เครื่องคำนวณจำนวนอาโวกาโดร์ - ตัวแปลงโมลเป็นโมเลกุล

เลขอาโวกาโดรคืออะไร?

เลขอาโวกาโดรคือจำนวนอนุภาคในสารหนึ่งโมล ซึ่งมีค่าเท่ากับ 6.02214076 × 10²³ พอดี โมลเป็นหน่วยที่นักเคมีใช้ในการนับอะตอม โมเลกุล หรือไอออน เช่นเดียวกับที่ “โหล” เป็นหน่วยสำหรับนับสิ่งของจำนวนสิบสองชิ้น เครื่องคำนวณนี้ใช้แปลงระหว่างจำนวนโมลกับจำนวนโมเลกุลโดยใช้ค่าคงที่ดังกล่าว

สูตรเลขอาโวกาโดร

จำนวนโมเลกุลเท่ากับจำนวนโมลคูณด้วยค่าคงที่อาโวกาโดร:

$N = n \times N_A$

• $N$ คือจำนวนโมเลกุล (หรืออะตอม ไอออน หรืออนุภาคอื่น ๆ)
• $n$ คือจำนวนโมล
• $N_A$ คือค่าคงที่อาโวกาโดร ซึ่งมีค่า 6.02214076 × 10²³ ต่อโมล

หากต้องการแปลงกลับ ให้หารจำนวนโมเลกุลด้วยค่าคงที่:

$n = N \div N_A$

ตั้งแต่ 2019 เป็นต้นมา ค่าคงที่อาโวกาโดรมีค่าที่แน่นอนนี้ตามนิยาม ค่านี้เป็นหนึ่งในค่าคงที่นิยามทั้งเจ็ดของระบบหน่วยระหว่างประเทศ (SI) จึงไม่มีความไม่แน่นอนจากการวัด

วิธีคำนวณจำนวนโมเลกุลจากจำนวนโมล

1. ใช้จำนวนโมล
2. คูณด้วย 6.02214076 × 10²³
3. ผลลัพธ์คือจำนวนโมเลกุล

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

เริ่มต้นด้วยสาร 2 โมล

$N = 2 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 1.204428152 \times 10^{24}$

ดังนั้น 2 โมลจึงมีโมเลกุลประมาณ 1,204,428,152,000,000,000,000,000 โมเลกุล โดยทั่วไปเขียนเป็น 1.204428 × 10²⁴

วิธีคำนวณจำนวนโมลจากจำนวนโมเลกุล

1. ใช้จำนวนโมเลกุล
2. หารด้วย 6.02214076 × 10²³
3. ผลลัพธ์คือจำนวนโมล

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

เริ่มต้นด้วย 3.01107038 × 10²³ โมเลกุล

$n = 3.01107038 \times 10^{23} \div 6.02214076 \times 10^{23} = 0.5$

ดังนั้น 3.01107038 × 10²³ โมเลกุลจึงรวมกันเป็นครึ่งโมล

การใช้เครื่องคำนวณ

ป้อนค่าในช่องจำนวนโมลเพื่อดูจำนวนโมเลกุล หรือป้อนค่าในช่องจำนวนโมเลกุลเพื่อดูจำนวนโมล หากทั้งสองช่องมีค่า เครื่องคำนวณจะใช้ค่าจากช่องจำนวนโมล สามารถเพิ่มชื่อสารเพื่อใช้อ้างอิงได้ โดยชื่อดังกล่าวจะรวมอยู่ในผลลัพธ์ที่คัดลอก แต่ไม่มีผลต่อการคำนวณ ไม่รองรับจำนวนติดลบ เนื่องจากจำนวนโมลไม่สามารถน้อยกว่าศูนย์ได้ ศูนย์เป็นค่าที่ป้อนได้และให้ผลลัพธ์เป็นศูนย์

การใช้เลขอาโวกาโดร

นักเคมีใช้เลขอาโวกาโดรเพื่อเชื่อมโยงระหว่างสองระดับ ได้แก่ จำนวนโมลที่ใช้ในสมการเคมีดุลกับจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาจริง ค่านี้ปรากฏในวิทยาศาสตร์หลายสาขา

• ปริมาณสัมพันธ์: แปลงระหว่างจำนวนโมลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในสมการเคมี
• กฎของแก๊ส: เชื่อมโยงจำนวนโมเลกุลของแก๊สกับปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิ
• เคมีสารละลาย: หาจำนวนโมเลกุลที่ละลายอยู่ในสารละลายที่ทราบความเข้มข้นโมลาร์
• มวลโมลาร์: แปลงระหว่างมวลของตัวอย่างกับจำนวนโมล ซึ่งจากนั้นจะใช้หาจำนวนโมเลกุลได้
• ชีวเคมี: ประมาณจำนวนโมเลกุลของโปรตีน ดีเอ็นเอ หรือเอนไซม์ที่มีอยู่ในตัวอย่าง

