ความแตกต่างระหว่างมวลสูตรและมวลโมเลกุล

มวลสูตรบางครั้งเรียกว่าน้ำหนักสูตรและแสดงเป็น PF สอดคล้องกับผลรวมของน้ำหนักอะตอมเฉลี่ยของอะตอมทั้งหมดที่มีอยู่ในสูตรเชิงประจักษ์ของสารเคมี ในทางกลับกันมวลโมเลกุลเรียกอีกอย่างว่าน้ำหนักโมเลกุลและแสดงเป็น PM นั้นสอดคล้องกับมวลเฉลี่ยของโมเลกุลหรือหน่วยแยกของสารประกอบโมเลกุล เช่นเดียวกับมวลสูตร มวลโมเลกุลสามารถคำนวณได้โดยการเพิ่มมวลอะตอมเฉลี่ยของอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล ดังนั้นจึงแสดงอยู่ในสูตรโมเลกุล

แม้จะมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน แต่แนวคิดเรื่องมวลสูตรและมวลโมเลกุลก็สัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ทั้งสองคำนวณด้วยวิธีเดียวกันและทั้งสองใช้โดยมีวัตถุประสงค์เดียวกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง จากมุมมองเชิงปฏิบัติ พวกมันแยกไม่ออกจากกัน อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของแนวคิด สิ่งเหล่านี้บ่งบอกถึงความแตกต่างเล็กน้อยที่เกี่ยวข้องกับการใช้คำศัพท์ทางเคมีที่ถูกต้อง

สูตรโมเลกุลและสูตรเอมพิริคัล

เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างระหว่างมวลสูตรและมวลโมเลกุลได้ดีขึ้น จำเป็นต้องชี้แจงความแตกต่างระหว่างสูตรเอมพิริคัลและสูตรโมเลกุล เนื่องจากโดยพื้นฐานแล้ว มวลเหล่านี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าผลรวมของมวลของอะตอมที่มีอยู่ในหนึ่งหรือ ส่วนสูตรอื่นๆ

สูตรโมเลกุล

สูตรโมเลกุลเป็นการแสดงองค์ประกอบทางเคมีของสารโมเลกุลอย่างง่าย ระบุประเภทของอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล ตลอดจนจำนวนอะตอมจริงของแต่ละประเภทที่มีอยู่ในโครงสร้าง ในแง่นี้ แนวคิดของสูตรโมเลกุลสอดคล้องกับสารประกอบโมเลกุลเท่านั้น นั่นคือกับสารประกอบที่ก่อตัวขึ้นจากหน่วยที่ไม่ต่อเนื่องที่เรียกว่าโมเลกุล ซึ่งอะตอมทั้งหมดเชื่อมโยงถึงกันโดยใช้พันธะโควาเลนต์ และปฏิสัมพันธ์ในปัจจุบัน Intermoleculars ที่อ่อนแอของประเภท van der Waals

สูตรโมเลกุลและสารประกอบไอออนิก

การพูดถึงสูตรโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบไอออนิกถือเป็นข้อผิดพลาดทั่วไป ตัวอย่างเช่น มักจะพูดอย่างไม่ใส่ใจว่าสูตร “โมเลกุล” ของโซเดียมคลอไรด์คือ NaCl สิ่งนี้แสดงถึงข้อผิดพลาดทางแนวคิด เนื่องจากโซเดียมคลอไรด์เป็นสารประกอบไอออนิก จึงไม่มีโมเลกุล ไม่มีโซเดียมไอออนจับกับคลอไรด์ไอออนเพียงตัวเดียวเพื่อสร้างหน่วย NaCl ที่ไม่ต่อเนื่อง แต่ทั้งหมดจะจับกับไอออนอื่นๆ ทั้งหมดด้วยแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต นั่นคือโดยพันธะไอออนิก

