บทที่ 1pws.npru.ac.th/panthip/data/files/รวมบท...บทท 1 บทน า ป จจ บ นว ชาเคม ได ร บการขนานนามว

บทท 1

บทนา

ปจจบนวชาเคมไดรบการขนานนามวาเปนวทยาศาสตรศนยกลาง ทงนเนองจากความร

ในวชาเคมสามารถนาไปใชในการศกษาวชาวทยาศาสตรแขนงอน ๆเชน ชววทยา ฟสกสและวทยาศาสตร

สาขาอนอกมากมายการรบรความเปลยนแปลงของวชาเคมจงเปนสงนาสนใจ

1.1 ววฒนาการและสาขาของวชาเคม

1.1.1 ววฒนาการของวชาเคม

การพบหลกฐานจากศลาจารกหรอวตถโบราณของชาวอยปตและชาวจนโบราณทาใหทราบวา

มนษยโบราณเหลาน สามารถใชวชาการทางเคมงาย ๆ ทาการแยกสารและผลตสารเคมบางชนด

เชน น าหอม สบ สยอมผา แกว รวมทงสามารถควบคมรกษาสภาพศพไมใหเกดการเนาเปอยได

การศกษาทางเคมในยคโบราณสวนใหญจะเปนการเรยนจากประสบการณทเคยพบเหนการลองผดลองถก

หรอจากการสงสอนของนกปราชญรนเกา การแบงยคของวชาเคมโดยอาศยความสนใจในการศกษา

ในแตละชวงเวลาอาจแบงไดเปนสยค คอ

1) ยคโบราณหรอยคเรมแรก (Prechemical tradition) เปนยคกอนชวงประวตศาสตร

ค.ศ.500 ยคนสนใจศกษาสงใกลตวเชน ชาวอยปตรจกวธการนาองนมาผลตเหลาองน การนาโลหะมาถลง

เพอทาเปนภาชนะเคลอบและการทานายารกษาศพเพอไมใหเนาเปอย ในขณะทนกปราชญชาวกรก

แสดงความคดเหนเกยวกบโครงสรางของสสารโดยวธการหาเหตผลไมไดพสจนใหเหนจรง

ดวยการทดลอง เชน อารสโตเตล (Aristotle) สรปวาสสารตาง ๆ ประกอบดวยธาตดน น า ลมและไฟ

การทสสารตางชนดกนมสมบตตางกนเนองจากสสารแตละชนดมสดสวนของธาตทงสแตกตางกน

2) ยคเลนแรแปรธาตหรอยครสายนเวท (The alchemical tradition) เปนยคทนกเคม

แสวงหาวธการทจะเปลยนโลหะทมคานอยใหเปนโลหะทมคาสง ซงอยในระหวาง ค.ศ. 500 - ค.ศ. 1500

โดยพยายามคนหาสารทเรยกวาหนของนกปรชญา (Philosopher ,s stone) ซงเชอวาสารนเมอนาไปขดถ

โลหะตาง ๆ จะทาใหโลหะกลายเปนทองคาไดแตไมสาเรจ อยางไรกตามนกเคมไดพบสารเคม

หลายสาร เชนกรดซลฟวรก (sulfuric acid : H2SO4) กรดไนทรก (nitric acid :HNO3) และเกลออกหลาย

ชนด

2 บทท 1 บทนา

3) ยคการแพทย (The medical tradition) เปนยคของการแสวงหายาอายวฒนะของมนษย

อยในระหวาง ค.ศ.1500 – ค.ศ.1600 ในยคนมความเชอเกยวกบสารมหศจรรยทสามารถนามารกษาโรค

ไดทกชนดและทาใหอายยนยาวในสภาพหนมสาวแตไมประสพผลดงทคาด แพทยชาวออสเตรย–สวส

คอ พาราเซลซส (Paracelsus) จงหนมาคนหายาทจะใชในการรกษาโรคทเกดกบมนษย

4) ยคปจจบนหรออาจเรยกวายคเทคโนโลย (The technological tradition) เปนยค

แหงการทาการทดลองเพอคนหาความจรงพสจนทฤษฎตาง ๆ ทาใหมการลมเลกทฤษฎทไมถกตอง

นอกจากนเบคอน (Bacon) นกปราชญชาวองกฤษไดนาระเบยบวธทางวทยาศาสตร (Scientific

method) และวธอนมาน (Inductive method) มาใชในการหาเหตผลเพอเปนแนวทางในการศกษา

คนหาและพสจนสงทสงสยและในอก 100 ปตอมาอองตวน-โลรอง-ลาววซเย (Antoine–Laurent–

Lavoisier) นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศสไดเรมทาเครองชงมาชงมวลสารในการทดลอง จากนนไดเสนอ

ทฤษฎการเผาไหมและกฎอนรกษมวลสารซงจะกลาวโดยละเอยดในหวขอ 1.5 กฎตาง ๆ ทเกยวของ

ทางเคม ทาใหวงการการศกษาวชาเคมเจรญรดหนาอยางรวดเรว โดยเฉพาะตงแตปลายครสตศตวรรษ

ท 19 เปนตนไป ความเจรญกาวหนาของเทคโนโลยเกดขนอยางรวดเรวทาใหมการเปลยนแปลง

การปรบปรงทฤษฎเกา ๆ และเสนอทฤษฎใหม ๆ ขนมากมาย

1.1.2 สาขาของวชาเคม

วชา เคม มความสมพนธกบ เ นอหาหล ายวชา เ ชน ความสมพนธกบแรธา ต

ความสมพนธกบสงมชวต จงสามารถแตกแขนงเปนหลายสาขา ไดแก

1) เคมอนนทรย (inorganic chemistry) เคมอนนทรยเปนวชาทวาดวยการศกษาธาต

และสารประกอบท งหมด ยกเวนสารประกอบของคารบอนในกลมของสารอนทรย รวมท ง

การศกษาสารกงตวนา สารทเปนฉนวน สารประกอบเชงซอน เปนตน

2) เคมอนทรย (organic chemistry) เนอหาทศกษาในวชาเคมอนทรยเนนทสารประกอบ

ทเกดจากธาตสองธาตคอคารบอนและไฮโดรเจนหรออาจมธาตอนรวมดวย ธาตดงกลาว ไดแก

ออกซเจน กามะถนหรอไนโตรเจน เปนตน สารประกอบทศกษาดานเคมอนทรยจะไมรวม

สารประกอบทเปนออกไซดของคารบอน ไฮโดรเจนคารบอเนต คารบอเนต และไซยาไนด สาหรบ

วชาเคมอนทรยสวนใหญจะศกษาเกยวกบผลตภณฑจากธรรมชาต สารพอลเมอร ตวทาละลายอนทรย

ยารกษาโรค เปนตน

3) เคมวเคราะห (analytical chemistry) เปนวชาเคมทศกษาดานคณภาพวเคราะห (qualitative

analysis) ซงเปนการวเคราะหเพอหาชนดหรอประเภทของสารและปรมาณวเคราะห (quantitative

analysis) ซงเปนการวเคราะหเพอหาปรมาณหรอจานวนของสารวามมากนอยเพยงใด

บทท 1 บทนา 3

4) เคมเชงฟสกส (physical chemistry) เปนวชาเคมทศกษาสมบตดานกายภาพของสาร

โดยนากฎ ทฤษฎรวมทงสมมตฐานตาง ๆ มาใชในการอธบายการเปลยนแปลงของสารและอธบาย

ความสมพนธของการเปลยนแปลงทเกดกบพลงงานทใชในการเปลยนแปลง

5) ชวเคม (biochemistry) เปนสาขาเคมทศกษาสมบตและปฏกรยาของสารในสงมชวต

โดยเฉพาะอยางยงในมนษย เชน สารชวโมเลกล กระบวนการหายใจ การเจรญเตบโต เอนไซม

การสบพนธ ฯลฯ

นอกจากนยงสามารถแบงวชาเคมเปนสาขายอย ๆ ออกไปไดอกไมนอยกวา 150 สาขา

ขนกบเนอหาวาทาการศกษาเจาะจงลงไปในเนอหาใด เชน เคมนวเคลยร เคมเภสช เคมวศวกรรม

เคมไฟฟา เคมพอลเมอร เปนตน

1.2 วชาเคมกบชวตประจาวน

จากความรในวชาเคมสาขาตาง ๆ ทกลาวในหวขอ 1.1.2 ไดมการนามาประยกตใช

ใหเกดประโยชนกบชวตประจาวนของมนษยอยางมากมาย ตวอยางของการนาความรในวชาเคม

แขนงตาง ๆ มาใชและเกยวของกบชวตประจาวนของมนษย ไดแก

1) การใชวชาเคมมาสกดสารจากพช สตว เพอไปเปนอาหาร ยารกษาโรค

2) การใชวชาเคมมาชวยในการเพมผลผลตทางการเกษตร การปศสตว ทาใหไดผลตผล

ทมปรมาณและคณภาพสง

3) การใชวชาเคมสาหรบการผลตเครองบรโภค เชน การพฒนาและแปรรปผลผลต

ใหมคณคาทางเศรษฐกจเพมขน โดยการพฒนาอาหารสาเรจรป อาหารกระปอง การผลตเครองอปโภค

เชน เครองสาอาง สารทาความสะอาด ใยสงเคราะห ฯลฯ

4) การใชวชาเคมเพอชวยในการแยกโลหะออกจากสนแร หรอการทาโลหะผสม

เพอแกปญหาและเพมประสทธภาพการใชงานของโลหะบางชนด การเคลอบ ชบโลหะโดยกรรมวธ

ทางเคมเพอใหโลหะไมผกรอนเรวเกนไป

1.3 การวดทางเคมและหนวยวด

วชาเคมเปนวชาวทยาศาสตรการทดลอง เพอหาขอมลนาไปสการอธบายเหตและผล

ขอมลทไดจากการทดลอง ไดแก การวดมวล ปรมาตร อณหภม ความดน เวลา พลงงาน ความตางศกย

ของกระแสไฟฟาและปรมาณกระแสไฟฟา เปนตน ขอมลเหลานวดเปนขอมลเชงปรมาณ ผศกษา

ในวชาเคมจงควรรจกเครองมอทใชวดและหนวยวดทนยมใช


1.3.1 เครองมอทใชวดทางเคม

การวดทางเคมมเครองมอชวยในการวดคาตาง ๆ ทงอยางงายและอยางละเอยดขนกบผศกษา

วาตองการขอมลในการทดลองเพอวตถประสงคใด เชน ตองการศกษาเพยงเพอทราบขอมลเบองตน

กสามารถใชเครองมอชนดไมละเอยดได แตถาตองการศกษาเพอวเคราะหจาเปนตองใชเครองมอ

ทสามารถวดคาตาง ๆ ทตองการทราบอยางละเอยด เครองมอทใชวดทางเคมทยกตวอยางในทน

ไดแก เครองมอสาหรบวดมวลและปรมาตร

1) เครองมอสาหรบวดมวลหรอเครองชง (balance) การวดมวลทางเคมมจดประสงคหลกคอ

เพอชงสารทใชในการทดลอง เชน สารตวอยางหรอชงสารเพอเตรยมสารละลาย ซงบางครงอาจใชสาร

ในปรมาณนอย ๆ ดงนนเครองชงทใชจงตองสามารถชงสารไดอยางถกตองและไวตอน าหนกสาร

ทมปรมาณนอย ๆ เครองชงทใชในการชงนาหนกของสารมหลายชนด เชน

(1) เครองชงสองจาน ชงนาหนกสารโดยอาศยหลกการเปรยบเทยบนาหนกของสาร

กบน าหนกททราบแนนอนแลว โดยใหน าหนกทงสองอยทปลายคาน จดหมนของคานอยท

จดกงกลางของคาน และนาหนกของสารทตองการชงกบนาหนกททราบจะอยหางจากจดหมนเทากน

ดงแสดงในภาพท 1.1 ซงเมอคานอยในสมดลน าหนกของสารจะเทากบน าหนกทอยอกดานพอด

ทาใหทราบนาหนกของสารทเราชงได

ภาพท 1.1 เครองชงสองจาน

ทมา (สวรรณ ไชยสทธ, 2541, หนา 24)

กระจก

นาฬกา

ป มปลอยจาน ป มยดคาน

ทรองรบ

จาน

เขมช

คมมดและ

ทรองรบ

ทแขวน

จาน

เขมช

กงกลาง

เมอนาหนก

สมดล

คาน


(2) เครองชงจานเดยวหรอเครองชงไฟฟา (electrical balance) มลกษณะตางจาก

เครองชงสองจาน คอ คานของเครองชงจะวางอยบนคมมด โดยปลายดานหนงจะมน าหนก 160 – 200 กรม

ถวงอย ซงตรงกบตาแหนงท 3 ในภาพท 1.2 สวนปลายอกดานหนงเปนจานชง ซงเปนตาแหนงท 1

ของภาพ เหนอจานชงมนาหนกแขวนอยตามตาแหนงท 2 ของภาพท 1.2

ภาพท 1.2 เครองชงจานเดยวหรอเครองชงไฟฟา

ทมา (สวรรณ ไชยสทธ, 2541, หนา 25)

การชงโดยใชเครองชงแบบจานเดยว อาศยหลกสมดลของคานเชนเดยวกบเครองชงสองจาน

โดยขณะทยงไมมวตถอยบนจาน คานจะอยในลกษณะทสมดล เมอวางวตถทตองการชงบนจาน

แลวปลอยจานชงใหเปนอสระ เอาน าหนกทแขวนอยดานจานชงออกไปเพอใหคานสมดล โดยการหมน

ปมดานหนาของเครองชงเพอยกนาหนกออกไปใหใกลเคยงกบนาหนกวตถทชงมากทสด นาหนกทเหลอ

ทตองเอาออกอกเพยงเลกนอยใหดทสเกลเวอรเนย ทาการปรบสเกลจนคาทอานถกตอง น าหนก

ทเอาออกจะเปนนาหนกของวตถ ปมทหมนเพอเอานาหนกออกมหลายปม เชน ปมสาหรบน าหนก

10 กรม เปนปมทเอาน าหนกออกทละ 10 กรม น าหนกจงเปลยนไปตงแต 10 ถง 90 กรม ปม

สาหรบน าหนก 1 กรม น าหนกจะออกไปทละ 1 กรม นาหนกจงเปลยนไปตงแต 1 ถง 9 กรม เปนตน

การชงตองระมดระวงในขณะทใสวตถหรอเอานาหนกออก ตองไมปลอยใหคานอยบนคมมดอยางอสระ

เพราะจะทาใหคมมดไดรบความเสยหาย จงมการออกแบบปมหมนใหหมนไดสามจงหวะ คอ

ทตาแหนงกงกลางจะเปนตาแหนงพกจานและคานตาแหนงทสองเปนตาแหนงทจานถกปลอย

แบบกงอสระ ทาใหเราสามารถทราบนาหนกของวตถไดอยางคราว ๆ และตาแหนงทสามจานจะถกปลอย

1. จาน 2.น าหนก 3. น าหนกทถวงใหสมดล

4. ปมยดและปลอยจาน 5. ปมควบคมน าหนก

6. คมมด

มวล = 3.1657 กรม

ป มปรบสเกลในแถบแสง

ป มปรบนาหนก

ดานใน= 10 ถง 90 กรม

ดานนอก= 1 ถง 9 กรม

คนโยกสาหรบยดและ

ปลอยจาน


อยางอสระหลงจากเอาน าหนกออกไป ตวเลขทปรากฏทปมน าหนกและทเวอรเนยทงหมด

คอนาหนกของวตถทชง เครองชงแบบจานเดยวนสามารถชงน าหนกวตถไดโดยมความคลาดเคลอน

0.1 มลลกรม

(3) เครองชงอเลกทรอนกส (electronic balance) เปนเครองชงทใชชงน าหนกสาร

ไดสะดวกทสดมความผดพลาดในการชงนอยและไมยงยากซบซอน ปจจบนจงเปนทนยมใชกน

อยางแพรหลาย หลกการทางานของเครองชงอเลกทรอนกสแตกตางจากเครองชงท งสองแบบ

ทกลาวมาขางตนคอ ในเครองชงอเลกทรอนกสจะไมมคมมดรองรบคานและไมมน าหนก

มาเกยวของ เครองชงจะประกอบดวยจานชงทตดกบแขนทสามารถเคลอนทได ตาแหนงของวตถ

ทวางบนแขนจะถกตรวจวดโดยสแกนเนอรและถกชดเชยโดยแรงแมเหลกไฟฟา แลวทาใหระบบ

กลบคนไปทตาแหนงศนยเหมอนเดม กระแสไฟฟาทชดเชยนจะเปนสดสวนกบน าหนกบนจานชง

สญญาณจะถกสงตอไปในรปดจทอลไปยงไมโครโปรเซสเซอรแลวถกเปลยนเปนคาน าหนก

ในเวลาตอมา น าหนกของวตถจะเปลยนเปนตวเลขทหนาปทม ท งนเครองชงอเลกทรอนกส

สามารถทอนน าหนกของภาชนะทใสวตถได เครองชงอเลกทรอนกสในปจจบนสามารถทางาน

ไดมากกวาการชงนาหนกสาร เชน สามารถตอเขากบเครองคอมพวเตอรเพอเกบขอมลไว และสามารถ

ใชในการคานวณคาทางสถตไดดวย ตวอยางเครองชงอเลกทรอนกสทใชในปจจบนดงแสดง

ในภาพท 1.3

ภาพท 1.3 (ก) เครองชงอเลกทรอนกสแบบชงนาหนกดานบน (top loading balance)

