kroomuk: สิงหาคม 2012

เอกสารประกอบการเรียนการสอน

เรื่อง สูตรเคมี

สารประกอบ	สูตรโมเลกุล	สูตรอย่างง่าย
กรดแอซิติก กลูโคส น้ำ ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ เอธีลีน อะเซธิลีน กรดคาร์บอนิก	C₂H₄O₂ = (CH₂O)₂ C₆H₁₂O₆ = (CH₂O)₆ H₂O = (H₂O)₁ H₂O₂= (HO)₂ C₂H₄ = (CH₂)₂ C₂H₂= (CH)₂ H₂CO₃ = (H₂CO₃ )₁	CH₂O CH₂O H₂O HO CH₂ CH H₂CO₃

โดย

.......................................................

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 เลขที่ ............

กำหนดส่ง..........................................

โรงเรียนห้องแซงวิทยาคม

อำเภอเลิงนกทา จังหวัดยโสธร

สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 28

สูตรเคมี คือ กลุ่มของสัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงองค์ประกอบของสาร (ธาตุหรือสารประกอบ)ว่าประกอบด้วยธาตุอะไรบ้างอย่างละเท่าใดหรือเป็นอัตราส่วนเท่าใด และสูตรเคมีบางชนิดยังบอกให้ทราบว่าในสารต่าง ๆ อะตอมจัดเรียงตัวกันอย่างไร

สูตรเคมี แบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ สูตรเอมพิริกัลหรือสูตรอย่างง่าย สูตรโมเลกุล และสูตรโครงสร้าง

สูตรเอมพิริกัลหรือสูตรอย่างง่าย คือ สูตรที่แสดงอัตราส่วนอย่างต่ำของจำนวนอะตอมของธาตุองค์ประกอบในสารประกอบ

สูตรโมเลกุล คือ สูตรที่แสดงให้ทราบว่าในสาร 1 โมเลกุลประกอบด้วยธาตุอะไรบ้างอย่างละกี่อะตอม

สูตรโครงสร้าง คือ สูตรที่แสดงการจัดเรียงตัวของอะตอมที่เป็นองค์ประกอบในสารประกอบว่ามีการสร้างพันธะกันอย่างไร แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ สูตรแบบจุดและสูตรแบบเส้น

การคำนวณมวลเป็นร้อยละจากสูตร

เป็นการบอกปริมาณของธาตุที่เป็นองค์ประกอบในโมเลกุลของสารประกอบว่ามีปริมาณมากน้อยเท่าใด โดยบอกเป็นร้อยละ ซึ่งสามารถหาได้จากการเทียบบัญญัติไตรยางค์ หรือหาจากความสัมพันธ์ดังนี้

ร้อยละของสาร A ในสารประกอบ = มวลของสาร A 100

มวลของสารประกอบ

ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวณมวลเป็นร้อยละของ Fe ใน Fe₂O₃ จำนวน 15 g ( Fe = 56 , O = 16)

กำหนด มวลของ Fe = 15 g , มวลโมเลกุลของ Fe₂O₃ = 160

ถาม ร้อยละของ Fe ใน Fe₂O₃ จำนวน 15 g

วิธีทำ หามวลของ Fe ที่มีอยู่ใน Fe₂O₃ จำนวน 15 g โดยการเทียบบัญญัติไตรยางค์

Fe₂O₃ จำนวน 160 g จะมีมวลของ Fe อยู่เท่ากับ 112 g

ถ้ามี Fe₂O₃ จำนวน 15 g จะมีมวลของ Fe อยู่เท่ากับ = 10.5 g

หามวลเป็นร้อยละจาก

ร้อยละของ Fe ในสารประกอบ Fe₂O₃= มวลของ Fe 100

มวลของสารประกอบ Fe₂O₃

= 100 = 70

เพราะฉะนั้น Fe₂O₃จำนวน 15 g มี Fe อยู่ ร้อยละ 70 ตอบ

ตัวอย่างที่ 2 จงคำนวณหาร้อยละโดยมวลของน้ำในสารประกอบ Na₂CO₃ •10H₂O ( Na = 23 ,C = 12 , O= 16 ,H = 1)

กำหนด มวลโมเลกุลของน้ำ = 18 , มวลโมเลกุลของ Na₂CO₃ •10H₂O = 286

ถาม ร้อยละโดยมวลของน้ำในสารประกอบ Na₂CO₃ •10H₂O

วิธีทำ ในสารประกอบ Na₂CO₃ •10H₂O มีน้ำอยู่ 10 โมเลกุล ซึ่งมีมวลเท่ากับ 10 18 = 180 g

