7. สารละลายและคอลลอยด์ 32 p 237-268

237 บทที่ 7 สารละลายและคอลลอยด์ สารละลายเป็นสารเน้ือเดียวที่ประกอบด้วยตวั ละลายและตัวทำละลาย ตัวละลายมที ง้ั สถานะของแขง็ ของเหลว และแก๊ส เชน่ เดยี วกบั ตัวทำละลาย จงึ ทำใหส้ ารละลายมีทงั้ 3 สถานะ เช่นเดยี วกนั เชน่ ทองเหลอื งเปน็ สารละลายสถานะของแข็ง น้ำเชอื่ มเปน็ สารละลายในสถานะ ของเหลว และอากาศเป็นสารละลายในสถานะแกส๊ ถ้าสารละลายเกิดจากการผสมของสารท่ีมสี ถานะ เดียวอยใู่ ห้ถือว่าสารที่มปี รมิ าณมากกวา่ เปน็ ตวั ทำละลาย แตห่ ากเกดิ จากการผสมของสารต่างสถานะ กนั ให้ถือว่าสารท่มี สี ถานะเดยี วกันกบั สารละลายเปน็ ตัวทำละลาย นอกจากน้ีสารละลายยังมอี ีกหลาย หน่วยความเข้มข้นขนึ้ อยู่ปริมาณและชนิดของตัวละลายและตวั ทำละลาย แตส่ ่วนใหญ่ในห้องปฏิบัติ การจะมนี ้ำเปน็ ตวั ทำละลาย ดังนนั้ หากสารละลายที่ไม่ระบุชนิดของตัวทำละลายให้ทราบโดยทว่ั กัน ว่ามนี ำ้ เป็นตวั ทำละลาย ในการใช้งานตอ้ งทราบความเข้มข้นและวิธีการเตรียมเพ่อื การนำไปใชง้ านได้ อยา่ งถูกต้อง ในบทนจ้ี ะอธิบายถงึ ชนดิ ของสารละลาย หน่วยความเข้มขน้ การเตรยี มสารละลาย ปัจจัยท่ีมผี ลต่อการละลาย สมบตั คิ อลลิเกทิฟและคอลลอยด์ ชนิดของสารละลาย (Types of solutions) สารละลาย (Solution) เกิดจากการผสมของตัวละลาย (Solute) ในตัวทำละลาย (Solvent) อาจมี 2 ชนิดหรือมากกว่าไดเ้ ป็นสารเน้ือเดียวกัน ซง่ึ ถา้ สารละลายมนี ำ้ เปน็ ตัวทำละลาย เรยี กวา่ สารละลายในนำ้ (Aqueous solution) (รานี สวุ รรณพฤกษ์, 2560 : 8) แสดงดัง ภาพประกอบท่ี 7.1 โมเลกลุ ของตวั ละลาย (ข้ันที่ 1) และโมเลกุลของตัวทำละลาย (ขน้ั ท่ี 2) จะแยก ออกจากกนั จากนน้ั เกดิ การผสมกนั เปน็ สารละลาย (ขน้ั ท่ี 3)

238 ข้ันท่ี 1 ΔH 1 ตวั ละลาย ขัน้ ที่ 3 ขั้นที่ 2 ΔH ΔH 3 2 สารละลาย ตัวทำละลาย ภาพประกอบท่ี 7.1 โมเลกลุ ของตัวละลายและตัวทำละลายจะแยกออกจากกนั จากนัน้ เกดิ การผสม กันเปน็ สารละลาย ที่มา : ดดั แปลงจาก Zumdahl, S.S. and Zumdahl, S.A. (2007 : 490) โดยท่วั ไปสารละลายแบ่งตามสถานะได้เป็น 3 ชนดิ ได้แก่ สารละลายแกส๊ สารละลาย ของเหลว และสารละลายของแข็ง ดงั ตารางท่ี 7.1 แสดงชนิดของสารละลายในแตล่ ะสถานะ โดย สถานะของสารละลายคอื สถานะของตัวทำละลาย สว่ นตวั ละลายเปน็ ไดท้ ้ังสถานะของแขง็ ของเหลว หรอื แก๊ส (รานี สุวรรณพฤกษ์, 2560 : 8) ตารางท่ี 7.1 ชนิดของสารละลาย สารละลาย ชนิดของสารละลาย ตวั อย่าง ในสถานะต่าง ๆ ในแต่ละสถานะ สารละลายแกส๊ อากาศ แก๊สในแกส๊ นำ้ ในอากาศ สารละลายของเหลว ของเหลวในแก๊ส ไอของแข็ง I2 ในอากาศ ของแขง็ ในแกส๊ นำ้ โซดา (CO2 ในนำ้ ) สารละลายของแขง็ แอลกอฮอลใ์ นนำ้ แก๊สในของเหลว เกลือแกงในน้ำ ของเหลวในของเหลว H2 ใน Pd ของแขง็ ในของเหลว Hg ใน Au Cu ใน Au แก๊สในของแข็ง ของเหลวในของแขง็ ของแขง็ ในของแข็ง ทีม่ า : ดดั แปลงจาก รานี สวุ รรณพฤกษ์ (2560 : 8)