(ข) เครองชงอเลกทรอนกสใชในงานวเคราะห (analytical balance)

ทมา (องคการคาครสภา, มปป, หนา 55)


2) เครองมอสาหรบวดปรมาตร การวดปรมาณทเปนของเหลวนยมวดโดยการตวงปรมาตร

เครองมอทใชสาหรบการตวงปรมาตรมหลายชนด ไดแก บกเกอร กระบอกตวง ปเปตต บวเรตต

การเลอกใชเครองมอทกลาวขางตนขนกบจดประสงคของการใชแตละครงเชน ตองการปรมาตร

ทจ านวนไมมากและไมเนนปรมาตรทเทยงตรงนก อาจเลอกใชกระบอกตวง หรอบกเกอร

ทสามารถตวงปรมาตรชวงทตองการ แตหากตองการปรมาตรทมความแมนมากขนควรเลอกใชปเปตต

ในการวดปรมาตรสาร หรอการทดลองนนยงไมทราบวาจะตองใชสารปรมาตรเทาใดในการทาปฏกรยา

ควรเลอกใชบวเรตต เปนตน

(ก) (ข) (ค)

(ง) (จ) (ฉ)

ภาพท 1.4 เครองมอสาหรบวดปรมาตร

(ก) บกเกอร (ข) หลอดหยด (ค) กระบอกตวง (ง) ปเปตต (จ) ขวดวดปรมาตร

(ฉ) บวเรตต


1.3.2 หนวยวดทางเคม

เดมนกวทยาศาสตรใชหนวยวดทแตกตางกน ดงนนเพอใหหนวยวดเปนหนวยเดยวกน

นกวทยาศาสตรนานาชาตไดมมตจากการประชมครงท 11 ป ค.ศ.1960 ณ ประเทศฝรงเศสใหใช

หนวยเดยวกนในระบบเอสไอ (Le Systeme Internationale d’Unites, SI ) เปนหนวยสากลสาหรบ

วดคาตาง ๆ ทางวทยาศาสตร ปจจบนจงยงคงพบเหนหนวยวดในระบบเมตรกในตาราบางเลมหรอ

ในวทยาศาสตรบางสาขา ผศกษาดานวทยาศาสตรจงควรรจกหนวยการวดทงระบบเมตรกและ

ระบบ SI ดงน

1) ระบบเมตรก การวดในระบบเมตรกมหนวยฐานทใชในการวดปรมาณสาร

ดงแสดงในตารางท 1.1

ตารางท 1.1 หนวยฐานสาหรบวดปรมาณตาง ๆ ในระบบเมตรก

สงทวด หนวย สญลกษณ

มวล กรม (gramme) g

ปรมาตร ลตร (litre) L

ความยาว เมตร (metre) M

พลงงาน แคลอร (calorie) Cal

อณหภม องศาเซลเซยส ๐C

ความดน บรรยากาศ Atm

ขณะเดยวกนการวดในระบบเมตรก สามารถทาใหเปนหนวยยอยหรอหนวยทใหญขน

โดยการใชเลขยกกาลงสบกบหนวยเรมตนหรอหนวยฐาน ซงสามารถทาโดยการเตมคานาหนา

หนวยทวดความยาวหรอวดมวลหรอวดปรมาตรตามลาดบ ตวอยางเชน เมตร เปนหนวยฐานของ

การวดความยาวในระบบเมตรกใชสญลกษณยอ m เมอนาคานาหนาตอไปนมาเปนคานาหนา

ของหนวยฐานจะทาใหคาของหนวยฐานเพมขนหรอลดลงเปนเลขยกกาลงสบ คานาหนาของ

หนวยฐานดงกลาวแสดงในตารางท 1.2


ตารางท 1.2 คานาหนาหนวยฐานในระบบเมตรก

คานาหนา คาอาน สญลกษณ ความหมาย

Yotta ยอตทะ Y 1 × 1024

Zeta เซตทะ Z 1 × 1021

Exa เอกซะ E 1 × 1018

Peta พทา P 1 × 1015

Tera เทรา T 1 × 1012

Giga จกะ G 1 × 109

Mega เมกกะ M 1 ×106

Kilo กโล K 1× 103

Hector เฮคโท 1 × 102

Deca เดคา Da 1 × 101

Deci เดซ D 1 × 10-1 (0.1)

Centi เซนต C 1 × 10-2 (0.01)

Milli มลล M 1 × 10-3 (0.001)

Micro ไมโคร µ 1 ×10-6 (0.000001)

Nano นาโน N 1 ×10-9

Pico พโก P 1 × 10-12

Femto เฟมโท F 1 × 10-15

Atto เอทโท A 1 × 10-18

Zepto เซปโท Z 1 × 10-21

Yocto ยอคโท Y 1 × 10-24

ทมา (ดดแปลงมาจาก Organisation Intergouvernementale ฯ., 2012)

ดงนนเมอเขยนวา 1 km หมายถง ความยาว 1 กโลเมตร หรอ หนงพนเมตร หรอ 1 x 103 เมตร

และ 1 cm หมายถง ความยาว 1 เซนตเมตร หรอ 0.01 เมตร หรอ 1 x 10-2 เมตร


2) ระบบเอสไอ เปนหนวยวดทมความละเอยดและเปนระบบทใชคาคงตว (stability

value) ทางวทยาศาสตรเปนหลก ในการใหคานยามระบบ SI จะประกอบดวยหนวยฐาน (base

units) หนวยเสรม (supplementary units) หนวยอนพทธ (derived units) เมอรวมหนวยฐานและ

หนวยเสรมเรยกวา หนวยหลก ดงแสดงในตารางท 1.3

ตารางท 1.3 หนวยหลกของระบบเอสไอ

สงทวด หนวย สญลกษณ

กระแสไฟฟา แอมแปร (ampere) A

ความเขมของการสองสวาง แคนเดลา (candela) Cd

อณหภมอณหพลวต เคลวน (kelvin) K

มวล กโลกรม (kilogramme) Kg

ความยาว เมตร M

ปรมาณของสาร โมล (mole) Mol

เวลา วนาท (second) S

เมอนาหนวยหลกของระบบเอสไอตามตารางท 1.3 มาสมพนธกนไดหนวยใหญ

เรยกวาหนวยอนพทธของระบบเอสไอ ดงแสดงในตารางท 1.4

ตารางท 1.4 หนวยอนพทธของระบบเอสไอ

สงทวด หนวยอนพทธ สญลกษณ ความสมพนธของหนวย

ประจไฟฟา คลอมบ (coulomb) C A s

ความจ ฟารด (farad) F A2 s4 kg-1 m-2 = A s V-1

ความถ เฮรตซ (hertz) Hz s-1

งาน , พลงงาน จล (joule) J kg m2 s-2

แรง นวตน (newton) N kg m s-2 = J m-1

ความตานทาน โอหม (ohm) Ω kg m2 s-3A-2 = V A-1

ความดน พาสคล (pascal) Pa kg m-1 s-2 = N m-2

ศกยไฟฟา โวลต (volt) V kg m2 s-3A-1 = W A-1 = JC-1

กาลง วตต (watt) W kg m2 s-3 = Js-1

ทมา (ดดแปลงมาจาก Moore, et al., 1998, back cover)


3) ตวเลขนยสาคญ การทดลองทางเคมนกเคมตองทาการวดปรมาณตาง ๆ ทใช

ในการเกบขอมลการทดลอง เชน การวดปรมาณตวทาปฏกรยา (reactant) ผลตภณฑ (product) ทเกดขน

อณหภม ความดนและเวลาทใชในการเกดปฏกรยา ฯลฯ ความละเอยดของการวดทไดจากการอานตวเลข

จากเครองมอหรออปกรณทใชวดมขดจากด ซงอาจเกดจากเครองมอหรออปกรณทใชวดเองและ

ประสทธภาพของการวด ตวเลขทสะทอนใหเหนวาถกตองแมนยาในการวดเรยกวาตวเลขนยสาคญ

ตวเลขทกตวเปนตวเลขนยสาคญยกเวน 0 ซงอาจจะเปนหรอไมเปนตวเลขนยสาคญกได ดงตวอยาง

ในภาพท 1.5 เมอทาการวดอณหภมของอากาศในหองหองหนงโดยใชเทอรมอมเตอรสองอน

ทมการแบงสเกลทละเอยดแตกตางกน เทอรมอมเตอรทอยทางขวามอคอรปท 1.5 (ข) ผวดจะอานได

32.3 ๐C โดยมความแนใจเฉพาะตวเลข “ 32 ” แตเลข “ 3 ” ทอยหลงทศนยมเปนการประมาณ

เนองจากระดบของเหลวในเทอรมอมเตอรอยเลยตาแหนงสเกลยอยมา 2 สเกลคอนไปทางสเกลยอยท 3

แตไมถงครงของสเกลท 3 ความไมมนใจในตวเลข “ 3 ” ของผวดเรยกวา เลขทยงสงสย (doubtful

digit) หรออาจเรยกวาเปนตวเลขคาดคะเน ถามการวดและอานซ า ๆ หลายครงผวดอาจจะไมอาน

คาทวดเปน 32.3 ๐C อกกได

(ก) (ข)

ภาพท 1.5 การวดอณหภมของอากาศในหองโดยใชเทอรมอมเตอรทมความละเอยดตางกน

ทมา (Silberberg, 2000, p. 27)

แตถาเลอกใชเทอรมอมเตอรทอยทางซายมอคอภาพท 1.5 (ก) ซงมการแบงสเกลทละเอยดกวา

มาวดอณหภมของอากาศในหองขณะนน ระดบของเหลวในเทอรมอมเตอรทาใหผวดอานไดเปน

32.33 ๐C โดยตวเลข “ 3 ” ของตาแหนงทอยหลงทศนยมสองตาแหนงซงมคา 0.03 เปนเลขทยงสงสย


หากทาการวดซ า ตวเลข “ 3 ” ของตาแหนงดงกลาวอาจมการเปลยนแปลงได จะเหนวาการอานคา

อณหภมของอากาศในหองครงน ผวดสามารถรายงานผลทไดจากการอานไดมากกวาหนงคา คอ

32.3 ๐C และ 32.33 ๐C คาทรายงานนมความแมนและความเทยงตางกนเพราะถาใชเทอรมอมเตอร

ดานขวามอวดซ าอก คาทอานไดอาจเปน 32.2 ๐C หรอ 32.3 ๐C ซงแตกตางจากการอานครงแรก

เพยง 0.1 เรยกวาการวดนมความแมน 1 สวนจาก 323 สวน และเมอใชเทอรมอมเตอรทอยดานซายมอ

มาวดซ า คาทอานไดอาจเปน 32.32 ๐C หรอ 32.34 ๐C ตวเลขทอานจงมความแตกตางจากคาทอานครงแรก

0.01 เรยกวามความแมน1 สวนจาก 3233 สวน

(1) ความแมน (accuracy) ของการวด จงเปนตวเลขทแสดงถงคาทไดจากการวด

วาใกลกบคาแทจรง (true value) เพยงใด ในความเปนจรงความแมนทเกดจากการวดหากมความแมนมาก

ความผดพลาดกจะนอยลง

(2) ความเทยง (precision) ของตวเลขทไดจากการวด สามารถใชอางองไดวา

ในการวดสงของสงหนงซ า ๆ กนหลายครง คาทไดจากการวดในแตละครงยงมคาใกลเคยงกนมาก

กยงมความเทยงมาก

เพอเปรยบเทยบความแมนและความเทยงของตวเลขทเกดจากการวดใหเขาใจงายขน

ใหนกถงการยงกระสนปนไปทเปาหากมความเทยงสงกระสนจะตกบนเปาใกล ๆ กน ดงแสดง

ในภาพท 1.6 (ข) แตกระสนอาจไมอยตรงกลางเปาจงมความแมนตา ขณะทถามความแมนสง

กระสนจะตกบนเปาแตอาจจะไมไดอยบรเวณเดยวกนจงขาดความเทยงดงแสดงในภาพท 1.6 (ง)

และถากระสนตกบนเปาในตาแหนงตรงกลางเปาทงหมดดงแสดงในภาพท 1.6 (ค) เรยกวามความแมน

และความเทยงสง ดงนนคาทไดจากการวดถามคาใกลเคยงกนมากเรยกวามองศาของความเทยงสง

(degree of precision) ซงอาจจะถกตองหรอไมถกตองกได เชนภาพท 1.6 (ค) และ (ข) ตามลาดบ

เพราะความถกตองเปนคาทวดไดใกลเคยงกบคาจรงทไดจากการวดโดยวธมาตรฐาน โดยความถกตอง

ขนกบประสทธภาพของเครองมอสวนความแมนยาขนกบประสทธภาพของการวด


ภาพท 1.6 ความแมนและความเทยงจากการยงกระสนปนใสเปา

(ก) ความแมนและความเทยงตา

(ข) ความเทยงสงความแมนคอนขางตา

(ค) ความแมนและความเทยงสง

(ง) ความแมนคอนขางสงแตความเทยงตา

ทมา (Russell, 1992, p. 20)

4) การนบเลขนยสาคญ โดยทวไปการนบจานวนของตวเลขนยสาคญตองนบทงตวเลข

ทแนนอนและตวเลขทสงสย ยกเวนเลขศนย สาหรบกรณทมเลขศนยอยดวย เลขศนยจะนบเปนเลขนยสาคญ

หรอไม มหลกในการพจารณาดงน

(1) เมอเลขศนยเปนเลขทอยระหวางจดทศนยมกบตวเลขอน เชน 0.065 และ

0.0075 เลขศนยนนไมตองนบเปนเลขนยสาคญ ดงนน 0.065 และ 0.0075 ตางม0เลขนยสาคญ 2

ตว

(2) เมอเลขศนยอยขางหลงเลขอน ใหนบเลขศนยนนเปนเลขนยสาคญ เชน

ระยะทาง 5.00 กโลเมตร มเลขนยสาคญ 3 ตว สวนนาหนกของถงทชงได 20.00 กโลกรม มเลขนยสาคญ

4 ตว


(3) เมอเปนเลขยกกาลงของสบ จานวนตวเลขนยสาคญจะมคาเทากบตวเลข

ทไมไดยกกาลงเชน 0.2 x 104 ตวเลขนยสาคญม 1 ตว หรอ 1.0 x 104 ตวเลขนยสาคญม 2 ตว เปนตน

ตวอยางการนบจานวนเลขนยสาคญ ดงแสดงในตารางท 1.5

ตารางท 1.5 การนบจานวนเลขนยสาคญบางจานวน

คาตวเลข จานวนของเลขนยสาคญ คาตวเลข จานวนของเลขนยสาคญ

8 1 0.008 1

8.5 2 0.00846 3

8.51 3 0.00008 1

8.515 4 0.00800 3

8.40 3 800.008 6

8.04 3 8 × 10-3 1

8.0004 5 8.46 × 10-3 3

8.0400 5 8.00 × 10-3 3

8.0000 5 8.0008 × 102 5

800.40 5

ในยคอเลกทรอนกส (Electronic tradition) เรานยมใชเครองคานวณอเลกทรอนกส

หาคาทางคณตศาสตร อยางไรกตามเครองคานวณอเลกทรอนกสบางครงกไมอาจแนใจไดวาใหคาตอบ

ของตวเลขนยสาคญทถกตอง จงตองมกฎสาหรบครอบคลมเลขนยสาคญทยอมรบผลของการคานวณ

เชน การปดเศษและการคานวณเลขนยสาคญซงจะกลาวตอไป


18.405 cm = 18.4 cm

5) การปดเศษ โดยทวไปจะปดเศษทงเฉพาะตวเลขหลงจดทศนยมหลงการปดเศษแลว

ตวเลขตวสดทายจะยงเปนเลขทยงสงสย หลกในการปดเศษ มดงน

(1) ถาตวเลขหลงจดทศนยมทตองการปดมคานอยกวา 5 ใหตดทง นนคอตวเลขขางหนา

มคาคงเดม เชน จานวนตวเลขมคาเปน 90.21 หลงการปดมคา เปน 90

(2) ถาตวเลขหลงจดทศนยมทตองการปดมคามากกวา 5 ตองทาการเพมคาของตวเลข

ขางหนาอก 1 เชน 90.64 หลงการปดมคาเปน 91

(3) ถาตวเลขหลงจดทศนยมมคาเทากบ 5 การปดตวเลขขนกบตวเลขขางหนา วามคา

เปนตวเลขใด เชน ถาตวเลขขางหนาเปนเลขคใหมคาเปน 1 หากตวเลขขางหนาเปนเลขคไมตองเพม

เชน 91.25 ปดเปน 91.2 และคา 91.35 ปดเปน 91.4 เปนตน

6) การคานวณเลขนยสาคญ เมอนาจานวนเลขนยสาคญมาทาการบวกหรอลบหรอคณ

หรอหารกตาม มหลกในการบอกจานวนเลขนยสาคญ ดงน

(1) การบวกหรอลบเลขนยสาคญ เมอนาเลขนยสาคญมาบวกหรอลบกนใหปดเศษตวเลข

ของจานวนอน ๆ ใหเหลอเลขหลงทศนยมเทากบจานวนหลกทนอยทสด ตวอยางเชน การบวกความยาว

ของ 9.3 cm กบ 9.105 cm

ตวเลขทคาดคะเน

9.3 cm

+ 9.105 cm

ตวเลขคาดคะเนทอยใกลจดทศนยมเปนตวเลขทคงไวและเปนเลขนยสาคญทมจานวนตวเลข

หลงจดทศนยมนอยทสด เชน ตวเลข 3 ใน 9.3 cm เปนตวเลขคาดคะเนซงเปนตวเลขทไมแนใจ

อยางไรกตามตวเลข “ 4 ” ในคาตอบกเปนตวเลขทไมแนใจเชนกน สวน 0 และ 5 เปนจานวนทไมทราบชด

ทาใหเราไมสามารถบอกผลการวดดวยคา 18.405 cm หรอกลาววาผอานเชอวา “ 5 ” เปนตวเลขทไมแนใจ