หาร้อยละโดยมวลของน้ำได้จากสูตร

ร้อยละของ H₂O ในสารประกอบ Na₂CO₃ •10H₂O = มวลของ H₂O 100

มวลของสารประกอบ Na₂CO₃ •10H₂O

= 100

= 62.96

เพราะฉะนั้น Na₂CO₃ •10H₂O มีมวลของน้ำอยู่ร้อยละ 62.96 ตอบ

กิจกรรมชวนคิด

1. กรดแลกติกเป็นองค์ประกอบในนมเปรี้ยว มีสูตรโมเลกุลคือ C₃H₆O₃ จงคำนวณมวลเป็นร้อยละ

ของธาตุแต่ละชนิดในสูตรและมวลของคาร์บอนในกรดแลกติกจำนวน 50 g

.............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

2. จงคำนวณหามวลเป็นร้อยละของธาตุแต่ละชนิดในสารต่อไปนี้

ก. กรดออกซาลิก ( H₂C₂O₄)

.............................................................................................................................................................

ข. พารา – ไดคลอโรเบนซีน ( C₆H₄Cl₂ ) ซึ่งใช้เป็นส่วนผสมหนึ่งของลูกเหม็น .............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

ค. ทิน (II) ฟลูออไรด์ (SnF₂) ซึ่งเป็นส่วนผสมของยาสีฟันบางชนิด

.............................................................................................................................................................

การคำนวณหาสูตรเอมพิริกัลและสูตรโมเลกุล มีหลักการดังนี้

1. คำนวณหาปริมาณของธาตุแต่ละชนิดในสารประกอบ

2. คำนวณหาอัตราส่วนโดยจำนวนโมลอะตอมของธาตุ เช่น ถ้าทราบมวลของธาตุแต่ละชนิดให้เอามวลอะตอมของธาตุไปหารมวลของธาตุนั้น ( n = ) ซึ่งอัตราส่วนโดยโมลอะตอมของธาตุจะต้องเป็นเลขจำนวนเต็มลงตัวอย่างต่ำ การทำให้อัตราส่วนโดยจำนวนโมลอะตอมเป็นอัตราส่วนอย่างต่ำทำได้ดังนี้

2.1 ให้เอาเลขที่แสดงจำนวนโมลอะตอมของธาตุที่มีค่าน้อยที่สุดหารตลอด ถ้าได้เลข

จำนวนเต็มทั้งหมดก็จะทราบสูตรอย่างง่าย

1.2 ถ้าผลลัพธ์ในข้อ 2.1 บางส่วนเป็นเลขทศนิยมให้ปฏิบัติดังนี้ ถ้าค่าที่ได้ใกล้เคียง

จำนวนเต็มมากให้ปัดเป็นเลขจำนวนเต็มมากที่สุด แล้วปัดเป็นเลขจำนวนเต็มก็จะทราบสูตรอย่างง่าย

เช่น 1 : 1.9 = 1 : 2

1 : 1.3 ใช้ 3 คูณตลอดได้ = 3 : 3.9 = 3 : 4

ตัวอย่าง 1 จากการวิเคราะห์นิโคตินที่มีในบุหรี่พบว่าประกอบด้วย C 74.0 % , H 8.65 % และ N

17.3 % โดยมวล นิโคตินมีสูตรอย่างง่ายเป็นอย่างไร ( N=14 , C=12 , H=1 )

โจทย์กำหนด ร้อยละของธาตุองค์ประกอบ C 74.0 % , H 8.65 % และ N 17.3 %

มวลอะตอมของธาตุ N=14 , C=12 , H=1

โจทย์ถาม สูตรอย่างง่ายของนิโคตินเป็นอย่างไร

วิธีทำ อัตราส่วนโดยมวลของ C : H : N = 74.0 : 8.65 : 17.3

อัตราส่วนโดยจำนวนโมลอะตอมของ C : H : N = : :

= 6.16 : 8.65 : 1.23

เอา 1.23 หารตลอด = : :