ในตัวอย่างฟรี นั่นก็เท่ากับว่าในห้องเรียนที่มีนักเรียนชาย 20 คนและนักเรียนหญิง 20 คน ซึ่งแทบจะไม่รู้จักกันเลย มีคู่รักที่หมั้นหมายกัน 20 คู่ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้ว ผู้ชายทุกคนจะมีเพศหญิง แต่ก็ไม่ได้หมายความว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างพวกเขานอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาอยู่ในที่เดียวกัน ในกรณีนี้ จะถูกต้องกว่าหากกล่าวว่าห้องนี้ประกอบด้วยชายและหญิงจำนวนเท่าๆ กัน นี่คือสิ่งที่สูตรของสารประกอบไอออนิกต้องการสื่ออย่างชัดเจน: NaCl ไม่ได้หมายความว่าโซเดียมคลอไรด์ประกอบด้วย “คู่” ของคลอไรด์ไอออนและโซเดียมไอออน แต่ในโซเดียมคลอไรด์มีสัดส่วนของแต่ละไอออนเท่ากัน

สูตรโมเลกุลและมวลโมเลกุล

เนื่องจากสารประกอบไอออนิกไม่ก่อตัวเป็นโมเลกุล การพูดถึงสูตรโมเลกุลของสารประกอบไอออนิกจึงไม่ถูกต้อง สารประกอบโมเลกุลเท่านั้นที่มีสูตรโมเลกุล สารประกอบ โมเลกุล เท่านั้น ที่มีมวลโมเลกุล

ตัวอย่าง:

• สูตรโมเลกุลของเบนซินคือ C ₆ H ₆และมีมวลโมเลกุล 78.11 amu
• สูตรโมเลกุลของน้ำคือ H ₂ O และมีมวลโมเลกุล 18.01 amu
• สูตรโมเลกุลของกลูโคสคือ C ₆ H ₁₂ O ₆และมีมวลโมเลกุล 180.16 amu
• โพแทสเซียมไนเตรตเป็นสารประกอบไอออนิก ไม่มีทั้งสูตรโมเลกุลและมวลโมเลกุล สิ่งที่มีคือสูตรเอมพิริคัลและสูตรมวล

สูตรเอมพิริคัล

สูตรเอมพิริคัลคืออัตราส่วนขั้นต่ำของจำนวนเต็มที่สามารถมีอยู่ระหว่างอะตอมที่ประกอบกันเป็นสารเคมี ตามกฎของสัดส่วนที่แน่นอน สารบริสุทธิ์ทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นไอออนิกหรือโมเลกุล ประกอบขึ้นจากชุดขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกันในสัดส่วนที่คงที่และกำหนดไว้อย่างดี สูตรเอมพิริคัลประกอบด้วยผลรวมของจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งสัดส่วนนี้แทนได้

ตัวอย่างเช่น ดังที่เราได้เห็น เบนซินเป็นสารประกอบโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอน 6 ตัวและไฮโดรเจน 6 ตัว ดังนั้นเราอาจกล่าวได้ว่าในสารนี้ อะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนมีอัตราส่วน 6:6 อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนนี้สามารถลดความซับซ้อนลงเป็นหนึ่งด้วยจำนวนเต็มที่น้อยกว่า ซึ่งก็คือ 1:1 ด้วยเหตุนี้ เราจึงอาจกล่าวได้ว่าสูตรเอมพิริคัลของเบนซีนคือ C H

สูตรเอมพิริคัลและสารประกอบไอออนิก

สูตรเอมพิริคัลไม่เหมือนกับสูตรโมเลกุลที่ใช้กับสารประกอบโมเลกุลเท่านั้น สูตรเอมพิริคัลสามารถนำไปใช้กับสารเคมีประเภทใดก็ได้ ตั้งแต่ธาตุบริสุทธิ์ไปจนถึงสารประกอบไอออนิกที่ผ่านสารประกอบโมเลกุล กล่าวอีกนัยหนึ่ง วิธีเดียวที่ถูกต้องในการแทนสารประกอบไอออนิกคือการใช้สูตรเอมพิริคัล ในขณะที่สารประกอบโมเลกุลสามารถแทนได้ทั้งสูตรเอมพิริคัลและสูตรโมเลกุล

สูตรเอมพิริคัลและมวลสูตร

มวลสูตรแสดงถึงมวลของหน่วยของสูตรเอมพิริคัล และจากจุดนั้นจึงได้ชื่อมา จากสิ่งที่กล่าวข้างต้น สามารถอนุมานได้ว่าในขณะที่สารประกอบโมเลกุลมีความสัมพันธ์กับมวลโมเลกุลแต่ไม่ใช่สารประกอบไอออนิก ทั้งตัวแรกและตัวหลังมีความสัมพันธ์กับมวลที่มีสูตร