239 นอกจากนย้ี ังสามารถจำแนกความสามารถในการละลายแบ่งเปน็ 3 ชนิด คือ สารละลายไม่ อม่ิ ตัว (Unsaturated solution) โดยตัวละลายมคี วามสามารถในการละลายได้น้อยกว่าปริมาณน้อย สดุ หรอื ตัวละลายยังสามารถละลายได้อกี ส่วนสารละลายอิ่มตวั (Saturated solution) ตวั ละลาย ละลายได้ปรมิ าณสงู สุดที่อณุ หภมู ิหนง่ึ และสารละลายอิ่มตวั ยง่ิ ยวด (Supersaturated solution) ตวั ละลายละลายได้มากกวา่ สารละลายอม่ิ ตวั แต่ไม่เสถียรเม่ือเวลาผ่านไป ตวั ละลายบางสว่ นจะแยก ออกมาในรูปผลึก (ทวชี ัย อมรศกั ด์ิชัย และคณะ, 2560 : 277 และพนิ ติ ิ รตะนานุกลู และคณะ, 2559 : 31) ดังภาพประกอบท่ี 7.2 แสดงการเกิดผลกึ ของสารละลายอ่ิมตัวย่งิ ยวด (ก) เม่ือเตมิ ผลึก ขนาดเล็กของโซเดยี มอะซิเตต (ข) และ (ค) เกิดผลึกขึน้ อยา่ งรวดเร็วจากเดิม (ก) (ข) (ค) ภาพประกอบท่ี 7.2 การเกดิ ผลึกของสารละลายอมิ่ ตัวยง่ิ ยวด ทม่ี า : ดดั แปลงจาก Ebbing, D. D. and Gammon, S. D. (2007 : 482) หนว่ ยความเข้มขน้ (Concentration units) ในการศึกษาเชิงปริมาณ เราจำเปน็ ต้องทราบความเขม้ ข้น (Concentration) ของ สารละลาย ซ่งึ ต้องทราบปรมิ าณของตวั ละลายท่ีอยใู่ นสารละลาย ในท่ีนี้จะพิจารณากนั 4 หน่วยคอื ร้อยละ โมลารติ ี โมแลลิตี และเศษส่วนโมล 1. ร้อยละ (Percent) เป็นหนว่ ยทบี่ อกปริมาณร้อยละของตัวละลายท่ีอยู่ในสารละลาย ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ดงั น้ี

240 1.1 ร้อยละโดยมวล (Percent by mass) รอ้ ยละโดยมวล (รอ้ ยละโดยน้ำหนัก) หมายถึง น้ำหนักของตัวละลายทล่ี ะลายอยู่ สารละลาย 100 หน่วยเดยี วกัน (พนิ ติ ิ รตะนานุกูล และคณะ, 2559 : 33) เขยี นหน่วยเป็น %w/w เช่น สารละลาย NaCl 20 %w/w หมายถงึ ในสารละลาย 100 กรัม จะมี NaCl ละลายอยู่ 20 กรมั รอ้ ยละโดยมวล = มวลของตัวละลาย (g) x 100 มวลของสารละลาย (g) (มวลของตวั ละลาย + มวลของตัวทำละลาย) ตวั อย่างที่ 7.1 นำโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) 20 กรัม มาละลายในน้ำ 180 กรัม จงหาความเขม้ ขน้ ของ สารละลายกลูโคสในหนว่ ยรอ้ ยละโดยมวล วิธที ำ แนวคดิ โจทย์ใหห้ าร้อยละโดยมวล ร้อยละโดยมวล = มวลของตัวละลาย (g) x 100 มวลของสารละลาย (g) 20 g NaCl = 20 g NaCl + 80 g H2O x 100 = 2 %w/w ดังนั้น สารละลายกลูโคสมคี วามเขม้ ข้นร้อยละ 2 โดยมวล 1.2 ร้อยละโดยปรมิ าตร (Percent by volumn) ร้อยละโดยปริมาตร หมายถึง ปริมาตรของตวั ละลายทลี่ ะลายอยสู่ ารละลาย 100 หนว่ ยเดียวกนั เขยี นหน่วยเป็น %v/v (รานี สวุ รรณพฤกษ์, 2560 : 19) เช่น สารละลาย C2H5OH 10 %v/v หมายถงึ ในสารละลาย 100 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร จะมี C2H5OH ละลายอยู่ 10 ลกู บาศก์ เซนตเิ มตร (cm3) ร้อยละโดยปริมาตร = ปริมาตรของตัวละลาย (cm3) x 100 ปริมาตรของสารละลาย (cm3) (ปรมิ าตรของตัวละลาย + ปริมาตรของตัวทำละลาย)