เราจงถอวา 4 เปนตวเลขสดทายหรอคาทไดจากผลรวมของ 32.17 cm + 3.1 cm - 8.922 cm ดงแสดง

32.17 cm

+ 3.1 cm

- 8.922 cm

26.348 cm = 26.3 cm

บทท 1 บทนา

16

(2) การคณและการหารเลขนยสาคญ เมอนาเลขนยสาคญมาคณหรอหารแลวผลคณ

หรอผลหารทไดจะตองมเลขนยสาคญเทากบจานวนทมเลขนยสาคญนอยทสด เชน 1.000 × 0.023

เทากบ 0.023 เนองจาก 0.023 เปนจานวนทมตวเลขนยสาคญนอยทสดคอสองจานวน ดงนน

ผลลพธจงเปน 0.023 สวนผลลพธของ 1.4)10x (1.345 )10x (1.24 34 −

เทากบ 11.91286 เนองจาก

จานวนตวเลขนยสาคญทนอยทสดคอ 2 ตว ดงนนคาตอบทไดคอ 12

7) วธการเทยบหนวย (factor – label method) การไดคาตวเลขทถกตองแมนยาเกดจากหลายปจจย

ไดแก การวดดวยความระมดระวง การใชเลขนยสาคญอยางถกตองรวมถงการคานวณตวเลขทได

แมนยาไมผดพลาด การสอความหมายของตวเลขใหผอนเขาใจจาเปนตองมหนวยกากบตวเลขนน ๆ

หนวยทางเคมทนยมใชกากบตวเลขคอหนวยในระบบ SI ดงนนเมอบอกปรมาณของสงตาง ๆในระบบอน

จงตองมการแปลงคาหนวยเปนระบบ SI การแปลงคาหนวยตาง ๆ ทตองการใชในการทาโจทยทางเคม

เรยกวา การเทยบหนวย หรอบางครงเรยกวา การวเคราะหมต (dimensional analysis) เปนวธการ

อาศยความสมพนธระหวางหนวยตาง ๆ ทใชกบปรมาณสารทางกายภาพชนดเดยวกนซงเปนวธทงาย

ไมตองจาสตรมาก แตจาเปนตองทราบความสมพนธระหวางหนวยตาง ๆ ดงแสดงในตารางท 1.6

ตารางท 1.6 การเปรยบเทยบระหวางหนวยในระบบอนกบหนวยในระบบเอสไอ

สงทวด หนวยในระบบอน หนวยในระบบ SI

ความดน 1 atm 1.01325 × 105 Pa

1.000 torr ; 1.000 mmHg 133.3 Pa

1.000 psi 6.895 × 103 Pa

1 bar 105 Pa

ความยาว 1 in 2.54 cm

1Å 10-10 m ; 100 pm

ปรมาตร 1L 103 cm3 ; 10-3 m3 ; 1dm3

1 gal 3.785 ×103 cm3 ; 3.785 L

1.00 ft3 2.83 ×10-2 m3 ; 28.3 L

1.00 qt 9.46 × 102 cm3 ; 0.946 L


2.54 cm 1 in

ตารางท 1.6 (ตอ)

สงทวด หนวยในระบบอน หนวยในระบบ SI

พลงงาน 1cal 4.184 J

1eV 1.6022 × 10-19 J ; 96.485 kJ mol-1

1CV 1 J

1L atm 101.325 J

มวล 2.205 lb 1.000 kg

1.000 lb 453.6 g

1.000 oz 28.35 g

1.000 ton (= 2000 lb) 907.2 kg

เวลา 1min 60s

1h 3600s

อณหภม -273.15 ๐C 0 K

-459.67 ๐F 0 K

ทมา (ดดแปลงมาจาก Jones, & Atkins, 2000, back cover. และ Zumdahl, 1998, back

cover)

เมอทราบความสมพนธระหวางหนวยในระบบตาง ๆ แลว ความจาเปนอนดบแรก

ของการเทยบหนวยคอ การหาแฟกเตอรการเทยบหนวย (conversion factor) ซงเปนอตราสวน

ระหวางหนวยทตองการเทยบ เชน ตองการเทยบหนวยจาก in ไปเปน cm หาแฟกเตอรการเทยบหนวย

โดยการพจารณาขอมลจากตารางท 1.6 จะได วา

1 in = 2.54 cm …1.1

นา 1 in หารสมการ 1.1 ตลอดสมการ ผลคอ

in1

in1 = in1

cm2.54

นนคอ 1 =


18

2.54 cm 1 in

จงเปนแฟกเตอรการเทยบหนวยระหวางหนวย in กบหนวย cm

103 cm3 1 L

เราสามารถนาแฟกเตอรการเทยบหนวยไปใชประโยชนจากสตรในสมการท 1.2

….1.2

ตวอยางท 1.1 วดความยาวโตะได 3.4 in จะมคาเทากบก cm

วธคด จากสตร

แทนคาสตร

ความยาว (cm) = 3.4 in × in1

cm2.54

= 8.64 cm

คาตอบ โตะยาว 3.4 in จะมความยาวเทากบ 8.64 cm

ตวอยางท 1.2 นามนในถงใบหนงมปรมาตร 0.5 L จะเทากบก cm3

วธคด จากตารางท 1.6

จะไดแฟกเตอรการเทยบหนวยจาก L เปน cm3 คอ

จากสตร


ปรมาตร (cm3) = 0.5 L × L1cm10 33

= 5 × 102 cm3

คาตอบ นามนทมปรมาตร 0.5 L จะเทากบ 5 ×102 cm3

หนวยทตองการเปลยน = หนวยทให × แฟกเตอรการเทยบหนวย




จากตวอยางทแสดงขางตน ทาใหเหนวาการเทยบหนวยสามารถทาไดงาย ๆ ดงแสดง

ในตารางท 1.7 ดงน

ตารางท 1.7 การหาแฟกเตอรการเทยบหนวยบางหนวย

สงทวด ความสมพนธระหวางหนวย แฟกเตอรการเทยบหนวย

ความยาว 1Å = 100 pm จาก pm เปน Å =

pm100A1

0

จาก Å เปน pm = 0

A1

pm100

ปรมาตร 1 dm3 = 103 cm3

จาก cm3 เปน dm3 = 33

3

cm10dm1

จาก dm3 เปน cm3 =

3

33

dm1cm10

พลงงาน 1 cal = 4.184 J จาก cal เปน J =

cal1J4.184

จาก J เปน cal = J4.184cal1

สาหรบหนวยของการวดอณหภม โดยทวไปนยมใชหนวยเปน ๐C หากทาการเทยบหนวย

ของอณหภมเปน ๐F และ K จาเปนตองทราบแฟกเตอรการเทยบหนวยกอน เพอความเขาใจงาย ๆ

เรมจากการนาเทอรมอมเตอรทใชหนวย ๐C ๐F และสเกล K มาวดอณหภมของนา ณ ความดน 1 atm

เรมจากจดเยอกแขงหรออกนยหนงคอจดหลอมเหลวของน าแขงท 0๐C จนถงจดเดอดของนาท 100 ๐C

เปรยบเทยบความแตกตางระหวางหนวยทงสาม ดงแสดงในภาพท 1.7


20

ภาพท 1.7 การวดอณหภมของนาในหนวย ๐C ๐F และ K

ทมา (ดดแปลงมาจาก Fine, Beall, & Stuehr, 2000, p. 15)

จากภาพท 1.7 จะเหนวาจากจดหลอมเหลวจนถงจดเดอดของนา สามารถแสดงขอมลตาง ๆ

ในหนวย ๐C ๐F และ K ดงแสดงในตารางท 1.8

ตารางท 1.8 ขอมลเปรยบเทยบของการวดอณหภมในหนวย ๐C ๐F และ K

หนวย ความแตกตางของจดหลอมเหลวไปถงจดเดอด

ชวงหางของอณหภม จานวนชอง จดเรมตน

๐C 0 – 100 100 0

๐F 32 – 212 180 32

K 273 – 373 100 273

นนคอจดเรมตนของหนวย ๐C นอยกวา ๐F อย 32 ชอง เขยนในรปสมการทางคณตศาสตร

ไดวา

๐C = ๐F – 32 …1.3


ในปรมาณชวงทเทากนเมอเปรยบเทยบจานวนชอง จะไดวา

×100

1 ๐C = ×

180

1 ( ๐F – 32)

๐ C = ×180

100 ( ๐F – 32)

๐C = ×9

5 ( ๐F – 32)

ดงนนเราสามารถใชสมการการเทยบหนวยระหวาง ๐C กบ ๐F จากสตร

เมอเปรยบเทยบระหวางอณหภมทวดดวยหนวย ๐C กบ K พบวา จดเรมตนของหนวย ๐C

นอยกวาหนวย K ประมาณ 273 ชอง เมอทาการวดอยางละเอยดจะไดวา 0 ๐C มคาเปน 273.15 K

นอกจากนจานวนสเกลระหวางจดหลอมเหลวจนถงจดเดอดของหนวย ๐C และ K มคาเทากนคอ 100 ชอง

จงเขยนในรปสมการทางคณตศาสตรไดดงสมการท 1.5

หรออาจเขยนใหมวา

๐C = ×9

5 ( ๐F – 32) …1.4

๐C = K – 273.15 …1.5

K = ๐C + 273.15 …1.6


22

ตวอยางท 1.3 เทอรมอมเตอรวดอณหภมได 52 ๐C จะมอณหภมเทาไรในหนวย ๐F และ K

วธทา การเปลยนจาก ๐C เปน ๐F

จากสตร


= 125.6 ๐F

วธทา การเปลยนจาก ๐C เปน K

จากสตร


K = 52 ๐C + 273.15

= 325.15 K

คาตอบ อณหภม 52 ๐C มคาเทากบ 125.6 ๐F และมคาเทากบ 325.15 K

๐C = ×9

5 ( ๐F - 32)

K = (52 + 273.15)

K = ๐C + 273.15

52 ๐C = ×9

5( ๐F - 32)


1.4 ระบบและสงแวดลอม

ระบบ (system) หมายถง บรเวณหรอสงทเราสนใจศกษา สวนสงแวดลอมเปนสงท

อยนอกขอบเขตสวนทเราศกษาหรออยนอกระบบ ทงนสงแวดลอมอาจมผลหรอไมมผลตอระบบกได

ระบบแบงออกเปน 3 ประเภท คอ

1) ระบบปด (closed systems) เปนระบบทไมมการถายเทมวลระหวางระบบกบสงแวดลอม

แตมการถายเทพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม เชน นาในแกวทมฝาปดสนทเปนเหตให

มวลของนาในแกวเมอระเหยเปนไอจะไมสามารถถายเทออกจากภาชนะได ทง ๆทอณหภมของนาในแกว

สามารถเปลยนแปลงไดตามภาวะแวดลอม หรอการทาปฏกรยาระหวางอะลมเนยม (Al) กบไอโอดน (I2)

นาหนกของ Al กบ I2 กอนทาปฏกรยาจะเทากบนาหนกของอะลมเนยมไอโอไดดทไดจากปฏกรยา

ดงแสดงในภาพท 1.8

ภาพท 1.8 ระบบปดของปฏกรยาระหวางอะลมเนยมกบไอโอดนเกดอะลมเนยมไอโอไดด

ทมา (ดดแปลงมาจาก Russo, 2000, p. 60)


24

2) ระบบเปด (opened systems) เปนระบบทมการถายเททงมวลสารและพลงงานระหวางระบบ

กบสงแวดลอม ทาใหมการเปลยนแปลงมวลใน 2 ลกษณะ คอ

(1) สงแวดลอมถายเทมวลใหกบระบบ สงเกตไดจากมวลกอนเกดการเปลยนแปลง

มคานอยกวามวลหลงการเปลยนแปลง เชน การเกดสนมของเหลก มวลของตะปเหลกจะนอยกวา

เมอตะปเกดสนม ดงแสดงในภาพท 1.9

ภาพท 1.9 ระบบเปดทมการถายเทมวลจากสงแวดลอมไปยงระบบ


(2) ระบบถายเทมวลใหกบสงแวดลอม สงเกตจากมวลกอนเกดการเปลยนแปลงมากกวา

หลงการเปลยนแปลง เชน การละลายของยาลดกรด นาหนกของยาและนากอนการละลายมากกวา

นาหนกหลงจากยาละลายแลว ดงแสดงในภาพท 1.10

ภาพท 1.10 ระบบเปดทมการถายเทมวลจากระบบไปยงสงแวดลอม



25

3) ระบบแยกตว (isolated systems) เปนระบบทไมมการถายเททงมวลและพลงงานระหวางระบบ

กบสงแวดลอม เชน การทาการทดลองในแคลอรมเตอร เปนตน

1.5 กฎตาง ๆ ทเกยวของทางเคม

การศกษาทางเคมทสาคญ ตองเขาใจกฎตาง ๆ ทเกยวของ ทงนเนองจากสารทงหลาย

เกดจากการรวมตวของอะตอมซงมขนาดเลกมาก การทาความเขาใจกฎในการเกดปฏกรยาเคม

เพอนาไปใชในการอธบายหลกการตาง ๆ ทสาคญ กฎตาง ๆ ทควรรจก 0ไดแก

1.5.1 กฎการอนรกษมวลสาร

กฎอนรกษมวลสาร (Law of conservation of mass) เกดจากอองตวน- โลรอง - ลาววซเย

ทาการทดลองเพออธบายการเผาไหมโดยใชเครองมอทเขาประดษฐขน เพอตดตามปรมาตรทมการเปลยนแปลง

ของอากาศขณะทาการทดลองเผาเถาปรอท (mercury calx) การทดลองของเขาทาโดยนาเถาปรอท

ซงปจจบนรจกกนในรปของปรอทออกไซด ซงเขาเชอวาเกดจากการรวมกนระหวางปรอทกบแกส

มาเผาใหสลายเปนปรอทและแกสดงแสดงในภาพท 1.11 (ข) พบวาเมอสนสดการเปลยนแปลง

ปรมาตรของแกสเพมขนสสวนในหาสวนของเมอเรมตน โดยปรมาตรแกสทเพมขนมคาเทากบ

ปรมาตรรวมของแกสเมอเรมตนการทดลองเผาปรอทกบอากาศ ดงแสดงในภาพท 1.11 (ก)

ภาพท 1.11 การทดลองเพอทดสอบวาอากาศมสวนเกยวของกบการเผาไหม

ของอองตวน - โลรอง - ลาววซเย

ทมา (ดดแปลงมาจาก Silberberg, 2000, p. 11)

กฎนมใจความสาคญสรปไดวา “การเกดปฏกรยาเคมใด ๆผลรวมของมวลสารทเขาทาปฏกรยากน

จะเทากบผลรวมของมวลสารทเกดขน” กฎนสามารถนามาใชกบปฏกรยาเคมทวไปทอยในระบบปด เชน


26

2 Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) …1.7

มวลสาร (g) (2x24) 32 2 (24 + 16)

กฎนไมสามารถนาไปใชไดกบปฏกรยานวเคลยร เนองจากปฏกรยานวเคลยรทเกดขน

มวลสารจะเกดการเปลยนแปลงเปนพลงงานจานวนมาก ตามสมการของแอลเบรต ไอนสไตน

(Albert Einstein) คอ E = mc2 ในขณะทปฏกรยาทวไปพลงงานทเปลยนแปลงไปเปนมวลขณะ

เกดปฏกรยานน มวลจะมคานอยมากจนไมสามารถวดได

1.5.2 กฎสดสวนจากด

กฎสดสวนจากด (Law of definite proportion) นสบเนองมาจากในป ค.ศ. 1799

นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศส คอ โจเซฟท เพราสท (Joseph Proust) ไดสงเคราะหสารประกอบ