= 5 : 7 : 1

เพราะฉะนั้นนิโคตินมีสูตรอย่างง่ายเป็น C₅H₇N

ตัวอย่าง2 สารบริสุทธิ์ชนิดหนึ่งประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจน 0.250 กรัม คาร์บอน 1.500 กรัม และคลอรีน 8.875 กรัม จงคำนวณสูตรเอมพิริคัลของสารนี้

วิธีทำ โมลของ H =

โมลของ C =

โมลของ Cl =

โมลของ C : H : Cl = : :

= 0.125 : 0.250 : 0.250 = 1 : 2 : 2

อัตราส่วนจำนวนโมล = อัตราส่วนจำนวนอะตอม

อัตราส่วนจำนวนอะตอม = 1 : 2 : 2 ดังนั้น สูตรเอมพิริคัล คือ CH₂Cl₂ ตอบ

กิจกรรมชวนคิด การคำนวณหาสูตรเอมพิริกัล

1. จงคำนวณหาสูตรเอมพิริกัลของสารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุต่าง ๆ ดังนี้

ก. K = 31.90 % , Cl =28.93 % O = 39.17 %

.............................................................................................................................................................

ข. K = 28.22 % , Cl =25.59 % O = 46.19 %

............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

2. เมื่อฟอสฟอรัส 9.29 g เกิดการเผาไหม้จะได้สารประกอบออกไซด์หนัก21.29 g จงหาสูตร เอมพิริกัลของสารประกอบออกไซด์

.............................................................................................................................................................

3. สารประกอบชนิดหนึ่งประกอบด้วยธาตุ C H และ O เท่านั้น จากการวิเคราะห์พบว่ามี C = 48.83 % และ H = 8.12 % โดยมวล จงหาสูตร เอมพิริกัลของสารประกอบนี้

.............................................................................................................................................................

4. เมื่อนำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดหนึ่งมาเผาไหม้อย่างสมบูรณ์จะได้ CO₂ 6.60 g และน้ำ 4.10 g จงหาสูตรเอมพิริกัลของสารประกอบนี้

.............................................................................................................................................................

วิธีการคำนวณหาสูตรโมเลกุล มีหลักการดังนี้

1. หาสูตรเอมพิริกัลหรือสูตรอย่างง่าย

2. สมมุติสูตรโมเลกุลโดยให้ สูตรโมเลกุล = ( สูตรอย่างง่าย ) n

3. คำนวณหามวลโมเลกุลของสูตรที่สมมุติ และมวลโมเลกุลที่แท้จริง ( ถ้าโจทย์ไม่บอก )

4. นำค่ามวลโมเลกุลของสูตรที่สมมุติให้เท่ากับมวลโมเลกุลที่แท้จริงเพื่อหาค่า n

ถ้า n < 0.5 ให้ปัดทิ้ง แต่ถ้า n > 0.5 ให้ปัดเป็น 1

ตัวอย่าง 1 กรดชนิดหนึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนร้อยละ 3.06 ฟอสฟอรัสร้อยละ 31.63 และออกซิเจนร้อยละ 65.31 โดยมวล ถ้ากรดชนิดนี้มีมวลโมเลกุลเท่ากับ 98 จงหาสูตรเอมพิริกัลและสูตรโมเลกุล

โจทย์กำหนด

ร้อยละของไฮโดรเจน = 3.06 , ร้อยละของฟอสฟอรัส = 3.06 , ร้อยละของออกซิเจน = 3.06

มวลอะตอมของ H = 1 , P = 31 , O = 16 , มวลโมเลกุลของกรด = 98

โจทย์ถาม 1. สูตรเอมพิริกัลของกรด 2.สูตรโมเลกุลของกรด

วิธีทำ

1. คำนวณหาสูตรเอมพิริกัลของกรด

อัตราส่วนโดยมวลของ H : P : O = 3.06 : 31.63 : 65.31

อัตราส่วนโดยจำนวนโมล H : P : O = : :

= 3.06 : 1.02 : 4.08

อัตราส่วนอย่างต่ำโดยจำนวนโมลอะตอมของ H : P : O = 3 : 1 : 4

ดังนั้น สูตรเอมพิริกัลของสารประกอบนี้ คือ H₃PO₄ ตอบ

2. คำนวณหาสูตรโมเลกุลของกรด

สมมุติให้สูตรโมเลกุลของกรดชนิดนี้เป็น (H₃PO₄)n

ดังนั้นมวลโมเลกุลของกรดคิดจากสูตร = [ ( 3 1 ) + 31 + ( 4 16 )] n

= 98n

โจทย์กำหนดให้มวลโมเลกุลของกรดนี้ = 98

ดังนั้น 98n = 98

n = 1

สูตรโมเลกุลของกรดชนิดนี้ คือ H₃PO₄ ตอบ

กิจกรรมชวนคิด

1. สารประกอบชนิดหนึ่งประกอบด้วยกำมะถันและไนโตรเจนเท่านั้น ถ้าสารประกอบนี้มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ 69.60 % โดยมวล และมีมวลโมเลกุลเท่ากับ 184 จงหาสูตรโมเลกุลของสารประกอบนี้

.............................................................................................................................................................

