เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล

ปรมาณสารสมพนธ 1 ว30223 ชนมธยมศกษาปท 5

รวบรวมโดย คณครชวนชน มลลา กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร โรงเรยนชมแพศกษา

1 | P a g e

มวลอะตอมและมวลอะตอมเฉลย

(Relative Atomic Mass and Average Atomic Mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความแตกตางของมวลอะตอมกบมวลของธาต 1 อะตอม 2. ค านวณหามวลอะตอมของธาต และมวลของธาตเปนกรม 3. ค านวณหามวลอะตอม เฉลยของธาตและปรมาณในธรรมชาตของธาตได

อะตอม (atom) คอ หนวยพนฐานของธาตทเขาท าปฏกรยาเคม ประกอบดวย 2 สวนทส าคญ สวนแรกนวเคลยส

มประจไฟฟาเปนบวกซงประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนสวนทสองอเลกตรอน มประจไฟฟาเปนลบเคลอนทอยรอบนวเคลยส มสมบตดงในตาราง

ชนดของอนภาค ประจ มวล ( g ) โปรตอน , p + 1.67 x 10 –24 g = 1 amu

นวตรอน , n 0 1.67 x 10 –24 g = 1 amu อเลกตรอน , e- - 9.11 x 10 –28 g = 0.00055 amu

เนองจากอะตอมมมวลนอยมาก และไมสะดวกแกการชง ในทางปฏบตจงใชวธเปรยบเทยบโดยพจารณาวา

อะตอมของธาตหนงมมวลมากกวา หรอนอยกวาอะตอมของอกธาตหนงกเทา คาทไดจากการเปรยบเทยบดงกลาวเรยกวา “มวลอะตอม” การหามวลอะตอมโดยใชธาตไฮโดรเจนเปนมาตรฐาน

ดอลตนพบวาธาตไฮโดรเจนเปนธาตทเบาทสด จงเสนอใหใชไฮโดรเจนเปนธาตมาตรฐานในการเปรยบเทยบเพอหามวลของอะตอมของธาตอน ๆ โดยก าหนดใหไฮโดรเจน 1 อะตอม มมวล 1 หนวย หรอ 1 amu 1 amu = 1 atomic mass unit = 1.66 x 10-24 กรม เมอใชธาตไฮโดรเจนเปนมาตรฐานจงก าหนดนยามของมวลอะตอมดงน “มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของธาตไฮโดรเจน 1 อะตอม”



2 | P a g e

เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธไดดงน

มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม

มวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม ตวอยางเชน

1. มวลอะตอมของธาตคารบอน = 12 หมายความวาธาตคารบอน 1 อะตอม มมวลเปน 12 เทาของมวลของธาตไฮโดรเจน 1 อะตอม

2. มวลอะตอมของธาตคลอรน = 35.453 หมายความวา ธาตคลอรน 1 อะตอมมมวลเปน 35.453 เทาของมวลของ ไฮโดรเจน 1 อะตอม เปนตน

ดงนน จะเหนวา อะตอมของธาตคลอรนมมวลมากกวาอะตอมของธาตคารบอน

H1

1

atomic mass unit หรอ 1 amu = 1.66 x 10- 24

g

มวลอะตอมของธาต H ทเบาทสด =

มวลอะตอมสมพทธ ( Relative atomic mass , R.A.M )

ใช เปนมวลมาตรฐานในการหามวลอะตอม

ของธาตอน ๆ



3 | P a g e

นอกจากจะใชหาคามวลอะตอมแลว ยงสามารถใชหามวลของอะตอมไดดวย เนองจากมวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม = 1.66 x 10-24 กรม มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม (g) 1.66x 10-24 (g) หรอ มวลของธาต 1 อะตอม = มวลอะตอมของธาต x 1.66 x 10-24 กรม ดงนน ถาทราบมวลอะตอมกจะค านวณคามวลของ 1 อะตอมได เชน มวลของคารบอน 1 อะตอม = มวลอะตอมของคารบอน x 1.66 x 10-24 กรม = 12 x 1.66 x 10-24 กรม มวลของคลอรน 1 อะตอม = 35.453 x 1.66 x 10-24 กรม การหามวลอะตอมโดยใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐาน

J.S Stas นกเคมชาวเบลเยยม ไดเสนอใหใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐานในการหาคามวลอะตอมแทนธาตไฮโดรเจน โดยใชเหตผลวาออกซเจนมอยมาก และเปนอสระในธรรมชาต รวมทงยงเปนธาตทสามารถท าปฏกรยากบธาตอน ๆไดเกอบหมด จงนาจะใชเปนมาตรฐานแทนธาตไฮโดรเจน และเปลยนนยามของมวลอะตอมใหมเปนดงน “มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม หนกเปนกเทาของ 1/16 มวล ของออกซเจน 1 อะตอม” โดย 1/16 มวลของออกซเจน 1 อะตอม มคา = 1 amu เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธ ไดดงน มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม มวลของออกซเจน 1 อะตอม เชน ธาตแมกนเซยมมมวลอะตอมเทากบ 24 หมายความวา ธาตแมกนเซยม 1 อะตอม หนกเปน24 เทาของ มวลออกซเจน 1 อะตอม เปนตน

การหามวลอะตอมโดยใชคารบอน -12 เปนมาตรฐาน

การใชธาตออกซเจนเปนมาตรฐานในการหามวลอะตอม ท าใหเกดความขดแยงกนระหวางนกเคม และนกฟสกสในการก าหนดมวลของธาตออกซเจน เนองจากนกเคมคดมวลอะตอมของออกซเจนจากไอโซโทปของออกซเจน – 16 เพยงอยางเดยว เนองจากมอยในธรรมชาตมากทสด ดงนนมวลอะตอมของธาตตาง ๆ ทคดโดยนกเคม และนกฟสกสจงไมเทากน กอใหเกดปญหาขน ดงนนในป ค.ศ. 1962 (พ.ศ. 2504) นกวทยาศาสตรจงตกลงเลอกธาตมาตรฐานเพอหามวลอะตอมใหมโดยใชคารบอน–12 เปนตวเปรยบเทยบและใหนยามมวลอะตอมดงน

x16

1

16

1



4 | P a g e

“มวลอะตอม หมายถง ตวเลขทบอกใหทราบวาธาตนน 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของ 1/12มวลของคารบอน –12 1 อะตอม” เขยนเปนสตรแสดงความสมพนธไดดงน มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม มวลของคารบอน-12 1 อะตอม เชน มวลอะตอมของออกซเจน = 16.00 หมายความวาธาตออกซเจน 1 อะตอม มมวลเปน 16 เทาของ 1/12

มวลของคารบอน – 12 , 1 อะตอม

ตวอยางการค านวณหามวลอะตอม 1. ธาต X มมวลอะตอม 32 ธาต X 20 อะตอมมมวลกกรม วธคด ธาต X มมวลอะตอม 32 ∴ X 1 อะตอม หนก 32 a.m.u X 20 อะตอม หนก 640 a.m.u = 640 x 1.66 x 10- 24 g 2.ธาต He 10 อะตอม มมวล 6.64 x 10-23

g จงหามวลอะตอมของ He วธคด ธาต He 10 อะตอม มมวล 6.64 x 10-23 g ธาต He 1 อะตอม มมวล = 6.64 x 10-23

g 10

∴ มวลอะตอมของ He = มวล He 1 อะตอม = 6.64×10-24 g 1/12 มวลของC-12 1 อะตอม 1.66×10-24 g มวลอะตอมของ He = 4 3. ธาต X 10 อะตอม มมวล 2 เทาของ ธาต B จ านวน 40 อะตอม ถา ธาต B มมวลอะตอม 4 จงหามวล อะตอมของธาต X วธคด ธาต B มมวลอะตอม 4 ∴ B 1 อะตอมหนก 4 a.m.u B 40 อะตอม หนก = 4(40) = 160 a.m.u