หลายชนดและมอตราสวนในการเกดสารประกอบนน ๆ โดยมวลทคงท จงสรปเปนกฎเรยกวา

กฎสดสวนจากด มใจความสาคญโดยสรปของกฎนคอ “ ธาตตาง ๆ ทมารวมกนเปนองคประกอบ

ของสารประกอบหนง ๆ จะมอตราสวนโดยนาหนกทคงทเสมอ ไมวาสารประกอบนนจะเตรยมมา

โดยวธใดกตาม ” ดงเชนการเตรยมสารประกอบระหวางเหลก (Fe) กบกามะถน (S) ดงแสดงใน

ภาพท 1.12 เรมจากการทดลองครงแรกใช S 32.0 g ทาปฏกรยาไดพอดกบ Fe 55.8 g เกดเปน

สารประกอบเหลกซลไฟด (FeS) 87.8 g คดเปนอตราสวนระหวาง FeS = 0.537 เมอเปลยนไป

ใชมวลของทง S และ Fe หลาย ๆ การทดลอง พบวาอตราสวนโดยมวลระหวาง S และ Fe ยงคงเดม

คอ 0.537 และยงพบวาหากสารใดมจานวนมาก ผลสดทายจะเหลอสารนนเสมอ


27

ภาพท 1.12 อตราสวนในการเกดสารประกอบ FeS จากการทดลองหลาย ๆ ครง

ทมา (ดดแปลงมาจาก Kask, & Rawn, 1993, p. 30)

เมอนากฎสดสวนจากดมาพจารณาประกอบการทดลองจะพบวากฎสดสวนจากดใหผล

โดยประมาณเทานน ทงนอาจเนองมาจากอตราสวนโดยนาหนก หรอโดยมวลของธาตทเปน

องคประกอบของสารประกอบนนขนกบนาหนกอะตอมของธาต ซงเปนคาเฉลยของมวลของ

ไอโซโทปตาง ๆ ของธาต เพราะในธรรมชาตธาตสวนใหญจะมไอโซโทปมากกวา 1 ไอโซโทป

และองคประกอบของธาตแตละไอโซโทปจะแตกตางกนไปตามสถานท เปนเหตใหนาหนกอะตอม

ของธาตเปลยนไป ดงนนอตราสวนโดยน าหนกของแตละธาตในสารประกอบจงอาจคลาดเคลอนไปได

โดยเฉพาะสารประกอบไอออนกจะใหผลทคลาดเคลอนไปจากกฎสดสวนจากด เชน สารประกอบ

ทเกดจากทองแดงกบกามะถน เมอทาการทดลองเพอหาสตรของสารประกอบพบวาอตราสวน

โดยโมลอะตอมของทองแดง : กามะถนอาจเปนดงน Cu : S = 1.7 : 1 ถง Cu : S = 2 : 1 เขยนเปนสตร

สารประกอบไดวา Cu1.7S ถง Cu2S สารประกอบในลกษณะนเรยกวาสารประกอบทไมเปน

ปรมาณสมพนธ (nonstoichiometic compound) ซงพบในสารประกอบกลมซลไฟดและออกไซดของ

โลหะ แทรนซชน เนองจากโลหะแทรนซชนสามารถเกดภาวะทมเลขออกซเดชนหรอสถานะ

ออกซเดชนไดมากกวาหนงคา


28

สารประกอบทไมเปนปรมาณสมพนธสวนมากเปนสารประกอบของของแขงไอออนก

โดยแคตไอออนและแอนไอออนจะเรยงสลบตอเนองกนเปนโมเลกลใหญ ปกตไอออนเหลาน

อยชดกนอตราสวนของแคตไอออนและแอนไอออนอาจแตกตางกน ขนกบภาวะในการเตรยม เชน

สารประกอบไทเทเนยมออกไซด (TiO) เมอภาวะในการเตรยมแตกตางกนจะไดสารประกอบทม

อตราสวนจานวนโมลอะตอมของ Ti : O ตงแต 0.75 : 1 ถง 1 : 0.69 เขยนเปนสตรสารประกอบ

ไดวา Ti0.75O ถง TiO0.69 และเมอนาผลกของสารเหลานมาศกษาดวยการเลยวเบนของรงส

เอกซ (X-ray diffraction) พบวาทกสารประกอบมการจดเรยงตวของไอออนเหมอนกน มบาง

ผลกทไอออนของ Ti2+ และ O2- จานวนเลกนอยหลดจากผลก ดงแสดงในภาพท 1.13 ทาให

มผลตออตราสวนของ Ti2+ และ O2- ไมเปน 1 : 1

ภาพท 1.13 ของแขงไอออนกทมสมบตไมเปนปรมาณสมพนธ โดย Ti2+ หลดไปจากผลก

ทมา (จฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2533, 4)

แม Ti2+ หรอ O2- จะหลดไปจากโครงผลก สมบตทางเคมของสารประกอบจะไม

เปลยนแปลง เนองจากผลกของ TiO มโครงสรางทตอเนองกนไมเปนโมเลกลเดยว สาหรบ

สมบตทางฟสกสทขนกบโครงสรางผลก เชน สมบตทาง0ไฟฟาและแสง0จะเกดการเปลยนแปลง

ตามอตราสวนของจานวนโมลอะตอมทเปลยนไป


29

สาหรบสารประกอบทมโมเลกลไมตอเนองกน (Discrete molecule) บางชนดหากม

การเตมอะตอมของธาตทเปนองคประกอบเพมเตม จะไดสารประกอบใหมทมสมบตทางกายภาพ

และทางเคมแตกตางไปจากสารเดม ดงแสดงในตารางท 1.9

ตารางท 1.9 การเตมธาตทเปนองคประกอบเพมเตมในสารประกอบเดม

สารประกอบ สตรโมเลกล

อตราสวนจานวน

โมลอะตอมของธาต

ไนโตรเจนมอนอกไซด NO N : O = 1 : 1

เมอเตมไนโตรเจน ไดไนโตรเจนมอนอกไซด N2O N : O = 2 : 1

เมอเตมออกซเจน ไนโตรเจนไดออกไซด NO2 N : O = 1 : 2

นา H2O H : O = 2 : 1

เมอเตมออกซเจน ไฮโดรเจนเปอรออกไซด H2O2 H : O = 2 : 2

คารบอนมอนอกไซด CO C : O = 1 : 1

เมอเตมออกซเจน คารบอนไดออกไซด CO2 C : O = 1 : 2

จะเหนวาสารประกอบตาง ๆ ทเกดขน มอตราสวนจานวนโมลอะตอมในโมเลกล

สารประกอบแตกตางกน ทงนเนองจากสารประกอบแตละตวโมเลกลไมไดจบตอเนองกน เมอม

อะตอมของออกซเจนเตมเขาไปจะไดสารตวใหมทมสตรโมเลกลแตกตางกน ขณะเดยวกนโมเลกล

ใหมกมอตราสวนระหวางอะตอมเปนไปตามกฎสดสวนจากด จงอาจกลาวไดวาธาตสองชนดทมา

รวมกนมอตราสวนในการรวมไมเปนปรมาณสมพนธกน เนองจากอตราสวนของการรวมอาจเปน

1:1 หรอ 1:2 หรอ 2:1 ดงแสดงไวในตารางท 1.9 ซงอตราสวนทงหมดเปนไปตามกฎสดสวน

จากด ขณะเดยวกนจะเหนวาอตราสวนของธาตทมารวมกนแตกตางกน ดงนนสารดงกลาวจง

จดเปนสารประกอบประเภททไมเปนปรมาณสมพนธ


30

1.5.3 กฎสดสวนพหคณ

กฎสดสวนพหคณ (Law of multiple proportions) เปนกฎทตงโดยจอหน ดอลตน

(John Dalton) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ เมอประมาณ ค.ศ. 1787 กฎสดสวนพหคณเปนกฎทม

ผลสบเนองมาจากทฤษฎอะตอมของเขาเอง ซงทฤษฎดงกลาวจะกลาวโดยละเอยดในบทท 2 โดย

กฎดงกลาวมเนอหาสาระทสาคญ พอสรปไดดงน “เมอธาตสองธาตหรอมากกวามารวมกนเกดเปน

สารประกอบมากกวาหนงชนด เมอใหนาหนกของธาตใดธาตหนงในสารประกอบแตละชนดคงท

นาหนกของธาตอนทรวมตวพอดในสารประกอบเมอนาไปเปรยบเทยบกนจะไดอตราสวนเปนเลข

ลงตวนอยๆ ” เชน H2O และ H2O2 ตางม H และ O เปนองคประกอบ จะเหนวานาหนกของ

ไฮโดรเจนคงทคอ 2 และเมอนานาหนกของออกซเจนในสารประกอบทงสองชนดมาเปรยบเทยบ

กน จะไดอตราสวนเปนเลขลงตวนอย ๆ เชนเดยวกบสารประกอบในกลมของ C กบ O และ

N กบ O ดงแสดงในตารางท 1.10

ตาราง อตราสวนของธาตชนดเดยวกนทสามารถเกดสารประกอบไดมากกวาหนงชนด

สาร มวลของธาต (g)

อตราสวนทนามาเปรยบเทยบ คงท เปรยบเทยบ

H2O H = 2 O = 16

O : O = 1 : 2 H2O2 H = 2 O = 32

CO C = 12 O = 16

O : O = 1 : 2 CO2 C = 12 O = 32

NO ให N = 28 O = 32

O : O : O = 2 : 1 : 4 N2O N = 28 O = 16

NO2 ให N = 28 O = 64

1.5.4 กฎสดสวนสมมล

กฎสดสวนสมมล (Law of equivalent proportions) เปนกฎทกลาวถงธาตตาง ๆ

สามธาตทรวมกนเกดสารประกอบมากกวาหนงชนด เชน สาร P Q และ C เปนธาตหรอ

สารประกอบสามชนด โดยสาร P และ Q สามารถทาปฏกรยากนได และทงสาร P และ Q

ยงสามารถทาปฏกรยากบสาร C ได โดยมความสมพนธกนสองลกษณะ คอ

ตารางท 1.10

H2O H2O2

CO CO2

NO N2O NO2


31

1) เมอสาร P และ Q ตางทาปฏกรยากบสาร C พบวาอตราสวนโดยนาหนกของสาร P

และ Q ททาปฏกรยาพอดกบนาหนกคงทของสาร C จะไดเลขจานวนหนงซงอาจเปนจานวนเตม

หรอไมเปนจานวนเตมกได เขยนเปนสมการไดวา

จากสมการ 1.8 ถาเขยนสญลกษณแทนคาตาง ๆ โดยให

a = จานวนอะตอมของ P ททาปฏกรยาพอดกบนาหนกคงทของ C

b = จานวนอะตอมของ Q ททาปฏกรยาพอดกบนาหนกคงทของ C

x = มวลอะตอมของ P

y = มวลอะตอมของ Q

เขยนเปนสมการใหมไดวา

by

ax = R …1.9

2) เมอสาร P และ Q ทาปฏกรยากนโดยตรง พบวาอตราสวนโดยนาหนกของธาต

ทงสองททาปฏกรยากน จะไดตวเลขจานวนหนงในทนสมมตเปน r ทงนคา r อาจมคาเทากบ R

ในสมการท 1.9 หรอไมเทากได เขยนสมการแสดงอตราสวนโดยนาหนกของสาร P และ Q ททา

ปฏกรยากนโดยตรงไดดงน

P กบทรวมพอด Q นาหนกของ

Q กบทรวมพอด P นาหนกของ = r …1.10

ถาให P จานวน p อะตอมทาปฏกรยาพอดกบ Q จานวน q อะตอมจากสมการ 1.9

เขยนเปนสมการใหมไดวา

ถา qy

px = r …1.11

นนคอ r = R

นาหนกของ Q ทรวมพอดกบ C หนก c กรม

นาหนกของ P ทรวมพอดกบ C หนก c กรม R = …1.8


32

กรณทอตราสวนโดยนาหนกของสาร P และ Q ททาปฏกรยากนมคาไมเทากบ R

เมอนาอตราสวนโดยนาหนกของสาร P และ Q ททาปฏกรยาพอดกบนาหนกคงทของสาร C คอคา

R ไปหารกบคา r จะไดเลขจานวนเตมหรออตราสวนของเลขจานวนเตม ในทนคอคา n

นนคอ Rr = n

หรอ r = nR

ตวอยางท 1.4 N และ O ทาปฏกรยากนไดสารประกอบ NO พบวา N 28 g จะทาปฏกรยา

พอดกบ O 32 g จงหาสดสวนสมมลของธาต N และ O นอกจากน N และ O ตางสามารถ

ทาปฏกรยากบ H ไดสารประกอบ NH3 และ H2O โดยใชธาตตาง ๆ ดงน

H 1 g จะทาปฏกรยาพอดกบ N 4.66 g เกด NH3

H 1 g จะทาปฏกรยาพอดกบ O 8.00 g เกด H2O

สดสวนสมมลของธาต ทงสามมคาเทาใด

วธทา

จากสตร กรม 1 หนก H กบทรวมพอด O นาหนกของ

กรม 1 หนก H กบทรวมพอด N นาหนกของ =

8.00

4.66 = 0.583

คาตอบ สดสวนสมมลของธาตทงสามมคาเทากบ 0.583

จากสตร N กบทรวมพอด O นาหนกของ

O กบทรวมพอด N นาหนกของ = r

ดงนน 32

28 = 0.875

จาก r = nR

นนคอ 0.875 = 0.583 n

n = 2

3

คาตอบ สดสวนสมมลของธาต N และ O คอ 2

3


33

1.6 ปรมาณสมพนธ

ปรมาณสมพนธ (stoichiometry) เปนเรองทเกยวของกบปรมาณของสารตวทาปฏกรยา

กบผลตภณฑทไดรวมทงพลงงานของมวลสารหลงเกดปฏกรยาเคม ใชในการคานวณสารตงตนท

เขาทาปฏกรยาและหรอผลของผลตภณฑ ซงสามารถนาไปใชในทางอตสาหกรรมการคารวมทงการวเคราะห

หาอตราสวนของสารประกอบในปฏกรยาเคม

1.6.1 อะตอม โมเลกล ไอออน

สารแตละชนดทเกยวของกบการเปลยนแปลงอาจอยในหลายลกษณะ เชน อยในรป

ของอะตอม โมเลกล หรอไอออนซงมลกษณะทแตกตางกนดงน

1) อะตอม เปนอนภาคทเลกทสดของธาตมาจากภาษากรก คอ “atomos” แปลวา

แบงแยกไมได โดยอะตอมจะสามารถแสดงสมบตของธาตนน ๆ ไดครบถวนและสามารถทา

ปฏกรยาเคมได โครงสรางของอะตอมประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนรวมกนอยทแกนกลาง

เรยกวา นวเคลยส บรเวณรอบนอกนวเคลยสนมอเลกตรอนหอหมอย บางครงองคประกอบท

เกดจากการรวมระหวางโปรตอนกบนวตรอนอาจเรยกวานวคลออนกได อะตอมอสระทกอะตอม

จะมจานวนอเลกตรอนเทากบจานวนโปรตอนทอยในนวเคลยส เรยกจานวนโปรตอนทอยใน

อะตอมนวาเลขเชงอะตอมหรอเลขอะตอม (atomic number) ใชสญลกษณ Z และผลบวกของ

จานวนโปรตอนกบนวตรอนในนวเคลยส เรยกวา เลขเชงมวลหรอเลขมวล (mass number) ใช

สญลกษณ A ดงนน A = Z + N เมอ N คอ จานวนนวตรอน รายละเอยดเกยวกบเรองอะตอม

ศกษาไดจากบทท 2

2) โมเลกล คอหนวยทเลกทสดของธาตและสารประกอบทแสดงสมบตเฉพาะตวของ

ธาตหรอสารประกอบและสามารถอยไดโดยอสระ สาหรบธาตบางชนดสามารถอยไดโดยอสระ

เพยงอะตอมเดยวซงจดเปนโมเลกลอะตอมเดยว (monoatomic molecule) ไดแกแกสมตระกล คอ

ฮเลยม (He) นออน (Ne) อารกอน (Ar) ครปตอน (Kr) ซนอน (Xe) และเรดอน (Rn)

