บทที่ 2

ปริมาณสารสัมพันธ

2.1 อะตอม โมเลกุล และไอออน

อะตอม (atom) คือ อนุภาคท่ีเล็กท่ีสุดของธาตุท่ียังคงแสดงสมบัติของธาตุน้ัน ๆ ได เชน

ธาตุไฮโดรเจน จํานวน 2 อะตอมกับธาตุออกซิเจนจํานวน 1 อะตอมรวมตวักันไดน้ําเปนตน อะตอม

แตละอะตอมประกอบดวยสวนที่เปนแกนกลาง เรียกวานิวเคลียส (nucleus) ซ่ึงเปนท่ีอยูของอนุภาค

โปรตอน (proton) และอนุภาคนิวตรอน (neutron) สวนบริเวณรอบนอกแกนกลางเปนท่ีอยูของ

อนุภาคอิเล็กตรอน (electron) สมบตัิบางประการของ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน แสดง

ตารางท่ี 2.1

ตารางท่ี 2.1 สมบัติบางประการของ โปรตอน นวิตรอน และอเิล็กตรอน

อนุภาค สัญลกัษณ ประจุ น้ําหนัก หมายเหตุ

หนวย คูลอมบ(C ) กรัม amu

อิเล็กตรอน e- -1 1.6x10-19 9.1096x10-28 0.000549 โปรตอนและนิวตรอน

โปนตรอน P+ 1 1.6x10-19 1.6726x10-24 1.007277 หนักกวาอิเล็กตรอน

นิวตรอน no 0 0 1.6749x10-24 1.008665 ประมาณ 1,840 เทา

นอกจากนี้อะตอมยังประกอบดวยอนุภาคอ่ืน ๆ อีกหลายชนิด แตเน่ืองจากไมมีสวน

เกี่ยวของในปฏิกิริยาเคมีจึงไมคอยกลาวถึง แตมีอนุภาคหนึ่งที่นาสนใจอยูในนิวเคลียสเชนเดียวกับ

โปรตอนและนิวตรอนคือ อนุภาคควารก (quark) ซ่ึงเปนอนุภาคเพ่ิงคนพบเม่ือเร็ว ๆ นี้ เอง

อนภุาคควารกประกอบดวยอนุภาคยอย ๆ ซ่ึงมีขนาดแตกตางกันแบงเปน 3 คู ดังนี้ up กับ down,

topกับ bottom( บางคร้ังเรียกวา truth กับ beauty) และ strang กับ charm อนุภาคควารกชนิดtop, up

และ charm มีประจุ +2/3 อนุภาคควารกชนิด down, bottom และ strang มีประจุ- 1/3 อนุภาคควารก

นี้อยูในโปรตอนและนิวตรอน และใชอธิบายประจุของโปรตอนและนิวตรอนไดโดยแตละ

โปรตอนและนิวตรอนประกอบดวยอนุภาคควารก 3 อนุภาค คือ โปรตอนประกอบดวยอนุภาค

ชนิด up 2 อนุภาค และชนิด down 1 อนุภาค โปรตอนจึงมีประจุรวมเปน +1 สวนนิวตรอน

ประกอบดวยควารกชนดิ down 2 อนุภาค และชนิด up 1 อนุภาค นิวตรอนจึงมีประจุเปน ศูนย รูปที่

2.1 แสดงองคประกอบของอนุภาคในอะตอม

รูปท่ี 2.1 แสดงองคประกอบของอะตอม

(ก) อะตอมประกอบดวยนิวเคลียสท่ีลอมรอบดวย

อิเล็กตรอน

(ข) นิวเคลียสประกอบดวยโปรตอนและนิวตรอน

(ค) โปรตอนและนิวตรอนประกอบดวยอนภุาค

ควารก 3 อนุภาค

(สังเกตความสัมพันธระหวางขนาดของอนุภาค

ตาง ๆ ดวย)

โมเลกุล (molecule) คือหนวยโครงสรางที่เล็กที่สุดของธาตุหรือสารประกอบที่สามารถอยู

ไดโดยอิสระ และยังคงมีสมบัติของธาตุหรือสารประกอบนั้น ๆ โดยสมบูรณ เชน แกสเฉื่อยหรือ

แกสมีตระกูลหรือแกสหายาก (inert gas หรือ noble gas หรือ rare gas) ไดแก He, Ne, Ar, K r, Xe

และ Rn เปนตน ซ่ึงแตละโมเลกุลประกอบดวยอะตอมจํานวน 1 อะตอม แตอยูไดโดยอิสระและมี

สมบัติของธาตุนั้น ๆ ครบถวน เรียกวาเปนแบบ โมเลกุลอะตอมเด่ียว (monoatomic molecule)

สําหรับโมเลกุลท่ีประกอบดวยอะตอมจํานวน 2 อะตอม เรียกโมเลกุลชนิดน้ีวาแบบ โมเลกุลอะตอม

คู (diatomic molecule) เชน H2, O2 และ N2 เปนตนและโมเลกุลชนิดนี้ยังแบงไดเปนสองประเภท

ประเภทแรกแตละโมเลกุลประกอบดวยอะตอมจํานวน 2 อะตอมท่ีเปนอะตอมของธาตุชนิด

เดียวกัน จึงเรียกวาเปนประเภท ฮอมอนิวเคลยีรโมเลกุล (homonuclear molecule) ประเภทที่สอง

โมเลกุลประกอบดวยอะตอม จํานวน 2 อะตอมท่ีเปนอะตอมของธาตุตางชนิดกัน เรียกวาประเภท

เฮเทอโรนิวเคลียรโมเลกุล (heteronuclear molecule) เชน HCl, CO และ NO เปนตน โมเลกุลท่ี

ประกอบดวยอะตอมมากกวา 2 อะตอมขึ้นไปจัดเปนโมเลกุลแบบ โมเลกุลหลายอะตอม

(polyatomic molecule) เชน P4, S8 ซึ่งจัดเปนโมเลกุลประเภท ฮอมอนิวเคลยีรโมเลกุล สวน H2O,

CH4 , C6H12O6 จัดเปนโมเลกุลประเภท เฮเทอโรนิวเคลียรโมเลกุล

ไอออน (ion) คือ อะตอมหรือกลุมอะตอมท่ีมีประจุ โดยที่อะตอมที่เปนกลางจะมีจํานวน

ประจุบวกเทากับจํานวนประจุลบ ถาอะตอมท่ีเปนกลางรับอิเล็กตรอนซ่ึงมีประจุไฟฟาลบเขามาจะ

ทําใหอะตอมมีประจุไฟฟาลบเพ่ิมข้ึนเกิดเปนไอออนลบหรือแอนไอออน (negative ion หรือ anion)

เชน O2-, F- และ Cl- เปนตน และถาอะตอมที่เปนกลางสูญเสียอิเล็กตรอนไปจะทําใหอะตอมมี

จํานวนประจลุบนอยกวาประจุบวกเกิดเปนไอออนบวกหรือแคตไอออน (positive ion หรือ cation)

เชน Na+, Ca2+ และ Mg2+ เปนตน ไอออนที่เปนกลุมของอะตอมท่ีมีประจุเรียกวา อนุมูล (radical)

ไดแก SO42- , CO3

2- และ NH4+ เปนตน

2.2 เลขเชิงอะตอมและเลขมวล

เลขเชิงอะตอม (atomic nuber, Z) หมายถึงจํานวนโปรตอนท้ังหมดในนิวเคลียสของ

อะตอมของธาตุหนึ่ง ๆ ธาตุแตละชนิดมีเลขอะตอมเปนคาเฉพาะ ถาจํานวนโปรตอนเปลี่ยนไป

สัญลักษณของธาตุจะเปล่ียนไปดวย ในปฏิกิริยาเคมีท่ัวๆไปจํานวนโปรตอนไมเกี่ยวของกับการทํา

ปฏิกริยา ดังนั้นฆธาตุแตละชนิดจึงมีเปลี่ยนเปนธาตุอ่ืนเมื่อเกิดปฏิกริยาเคมี ยกเวนจํานวนโปรตอน

ที่นิวเคลียสของธาตุ จะเปลี่ยนไดเมื่อเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร (nuclear reaction) เทาน้ัน คาของเลขเชิง

อะตอมของธาตุแตละชนิดมีความสําคัญในทางเคมี เพราะนอกจากบอกถึงจํานวนโปรตอนแลวยัง

แสดงถึงจํานวนอิเล็กตรอนของธาตุนั้นดวย และจํานวนอิเล็กตรอนนี้เองที่เปนสวนสําคัญที่จะบอก

วาอะตอมนั้น ๆ เกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นเพราะปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอิเล็กตอรนใน

อะตอม อาจจะเปนการให การรับ หรือการใชรวมกัน

เลขมวล (mass number, A) หมายถึงจํานวนโปรตอนรวมกับจํานวนนวิตรอนของธาตุนั้น

ๆ ถาใหจํานวนนิวตรอนแทนดวย N จะได

A = Z+N

การเขียนสัญลักษณของธาตุเพ่ือแสดงเลขเชิงอะตอม และเลขมวล นิยมเขียนเลขเชิงอะตอม

ไวท่ีมุมลางซาย และเลขมวลไวท่ีมุมบนซาย เชน สัญลักษณธาตุไฮโดรเจนกับธาตุฮีเลียมเขียนได

ดังนี้

เลขมวล (A)

1 4

H He

1 2

เลขเชิงอะตอม(Z)

2.3ไอโซโทป ไอโซบาร และไอโซโทน

ไอโซโทป (isotope) หมายถึงธาตุชนิดเดียวกันที่มจีํานวนนิวตรอนไมเทากันนั้นคือมคีา Z

เทากัน แตมีคา A ตางกัน ตวัอยางเชน

15 16 17 18

O O O O เปนไอโซโทปของออซิเจน

8 8 8 8

1 2 3 4

H H H H เปนไอโซโทปของไฮโดรเจน

1 1 1 1

12 13 14 15

C C C C เปนไอโซโทปของคารบอน

6 6 6 6

ไอโซบาร (isobar) หมายถึงธาตุท่ีมีเลขมวลเทากัน น้ันคือมีคา A เทากัน แตมีคา Zและคา N ตางกัน

ดังนั้นธาตุที่เปนไอโซบารกันตองเปนธาตคุนละชนิดกัน ตวัอยางเชน

27 27 27

Al Si Mg

13 14 12

Z = 13 Z = 14 Z = 12

N = 14 N = 13 N = 15

A = 27 A = 27 A = 27

ไอโซโทน (isotone) หมายถึงธาตุท่ีมีจํานวนนิวตรอนเทากัน นั้นคือมีคา Z และคา Aตางกัน

แตคาN เทากัน จึงเปนธาตุตางชนิดกัน เชน

14 15 16

C N O

6 7 8

Z = 6 Z = 7 Z = 8

N = 8 N = 8 N = 8

A = 14 A = 15 A = 16

2.4 น้ําหนักเชิงอะตอม น้าํหนกัเชิงโมเลกุล และโมล

นํ้าหนักเชิงอะตอม ( atomic weight) ถึงแมคําวานํ้าหนักและมวลมีความหมายตางกันดังท่ี

ไดกลาวไวแลวในบทท่ี 1 แตในเร่ืองของอะตอมมักใชคาํวา นํ้าหนักเชิงอะตอม และมวลเชิงอะตอม

(atomic mass) ในความหมายเดียวกัน ดวยเหตุผลการกลาวถึงน้ําหนักและมวลที่พ้ืนผิวโลก

เหมือนกันจะมีคาเทากนั อะตอมมีขนาดเล็กมากจงึมีมวลหรือนํ้าหนักนอยมาก อะตอมท่ีหนักท่ีสุด

จะมีน้ําหนักเพียงประมาณ 4.0 x 10 -22 กรัม การคิดน้ําหนักอะตอมหรือมวลอะตอมท่ีแทจริงใน

หนวยกรัมจึงไมสะดวก ดังนั้นจึงมีการคิดหาวิธีที่จะใชมวลหรือน้ําหนักแบบเปรียบเทียบ (relative

mass หรือ relative weight) ซ่ึงเรียกวานํ้าหนักเชิงอะตอมหรือมวลเชิงอะตอม อะตอมมาตรฐานท่ีใช

สําหรับเปรียบเทียบมวลหรือนํ้าหนักของธาตุ คืออะตอมของคารบอน โดยใชมวลของ 126C ซึ่งเปน

ไอโซโทปทีมี่มากทีสุ่ดของคารบอนเปนคาเปรียบเทียบ หนวยของมวลเปรียบเทียบที่นํามาใช คือ

หนวยมวลอะตอม (atomic mass unit , amu) หรือ ดอลตัน (Dalton, D)

1 amu = 1 D

กําหนดให 126C มีมวล 12 amu

ดังนั้น 1 amu (1D) = 1/12 ของมวลของ 126C

เทียบหนวย amu กับกรัม ไดดังนี้12

6C 6.02 x 1023 อะตอม (1 โมล) หนัก = 12 กรัม

126C 1 อะตอมจะหนัก = 12 กรัม x 1 อะตอม

6.02 x 1023 อะตอม

= . 12 . กรัม

6.02 x 1023

แต 1 amu = 1/12 ของมวล 126C

ดังนั้น 1 amu (1D) = 1 x 12 กรัม

12 6.02 x 1023

= 1.66 053 x 10 –24 กรัม

1 amu (1D) = 1.66 053 x10-24 กรัม

นํ้าหนักอะตอมของธาตุท่ีปรากฏอยูในตารางธาตุ หรือตารางนํ้าหนักอะตอมจึงเปนคาคงท่ี

ท่ีไดจากการเปรียบเทียบกับนํ้าหนักอะตอมของ 126C น้ําหนักอะตอมของธาตุสวนใหญไมเปนเลข

จํานวนเต็มเพราะคดิจากน้ําหนักเฉล่ียของไอโซโทปของธาตุแตละชนิด เชนการคิดน้ําหนักอะตอม

ของไฮโดรเจนทําไดดังนี้

ธาตุไฮโดรเจนในธรรมชาติมีสองไอโซโทปคือ 11H ซ่ึงมีมวล 1.0078 amu และมีอยู

99.985 % กับ 21H ซ่ึงมีมวล 2.0140 amu และมีอยู 0.015 % ดังนั้นน้ําหนักอะตอมของไฮโดรเจนจะ

เทากับนํ้าหนักอะตอมเฉล่ียของท้ังสองไอโซโทป ดังน้ี

(99.985 x 1.0078) + (0.015 x 2.0140) amu (หรือ D)

100 100

= 1.0079 amu (หรือ D)

นํ้าหนัก เชิงอะตอมของธาตุอ่ืน ๆ ก็ไดจากนํ้าหนักอะตอมเฉล่ียของไอโซโทปตาง ๆ และ

เปรียบเทียบกับนํ้าหนักอะตอมของ 126C เชน He(4.0026) Li(6.941) และ Be(9.0122) เปนตน

น้ําหนักเชิงโมเลกุล (molecular weight) บางคร้ังใชวานํ้าหนักสูตร (formula weight) หาได

จากผลบวกของนํ้าหนักอะตอมของทุกอะตอมท่ีมีอยูในหน่ึงโมเลกุลหรือในสูตรของสารน้ัน ๆ เชน

น้ําหนักเชิงโมเลกุลหรือน้ําหนกัสูตร H2SO4 เทากับ (2 x 1.01) + (1 x 32.06) + (4 x 16.00) = 98.08

หนวย เปนตน

โมล (mole) เน่ืองดวยกอนสารตาง ๆ ประกอบดวยจํานวนอะตอมเปนปริมาณมากมายจึง

ไมสะดวกแกการระบุจํานวน ดังนัน้จึงนิยมบอกปริมาณของสารในหนวยโมล โดยหนึ่งโมลมีคา

เทากับ 6.02 x 1023 หนวย ซ่ึงเทากับจํานวนอะตอมของ 126C หนัก 12.000 กรัม เลขจํานวนนีเ้รียกวา

เลขอาโวกาโดร (Avogadro, s number) เชน

จํานวนอะตอมของ O 1 โมล = 6.02 x 1023 หนวย

จํานวนอะตอมของ N 1 โมล = 6.02 x 1023 หนวย

หน่ึงโมลอะตอมของธาตุใด ๆ จะมีนํ้าหนักเทากับนํ้าหนักเชิงอะตอมของธาตุน้ัน ๆ ใน

หนวยเปนกรัม สวนโมลโมเลกุลประกอบดวยจํานวนโมเลกุลเทากับเลขอาโวกาโดร และมีมวลใน

หนวยกรัมเทากับตัวเลขของนํ้าหนักเชิงโมเลกุล เชน

เกลือแกงมีสูตรโมเลกุล NaCl เรียกวา 1 โมลโมเลกุล (โมล)หนัก 58 กรัมมีจํานวน

โมเลกุลเทากับ 6.02 x 1023 โมเลกุล จํานวนโมลหาไดโดยสูตรดังนี้

n = m

M

เม่ือ n เปนจํานวนโมล

m เปนน้ําหนัก (กรัม)

M เปนนํ้าหนักเชิงอะตอมหรือนํ้าหนักเชิงโมเลกุล

คําวา โมล อาจใชไดกับสารหลาย ๆ ลักษณะแลวแตจะกลาวถึง เปนตนวาในลักษณะ

อะตอม โมเลกุล หรือไอออน ตัวอยางเชน

ไนโตรเจน 1 โมลอะตอมมีจํานวนอะตอมเทากับ 6.02 x 1023 อะตอม และมีนํ้าหนักเชิง

อะตอมเทากับ 14.01 กรัม

ไนโตรเจน 1 โมเลกุลมีจํานวนโมเลกุลเทากับ 6.02 x 1023 โมเลกุล และมีนํ้าหนักเชิง

โมเลกุลเทากับ 28.02 กรัม

2.4 สมมติฐาน ทฤษฎี และกฎ

สมมติฐาน (hypothesis) คือขอความท่ีอธิบายความสัมพันธระหว างตัวแปรหรือ

ปรากฏการณตาง ๆ เพ่ือใชเปนแนวทางในการศึกษาคนควาทดลองตอไป

ทฤษฎี (theory) คือขอความท่ีอธิบายความสัมพันธระหวางตัวแปร หรือปรากฎการณตาง

ๆ โดยมีขอมูลซ่ึงไดจากการทดลองยืนยันและสามารถพิสูจนได ทฤษฎีสามารถเปล่ียนแปลงหรือ

ถูกยกเลิกไดถามีขอมูลใหมมาพิสูจนหักลาง

กฎ (law) คือหลักเกณฑท่ีไดจากการต้ังสมมติฐานหรือทฤษฎี สามารถอธิบายไดในรูปของ

คณิตศาสตรหรือผลท่ีไดจากการคํานวณจากสูตรทางคณิตศาสตร ซ่ึงสอดคลองกับผลท่ีไดจากการ

ทดลองจริง

2.5 กฏตาง ๆ ที่เกี่ยวกบัน้ําหนัก

กฎทรงมวล (Law of Conservation of Mass) อองตวน- โลรอง ลาวัวซิเอ (Antione-

Laurent Lavoisier) ไดต้ังกฏน้ีข้ึนเม่ือป คศ. 1789 มีความวา ในปฏกิริยาเคมีผลรวมของมวลสาร

กอนทําปฏิกิรยิาและหลังทําปฏิกิริยาตองเทากัน

ตัวอยางเชน ถาสาร A ทําปฏิกิริยากับสาร B ไดผลผลิตสาร C และสาร D เขียนสมการแสดง

ไดดังนี้

A+B ¾® C+D

(มวล) น้ําหนกั A + (มวล) น้าํหนัก B = (มวล) น้ําหนกั C + (มวล ) น้ําหนกั D

ตัวอยางท่ี 2.1 ไฮโดรเจน หนัก 4.04 กรัมทําปฏิกิริยากับกํามะถันไดไฮโดรเจนซัลไฟด หนัก 68.16

กรัม ตองใชกํามะถันหนักก่ีกรัม

วิธีทํา H2 + S H2S

4.04 กรัม + m กรัม 68.16 กรัม

จากกฏทรงมวลจะได

มวลของสารกอนทําปฏิกิริยา = มวลของสารหลังทําปฏิกิริยา

4.04 กรัม + m กรัม = 68.16 กรัม

m = 64.12 กรัม

ดังน้ัน ตองใชกํามะถัน หนักเทากับ 64.12 กรัม

กฎสัดสวนคงตัว (Law of Definite Proportion) โจเซป แอล เพราสต ( Joceph L Proust) ได

ทําการทดลองเตรียมซิลเวอรคลอไรดสามวิธี คือ วิธีที่หนึ่ง เผาซิลเวอรในแกสคลอรีน วิธีที่สอง

ละลายซิลเวอรในกรดไนตริกแลวตกตะกอนในแอมโมเนียมคลอไรด และวิธีที่สาม ละลายซิลเวอร

ในกรดไนตริกแลวตกตะกอนในกรดเกลือ พบวาท้ังสามวิธีไดซิลเวอรคลอไรดซ่ึงมีอัตราสวน

ระหวางซิลเวอรกับคลอรีนโดยมวลมีคาคงท่ีเสมอ จึงไดตั้งกฏสัดสวนคงตัวขึ้นมีใจความวา

สารประกอบใด ๆ อัตราสวนโดยมวลของธาตุที่เปนองคประกอบจะมีคาคงที่เสมอ

ตัวอยางที ่ 2.2 โลหะแคลเซียมหนัก 80.16 กรัม เม่ือนํามาเผาไฟในภาชนะเปดไดผงแคลซียม

ออกไซดหนัก 112.16 กรัม ถานําโลหะแคลเซียมมาใหม หนัก 160.32 กรัม เผาจนกลายเปน

แคลเซียมออกไซดหมดตองใชออกซิเจนหนัก 64.00 กรัม จึงจะทําปฏิกิริยาหมดพอดี จงแสดงให

เห็นวาผลที่ไดนี้เปนไปตามกฎสัดสวนคงตัว

วิธีทํา การทดลองคร้ังแรก ใช Ca หนัก = 80.16 กรัม ได CaO = 112.16 กรัม

แสดงวามีออกซิเจน(ในภาชนะเปด)เขาไปทําปฏิกิริยา = 112.16 - 80.16 = 32.00 กรัม

อัตราสวนโดยมวล CaO Ca : O = 80.16 กรัม : 32.00 กรัม

= 5 : 2

การทดลองคร้ังหลัง ใช Ca หนัก 160.32 กรัม ทําปฏิกิริยากับ O หนัก 64.00 กรัม

อัตราสวนโดยมวล CaO Ca : O = 160.32 กรัม : 64.00 กรัม

= 5 : 2

อัตราสวนโดยมวลของธาตุท่ีเปนองคประกอบมีคาคงท่ี แสดงวา เปนไปตามกฎสัดสวนคง

ตัว

2.6 ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน

นักวทิยาศาสตรสมัยโบราณตางก็เช่ือกันวา สสารประกอบดวยส่ิงท่ีเล็กท่ีสุดซ่ึงไมสามารถ

ทําใหเลก็ลงตอไปไดอีก เรียกวา อะตอม นักปราชญชาวกรีกชื่อ ดีโมคริตัส (Democritus) เปนผู

บัญญัติคําวา อะตอม ซ่ึงมาจากคําวา atoms ในภาษากรีกวา แปลวา ไมสามารถแบงแยกตอไปไดอีก

แตก็ไมไดทําการทดลองจนกระท่ัง ค.ศ. 1808 จอหน ดอลตัน (John Dalton) นักวิทยาศาสตรชาว

อังกฤษไดเสนอทฤษฎีอะตอมซ่ึงสรุปเปนขอ ๆ ไดดังนี้

1. สสารทุกชนิดประกอบดวยอนุภาคท่ีเล็กท่ีสุดซ่ึงไมสามารถแบงแยกตอไปไดอีกเรียกวา

อะตอม

2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีนํ้าหนัก และคุณสมบัติเหมือนกันทุกประการและจะ

แตกตางไปจากอะตอมของธาตุชนิดอ่ืน ๆ

3. อะตอมจะทําใหเกิดข้ึนใหมหรือสูญหายไปไมได

4. อะตอมของธาตุต้ังแตสองธาตุข้ึนไปอาจรวมตัวทางเคมี ดวยสัดสวนท่ีแนนอนและเปน

ตัวเลขลงตัวอยางต่ําเกิดเปนสารประกอบ

นอกจากน้ีทฤษฎีอะตอมของดอลตันยังไดคาดการณทางเคมีซ่ึงภายหลังนักวิทยาศาสตรได

ทดลองและตั้งเปน กฎสัดสวนพหุคณุ( Law of Multiple Proportion) และกฎสัดสวนยอนกลับ (Law

of Reciprocal Proportion) กฎท้ังสองจึงสนับสนุนทฤษฎีของ ดอลตัน เปนอยางดีทฤษฎีอะตอมขอ

งดอลตันถือเปนรากฐานท่ีสําคัญของทฤษฎีอะตอมในสมัยตอ ๆ มา

กฎสัดสวนพหุคณู มีใจความวา เมือ่ธาตสุองชนดิทําปฏกิิริยาเคมีกันเกิดเปนสารประกอบ

ไดมากกวาหนึ่งชนิดแลว น้ําหนักของธาตุหนึง่ในสารประกอบตาง ๆ ทีเ่ขารวมกบัน้ําหนักคงที่ของ

อีกธาตุหนึง่ ยอมเทียบไดอัตราสวนเปนเลขจํานวนเต็มลงตัวอยางต่าํ

ตัวอยางท่ี 2.3 คลอไรดของโพแทสเซียม 2 ชนิดคือ โพแทสเซียมไตรคลอไรด (KCl3) มีคลอรีนรอย

ละ 72.92 โพแทสเซียมเพนตะคลอไรด (KCl5) มีคลอรีนรอยละ 81.78 โดยนํ้าหนัก จงแสดงวาการ

รวมของโพแทสเซียมและคลอรีนเปนไปตามกฎสัดสวนพหุคูณ

วิธีทํา

KCl3 มีคลอรีนรอยละ 72.92 หนวยนํ้าหนัก

แสดงวามี K = 100 - 72.92 = 27.08 หนวยน้ําหนกั

KCl5 มีคลอรีนรอยละ 81.78 หนวยนํ้าหนัก

แสดงวามี K = 100 - 81.78 = 18.22 หนวยน้ําหนกั

ถาใหโพแทสเซียม หนักเทากับ 27.08 หนวยนํ้าหนักใน KCl3คงท่ี

ใน KCl5 มี K หนัก 18.22 หนวยนํ้าหนักรวมตวักับ Cl หนัก 81.78 หนวยนํ้าหนัก

ถาใน KCl5 มี K หนัก 27.08 หนวยนํ้าหนักรวมตัวกับ Cl หนัก = 81.78 x 27.08 หนวยน้ําหนกั

18.22

= 121.55 หนวยน้ําหนกั

เทียบสวนน้ําหนักคลอรนีที่รวมตัวกับน้าํหนกัคงที่ของโพแทสเซียม

น้ําหนักคลอรีนใน KCl3 : น้ําหนักคลอรีนใน KCl5 = 72.92 : 121.55 = 3:5

ผลท่ีเทียบไดเปนเลขจํานวนเต็มลงตัวอยางตํ่า แสดงวาโพแทสเซียมและคลอรีนรวมตัวกัน

เปนไปตามกฎสัดสวนพหุคูณ

กฎสัดสวนยอนกลับ มใีจความวา เมือ่น้ําหนักของธาตุสองชนิดที่ตางก็ทําปฏิกิริยาพอดีกับ

น้ําหนักคงที่ของธาตุที่สามแลว

1. นํ้าหนักคงท่ีของธาตุท่ีสามยอมเทากับนํ้าหนักท่ีธาตุท้ังสองน้ันทําปฏิกิริยากันพอดี

2. ถาไมเทากัน เม่ือเอาอัตราสวนนี้ไปหารอัตราสวนที่ธาตุท้ังสองรวมกันจริงก็จะได

อัตราสวนเปนเลขจํานวนเต็มลงตัวอยางต่ํา

ตัวอยางที่ 2.4 ในธรรมชาติแคลเซียมหนัก 40 กรัม ทําปฏิกิริยาพอพีกับออกซิเจนหนัก 16 กรัมจะ

เกดิเปนแคลเซียมออกไซด จากการทดลองใชแคลเซียมหนัก 120 กรัม ทําปฏิกิริยากับไนโตรเจน

ตองใชไนโตรเจนหนัก 28 กรัม จึงพอดีไดแคลเซียมไนไตรต และไนตริกออกไซดเกิดจาก

ไนโตรเจนหนัก 14 กรัม ทําปฏิกิริยาพอดีกับออกซิเจนหนัก 16 กรัม จงแสดงวาผลการทดลองนี้

