ปริมาณสารสัมพันธ์ EP.1 มวลอะตอม | เคมี ม.4

19 ม.ค. 2021

3049

ดูวีดีโอประกอบการสอน

สัญลักษณ์นิวเคลียร์

${}^{b}_{a}X$

a คือ เลขอะตอม เพื่อบอกจำนวนโปรตอน (p)
b คือ เลขมวล บอกจำนวนรวมของโปรตอนและนิวตรอน (p+n)
นี่คือสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ $X$ ใดๆ

เลขมวล คือตัวเลขที่ได้จากการเฉลี่ยมวลไอโซโทปที่เสถียร (ไม่คิดธาตุที่เป็นกัมมันตรังสี) ดังนั้นเลขมวลที่ปรากฏอยู่ในตารางธาตุจะใช้วิธีการหาค่าเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนักด้วยปริมาณที่พบในธรรมชาติ

มวลอะตอมที่ได้จะมีค่าใกล้เคียงกับมวลไอโซโทปที่พบในธรรมชาติ

ไอโซโทป (Isotope) หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน แต่มีเลขมวลต่างกัน หรืออะตอมของธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน

ตัวอย่างเช่น
Cu-63 พบในธรรมชาติ 85%
Cu-65 พบในธรรมชาติ 15%

จะเห็นว่าธาตุทองแดง มี 2 ไอโซโทป โดยมีมวลไอโซโทปเป็น 63 และ 65 และพบในธรรมชาติ 85% และ 15% ตามลำดับ เราสามารถหาเลขมวลของทองแดงจากการใช้สูตร มวลอะตอมเฉลี่ย ข้างต้นดังนี้

มวลอะตอมเฉลี่ย Cu = $\frac{\left( 63\times 85\right) +\left( 65\times 15\right) }{100}$

เมื่อคำนวณคิดเลขแล้ว จะได้มวลอะตอมเฉลี่ยของ Cu เท่ากับ 63.3

จะได้สัญลักษณ์นิวเคลียร์ของ Cu โดยมีเลขมวล เท่ากับ 63.3 และมีจำนวนโปรตอน (เลขอะตอม) เท่ากับ 29

${}^{63.3}_{29}Cu$

มวลของธาตุ 1 อะตอม

ภาษาทั่วไปถ้าเราอยากจะรู้น้ำหนักของเรา เราก็ไปชั่งน้ำหนัก ซึ่งในทางเคมี น้ำหนักก็คือมวล มีหน่วยเป็นกรัม (g)

มวลอะตอม คือ ตัวเลขที่ใช้คำนวณหามวลของอะตอม หรือ ในภาษาทั่วไปคือหาน้ำหนักของอะตอมโดยการเปรียบเทียบกับมวลของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นอะตอมที่ทราบมวลค่อนข้างชัดเจน

${}^{1}_{1}H$

อนุภาคมูลฐานของไฮโดรเจนประกอบด้วย

โปรตอน 1 ตัว มีมวล $1.66\times 10^{-24}g$
อิเล็กตรอน 1 ตัว มีมวล $9.11\times 10^{-28}g$

จะเห็นได้ว่าน้ำหนักหรือมวลของโปรตอนมีค่าที่หนักกว่ามวลของอิเล็กตรอนอย่างมาก เราจึงไม่คิดน้ำหนักของอิเล็กตรอน ดังนั้น มวลของไฮโดรเจนจึงมีค่าประมาณ $1.66\times 10^{-24}g$

ดังนั้นเพื่อความสะดวกต่อความเข้าใจและการคำนวณ การคำนวณหามวลของธาตุ 1 อะตอม ก็นำเอาเลขมวลมาเทียบกับเลขมวลของ ไฮโดเจน (H) ซึ่งมีค่าเป็น 1 นั่นเอง

ตัวอย่างที่ 1

${}^{40}_{}Ca$

Ca (แคลเซียม) มีเลขมวลหรือมวลอะตอมเป็น 40 H มีเลขมวลหรือมวลอะตอมเป็น 1 ดังนั้น Ca 1 อะตอม มีมวลเป็น 40 เท่าของ H

ดังนั้น Ca 1 อะตอม มีมวล = $40\times 1.66\times 10^{-24}g$

ตัวอย่างที่ 2

${}^{16}_{}O$

O (ออกซิเจน) มีเลขมวลหรือมวลอะตอมเป็น 16 H มีเลขมวลหรือมวลอะตอมเป็น 1 ดังนั้น O 1 อะตอม มีมวลเป็น 16 เท่าของ H

ดังนั้น O 1 อะตอม มีมวล = $16\times 1.66\times 10^{-24}g$

เลข $1.66\times 10^{-24}g$ เป็นเลขมาตรฐานสำหรับหามวลอะตอม (คือทุกธาตุต้องเอาเลขมวลมาคูณกับเลขนี้) ดังนั้นจึงตั้งชื่อเลข $1.66\times 10^{-24}g$ ว่า amu (Atomic Mass Unit)

ทำให้ตัวอย่างที่ 1 อาจตอบได้ว่า 40 amu และตัวอย่างที่ 2 อาจตอบได้ว่า 16 amu

ตัวอย่างที่ 3

$CO_{2}$

สารประกอบตัวนี้ประกอบด้วย
C (คาร์บอน) 1 อะตอม มีเลขมวล เท่ากับ 12
O (ออกซิเจน) 2 อะตอม มีเลขมวล เท่ากับ 32 (โดย 1 อะตอม จะมีเลขมวล 16 เมื่อมี 2 อะตอม เลขมวลเท่ากับ 2 x 16 = 32)
รวมสารประกอบนี้จะมีเลขมวลรวมเท่ากับ 12+32 = 44 ซึ่งจะเรียกว่ามวลโมเลกุล (MW : Molecular Weight)