คำนวณมวลโมเลกุลและมวลโมลาร์จากสูตรเคมี (Molar Mass)
มวลโมลาร์ (g/mol) = ผลรวมของ มวลอะตอม × จำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในสูตร และ จำนวนโมล = มวล (g) ÷ มวลโมลาร์ เช่น H₂O = 2(1.008) + 15.999 = 18.015 g/mol ดังนั้นน้ำ 10 g คิดเป็น 10 ÷ 18.015 = 0.555 โมล หรือ 3.34 × 10²³ โมเลกุล (1 โมล = 6.02214076 × 10²³ อนุภาค)
ประวัติการคำนวณ (เก็บในเครื่องนี้)
วิธีใช้มวลโมเลกุล / มวลโมลาร์
- พิมพ์สูตรเคมีให้ถูกตัวพิมพ์ เช่น NaCl, Ca(OH)2, CuSO4·5H2O โปรแกรมแยกธาตุและนับอะตอมให้อัตโนมัติ
- อ่านมวลโมลาร์ ตารางองค์ประกอบ (จำนวนอะตอม มวลรวม และร้อยละโดยมวลของแต่ละธาตุ)
- กรอกปริมาณสารที่มีพร้อมหน่วย (กรัม โมล อนุภาค หรือลิตรที่ STP) โปรแกรมจะแปลงเป็นหน่วยอื่นทั้งหมดพร้อมวิธีคิด
สูตรที่ใช้คำนวณ
M = Σ (มวลอะตอม × จำนวนอะตอม)
n (mol) = m (g) ÷ M (g/mol)
N (อนุภาค) = n × 6.02214076 × 10²³
V แก๊สที่ STP (L) = n × 22.4
มวลโมเลกุล (หน่วย u หรือ Da) กับมวลโมลาร์ (หน่วย g/mol) มีค่าตัวเลขเท่ากัน ต่างกันที่ความหมาย: มวลโมเลกุลคือมวลของหนึ่งโมเลกุล ส่วนมวลโมลาร์คือมวลของสาร 1 โมล สำหรับสารไอออนิกเช่น NaCl ที่ไม่มีโมเลกุลจริง นิยมเรียกว่ามวลสูตร (formula mass)
ร้อยละโดยมวลของธาตุ = (มวลของธาตุนั้นในสูตร ÷ มวลโมลาร์) × 100
ตัวอย่าง: คอปเปอร์(II) ซัลเฟตเพนตะไฮเดรต CuSO₄·5H₂O
- CuSO₄: Cu 63.546 + S 32.06 + O 4 × 15.999 = 159.602
- 5H₂O: 5 × (2 × 1.008 + 15.999) = 5 × 18.015 = 90.075
- มวลโมลาร์ = 159.602 + 90.075 = 249.677 g/mol
- ร้อยละของน้ำในผลึก = 90.075 ÷ 249.677 × 100 = 36.08%
- ถ้ามีสาร 10 g → 10 ÷ 249.677 = 0.04005 mol = 0.04005 × 6.022 × 10²³ ≈ 2.41 × 10²² หน่วยสูตร
มวลอะตอมที่ใช้
ใช้ค่ามวลอะตอมมาตรฐานแบบย่อของ IUPAC (abridged standard atomic weights) เช่น H 1.008, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Cl 35.45, Fe 55.845, Cu 63.546 ตำราเรียนบางเล่มปัดเป็น H 1, C 12, O 16 ผลลัพธ์จึงต่างกันเล็กน้อยในทศนิยม ถ้าโจทย์กำหนดมวลอะตอมมาให้ ควรใช้ค่าตามโจทย์
ธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่มีไอโซโทปเสถียร (เช่น Tc, U หลัง 92) โปรแกรมใช้เลขมวลของไอโซโทปที่อายุยืนที่สุด เช่น Tc = 97
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการพิมพ์สูตร
- ตัวพิมพ์เล็ก-ใหญ่ CO คือคาร์บอนมอนอกไซด์ (C + O) แต่ Co คือโคบอลต์ · NACL ไม่ถูกต้อง ต้องเป็น NaCl
- วงเล็บ Ca(OH)2 หมายถึงมี OH สองกลุ่ม → O 2 อะตอม H 2 อะตอม ส่วน CaOH2 จะนับ O 1 H 2 ซึ่งผิด
- ไฮเดรต จุด · (หรือ * หรือ .) คั่นสูตรหลักกับน้ำผลึก ตัวเลขหลังจุดคือจำนวนโมเลกุลน้ำต่อหน่วยสูตร
- ประจุ พิมพ์ SO4^2- หรือ NH4+ ได้ โปรแกรมจะตัดประจุออกและคิดมวลตามจำนวนอะตอม (มวลอิเล็กตรอนน้อยมากจนละไว้)
คำถามที่พบบ่อย
มวลโมเลกุลกับมวลโมลาร์ต่างกันอย่างไร
ตัวเลขเท่ากันแต่หน่วยต่างกัน มวลโมเลกุลของน้ำคือ 18.015 u (มวลของ 1 โมเลกุล) ส่วนมวลโมลาร์คือ 18.015 g/mol (มวลของน้ำ 1 โมล = 6.022 × 10²³ โมเลกุล)
1 โมลมีกี่อนุภาค
6.02214076 × 10²³ อนุภาค (เลขอาโวกาโดร) ซึ่ง SI กำหนดเป็นค่าแน่นอนตั้งแต่ปี 2019 ในการคำนวณทั่วไปใช้ 6.02 × 10²³
ทำไมปริมาตรแก๊สที่ STP มีทั้ง 22.4 และ 22.7 ลิตร
STP แบบเดิม (0 °C, 1 atm = 101.325 kPa) ให้ 22.414 L/mol ส่วน IUPAC นิยาม STP ใหม่เป็น 0 °C, 1 bar (100 kPa) ได้ 22.711 L/mol หลักสูตรไทยส่วนใหญ่ยังใช้ 22.4 L/mol
หาจำนวนโมลจากกรัมทำอย่างไร
นำมวลเป็นกรัมหารด้วยมวลโมลาร์ เช่น NaCl 58.44 g/mol ถ้ามีเกลือ 117 g จะได้ 117 ÷ 58.44 = 2.0 โมล