คำนวณปริมาณของสารในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับมวลสาร

สมการเคมีที่ดุลแล้ว บอกความสัมพันธ์เชิงปริมาณของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องในสมการเคมีที่ดุลแล้วนั้นได้ จากตัวเลขสัมประสิทธิ์ที่อยู่หน้าสูตรเคมีของสารแต่ละชนิด ปริมาณของสารที่เกี่ยวข้อง

ได้แก่

• จำนวนโมล
• จำนวนอนุภาค (จำนวนอะตอม จำนวนโมเลกุล และ จำนวนไอออน)
• มวลของสาร

ดังเช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของแก๊สมีเทน

เขียนแสดงสมการเคมีที่ดุลได้ดังสมการ (1)

จากสมการ (1) หมายความว่า แก๊สมีเทน 1 โมล ต้องการใช้แก๊สออกซิเจน 2 โมล

ในการทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ คือ ไม่เหลือสารตั้งต้นใดเลย 

และเกิดผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น คือ เกิดน้ำ จำนวน 2 โมล และ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จำนวน 1 โมล

การคำนวณเพื่อเปลี่ยนมวลของสารตั้งต้น ให้เป็นมวลของผลิตภัณฑ์ สามารถทำได้โดยผ่านสมการเคมีที่ดุลแล้ว

ตัวอย่างเช่น

สมการที่ดุลแล้ว เขียนในรูปทั่วไปแทนด้วย A  2B มีขั้นตอนในการเปลี่ยนมวลของสาร A เป็นมวลของสาร B ได้ดังนี้

1. เปลี่ยนมวลของสาร A ให้เป็นจำนวนโมลของสาร A โดยใช้ความสัมพันธ์ว่า สาร A 1 โมล จะมีมวลเท่ากับมวลโมเลกุลของสาร A
2. เปลี่ยนจำนวนโมลของสาร A ให้เป็นจำนวนโมลของสาร B โดยใช้สัดส่วนตัวเลขสัมประสิทธิ์หน้าสูตรเคมีของสาร A และ สาร B
3. เปลี่ยนจำนวนโมลของสาร B ให้เป็นมวลของสาร B โดยใช้ความสัมพันธ์ว่า สาร B 1 โมล จะมีมวลเท่ากับมวลโมเลกุลของสาร B

ในทำนองเดียวกัน มวลของผลิตภัณฑ์ ก็สามารถเปลี่ยนให้เป็นมวลของสารตั้งต้น ได้เช่นกัน

วิธีทำ เราต้องเขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นให้ถูกต้อง พร้อมสมดุลสมการ ดังแสดงในสมการ (2)

1. เปลี่ยนมวลของน้ำตาลกลูโคส 45.3 กรัม ให้เป็นจำนวนโมลของน้ำตาลกลูโคส โดยคำนวณหามวลโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสก่อนจากมวลอะตอม และจำนวนอะตอมแต่ละชนิดธาตุที่เป็นองค์ประกอบ ในที่นี้น้ำตาลกลูโคสมีจำนวนอะตอมของคาร์บอน 6 โมลอะตอม จำนวนอะตอมไฮโดรเจน 12 โมลอะตอม และ จำนวนอะตอมออกซิเจน 6 โมลอะตอม จะได้น้ำหนักโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส เป็น 180.2 กรัม/โมลโมเลกุล

ดังนั้น 

2. เปลี่ยนจำนวนโมลของกลูโคส ให้เป็นจำนวนโมลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยใช้ความสัมพันธ์ของเลขสัมประสิทธิ์หน้าสูตรเคมีของแต่ละสารในสมการที่สมดุลแล้ว จากสมการ (2) พบว่า กลูโคส 1 โมล เปลี่ยนเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 6 โมล

3. เปลี่ยนจำนวนโมลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ให้เป็นมวลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยคำนวณหามวลโมเลกุลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เช่นเดียวกับวิธีการหามวลโมเลกุลของกลูโคส ได้มวลโมเลกุลของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เป็น 44.0 กรัม/โมลโมเลกุล

การคำนวณโดยวิธีการตัดหน่วย อธิบายได้ดังนี้

1. หาจำนวนโมลของกลูโคสจาก กรัมกลูโคส และมวลโมเลกุลกลูโคส ..... ขั้นตอนนี้ ได้หน่วย โมล กลูโคส
2. หาจำนวนโมลของ CO₂ จากความสัมพันธ์ของเลขสัมประสิทธิ์ของการดุลสมการเคมีระหว่างกลูโคส กับ CO₂ ….. ขั้นตอนนี้ ได้หน่วย โมล CO₂
3. คำนวณหามวลของ CO₂ หากลำดับขั้นตอนการตัดหน่วยทำได้ถูกต้อง จะคงเหลือหน่วยของจำนวนที่ต้องการหาเท่านั้น