วิธีการ คำนวณหามวลอะตอม

ดาวน์โหลดบทความ

ดาวน์โหลดบทความ

ภายในบทความนี้:

ดูตารางธาตุเพื่อหามวลอะตอม

คำนวณหามวลอะตอมของแต่ละอะตอม

คำนวณหามวลอะตอมสัมพัทธ์ (น้ำหนักอะตอม) ของธาตุนั้น

บทความที่เกี่ยวข้อง

ข้ออ้างอิง

มวลอะตอมคือผลบวกของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมหรือโมเลกุลเดียว แต่มวลของอิเล็กตรอนนั้นน้อยมากจนแทบจะไม่มีผลอะไร จึงไม่ได้นำมาใช้ในการคำนวณด้วย นอกจากนี้มวลอะตอมยังมักจะใช้กล่าวถึงมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปทั้งหมดของธาตุหนึ่งธาตุ ถึงแม้ในทางเทคนิคแล้วจะไม่ถูกต้องนักก็ตาม ที่จริงแล้วคำนิยามที่สองนี้เป็นของมวลอะตอมสัมพัทธ์หรือน้ำหนักอะตอมของธาตุหนึ่งธาตุ น้ำหนักอะตอมเป็นค่ามวลเฉลี่ยของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของธาตุนั้น นักเคมีต้องแยกมวลอะตอมทั้งสองประเภทนี้ออกจากกันเวลาคำนวณ เพราะถ้าได้ค่ามวลอะตอมที่ไม่ถูกต้อง จะส่งผลให้คำนวณผลการทดลองผิดพลาด

ขั้นตอน

วิธีการ 1

วิธีการ 1 ของ 3:

ดูตารางธาตุเพื่อหามวลอะตอม

ดาวน์โหลดบทความ

1. 
   1
   ทำความรู้จักหน่วยของมวลอะตอม. มวลอะตอมซึ่งเป็นมวลของอะตอมหนึ่งอะตอมหรือโมเลกุลหนึ่งโมเลกุลจะใช้หน่วยมวลตามมาตรฐานของเอสไอ เช่น กรัม กิโลกรัม ก็ได้ แต่มวลอะตอมนั้นเล็กมากเกินกว่าจะใช้หน่วยเอสไอได้ ฉะนั้นจึงมักจะใช้เป็นหน่วยมวลอะตอม (unified atomic mass units มักจะย่อสั้นๆ ว่า "u" หรือ"amu") หนึ่งหน่วยมวลอะตอมมีค่าเท่ากับ 1/12 ของมวลคาร์บอน-12

   • หน่วยมวลอะตอมจะบอกมวลของธาตุหรือโมเลกุลนั้นหนึ่งโมลในหน่วยกรัม นี้เป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากเมื่อต้องนำมาใช้ในการคำนวณ เพราะสามารถเปลี่ยนหน่วยกรัมมาเป็นหน่วยโมลหรือเปลี่ยนจากหน่วยโมลมาเป็นหน่วยกรัมได้ง่าย
2. 
   2
   หามวลอะตอมในตารางธาตุ. ตารางธาตุส่วนใหญ่จะให้มวลอะตอมสัมพัทธ์ของแต่ละธาตุมา (น้ำหนักอะตอม) มวลอะตอมจะเป็นตัวเลขที่อยู่ด้านล่างของช่องสี่เหลี่ยมแต่ละช่องหรืออยู่ใต้สัญลักษณ์ธาตุแต่ละธาตุ มวลอะตอมจะมีจุดทศนิยมเสมอ และไม่อยู่ในรูปจำนวนเต็ม

