3 สสาร

3.1 การจาแนกสสาร 3.2 สมบตของสารบรสทธ 3.3 การเปลยนแปลงของสารบรสทธ 3.4 ความสมพนธระหวางมวลและพลงงาน 3.5 ความสมพนธของมวลเชงอะตอมและหนวยมวลอะตอม 3.6 อนภาคโปรตอน อเลกตรอน และนวตรอน 3.7 ไอโซโทป นาหนกอะตอมและนาหนกโมเลกล

บทนา ทมา : http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/chang7/esp/folder_structure/cl/m2/s2/index.htm

รปท 3.1 สสาร 3 สถานะ ของแขง ของเหลว และกาซ

CM 103 สสาร 43

สสาร (Matter) คอสงทมตวตน มมวล และตองการทอย สามารถสมผสไดโดยประสาทสมผสทง 5 แตยงไมทราบสมบตทแนนอน เชน ดน นา อากาศ ฯลฯ ภายในสสารหรอเนอของสสาร เรยกวา สาร (Substance) สสารทอยในโลกอาจอยในสถานะตางๆ ทงน ขนอยกบ อณหภม ความดน และสมบตภายในของสาร

สาร คอ สสารททราบสมบตแนนอน เชน เงน ทอง เหลก ฯลฯ ดงนนจงเปนสสารทเฉพาะเจาะจง โดยมสมบตของสาร 2 ประเภท คอ สมบตทางกายภาพและสมบตทางเคม

3.1 สสาร มวลและนาหนก

สสาร ถาแบงตามสถานะได 3 สถานะ คอ ของแขง ของเหลว และกาซ

a) ของแขง b) ของเหลว c) กาซ

• ความหนาแนนมาก ความหนาแนนสง ความหนาแนนตา • •

ไมอาจถกบบอดและขยายได ถกบบอดและขยายไดยาก ถกบบอดและขยายไดงาย • • •

ปรมาตรและรปรางคงท รปรางตามภาชนะทบรรจ ปรมาตรและรปรางตามภาชนะทบรรจ

• • •

44 สสาร CM 103

สถานะทเปนของแขง (Solid) มรปรางและปรมาตรคงท อนภาคภายในจะอยชดตดกนมาก เชน ดางทบทม (KMnO4) ทองแดง (Cu)

สถานะทเปนของเหลว (Liquid) มรปรางตามภาชนะทบรรจและมปรมาตรทคงท อนภาคภายในจะอยชดกนนอยกวาของแขง และมสมบตเปนของไหล เชน นามน แอลกอฮอล ปรอท (Hg) ฯลฯ

สถานะทเปนกาซ (Gas) มรปรางและปรมาตรทไมคงท โดยจะเปลยนไปตามภาชนะทบรรจ อนภาคภายในจะอยหางกนมากทสด และมสมบตเปนของไหล สามารถฟงกระจายได เชน กาซหงตม อากาศ

ถาแบงสสารตามลกษณะเนอสาร สามารถจาแนกไดสองประเภทใหญๆ คอ

การแยกทางกายภาพ

การแยกทางกายภาพ

การแยกทางเคม

แผนภาพท 3.1 แสดงการจาแนกสสาร

1. สารววธพนธ (Heterogeneous) เปนสสารทมเนอผสมหรอของผสม (mixture) ทประกอบดวยสารทมวฏภาคแตกตางกนตงแตสองวฏภาคขนไป โดยทสามารถสงเกตเหนความแตกตางของสารแตละชนดไดอยางชดเจน เชน หนแกรนต จะพบผลกชนด

สารเอกพนธ สารววธพนธ

สารละลาย สารบรสทธ

ธาต สารประกอบ

สสาร

CM 103 สสาร 45

2. สารเอกพนธ (Homogenoues) เปนสสารทมวฏภาคเดยว มสมบตเหมอนกนตลอดในวฎภาคนน เชน นาตาล เกลอ นาทะเล ควอทซ กระจก อากาศ เปนตน สารเอกพนธ แบงได 2 ชนด คอ