นอกจากนโมเลกลของธาตหรอสารประกอบยงแบงคราว ๆ ไดเปน 2 กลมตามจานวน

ของอะตอมทมาประกอบไดแก

(1) โมเลกลทเกดจากอะตอม 2 อะตอม จดเปนโมเลกลอะตอมค (diatomic

molecule) แบงเปน 2 ชนด คอ

ก. โมเลกลของ 2 อะตอมเปนธาตชนดเดยวกน ไดแก F2 O2 และ N2

ข. โมเลกลของ 2 อะตอมเปนธาตตางชนด ไดแก HCl NaCl


(2) โมเลกลทเกดจากอะตอมมากกวา 2 อะตอม เรยกวาโมเลกลหลายอะตอม

(polyatomic molecule) แบงไดเปน 2 ชนด คอ

ก. โมเลกลทมธาตชนดเดยวกนไดแก ฟอสฟอรส (P4) กามะถน(S8 )

ข. โมเลกลของธาตตางชนดไดแก คลอโรฟอรม (CHCl3) ยเรย

(NH2CONH2) โมเลกลของสารทประกอบดวยธาตชนดเดยวกนทงหมด เรยกวา โมเลกลเอกพนธ

(homonuclear molecule) สวนโมเลกลทประกอบดวยธาตมากกวาหนงชนดเรยกวา โมเลกลววธ

พนธ (hetero-nuclear molecule)

3) ไอออน เปนอะตอมหรอกลมอะตอมทมประจ โดยเหตทอะตอมหรอกลมอะตอม

ทเปนกลางรบอเลกตรอนเพมมาอก ทาใหมจานวนอเลกตรอนมากกวาจานวนโปรตอนเกดเปน

ไอออนลบ (negative ion or anion) เชน O2- S2- และ Cl- ถาอะตอมทเปนกลางเสยอเลกตรอน

ไปทาใหมจานวนโปรตอนมากกวาอเลกตรอนเกดไอออนบวก (positive ion or cation) เชน K+

Mg2+ และ Al3+ สาหรบกลมอะตอมทมประจบวกไดแก และประจลบไดแก −23CO และ

−24SO จานวนประจของไอออนแตละชนดจะขนอยกบการสญเสยหรอการรบอเลกตรอน

1.6.2 มวลและปรมาณสาร

สารทกชนดมมวล นาหนก และปรมาณ เนองจากอะตอมโมเลกลหรอไอออนของสาร

มขนาดเลกมากจงมการกาหนดวธหามวล น าหนกและปรมาณในรปแบบตาง ๆ ดงนน าหนก

อะตอม หรอ นาหนกเชงอะตอม (atomic weight) เนองจากอะตอมเปนหนวยทเลกทสดของธาต

มรศมยาวประมาณ 10-10 เมตร ธาตไฮโดรเจนเปนธาตทเบาทสดมมวลประมาณ 1.6 x 10-24 กรม จงเปน

การยากทจะชงน าหนกเชงอะตอมไดโดยตรงง การหาน าหนกเชงอะตอมจงนยมใช มวล

เปรยบเทยบ (relative mass) ระหวางมวลเชงอะตอมของธาตกบมวลมาตรฐาน เชน ไฮโดรเจน

หรอออกซเจน หรอคารบอน เรยกมวลเปรยบเทยบนนวา นาหนกเชงอะตอม

ในธรรมชาตอะตอมของธาตเกอบทกชนดจะมอยหลายไอโซโทป จงจาเปนตองหา

นาหนกเชงอะตอมเฉลยของแตละไอโซโทปของธาตนน มาเปรยบเทยบกบมวลของธาตมาตรฐาน

ตงแตป ค.ศ. 1960 เปนตนมา ไดใช 12C เปนธาตมาตรฐาน 12C เปนไอโซโทปหนงของคารบอน

ทมมากทสดในธรรมชาต โดยกาหนดใหมวลของธาต 1 อะตอม หนกเปนกเทาของ 12

1 ของมวล

ของ 12C หนงอะตอม สมการทใชในการคานวณนาหนกเชงอะตอมของธาตใด ๆ มดงน

N H 4 +


…1.13

นาหนกเชงอะตอมของธาต = อะตอม 1 C12ของมวลของ

12

1อะตอม 1มวลของธาต …1.12

มวลเชงอะตอมของธาตมหนวยเปน amu (atomic mass unit) ปจจบนเรยกหนวย amu

วา dalton ใชอกษรยอ D โดย

1 D (amu) = 1.66053 ×10-24 g

= 12

1 ของมวลของ 12 C 1 amu

ดงนน มวลของ 12 C 1 อะตอม = 12 D

= 12 ×1.66053 ×10-24 g

ดงนน มวลอะตอม 1 อะตอม = นาหนกอะตอม × 1.66 x 10-24 g

การบอกคานาหนกอะตอมของธาตจงแปลความหมายไดดงน

เมอ Na มนาหนกอะตอม = 39

มความหมายวา Na 1 อะตอมหนกเปน 39 เทาของ 12

1 ของมวลของ 12C 1 อะตอม

นนคอ Na มมวลอะตอม = 39 × 1.66053 × 10-24 g

กรณทมไอโซโทปนาหนกอะตอมทนามาใช เปนคาเฉลยตามสดสวนของปรมาณของ

ไอโซโทปทมอยจรงในธรรมชาต หาไดจากสมการตอไปน

นาหนกอะตอมเฉลย = ผลรวมของจานวนเปอรเซนตคณดวยมวลไอโซโทปของธาต

100


มวลโมเลกลของสาร 1 โมเลกล

ของมวลของ 12C 1 อะตอม 12 1

ตวอยางท 1.5 นออน 3 ไอโซโทป มมวล 19.99244, 20.99395 และ 21.99138 ปรากฏอยใน

ธรรมชาต 90.92%, 0.257% และ 8.82 % ตามลาดบ จงหานาหนกเชงอะตอมเฉลย

นาหนกเชงอะตอมเฉลยของนออน = 100

)99138.2182.8()99395.2025.0()99244.1992.90( xxx ++

คาตอบ

นาหนกอะตอมเฉลยของนออนเทากบ 20.17

2) นาหนกโมเลกล หรอนาหนกเชงโมเลกล (Molacular weight) เปนคาทไดจาก

การเปรยบเทยบระหวางมวลโมเลกลกบมวลธาตมาตรฐาน โดยกาหนดให 1โมเลกลมมวลเปนกเทา

ของ 12

1 ของมวล 12C หนงอะตอม การหานาหนกโมเลกลสารจงหาไดจากสมการ

นาหนกเชงโมเลกล =

หรอ มวลโมเลกล 1 โมเลกล = นาหนกโมเลกล ×1.66 × 10-24 g

นาหนกโมเลกลสามารถหาไดโดยตรงจาก ผลบวกของนาหนกอะตอมของธาตแตละ

ธาตในโมเลกล

ตวอยางท 1.6 จงคานวณนาหนกโมเลกลของกรดแอซตก มสตรโมเลกล CH3COOH กาหนดให

นาหนกอะตอมของ C = 12 H = 1 และ O = 16

วธทา

นาหนกโมเลกล = ผลบวกของนาหนกอะตอมแตละธาตในโมเลกล

= C + 3H + C + O + O + H

= 2(C) + 4(H) + 2(O)

= (2 × 12) + (4 × 1) + (2 × 16)

คาตอบ นาหนกโมเลกลของกรดแอซตกเทากบ 60

3)นาหนกสตร (Formula weight) เปนมวลเปรยบเทยบเชนเดยวกบนาหนกโมเลกล

ไดจากโมเลกลของสารทไมมสตรโมเลกลมแตสตรเอมพรคล เชน สารประกอบไอออนก วธหา

นาหนกสตรคดจากผลบวกของมวลอะตอมของธาตแตละธาตในสตร

...1.14


ภาพท 1.14 เปรยบเทยบปรมาณสารแตละชนดใน 1 โมล

ทมา (Suchocki, 2001, 273)

ตวอยางท 1.7 จงคานวณหานาหนกสตรของ KCl กาหนดใหนาหนกอะตอมของ K = 39 Cl = 35.5

วธทา นาหนกสตร = ผลบวกของมวลอะตอมของธาตแตละชนด

= K + Cl

= 39 + 35.5

คาตอบ นาหนกสตรของ KCl เทากบ 74.5

4) โมล (mole) อะตอมทอยในองคประกอบของสสารแตละชนดมจานวนหรอปรมาณ

มากมาย เปนการไมสะดวกทจะระบจานวนสาร ดงนนจงใชโมลเพอบอกปรมาณสารเปนอนภาค

โดย 1 โมลอะตอมเทากบ 6.02 × 1023 อะตอม ซงเรยกเลขจานวนนวา เลขอโวกาโดร (Avogadro’s

number) จานวนอนภาค 6.02 × 1023 หนวย = มวลเชงอะตอมของ 12C ซงหนก = 12.00 g

โมลอาจนามาใชบอกปรมาณของโมเลกล ไอออน อเลกตรอนหรออนภาคอน ๆ

ขนอยกบชนดของอนภาค และ1 โมลอะตอมของธาตใด ๆ จะมนาหนกเทากบนาหนกเชงอะตอม

ของธาตนนในหนวยกรม สาหรบ 1 โมลโมเลกลมนาหนกเทากบนาหนกเชงโมเลกลของสารนน

และมอนภาคเทากบ 6.02 × 1023 โมเลกล เชน อะตอมของโซเดยม (Na) ตะกว (Pb) และ

ฮเลยม (He) มมวลเชงอะตอมเทากบ 22.990 207.2 และ 4.003 ตามลาดบ ถาชงสารทง 3 ชนด

ใหไดนาหนกเทากบมวลเชงอะตอมของแตละสารจะมคาเทากบ 1 โมล และมจานวนอะตอมเทากบ

6.02 × 1023 อะตอม ดงแสดงในภาพท 1.14


และจานวนโมลของสารหาไดจากสตรตอไปน

จานวนโมล = ของสารนกโมเลกลอมหรอนาหนาหนกอะต

สาร(กรม)นาหนกของ

ตวอยางท 1.8 ถานา (H2O) หนก 54 กรม จงคานวณหา

ก. จานวนโมลของ H2O

ข. จานวนโมเลกล

ค. จานวนโมลของแตละธาตใน H2O

ง. จานวนอะตอมของแตละธาต

กาหนดใหนาหนกอะตอมของ H = 1, O = 16

วธทา

ก. จานวนโมลของ H2O

นาหนกโมเลกลของ H2O = 2H + O

= (2 × 1) + 16

= 18

จานวนโมลของ H2O = OของHมวลโมเลกล

นานาหนกของ

2

= 1854

คาตอบ จานวนโมลของ H2O เทากบ 3 โมล

ข. จานวนโมเลกล H2O

H2O 1 โมล ม = 6.02 × 1023 โมเลกล

ดงนน H2O 3 โมล ม = 3 × 6.02 × 1023 โมเลกล

คาตอบ จานวนโมเลกลของ H2Oเทากบ 18.1 × 1024 โมเลกล

ค. H2O 1 โมเลกล ม H = 2 อะตอม และ O = 1 อะตอม

ดงนน H2O 1 โมลโมเลกล ม H = 2 โมลอะตอม และ O = 1 โมลอะตอม

คาตอบ H2O 3 โมลโมเลกล จงม H = 2 × 3 = 6 โมลอะตอม

และ O = 1 × 3 = 3 โมลอะตอม

...1.15


ง. H2O จานวน 18.06 × 1023 โมเลกล

H2O 1 โมลโมเลกล ม H = 2 × 18.09 × 1023 อะตอม

= 36.12 × 1023 อะตอม

ม O = 18.06 × 1023 อะตอม

คาตอบ ม H = 2 × 18.09 × 1023 อะตอม

และม O = 18.06 × 1023 อะตอม

สาหรบแกสใด ๆ กาหนดวา ทสภาวะอณหภมและความดนมาตรฐาน (Standard

Temperature and Pressure, STP) มอณหภม 273 K ความดน 1 บรรยากาศ สสารทสถานะแกส

มปรมาตร 22.4 ลตร (dm3) จะมปรมาณ 1 โมล

ตวอยางท 1.9 แกส C2H2 จานวน 24 กรม จงคานวณหา

ก. จานวนโมลของ C2H2

ข. จานวนปรมาตรของ C2H2 ท STP

ค. จานวนโมเลกลของ C2H2

วธทา

ก. นาหนกโมเลกล C2H2 = (2 × 12) + (2× 1)

= 24 + 2

= 26

จานวนโมลของ C2H2 = 26

24

คาตอบ โมลของ C2H2 เทากบ 0.92 โมล

ข. ท STP 1 โมลของ C2H2 มปรมาตร = 22.4 ลตร

0.92 โมลของ C2H2 มปรมาตร = 0.92 × 22.4

คาตอบ C2H2 มปรมาตรเทากบ 20.61 ลตร

ค. ปรมาณ 1 โมลของ C2H2 มจานวน = 6.02 × 1023 โมเลกล

0.92 โมล ของ C2H2 มจานวน = 0.92 × 6.02 × 1023 โมเลกล

คาตอบ C2H2 มจานวนเทากบ 5.54 × 1023 โมเลกล


5) สตรเคม (chemical formula) คอกลมสญลกษณของธาตบอกสวนประกอบของสาร

ซงจะแสดงจานวนอะตอมหรอไอออนของธาตใน 1 โมเลกล ตวอยางเชนไนโตรเจนไดออกไซด (NO2)

โดยใน 1 โมเลกลของสารนประกอบดวย N 1 อะตอม และ O 2 อะตอม หรอโพแทสเซยมคลอไรด

(KCl) 1 โมเลกลของสารประกอบดวย K+ 1 ไอออน และ Cl- 1 ไอออน นอกจากนสารบางอยาง

มนาผลกประกอบอยดวย เชน MgSO4 .7H2O แสดงวา MgSO4 มนาอยในแตละโมเลกลผลก 7

โมเลกลเรยกสารประเภทนวา ไฮเดรต (hydrate) เมอนาผลกของสารเหลานไปเผาจะทาใหนาระเหย

ออกไป และเรยกสารประเภทนวาเกลอแอนไฮดรส (anhydrous salt)

6) การแบงประเภทของสตรเคม สตรเคมแบงออกเปน 3 ประเภทคอ

(1) สตรเอมพรคลหรอสตรอยางงาย (empirical formula) เปนสตรทแสดงใหทราบ

ถงอตราสวนอยางตาของจานวนอะตอมทประกอบขนเปนสารประกอบ เชน CH เปนสตรอยางงาย

ของอะเซทลน (acetylene) ประกอบดวย C และ H โดยมอตราสวนจานวนอะตอมของ C : H = 1 : 1

หรอ แคลเซยมออกไซด (CaO) ประกอบดวยอตราสวนระหวาง Ca2+ : O2- = 1 : 1 เปนตน

(2) สตรโมเลกล (molecular formula) เปนสตรทแสดงจานวนอะตอมของธาต

ทเปนองคประกอบของธาตหรอสารประกอบนนใน 1 โมเลกล เชน C2H2 เปนสตรโมเลกลของอะเซทลน

ประกอบดวย C 2 อะตอม และ H 2 อะตอม ในบางกรณสตรโมเลกลเปนสตรเดยวกนกบสตร

เอมพรคล เชน H2O เปนสตรทประกอบดวยไฮโดรเจน 2 อะตอม ออกซเจน 1 อะตอม ซงเปน

จานวนเตมเลขคงตวแลว บางครงสตรโมเลกลอาจเปนพหคณของตวเลขลงตวกบสตรเอมพรคล

สามารถเขยนความสมพนธระหวางสตรโมเลกลกบสตรเอมพรคลไดดงสมการท 1.16 คอ

สตรโมเลกล = (สตรเอมพรคล) n …1.16

เมอ n = 1 2 3 4 …

ตวอยางเชน สตรเอมพรคล จานวน n สตรโมเลกล

CH2

2 C2H4

3 C3H6

C3H4

2 C6H8

3 C9H12


(3) สตรโครงสราง (structural formula) เปนสตรโมเลกลทแสดงการยดเหนยวกน

ระหวางอะตอมและสามารถแสดงตาแหนงของอะตอม หรอการจดเรยงอะตอมภายในโมเลกล เชน

CH4O

มสตรโครงสรางเปน

สารประกอบแตละชนดจงมสตรเอมพรคล สตรโมเลกลและสตรโครงสรางทแตกตางกนไป

ดงแสดงในตารางท 1.11

ตารางท 1.11 ตวอยางสตรเอมพรคล สตรโมเลกลและสตรโครงสรางของสารประกอบบางชนด

สารประกอบ สตรเอมพรคล สตรโมเลกล สตรโครงสราง

C C OH

H

H

H H

H

H

H

H

H

H

O CC, H

เอทานอล C2H6O C2H6O

มเทน

CH4 CH4 C

H

H

H

H

อะเซทลน CH C2H2 CH HC

H

HH

HHH

,

HH H

HH

H

เบนซน CH C6H6

7) การคานวณสตรแบบตาง ๆ ของสาร สตรตาง ๆ ของสารทเกยวของในทางเคม

มหลายลกษณะคอ

(1) การคานวณหาสตรเอมพรคลและสตรโมเลกลของสาร ในการคานวณหาสตร

อยางงายใชเมอตองทราบวาสารประกอบนนประกอบดวยธาตอะไรบาง โดยนาน าหนกอะตอม

ของแตละธาตมาคานวณโมลของธาตแตละธาตทมในสารประกอบ จากนนนาโมลอะตอมของแตละธาต

ทมในสารประกอบมาเปรยบเทยบอตราสวนกนจะไดสตรเอมพรคลของสารประกอบนน ดงแสดง

ในตวอยางท 1.10

H

H C OH

H


ตวอยางท 1.10 สารประกอบชนดหนงจากการวเคราะห พบวา ประกอบดวยธาตไฮโดรเจน (H)