x12

1



5 | P a g e

ธาต X 10 อะตอม มมวล 2 เทาของ ธาต B จ านวน 40 อะตอม ∴ X 10 อะตอม หนก = 2(160) = 320 a.m.u X 1 อะตอม หนก = 32 a.m.u ∴ มวลอะตอมของ X = 32 4. ถามวลอะตอมของ Z = 40 จงค านวณหา 4.1 ธาต Z 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของ 1/12 มวลของ C -12 1 อะตอม (40 เทา) 4.2 ธาต Z 1 อะตอม มมวลก กรม (40 x 1.66 x 10- 24 g) 4.3 มวลของ Z 150 อะตอม หนกกกรม ( 150 x 40 x 1.66 x 10- 24 g) 4.4. ธาต Z 240 a.m.u. มกอะตอม (240/40 = 6 อะตอม)

กจกรรมท 1 ค าชแจง ใหนกเรยนศกษาเอกสารแลวใชกระบวนการกลม หาค าตอบแลวท าลงในสมดจด 1.ใหนกเรยนสรปความรแนวการคดในการหามวลอะตอมของธาต และมวลของธาต 1 อะตอม เปน mind mapping 2..ใหท าแบบทดสอบตอไปน 2.1. ธาต O 1 อะตอมมมวล 26.56 x 10-24 g จงค านวณหา 1. มวลอะตอมของ O 2. ธาต O 1 อะตอม มมวลเปนกเทาของ 1/12 มวลของ C -12 1 อะตอม 3. ธาต O 1 อะตอม มมวลก a.m.u. 4. มวลของ O 100 อะตอม หนกกกรม 2.2 ธาต X 10 อะตอมมมวลเปน 5 เทาของ C-12 4 อะตอม มวลอะตอมของ X และมวลของธาต X 1 อะตอม เปนเทาใด 2.3 ธาต A มมวลอะตอม = 50 ธาต B มมวลอะตอม = 80 ธาต A 20 อะตอม มมวลเปนกเทาของ ธาต B 5 อะตอม

2.4 ธาต B มมวลอะตอมเทากบ 7 ถามวา B 1 อะตอม จะมมวลกกรม 2.5 ธาตไนโตรเจนมมวลอะตอม 14 ดงนนไนโตรเจน 2 อะตอม หนกกกรม



6 | P a g e

2.6 ธาต X 2 อะตอมมมวล 36.52x10–24 กรม ถามวา ธาต X จะมมวลอะตอมเทาใด

มวลอะตอมเฉลย (Average Atomic Mass)

ธาตแตละชนดทอยในธรรมชาตมกจะมไอโซโทปหลายชนดปนกนอย เชน ธาตคารบอนจะมไอโซโทปในธรรมชาตทส าคญคอ C – 12 และ C –13 ธาตออกซเจนม O – 16 , O – 17 และ O –18 เปนตน ไอโซโทปของธาตแตละชนดจะมปรมาณไมเทากนในธรรมชาต และมมวลอะตอมไมเทากนดวยเชน N - 14 มในธรรมชาต 99.64 % และมมวลอะตอม 14.0031N - 15 มในธรรมชาต 0.36 % และมมวลอะตอม 15.0001 การพจารณามวลอะตอมทแทจรงจงตองคดจากไอโซโทปทก ๆ ตวทมอยในธรรมชาตเปนคาเฉลย เรยกวา “มวลอะตอมเฉลยของไอโซโทป” การหามวลอะตอมและปรมาณของไอโซโทปแตละธาต ใชเครองมอทเรยกวา แมสสเปกโตร มเตอร (mass spectrometer) มวลอะตอมเฉลย A = ∑(มวลอะตอมแตละไอโซโทปA x %) 100 แนวค าถาม ถามเกยวกบ มวลอะตอมเฉลย A , มวลอะตอมแตละ ไอโซโทปของ A และ %ในธรรมชาต Ex 1 คารบอนมไอโซโทป 2 ชนดทเสถยรคอ C-12 กบ C-13 จงหามวลอะตอมเฉลยของคารบอน เมอก าหนดให C-12 ในธรรมชาตม 98.99 % มมวลอะตอม = 12 และ C-13 ม 1.01 % มมวลอะตอม = 13



