สารชนิดต่าง ๆ ในธรรมชาติจะเกิดในรูปของธาตุหรือสารประกอบ ซึ่งการเขียนสัญลักษณ์ของธาตุเพื่อแสดงจำนวนอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของสารเหล่านั้น เรียกว่า สูตรเคมี ซึ่งสามารถเขียนได้หลายลักษณะ ได้แก่ สูตรอย่างง่ายหรือสูตรเอมพิริคัล สูตรโมเลกุล สูตรโครงสร้าง ซึ่งในส่วนนี้จะกล่าวถึงกฎสัดส่วนคงที่ การพิจารณาร้อยละโดยมวลของธาตุ การหาสูตรโมเลกุลและสูตรอย่างง่ายด้วย

1. สูตรอย่างง่ายหรือสูตรเอมพิริคัล (empirical formula) เป็นสูตรที่แสดงอัตราส่วนอย่างต่ำของจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ เช่น กลูโคสมีสูตรโมเลกุลเป็น C6H12O6 ซึ่งอัตราส่วนอย่างต่ำของ C : H : O เท่ากับ 1 : 2 : 1 ดังนั้น กลูโคสจึงมีสูตรเอมพิริคัลเป็น CH2O

2. สูตรโมเลกุล (molecular formula) เป็นสูตรที่แสดงจำนวนอะตอมของธาตุองค์ประกอบที่มีอยู่จริงใน 1 โมเลกุลของสาร เช่น คาร์บอนไดออกไซด์มีสูตรโมเลกุลเป็น CO2 แสดงว่า 1 โมเลกุล ประกอบด้วยคาร์บอน 1 อะตอม และออกซิเจน 2 อะตอม

3. สูตรโครงสร้าง (structural formula) คือ การเขียนสูตรที่แสดงให้เห็นว่าอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุลมีการสร้างพันธะกันอย่างไร

กฎสัดส่วนคงที่

สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป ซึ่งการรวมตัวของธาตุเกิดเป็นสารประกอบ จะรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนโดยมวล

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการเตรียมสารประกอบบางชนิด พบว่า สารประกอบชนิดหนึ่งที่เตรียมด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน จะมีอัตราส่วนโดยมวลของธาตุที่รวมกันเป็นสารประกอบคงที่เสมอ เขาจึงตั้งเป็นกฎขึ้นมา เรียกว่า กฎสัดส่วนคงที่ ตัวอย่างเช่น สารประกอบคอปเปอร์ (II) ซัลไฟด์ ที่เกิดจากการรวมตัวของทองแดงกับกำมะถันมีอัตราส่วนโดยมวลเท่ากับ 2 : 1 เช่นเดียวกับการเตรียมด้วยวิธีอื่น ซึ่งเป็นไปตามกฎสัดส่วนคงที่

ร้อยละโดยมวลของธาตุ

การหามวลโมเลกุลของสารวิธีหนึ่งอาจทำได้โดยนำมวลอะตอมของธาตุองค์ประกอบใน 1 โมเลกุลของสารนั้นมารวมกัน ดังนั้น ถ้าต้องการทราบว่า 1 โมลของสารมีธาตุองค์ประกอบแต่ละชนิดอยู่ร้อยละเท่าใด สามารถคำนวณได้โดยใช้ความสัมพันธ์ ดังนี้

การหาสูตรโมเลกุลและสูตรอย่างง่าย

1. การคำนวณสูตรเอมพิริคัล มีหลักการ ดังนี้

1. พิจารณาว่าสารที่จะหาสูตรเอมพิริคัลมีธาตุใดประกอบอยู่

2. หามวลของแต่ละธาตุที่เป็นองค์ประกอบในสูตร

3. หาอัตราส่วนโดยโมล โดยนำมวลอะตอมของธาตุไปหารมวลของธาตุนั้น

4. ทำเป็นอัตราส่วนอย่างต่ำ ถ้าเป็นทศนิยม ให้ปัดจุดทศนิยมโดยใช้หลักการ คือ 0.1 – 0.2 ให้ปัดลง ถ้า 0.8 – 0.9 ให้ปัดขึ้น แต่ถ้าหากปัดเศษไม่ได้ให้หาตัวเลขที่มีจำนวนต่ำสุดมาคูณจนกระทั่งปัดได้

2. การคำนวณสูตรโมเลกุล มีหลักการดังนี้

ในการหาสูตรโมเลกุลจำเป็นจะต้องทราบสูตรเอมพิริคัลและมวลโมเลกุลของสารนั้นก่อน แล้วจึงทำการหาค่า n และสูตรโมเลกุลจากความสัมพันธ์ ดังนี้

        มวลโมเลกุล    =    (มวลของสูตรเอมพิริคัล) x n

        สูตรโมเลกุล    =    (สูตรเอมพิริคัล) x n

ปิตุพร พิมพาเพชร