กฎทรงมวล

            ลาวัวซิเยร์ : กฎทรงมวล

         เมื่อเคมีสมัยใหม่เริ่มต้นในศริสตศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์เริ่มที่จะสังเกตปริมาณของสาร จากการทดลองของลาวัวซิเยร์ เพื่อแยกแก๊สออกซิเจนออกมา ในการทดลองของ ลาวัวซิเยร์ มีอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องดังรูป ด้านล่าง โดยที่นำเมอร์คิวรี่(II)ออกไซด์ใส่ลงไปในขวดคอยาวโดยที่คอขวดต่ออยู่กับครอบแก้วรูประฆังมีปริมาตร 40 ลูกบาศก์นิ้วสำหรับเก็บแก๊สที่เผาได้ โดยใช้เตาเผาที่มีถ่าน (charcoal) เป็นเชื้อเพลิง เขาได้ชั่งน้ำหนักของสารเริ่มต้น ก่อนเผาไว้ จากนั้นทำการเผา เมอร์คิวรี่(II)ออกไซด์ เป็นเวลา 12 วัน จะสังเกตได้ว่าระดับน้ำในขวดรูประฆังลดลงแสดงว่าต้องมีแก๊สเกิดขึ้น ทดสอบโดยการจุดเทียนไขได้เปลวไฟที่สว่าง มากกว่าปกติ ส่วนในขวดคอยาวพบว่ามีปรอทเหลว(mercury)

         จากการชั่งน้ำหนักของสารตั้งต้นในขวดคอยาว และผลิตภัณฑ์ เขาพบว่ามวลโดยรวมของผลิตภัณฑ์ มีมวลเท่ากับเมอร์คิวรี่(II)ออกไซด์ที่เริ่มต้น เขาจึงสรุปออกมาเป็นกฎทรงมวล ว่า

"มวลของสารก่อนทำปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลของสารหลังทำปฏิกิริยา"

         ดังนั้น การเผาเมอร์คิวรี่(II)ออกไซด์ (เมอร์คิวริก ออกไซด์)จะให้ผลิตภัณฑ์ออกมา 2 ชนิด ได้แก่ เมอร์คิวรี่ (ปรอทเหลว) และแก๊สออกซิเจน ดังสมการ

รูปแสดง การเผาเมอร์คิวรี่ (II) ออกไซด์ ได้ผลิตภัณฑ์ปรอทเหลว และแก๊สออกซิเจน

ตัวอย่างที่ 1 แวน เฮลมองต์(Van Helmont) ได้ทดลองปลูกต้นหลิวไว้ในกระถางซึ่งใช้ดินปลูก หลังจาก 5 ปีผ่านไปเขาพบว่าน้ำหนักของต้นหลิวเพิ่มขึ้น 75 กิโลกรัม แต่ดินมีมวลลดลงเพียง 0.057 กิโลกรัม เขาเติมน้ำเพียงอย่างเดียวลงในกระถาง เขาจึงสรุปได้ว่ามวลที่เพิ่มขึ้นมาจากน้ำ จงอธิบายและวิเคราะห์เหตุผล

แนวคิด

         การอธิบายของ แวน เฮลมองต์ ในกฎทรงมวล ยังมีส่วนที่ขาดหายไปเนื่องจาก มวลที่เพิ่มขึ้นของต้นไม้ต้องขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์ในการเจริญเติบโตอีกด้วย หรืออาจจะกล่าวได้ว่า ต้นไม้เติบโตได้โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ แร่ธาตุต่างๆ จากดิน และน้ำ

proust : กฎสัดส่วนคงที่

         Joseph Proust เป็นผู้ก่อตั้งกฎนี้ขึ้นมา เขากล่าวว่า สารที่เป็นสารประกอบชนิดเดียวกันมีองค์ประกอบที่เหมือนกัน เช่น 
คอปเปอร์คาร์บอเนต(CuCO₃) ไม่ว่าจะเป็นชนิดที่พบในแร่มาลาไคท์ ที่พบบนหลังคาที่ทำด้วยทองแดง และที่สังเคราะห์ได้ ในห้องปฏิบัติการเคมี ก็จะมีองค์ประกอบเหมือนกัน คือ 57.48% Cu , 5.43% C , 0.91% H และ 36.18% O โดยมวล

คอปเปอร์คาร์บอเนต ในแร่มาลาไคท์	โลหะทองแดงที่ทำเป็นรูปใบไม้	โลหะทองแดงใช้ทำหลังคา ถูกกัดกร่อนให้เป็นคอปเปอร์คาร์บอเนต	สารประกอบคอปเปอร์คาร์บอเนต ที่ได้จากห้องปฏิบัติการ

 

ตัวอย่างที่ 2 ในการเกิดโมเลกุลของน้ำจะต้องใช้ ไฮโดรเจน 2 โมล รวมกับ ออกซิเจน 1 โมล จึงได้โมเลกุลของน้ำ 2 โมล ซึ่งจะเป็นอัตราส่วนอย่างนี้ตลอดไป แสดงได้ดังรูปภาพด้านล่าง

 

ตัวอย่างที่ 3 ปฏิกิริยาระหว่าง A (อะตอม สีฟ้า)กับ B(อะตอม สีเงิน) ดังรูป

         สมการเคมีข้อใดที่อธิบายปฏิกิริยานี้ตามกฎทรงมวล

แนวคิด

         ตามกฎทรงมวลจำนวนอะตอมทั้ง 2 ข้างของสมการต้องเท่ากัน จากรูป ด้านซ้ายมือ นับอะตอมสีฟ้าซึ่งเป็นโมเลกุลอะตอมเดี่ยว ก็คือ A นับได้ทั้งหมด 10 โมเลกุล ส่วนโมเลกุลสีน้ำเงินเป็นโมเลกุลอะตอมคู่ก็คือ B₂ นับได้ทั้งหมด 5 โมเลกุล จากรูปทางขวามือ เมื่อทำปฏิกิริยาแล้วจะได้โมเลกุลที่ประกอบด้วย A₂B₂ นับได้ทั้งหมด 5 โมเลกุล ดังนั้น สามารถเขียนแทนด้วยสมการเคมี คือ

         ทำให้เป็นอัตราส่วนอย่างต่ำ โดย หารด้วย 5 ทั้งสมการ จะได้สมการคือ