7 | P a g e

Ex 2 ธาต A ม 2 ไอโซโทป ไอโซโทปท 1 มมวลอะตอม 23.08 มปรมาณในธรรมชาต 90.00 % ทเหลอเปนปรมาณของไอโซโทปท 2 ถามวลอะตอมของ ธาต A = 23.19 มวลอะตอมไอโซโทปท 2 เปนเทาใด (Ent’ ม.ค. 43 ) 1. 24.00 2. 24.18 3. 25.00 4. 25.50 Ex 3 Ex 11 ไนโตรเจนในธรรมชาต ( มวลอะตอม = 14.004) ประกอบดวย 2 ไอโซโทปคอ N14 และ N15 ปรมาณรอยละของไอโซโทปทงสองของไนโตรเจนทมอยในธรรมชาต มคาเปนเทาใด( Ent ‘ ต.ค. 42) 1. N14 = 4, N15 = 96 2. N14 = 50, N15 = 50 3. N14 = 96, N15 = 4 4. N14 = 99.6, N15 = 0.4

โมล (The Mole)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายและทมาของโมลสารได 2. อธบายความหมายและระบชนดของโมลอะตอม โมลโมเลกล และโมลไอออนได 3. สรป ความสมพนธระหวางจ านวนโมล อนภาค มวลเปนกรม และปรมาตรท STP ได 4.ค านวณหาปรมาณสารได โดยใชความสมพนธระหวางจ านวนโมล อนภาค มวลเปนกรม และปรมาตรท STP

การนบจ านวนในชวตประจ าวน ชนด การนบจ านวน ปรมาณ

รองเทา ค 2 ปากกา โหล 12 กระดาษ รม 480



8 | P a g e

ปรมาณสาร 1 โมล

การบอกปรมาณสาร บอกในหนวย โมล (mole : mol) เพราะ……………………………………… โมล หมายถง หนวยบอกปรมาณสาร ทมจ านวนอนภาค เทากบ อนภาคใน 12 g ของ C-12 C – 12 หนก 12 x 1.66 x 10 -24 g มจ านวนอะตอม = 1 อะตอม

ดงนน ถา C -12 หนก 12 g กจะมจ านวนอะตอม = gxx

gx241066.112

121

= 6.02 x 10 23 อะตอม

ดงนน สารใด 1 โมล จงมจ านวนอนภาคเทากบ 6.02 x 10 23 Ex1. จงแสดงแนวคด มวลอะตอมของ Na = 23 ถา Na หนก 23 กรม จะม Na กอะตอม Ex 2 H2O มมวลโมเลกลเทากบ 18 ถา H2O หนก 18 กรมจะมจ านวนกโมเลกล ความสมพนธระหวางโมลกบอนภาค

