวลของน้ำที่เกิดจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของ CH4(g) 2.000 g ตัวอย่าง 3 จงหามวลของน้ำที่เกิดจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของ CH4(g) 2.000 g CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g) วิธีทำ mol CH4 = 1, (mol = m/MW) mol H2O 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

4. สารกำหนดปริมาณ

วิธีทำ ตัวอย่าง 4 3Fe(s) + 4H2O(g)  Fe3O4(s) + 4H2(g) ถ้า Fe 4 mol ทำปฏิกิริยากับ H2O 5 mol จงคำนวณ mol H2 ที่เกิดขึ้น วิธีทำ จากปฏิกิริยา mol Fe = 3 mol H2O 4 Fe 4 mol ทำปฏิกิริยากับ H2O > 5 mol H2O เป็น limiting agent mol H2 = mol H2O = 5 mol Magnetite (Fe3O4) ใช้เป็นสารดูดซับ เพื่อขจัด As(III) and As(V) ในน้ำ

5. ผลผลิตทางทฤษฎี (Theoretical yield) ผลผลิตจริง (Actual yield) ผลผลิตตามทฤษฎี เป็นผลผลิตสูงสุดที่คำนวณได้ตามสมการ ผลผลิตจริง เป็นผลผลิตที่ได้จากการทดลอง %ผลผลิต = ผลผลิตจริง x 100 ผลผลิตตามทฤษฎี

ตัวอย่าง 5 จากปฏิกิริยาการเผาโลหะ Na หนัก 4.5980g ในอากาศที่มีออกซิเจนมากเกินพอ ได้ Na2O หนัก 5.8750 g จงคำนวณร้อยละผลผลิตของ Na2O ที่ได้ วิธีทำ 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