= 5.88% และกามะถน (S) = 94.12% โดยมวล จงคานวณหาสตรเอมพรคล (H = 1, S = 32)

วธทา อตราสวนโดยนาหนกของ H : S = 5.88 : 94.12

อตราสวนโดยโมลอะตอม H : S = 1

88.5 :

32

12.94

= 5.88 : 2.94

= 2 : 1

คาตอบ สตรเอมพรคลของสารประกอบน คอ H2S

(2) การคานวณหาสตรโมเลกล สาหรบการคานวณหาสตรโมเลกลดงไดกลาวแลว

ในหวขอการแบงประเภทของสตรเคมวา สามารถทาไดโดยเมอหาสตรเอมพรคลและนาหนก

โมเลกลของสารประกอบนนแลว ใหนาความสมพนธของสตรโมเลกลและสตรเอมพรคลมาเขยน

เปนสมการเชนสมการ 1.16 ในหนา 39

ตวอยางท 1.11 จากการวเคราะหสารประกอบชนดหนงประกอบดวยธาต คารบอน (C) = 40%

ออกซเจน (O) = 53.33% และ H = 6.67% โดยนาหนก จงคานวณหาสตรโมเลกล

เมอสารประกอบมมวลโมเลกล 60 (C = 12, H = 1, O = 16)

วธทา อตราสวนโดยมวล C : H : O = 40 : 6.67 : 53.33

อตราสวนโดยมวล C : H : O = 12

40 :

1

67.6 :

16

33.53

= 3.33 : 6.67 : 3.33

= 1 : 2 : 1

สตรเอมพรคล คอ CH2O

สตรโมเลกล = (สตรเอมพรคล)n

มวลโมเลกล = 60

60 = (CH2O)n

60 = [12 + (2× 1) + 16]n

60 = (30)n

n = 2

ดงนนสตรโมเลกล = (CH2O)2 = C2H4O2

คาตอบ สตรโมเลกล คอ C2H4O2 หรอ CH3COOH


3) การคานวณหานาหนกรอยละของธาตในสารประกอบ นาหนกรอยละของธาตใน

สารประกอบ เปนการบอกใหทราบถงปรมาณของธาตนนในสารประกอบในรปของรอยละ การท

จะทราบคารอยละของนาหนกของธาตตาง ๆ ในสารประกอบได จาเปนตองทราบสตรของ

สารประกอบกบนาหนกอะตอมของแตละธาตในสารประกอบ ซงมความสมพนธดงสมการ 1.17

นาหนกรอยละของธาต = ประกอบลกลของสารนาหนกโมเ

100 นสารประกอบอมของธาตในาหนกอะต × …1.17

ตวอยางท 1.12 จงคานวณหารอยละของธาต C, H, O ในกรดฟอรมก HCOOH (C = 12,

H = 1, O = 16)

วธทา นาหนกโมเลกลของ HCOOH = (2× 1) + (1× 12) + (2 × 16)

= 46

หานาหนกรอยละของธาต C

นาหนกรอยละของธาตC = แอซตกลกลของกรดนาหนกโมเ

100 บในสารประกอ C อมของธาตนาหนกอะต ×

ธาต C ในสารประกอบม 1 อะตอม มนาหนก = 1 × 12 = 12

คาตอบ นาหนกรอยละของธาต C เทากบ 10046

12× หรอเทากบ 26.09%

หานาหนกรอยละของธาต H

นาหนกรอยละของธาต H = แอซตกลกลของกรดนาหนกโมเ

100 บในสารประกอ H ธาตนาหนกของ ×

ธาต H ในสารประกอบม 2 อะตอม มนาหนก = 2 x 1 = 2

คาตอบ นาหนกรอยละของธาต H เทากบ 10046



หานาหนกรอยละของธาต O

นาหนกรอยละของธาต O = แอซตกลกลของกรดนาหนกโมเ

100 บในสารประกอ O ธาตนาหนกของ ×

ธาต O ในสารประกอบม 2 อะตอม มนาหนก = 2 × 16 = 32

คาตอบ นาหนกรอยละของธาต O เทากบ 10046


พงสงเกตวา เมอรวมนาหนกรอยละของธาตองคประกอบตาง ๆ ตองมคา = 100

1.6.3 สถานะออกซเดชน

โดยทวไปปฏกรยาเคมทเกดขน มกเกยวเนองกบเวเลนซอเลกตรอนของธาตเปนผลให

สถานะออกซเดชนของธาตอาจเกดการเปลยนแปลงได จงควรทาความเขาใจในเรองสถานะ

ออกซเดชนของธาตเสยกอน

1) สถานะออกซเดชนหรอเลขออกซเดชน (Oxidation state or Oxidation number)

เปนสงทนกเคมไดกาหนดขน เพอนาไปใชอธบายเกยวกบปฏกรยาเคมทมการถายโอนอเลกตรอน

โดยใหคานยามของเลขออกซเดชนวา “เลขออกซเดชน คอ คาประจไฟฟาสมมตของอะตอมหรอ

ไอออนของธาต ซงคดจากจานวนอเลกตรอนทใหไปหรอรบมาตามเกณฑทกาหนด” นนคอคา

เลขออกซเดชนพจารณาจากจานวนอเลกตรอนทใหหรอรบ เมอธาตนน ๆ รวมตวกนเกดเปน

สารประกอบ การพจารณาวาธาตใดจะเปนตวใหหรอรบอเลกตรอนซงนยมใชคาสภาพไฟฟาลบ

ของธาตเปนเกณฑในการกาหนด โดยธาตทมคาสภาพไฟฟาลบตากวาจะเปนฝายใหอเลกตรอนแก

ธาตทมคาสภาพไฟฟาลบสงกวา ทาใหธาตดงกลาวมเลขออกซเดชนเปนบวกและลบตามลาดบ

เชน การเกดสารประกอบของไอรออน (III) คลอไรด (FeCl3) เหลกมคาสภาพไฟฟาลบตากวา

จงเปนฝายใหอเลกตรอนเลขออกซเดชนของเหลกจงเปนบวก สวนคลอรนมคาสภาพไฟฟาลบ

สงกวาจงเปนฝายรบอเลกตรอนเลขออกซเดชนของคลอรนจงเปนลบ ทงนเลขออกซเดชนจะมคา

เทากบจานวนของอเลกตรอนทใหไปหรอรบมา ดงแสดง

Fe 1 อะตอม ใหอเลกตรอน 3 อเลกตรอน เปลยนเปน Fe3+ จงมเลขออกซเดชนเปน +3

Cl 1 อะตอม รบอเลกตรอน 1 อเลกตรอน เปลยนเปน Cl- จงมเลขออกซเดชนเปน -1

แตถาธาตทมารวมตวกนเปนสารประกอบ เปนธาตชนดเดยวกน มคาสภาพไฟฟาลบ

เทากน เชน Cl2 H2 N2 และ O2 ธาตเหลานยอมมเลขออกซเดชนเปนศนย


ธาตบางชนดอาจมเลขออกซเดชนเปนไดทงคาบวกและลบ เนองจากเมอธาตดงกลาว

ไปรวมตวกบธาตทมคาสภาพไฟฟาลบสงกวาเกดเปนสารประกอบ ธาตนจะมเลขออกซเดชนเปน

บวก แตในการเกดสารประกอบอกชนดทไดจากการรวมกบธาตอนทมคาสภาพไฟฟาลบตากวา

ธาตนกจะมเลขออกซเดชนเปนลบ เชน ธาตไนโตรเจนเมอเกดเปนสารประกอบระหวางไนโตรเจน

กบออกซเจนและไนโตรเจนกบไฮโดรเจน เกดเปนไนโตรเจนไดออกไซดและแอมโมเนย (NH3)

ตามลาดบ โดย N ในสารประกอบไนโตรเจนไดออกไซด มเลขออกซเดชนเปน +4 สวน N

ในสารประกอบแอมโมเนยมเลขออกซเดชนเปน -3 เนองจากคาสภาพไฟฟาลบของ O > N > H

2) หลกเกณฑในการคานวณหาคาเลขออกซเดชนของธาต การคานวณหาคาเลข

ออกซเดชน มหลกในการคานวณ ดงน

(1) ธาตอสระไมวาจะอยในอนยรปใด ๆ กตาม ใหมคาเลขออกซเดชนเทากบ 0

เชน Fe Zn H2 ตางมเลขออกซเดชนเปน 0

(2) ไฮโดรเจนในสารประกอบตาง ๆ จะมเลขออกซเดชนเทากบ +1

ยกเวน

H ในสารประกอบโลหะไฮไดรด เชน NaH หรอ CaH2 เลขออกซเดชนของ H เทากบ-1

(3) โดยทวไปออกซเจนในสารประกอบตาง ๆ มเลขออกซเดชนเทากบ -2

ยกเวน

ในสารประกอบเปอรออกไซด เชน Na2O2 และ H2O2 เลขออกซเดชนของ

ออกซเจนจะมคาเทากบ – 1

สวนในสารประกอบซปเปอรออกไซด เชน KO2 พบวาออกซเจนจะมเลขออกซเดชน

เทากบ – 21

และในสารประกอบ OF2 พบวาเลขออกซเดชนของออกซเจนมคาเทากบ +2

(4) ผลรวมของเลขออกซเดชนของสารประกอบทกชนดเทากบ 0 หรอกลาววา

ผลรวมของเลขออกซเดชนของสารประกอบ เทากบผลรวมของเลขออกซเดชนของธาตตาง ๆ ใน

สารประกอบ เชน ผลรวมของเลขออกซเดชนของ KMnO4 จะเทากบผลรวมของเลขออกซเดชน

ของ [ K++ Mn+7 + 4(O2- ) = 0 ]

(5) ผลรวมของเลขออกซเดชนของไอออนตาง ๆ เทากบประจสทธ (Net charge)

ของไอออนนน ๆ เชน เลขออกซเดชนของ ClO-2 และ [ Cu(H2O)4 ]2+

เทากบ –1, –2, +1 และ +2 ตามลาดบ

N H 4 + S O 4

2-


(6) เลขออกซเดชนของไอออนของโลหะและอโลหะ จะเทากบประจสทธของ

ไอออนของโลหะนน ๆ เชน ไอออนหม 1A ไดแก Na+ และ K+ มเลขออกซเดชนเทากบ +1

และเลขออกซเดชนไอออนหม 7A เชน F- และ Cl- มเลขออกซเดชนเทากบ –1 เปนตน

(7) ธาตในหม 1A และหม 2A ของตารางธาต มการจดเรยงอเลกตรอนในชน

นอกสดเปน ns1 และ ns2 ตามลาดบ ดงนนเลขออกซเดชนของธาตหม 1A และหม 2A ใน

สารประกอบตาง ๆ เทากบ +1 และ + 2 ตามลาดบ

ตวอยางท 1.13 จงหาเลขออกซเดชนของธาต Mn ใน MnO2 และ K2MnO4

วธทา

ผลรวมเลขออกซเดชนของ Mn และ O2 ใน MnO2

= 0

Mn + 2(O) = 0

Mn + 2(–2) = 0

Mn = +4

ผลรวมออกซเดชนสเตตของ K, Mn, O, ใน K2MnO4

= 0

2K + Mn + 4(O) = 0

2(+1) + Mn + 4(–2) = 0

Mn = +6

คาตอบ เลขออกซเดชนของธาต Mn ใน MnO2 และ K2MnO4 เทากบ +4 และ +6 ตามลาดบ

ตวอยางท 1.14 จงหาเลขออกซเดชนของธาต Cl ใน

วธทา

ผลรวมเลขออกซเดชนของ Cl ในCl −4O

= –1

Cl + 4(–2) = –1

Cl = +7

คาตอบ เลขออกซเดชนของธาต Cl ใน Cl −4O เทากบ +7

Cl O

4 -


1.6.4 สมการเคม

สมการเคมเปนกลมของสญลกษณของโมเลกลหรอไอออนทเขาทาปฏกรยาซงเรยกวา

สารตงตน หรอตวทาปฏกรยา และมสารใหมเกดขนเรยกวา สารผลตภณฑ สามารถเขยน

ความสมพนธไดโดยใชสญลกษณและเครองหมายตาง ๆ ดงแสดง

สารตงตน A + สารตงตน B สารผลตภณฑ C + สารผลตภณฑ D

1) การเขยนสมการเคม โดยทวไปสามารถเขยนสมการเพอแสดงการเกดปฏกรยา

สามารถเขยนไดสองแบบ คอ

(1) สมการโมเลกล (Molecular equation) เปนสมการเคมทแสดงการทาปฏกรยากน

ของโมเลกลและจะแสดงสถานะของสารตงตนและผลตภณฑ โดยใชอกษรยอ g แทน แกส มาจาก

คาวา Gas ใชอกษรยอ l แทนสถานะของเหลวมาจากคาวา Liquid ใชอกษรยอ s แทนสถานะ

ของแขงมาจากคาวา Solid และใชอกษรยอ aq แทนสถานะในสารละลายมาจากคาวา Aqueous

ตวอยางสมการโมเลกล ไดแก

AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)

(2) สมการไอออนก (Ionic equation) เปนสมการทนาเอาไอออนของสารประกอบ

ไอออนกทเกดปฏกรยาและผลตภณฑทเกดขนมาแสดง สารทเปนอเลกโตรไลตออนหรอสารท

ตกตะกอนและเปนแกสจะเขยนในรปของโมเลกลดงสมการ

(aq)CrO2− + (aq)ClO− + (aq)OH− (aq)CrO2

4− + (aq)Cl− + H2O(l)

2 (aq)Cr 3+ + )(aqClO3− + 10 (aq)OH− 2 (aq)CrO2

4− + (aq)Cl− + 5H2O(l)

(aq)Ba 2+ + (aq)SO24− BaSO4(s)

2) การดลสมการ (Balancing chemical equation) การเขยนสมการเคมทถกตองเพอ

แสดงการเปลยนแปลงทางเคม ตองเขยนตามกฎทรงมวลของสารคอมวลของสารกอนทาปฏกรยา

จะเทากบมวลของสารหลงเกดปฏกรยา หรอหมายความวาจานวนอะตอมของธาตทเขาทาปฏกรยา

จะเทากบจานวนอะตอมของธาตหลงการเปลยนแปลง ดงนนสมการเคมทถกตองจงตองเปน

สมการทดลแลว ทงนการดลสมการเคม แบงไดเปนสองประเภท ดงน


(1) การดลสมการทเปนปฏกรยาธรรมดา หรอปฏกรยาทไมมการเปลยนแปลงเลข

ออกซเดชน มหลกในการดลสมการ ดงน

ก. ตองทราบสารตงตนและสารผลตภณฑของปฏกรยานน วาประกอบดวย

สารใดบาง

ข. ทาจานวนอะตอมทงสองขางของสมการเคมใหเทากน โดยการนบจานวน

อะตอมทประกอบดวยธาตทมากทสดกอน

ค. ดลอะตอมของโลหะหรอแคตไอออนกอน แลวตามดวยการดลอโลหะหรอ

แอนไอออน

ง. ทา H และ O ใหดลตามลาดบ

จ. หลงจากอะตอมของธาตดลแลว ตองดลประจดวย

ตวอยางท 1.15 การดลสมการโมเลกล

K2CO3(aq) + HCl(aq) KCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

1. ทาจานวน K อะตอมใหเทากนทงสองขาง

K2CO3(aq) + HCl(aq) 2 KCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

2. ทาจานวน Cl ดานซายซงเพมขน เปน 2 อะตอม

K2CO3(aq) + 2 HCl(aq) 2 KCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

3. นบจานวนอะตอมของ H และ O ตามลาดบทงสองขางไดสมการทดลแลว

K2CO3(aq) + 2 HCl(aq) 2 KCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

ตวอยางท 1.16 การดลสมการไอออนก

Cr2-2

7O (aq) + H+(aq) + Cl-(aq) Cr3+(aq) + H2O(l) + Cl2(g)

1. ดลจานวน Cr ใหเทากนทงสองขาง

Cr2-2

7O (aq) + H+(aq) + Cl-(aq) 2 Cr3+(aq) + H2O(l) + Cl2(g)

2. ดลจานวน Cl ดานซายใหเทากนขวา

Cr2-2

7O (aq) + H+(aq) + 2 Cl-(aq) 2 Cr3+(aq) + H2O(l) + Cl2(g)

3. ดลจานวน H ดานซายเทากนดานขวา

Cr2-2

7O (aq) + 2 H+(aq) + 2 Cl-(aq) 2 Cr3+(aq) + H2O(l) + Cl2(g)


