ปริมาณสารสัมพันธ์ ( Stoichiometry มาจากคำผสมกรีกสองคำคือ Stoichion แปลว่าธาตุและ metron แปลว่าการวัด) เป็นคำศัพท์ที่ใช้ระบุความความสัมพันธ์เชิงปริมาณขององค์ประกอบของสารและปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง ปริมาณสารสัมพันธ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะใช้คาดคะเนหรือคำนวณปริมาณของสารที่ต้องใช้เป็นสารตั้งต้นเพื่อให้ได้ปริมาณสารผลิตผลตามต้องการ ใช้บอกว่า สารตั้งต้นจะทำปฏิกิริยาหมดหรือมีเหลือและปฏิกิริยาจะได้ผลผลิตอย่างมากที่สุดเท่าใด นอกจากนี้แล้วยังมีความสำคัญอย่างมากในทางปฏิบัติ เพราะการเลือกปฏิกิริยาที่ประหยัดที่สุดและมีประสิทธิภาพสูงสุดในอุตสาหกรรมจำต้องใช้ความรู้ประมาณสารสัมพันธ์เป็นพื้นฐาน
ตอนที่ 1 น้ำหนักอะตอม น้ำหนักโมเลกุล และน้ำหนักสูตร
เนื่องจากอะตอมมีขนาดเล็กมาก
อะตอมเบาที่สุดมีมวลประมาณ 1.6 X 10-24 กรัมทำให้ไม่สามารถชั่งมวลของอะตอมโดยตรงได้
จึงไม่นิยมใช้มวลที่แท้จริง (absolute mass) แต่นิยมใช้มวลเปรียบเทียบ (relative mass)
เรียกว่า น้ำหนักอะตอม
น้ำหนักอะตอมของธาตุ
เป็นมวลเฉลี่ยของบรรดาไอโซโทปที่มีปรากฏในธรรมชาติของธาตุนั้นเปรียบเทียบกับมวลของธาตุมาตรฐาน
ค.ศ. 1961 ใช้ 12C ซึ่งเป็นไอโซโทปหนึ่งของธาตุคาร์บอนเป็นมาตรฐานและได้กำหนด atomic mass unit (amu) ขึ้น (ต่อมาได้เรียกหน่วย amu เป็น Dalton, D) โดยมีนิยามว่าเป็น ของมวลรวม 12C
ดังนั้น มวลของอะตอม C = 12.00 D
และใช้ค่าของ D ( 1 amu ) เป็นมาตรฐานในการกำหนด ค่าน้ำหนักอะตอมของธาตุ
ค่า 1 D ( 1 amu ) = 1.66053 x 10-24 กรัม
น้ำหนักโมเลกุลหรือน้ำหนักสูตร
น้ำหนักซึ่งได้มาจากผลบวกของน้ำหนักอะตอมของแต่ละธาตุในโมเลกุลหรือหน่วยสูตรนั้น
ตอนที่ 2 การคำนวณหาสูตรเอมพิริกัล และสูตรโมเลกุล การคำนวณหาสูตรเอมพิริกัล
1) ต้องทราบว่าสารที่จะหาสูตรเอมพิริกัลประกอบด้วยธาตุใดบ้าง
2) ต้องทราบมวลอะตอมของแต่ละธาตุในสารที่จะหาสูตรเอมพิริกัล
3) ต้องทราบมวลของแต่ละธาตุ
4) ใช้ข้อมูลข้อ1,2,2,3 หาอัตราส่วนโดยมวล โดยการนำมวลของแต่ละธาตุหารด้วยมวลอะตอมของธาตุนั้น
การคำนวณหาสูตรโมเลกุล
1) ต้องทราบสูตรเอมพิริกัล
2) ต้องทราบมวลโมเลกุลโดยโจทย์กำหนดมา
3) นำข้อมูลที่ได้หาค่า n โดยใช้สูตรดังนี้
(สูตรเอมพิริกัล)n = มวลโมเลกุล ; n = 1,2,3,...
ตอนที่ 3 สมการเคมี และการคำนวณที่เกี่ยวกับผลผลิตจริงตามทฤษฎี และผลผลิตร้อยละ
สมการเคมีเป็นสิ่งที่เขียนแทนปฏิกิริยาเคมี บอกให้ทราบชนิดของสารที่เข้าทำปฏิกิริยากัน
(reactants) และชนิดของสารที่เป็นผลผลิตของปฏิกิริยา (products) โดยเขียนสารที่เข้าทำปฏิกิริยากันไว้ทางซ้ายมือและสารที่เป็นผลิตผลไว้ทางขวามือของลูกศรที่มีทิศทางชี้ไปทาง
สารที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา
สมการเคมีเขียนได้ 2 แบบ คือ
ก. สมการแบบโมเลกุล แสดงปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของสาร
สมการโมเลกุลที่ดุลแล้วจะต้องมีจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุทั้งสองข้างลูกศรเท่ากัน
ข. สมการไอออนิก
นิยมใช้สำหรับปฏิกิริยาที่มีสารประกอบไอออนิกเข้ามาเกี่ยวข้อง จะเขียนเฉพาะ
ไอออนและโมเลกุลที่จำเป็นและเกิดปฏิกิริยาเท่านั้น
การคำนวณที่เกี่ยวข้องกับสมการเคมี
สมการเคมีบอกถึงสารที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเคมี ความสัมพันธ์เชิงปริมาณ
ของสารต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยา และสามารถคำนวณปริมาณของผลิตผล
ที่ได้จากปฏิกิริยาเคมี
สารกำหนดปริมาณ
เนื่องจากสารเข้าทำปฏิกิริยาเคมีกันในอัตราส่วนโมลต่อโมลที่แน่นอน สารที่มี
ปริมาณน้อยกว่าจึงเป็นตัวกำหนดว่าปฏิกิริยาสามารถเกิดผลผลิตได้อย่างมากที่สุดเท่าใด
เราเรียกสารที่มีปริมาณน้อยนี้ว่า สารกำหนดปริมาณ (Limiting reactant)
ผลผลิตตามทฤษฎีและผลผลิตร้อยละ
ผลผลิตตามทฤษฎี (theoretical yield)
ปริมาณของผลผลิตที่อาจเกิดขึ้นได้มากที่สุด ซึ่งคำนวณได้จากสมการเคมีที่ดุล
ผลผลิตแท้จริง(actual yield)
ปริมาณของผลผลิตที่เกิดขึ้นจริง ซึ่งวัดหรือชั่งได้จากการทดลองจะน้อยกว่าผลผลิตตามทฤษฎีเกือบเสมอไป
(น้อยครั้งมากที่จะเท่ากัน แต่มีมากกว่าไม่ได้)
เพิ่มเติม
http://www.kts.ac.th/kts/science/tutor_science08.htm
http://www.tewfree.com/%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B8%B4%E0%B8%A1%E0%B8%B2%E0%B8%93%E0%B8%AA%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%AA%E0%B8%B1%E0%B8%A1%E0%B8%9E%E0%B8%B1%E0%B8%99%E0%B8%98%E0%B9%8C-%E0%B8%AD-%E0%B8%AD%E0%B8%B8%E0%B9%8A/
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