เปนไปตามกฏสัดสวนยอนกลับ

วิธีทํา ให Ca เปนธาตุท่ี 1, O เปนธาตุท่ี 2 และ N เปนธาตุท่ี 3

แคลเซียมออกไซด ในธรรมชาติ

น้ําหนักแคลเซียม : นํ้าหนักออกซิเจน = 40 กรัม : 16 กรัม = 5:2

แคลเซียมไนไตรต จากผลการทดลอง

แคลเซียมหนัก 120 กรัมเกิดปฏิกิริยาพอดีกับไนโตรเจนหนัก 28 กรัม

ไนตริกออกไซด จากผลการทดลอง

ไนโตรเจนหนัก 14 กรัมเกิดปฏิกิรยิาพอดีกับออกซิเจนหนกั 16 กรัม

ถา ไนโตรเจนหนัก 28 กรัมเกิดปฏิกิริยาพอดีกับออกซิเจนหนัก 16 กรัมx 28 กรัม

14 กรัม

= 32 กรัม

เม่ือใหนํ้าหนักของไนโตรเจนคงท่ีเปน 28 กรัม

น้ําหนักแคลเซียม : นํ้าหนักออกซิเจน = 120 กรัม :16 กรัม = 15: 4

อัตราสวน 15:4 ไมเทากับอัตราสวนจริงที่แคลเซียมรวมกับออกซิเจนโดยตรงคือ 5:2 ถา

เปนไปตามกฎสัดสวนยอนกลับเม่ือเอา 15:4 ไปหาร 5:2 จะไดอัตราสวนเปนเลขจํานวนเต็มลง

ตัวอยางต่ํา

อัตราสวนระหวางน้ําหนักแคลเซียมและน้ําหนักออกซิเจนที่ตางรวมตัวกับไนโตรเจน

= 5/2

15/4

= 2/3

ดังนั้น ผลการทดลองเปนไปตามกฎสัดสวนยอนกลับ

ปญหาท่ีใชทฤษฎีอะตอมของดอลตันอธบิายไมได

ดอลตันกลาววา อะตอมของธาตุสามารถรวมกันเปนโมเลกุล แตทฤษฎีขอน้ีอธิบายปญหา

ตอไปไมไดวา

1. ทําไมธาตุหน่ึงจึงไมทําปฏิกิริยากับธาตุ ทุก ๆ ธาตุ แตเลือกเฉพาะบางธาตุและเม่ือธาตุ

ตาง ๆ ทําปฏิกิริยากันไดสารประกอบประเภทเดียวกัน ธาตุเหลาน้ันทําไมจึงมีความวองไวเชิง

ปฏิกิริยาแตกตางกัน

2. ทําไมธาตุตาง ๆ จึงรวมกันในอัตราสวนท่ีแตกตางกัน เชน

ทําไมไฮโดรเจน 1 อะตอม ทําปฏิกิริยาพอดกีับคลอรีน 1 อะตอม

ทําไมไฮโดรเจน 2 อะตอม ทําปฏิกิริยาพอดีกับออกซิเจน 1 อะตอม

ทําไมไฮโดรเจน 3 อะตอม ทําปฏิกิริยาพอดกีับไนโตรเจน 1 อะตอม

ทําไมไฮโดรเจน 4 อะตอม ทําปฏิกิริยาพอดีกับคารบอน 1 อะตอม

3.ออะตอมทําปฏิกิริยากันอยางไรจึงเกิดเปนสารประกอบ และมีอะไรท่ีใชเปนส่ิงยึดเหน่ียว

อะตอมตาง ๆ เขาดวยกันเปนสารประกอบ

4. อะตอมเรียงกันอยูอยางไรในสารประกอบ

ปจจุบันปญหาทั้ง 4 ขอ สามารถอธิบายได ดังนี้

1. สสารประกอบไปดวยอนุภาคเล็ก ๆ เรียกวาอะตอม ซึ่งแสดงวาลักษณะและสมบัติของ

ธาตุน้ัน ๆ ในอะตอมยังมีอนุภาค โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน และอนุภาคอ่ืน ๆ แตอนุภาค

เหลาน้ีไมไดแสดงคุณสมบัติของธาตุ

2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน และอะตอมตางชนิดกันจะมี

สมบัติทางเคมีแตกตางกัน ตามท่ีดอลตันกลาววาอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกัน

ทุกประการ ซ่ึงหมายถึงสมบัติทางกายภาพ และทางเคมี ทัศนะอะตอมใหมจะเหมือนกันเฉพาะ

สมบัติทางเคมีอยางเดียว สวนสมบัติทางกายภาพอาจตางกัน เชน ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทป และ

น้ําหนักของแตละไอโซโทปไมเทากัน คือ หนักเปนอัตราสวน 1:2:3 ตามลําดับ

3. อะตอมชนิดเดียวกันหลาย ๆ อะตอมอาจรวมกันกลายเปนสารประกอบ

4. น้ําหนักอะตอมเฉลี่ยของธาตุหนึ่งๆ จะมีคาแตกตางจากน้ําหนักอะตอมเฉลี่ยของธาตุ

อื่นๆ

5. ไมสามารถแยกอะตอมไดดวยวิธีเคมี

ในปฏิกิริยานิวเคลียรบางชนิด อะตอมของธาตุหน่ึงอาจสูญหายไปแลวไดอะตอมอีกชนิด

หน่ึงมาแทนเชน ในดวงอาทิตยถาไฮโดรเจน 4 อะตอมหายไปจะเกิดฮีเลียม 1 อะตอม ข้ึนมาแทนท่ี

และพรอมกันน้ีมวลของอะตอมท่ีเกิดข้ึนใหมจะลดลงกวาเดิมกลายเปนรูปของพลังงานตามกฎของ

ไอนสไตนคือ E = mc2

2.7 สูตรเคมี

สูตรเคม ี (chemical formula) หมายถึงกลุมของสัญญลักษณของธาตุท่ีเขียนข้ึน เพ่ือแสดง

องคประกอบของสารวาประกอบดวยธาตุอะไรบาง แบงออกเปน 3 ชนิด คือ

1. สูตรเอมพิริคัล (empirical formula) เปนสูตรท่ีแสดงอัตราสวนอยางตํ่าของจํานวน

อะตอมของธาตุท่ีเปนองคประกอบในสารนัน้

2. สูตรโมเลกุล (molecular formula)เปนสูตรท่ีแสดงจํานวนอะตอมของธาตุท่ีเปน

องคประกอบท่ีมีอยูจริง ๆ ใน 1 โมเลกุลของสาร

3. สูตรโครงสราง (structural formula) เปนสูตรที่แสดงการยึดเหนี่ยวของอะตอมภายใน

โมเลกุล

การหาสูตรเอมพิริคัลและสูตรโมเลกุล มีหลักดังนี้

1.ตองทราบจํานวนและชนิดของธาตุใน 1 โมเลกุลของสาร

2. หาอัตราสวนโดยมวลของธาตุใน 1 โมเลกุล

3. หาอัตราสวนโดยโมลอะตอมของธาตใุน 1 โมเลกุล

4. หาสูตรอยางงายโดยนําผลจากขอ 3 มาเทียบใหเปนอัตราสวนเปนเลขลงตัวอยางตํ่า

5.เม่ือทราบมวลเชิงโมเลกุลสามารถคํานวณสูตรโมเลกุลไดดังน้ี

(สูตรอยางงาย)n = มวลเชงิโมเลกลุ เมื่อ n = 1, 2, 3 ...