4. ดลจานวน O เพมขนเปน 7 เทากบดานซาย

Cr2-2

7O (aq) + 2 H+(aq) + 2 Cl-(aq) 2 Cr3+(aq) + 7H2O(l) + Cl2(g)

5. ดลจานวน H ดานซายใหเทากบดานขวา ใช 7 คณหนา 2H+

Cr2-2

7O (aq)+ 14H+ + 2 Cl- 2 Cr3+(aq) + 7H2O(l) + Cl2(g)

6. ดลจานวนประจดานซาย +10 ดานขวามประจ +6 ดลใหเทากนโดยนา 3 คณหนา

2Cl- และนา 3 คณหนา Cl2 ไดประจเทากนทงสองดานคอ +6

Cr2-2

7O (aq) + 14 H+(aq) + 6 Cl-(aq) Cr3+(aq) + 7 H2O(l) + 3

Cl2(g)

(2) การดลสมการรดอกซ การดลสมการรดอกซสามารถดลไดหลายวธ เชน การ

ดลโดยวธเลขออกซเดชนและวธครงปฏกรยา ในทนจะกลาวถงเฉพาะการดลโดยวธครงปฏกรยา

โดยมหลกการดลสมการดงน

ก. สารวจธาตทมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน เพอหาปฏกรยาออกซเดชน

และปฏกรยารดกชน

ข. ธาตทมเลขออกซเดชนเพมขน ใหนามาเขยนเปนครงปฏกรยาออกซเดชน

ค. ธาตทมเลขออกซเดชนลดลง ใหนามาเขยนเปนครงปฏกรยารดกชน

ง. ดลสมการในแตละครงปฏกรยา โดยแยกเปนดลในสารละลายกรดและ

สารละลายเบส

1. การดลสมการในสารละลายกรด มหลกในการดลดงน

1.1 ดลอะตอมของธาตทมการเปลยนเลขออกซเดชน

1.2 ดลอะตอมของ O โดยการเตมจานวนโมลของ H2O เทากบจานวน

อะตอมของ O ทขาด ดานทขาด O

1.3 ดลอะตอมของ H โดยการเตมจานวนโมลของ H+ เทากบจานวน

อะตอมของ H ทขาด ดานทขาด H

1.4 ดลประจ โดยการเตมอเลกตรอน ดานทขาดอเลกตรอน

2. การดลสมการในสารละลายเบส มหลกในการดลดงน

2.1 ดลอะตอมของธาตทมการเปลยนเลขออกซเดชน

2.2 ดลอะตอมของ O โดยการเตมจานวนโมลของ H2O เทากบจานวน

อะตอมของ O ทขาด ดานทขาด O


2.3 ดลอะตอมของ H โดยการเตมจานวนโมลของ H2O เทากบจานวน

อะตอมของ H ทขาด ดานทขาด H แลวเตมโมล OH- ในดานตรงกนขาม เทากบจานวนโมลของ

H2O ทเตม

2.4 ดลประจ โดยการเตมอเลกตรอน ดานทขาดอเลกตรอน

จ. รวมครงปฏกรยาทงสองเขาดวยกนโดยกอนรวมตองทาใหอเลกตรอนทเกด

การถายเทเทากน

ตวอยางท 1.17 การดลสมการรดอกซในสารละลายกรด

P(s) + H2O(l) + KIO3(aq) + H2SO4(aq) H3PO4 (aq) + I2(aq) + K2SO4(aq)

วธทา

จากสมการขางตน P เปลยนเปน H3PO4 คานวณไดวา P มเลขออกซเดชน

เปลยนเปนคาบวกมากขน คอเปลยนจาก 0 เปน +5 ดงนน ปฏกรยานเปนครงปฏกรยาออกซเดชน

สวน I ใน KIO3 เปลยนเปน I2 คานวณไดวา I มเลขออกซเดชนเปลยนเปนคาบวก

ลดลง คอเปลยนจาก +5 เปน 0 ดงนนปฏกรยานเปนครงปฏกรยารดกชน เขยนสมการของแตละ

ครงปฏกรยาไดดงน

ครงปฏกรยาออกซเดชน

P(s) H3PO4 (aq)

ครงปฏกรยารดกชน

KIO3(aq) I2(aq)

การดลแตละครงปฏกรยา


โดยดลอะตอมของธาตทมเลขออกซเดชนเปลยนแปลงคอ P แตเนองจากเทากน จงดล

อะตอมของ O

P(s) + 4H2O(l) H3PO4 (aq)

ดลอะตอมของ H

P(s) + 4H2O(l) H3PO4 (aq) + 5H+(aq)

ดลประจ

P(s) + 4H2O(l) H3PO4 (aq) + 5H+(aq) + 5e- ...1.18



โดยดลอะตอมของธาตทมเลขออกซเดชนเปลยนแปลงคอ I แตเนองจากมอะตอม

ของ K อยดวย จงตองเตม KIO3(aq) และ K2SO4(aq) ทดานซายและขวาของสมการ ตาม

สมการเรมตน

KIO3(aq) + H2SO4(aq)

I2(aq)

+ K2SO4(aq)

ดลอะตอมของ O

2KIO3(aq) + H2SO4(aq)

I2(aq)

+ 6H2O(l) + K2SO4(aq)

ดลอะตอมของ H

2KIO3(aq) + 10 H+(aq) + H2SO4(aq)

I2(aq)

+ 6H2O(l) + K2SO4(aq)

ดลประจ

2KIO3(aq) + 10 H+(aq) + 10 e- + H2SO4(aq)

I2(aq)

+ 6H2O(l) + K2SO4(aq) ...1.19

รวมครงปฏกรยาออกซเดชน และครงปฏกรยารดกชน โดยทาใหครงปฏกรยาออกซเดชน

ถายเทอเลกตรอนเทากบครงปฏกรยารดกชน โดยคณสมการท 1.18 ดวย 2 จะไดวา

2P(s) + 8H2O(l) 2H3PO4 (aq) + 10H+(aq) + 10e- …1.20

สมการ 1.19 + สมการ 1.20

2P(s) +

2H2O(l)

+ 2KIO3(aq) + H2SO4(aq) 2H3PO4 (aq) + I2(aq) + K2SO4(aq)

ตวอยางท 1.18 การดลสมการรดอกซในสารละลายเบส

NaCl(aq) + H2O2(aq

)

+ FeCl2(aq) FeCl3 (aq) + NaOH(aq)

วธทา


จากสมการขางตน Fe ใน FeCl2 เปลยนเปน FeCl3 คานวณไดวา Fe มเลข

ออกซเดชนเปลยนเปนคาบวกมากขน คอเปลยนจาก +2 เปน +3 ดงนน ปฏกรยานเปนครงปฏกรยา

ออกซเดชน

สวน O ใน H2O2 เปลยนเปน O ใน NaOH คานวณไดวา I มเลขออกซเดชน

เปลยนเปนคาบวกลดลง คอเปลยนจาก -1 เปน -2 ดงนน ปฏกรยานเปนครงปฏกรยารดกชน

เขยนสมการของแตละครงปฏกรยาไดดงน


FeCl2(aq) FeCl3 (aq)

หรออาจเขยนเฉพาะไอออนของ Fe

Fe2+(aq) Fe3+ (aq)


เนองจากมอะตอมของ Na มาเกยวของดวย จงอาจเขยนโมเลกล NaOH ในรปของ OH-

H2O2(aq) OH-(aq)

การดลแตละครงปฏกรยา


โดยดลอะตอมของธาตทมเลขออกซเดชนเปลยนแปลงคอ Fe แตเนองจากเทากน อกทง

ไมมอะตอมของ O และอะตอมของ H จงดลประจ

Fe2+(aq) Fe3+ (aq) + e- …1.21


อะตอมทมเลขออกซเดชนเปลยน คอ O ดงนนจงดลอะตอม O

H2O2(aq) 2OH-(aq)

ดลอะตอมของ H แตเนองจากเทากน จงดลประจ

2e- + H2O2(aq) 2OH-(aq) …1.22

รวมครงปฏกรยาออกซเดชน และครงปฏกรยารดกชน โดยทาใหครงปฏกรยาออกซเดชน

ถายเทอเลกตรอนเทากบครงปฏกรยารดกชน โดยคณสมการท 1.21 ดวย 2 จะไดวา

2Fe2+(aq) 2Fe3+ (aq) + 2e- ...1.23


สมการ 1.22 + สมการ 1.23

H2O2(aq) + 2Fe2+(aq) 2Fe3+ (aq) + 2OH-(aq)

ดงนนสมการทดลแลวคอ

2NaCl(aq) + H2O2(aq) + 2FeCl2(aq) 2FeCl3 (aq) + 2NaOH(aq)

3) การคานวณจากสมการเคม ในสมการเคมทาใหทราบสงตอไปน สารทเกยวของ

กบการเกดปฏกรยาเคมและผลตภณฑทเกดขน นอกจากสารดงกลาวในสมการทดลแลวยงใชแสดง

ความสมพนธในเชงปรมาณของอตราสวนของอะตอมหรอโมเลกลหรอนาหนกหรอโมลในสถานะ

ตาง ๆ หรออาจใชแสดงปรมาตรของสารในสถานะแกสได เชน

2CaC2(s)

+

4H2O(l) 2Ca(OH)2(aq)

+

2C2H2(g)

โมล 2 4 2 2

โมเลกล 2 × 6.02 × 1023 4 × 6.02 × 1023 2 × 6.02 × 1023 2 × 6.02 × 1023

กรม 2(64.1) 4(18) 2(74.1) 2(26)

ปรมาตรท STP 2 × 22.4 ลตร

ตวอยางท 1.19 จงคานวณหาปรมาตรของ O2 ททาปฏกรยาพอดกบ Mg จานวน 40 g กาหนดให

O2 ททาปฏกรยาอยในภาวะอณหภมและความดนมาตรฐาน (Mg = 24.3 O = 16)

วธทา สมการของการเกดปฏกรยา คอ

2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)

2 โมล 2 โมล 2 โมล

2 × 24.3 g 1 ×22.4 dm3

จากสมการแสดงวา ถาใช Mg 2 × 24.3 g ตองใช O2 = 22.4 dm3


แตใช Mg 40 g ตองใช O2 = g3.242

g40dm4.223

××

= 18.44 dm3

ตอบ นนคอ ตองใช O2 18.44 dm3 ท STP ทาปฏกรยากบ Mg 40 g

4) สารกาหนดปรมาณ (Limiting reagent or limiting reactant) การเขาทาปฏกรยา

ของสารตองเปนไปตามกฎสดสวนจากด โดยอตราสวนโมลตอโมลทแนนอน ถาปรมาณสารตงตน

มปรมาณสารใดสารหนงมากเกนพอ ไปทาปฏกรยากบอกสารหนงทมปรมาณนอยกวา สารทม

ปรมาณนอยกวาจะเขาทาปฏกรยาจนหมด ปฏกรยาจะสนสดไมมผลตภณฑเกดขนอกสารทม

ปรมาณนอยกวาจงเปนตวกาหนดวาปฏกรยาจะเกดมากทสดเทาใด และเรยกสารทมปรมาณนอยวา

สารกาหนดปรมาณ เพอใหเขาใจงาย ๆ ขอยกตวอยางสารกาหนดปรมาณในรปของการประกอบ

รถจกรยานของรานคา ดงแสดงในภาพท 1.15

ชนสวนกอนการประกอบ ผลตภณฑหลงการประกอบ

ภาพท 1.15 จานวนรถจกรยานทประกอบไดจากชนสวนทม

ทมา (ดดแปลงมาจาก Olmsted & Williams, 1994, 153)

จากภาพท 1.15 จะเหนวาชนสวนของลอจกรยานม 8 ลอ สามารถประกอบเปน

รถจกรยานไดจานวน 4 คน แมจะมชนสวนอน เชน อานนง หรอสวนอน ๆ เหลออย แตกไม

สามารถประกอบเปนตวรถจกรยานไดครบสมบรณ ในทน จงถอวาลอรถจกรยานเปนสารกาหนด

ปรมาณ เนองจากเปนตวกาหนดจานวนรถจกรยานทจะประกอบไดนนเอง


ตวอยางท 1.20 แกสบวเทนจานวน 50 L ทาปฏกรยากบแกสออกซเจน 32.5 L ไดแกส

คารบอนไดออกไซดและนา จงคานวณหา

ก) สารกาหนดปรมาณ

ข) มสารใดเหลอจานวนเทาใด

ค) คารบอนไดออกไซดทเกดมนาหนกกกรม

วธทา สมการของปฏกรยาคอ

C4H10(g) + 6.5O2(g) 4CO2(g) + 5H2O(g)

1 mol 6.5 mol 4 mol 5 mol

1 ×22.4 L 6.5 × 22.4 L 4 × 44 g


ก) การหาสารกาหนดปรมาณ

จากสมการแสดงวา ใช O2 6.5 × 22.4 L ตองใช C4H10 = 22.4 L

ถาใช O2 32.5 L ตองใช C4H10 = L4.22×5.6

L5.32×4.22

ตองใช C4H10 = 5 L

คาทไดของ C4H10 มคานอยกวา 50 L แสดงวาม C4H10 เหลอ

สวน O2 ถกใชหมด ดงนน O2 จงเปนสารกาหนดปรมาณ

ข) หาสารทเหลอ

ม C4H10 เหลอ = 50 – 5 = 45 L

ค) หาคารบอนไดออกไซดทเกดขน

จากสมการ ใช O2 6.5 × 22.4 L เกด CO2 หนก = 4 × 44 g

ถาใช O2 32.5 L เกด CO2 หนก = L4.22×5.6

L5.32×g44×4

มคารบอนไดออกไซดเกดขนหนก = 39.29 g

5) ผลผลตตามทฤษฎ ผลผลตจรงและผลผลตรอยละในปฏกรยาเคม ผลผลตตาม

ทฤษฎหมายถง ผลผลตทเกดจากปฏกรยาทสมบรณเปนไปตามอตราสวนของสารทเขาทาปฏกรยา

โดยไมมการสญเสย พจารณาจากปฏกรยาตอไปน

Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)

จานวนโมล 1 3 2 3 mol

นาหนก 159.68 84 111.68 132 g

จากสมการ Fe2O3 จานวน 1 mol ทาปฏกรยาสมบรณกบ CO 3 mol ได Fe 2

mol

และ CO2 3 mol ไดผลผลตตามทฤษฎคอ Fe และ CO2 จานวน 111.68 g และ 132 g

ตามลาดบ


เมอทาการทดลองผลผลตคอ Fe และ CO2 อาจจะมคาเทากบผลผลตตามทฤษฎหรอ

นอยกวาทฤษฎกได โดยทวไปผลผลตทไดมกมคานอยกวาทฤษฎอนเนองจากมกจะเกดผลขางเคยง

ทาใหเกดปฏกรยาไมสมบรณ ปรมาณผลผลตจรงจงมคานอยกวาผลผลตทฤษฎ

ดงนนจงมการคานวณรอยละของผลผลตจากสตรตอไปน

ผลผลตรอยละ = ฤษฎผลผลตตามท

100ผลผลตจรง× …1.24

ตวอยางท 1.21 จงคานวณหารอยละของผลผลตของ Fe ทเกดจากการถลงแร Fe2O3 จานวน

2000 g ไดผลผลตจรงจานวน 800 g (Fe = 55.84, O = 16, C = 12)

ปฏกรยาทเกดขน Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

วธทา นาหนกโมเลกล Fe2O3 = 159.68

แรเหลก Fe2O3 มจานวนโมล = 68.159

2000 = 12.53 mol

จากสมการ Fe2O3 1 mol ไดผลผลต Fe 2 mol = 2 × 55.84 g

ถา Fe2O3 12.53 mol ไดผลผลต Fe = 2 × 55.84 × 12.53

ดงนน ผลผลตตามทฤษฎได Fe = 1399.35 g

แตไดผลผลตจรง = 800 g

ดงนนผลผลตรอยละ = ฤษฎผลผลตตามท

100ผลผลตจรง× = 100

35.1399

800×

ดงนนรอยละของผลผลตของ Fe = 57.17 %

คาตอบ รอยละของผลผลตของ Fe ทเกดจากการถลงแร Fe2O3 จานวน 2000 g เทากบ

57.17 %

1.6.5 ประเภทของปฏกรยาเคม

โดยทวไปปฏกรยาเคมทเกดขนมกเกยวเนองกบเวเลนซอเลกตรอนของธาต ปฏกรยา

เคมบางอยางเมอเกดแลวมการเปลยนแปลงเวเลนซอเลกตรอน เปนผลใหเลขออกซเดชนเกดการ

เปลยนแปลงขณะทปฏกรยาเคมบางอยางไมมการเปลยนแปลงเวเลนซอเลกตรอน เลขออกซเดชน


กจะไมเกดการเปลยนแปลง เราจงสามารถแบงประเภทของปฏกรยาเคมได 2 ลกษณะตามการ

เปลยนแปลงของเลขออกซเดชน คอ

1) ปฏกรยาเคมทไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน หรออาจกลาววาเปนปฏกรยา

