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
- ดูมวลอะตอมของแต่ละธาตุ มวลอะตอมของธาตุสามารถหาได้จากตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น มวลอะตอมของไฮโดรเจนคือ 1.008 amu และมวลอะตอมของออกซิเจนคือ 16.00 amu
- นับจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในโมเลกุล นับจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละชนิดในโมเลกุล ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลน้ำ (\(H_2O\)) มีอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม และอะตอมของออกซิเจน 1 อะตอม
- คูณมวลอะตอมด้วยจำนวนอะตอม คูณมวลอะตอมของแต่ละธาตุด้วยจำนวนอะตอมของธาตุนั้นในโมเลกุล
- รวมมวลอะตอมทั้งหมด รวมผลคูณของมวลอะตอมของแต่ละธาตุเพื่อหามวลโมเลกุลทั้งหมด
ตัวอย่างการคำนวณมวลโมเลกุล
พิจารณาโมเลกุลของน้ำ (\(H_2O\))
- มวลอะตอมของไฮโดรเจน (\(H\)) คือ 1.008 amu
- มวลอะตอมของออกซิเจน (\(O\)) คือ 16.00 amu
ในโมเลกุลของน้ำ มีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และอะตอมออกซิเจน 1 อะตอม ดังนั้นการคำนวณมวลโมเลกุลของน้ำสามารถทำได้ดังนี้
มวลโมเลกุลของน้ำ
\[ \text{} = (2 \times 1.008 \, \text{amu}) + (1 \times 16.00 \, \text{amu}) = 2.016 \, \text{amu} + 16.00 \, \text{amu} = 18.016 \, \text{amu} \]
ดังนั้น มวลโมเลกุลของน้ำ (\(H_2O\)) คือ 18.016 amu
ตัวอย่างเพิ่มเติม
พิจารณาโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ (\(CO_2\))
- มวลอะตอมของคาร์บอน (\(C\)) คือ 12.01 amu
- มวลอะตอมของออกซิเจน (\(O\)) คือ 16.00 amu
ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ มีอะตอมของคาร์บอน 1 อะตอม และอะตอมของออกซิเจน 2 อะตอม ดังนั้นการคำนวณมวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์สามารถทำได้ดังนี้
มวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซค์
\[ \text{} = (1 \times 12.01 \, \text{amu}) + (2 \times 16.00 \, \text{amu}) = 12.01 \, \text{amu} + 32.00 \, \text{amu} = 44.01 \, \text{amu} \]
ดังนั้น มวลโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ (\(CO_2\)) คือ 44.01 amu
มวลโมเลกุลและมวลสูตร (Molecular Mass vs Formula Mass)
มวลโมเลกุลใช้สำหรับโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมที่เชื่อมโยงกันผ่านพันธะโคเวเลนต์ เช่น น้ำ (\(H_2O\)) และออกซิเจน (\(O_2\)) ในขณะที่มวลสูตร (Formula Mass) ใช้สำหรับสารประกอบไอออนิก เช่น เกลือแกง (\(NaCl\)) ซึ่งเกิดจากการเชื่อมโยงกันผ่านพันธะไอออนิก
การคำนวณมวลโมเลกุลเป็นกระบวนการที่สำคัญในเคมี เพื่อใช้ในการทำนายสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของสาร การคำนวณนี้เกี่ยวข้องกับการรวมมวลอะตอมของทุกอะตอมในโมเลกุล โดยใช้ข้อมูลจากตารางธาตุ การทำความเข้าใจการคำนวณมวลโมเลกุลช่วยให้นักเคมีสามารถวิเคราะห์และปรับปรุงกระบวนการทางเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ
