สมการเคมีที่ดุลแล้ว บอกความสัมพันธ์เชิงปริมาณของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องในสมการเคมีที่ดุลแล้วนั้นได้ จากตัวเลขสัมประสิทธิ์ที่อยู่หน้าสูตรเคมีของสารแต่ละชนิด ปริมาณของสารที่เกี่ยวข้อง
ได้แก่
- จำนวนโมล
- จำนวนอนุภาค (จำนวนอะตอม จำนวนโมเลกุล และ จำนวนไอออน)
- มวลของสาร
ดังเช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของแก๊สมีเทน
เขียนแสดงสมการเคมีที่ดุลได้ดังสมการ (1)
จากสมการ (1) หมายความว่า แก๊สมีเทน 1 โมล ต้องการใช้แก๊สออกซิเจน 2 โมล
ในการทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ คือ ไม่เหลือสารตั้งต้นใดเลย
และเกิดผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น คือ เกิดน้ำ จำนวน 2 โมล และ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จำนวน 1 โมล
การคำนวณเพื่อเปลี่ยนมวลของสารตั้งต้น ให้เป็นมวลของผลิตภัณฑ์ สามารถทำได้โดยผ่านสมการเคมีที่ดุลแล้ว
ตัวอย่างเช่น
- เปลี่ยนมวลของสาร A ให้เป็นจำนวนโมลของสาร A โดยใช้ความสัมพันธ์ว่า สาร A 1 โมล จะมีมวลเท่ากับมวลโมเลกุลของสาร A
- เปลี่ยนจำนวนโมลของสาร A ให้เป็นจำนวนโมลของสาร B โดยใช้สัดส่วนตัวเลขสัมประสิทธิ์หน้าสูตรเคมีของสาร A และ สาร B
- เปลี่ยนจำนวนโมลของสาร B ให้เป็นมวลของสาร B โดยใช้ความสัมพันธ์ว่า สาร B 1 โมล จะมีมวลเท่ากับมวลโมเลกุลของสาร B
ในทำนองเดียวกัน มวลของผลิตภัณฑ์ ก็สามารถเปลี่ยนให้เป็นมวลของสารตั้งต้น ได้เช่นกัน
วิธีทำ เราต้องเขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นให้ถูกต้อง พร้อมสมดุลสมการ ดังแสดงในสมการ (2)
- เปลี่ยนมวลของน้ำตาลกลูโคส 45.3 กรัม ให้เป็นจำนวนโมลของน้ำตาลกลูโคส โดยคำนวณหามวลโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสก่อนจากมวลอะตอม และจำนวนอะตอมแต่ละชนิดธาตุที่เป็นองค์ประกอบ ในที่นี้น้ำตาลกลูโคสมีจำนวนอะตอมของคาร์บอน 6 โมลอะตอม จำนวนอะตอมไฮโดรเจน 12 โมลอะตอม และ จำนวนอะตอมออกซิเจน 6 โมลอะตอม จะได้น้ำหนักโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส เป็น 180.2 กรัม/โมลโมเลกุล
ดังนั้น
- เปลี่ยนจำนวนโมลของกลูโคส ให้เป็นจำนวนโมลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยใช้ความสัมพันธ์ของเลขสัมประสิทธิ์หน้าสูตรเคมีของแต่ละสารในสมการที่สมดุลแล้ว จากสมการ (2) พบว่า กลูโคส 1 โมล เปลี่ยนเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 6 โมล
- เปลี่ยนจำนวนโมลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ให้เป็นมวลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยคำนวณหามวลโมเลกุลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เช่นเดียวกับวิธีการหามวลโมเลกุลของกลูโคส ได้มวลโมเลกุลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เป็น 44.0 กรัม/โมลโมเลกุล
การคำนวณโดยวิธีการตัดหน่วย อธิบายได้ดังนี้
- หาจำนวนโมลของกลูโคสจาก กรัมกลูโคส และมวลโมเลกุลกลูโคส ..... ขั้นตอนนี้ ได้หน่วย โมล กลูโคส
- หาจำนวนโมลของ CO2 จากความสัมพันธ์ของเลขสัมประสิทธิ์ของการดุลสมการเคมีระหว่างกลูโคส กับ CO2 ….. ขั้นตอนนี้ ได้หน่วย โมล CO2
- คำนวณหามวลของ CO2 หากลำดับขั้นตอนการตัดหน่วยทำได้ถูกต้อง จะคงเหลือหน่วยของจำนวนที่ต้องการหาเท่านั้น
6.3 การคำ�นวณปริมาณสารในปฏิกิริยาเคมี 6.3.1 การคำ�นวณปริมาณสารที่เกี่ยวข้องกับมวล 6.3.2 การคำ�นวณปริมาณสารที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้น 6.3.3 การคำ�นวณปริมาณสารที่เกี่ยวข้องกับปริมาตรของแก๊ส 6.3.4 การคำ�นวณปริมาณสารในปฏิกิริยาเคมีหลายขั้นตอน จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. คำ�นวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับมวลสาร 2. คำ�นวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของสารละลาย 3. คำ�นวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับปริมาตรแก๊ส 4. คำ�นวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมี โดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างโมล มวล ความเข้มข้น และปริมาตรของแก๊ส 5. คำ�นวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมีหลายขั้นตอน ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น แนวการจัดการเรียนรู้ 1. ครูอธิบายความหมายของปริมาณสัมพันธ์ว่าเป็นการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ สารตั้งต้นที่ใช้ไปและปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี ซึ่งพิจารณาได้จากเลขสัมประสิทธิ์ใน สมการเคมี 2. ครูยกตัวอย่างสมการเคมีของปฏิกิริยาระหว่างโลหะโซเดียมกับแก๊สคลอรีน แล้วให้นักเรียน หาอัตราส่วนโดยโมลของโลหะโซเดียมที่ทำ�ปฏิกิริยากับแก๊สคลอรีนและโซเดียมคลอไรด์ที่เกิดขึ้น ซึ่ง ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง เลขสัมประสิทธิ์ในสมการเคมีแสดงอัตราส่วน โดยโมลของสาร ปฏิกิริยาเคมีที่เป็นแก๊ส ปริมาตรรวมของแก๊สที่ เป็นสารตั้งต้นอาจมีค่าเท่ากับปริมาตรรวมของ แก๊สที่เป็นผลิตภัณฑ์หรือไม่ก็ได้ เลขสัมประสิทธิ์ในสมการเคมีแสดงอัตราส่วน โดยมวลของสาร จึงใช้มวลในการคำ�นวณได้โดย ไม่ต้องเปลี่ยนเป็นโมล ปฏิกิริยาเคมีที่เป็นแก๊ส ปริมาตรรวมของแก๊สที่ เป็นสารตั้งต้นเท่ากับปริมาตรรวมของแก๊สที่ เป็นผลิตภัณฑ์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี บทที่ 6 | ปริมาณสัมพันธ์ เคมี เล่ม 2 132
Made with FlippingBook
RkJQdWJsaXNoZXIy NzMxODQ4