เคมทไมมการถายโอนอเลกตรอน ปฏกรยาเหลานมลกษณะการเกดปฏกรยาหลายแบบ ไดแก

(1) ปฏกรยาการรวมตว (Combination reaction) เปนปฏกรยาของการเกด

สารประกอบจากสาร 2 ชนดหรอมากกวามารวมกนไดสารผลตภณฑเพยงชนดเดยว การเกด

ปฏกรยาแบบนอาจเกดจาก

ก. การรวมกนของธาต 2 ชนด เกดเปนสารประกอบ เชน

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

S8(s) + 8 O2(g) 8SO2(g)

ข. การรวมกนของธาตกบสารประกอบเกดเปนสารประกอบชนดใหม เชน

2CO(g) + O2(g) 2CO2 (g)

4FeO(s) + O2(g) 2Fe2O3(s)

ค. การรวมกนของสารประกอบ 2 ชนด ไดสารประกอบชนดใหม เชน

CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s)

Na2O(s) + SO2(g) Na2O3(s)

(2) ปฏกรยาการสลายตว (Decomposition reaction) ปฏกรยาการสลายตวจะเกด

เมอสารไดรบความรอนหรอไดรบพลงงานจากกระแสไฟฟา เกดสารใหมสองชนดหรอมากกวา

ผลตภณฑทไดจากการสลายตวอาจเปนธาต สารประกอบ หรอทงธาตและสารประกอบ กได เชน

เมอเผาเมอรควร (II) ออกไซด (HgO) จะไดปรอทกบออกซเจนดงสมการ 1.25

2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g) …1.25

หรอ การสลายตวของไฮโดรเจนเปอรออกไซด จะไดแกสออกซเจนและนา ดงสมการท 1.26

2H2O2(aq) 2H2O

(l)

+ O2(g) …1.26


หรอ เมอเผาแคลเซยมคารบอเนต ไดผลตภณฑเปนแคลเซยมออกไซดทเปนของแขงกบแกส

คารบอนไดออกไซด ดงสมการ 1.27

CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g) …1.27

(3) ปฏกรยาการกระจด (displacement reaction) หรอปฏกรยาการแทนท (replacement

reaction) ปฏกรยาเคมทเกดขนโดยทวไปเปนปฏกรยาทเกดจากการยายสลบทกนของตวทาปฏกรยา

จากตวหนงเขาไปแทนทธาตอกชนดในสารประกอบอกตวหนงแบงเปน

ก. ปฏกรยาการกระจดครงเดยว (single displacement reaction) หรอปฏกรยา

การแทนทอยางงาย (simple replacement reaction) เปนปฏกรยาทอะตอมของธาตบรสทธเขาไปแทนท

อะตอมของธาตในสารประกอบ เชนอะตอมของแมกเนเซยมไปแทนททองแดงในสารประกอบออกไซด

ของทองแดงดงสมการท 1.28

Mg(s) + CuO(s) MgO (s) + Cu(s) …1.28

นอกจากนปฏกรยาสาหรบใชเตรยมแกสไฮโดรเจนในหองปฏบตการ ถอเปนปฏกรยา

การกระจดครงเดยวอกชนดหนง โดยเปนปฏกรยาทเกดจากการทโลหะบางชนดไปแทนทไฮโดรเจน

ในสารละลายกรดทาใหเกดแกสไฮโดรเจน ดงแสดงในสมการท 1.29

Mg(s) + 2HCl(aq) H2(g) + MgCl2(aq) …1.29

ข. ปฏกรยาการกระจดสองครง (double displacement reaction) หรอปฏกรยา

การแทนทสองตอ (double replacement reaction) เปนปฏกรยาทเกดจากตวทาปฏกรยา สองชนด

เชน AB ทาปฏกรยากบ CD เมอทาปฏกรยากนจะไดสารผลตภณฑเปน AC และ BD เนองจาก

มการยายสลบทกนระหวางแอนไอออนของสารประกอบตวทหนง เปลยนทกบแอนไอออนของ

สารประกอบอกตวหนงในสารละลาย บางครงเรยกปฏกรยานวาปฏกรยาเมทะทซส (metathesis

reaction) ปฏกรยาลกษณะนมกเกดกบสารทมนาเปนตวทาละลาย เมอสารสองชนดมาทาปฏกรยากน

เกดสารใหมอกสองชนด โดยสารใหมทเกดขนมสารชนดหนงละลายนาไดนอย จะตกตะกอนเปน

ของแขงเรยกของแขงทเกดขนวา พรซพเทต (precipitate) สวนสารละลายใสทมทงแคตไอออนและ


แอนไอออนทละลายอยในสารละลายเรยกวา สารละลายซปเปอรนาแทนท (supernatant solution)

ดงสมการ 1.30 และสมการ 1.31

Na2SO4(aq

)

+ MgCl2 (aq) 2NaCl(aq) + MgSO4

(aq)

…1.30

NaCl(aq) + AgNO3(aq) NaNO3

(aq)

+ AgCl(s) …1.31

จะเหนวาปฏกรยาทเกดขนทงหมดไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน แสดงวาไมม

การถายโอนอเลกตรอนเกดขนจงอาจกลาววาปฏกรยาทงหมดทกลาวมาไมใชปฏกรยาออกซเดชน-

รดกชนหรออาจเรยกสน ๆ วาปฏกรยานอน – รดอกซ (non-redox)

2) ปฏกรยาทมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน เปนปฏกรยาทแตกตางจากปฏกรยา

ทกลาวมาแลวขางตน เนองจากเปนปฏกรยาของธาตบางตวทงทเปนธาตอสระและเปนโมเลกล

สารประกอบ โดยในการเกดปฏกรยาจะมการถายโอนอเลกตรอนเกดขนเปนเหตใหมการ

เปลยนแปลงเลขออกซเดชน ทงนปฏกรยาทเกดขนจะแบงเปน 2 สวนแตละสวนเรยกวาครง

ปฏกรยา (half reaction) คอปฏกรยาสวนทมการใหอเลกตรอนออกไป ทาใหเลขออกซเดชน

เปลยนไปในทานองมคาบวกมากขนเรยกวาเกดปฏกรยาออกซเดชนและปฏกรยาทมการรบ

อเลกตรอนเขามาทาใหมเลขออกซเดชนมคาเปนบวกลดลงเรยกวาเกดปฏกรยารดกชน โดยปฏกรยา

ทงสองชนดจะเกดคกนเสมอจงอาจเรยกปฏกรยานวาปฏกรยาออกซเดชน – รดกชน (oxidation –

reduction reaction) หรอเรยกวาปฏกรยารดอกซ (redox reaction) เชนปฏกรยาระหวางโลหะแมกเนเซยม

กบอากาศซงคอแกสออกซเจนดงสมการท 1.32

Mg(s) + O2(g) MgO (s) …1.32

จากสมการ 1.32 Mg(s) เดมเลขออกซเดชนเทากบ 0 เมอเปลยนเปนสารประกอบ

MgO มเลขออกซเดชนเปลยนเปน +2 ซงมคาเปนบวกมากขน แสดงวาปฏกรยาทเกดกบ Mg(s)

เปนปฏกรยาออกซเดชน และ O2(g) มเลขออกซเดชนเปลยนเปนจาก 0 เปน –2 นนคอมคา

เปนบวกลดลง ปฏกรยาทเกดกบ O2(g) จงเปนปฏกรยารดกชน


การศกษาเรองราวตาง ๆ ทางเคมในปจจบนตองอาศยความรเกยวกบการใชเครองมอ

การเลอกใชเครองมอวดทถกตองเหมาะสม ความเขาใจในเนอหาทฤษฎมสวนชวยในการสรางความรใหม

การเปลยนแปลงโดยทวไปมสองลกษณะ คอการเปลยนแปลงทางกายภาพและการเปลยนแปลง

ทางเคม ไมวาจะเปนการเปลยนแปลงแบบใดตางมความสมพนธระหวางระบบกบสงแวดลอมโดยม

การถายเทมวลและพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอมสามลกษณะคอ ระบบทมการถายเททงมวล

และพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอมเรยกวา ระบบเปด สวน ระบบปด จะเปนระบบทไมม

การถายมวลแตอาจมการถายเทพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม สาหรบ ระบบแยกตว จะเปน

ระบบทไมมการถายเททงมวลและพลงงานระหวางระบบกบสงแวดลอม

การศกษาการเปลยนแปลงทางเคมจาเปนตองเขาใจเรองของปรมาณสารทเกยวของ

ในปฏกรยาเคมน น ท งในแงของสตรโมเลกล สตรโครงสรางและกลไกในการเกดปฏกรยา

ธรรมชาตของสารต งตน รวมถงกฎตาง ๆ ทเกยวของ เชนกฎอนรกษมวล กฎสดสวนจากด

กฎสดสวนพหคณ เปนตน

เมอนาสารททาปฏกรยากนมาเขยนสมการ เพอแสดงความสมพนธในการเกดปฏกรยา

ของสาร โดยทวไปมกพบวาผลทไดจากการทดลองมกนอยกวาผลทควรไดโดยการคานวณจาก

สมการทเขยน สามารถนาขอมลดงกลาวมาคานวณหารอยละผลไดของปฏกรยา จากสตรตอไปน

ผลผลตรอยละ = ฤษฎผลผลตตามท

100ผลผลตจรง×

นอกจากนในการคานวณสารใด ๆ จากปฏกรยา จาเปนตองทราบวามสารใดทใชหมดไป

ในปฏกรยา สารทถกใชหมดจดเปนสารกาหนดปรมาณ

บทสรปทายบท


ปฏกรยาเคมทเกดขนสามารถแบงไดเปนสองลกษณะตามการเปลยนแปลงของ

เลขออกซเดชน เนองจากปฏกรยาเคมทเกดขนจะเกยวของกบเวเลนซอเลกตรอนของธาต ซงมผลถง

เลขออกซเดชนของธาตทเกดปฏกรยาเคมไดแก ปฏกรยาทไมมการถายโอนอเลกตรอน ทาให

เลขออกซเดชนของธาตทเกดปฏกรยาไมเปลยนแปลง ปฏกรยาเหลานมหลายแบบ เชนปฏกรยา

การรวมตว ปฏกรยาการสลายตว ปฏกรยาการกระจดหรอปฏกรยาการแทนทและปฏกรยาทมการ

ถายโอนอเลกตรอน ทาใหเลขออกซเดชนของธาตทเกดปฏกรยาเคมมการเปลยนแปลง ปฏกรยา

ชนดนจะประกอบดวยปฏกรยายอย ๆ 2 ปฏกรยา คอ ครงปฏกรยาทมการใหอเลกตรอนออกไป

เรยกวา ครงปฏกรยาออกซเดชน กบครงปฏกรยาทมการรบอเลกตรอนเรยกวา ครงปฏกรยารดกชน

1. จากการวเคราะหแกสแอมโมเนยพบวา ประกอบดวยไฮโดรเจน 18% โดยมวล ถานาไฮโดรเจน

และไนโตรเจนอยางละ 20 กรมมาทาปฏกรยากน จะไดแกสแอมโมเนยกกรม กาหนดให

การทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวล และกฎสดสวนจากด

2. การทดลองเผาลวดทองแดง 12.7 กรม กบผงกามะถน 10.0 กรม หลงการเกดปฏกรยาสมบรณ

พบวา ไดสารประกอบซลไฟดอยางเดยว 19.1 กรม และเหลอกามะถนจานวนหนง ถาเพม

มวลลวดทองแดงเปน 2 เทา แตใชกามะถนเทาเดม จะไดสารประกอบนกกรม และเหลอสารใด

กกรม

3. นาโซเดยมซลเฟต 142 กรม มาทาปฏกรยากบแบเรยมคลอไรด 208 กรม เกดโซเดยมคลอไรด

117 กรม ถาการทดลองนเปนไปตามกฎทรงมวล ปฏกรยานเกดแบเรยมซลเฟตกกรม

4. แมกเนเซยมจานวน 2.4 กรม ทาปฏกรยากบสารละลายกรดไฮโดรคลอรก 17.3 กรม ไดแกส

ไฮโดรเจนเกดขน หลงจากปฏกรยาสนสดแลวปรากฏวามสารเหลออย 19.5 กรม แกส

ไฮโดรเจนทเกดขนมมวลเทาใด

5. ของผสมชนดหนงประกอบดวยโซเดยมคลอไรด และสาร A ซงไมละลายน าและไมเกดปฏกรยาเคม

เมอนาของผสมน 20 กรม ละลายน าแลวเตมซลเวอรไนเตรตลงไป ปรากฏวาตองใชซลเวอรไนเตรต

34 กรม จงจะทาปฏกรยาพอด ไดตะกอนซลเวอรคลอไรด 28.7 กรม หลงจากกรองของแขง

ออกทงหมด นาสารละลายไปเคยวจนแหง ปรากฏวาไดของแขง 17 กรม ถาการทดลองนเปนไปตามกฎ

ทรงมวล ใหคานวณหามวลของสาร A ในของผสมน

แบบฝกหดประจาบท


6. นาโลหะชนดหนงหนก 1.021 กรม ละลายในกรดไนตรกจนหมดไดโลหะไนเตรต ซงเมอ

นาไปเผาอยางแรงจนสลายตวหมดไดโลหะออกไซดหนก 1.1 กรม ในการทดลองอกครงหนง

นาโลหะออกไซดชนดนน 5 กรม มาทาปฏกรยากบแกสไฮโดรเจนจานวนมากเกนพอ ท

อณหภมสง ไดโลหะ 4.64 กรม จงแสดงวาองคประกอบของโลหะออกไซดเปนไปตามกฎ

สดสวนจากด

7. ธาต A และธาต B รวมกนเกดสารประกอบ 2 ชนด ชนดท 1 ม A 50% โดยมวล อตราสวน

โดยมวลของธาต B ในสารประกอบท 1 และท 2 ซงตางกรวมกบมวลคงทของธาต A = 1: 3

สารประกอบชนดท 2 จะมธาต A รอยละเทาใดโดยมวล

8. สารประกอบชนดหนง 1 โมเลกล ประกอบดวย C 1 อะตอม H 3 อะตอม และ Cl 1 อะตอม

สารประกอบน 1.8 × 1023 โมเลกล จะหนกหรอเบากวาออกซเจน 2.4 × 1023 โมเลกล และ

ไฮโดรเจน 38.4 × 1023 โมเลกล

9. เมอนาชนโลหะแมกเนเซยม 3.6 กรม ใสลงในกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.5 mol dm-3 ปรมาตร

200 cm3 จะเกดแกสไฮโดรเจน ปรมาตรสงสดก dm3 ทSTP

10. กาหนดให A(g) + 2B(g) 3C(g) ท 25 องศาเซลเซยส (มวลโมเลกล A = 100 B = 40 )

ถาตองการเตรยมแกส C จานวน 16.8 dm3 ทSTP จะตองใชสาร A และ B อยางละกกรม

11. ถาตองการกาจดแกสซลเฟอรไดออกไซด ในอากาศดวยปฏกรยาตอไปน

2 CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) 2CaSO4(s) + 2CO2(g)

จะตองใช CaCO3(s) กกรม ทจะกาจด SO2(g) 1120 cm3 ทSTP

12. จากปฏกรยา C2H4 (g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) (สมการยงไม

ดล)

ถาใช C2H430 กรม ทาปฏกรยากบออกซเจน 90 กรม สารใดเปนสารกาหนด

ปรมาณ

และสารทเหลอจะเหลอกกรม

13. แกส X เปนแกสผสม ประกอบดวยมเทนและอเทน นาแกส X ปรมาตร 25 cm3 มาทา

ปฏกรยากบออกซเจนทอณหภมและความดนเดยวกน พบวาตองใชออกซเจนปรมาตร 72.5 cm3

จงจะเกดปฏกรยาอยางสมบรณ จงหาวาในแกสผสมนมมเทนอยก cm3


14. จากสมการทให ใหเขยนเปนสมการไอออนกใหถกตอง

14.1 BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) BaSO4(s) + 2NaCl (aq)

14.2 Pb(NO3)2(aq) + 2NaI (aq) PbI2(s) + 2NaNO3(aq)

15. ดลสมการรดอกซตอไปน โดยวธครงปฏกรยา

15.1 Fe2+(aq) + Cr2O −27 (aq) Fe3+(aq) + Cr3+(aq)

15.2 MnO −4 (aq) + I-(aq) MnO2(s) + I2(aq)

16. หนปน 0.16 กรม ทาปฏกรยาอยางสมบรณกบกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.02 mol dm-3 ทม

ปรมาตร 100 cm3 จงหารอยละโดยมวลของแคลเซยมคารบอเนตในหนปนน

Documents

บทที่ 1pws.npru.ac.th/panthip/data/files/รวมบท...บทท 1 บทน า ป จจ บ นว ชาเคม ได ร บการขนานนามว