ประวัติของเลขอาโวกาโดร

ค่าคงที่นี้ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี อเมเดโอ อาโวกาโดร (1776–1856) แม้เขาจะไม่เคยวัดค่านี้ ใน 1811 เขาเสนอว่าแก๊สที่มีปริมาตรเท่ากัน ณ อุณหภูมิและความดันเดียวกัน จะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน แนวคิดนี้ปัจจุบันเรียกว่ากฎของอาโวกาโดร

นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย โยฮันน์ โยเซฟ โลชมิดท์ เป็นผู้ประมาณจำนวนโมเลกุลในปริมาตรแก๊สที่กำหนดเป็นครั้งแรกใน 1865 ชื่อ “เลขอาโวกาโดร” เกิดขึ้นภายหลัง โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ฌอง แปร์แร็ง ตั้งชื่อนี้ขึ้นใน 1909 ขณะศึกษาการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน ซึ่งเป็นการสั่นไหวแบบสุ่มของอนุภาคขนาดเล็กที่แขวนลอยอยู่ในของไหล การวัดค่าคงที่ของแปร์แร็งมีส่วนสนับสนุนให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ใน 1926

ใน 2019 การนิยามหน่วยฐาน SI ใหม่ในระดับนานาชาติได้กำหนดค่าคงที่อาโวกาโดรไว้อย่างแน่นอนที่ 6.02214076 × 10²³ ต่อโมล ยุติการวัดเชิงทดลองที่มีความแม่นยำเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดหลายศตวรรษ

คำถามที่พบบ่อย

เลขอาโวกาโดรคืออะไร คือจำนวนอนุภาค เช่น อะตอมหรือโมเลกุล ในสารหนึ่งโมล: 6.02214076 × 10²³

แปลงโมลเป็นโมเลกุลอย่างไร คูณจำนวนโมลด้วย 6.02214076 × 10²³ ตัวอย่างเช่น 2 โมลจะได้ 2 × 6.02214076 × 10²³ = 1.204428 × 10²⁴ โมเลกุล

แปลงโมเลกุลเป็นโมลอย่างไร หารจำนวนโมเลกุลด้วย 6.02214076 × 10²³ ตัวอย่างเช่น 3.01107038 × 10²³ โมเลกุลเมื่อหารด้วยค่าคงที่จะได้ 0.5 โมล

เลขอาโวกาโดรใช้ได้เฉพาะกับโมเลกุลหรือไม่ ไม่ใช่ ค่านี้ใช้ได้กับอนุภาคทุกชนิด รวมถึงอะตอม ไอออน และหน่วยสูตร หนึ่งโมลของอนุภาคเหล่านี้มี 6.02214076 × 10²³ อนุภาค

โมลกับเลขอาโวกาโดรแตกต่างกันอย่างไร โมลเป็นหน่วย คล้ายกับโหล ส่วนเลขอาโวกาโดรคือจำนวนอนุภาคที่ประกอบกันเป็นหนึ่งโมล เช่นเดียวกับที่สิบสองเป็นจำนวนสิ่งของที่ประกอบกันเป็นหนึ่งโหล

เหตุใดเลขอาโวกาโดรจึงมีค่ามาก อะตอมและโมเลกุลมีขนาดเล็กมาก โมเลกุลน้ำหนึ่งโมเลกุลมีขนาดกว้างประมาณ 0.3 นาโนเมตร ต้องใช้โมเลกุลจำนวนมหาศาลจึงจะรวมกันเป็นปริมาณสสารที่สามารถวัดได้ในระดับห้องปฏิบัติการ เช่น หนึ่งกรัม

เอกสารอ้างอิง

1. สำนักงานระหว่างประเทศว่าด้วยน้ำหนักและมาตรฐานการวัด (BIPM), “ระบบหน่วยระหว่างประเทศ (SI),” ฉบับที่ 9, 2019
2. IUPAC, ประมวลศัพท์เคมี (“หนังสือทองคำ”), ฉบับที่ 2, 1997
3. Perrin, J. (1909). “Mouvement brownien et réalité moléculaire.” Annales de Chimie et de Physique, ชุดที่ 8, 18: 1–114.