สาร จ านวนโมล ชนดของโมล จ านวนอนภาค

Na 1 1x6.02 x 10 23

Ca2+ 2



9 | P a g e

H2O 3 CaO 5 formula unit

ความสมพนธระหวางโมลโมเลกล กบโมลอะตอม หรอโมลสตรกบโมลไอออน

สาร โมลโมเลกล

โมลอะตอม

โมลไอออน

โมเลกล อะตอม ไอออน

CO2 1 3 - 1x6.02 x 10 23 3x6.02 x 10 23 - Al(NO3)3 1

C2H6 1 CaO 1 2 2 1x6.02 x 10 23 - 2x6.02 x 10 23 H2O 0.5

CH3COOH 0.5

Na3PO4 0.5

CuSO4.5H2O 2

C2H5OH 2

ตอบค าถามตอไปน

1. อารกอนปรมาณ ……..โมล มจ านวน 5 x 6.02 x 10 23 อะตอม 2. จ านวนอนภาค 6.02 x 10 23 อนภาคคดเปนสาร…….โมล 3. Na มจ านวนอะตอมมากกวา Ca หมายความวา Na ม…………….. มากกวา Ca 4. CO2 0.2 mol มจ านวนโมเลกล…………………………. โมเลกล 5. แมว 10 โมล มแมว…………………… ตว 6. กาซมเทน 18.06 x 10 23 โมเลกล คดเปน ……….โมลโมเลกล 7. Fe และ H มจ านวนอะตอมเทากน แสดงวาม ………………….เทากน 8. H2S กบ Cl2 มโมลโมเลกลเทากน แสดงวาม…………………….. เทากน 9. ถาชงสารออกมาเปน “กรม” โดยใหตวเลขของมวลนน = ………………………… สารนนจะมจ านวน อนภาค = 6.02 x 10 23 อนภาค 10. หนวยทใชเรยกสารทมจ านวนอนภาค อนภาค = 6.02 x 10 23 อนภาค วา................................ 11. ค าวาอนภาค หมายถง สงใดบาง..............................................................................................



10 | P a g e

12. กรณทบอกอนภาคของาตทเปนโลหะ เราระบชนดของอนภาคเปน............................................... 13. ธาตทประกอบกนเขาเปนโมเลกล ถาไมระบชนดของอนภาค อนภาคจะหมายถง............................... 14. เลขอาโวกาโดร มคาเทากบ.................................................................................................. .......... 16. Na 1 mol มจ านวนอนภาค = 6.02 x 10 23 อะตอม Na 2.5 mol จ านวนอนภาค = ………………..อะตอม 17. ปรอท 30.1 x 1022 อะตอม มจ านวน = ………………………………โมล 18. จงค านวณหาอนภาคและระบชนดของอนภาคของสารตอไปน a) 1.75 โมลของกาซออกซเจน b) 2.00 โมลของ K+ c) 5.00 โมลของ Cu d) 0.25 โมลของ NH3 19. จงหาจ านวนโมลของ a) Pb 1 อะตอม b) HCl 3.01 x 10 23 โมเลกล 20) สารในขอใดตอไปนมจ านวนอะตอมของออกซเจนมากทสด ( O = 16 ) a. อะตอมออกซเจน 10 โมล b. แกสออกซเจน 10 โมล c. แกสโอโซน 10 โมล

ความสมพนธระหวางโมลกบมวลเปนกรม

1. จงพจารณาค ากลาวตอไปน สาร จ านวนโมล มวลโมเลกล มวลอะตอม มวล (กรม) 12C 1 - 12 12 H2O 1 18 - NaCl 1 - 58.5 CO2 1 44 -

( ก าหนด มวลอะตอม C = 12, H = 1, O=16, Na = 23, Cl=35.5 )

2. จงพจารณาตารางตอไปนแลวเตมชองวางใหสมบรณ



11 | P a g e

สาร จ านวนโมล มวลโมเลกล มวลอะตอม มวล (กรม) 12C 2 - 12 2x12 H2O 3 18 - 3x18 NaCl 3 - CO2 3 -

นกเรยนพบความสมพนธของสาร 1 โมล กบมวลเปนกรมอยางไร..................................................................................... ............................................................................................................... ................................................................................ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Ex 1 แอสไพรน (C9H8O4) 0.01 โมล จงหา ก. มวล (กรม) ของแอสไพรน ข. มวลของ C, H, O