2. กรดออกซาลิกใช้ในการกำจัดรอยเปื้อนสนิมออกจากเสื้อผ้า สารนี้มีมวลโมเลกุล 90 ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนร้อยละ 26.7 , 2.2 และ 71.1 โดยมวลตามลำดับ จงหาสูตรโมเลกุลของกรดออกซาลิก

.............................................................................................................................................................

3. กรดซอร์บิกใช้ผสมในอาหารเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บางชนิด สารนี้มีมวลโมเลกุล 112 ประกอบด้วยคาร์บอนร้อยละ 64.3 ไฮโดรเจนร้อยละ 7.2 และออกซิเจนร้อยละ 28.5 โดยมวล จงหาสูตรโมเลกุลของกรดซอร์บิก

.............................................................................................................................................................

สมการเคมี เป็นการเขียนแสดงสารที่เข้าทำปฏิกิริยากัน โดยเขียนสารที่เข้าทำปฏิกิริยากัน ซึ่งเราเรียกว่า สารตั้งต้น (Reactant) ไว้ทางซ้ายมือ แล้วเขียนลูกศร จากนั้นตามด้วยสารที่เกิดจากการทำปฏิกิริยากันของสารตั้งต้น ซึ่งเราเรียกว่า สารผลิตภัณฑ์ (Product) ตัวอย่างเช่น การทำปฏิกิริยากันระหว่างกรดไฮโดรคลอริก (HCl) กับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) แสดงได้ดังนี้

HCl _(aq) + NaOH_{( aq)} NaCl_{( aq )} + H₂O_{( l)}

สารตั้งต้น ผลิตภัณฑ์

การเขียนสมการเคมี

1. เขียนสารที่ทำปฏิกิริยากันหรือสารตั้งต้นไว้ทางซ้ายมือ

2. เขียนลูกศร ซึ่งมี 2 แบบ คือ ลูกศรหัวเดียว หมายความว่า สารตั้งต้นทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ได้ทั้งหมด ลูกศรไปกลับ แสดงถึงปฏิกิริยาผันกลับได้หมายความว่า สารตั้งต้นสามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ได้และในขณะเดียวกันสารผลิตภัณฑ์ก็สามารถย้อนกลับมาเป็นสารตั้งต้นได้

3. เขียนสารผลิตภัณฑ์ไว้ทางขวามือต่อจากลูกศร

4. ในการเขียนสารเคมีแต่ละชนิดนั้นให้ระบุสถานะของสารด้วย โดยกำหนดสัญลักษณ์ ดังนี้

ของแข็ง = s ย่อมาจาก Solid

ของเหลว = l ย่อมาจาก Liquid

ก๊าซ = g ย่อมาจาก Gas

สารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย = aq ย่อมาจาก aqueous

การดุลสมการเคมี

สมการเคมีที่ดุลแล้ว จะทำให้ทราบความสัมพันธ์ของปริมาณต่าง ๆ ของสารในสมการเคมีได้

หลักการดุลสมการเคมี

การดุลสมการเคมี คือ การทำให้จำนวนอะตอมของธาตุแต่ละธาตุในสารตั้งต้น เท่ากับ จำนวน

อะตอมของแต่ละธาตุในสารผลิตภัณฑ์ โดย

1. หาตัวเลขจำนวนเต็มตั้งแต่ 2 ขึ้นไปนำมาคูณข้างหน้าสารที่เราต้องการเพิ่มจำนวนอะตอมให้

