ปฏิกิริยาเคมี : ค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม

เมื่อเราเขียนสมการเคมีที่สมดุลแล้วลงไป ปริมาณของสารตั้งต้นที่ต้องใช้ระหว่าง การเกิดปฏิกิริยาก็จะถูกระบุลงไปด้วย เหมือนกับปฏิกิริยาเคมีครั้งนี้ ที่ซึ่งอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม และ 1 โมเลกุลของออกซิเจน จะก่อให้เกิดโมเลกุลของคาร์บอน มอนออกไซด์ถึง 2 โมเลกุล ตัวเลขที่ระบุไว้ข้างหน้าสารตั้งต้น แต่ละตัวในสมการเคมี จะถูกเรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์ ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์นี้จะแสดงอัตราส่วน ระหว่างจำนวนอะตอมของคาร์บอน โมเลกุลของออกซิเจนและคาร์บอนมอนออกไซด์ ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาด้วย แล้วทำไมอะตอมของคาร์บอนกับโมเลกุลของ คาร์บอนมอนออกไซด์ต้องเป็น 2 ด้วยล่ะ ก็เพราะอะตอมพวกนั้นจะจับกันเป็นคู่ อยู่ในโมเลกุลของออกซิเจนน่ะสิ ในอากาศน่ะไม่มีอะตอมของออกซิเจน ตัวไหนอยู่ตัวเดียวโดดๆหรอก ดังนั้น 2 อะตอมของออกซิเจนนี่แหละ คือขั้นต่ำที่จะดึงมาใช้ตอนเริ่มต้นได้ พูดง่ายๆก็คือเราต้องทำให้โมเลกุลของ คาร์บอนมอนออกไซด์มีจำนวนที่แน่นอนก่อน แล้วเราต้องใช้โมเลกุลของออกซิเจน เท่าไหร่กันนะ ง่ายมากเลย ในการทำให้เกิด คาร์บอนมอนออกไซด์ 2 โมเลกุลขึ้นมานั้น เราต้องการ 1 โมเลกุลของออกซิเจน โดยมีปริมาณครึ่งหนึ่งของจำนวนเดิม และถ้าต้องการสร้าง 10 โมเลกุลของ คาร์บอนมอนออกไซด์ขึ้นมา เราก็ต้องใช้ปริมาณครึ่งหนึ่งของโมเลกุล ของออกซิเจน ซึ่งก็คือ 5 ซึ่งในกรณีที่จะสร้าง 1 โมเลกุลของ คาร์บอนมอนออกไซด์ขึ้นมา ครึ่งหนึ่งของโมเลกุลของออกซิเจน คือสิ่งที่เราต้องใช้ แต่เดี๋ยวก่อน ครึ่งหนึ่ง ของโมเลกุลงั้นเหรอ แต่เราเพิ่งคุยกันว่าไม่มีอะตอมของ ออกซิเจนตัวไหนที่อยู่ตัวเดียวนี่นา แต่จริงๆแล้ว นี่มันต่างกันลิบลับเลยนะ อะตอมของออกซิเจนยังจับกันอยู่เป็นคู่ และค่าสัมประสิทธิ์ 0.5 ของมัน จะแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลพวกนั้น มีจำนวนแค่ครึ่งเดียว ไม่ใช่ว่าโมเลกุลถูกแบ่งครึ่ง ค่าครึ่งหนึ่งของโมเลกุลของออกซิเจน ที่อยู่ในสมการเคมีนั้น แตกต่างจากอะตอมเดี่ยว ของออกซิเจนอย่างสิ้นเชิง ยังรู้สึกว่ามันซับซ้อนอยู่ไหม งั้นลองมา ดูอีกสักหนึ่งตัวอย่างก็แล้วกัน ไอรอนออกไซด์และคาร์บอนจะทำให้เกิด เหล็กบริสุทธิ์และคาร์บอนไดออกไซด์ตามมา มาช่วยตั้งคำถามกันดีกว่า ต้องใช้อะตอมของคาร์บอนเท่าไหร่ สำหรับไอรอนออกไซด์แต่ละหน่วย ในการเกิดปฏิกิริยานี้ขึ้น เราต้องทำให้สมการสมดุลก่อน ไอรอนออกไซด์ประกอบไปด้วยเหล็ก 2 อะตอม และออกซิเจน 3 อะตอม หลังการเกิดปฏิกิริยา อะตอมของออกซิเจนทั้ง 3 อะตอม ก็จะไปปรากฎอยู่ที่คาร์บอนไดออกไซด์ ดังนั้น จะต้องใช้โมเลกุลของคาร์บอน ไดออกไซด์เท่าไหร่ ถึงจะทำให้ข้างขวาของสมการมีจำนวน อะตอมของออกซิเจนเท่ากับ 3 อะตอม โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์แต่ละตัวจะ ประกอบไปด้วย 2 อะตอมของออกซิเจน ดังนั้นจำนวนโมเลกุลที่ต้องใช้ จึงต้องมีค่าเป็น 1.5 นั่นเอง 1.5 โมเลกุลกับ 2 อะตอมของ ออกซิเจนแต่ละตัว จะทำให้มี 3 อะตอมของออกซิเจนเกิดขึ้นมา ซึ่งนั่นคือจำนวนที่เราต้องการเป๊ะ เหมือนกับตัวอย่างแรกที่กล่าวไป โมเลกุลที่มีอยู่นั้นไม่ได้ถูกแบ่งครึ่ง แต่มันคือจำนวนโมเลกุลที่ มีค่าเป็น 1.5 เท่า และมีขนาดใหญ่เท่ากับ หน่วยของไอรอนออกไซด์ ทีนี้ก็มาทำสมการนี้ให้สมดุลกันเถอะ ต้องใช้อะตอมของคาร์บอนเท่าไหร่ จึงจะทำให้เกิด 1.5 โมเลกุลของ คาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นมาได้ ใช่แล้ว ก็ต้องใช้ 1.5 อะตอม ของคาร์บอนน่ะสิ แล้วมันหมายความว่าอะตอมพวกนี้ ถูกแบ่งครึ่งออกไปหรือเปล่า ไม่เลย ไม่มีอะตอมตัวไหนถูกแบ่งครึ่งหรอก อย่างไรก็ตาม สำหรับแต่ละ Fe 2 O 3 นั้น เราต้องใช้อะตอมของคาร์บอน ปริมาณ 1.5 เท่าตัว และสุดท้าย อะตอมของเหล็กที่อยู่ทางขวา ก็จะมีค่าเป็น 2 เท่านี้สมการของเราก็สมดุลกันแล้ว 1 มวลของหน่วยสูตรของไอรอนออกไซด์ บวกกับ 1.5 อะตอมของคาร์บอน จะได้เป็น 2 อะตอมของเหล็ก บวกด้วย 1.5 โมเลกุล ของคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ถ้าเราอยากได้จำนวนที่เป็นค่าตัวเลข ทั้งหมดที่มีอยู่ในสมการล่ะก็ ก็สามารถทำได้โดยการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ ของสารตั้งต้นทุกตัวขึ้นเป็นสองเท่า แต่คำถามก็คือ จะต้องใช้อะตอมของคาร์บอนปริมาณเท่าไหร่ จึงจะทำให้มวลของหน่วยสูตรเข้ากันพอดี กับของไอรอนออกไซด์ ซึ่งคำตอบก็คือ 1.5 เหมือนเดิมนั่นแหละ