สูตรเคมีของสารประกอบที่พบบ่อย

สูตรเคมีแสดงว่าในสารประกอบมีธาตุใดบ้าง และมีอะตอมหรือไอออนเกี่ยวข้องอยู่กี่ตัว สำหรับสารประกอบโมเลกุล สูตรจะบอกจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในหนึ่งโมเลกุล เช่น $H_2O$ หรือ $CO_2$ ส่วนสำหรับสารประกอบไอออนิก สูตรมักบอกอัตราส่วนจำนวนเต็มอย่างต่ำสุดของไอออนที่จำเป็นต่อการทำให้ประจุสมดุล เช่น $NaCl$ หรือ $CaCO_3$

ถ้าคุณค้นหาเรื่องสารประกอบที่พบบ่อยและสูตรของมัน ให้เริ่มจากสรุปสั้น ๆ นี้ได้เลย

สารประกอบที่พบบ่อยและสูตรเคมีของมัน

สารประกอบ	สูตร	หมายเหตุ
น้ำ	$H_2O$	ต่อหนึ่งโมเลกุลมีไฮโดรเจน 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม
คาร์บอนไดออกไซด์	$CO_2$	ต่อหนึ่งโมเลกุลมีคาร์บอน 1 อะตอม และออกซิเจน 2 อะตอม
แอมโมเนีย	$NH_3$	สารประกอบโมเลกุลที่พบบ่อย ประกอบด้วยไนโตรเจนและไฮโดรเจน
มีเทน	$CH_4$	ไฮโดรคาร์บอนที่ง่ายที่สุด
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์	$H_2O_2$	ไม่ใช่สารชนิดเดียวกับน้ำ
โซเดียมคลอไรด์	$NaCl$	สารประกอบไอออนิกที่มีอัตราส่วนไอออน 1:1
แคลเซียมคาร์บอเนต	$CaCO_3$	พบได้บ่อยในหินปูน ชอล์ก และเปลือกหอย
โซเดียมไบคาร์บอเนต	$NaHCO_3$	เรียกอีกอย่างว่าเบกกิ้งโซดา
โซเดียมไฮดรอกไซด์	$NaOH$	เบสแก่ที่พบบ่อย
แคลเซียมไฮดรอกไซด์	$Ca(OH)_2$	วงเล็บแสดงว่ามีไฮดรอกไซด์ 2 ไอออน
กรดไฮโดรคลอริก	$HCl$	กรดที่พบบ่อย; เมื่อละลายในน้ำมักเขียนเป็น $HCl(aq)$
กรดซัลฟิวริก	$H_2SO_4$	มีไฮโดรเจนที่เป็นกรด 2 อะตอมจับกับซัลเฟต

สูตรเคมีหมายถึงอะไร

สูตรเคมีบอกองค์ประกอบของสาร แต่ความหมายจะขึ้นอยู่กับชนิดของสารประกอบ

สำหรับสารประกอบโมเลกุล เลขห้อยบอกจำนวนจริงของอะตอมแต่ละชนิดในหนึ่งโมเลกุล ใน $CO_2$ ทุกโมเลกุลมีคาร์บอน 1 อะตอม และออกซิเจน 2 อะตอม

สำหรับสารประกอบไอออนิก สูตรเกี่ยวข้องกับสมดุลประจุเป็นหลัก ใน $NaCl$ ไอออน $Na^+$ หนึ่งตัวสมดุลกับ $Cl^-$ หนึ่งตัว ส่วนใน $CaCl_2$ ไอออน $Ca^{2+}$ หนึ่งตัวต้องใช้ $Cl^-$ สองตัว ดังนั้นสูตรจึงมีอัตราส่วน 1:2

ความแตกต่างนี้สำคัญมาก สูตรโมเลกุลมักไม่ย่อให้เล็กลง เพราะถ้าเปลี่ยนจะกลายเป็นอีกสารหนึ่ง $H_2O_2$ คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ไม่ใช่น้ำ ตรงกันข้าม สูตรไอออนิกโดยปกติจะเขียนในอัตราส่วนที่เล็กที่สุดซึ่งยังคงทำให้ประจุสมดุลได้