การหามวลตามสูตรของสารประกอบไอออนิก

ควรชี้แจงประเด็นสำคัญเกี่ยวกับสูตรเอมพิริคัลและมวลสูตรของสารประกอบไอออนิก มีบางสถานการณ์ที่สูตรเชิงประจักษ์ไม่ตรงกันทุกประการกับสูตรที่เราใช้แทนสารประกอบไอออนิกบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบที่มีไอออนโพลิอะตอมโควาเลนต์ที่มีสูตรง่าย เช่น ออกซาเลต (C 2 O 4 2- ) , เต_ตระไธ_โอ^เนต ( S ₄ O ₆ ^– ) หรือเปอร์ออกไซด์ (O ₂ ^2-). เนื่องจากสูตรเอมพิริคัลพยายามแสดงสัดส่วนขั้นต่ำในการพบอะตอมทั้งหมดของสาร แต่ในกรณีของสารประกอบไอออนิก การแสดงสัดส่วนขั้นต่ำของไอออนที่ประกอบกันมีความสำคัญมากกว่า กล่าวว่าสารประกอบ แต่ไม่ใช่อะตอมเดี่ยว

ในแง่นี้ เราต้องคำนึงว่าเมื่อแสดงสูตรของสารประกอบไอออนิก ไอออนของโพลิอะตอมมิกจะถูกพิจารณาว่าเป็นหน่วยที่แยกจากกันไม่ได้ แม้ว่าตัวห้อยจะลดความซับซ้อนลงไปอีกก็ตาม

ตัวอย่าง

เพื่ออธิบายสิ่งนี้ ให้พิจารณาโพแทสเซียมออกซาเลต ซึ่งเป็นสารประกอบไอออนิกที่ประกอบด้วยออกซาเลตไอออน (C ₂ O ₄ ^2- ) และโพแทสเซียมไอออนบวก (K ⁺ ) โพแทสเซียม 2 ตัวจำเป็นสำหรับออกซาเลตทุกตัว ดังนั้นสูตรสำหรับสารประกอบนี้คือK ₂ C ₂ O ₄ แม้ว่าสูตรนี้จะถูกทำให้ง่ายเป็น KCO ₂ (ซึ่งอันที่จริงแล้วเป็นสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบนี้) สำหรับวัตถุประสงค์ในการกำหนดมวลของสูตรในกรณีนี้ การทำให้เข้าใจง่ายไม่ได้ดำเนินการเพราะมันถือว่าออกซาเลตไอออนเป็นหน่วยแยก

วิธีปฏิบัตินี้ช่วยให้แน่ใจว่าสูตรของสารประกอบไอออนิกและมวลตามสูตรของสารประกอบไอออนิกนั้นสามารถใช้กำหนดจำนวนไอออนของแต่ละชนิดในตัวอย่างได้อย่างแจ่มแจ้งเสมอ

การคำนวณมวลสูตรและมวลโมเลกุล

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว จากมุมมองเชิงปฏิบัติ ทั้งมวลโมเลกุลและมวลสูตรจะถูกคำนวณและใช้ในลักษณะเดียวกัน ในทั้งสองกรณี จะใช้สูตรตามลำดับ โมเลกุลหรือเชิงประจักษ์ แล้วแต่กรณี และเพิ่มมวลอะตอมเฉลี่ยของอะตอมทั้งหมดที่มีอยู่

ขนาดและหน่วยของมวลสูตรและมวลโมเลกุล

เมื่อต้องจัดการกับมวล เป็นที่ชัดเจนว่าทั้งสูตรและมวลโมเลกุลต้องแสดงเป็นหน่วยของมวล ที่กล่าวว่า สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ามวลทั้งสองมีขนาดที่เล็กมากโดยอาศัยการแทนมวลของอะตอมเพียงไม่กี่ตัว ด้วยเหตุผลนี้ แทนที่จะใช้หน่วยเช่น กรัม หรือ กิโลกรัม เพื่อแสดงสูตรหรือมวลโมเลกุล หน่วยมวลอะตอม หรือ amu จึงถูกนำมาใช้