เท่ากัน ซึ่งตัวเลขที่อยู่หน้าสูตรเคมีเราเรียกว่า สัมประสิทธิ์จำนวนโมล

2. การทำให้จำนวนอะตอมของธาตุเท่ากันจะทำกับธาตุหลักก่อน ส่วนอะตอมของธาตุออกซิเจน

และไฮโดรเจนจะดุลทีหลัง

ตัวอย่างการดุลสมการเคมี

จงดุลสมการต่อไปนี้ HNO_{3 (aq)} NO_{2 (aq)} + H₂O _{( l )} + O_{2 (g)}

วิธีพิจารณา

1. ทำให้ธาตุหลัก คือ N ของด้านซ้ายมือเท่ากับขวามือ (ถ้าเท่าแล้วก็พิจารณาธาตุ อื่น )

2. พิจารณาธาตุ H ซ้ายมือมี 1 อะตอม ขวามือ มี 2 อะตอม เพราะฉะนั้นเติมเลข 2 หน้า HNO₃ เพื่อทำให้ H ทางซ้ายเท่ากับ H ทางขวา

3. พิจารณาธาตุ O ซ้ายมือ มี 6 อะตอม (หลังทำข้อ 2) ขวามือมี 5 อะตอม เพราะฉะนั้นเติมเลข 2 หน้า H₂O ธาตุ O ทางขวามือจะเท่ากับ 6 อะตอม

4. จากนั้นพิจารณาจำนวนอะตอมทุกอะตอมอีกครั้งหลังจากเติมตัวเลขแล้ว

5. ปรากฎว่าจำนวน H ไม่เท่ากัน ดังนั้นต้องหาตัวเลขมาเติมหน้า HNO₃ใหม่ โดยเติม 4 หน้า HNO₃ เติม 4 หน้า NO₂ และเติม 2 หน้า H₂O สมการใหม่ที่ดุลแล้วเป็นดังนี้

4HNO_{3 (aq)} 4NO_{2 (aq)} + 2H₂O _{( l )} + O_{2 (g)}

จากสมการเคมีที่ดุลแล้ว ทำให้ทราบความสัมพันธ์ของสารดังนี้

HNO₃ 4 โมล จะสลายตัวให้ NO₂ 4 โมล น้ำ 2 โมล และ ก๊าซออกซิเจน 1 โมล

ถ้าอยากทราบมวลสารในหน่วยกรัม หรือปริมาตรของสารก็ใช้ความสัมพันธ์ระหว่างโมลเปลี่ยนหน่วยได้

กิจกรรมชวนคิด

จงดุลสมการเคมีต่อไปนี้

1. B₂O_3(s) + H₂O_{( l)} H₂BO_3(aq)

2. Cu_(s) + AgNO_3(aq) Ag_(s) + Cu(NO₃)_2(aq)

3. NH_3(g) + O_2(g) NO_(g) + H₂O_{( l)}

4. C₃H₆O_{( l)} + O_2(g) CO_2(g) + H₂O_{( l)}

5. CO_2(g) + H₂O_{( l)} C₆H₁₂O_{6( aq)} + O_2(g)

6. S_(s) + H₂SO_4(aq) SO_2(g) + H₂O_{( l)}

7. Ag_(s) + H₂S_(g) + O_2(g) AgS_(s) + H₂O_{( s)}

8. Na₃PO_4(aq) + CaCl_2(aq) Ca₃(PO₄)_2(s) + NaCl_(aq)

9. NH_3(g) + NO_(g) N_2(g) + H₂O_{( g)}

10. Na2O2(s) + H₂O_{( l)} NaOH(aq) + H₂O_{( aq)}

11. Cu(NO₃)_2(aq) + NH_3(aq) + H₂O_{( l)} Cu(OH)_2(s) + NH₄NO_3(aq)

12. SO_2(g) + H₂S_(g) S_8(l) + H₂O_{( g)}

13. NaCl_(g) + SO_2(g) + H₂O_{( g)} + O_2(g) Na₂SO_4(s) + HCl_(g)

วันจันทร์ที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2555

เอกสารประกอบการเรียนการสอน

โจทย์กำหนด ร้อยละของธาตุองค์ประกอบ C 74.0 % , H 8.65 % และ N 17.3 %

โจทย์ถาม สูตรอย่างง่ายของนิโคตินเป็นอย่างไร

วิธีทำ อัตราส่วนโดยมวลของ C : H : N = 74.0 : 8.65 : 17.3

วิธีการคำนวณหาสูตรโมเลกุล มีหลักการดังนี้

โจทย์กำหนด

โจทย์ถาม 1. สูตรเอมพิริกัลของกรด 2.สูตรโมเลกุลของกรด

วิธีทำ