หน่วยที่ 2: องค์ประกอบของสสาร (Composition of Matter)

2.2 การคำนวณมวลโมเลกุล (Molecular Mass Calculation)

มวลโมเลกุล (Molecular Mass) คือผลรวมของมวลอะตอมของทุกอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล มวลโมเลกุลบอกถึงน้ำหนักของโมเลกุลหนึ่งโมเลกุลเมื่อเทียบกับมวลของคาร์บอน-12 ซึ่งใช้เป็นมาตรฐาน มวลอะตอมของธาตุแต่ละชนิดสามารถหาได้จากตารางธาตุ โดยหน่วยที่ใช้ในการวัดมวลโมเลกุลเรียกว่า ดาลตัน (Dalton, Da) หรือหน่วยมวลอะตอม (Atomic Mass Unit, amu)

ขั้นตอนในการคำนวณมวลโมเลกุล

1. ดูมวลอะตอมของแต่ละธาตุ มวลอะตอมของธาตุสามารถหาได้จากตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น มวลอะตอมของไฮโดรเจนคือ 1.008 amu และมวลอะตอมของออกซิเจนคือ 16.00 amu
2. นับจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในโมเลกุล นับจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดในโมเลกุล ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลน้ำ ($H_{2}O$) มีอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม และอะตอมของออกซิเจน 1 อะตอม
3. คูณมวลอะตอมด้วยจำนวนอะตอม คูณมวลอะตอมของแต่ละธาตุด้วยจำนวนอะตอมของธาตุนั้นในโมเลกุล
4. รวมมวลอะตอมทั้งหมด รวมผลคูณของมวลอะตอมของแต่ละธาตุเพื่อหามวลโมเลกุลทั้งหมด

ตัวอย่างการคำนวณมวลโมเลกุล

พิจารณาโมเลกุลของน้ำ ($H_{2}O$)

• มวลอะตอมของไฮโดรเจน ($H$) คือ 1.008 amu
• มวลอะตอมของออกซิเจน ($O$) คือ 16.00 amu

ในโมเลกุลของน้ำ มีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และอะตอมออกซิเจน 1 อะตอม ดังนั้นการคำนวณมวลโมเลกุลของน้ำสามารถทำได้ดังนี้

มวลโมเลกุลของน้ำ

$$=(2\times 1.008\text{amu})+(1\times 16.00\text{amu})=2.016\text{amu}+16.00\text{amu}=18.016\text{amu}$$

ดังนั้น มวลโมเลกุลของน้ำ ($H_{2}O$) คือ 18.016 amu

ตัวอย่างเพิ่มเติม

พิจารณาโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ($C{O}_2$)

• มวลอะตอมของคาร์บอน ($C$) คือ 12.01 amu
• มวลอะตอมของออกซิเจน ($O$) คือ 16.00 amu

ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ มีอะตอมของคาร์บอน 1 อะตอม และอะตอมของออกซิเจน 2 อะตอม ดังนั้นการคำนวณมวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์สามารถทำได้ดังนี้

มวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซค์

$$=(1\times 12.01\text{amu})+(2\times 16.00\text{amu})=12.01\text{amu}+32.00\text{amu}=44.01\text{amu}$$

ดังนั้น มวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ($C{O}_2$) คือ 44.01 amu

มวลโมเลกุลและมวลสูตร (Molecular Mass vs Formula Mass)

มวลโมเลกุลใช้สำหรับโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมที่เชื่อมโยงกันผ่านพันธะโคเวเลนต์ เช่น น้ำ ($H_{2}O$) และออกซิเจน ($O_2$) ในขณะที่มวลสูตร (Formula Mass) ใช้สำหรับสารประกอบไอออนิก เช่น เกลือแกง ($NaCl$) ซึ่งเกิดจากการเชื่อมโยงกันผ่านพันธะไอออนิก

การคำนวณมวลโมเลกุลเป็นกระบวนการที่สำคัญในเคมี เพื่อใช้ในการทำนายสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของสาร การคำนวณนี้เกี่ยวข้องกับการรวมมวลอะตอมของทุกอะตอมในโมเลกุล โดยใช้ข้อมูลจากตารางธาตุ การทำความเข้าใจการคำนวณมวลโมเลกุลช่วยให้นักเคมีสามารถวิเคราะห์และปรับปรุงกระบวนการทางเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