น้ำหนักโมเลกุลใดที่บอกคุณได้จริง
ทุกอะตอมในตารางธาตุมีมวล และทุกๆ โมเลกุลเป็นเพียงจำนวนอะตอมคงที่ที่เชื่อมเข้าด้วยกัน รวมมวลอะตอมของทุกสิ่งในสูตรแล้วคุณจะได้น้ำหนักโมเลกุล — มวลของหนึ่งโมล (6.022×10²³ โมเลกุล) ของสารนั้น แสดงเป็นกรัมต่อโมล เป็นตัวเลขที่ช่วยให้นักเคมีเปลี่ยนจากสูตรที่เขียนบนกระดาษเป็นปริมาณจริงที่สามารถชั่งน้ำหนักได้ในตาชั่ง
สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างต่อเนื่องในห้องแล็บ: ปฏิกิริยาจะถูกวางแผนเป็นโมลเพราะนั่นคือวิธีที่อะตอมรวมตัวกัน แต่ตาชั่งวัดเป็นกรัม น้ำหนักโมเลกุลเป็นปัจจัยการแปลงระหว่างทั้งสอง หากทำผิดแล้วสารละลายจะมีความเข้มข้นเป็นสองเท่าตามที่ตั้งใจไว้ มิฉะนั้นรีเอเจนต์ตัวหนึ่งจะหมดปฏิกิริยาไปครึ่งทาง
การทำงานด้วยมือ
กระบวนการจะเหมือนกันทุกครั้ง: แบ่งสูตรออกเป็นองค์ประกอบต่างๆ และจำนวนของมัน ค้นหาน้ำหนักอะตอมของแต่ละองค์ประกอบ คูณ แล้วบวกทุกอย่างเข้าด้วยกัน น้ำเป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุด
H2O = (2 × H) + (1 × O)
= (2 × 1.008) + (1 × 15.999)
= 2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol
วงเล็บทำงานในลักษณะเดียวกับในพีชคณิต นั่นคือ อะไรก็ตามที่อยู่ภายในจะถูกคูณด้วยตัวห้อยที่อยู่หลังวงเล็บปิด จากนั้นผลลัพธ์จะพับเป็นผลรวม แคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH)2 มีกลุ่มไฮดรอกไซด์สองกลุ่มติดอยู่กับแคลเซียมอะตอมเดียว:
Ca(OH)2 = Ca + 2 × (O + H)
= 40.078 + 2 × (15.999 + 1.008)
= 40.078 + 31.998 + 2.016 = 74.092 g/mol
สำหรับโมเลกุลที่ใหญ่กว่า เช่น กลูโคส C6H12O6 กฎเดียวกันจะทำซ้ำสำหรับแต่ละธาตุ ได้แก่ คาร์บอน 6 ตัว ไฮโดรเจน 12 ตัว ออกซิเจน 6 ตัว โดยแต่ละตัวคูณด้วยน้ำหนักอะตอมของมันเองแล้วหาผลรวม เครื่องคิดเลขนี้จะทำการคำนวณนั้นทันที และแสดงรายละเอียดต่อองค์ประกอบ เพื่อให้คุณสามารถตรวจสอบงานได้
ไฮเดรต: เมื่อน้ำเป็นส่วนหนึ่งของคริสตัล
Some compounds crystallize with water molecules locked into their structure — copper sulfate pentahydrate, CuSO4·5H2O, is a classic example, and the bright blue crystals you might recognize from a chemistry set. The dot (or a raised middle dot, ·) means "plus, separately": calculate the anhydrous compound and the water as two blocks, then add them.
CuSO4 = 63.546 + 32.066 + (4 × 15.999) = 159.608 g/mol
5H2O = 5 × 18.015 = 90.075 g/mol
CuSO4·5H2O = 159.608 + 90.075 ≈ 249.68 g/mol
นี่คือเหตุผลว่าทำไมรูปแบบแอนไฮดรัสและรูปแบบไฮเดรตของสารประกอบเดียวกันจึงมีมวลโมลาร์ที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด น้ำไม่ได้เกิดจากการปัดเศษ แต่เป็นประมาณ 36% ของน้ำหนักรวมของคริสตัลในกรณีนี้ ให้ความร้อนไฮเดรตเพียงพอแล้วมันจะสูญเสียน้ำไป โดยทิ้งผงปราศจากน้ำที่มีน้ำหนักเบาไว้เบื้องหลัง
ทำไมน้ำหนักอะตอมจึงเป็นทศนิยม ไม่ใช่จำนวนเต็ม
ตารางธาตุจะแสดงคลอรีนที่ 35.453 ไม่ใช่ 35 หรือ 37 ที่เป็นระเบียบ และนั่นก็ไม่ใช่สิ่งที่ไม่แน่ชัด คลอรีนเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยเป็นส่วนผสมของไอโซโทป ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคลอรีน-35 และคลอรีน-37 และค่าที่แสดงไว้คือค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักความอุดมสมบูรณ์ของทุกๆ อะตอมที่คุณพบในธรรมชาติ IUPAC และ NIST จะรักษาน้ำหนักอะตอมมาตรฐานไว้ และเครื่องคำนวณจะใช้ค่าที่เผยแพร่สำหรับทุกองค์ประกอบ ดังนั้นผลลัพธ์จะสอดคล้องกับสิ่งที่คุณได้รับจากตารางธาตุที่พิมพ์ออกมาหรือเอกสารอ้างอิงในห้องปฏิบัติการ
เปลี่ยนน้ำหนักโมเลกุลเป็นกรัมและโมล
เมื่อคุณรู้มวลโมลาร์แล้ว การแปลงระหว่างกรัมและโมลถือเป็นการหารหรือการคูณ:
moles = mass (g) ÷ molar mass (g/mol)
mass (g) = moles × molar mass (g/mol)
ความสัมพันธ์เดี่ยวนั้นเป็นรากฐานในการเตรียมการแก้ปัญหา — จับคู่เครื่องคิดเลขนี้กับเครื่องคิดเลขโมลาริตีช่วยให้คุณเปลี่ยนจากความเข้มข้นเป้าหมายไปยังมวลที่แน่นอนของของแข็งที่คุณต้องการชั่งน้ำหนัก รวมถึงปริมาณสารสัมพันธ์ โดยที่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ทุกตัวในสมการที่สมดุลจะถูกแปลงเป็นมวลโมลาร์ของมันเองเพื่อหาผลผลิตและสารรีเอเจนต์ที่เหลือ