ในแง่นี้ ไม่ถูกต้องที่จะกล่าวว่ามวลโมเลกุลของน้ำคือ 18 กรัม เนื่องจากในความเป็นจริงแล้ว มวลของโมเลกุลของน้ำหนึ่งโมลไม่ใช่แค่หนึ่งโมล ในกรณีนี้ แนวคิดของสูตรและมวลโมเลกุลกำลังสับสนกับมวลโมลาร์ซึ่งไม่เหมือนกัน

ตัวอย่าง

• หามวลโมเลกุลของกรดบิวทาโนอิกซึ่งมีสูตรโมเลกุลคือ C ₃ H ₇ COOH

สารประกอบนี้มีคาร์บอน 4 อะตอม ไฮโดรเจน 8 ตัว และออกซิเจน 2 ตัว ดังนั้นมวลโมเลกุลหรือน้ำหนักโมเลกุลของมันคือ:

PM _C3H7COOH = (4 x PA _C ) + (8 x PA _H ) + (2 x PA _O ) = (4 x 12 amu) + (8 x 1 amu) + (2 x 16 amu) = 88 amu

• หามวลสูตรของแคลเซียมฟอสเฟตที่มีสูตรเชิงประจักษ์คือ Ca ₃ (PO ₄ ) ₂

PF _Ca3(PO4)2 = (3 x PA _Ca ) + (2 x PA _P ) + (8 x PA _O ) = (3 x 40 amu) + (2 x 31 amu) + (8 x 16 amu) = 310 อูมา

โดยใช้สูตรมวลและมวลโมเลกุล

เหตุผลหลักที่คนส่วนใหญ่กำหนดมวลสูตรของสารประกอบไอออนิกหรือมวลโมเลกุลของสารโมเลกุลนั้นเป็นเพราะทั้งสองมีค่าเท่ากับมวลโมลาร์ของพวกมันในทางตัวเลข ค่าเหล่านี้แทนมวลในหน่วยกรัมของสาร 1 โมล ดังนั้นมวลของสูตรและมวลโมเลกุลจึงทำหน้าที่กำหนดจำนวนโมลในตัวอย่างสารโดยอ้อม

ด้วยจำนวนโมล ความเป็นไปได้ในการคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ทุกประเภทเปิดขึ้น ตั้งแต่จำนวนอะตอม ไอออนหรือโมเลกุล ไปจนถึงการจำกัดรีเอเจนต์ สารรีเอเจนต์ส่วนเกิน และผลผลิตประเภทต่างๆ และอื่น ๆ

สรุปความแตกต่างและความคล้ายคลึงกันระหว่างมวลสูตรกับมวลโมเลกุล

ตารางต่อไปนี้สรุปทุกสิ่งที่กล่าวถึงในบทความนี้

อ้างอิง

จะคำนวณน้ำหนักโมเลกุลได้อย่างไร? ตัวอย่างและแบบฝึกหัด (2564, 18 พฤษภาคม). หลักสูตรการสอบเข้า Unibetas ออนไลน์ https://unibetas.com/molecular-weight/

มวลโมเลกุลและน้ำหนักโมเลกุล (น.ป.). ข่าน อคาเดมี่. https://es.khanacademy.org/science/3-secondary-cyt/x2972e7ae3b16ef5b:unit-1-links-and-chemical-reactions/x2972e7ae3b16ef5b:balance-of-reactions-and-stoichiometry/v/molecular-mass- และ-น้ำหนักโมเลกุล

เมดินา, เจ. (2554). เคมี I: ชั้น 4: หัวข้อ 1 ปริมาณสารสัมพันธ์ของสารประกอบ บล็อกของศาสตราจารย์ Jhonny Medina http://quimicaunouc.blogspot.com/p/masa-molecular-masa-formula-y-masa-molar.html

เมอริโน, ม. (2552). นิยามน้ำหนักโมเลกุล — Definition.de . ความหมายของ. https://definicion.de/molecular-weight/

สูตรน้ำหนัก (เคมี) . (2560, 12 มิถุนายน). อภิธานศัพท์เฉพาะ https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/peso-formula