ตัวอย่างอธิบาย: ทำไมแคลเซียมไฮดรอกไซด์จึงเป็น $Ca(OH)_2$

แคลเซียมเกิดเป็นไอออน $Ca^{2+}$ ส่วนไฮดรอกไซด์คือพหุอะตอมไอออน $OH^-$

เพื่อให้ได้สารประกอบที่เป็นกลาง ประจุบวกและประจุลบรวมกันต้องหักล้างกัน ไอออนแคลเซียมหนึ่งตัวมีประจุ $+2$ จึงต้องใช้ไฮดรอกไซด์สองไอออนซึ่งมีประจุรวม $-2$

$$Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow Ca(OH)_2$$

วงเล็บมีความสำคัญมาก ถ้าเขียนเป็น $CaOH_2$ จะสื่อความหมายต่างออกไป เพราะเลขห้อย 2 จะใช้กับไฮโดรเจนเท่านั้น สูตรที่ถูกต้องคือ $Ca(OH)_2$ ซึ่งแสดงว่ามีหมู่ไฮดรอกไซด์ครบทั้งหมู่ 2 หมู่

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สับสนระหว่างเลขห้อยกับสัมประสิทธิ์

ใน $2H_2O$ สัมประสิทธิ์ 2 หมายถึงน้ำ 2 โมเลกุล ส่วนเลขห้อย 2 หมายถึงน้ำแต่ละโมเลกุลมีไฮโดรเจน 2 อะตอม ทั้งสองอย่างนี้ทำหน้าที่ต่างกัน

ย่อสูตรโมเลกุลทั้งที่ไม่ควรย่อ

$H_2O_2$ ไม่ควรถูกย่อเป็น $HO$ เพราะสูตรโมเลกุลเป็นส่วนหนึ่งของเอกลักษณ์ของสารนั้น

ลืมทำให้ประจุสมดุลในสารประกอบไอออนิก

สำหรับสารประกอบไอออนิก สูตรต้องเป็นกลางทางไฟฟ้า ถ้าประจุยังหักล้างกันไม่หมด แสดงว่าสูตรยังไม่สมบูรณ์

มองข้ามวงเล็บรอบพหุอะตอมไอออน

ในสารประกอบอย่าง $Ca(OH)_2$ หรือ $Al_2(SO_4)_3$ วงเล็บแสดงว่าทั้งไอออนนั้นซ้ำมากกว่าหนึ่งครั้ง ถ้าไม่มีวงเล็บ การอ่านสูตรจะผิดความหมาย

สูตรเคมีถูกใช้เมื่อใด

สูตรเคมีปรากฏทุกครั้งที่คุณต้องการระบุสารชนิดหนึ่งอย่างแม่นยำ สูตรเหล่านี้ใช้ในสมการเคมี สโตอิชิโอเมทรี การคำนวณมวลโมล ป้ายกำกับในห้องปฏิบัติการ เอกสารความปลอดภัย และรายการส่วนประกอบในบริบททางเทคนิค

สูตรเคมียังเป็นสะพานเชื่อมระหว่างชื่อของสารประกอบกับเคมีเชิงปริมาณของมัน ถ้าคุณอ่านสูตรไม่ถูกต้อง ขั้นตอนต่อไป เช่น การดุลสมการหรือการแปลงโมลเป็นมวล จะยากกว่าที่ควรจะเป็น

วิธีง่าย ๆ ในการตรวจสอบสูตร

ลองถาม 4 คำถามสั้น ๆ ดังนี้

1. นี่เป็นสารประกอบโมเลกุลหรือไอออนิก?
2. เลขห้อยตรงกับจำนวนอะตอมหรืออัตราส่วนไอออนที่ต้องการหรือไม่?
3. ถ้าเป็นสารประกอบไอออนิก ประจุรวมสมดุลเป็นศูนย์หรือไม่?
4. ถ้ามีพหุอะตอมไอออนซ้ำ ฉันใช้วงเล็บถูกต้องหรือไม่?

การตรวจสอบเหล่านี้ช่วยจับข้อผิดพลาดของผู้เริ่มต้นได้อย่างรวดเร็ว

ลองทำโจทย์ที่คล้ายกัน

ลองอ่าน $CaCl_2$, $Na_2CO_3$ และ $C_6H_{12}O_6$ ออกมาเป็นคำพูด สำหรับแต่ละสูตร ให้บอกว่าสูตรนั้นอธิบายโมเลกุลหรืออัตราส่วนไอออนอย่างต่ำสุด การเปรียบเทียบแบบนี้เป็นวิธีเร็ว ๆ ในการเช็กว่าคุณเข้าใจแนวคิดนี้จริงหรือไม่