6. ในกรณีเปนสูตรโมเลกุลของแกส เม่ือทราบปริมาตรของแกสท่ีเขาทําปฎิกิริยากันพอดี

และปริมาตรของแกส ท่ีไดจากปฏิกิริยาจะไดวา

อัตราสวนโดยปริมาตร = อัตราสวนโดยโมเลกุล

ตัวอยางท่ี 2.5 สารประกอบชนิดหนึ่งมีธาตคุารบอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนเปนองคประกอบนํา

สารน้ี 0.375 กรัมมาเผาไดสารผลิตภัณฑเพียงสองชนิดเทาน้ันคือคารบอนไดออกไซด 0.516 กรัม

และนํ้า 0.421 กรัม จงคํานวณหา

ก. สูตรเอมพิริคัลของสารประกอบชนิดนี้

ข. สูตรโมเลกุล เมื่อสารประกอบนี้มีน้ําหนักโมเลกุล 32.014 กรัม

วิธีทํา

ก. คํานวณหาสูตรเอมพริิคัลของสารประกอบนี้

ใน CO2 หนัก 44.009 กรัม ประกอบดวย C หนัก 12.011 กรัม

ถา ใน CO2 หนัก 0.516 กรัม ประกอบดวย C หนัก 12.011 กรัมx 0.516 กรัม

44.009 กรัม

= 0.141 กรัม

ใน H2O หนัก 18.001 กรัม ประกอบดวย H หนัก 2.002 กรัม

ถา ใน H2O หนัก 0.421 กรัม ประกอบดวย H หนัก 2.002 กรัมx0.421 กรัม

18.01 กรัม

= 0.0468 กรัม

มวลของออกซิเจนในสารประกอบนี้ = 0.375 - 0.141 - 0.0468 กรัม

= 0.187 กรัม

อัตราสวนโดยโมลอะตอม

C : H: O = 0.141 : 0.0468 : 0.187

12.001 1.001 15.999

= 1 : 4 : 1

สูตรเอมพิริคัลของสารประกอบนีค้ือ CH4O

ข. หาสูตรโมเลกลุ

(CH4O)n = 32.014

(12.011+4.004+15.999)n = 32.014

n = 32.014 = 1

32.014

สูตรโมเลกุลของสารประกอบนีค้ือ (CH4O)1 หรือ CH4O หรือสูตรเอมพิริคัลและ

สูตรโมเลกุลเปนสูตรเดียวกัน

2.8 ปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมี (reaction) เปนการเปล่ียนแปลงโครงสรางหรือองคประกอบของสารจากชนิด

หน่ึงไปเปนอีกชนิดหน่ึง สารท่ีเขาทําปฏิกิริยาเรียกวาตัวทําปฏิกิริยา (reactant) ซึ่งอาจจะมีชนิดเดียว

หรือ หลายชนิดก็ได สวนสารท่ีเกิดข้ึนใหมเรียกวาสารผลิตภัณฑ (product) ปฏิกิริยาเขียนแทนดวย

สมการเคมี (chemical equation) โดยนิยมใหตัวทําปฏิกิริยาอยูซายมือ และสารผลิตภัณฑอยูขวามือ

และใชลูกศรค่ันกลาง เชน

2H2 + O2 2H2O

สารตั้งตน สารผลิตภัณฑ

การเขียนสมการเคมีอาจเขียนเปนสมการแบบโมเลกุล (molecular equation) หรือสมการ

แบบไอออน (ionic equation) สมการท่ีสมบูรณยังตองระบุสถานะของสารและดุลจํานวนอะตอม

และประจุดวย ท้ังน้ีเพ่ือใหเปนไปตามกฎทรงมวล

สถานะของสารในสมการเคมี

ของแข็ง (solid) สัญลักษณ s

ของเหลว (liquid) สัญลักษณ l

แกส (gas) สัญลักษณ g

สารอยูในสารละลายท่ีมีนํ้าเปน สัญลักษณ aq

ตัวทําละลาย (aqueous)

2.8.1 สมการแบบโมเลกลุ

เปนสมการเคมีท่ีแสดงสูตรโมเลกุลของสารท่ีเก่ียวของในปฏิกิริยาเคมี การดุล (balance)

สมการอยางงายไมมีกฎเกณฑแนนอนตายตัว สวนใหญตองใชการสังเกตประกอบหรือการลองผิด

ลองถูก โดยมีหลักที่พอจะใชไดดังนี้

1. เร่ิมจากโมเลกุลท่ีใหญท่ีสุดหรือโมเลกุลท่ีประกอบดวยธาตุมากท่ีสุดกอน

2. ทําธาตุท่ีเปนโลหะใหดุล

3.ทําธาตุท่ีเปนอโลหะใหดุล ยกเวน ไฮโดรเจนและออกซิเจน

4. ทําธาตุไฮโดรเจนและออกซิเจนใหดุลตามลําดับ

5. ตรวจดใูหธาตุทุกธาตุในสมการใหดุลถายังไมดุลใหทําซํ้าต้ังแตขอ 2 ถึงขอ 4

อีกคร้ังหน่ึง ตัวอยางเชน

KCl + O2 KClO3

1. เร่ิมจากโมเลกุลท่ีใหญท่ีสุดในท่ีน้ีคือ KClO3

2. ทําธาตุที่เปนโลหะใหดุลใน KClO3 คือ K (จากสมการเดิมดุลแลว)

3. ทําธาตุท่ีเปนอโลหะใหดุลใน KClO3 คือ Cl (จากสมการเดิมดุลแลว)

4. ทําธาตุ O ใหดุล โดยเติม 3 หนา O2และเติม 2 หนา KClO3

5. ตรวจดูธาตุทุกธาตใุนสมการใหดุลซึ่ง K และ Cl ยังไมดุลจึงเติม 2 ลงไป

สมการที่ดุลแลว

2KCl + 3O2 2KClO3

สมการท่ียุงยากและมีการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน (oxidation number) จะกลาวถึงวิธี

ดุลสมการรีดอกซ (redox reaction) ตอไป

เลขออกซิเดชันของธาตุใดๆ (เดิมเรียกวา เวเลนซี, valency) หมายถึงจํานวนเวเลนซ

อิเล็กตรอนที่ธาตุหนึ่ง ๆ ใชในการสรางพนัธะโคเวเลนต หรือ จํานวนประจุของไอออนในกรณีที่

เปนสารไอออนิก การกําหนดเลขออกซิเดชันมดีังนี้

1. เลขออกซิเดชันของธาตุท่ีเปนอิสระไมไดรวมกับธาตุอ่ืนเกิดเปนสารประกอบ มีคา

เทากับ 0 เชน O2 , Na , Cl2 , He , P4 , และ S8 เปนตน

2.เลขออกซิเดชันของ F ในสารประกอบฟูออไรด มีคาเทากับ - 1 เชน HF , KF , OF2 และ

SiF4 เปนตน

3. เลขออกซิเดชันของออกซิเจนในสารประกอบ มีคาเทากับ -2 เชน H2O , Li2O , H2SO4

และ KMnO4 เปนตน

ยกเวน สารประกอบเปอรออกไซด (peroxide) จะมีคาเทากับ -1 เชน Na2O2 , H2O2 และ

K2O2 เปนตน

สารประกอบซุปเปอรออกไซด (superoxide) จะมีคาเทากับ - 1/2 เชน KO2 , NaO2 และ

LiO2 เปนตน แตในสารประกอบ OF2 จะมีคาเทากับ +2

4. เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบ มีคาเทากับ +1 เชน H2O , NH3 , HCl,

PH4 และ H2S เปนตน

ยกเวน สารประกอบไฮไดรด (hydride) จะมีคาเทากับ - 1 เชน CaH2, NaH และLiH

เปนตน

5. เลขออกซิเดชันของธาตุท่ัวไปในสารประกอบ มีคาเทากับประจุในรูปของไอออนของ

ธาตุ เชน Cl- , F- , O2- , Na+ , Mg2+ , และ Al3+ มีเลขออกซิเดชัน -1 , -1 , -2 , +1 , +2 และ +3

ตามลําดับ

6. ผลบวกเลขออกซิเดชันในสารประกอบ มีคาเทากับ 0 การหาคาเลขออกซิเดชันของธาตุ

ตัวกลางในสารประกอบซ่ึงประกอบดวยธาตุต้ังแต 3 ธาตุข้ึนไป หาไดดังน้ี

KClO3

เลขออกซิเดชันของ K = +1 , O = -2

K + Cl + 3O = 0

(+1)(1)+Cl+(-2)(3) = 0

Cl = +5

Cu(NO3)2

เลขออกซิเดชันของ Cu = +2 , O = -2

Cu + 2N + 6O = 0

(+2)(1) + 2N + (-2)(6) = 0

2N = 10

N = +5

การดุลสมการรีดอกซ

ทําได 2 วิธี คือ วิธีเลขออกซิเดชันมักใชกับสมการแบบโมเลกุล และวิธีไอออน-

อิเล็กตรอนมักใชกับสมการแบบไอออน

1. การดุลสมการรีดอกซโดยวธิีเลขออกซิเดชัน

ในสมการรีดอกซแมจะเก่ียวของกับการเปล่ียนแปลงจํานวนอิเล็กตรอนหรือเปล่ียนแปลง

เลขออกซิเดชันของธาตุ แตในสมการท่ีดุลสมบูรณแลวจะไมมีอิเล็กตรอนปรากฎเปนสารผลิตภัณฑ

ของปฏิกิริยา และ อิเล็กตรอนไมถือวาเปนตัวทําปฏิกิริยา ทั้งนี้เพราะการเปล่ียนแปลงอิเล็กตรอน

เกิดขึ้นขณะที่เกิดปฏกิิริยา จํานวนอเิล็กตรอนที่สารหนึง่ใหจะเทากับจํานวนอเิล็กตรอนที่สารอีก

ชนิดหนึ่งรับไวเสมอ จึงใชหลักนีใ้นการดุลสมการรีดอกซโดยวิธีเลขออกซิเดชัน ซึ่งมีหลักดังนี้

1.หาและระบุเลขออกซิเดชันของธาตุแตละธาตุในสารประกอบ

2. หาและระบุการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน

3. ทําเลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิม ใหเทากับเลขออกซิเดชันท่ีลด

4. ถาสมการยังไมดุล ใหทําตอไปตามวิธีดุลสมการอยางงาย

ตัวอยางท่ี 2.6 จงดุลสมการรีดอกซตอไปนี้

H2O +KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 +H2O + O2

วิธีทํา

ทําเปนขั้น ๆ ดังนี้

ขั้นที่ 1 หาและระบุเลขออกซิเดชันของธาตุแตละธาตใุนสารประกอบ

+1 – 1 +1 +7-2 +1 +6-2 +1+6-2 +2+6-2 +1-2 0

H2O2 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2

ขั้นที่ 2 หาและระบุการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน

Reduction reaction

+1 – 1 +1 +7-2 +1 +6-2 +1+6-2 +2+6-2 +1-2 0

H2O2 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2

Oxidation reaction

O เปล่ียนจาก -1 เปน 0 แสดงวา O 1 อะตอมใหอิเล็กตรอนไป 1 อิเล็กตรอนมี O ท้ังหมด 2

อะตอม จึงใหอิเล็กตรอนไปท้ังหมด 2 อิเล็กตรอน เลขออกซิเดชันท่ีลดเทากับ 2

Mn 1 อะตอมเปลี่ยนจาก +7 เปน +2 แสดงวารับอิเล็กตรอนมา 5 อิเล็กตรอนมี Mn ท้ังหมด

1 อะตอมจะรับอิเล็กตรอนมาท้ังหมด 5 อิเล็กตรอน เลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิมเทากับ 5

ขั้นที่ 3 ทําเลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิมใหเทากับเลขออกซิเดชันท่ีลด โดยหาตัวเลขท่ีตํ่าสุดท่ีเหมาะสมมา

คูณเพื่อใหจํานวนอิเล็กตรอนที่ O ใหไปเทากับจํานวนอิเล็กตรอนท่ี Mn รับมา

เลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิม = เลขออกซิเดชันที่ลด

2 = 5

2 x 5 = 5 x 2

เติมตัวเลขท่ีเหมาะสมลงหนาโมเลกุลท่ีมีการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน

5H2O2 + 2KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + 2MnSO4 + H2O +5O2

ข้ันท่ี 4 ถาสมการยังไมดุลใหทําตอไปตามวิธีการดุลสมการอยางงาย ดังน้ี

1. เร่ิมโมเลกุลท่ีใหญสุดกอน คือ H2SO4 หรือ K2SO4 ในท่ีน้ีจะเร่ิมท่ี H2SO4

2. ทําธาตุที่เปนโลหะใหดุลยกเวน H และ Oในที่นี้คือ S ซ่ึงถาจะดุลตองเติม 3 หนา H2SO4

3. ทําให H และ O ดุล ตามลําดับ ซ่ึงตองเติมตัวเลขหนาโมเลกุลของนํ้าดังน้ี 8H2O สมการ

ที่ดุลแลวเปนดังนี้

5H2O2 + 2KMnO4 + 3 H2SO4 K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O +5O2

บางคร้ังการดุลสมการอาจไมเปนไปตามหลักเกณฑตรง ๆ ตองมีการปรับเปล่ียนบาง ดัง

ตัวอยางตอไปน้ี

ตัวอยาง จงดุลสมการตอไปนี้

NpCl4 + NH3 NpCl3 +HCl + N2

วิธีทํา

สมการน้ีเปนสมการรีดอกซสังเกตจากสารผลิตภัณฑมีธาตุ N2 ซึ่งมีเลขออกซิเดชันเปน 0

แตในตวัทําปฏิกริยามีไนโตรเจนอยูในรูปสารประกอบ ซ่ึงเลขออกซิดเดชขันไมเปน 0

ขั้นที่ 1 หาและระบุเลขออกซิเดชันของธาตุแตละธาตุในสารประกอบ

+4-1 -3+1 +3-1 +1-1 0

NpCl4 + NH3 NpCl3 +HCl + N2

ขั้นที่ 2 หาและระบุการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน

Reduction reaction

+4-1 -3+1 +3-1 +1-1 0

NpCl4 + NH3 NpCl3 +HCl + N2

Oxidation reaction

Np เปล่ียนจาก +4 เปน +3 แสดงวา Np 1 อะตอมรับอิเล็กตรอนมา 1 อิเล็กตรอน

และมี Np ท้ังหมด 1 อะตอม เลขออกซิเดชันท่ีลดเทากับ 1

N เปลี่ยนจาก -3 เปน 0 แสดงวา N 1 อะตอมใหอิเล็กตรอน 3 อิเล็กตรอน 3

อิเล็กตรอนเลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิมเทากับ 3

ข้ันท่ี 3 ทําเลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิมใหเทากับเลขออกซิเดชันท่ีลด

เลขออกซิเดชันท่ีเพ่ิม = เลขออกซิเดชันที่ลด

3 = 1

3 = 1 x 3

เติมตัวเลขท่ีเหมาะสมหนาโมเลกุลท่ีมีการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน

3NpCl4 + NH3 3NpCl3 +HCl + N2

ขั้นที่ 4 สมการยังไมดุลจึงทําตอไปตามวิธีการดุลสมการอยางงาย ดังน้ี

1. เร่ิมโมเลกุลท่ีใหญท่ีสุดกอน คือNH3 หรือ HCl ในท่ีน้ีจะเร่ิมท่ี NH3

2. ทําธาตุที่เปนโลหะใหดุลยกเวน H และ O ในที่นี้คือ N ซ่ึงถาจะดุลตองเติม 2 ขางหนา

NH3

3.ทําให H ใหดุลซ่ึงตองเติม 6 หนา HCl จะไดสมการดังนี้

3NpCl4 + 2 NH3 3NpCl3 + 6HCl + N2

จะเห็นวาเม่ือเติม 6 HCl ทําให H ดุลแต Cl ไมดุล สังเกต ขณะท่ี Cl ไมดุลซ่ึง Cl มีอยูใน 3

สาร คือ 3NpCl4 , 3NpCl3 และ 6HCl จึงควรเลือกเริ่มทําที่โมเลกุลใดโมเลกุลหนึ่งใน 3 สารนี้ โดย

ควรพิจารณาดังนี้

ไมควรเลอืก 6HCl เพราะจะกระทบ H ซ่ึงมีอยูดวยในสารน้ี จําทําใหตองกลับไปดุล H ซ้ํา

อีกไมมีท่ีส้ินสุด

ควรเลือก 3NpCl4 หรือ 3NpCl3 เพราะอะตอมของธาตุเหมือนกัน แตหากสังเกตจะเห็นวา

ควรเลือกทําพรอมๆ กัน เพราะมีอะตอมที่เหมือนกนัและกระทบกันโดยตรง โดยการหาตวัเลขที่

เหมาะสมมาเติมท้ังสองสารเพ่ิมข้ึนจากท่ีมีอยูแลวและตัวเลขท่ีนํามาเติมตองเทากันเพราะมี Np อยู

เฉพาะสองสารน้ีเทาน้ัน พิจารณาตัวเลขท่ีเหมาะสมไดดังน้ี

3NpCl4 3NpCl3 + 6HCl

12 9 6

15

4HpCl4 4HpCl3 + 6HCl

16 12 6

18

5HpCl4 5HpCl3 + 6HCl

20 15 6

21

6HpCl4 6HpCl3 + 6HCl

24 18 6

24

สมการที่ดุลแลวเปนดังนี้

6HpCl4 + 2NH3 6NpCl3 + 6HCl + N2

2.8.2 สมการแบบไอออน

เปนสมการท่ีมีการใหและรับอิเล็กตรอนหรือเรียกวาเปนสมการแบบรีดอกซ การดุลสมการ

รีดอกซโดยวิธีไอออน - อิเล็กตรอน บางคร้ังเรียกวาวิธีคร่ึงปฏิกริยา (half - reaction method) ทํา

โดยแยกสมการออกเปนสองคร่ึงปฏิกริยาคือคร่ึงปฏิกริยาท่ีเปนออกซิเดชัน (oxidation half

reaction) กับครึง่ปฏิกริยาท่ีเปนรีดักชัน ( reduction half reaction) แลวดุลคร่ึงปฏิกริยาท้ังสอง

แยกกันทีละคร่ึงปฏิกริยา จากน้ันจึงนําคร่ึงปฏิกริยาท่ีดุลแลวมารวมกัน ซ่ึงจะกลาวถึงรายละเอียด

ในบทท่ี 7 ตอไป

2.9 การคํานวณจากสมการเคมี

ในสมการเคมีท่ีดุลแลวตัวเลขท่ีอยูหนาสารแสดงถึงอัตราสวนจํานวนโมลของสารท่ีทํา

หฏิกริยากันพอดีและจํานวนโมลของสารผลิตภัณฑท่ีเกิดข้ึน และยังทําใหเกิดปริมาณสัมพันธในแง

อื่น ๆ อีก อาทิ อัตราสวนโดยมวลหรือน้ําหนัก อัตราสวนโดยอะตอมหรือโมเลกุล เชน

3 CCl + 2SbF3 3 CCl2F2 + 2SbCl2

อัตราสวนโดยโมลตามลําดับ เทากับ 3 โมล : 2โมล : 3โมล : 2 โมล

อัตราสวนโดยมวลตามลําดับ เทากับ 461.43 กรัม : 357.50 กรัม : 271.73 กรัม : 385.30 กรัม

อัตราสวนจํานวนโมเลกุลตามลําดับ เทากบั 3x 6.02 x10 23 โมเลกุล : 2 x 6.02x1023 โมเลกุล : 3 x

6.02x1023 โมเลกุล : 2 x 6.02x 1023

อัตราสวนโดยปริมาตร เม่ือสถานะเปนแกสท่ี STP ตามลําดับ เทากับ 3 x 22.4 ลิตร(dm3) : 2x22.4

ลิตร(dm3) : 3 x 22.4 ลิตร(dm3) : 2 x 22.4ลิตร(dm3)

จากความสัมพันธตามสมการเม่ือทราบปริมาณสารใดสารหน่ึงสามารถคํานวณหาปริมาณ

สารอ่ืน ๆ ในสมการได

ตัวอยางท่ี 2.8 จากสมการตอไปน้ี

2 Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C 6CaSiO3 + 10CO + P4

จงหา ก. จํานวนโมเลกุลของ 6SiO2

ข. ถาใช CaSiO3 1โมล จะเกิด ดP4 ข้ึนก่ีโมล

ค. ถาใช Ca3(PO4)2 1 โมล จะเกิด P4 ข้ึนกีโ่มล

ง. ถาใช SiO2 100 กรัม จะเกิด CO ข้ึนกีก่รัม

จ. จงหามวลของ O ใน CaSiO3

วิธีทํา ใชสมการที่ดุลแลวคํานวณดังนี้

ก. จํานวนโมเลกุลของ 6SiO2

SiO2 จํานวน 1 โมลมี SiO2 จํานวน 6.02 x 1023โมเลกุล

ถา SiO2 จํานวน 6 โมลมี SiO2 จํานวน 6.02 x 1023 โมเลกุล x 6 โมล

1โมล

= 36.12 x 1023 โมเลกุล

ข. ถาใช CaSiO3 1 โมล จะเกิดP4 ขึ้นกี่โมล

ใช CaSiO3 2 โมล เกิด P4 1โมล

ถา ใช CaSiO3 1 โมล เกิด P4 1โมล x 1 โมล

2 โมล

= 0.5 โมล

ค.ถาใช Ca3(PO4)2 1 โมล จะเกิด P4 ขึ้นกี่กรัม

ใช Ca3(PO4)2 2 โมล เกิด P4 123.88 กรัม

ถา ใช Ca3(PO4)2 1 โมล เกิด P4 123.88 x 1 โมล

2 โมล

= 61.940 กรัม

ง.ถาใช SiO2 100 กรัม จะเกิด CO ขึ้นกีก่รัม

ใช SiO2 360.54 กรัม เกดิ CO 280.10 กรัม

ถา ใช SiO2 100 กรัม เกิด CO 280.10 กรัม x 100 กรัม

360.54 กรัม

= 77.690 กรัม

จ. จงหามวลของ O ใน CaSiO3 จํานวน 100 กรัม

ใน CaSiO3 จํานวน 116.17 กรัม มีO 48.00 กรัม

ถา ใน CaSiO3 จํานวน 100 กรัม มีO 48.00 กรัมx 100 กรัม

116.17 กรัม

= 41.32 กรัม