2.1 สารละลาย (Solution) เปนสารเอกพนธทประกอบดวยสารมากกวาหนงชนดขนไป ไดแก ตวทาละลาย (Solvent) และ ตวถกละลาย (Solute) สารละลายอาจพบอยทงสามสถานะ ตวทาละลายจะเปนสารทมปรมาณมากกวาตวถกละลาย เชน นาเชอม เปนของเหลวประกอบดวย นาตาลทถกละลายในนา อากาศจดเปนสารละลายของกาซชนดตางๆ ผสมกนอย ทองเหลองเปนโลหะผสมในรปของสารละลายทเปนของแขงของทองแดงกบสงกะส ชนดของสารละลายดงตวอยางดานลาง

2.2 สารบรสทธ (Pure substances) เปนสารเอกพนธทมองคประกอบแนนอน แบงออกไดสองประเภท คอ ธาต (Elements) และสารประกอบ (Compounds)

ธาต (Elements) เปนสารบรสทธทประกอบดวยอะตอมเพยงชนดเดยว ไมสามารถยอยสลายใหเปนสารอนไดโดยวธทางเคม ปจจบนมการคนพบธาตตางๆ มากกวา 100 ชนด ในจานวนน 83 ธาต เปนธาตทพบอยในธรรมชาต อะตอมของธาตแตละชนดเขยน

46 สสาร CM 103

a) b) โครงสรางของธาต โครงสรางของสารประกอบ

รปท 3.2 โครงสรางของสารบรสทธ

รปท 3.3 a) ธาตทพบมากบนโลกตามลาดบ b) ธาตทพบมากในรางกายตามลาดบ

ตารางท 3.1 ตวอยางธาตของสารบรสทธทเกดจากอะตอมชนดเดยว

สารเคม สตรโครงสราง

liquid nitrogen N2

Liquid oxygen O2

Sulfur S8

Fullerene C60

Graphite Cn (hexagonal)

Diamond Cn (tetrahedral)

CM 103 สสาร 47

ทมา : http://www.chem.ufl.edu/~chm2040/Notes/Chapter_1/substances.html

รปท 3.4 โครงสรางของ A - อะตอมของธาต B - โมเลกลของธาต

C - โมเลกลของสารประกอบ D - สารผสมของธาต 2 ธาต และสารประกอบ

สารประกอบ (Compounds) เปนสารบรสทธทประกอบดวยธาตตงแต 2 ชนดขนไปโดยปฏกรยาเคมและตองเปนไปตามกฎสดสวนคงท นนคอสารประกอบหนงๆ จะมอตราสวนของมวลของธาตทรวมกนคงทเสมอ ตวอยางสารประกอบทสาคญในชนบรรยากาศ คอ คารบอนไดออกไซดและนา สารประกอบคารบอนไดออกไซด ประกอบดวย 27% ของคารบอนและ 73% ของออกซเจนโดยนาหนก สวนนาเปนสารประกอบทมไฮโดรเจน 11% และออกซเจน 89%

สารประกอบคารบอนไดออกไซดหนก 100 กรม ประกอบดวย คารบอน 27 กรมและออกซเจน 73 กรม

48 สสาร CM 103

ในทางเคมจะใชสญลกษณแทนองคประกอบทมอยในสารประกอบดวยสตร

เคม (Chemical formula) ดงตวอยางของคารบอนไดออกไซดทมอตราสวนของคารบอนตอออกซเจนเปน 1:2 เขยนสตรเคมไดเปน CO2 เชนเดยวกนกบนา ทประกอบดวยไฮโดรเจน 2 อะตอมกบออกซเจน 1 อะตอม เขยนแทนดวย H2O

ตารางท 3.2 ตวอยางสารประกอบทเกดจากอะตอมมากกวาหนงชนด

สตรเคม สารเคม

Water H2O

Table Salt NaCl

Sucrose C12H22O11

Ethanol C2H5OH

Chalk CaCO3

Octane C8H18

Epson Salt

MgSO4

สตรโมเลกล (Molecular formula) เปนสตรเคมทเขยนขนมาเพอแสดงวาหนงโมเลกลของสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง อยางละกอะตอม เชน กาซไฮโดรเจนหนงโมเลกลประกอบดวยสองอะตอมของไฮโดรเจน สตรโมเลกลคอ H2 กาซออกซเจนหนงโมเลกลประกอบดวยสองอะตอมของออกซเจน สตรโมเลกลคอ O2 มเทนหนงโมเลกลประกอบดวยคารบอนหนงอะตอมและไฮโดรเจน 4 อะตอม สตรโมเลกลคอ CH4 เปนตน