   • มวลอะตอมสัมพัทธ์ที่แสดงอยู่ในตารางธาตุเป็นมวลอะตอมเฉลี่ย ของธาตุที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน ธาตุทางเคมีจะมีไอโซโทป ที่แตกต่างกัน ไอโซโทปคือธาตุชนิดเดียวกันที่มีมวลต่างกันเพราะจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสไม่เท่ากัน ฉะนั้นมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่แสดงอยู่ในตารางธาตุจึงเป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุหนึ่งธาตุ ไม่ใช่มวลอะตอมของธาตุนั้นอะตอมเดียว
   • มวลอะตอมสัมพัทธ์ที่ได้แสดงอยู่ในตารางธาตุนำมาใช้ในการคำนวณหามวลโมลาร์ของอะตอมและโมเลกุล มวลอะตอมซึ่งอยู่ในตารางธาตุมีหน่วยเป็น amu ก็จริง แต่ในทางเทคนิคแล้วไม่มีหน่วย แต่เมื่อต้องการหามวลโมลาร์หรือมวลของอะตอมธาตุนั้นหนึ่งโมล (ในหน่วยกรัม) ก็จะมีการแปลงหน่วยด้วยการนำมวลอะตอมมาคูณกับ 1 กรัม/โมล
3. 
   3
   รู้วาตัวเลขที่แสดงอยู่ในตารางธาตุเป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุนั้น. อย่างที่ได้กล่าวไปแล้วมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่แสดงอยุู่ใต้สัญลักษณ์ธาตุแต่ละธาตุเป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปทั้งหมดของธาตุน้ั้น ค่านี้เป็นเป็นค่าที่นำมาใช้ในการคำนวณมากมายอย่างเช่น มวลโมลาร์ของโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมหลายอะตอม แต่เมื่อต้องมาใช้คำนวณอะตอมแต่ละอะตอม บางครั้งรู้แค่ตัวเลขนี้ยังไม่พอ

   • เพราะนี้คือมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปต่างๆ หลายไอโซโทป มวลอะตอมที่แสดงอยู่ในตารางธาตุจึงไม่ใช่ค่ามวลอะตอมที่แท้จริง ของอะตอมหนึ่งอะตอม
   • เวลาคำนวณหามวลอะตอมของอะตอมแต่ละตัว เราต้องนำจำนวนโปรตอนและนิวตรอนในอะตอมหนึ่งอะตอมมาคิดด้วย
   โฆษณา

วิธีการ 2

วิธีการ 2 ของ 3:

คำนวณหามวลอะตอมของแต่ละอะตอม

ดาวน์โหลดบทความ

1. 
   1
   หาเลขอะตอมของธาตุนั้นหรือไอโซโทปนั้น. เลขอะตอมคือจำนวนโปรตอนในธาตุนั้น เป็นตัวเลขที่ไม่เคยเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนทั้งหมดมีโปรตอนหนึ่งตัวและมีแต่ อะตอมไฮโดรเจนเท่านั้นที่มีโปรตอนหนึ่งตัว โซเดียมมีเลขอะตอม 11 เพราะนิวเคลียสของธาตุนี้มีโปรตอนสิบเอ็ดตัว ออกซิเจนมีเลขอะตอม 8 เพราะนิวเคลียสของธาตุนี้มีโปรตอนแปดตัว เราสามารถหาเลขอะตอมของธาตุต่างๆ ได้ในตารางธาตุ ตารางธาตุแทบจะทุกตารางธาตุจะแสดงเลขอะตอมไว้เหนือสัญลักษณ์ธาตุ เลขอะตอมนี้จะเป็นจำนวนเต็มเสมอ

   • สมมติว่าเรากำลังศึกษาอะตอมของคาร์บอน คาร์บอนมีโปรตอนหกตัวเสมอ ฉะนั้นเราจึงรู้ว่าเลขอะตอมของคาร์บอนคือ 6 พอมาตรวจดูที่ตารางธาตุ ก็จะเห็นว่าช่องของคาร์บอน (C) มีเลข"6" อยู่ที่เหนือสัญลักษณ์ธาตุ นี้เป็นการบอกว่าเลขอะตอมของธาตุคาร์บอนคือหก
   • เลขอะตอมของธาตุหนึ่งไม่ได้มีผลโดยตรงต่อมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่แสดงอยู่ในตารางธาตุ ถึงแม้ธาตุที่อยู่ต้นตารางธาตุอาจดูเหมือนมีมวลอะตอมเป็นสองเท่าของเลขอะตอม แต่มวลอะตอมไม่ได้คำนวณจากการนำสองไปคูณเลขอะตอม
2. 
   2
   หาจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียส. จำนวนนิวตรอนในอะตอมของธาตุใดธาตุหนึ่งอาจมีการเปลี่ยนแปลงไปบ้าง ถ้าอะตอมสองอะตอมมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน แสดงว่าอะตอมทั้งสองอะตอมนั้นเป็นของธาตุเดียวกันแต่ไอโซโทปต่างกัน อย่างที่กล่าวไปแล้วจำนวนโปรตอนของธาตุหนึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่จำนวนนิวตรอนในอะตอมของธาตุนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุนั้นจึงต้องในรูปทศนิยม

