วิทยาศาสตร์: สมการเคมี

สมการเคมีเป็นสัญลักษณ์ที่แสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารตั้งต้น (อาจเป็นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล อะตอม หรือไอออนก็ได้) เพื่อเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ โดยเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ และสูตรโมเลกุลที่เป็นตัวแทนของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ

ตัวอย่างสมการเคมี

สมการเคมีโดยทั่วไปแล้วจะใช้สัญลักษณ์แทนของธาตุต่าง ๆ มีลูกศรที่ชี้จากด้านซ้ายของสมการไปทางด้านขวาเพื่อบ่งบอกว่าสารตั้งต้น(reactant)ทางด้านซ้ายมือ ทำปฏิกิริยาเกิดสารใหม่ขึ้นมาเรียกว่าผลิตภัณฑ์ (product)ทางด้านขวามือ ดังนั้น จากสมการเคมีเราสามารถใช้คำนวณหาได้ว่าใช้สารตั้งต้นเท่าไรแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเท่าไร

จากกฎทรงมวลเราจึงต้องทำให้แต่ละข้างของสมการต้องมีจำนวนอะตอม และประจุที่เท่ากัน เรียกว่า การดุลสมการ ซึ่งมีข้อสังเกตดังนี้

                  1. พยายามดุลธาตุที่เหมือนกันให้มีจำนวนอะตอมทั้งสองด้านเท่ากันก่อน
                  2. ในบางปฏิกิริยามีกลุ่มอะตอมให้ดุลเป็นกลุ่ม
                  3. ใช้สัมประสิทธิ์(ตัวเลขที่ใช้วางไว้หน้าอะตอม)ช่วยในการดุลสมการ แล้วนับจำนวนอะตอมแต่ละข้างให้เท่ากัน

ตัวอย่างที่ 1 จงดุลสมการต่อไปนี้

แนวคิด จากสมการ ให้ดุล Fe ก่อน ซึ่งด้านซ้ายมี 1 อะตอม ด้านขวามี 2 อะตอม ดังนั้นต้องใส่สัมประสิทธิ์ด้านซ้ายเป็น 2

ดุล O₂ ด้วย สัมประสิทธิ์ 3/2

ทำให้เป็นเลขจำนวนเต็มโดยการ x 2 ทั้งสมการ

จะได้สมการสุดท้ายคือ

ตัวอย่างที่ 2 จงดุลสมการต่อไปนี้

ในสมการเคมีสามารถบอกอัตราส่วนแสดงจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลของสาร ซึ่งเทียบได้โดยตรงกับจำนวนโมลที่ใช้

ในการคำนวณมีขั้นตอน ดังนี้

1. เขียนและดุลสมการเคมี (สัมประสิทธิ์หน้าสมการเคมีที่ดุลแล้วทำให้ทราบอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน)

2. จากโจทย์ อาจกำหนดปริมาณของสารในหน่วยต่างๆ เช่น มวล หรือ ปริมาตร ดังนั้นต้องเปลี่ยนให้เป็นหน่วยโมล

3. นำจำนวนโมลของสารที่ได้ในข้อ 2 ไปคำนวณ เพื่อหาปริมาณของสารตามที่โจทย์ต้องการ โดยเทียบกับอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ได้จากข้อ 1

เช่น ถ้าโจทย์กำหนดปริมาณสาร A และให้หาประมาณสาร B ที่เกิดขึ้น

ความสัมพันธ์ของสมการเคมีกับการคำนวณ

ตัวอย่างที่ 3 แอมโมเนียมซัลเฟต (NH₄)₂SO₄ใช้เป็นวัตถุดิบผลิตปุ๋ย เตรียมได้โดยการผ่านแก๊สแอมโมเนีย (NH₃) ลงในสารละลาย 65% ของกรดซัลฟิวริกที่มีความหนาแน่น 1.55 g/mL ต้องใช้กรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) ปริมาตรเท่าไรในการทำปฏิกิริยากับ 1.00 กิโลกรัมของแก๊สแอมโมเนีย เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาพอดี

แนวคิด ต้องเขียนสมการเคมีก่อน และดุลสมการด้วย