3.2 สมบตของสารบรสทธ สมบตของสสาร หมายถงลกษณะเฉพาะตวของสสารทสามารถชไดวา สสารนนคออะไร สสารแตละชนดมสมบตทแตกตางกน สมบตของสสารจงแบงไดสองประเภทคอ สมบตทางกายภาพ (Physical Properties) และสมบตทางเคม (Chemical Properties)

สตรเคมของสารประกอบหรอธาต เปนการระบใหทราบวาสารหนงโมเลกลมธาตอะไรบางเปนองคประกอบและมอยอยางละกอะตอม

CM 103 สสาร 49

1. สมบตทางกายภาพ หมายถงสมบตของสสารทเราสงเกตได โดยไมตองใชปฏกรยาเคม ไดแก ส กลน รส สถานะ ความหนาแนน ความแขง ความเหนยว รปผลก การนาความรอนและไฟฟา จดเดอด จดหลอมเหลว การละลายในนาและในตวทาละลายอนๆ

2. สมบตทางเคม หมายถงสมบตของสสารทเกยวของกบปฏกรยาเคมโดยตรง ไดแก ความวองไวในการเกดปฏกรยาเคมกบนา กรด เบส อากาศ ดงเชน ไฮโดรเจนสามารถตดไฟในอากาศได โซเดยมทาปฏกรยากบนาอยางรนแรงและรวดเรว การเกดสนมของเหลก การเกดไฮโดรไลซส

3.3 การเปลยนแปลงสารบรสทธ การเปลยนแปลงของสสาร สามารถแบงการเปลยนแปลงออกไดเปนสองประเภท คอ การเปลยนแปลงทางกายภาพ (Physical Change) และการเปลยนแปลงทางเคม (Chemical Change)

รปท 3.5 การเปลยนสถานะ จดเปนการเปลยนแปลงทางกายภาพ

1. การเปลยนแปลงทางกายภาพ เปนการเปลยนแปลงทสามารถสงเกตไดโดยทไมมการเปลยนแปลงองคประกอบภายในของสสาร แตเกดการจดเรยงตวของอนภาคใหมเทานน เชน ดงรปท 3.5 การเปลยนสถานะของนาแขงเมอไดรบความรอนจะหลอมเหลวกลายเปนนาในรปของเหลว และเมอไดรบความรอนตอไปอกสามารถเปลยนเปนไอนาได โดยทไมมการเปลยนแปลงองคประกอบภายในของนาแตอยางใด การละลายของนาตาลในนาก

50 สสาร CM 103

รปท 3.6 ตวอยางของการเปลยนทางกายภาพและทางเคม

2. การเปลยนแปลงทางเคม เปนการเปลยนแปลงองคประกอบภายในของสสาร เกดเปนสารใหมขนมา ทงนเพราะมปฏกรยาเคมเกดขนนนเอง การเปลยนแปลงทางเคม ไดแก การเผาไหม การยอยอาหาร การเกดสนม การรวมตวของโมเลกลของสารตางๆ เปนตน การเปลยนแปลงทางเคม ทาใหไดสารใหมเกดขนเสมอ ซงสามารถเขยนเปนสมการเคมขนแทนปฏกรยาเคมทเกดขนได ตวอยางของการเปลยนแปลงทางเคม เชน การเกดนมเปรยว การปงขนมปง การเกดสนมของตะป การจดประกายของนามนในเครองยนต การเกดฟองของไฮโดรเจนเปอรออกไซดในบาดแผล การจดไมขดไฟ การกนยาลดกรด

3.4 ความสมพนธระหวางมวลและพลงงาน พลงงาน คอความสามารถททาใหเกดงาน สสารกบพลงงานจะมความสมพนธและเกยวของซงกนและกน มวลของสารทอยในสสารเปนแหลงทสะสมพลงงาน จะพจารณาจากกรณตางๆ ได ดงน

CM 103 สสาร 51

พลงงานศกย (Potential Energy) เปนพลงงานทมอยในสาร ขนอยกบตาแหนง ดงนนจะสมพนธกบสาร ดงน