   • เราสามารถรู้จำนวนนิวตรอนได้จากชื่อไอโซโทปของธาตุนั้น ตัวอย่างเช่น คาร์บอน-14 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติของคาร์บอน-12 เราจะเห็นว่าไอโซโทปหนึ่งจะมีตัวเลขทำเป็นตัวยกวางไว้ก่อนสัญลักษณ์ธาตุนั้น ตัวอย่างเช่น¹⁴C เราสามารถหาจำนวนนิวตรอนได้จากการนำจำนวนโปรตอนไปลบออกจากเลขไอโซโทป 14 – 6 = 8 ผลลัพธ์ที่ได้แสดงว่าคาร์บอนไอโซโทปนี้มีนิวตรอน 8 ตัว
   • คาร์บอน ¹²C มีนิวตรอนทั้งหมดหกตัว คาร์บอนไอโซโทปนี้เป็นไอโซโทปที่พบมากที่สุด โดยพบเกือบ 99% ของอะตอมคาร์บอนทั้งหมด คาร์บอนที่มีนิวตรอน 7 ตัว (¹³C) พบ 1% อะตอมคาร์บอนชนิดอื่นที่มีนิวตรอนมากกว่าหรือน้อยกว่า 6 หรือ 7 ตัวพบได้น้อยมาก
3. 
   3
   นำจำนวนโปรตอนและนิวตรอนมาบวกกัน. นี้คือมวลอะตอมของอะตอมนั้น ไม่ต้องคำนึงถึงจำนวนอิเล็กตรอนที่โคจรอยู่รอบนิวเคลียส เพราะมวลรวมของมันน้อยมากเสียจนไม่มีผลต่อคำตอบของเราเท่าไหร่

   • อะตอมคาร์บอนมีโปรตอน 6 ตัว + นิวตรอน 6 ตัว = 12 มวลอะตอมของอะตอมคาร์บอนนี้คือ 12 ในอีกกรณีหนึ่งคาร์บอน-13 นี้มีโปรตอน 6 ตัว + นิวตรอน 7 ตัว = 13 น้ำหนักอะตอมของคาร์บอนนี้คือ 13
   • น้ำหนักอะตอมที่แท้จริงของคาร์บอน-13 คือ 13.003355 และน้ำหนักนี้มีความเที่ยงตรงกว่าเพราะเป็นน้ำหนักที่ได้จากการวัดในห้องทดลอง
   • มวลอะตอมจะมีค่าใกล้เคียงกับเลขไอโซโทปของธาตุนั้น ตัวเลขไอโซโทปจะกลายเป็นมวลอะตอมเพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น สาเหตุที่น้ำหนักจากการวัดในห้องทดลองมีค่าสูงกว่าตัวเลขไอโซโทปเล็กน้อยเพราะรวมน้ำหนักของอิเล็กตรอนด้วย
   โฆษณา

วิธีการ 3

วิธีการ 3 ของ 3:

คำนวณหามวลอะตอมสัมพัทธ์ (น้ำหนักอะตอม) ของธาตุนั้น

ดาวน์โหลดบทความ

1. 
   1
   รู้ว่าธาตุที่ต้องการหามวลอะตอมสัมพัทธ์เป็นไอโซโทปไหน. นักเคมีจะรู้ว่าตนกำลังหามวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุไอโซโทปไหนโดยการใช้เครื่องมือพิเศษที่เรียกว่าแมสสเปกโตรมิเตอร์ (mass spectrometer) แต่ถ้าเราเป็นเพียงนักเรียนนักศึกษา ข้อมูลไอโซโทปจะมีไว้ให้แล้วในแบบฝึกหัด เป็นค่าที่ไดรับการยอมรับจากวงการวิทยาศาสตร์

   • ในบทความนี้เราจะมาหามวลอะตอมสัมพัทธ์ของคาร์บอน-12 และ คาร์บอน-13
2. 
   2
   หาความอุดมสัมพัทธ์ของแต่ละไอโซโทป. ไอโซโทปแต่ละไอโซโทปของธาตุหนึ่งปรากฏในอัตราส่วนต่างกัน อัตราส่วนจะแสดงออกมาในรูปของเปอร์เซ็นต์ ไอโซโทปบางไอโซโทปพบได้มาก แต่ไอโซโทปบางไอโซโทปพบได้ยาก บางครั้งพบได้ยากจนแทบจะไม่สามารถตรวจพบได้ ข้อมูลนี้สามารถหาได้จากการใช้แมสสเปกโตรมิเตอร์หรือค้นจากหนังสืออ้างอิงวิชาเคมี

   • ความอุดมสัมพัทธ์ของคาร์บอน-12 คือ 99% และความอุดมสัมพัทธ์ของคาร์บอน-13 คือ 1% คาร์บอนไอโซโทปอื่นนั้นก็มี แต่มีอยู่ในปริมาณน้อยมากจนไม่ได้รับความสนใจ บทความนี้จึงไม่มีตัวอย่างของไอโซโทปอื่นมาให้
3. 
   3
   นำสัดส่วนของแต่ละไอโซโทปมาคูณกับมวลอะตอมของมัน. นำเปอร์เซ็นต์ของความอุดมสัมพัทธ์มาคูณกับมวลอะตอมของมัน (เขียนเป็นทศนิยม) นำเปอร์เซ็นต์ของความอุดมสัมพัทธ์มาหารด้วย 100 เพื่อแปลงให้เป็นเลขทศนิยม เปอร์เซ็นต์ที่ถูกแปลงแล้วนำมาบวกกันจะได้เท่ากับ 1

   • มาดูที่คาร์บอน-12 และคาร์บอน-13 คาร์บอน-12 มีมากถึง 99% ส่วนคาร์บอน-13 มีแค่ 1% ให้นำ 12 (มวลอะตอมของคาร์บอน-12) มาคูณ 0.99 และให้นำ 13 (มวลอะตอมของคาร์บอน-13) มาคูณกับ 0.01
   • หนังสืออ้างอิงวิชาเคมีจะให้ข้อมูลสัดส่วนไอโซโทปของธาตุทั้งหมดเป็นเปอร์เซ็นต์ ตำราเรียนวิชาเคมีส่วนใหญ่มีข้อมูลนี้ที่ท้ายเล่ม แมสสเปกโตรมิเตอร์ก็สามารถให้ข้อมูลสัดส่วนของไอโซโทปที่ต้องการตรวจสอบได้เช่นกัน
4. 
   4
   นำผลคูณมาบวกกัน. นำผลคูณจากขั้นตอนก่อนหน้านี้มาบวกกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือมวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุนั้น เป็นมวลอะตอมเฉลี่ยของไอโซโทปธาตุนั้น ถ้ากล่าวถึงธาตุทั่วไป ไม่ใช่ไอโซโทปเฉพาะของธาตุนั้น เราจะใช้ค่านี้

   • ในตัวอย่างของเราผลคูณของคาร์บอน 12 คือ 12 x 0.99 = 11.88 ส่วนผลคูณของคาร์บอน-13 คือ 13 x 0.01 = 0.13 มวลอะตอมสัมพัทธ์คือ 11.88 + 0.13 = 12.01
   โฆษณา

สิ่งของที่ใช้

• หนังสืออ้างอิงวิชาเคมี
• เครื่องคิดเลข