แนวคด

Ex 2 P4O10 หนก 2.84 กรม มออกซเจนหนกกกรม (P=31, O=16) แนวคด Ex 3 ฮโมโกลบน มมวลโมเลกล 67,200 g/mol มเหลกเปนสวนผสมรอยละ 1/3 ในฮโมโกลบน 2.5 โมล จะมเหลกอยกกรม ( Fe = 56) แนวคด



12 | P a g e

ความสมพนธระหวางโมลกบปรมาตรของแกสท STP

สภาวะท 1 แกสทกชนดจ านวน 1 โมลมปรมาตร 24.0 dm3 ท RTP RTP ( Room Temperture and Pressure) T = 250 C , P= 1 atm โมลของแกส = ปรมาตร (dm3)

24.0 dm3 สภาวะท 2

แกสทกชนดจ านวน 1 โมลมปรมาตร 22.4 dm3 ท STP STP ( Standard Temperture and Pressure) T = 00 C , P = 1 atm โมลของแกส = ปรมาตร (dm3)

22.4 dm3

Ex 1 จงหาปรมาตรในหนวย dm3 ของ CO2 0.5 mol ท STP

Ex 2 จงหาโมลของ CH4 4.48 dm3 ท STP

Ex 3 จงหา ปรมาตรของ SO2 2.0 mol ท RTP

Ex 4 จงหาจ านวนโมลของ NH3 24000 cm3 ท RTP



13 | P a g e

ความสมพนธระหวางโมล อนภาค มวล (g) และปรมาตรของแกสท STP จงเขยนความสมพนธของสาร 1 โมลกบอนภาค มวล (g) และ ปรมาตรของแกสท STP

สาร โมลโมเลกล จ านวนโมเลกล โมลอะตอม จ านวนอะตอม มวล (กรม) ปรมาตรท STP (dm3)

CO2 1 6.02 x 10 23 3 3x6.02 x 10 23 44 22.4 NH3 2

C2H5OH 2 Al(NO3)3 1

O3 3 CH3COOH 0.5

พจารณาขอมลจากตาราง แลวตอบค าถามตอไปน นกเรยนพบความสมพนธของสาร 1 โมลกบอนภาค 1 โมลกบมวล และ1 โมลกบปรมาตรท STP อยางไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Ex 1 NH3 6.72 ลตร ท STP ถาท าใหสลายตวเปนธาต จะไดธาตรวมกนทงสนกอะตอม

Ex 2 แกสไนโตรเจน 70 กรมท STP จะมปรมาตรกลกบาศกเซนตเมตร ( N=14)

Ex 3 สารประกอบชนดหนง 1 โมเลกลประกอบดวย C 3 อะตอม, H 8 อะตอม, O 2 อะตอม ถาสารน 1.806 x 1024 โมเลกล จะมมวลกกรม ( C=12, H=1, O=16)

Ex 4 A4B6 จ านวน 6.02 x 1023 อะตอม จะมปรมาตรเทาใด ท STP



14 | P a g e

Ex 5 จงพจารณาขอความเกยวกบแอมเฟตามน ซงมสตรเปน C9H13N วาถกหรอผด เพราะอะไร 1. แอมเฟตามน หนก 0.135 g มจ านวนโมเลกลเทากบ 6.02 x 1020 กรม 2. แอมเฟตามน 8 โมเลกล มมวลเทากบ 1.080x1.66x10-21 กรม 3. แอมเฟตามน 2.5 โมล มมวล 135 กรม Ex 6 จงพจารณาขอความตอไปนวาถกหรอผด เพราะอะไร 1. ทองค า 1 โมล มจ านวน 6.02 x 1023

อะตอม 3. แกสคลอรน 1 โมลม 6.02 x 1023 อะตอม

2. SO2 6.4 กรม มจ านวนโมเลกลเทากบ H2 0.5 โมล 4. CH4 2 โมล มปรมาตรท STP เทากบ O2 64 กรม

Education

เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล