มวลอะตอมและมวลโมเลกุล
ตัวเลขในตารางธาตุช่วยเชื่อมมวลระดับอะตอมกับการชั่งสาร แต่ต้องแยกค่ามวลเฉลี่ยของธาตุออกจากมวลของอนุภาคหนึ่งตัวและมวลต่อหนึ่งโมล
อ่านสัญลักษณ์ธาตุและเลขห้อยในสูตรได้; ใช้หน่วย u สำหรับระดับอะตอม และ g/mol เมื่อพูดถึงหนึ่งโมล
เข้าใจเนื้อหาและเงื่อนไข
1. มวลอะตอมสัมพัทธ์เทียบกับมาตรฐานคาร์บอน-12
- มวลอะตอมสัมพัทธ์ () เป็นค่าเปรียบเทียบที่ไม่มีหน่วย เพื่อแสดงว่าอะตอมหนึ่งมีมวลเป็นกี่เท่าของหน่วยมวลอะตอมมาตรฐาน
- นิยามของมวลอะตอมสัมพัทธ์ ():
- เป็นอัตราส่วนเปรียบเทียบกับ ของมวลอะตอมคาร์บอน-12 () 1 อะตอม
- ไม่มีหน่วย เนื่องจากเป็นปริมาณมวลหารด้วยมวล
- ค่าในตารางธาตุเป็น มวลอะตอมเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก ตามความชุกของไอโซโทปในธรรมชาติ ไม่ใช่มวลของอะตอมเดี่ยวตัวใดตัวหนึ่ง

- จุดสังเกตสำคัญในภาพ:
- ภาพรวม: การเปรียบเทียบตัวเลข 35.45 ของคลอรีนใน 3 บริบทที่แตกต่างกัน
- ส่วนประกอบและสัญลักษณ์:
- : มวลอะตอมสัมพัทธ์เฉลี่ย ไม่มีหน่วย
- 1 อะตอม : มวลระดับอนุภาคเดี่ยว หน่วย (Unified atomic mass unit หรือ )
- 1 โมล : มวลระดับมหภาค หน่วยกรัมต่อโมล ()
- ข้อจำกัดของภาพจำลอง: แสดงความสัมพันธ์เชิงสเกลตัวเลข ค่า เป็นค่าเฉลี่ยของไอโซโทป และ ในธรรมชาติ ไม่ใช่มวลจริงของอะตอมคลอรีนใด ๆ
2. แยกมวลต่ออะตอมออกจากมวลต่อโมล
- หน่วยมวลอะตอม ():
- ใช้สำหรับวัดมวลของอนุภาคระดับจุลภาค เช่น 1 อะตอม หรือ 1 โมเลกุล โดย
- มวลโมลาร์ (, หน่วย ):
- มวลของสารจำนวน ( อนุภาค)
- สำหรับธาตุเดียวกัน ตัวเลขของมวลในหน่วย ต่อนิยามอนุภาค และตัวเลขของมวลโมลาร์ในหน่วย จะเท่ากันเชิงตัวเลข แต่สื่อถึงขนาดของระบบคนละระดับ
- ข้อพึงระวังในการคำนวณ:
- อย่าสับสนระหว่าง มวลของตัวอย่าง (, หน่วย ) กับ มวลโมลาร์ (, หน่วย )
- มวล คือปริมาณที่ชั่งจริง ส่วน เป็นค่าคงที่จำเพาะของสารที่ใช้แปลงระหว่างมวลและโมล
3. มวลโมเลกุลสัมพัทธ์และมวลสูตร
- มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ ():
- สำหรับสารที่อยู่เป็นโมเลกุลเดี่ยว คำนวณจากผลรวมของ ของทุกอะตอมในสูตรโมเลกุลคูณด้วยเลขห้อย (ไม่มีหน่วย)
- มวลสูตร (Formula Mass):
- สำหรับสารประกอบไอออนิก (เช่น ) และผลึกร่างตาข่าย ซึ่งไม่มีหน่วยโมเลกุลเดี่ยวในธรรมชาติ จะคำนวณผลรวมมวลตามสูตรเอมพิริคัลและเรียกว่า มวลสูตร ไม่ใช่มวลโมเลกุล
- ในการคำนวณมวลสูตร ให้คูณเลขห้อยกับมวลอะตอมของแต่ละธาตุ และไม่ต้องนำประจุของไอออนมาคิดเป็นมวล
ความรู้นี้ใช้กับโจทย์แบบไหน?
หามวลโมลาร์จากสูตร
สังเกตจากโจทย์: ให้สูตรสารและค่ามวลอะตอมจากตารางธาตุ
เลือกวิธีคิด: อ่านเลขห้อยให้ครบ แยกว่ามีโมเลกุลหรือหน่วยสูตร แล้วบวกมวลของธาตุแต่ละชนิดพร้อมระบุ g/mol
แปลค่าทศนิยมของธาตุ
สังเกตจากโจทย์: ถามว่าทำไม Cl หรือ Cu มีค่าไม่เป็นจำนวนเต็ม
เลือกวิธีคิด: อธิบายค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของไอโซโทป; อย่าตีความค่าทศนิยมเป็นจำนวนอนุภาคย่อยของอะตอมหนึ่งตัว
ตัวอย่างโจทย์พร้อมวิธีคิด
ตัวอย่าง 1 · คำนวณมวลโมลาร์ของ CO₂
ใช้ Ar(C)=12.01 และ Ar(O)=16.00 จงหามวลโมลาร์ของคาร์บอนไดออกไซด์
- สูตรมี C หนึ่งอะตอมและ O สองอะตอม จึงต้องนับ O สองครั้ง
- รวมมวลตามเลขห้อย: 12.01 + 2(16.00) = 44.01
- เมื่อถามมวลต่อหนึ่งโมลให้ใส่หน่วย g/mol; ค่า Mr 44.01 เองไม่มีหน่วย
คำตอบ: M(CO₂) = 44.01 g/mol; Mr(CO₂) = 44.01
ตรวจเหตุผล: มวล O รวม 32.00 g/mol มากกว่ามวล C 12.01 g/mol จึงสมเหตุสมผลที่ผลรวมเป็น 44.01 g/mol
ตัวอย่าง 2 · ระบุคำให้ถูกกับ MgCl₂
ใช้ Ar(Mg)=24.31 และ Ar(Cl)=35.45 จงหามวลสูตรของ MgCl₂ และบอกเหตุผลที่ไม่เรียกมวลโมเลกุล
- อ่านสูตรเป็นอัตราส่วน Mg หนึ่งต่อ Cl สองในผลึกไอออนิก
- คำนวณ 24.31 + 2(35.45) = 95.21
- ผลึกแทนด้วยหน่วยสูตรซ้ำทั่วโครงผลึก ไม่ใช่โมเลกุล MgCl₂ แยกตัวหนึ่งตัว
คำตอบ: มวลสูตร = 95.21 u ต่อหน่วยสูตร หรือ M ≈ 95.21 g/mol
ตรวจเหตุผล: มีหน่วย u เมื่อกล่าวถึงหนึ่งหน่วยสูตร และ g/mol เมื่อกล่าวถึงหนึ่งโมล; อย่าเรียกหน่วยสูตรไอออนิกว่าโมเลกุล