1. พลงงานศกยทเกดจากพนธะเคมของสารชนดหนงชนดใด จะมปรมาณมากขนเมอมมวลของสารเพมมากขน

2. พลงงานศกยทอยในวตถซงหยดนง ทระดบความสงตางๆ ถาอยในระดบความสงเทากน วตถยงมมวลมากจะมพลงงานศกยสะสมอยในตวมาก

พลงงานศกย (PE) = mgh (จล) เมอ m = มวลของวตถ (กโลกรม) g = แรงโนมถวงของโลกมคา 9.8 กรมตอวนาท2 h = ความสงของวตถจากพนผว (เมตร)

พลงงานจลน (Kinetic energy) เปนพลงงานทเกยวของกบการเคลอนทและขนอยกบมวลของวตถ วตถใดๆ มมวล m กโลกรม และเคลอนทดวยความเรว v เมตรตอวนาท จะมพลงงานจลนเกดขน ดงน

พลงงานจลน (KE) = ½ mv2 (จล)

วตถทกาลงเคลอนทดวยความเรวทเทากน วตถทมมวลมากกวาจะมพลงงานจลนสะสมอยในตวมากกวาวตถทมมวลนอย

ยงมพลงงานอกหลายรปทเกยวของกบอนภาคของสาร ดงเชนพลงงานททาใหเกดการเคลอนทและพลงงานทมอยในวตถทกาลงเคลอนท ไดแก

1. พลงงานลม เปนพลงงานททาใหเกดการเคลอนทของอนภาคของอากาศ เกดเปนสภาพของลมพด พลงงานลมทแรงมากพอ จะสามารถทาใหกงหนลมหมนได

2. พลงงานนา เปนพลงงานททาใหเกดการเคลอนทของอนภาคนา เชน การไหลของกระแสนา การไหลของนาตกจากหนาผาและการเกดคลนในนา พลงงานนาสามารถทาใหกงหนนาหมนได

3. พลงงานเสยง เปนพลงงานททาใหอนภาคของอากาศเคลอนทในลกษณะทเกดเปนสวนอดสวนขยาย จะการเคลอนทแรงมากหรอนอย ความถของสวนอดและสวนขยายทเกดขนมากหรอนอย ขนอยกบความดงและลกษณะเสยงสงและตาทออกมาจากแหลงกาเนด

52 สสาร CM 103

4. พลงงานแสง พลงงานแสงอาทตย ทาใหเกดการเคลอนทของอเลกตรอนในกระบวนการสงเคราะหแสง ขนแรก

5. พลงงานความรอน เปนพลงงานททาใหอนภาคของสสารเกดการสนสะเทอน (ในกรณทเปนของแขง) หรอมการเคลอนทเรวมากขน (ในกรณทเปนของเหลวหรอกาซ) อนจะทาใหเกดผลทตามมา เชน การเปลยนสถานะ การสงผานพลงงานความรอนทาใหเกดการถายเทพลงงานความรอน ดวยวธการนาความรอน การพาความรอน และการแผรงสความรอน เปนตน

6. พลงงานจากแรงดงดดของโลก จะทาใหสสารตางๆ หลนลงมาสผวโลก

พลงงานทาใหเกดการเปลยนแปลงรปรางของสสาร เชน

1. ทาใหสงมชวตเจรญเตบโตและเคลอนไหวได

2. ทาใหเกดการยดและหดตวของสสาร

3. ทาใหเกดการเปลยนรปรางของโลหะผสม

4. ทาใหเกดการบบสลายหรอเปลยนแปลงรปรางของสสาร สามารถเหนไดจาก พลงงานความรอน เมอสสารเคลอนทเขามากระทบกน

พลงงานทาใหเกดการเรยงตวของอนภาคของสสาร เชน

1. พลงงานไฟฟา มผลตอการจดเรยงตวของอนภาคของแทงเหลกและทาใหแทงเหลกกลายเปนแมเหลกไฟฟา และทาใหเกดการไหลของกระแสอเลกตรอน

2. สนามแมเหลก จะมผลตอการวางตวของเขมทศ แมเหลก และผงตะไบเหลก

3. พลงงานความรอน จะมผลตอการจดเรยงตวของอนภาค ซงเหนไดจากการเผาอฐ เครองปนดนเผา เครองเคลอบ และการพนสรถยนต

CM 103 สสาร 53

4. พนธะเคม ทาหนาทยดอะตอมตางๆ ภายในโมเลกล และแรงยดระหวางโมเลกล ซงเปนพลงงานศกยทแฝงอยในโมเลกลของสารเคม จะมผลตอการจดเรยงตวของอะตอมและโมเลกลของสารเคม

5. ระดบพลงงานทมอยในอเลกตรอน จะมผลตอการจดระดบชนของวงโคจรของอเลกตรอนทวงวนอยรอบๆ นวเคลยส

7. แรงยดระหวางอนภาคตางๆ ของนวเคลยส ทาใหอนภาคตางๆ ไดแก โปรตอนและนวตรอน สามารถยดเกาะกนเปนนวเคลยสตรงแกนกลางของอะตอมโดยมอเลกตรอนวงวนอยโดยรอบ

พลงงานทาใหเกดการทาปฏกรยาของสสาร

พลงงานมสวนสาคญในการชวยในการทาใหเกดปฏกรยาของสาร เชน

1. การทาปฏกรยาเคม ในบางครงจะตองมการเพมพลงงานความรอนเขาไป เชน โดนการเผา การอนใหรอน หรอการจดระเบด (เกดประกายไฟ) ของเขยวหวเทยน ซงพลงงานความรอนจะเขาไปทาลายพนธะเคมของสารเคมตางๆ ทเขาทาปฏกรยา หลงจากนนจะเกดการรวมตวกนเกดเปนสารใหม

2. การเกดปฏกรยานวเคลยร จะตองมการทาลายแรงยดระหวางอนภาคตางๆ ของนวเคลยร เชน พลงงานทมอยในนวตรอนชา ทยงเขาสกอนกมมนตรงสอาทเชน ยเรเนยม-235 จะทาใหเกดการแตกตว พรอมทงใหพลงงานและอนภาคนวตรอนออกมา

3. พลงงานจากรงส ทาใหเกดสภาพการแตกตวเปนอออนของสารและภาวะการถกกระตนของสาร เชน พลงงานจากอนภาคแอลฟา อนภาคเบตา รงสแกมมา และรงสตางๆ

4. การเกดการเผาไหมหรอทาลายมวลสาร เชน การใชแสงเรเซอรในการผาตด การใชคลนเสยงอลตราโซนคซาวดสลายตอกระจกทตา และการฉายรงสในการรกษาโรคมะเรง

54 สสาร CM 103

การเปลยนแปลงสภาพระหวางมวลสารกบพลงงาน

พบวามการเปลยนแปลงสภาพระหวางสสารกบพลงงานเกดขนได เมอป พ.ศ. 2448 อลเบรต ไอนสไตน ไดเสนอทฤษฎสมพทธภาพ กลาวถงความสมพนธในการเปลยนแปลงระหวางมวลสารกบพลงงานวาจะมความสมพนธกนตามสมการ

E = mc2

เมอ E = พลงงานทเกดขนมาหรอคายไป (จล) m = มวลของวตถ (กรม) c = ความเรวของแสง (3 X 108 วนาท)

กฎทรงพลงงาน (Conservation of energy) กลาววา “พลงงานไมอาจถกสรางหรอทาลายได” พลงงานถกถายเทหรอเปลยนรปได พบวาพลงงานของระบบจะมคาคงทเสมอ การเปลยนแปลงสภาพระหวางมวลสารกบพลงงาน ไดจาก กรณตางๆ เชน

1. การเกดปฏกรยานวเคลยร

2. การเกดกมมนตภาพรงสของธาตหรอสารกมมนตรงส ใหอนภาคแอลฟา อนภาคเบตา หรอรงสแกมมา

3. การรวมตวของมวลสารของสารหรออนภาคทมความเหมาะสมแลวไดเปนพลงงานโดยมวลสารทงสนจะหายไปหมด

4. เมอผานคลนแมเหลกไฟฟาเขาไปในสนามไฟฟาหรอเขาไปใกลนวเคลยสของอะตอมของธาตหนกในสภาพทเหมาะสมจะเกดอนภาคขน

3.5 ความสมพนธของมวลเชงอะตอมและ หนวยมวลอะตอม อะตอมของธาตแตละธาตจะมขนาดเลกมาก การวดมวลไมสามารถทาไดโดยงาย นกเคมชอ จอหน ดาลตน(John Dalton) เปนบคคลแรกทนาเสนอการใชหนวยสมพทธ โดยเปรยบเทยบกบ 1 อะตอมของไฮโดรเจน มวลเชงอะตอมเฉลย (average atomic mass) เปนตวเลขแสดงมวลของอะตอมของธาต โดยเปรยบเทยบกบมวลของอะตอมของธาตมาตรฐาน ทงนเนองจากมวลของอะตอมแตละธาตมคานอยทาใหไมสามารถชงนาหนก

CM 103 สสาร 55

มวลเชงอะตอมของธาต = อะตอม 1 รเจนมวลของไฮโด

อะตอม 1 มวลของธาต

ตอมา ฟรานซส แอสตน (Francis Aston) ผคดคนเครอง mass spectrometer ไดเปลยนมาใช 1/16 ของมวลของอะตอมของ ออกซเจน-16

ในชวงกอนป ค.ศ.1961 นน 1 หนวยมวลอะตอมในทางกายภาพนนจะใชหมายถง 1/16 ของมวลอะตอมของออกซเจน-16 1 อะตอม ในขณะท 1 หนวยมวลอะตอมในทางเคมนนจะหมายถง 1/16 ของคาเฉลยมวลของอะตอมออกซเจน (คดเฉลยจากปรมาณของทกไอโซโทปในธรรมชาต) ซงคาทงสองดงกลาวขางตนจะมคาตากวาคา 1 หนวยมวลอะตอมมาตรฐานในปจจบนเลกนอย คาในปจจบนนเปนคาทยอมรบเปนคามาตรฐานโดย International Union of Pure and Applied Physics ในป ค.ศ. 1960 และโดย the International Union of Pure and Applied Chemistry ในป ค.ศ.1961

หนวยมวลอะตอม (unified atomic mass unit, amu) หรอ ดาลตน (dalton ,Da) เปนหนวยทใชในการวดมวลของอะตอมและโมเลกล นกวทยาศาสตรไดม

ขอตกลงใชคารบอน-12 เปนอะตอมของธาตมาตรฐานในการเปรยบเทยบมวลเชงอะตอม เพราะคารบอนสามารถทาปฏกรยากบธาตอนๆ เกดเปนสารประกอบไดจานวนมาก โดยคา

คานวณจากเลขอะโวกาโด (6.022 x 10-23) 1 amu = 1 D (Dalton) C-12 เปนคารบอนไอโซโทปทมปรมาณมากทสดในธรรมชาต

56 สสาร CM 103

หนงอะตอมของคารบอน-12 มมวล = 12 หนวยมวลอะตอม (amu)

1 amu = มวลเชงอะตอมของคารบอน-12 12 = 1.66 x 10-24 กรม

ดงนนคาของมวลเชงอะตอมของธาตใดๆ จงเขยนเปนความสมพนธไดดงน

มวลเชงอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม

1/12 มวลเชงอะตอมของคารบอน–12 (กรม)

สญลกษณของหนวยนคอ amu ยอมาจาก atomic mass unit ซงยงมใชในงานตพมพเกาๆ โดยทวไปหนวยมวลอะตอมนเขยนโดยไมมหนวยกากบ ในบทความวชาการทาง biochemistry และ molecular biology นนจะใชหนวย ดาลตน ยอ "Da" เนองจากโปรตน นนเปนโมเลกลขนาดใหญ โดยทวไปจงมการใชหนวย กโลดาลตน หรอ "kDa" เทากบ 1000 ดาลตน

ดงนน หนงอะตอมไฮโดรเจนมมวลเปน 1 amu และหนงอะตอมออกซเจนมมวล 16 amu

3.6 อนภาคโปรตอน อเลกตรอน และนวตรอน อนภาคในอะตอม ประกอบดวยโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน

ชนดอนภาค ประจไฟฟา ตาแหนง สญลกษณ มวล (amu) p+ no

e-

1.00783 1.00867 1/1837

โปรตอน +1 0 -1

นวเคลยส นวตรอน นวเคลยส อเลกตรอน ภายนอกนวเคลยส

CM 103 สสาร 57

รปท 3.7 ขนาดของอะตอมและอนภาคภายในอะตอม

สญลกษณนวเคลยร คอสญลกษณทแสดงจานวนอนภาคทงหมดในอะตอมของแตละธาต

Z : เลขอะตอม (atomic number) คอจานวนโปรตอนซงเทากบจานวนอเลกตรอน A : เลขมวล (mass number, amu) คอผลรวมของจานวนโปรตอนกบจานวนนวตรอน

ตวอยางเชน โซเดยม มเลขอะตอมเทากบ 11 เลขมวลเทากบ 23 แสดงวามโปรตอน 11 ตว มอเลกตรอน 11 ตว และนวตรอนเทากบ (23-11) = 12 ตว

58 สสาร CM 103

3.7 ไอโซโทป นาหนกอะตอมและนาหนกโมเลกล ไอโซโทป (isotope) ธาตชนดเดยวกน มจานวนโปรตอนหรอเลขอะตอม

เทากน แตมจานวนนวตรอนหรอเลขมวลตางกน เชน 1 2 และ 3H, H, H1 1 156 55Fe, Fe26 26

แตละธาตในธรรมชาตนนมหลายไอโซโทป และแตละไอโซโทปกมปรมาณทแตกตางกน และเพอใหสอดคลองกบคามวลเชงอะตอมของธาตทปรากฏในธรรมชาต คามวลเชงอะตอมของธาตใดๆ ในตารางธาตจงเปนคามวลเชงอะตอมเฉลยทขนอยกบคามวลเชงอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปทพบในธรรมชาต ปจจบนนกวทยาศาสตรสามารถหามวลเชงอะตอมและปรมาณของไอโซโทปของธาตโดยใชเครองมอทเรยกวา แมสสเปกโตรมเตอร (massspectrometer) เพอใหไดคาทแนนอนและมความถกตองสง

มวลเชงอะตอมของธาต = ×∑ (มวลของธาต ปร มาณ%ของไอโซโทป)100

ตวอยางเชน การคานวณหามวลเชงอะตอมของคารบอน จากขอมลตอไปน

ไอโซโทป มวลอะตอม %ทมอยในธรรมชาต 12C 12.00000 98.89% 13C 13.00335 1.11%

มวลอะตอมของธาตคารบอน = 1001.11)(13.0033598.93)(12.0000 ×+×

= 12.01 amu

CM 103 สสาร 59

ค.ศ. 1860 Canizzaro เสนอวา หนงโมเลกลของสารประกอบ ยอมมจานวนอะตอมของธาตองคประกอบเปนเลขจานวนเตม ดงนนนาหนกของธาตใดๆ ในหนงโมเลกลของสารประกอบ ตองหารดวยนาหนกอะตอมของธาตนนไดลงตว ตวหารรวมทมคามากทสดของนาหนกของธาตใน 1 molar weight ของสารประกอบตางๆ ในสถานะแกสของธาตนน จะเปนนาหนกอะตอมของธาต

นาหนกโมเลกล (Molecular Weight,MW) ของสารใดๆ คอผลรวมของมวลอะตอมแตละอะตอม ทอยในโมเลกลของสารนน เชน SO2 สามารถหานาหนกโมเลกลได ดงน

1 S = 32.07 amu 2 O = 2x16.00 amu

SO2 = 64.07 amu

สาหรบโมเลกลใด ๆ มวลโมเลกล (amu) = มวลของ 1 โมล (grams) 1 โมเลกล SO2 = 64.07 amu

โมล SO2 = 64.07 g SO2 1

ตวอยาง จงคานวณนาหนกโมเลกลของนาตาลกลโคสซงมสตรโมเลกล C6H12O6 วธทา นาหนกโมเลกล คอ ผลบวกของนาหนกอะตอมของแตละธาตในโมเลกลนน

6 x นาหนกอะตอมของ C = 6 x 12.01 D = 72.06 D 12 x นาหนกอะตอมของ H = 12 x 1.00 D = 12.00D 6 x นาหนกอะตอมของ O = 6 x 16.00 D = 96.00 D รวม = 180.06 D

ดงนน นาหนกโมเลกลของกลโคส = 180.06 D

O O

S

60 สสาร CM 103