241 ตัวอยา่ งที่ 7.2 ต้องนำกรดซัลฟวิ ริก (H2SO4) มาก่ีลูกบาศกเ์ ซนติเมตร มาเติมในน้ำเพื่อใหไ้ ด้ สารละลายปริมาตร 250 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร โดยใหส้ ารละลายมคี วามเขม้ ขน้ รอ้ ยละ 2 โดยปริมาตร วิธีทำ แนวคดิ โจทย์ใหห้ าปรมิ าตรของตัวละลาย รอ้ ยละโดยปริมาตร = ปริมาตรของตัวละลาย (cm3) x 100 ปริมาตรของสารละลาย (cm3) 2 %v/v = ปริมาตรของตัวละลาย H2SO4 x 100 250 cm3 สารละลาย ปรมิ าตรของตัวละลาย = 5 cm3 ดังน้นั ตอ้ งนำกรดซลั ฟิวรกิ (H2SO4) มา 5 ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร 1.3 รอ้ ยละโดยมวลตอ่ ปรมิ าตร (Percent by mass/volumn) ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร หมายถึง มวลของตัวละลายที่ละลายอยสู่ ารละลาย 100 ลกู บาศก์เซนติเมตร เขยี นหนว่ ยเป็น %w/v (รานี สุวรรณพฤกษ์, 2560 : 19) เช่น สารละลาย NaOH 5 %w/v หมายถึง ในสารละลาย 100 ลกู บาศกเ์ ซนติเมตร จะมี NaOH ละลายอยู่ 5 กรัม รอ้ ยละโดยมวลต่อปริมาตร = มวลของตัวละลาย (g) x 100 ปรมิ าตรของสารละลาย (cm3) (ปริมาตรของตัวละลาย + ปริมาตรของตวั ทำละลาย) ตวั อยา่ งท่ี 7.3 สารละลายนำ้ ตาลทราย (C12H22O11) เข้มข้นรอ้ ยละ 20 โดยมวลต่อปริมาตร มคี วาม หนาแนน่ 1.09 กรมั ต่อลกู บาศกเ์ ซนติเมตร ถ้ามีน้ำตาลทราย 4 กรมั จะมีตัวทำละลายอยกู่ ่ีกรมั วธิ ที ำ แนวคิด โจทย์ให้หามวลของตวั ทำละลาย รอ้ ยละโดยมวลปรมิ าตร = มวลของตัวละลาย (g) x 100 ปริมาตรของสารละลาย (cm3) 20 %w/v = 4 g C12H22O11 x 100 ปรมิ าตรของสารละลาย

242 ปรมิ าตรของสารละลาย = 20 cm3 แตโ่ จทยถ์ ามหามวลของตวั ทำละลาย จึงต้องเปล่ยี นหนว่ ยของสารละลายจาก cm3 เป็น g มวล (g) ความหนาแนน่ (g/cm3) = ปริมาตร (cm3) 1.09 g/cm3 = มวล (g) ปรมิ าตร 20 cm3 มวลของสารละลาย = 21.8 กรัม ดังนนั้ มวลของตวั ทำละลาย = มวลของสารละลาย – มวลของตวั ละลาย = 21.8 – 4 = 17.8 กรมั 2. โมลาริตี (Molarity) โมลาริตี หมายถึง จำนวนโมลของตวั ละลายทลี่ ะลายอยู่ในสารละลาย 1,000 ลูกบาศก์ เซนตเิ มตร หรอื 1 ลูกบาศกเ์ ดซิเมตร เขียนหนว่ ยเปน็ โมลตอ่ ลกู บาศก์เดซิเมตร (mol/dm3) (พนิ ติ ิ รตะนานกุ ูล และคณะ, 2559 : 31) เชน่ สารละลาย NaOH 2 mol/dm3 หมายถงึ ในสารละลาย 1 ลกู บาศกเ์ ดซเิ มตร จะมี NaOH ละลายอยู่ 2 โมล โมลารติ ี = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) ปรมิ าตรของสารละลาย (dm3) ตัวอย่างท่ี 7.4 นำโพแทสเซยี มไฮดรอกไซด์ (KOH) จำนวน 14 กรมั มาละลายในน้ำจนมีปรมิ าตร 2,000 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร สารละลายน้จี ะมีความเข้มขน้ กี่โมลาร์ วธิ ที ำ แนวคิด โจทย์ใหห้ าความเขม้ ข้น 1. เปล่ยี นหนว่ ยตัวละลายเป็น mol mol = มวล (g) มวลโมเลกุล (Mw)

243 = 14 g KOH 56 g/mol KOH = 0.25 mol KOH 2. เปลีย่ นหนว่ ยสารละลายเป็น dm3 1 dm3 ปรมิ าตรสารละลาย (dm3) = 2,000 cm3 X 1,000 cm3 = 2 dm3 สารละลาย 3. หาความเขม้ ข้นในหน่วยโมลาร์ โมลาร์ = จำนวนโมลของตวั ละลาย (mol) ปรมิ าตรของสารละลาย (dm3) 0.25 mol KOH = 2 dm3 สารละลาย = 0.125 mol/dm3 ดงั น้นั สารละลายโพแทสเซยี มไฮดรอกไซด์มีความเขม้ ข้น 0.125 mol/dm3 3. โมแลลิตี (Molality) โมแลลิตี หมายถงึ จำนวนโมลของตัวละลายทลี่ ะลายอยู่ในตัวทำละลาย 1,000 กรัม หรือ 1 กิโลกรมั เขยี นหนว่ ยเปน็ โมลต่อกิโลกรมั (mol/kg) (รานี สวุ รรณพฤกษ์, 2560 : 19) เช่น สารละลาย NaOH 2 mol/kg หมายถงึ ในตัวทำละลาย 1 กโิ ลกรัม จะมี NaOH ละลายอยู่ 2 โมล โมแลลิตี = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) มวลของตัวทำละลาย (kg)

244 ตวั อย่างที่ 7.5 เมื่อนำกลโู คส (C6H12O6) จำนวน 18 กรัม มาละลายในนำ้ 250 กรมั จะไดส้ ารละลาย กลโู คสมีความเข้มขน้ ก่ีโมลต่อกโิ ลกรมั วิธีทำ แนวคิด โจทยใ์ หห้ าความเขม้ ข้น 1. เปลย่ี นหนว่ ยตัวละลายเป็น mol mol = มวล (g) มวลโมเลกุล (Mw) = 18 g C6H12O6 180 g/mol C6H12O6 = 0.1 mol C6H12O6 2. เปลย่ี นหนว่ ยตวั ทำละลายเป็น kg มวลของตวั ทำละลาย (kg) = 250 g X 1 kg 1,000 g = 0.25 kg H2O 3. หาความเขม้ ขน้ ในหน่วยโมแลล โมแลล = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) มวลของตวั ทำละลาย (kg) = 0.1 mol C6H12O6 0.25 kg H2O = 0.4 mol/kg ดงั นนั้ สารละลายกลูโคสมคี วามเขม้ ข้น 0.4 mol/kg

245 4. เศษส่วนโมล (Mole fraction) เศษสว่ นโมล หมายถึง จำนวนโมลขององคป์ ระกอบนนั้ ส่วนด้วยจำนวนโมลทั้งหมด เขียน หนว่ ยเป็น X (รานี สวุ รรณพฤกษ์, 2560 : 20) เช่น สารละลายประกอบด้วย A และ B เปน็ องคป์ ระกอบ ถา้ ต้องการหาเศษสว่ นโมล ของ A ( XA ) หมายถงึ จำนวนโมลของ A ส่วนดว้ ยจำนวน โมลทัง้ หมด (จำนวน โมลของ A + จำนวนโมลของ B) XA = จำนวนโมลของ A จำนวนโมลของ A + จำนวนโมลของ B ตวั อยา่ งท่ี 7.6 เม่ือนำสาร A 0.5 โมล มาผสมกับสาร B 4.5 โมล จงหาเศษส่วนโมลของสาร A วิธที ำ แนวคิด โจทย์ให้หาเศษสว่ นโมลของ A XA = จำนวนโมลของ A จำนวนโมลของ A + จำนวนโมลของ B = 0.5 mol A 0.5 mol A + 4.5 mol B = 0.1 ดงั นั้น สารละลาย A มเี ศษส่วนโมลเท่ากบั 0.1 ตวั อย่างท่ี 7.7 เม่ือนำโซเดยี มไฮดรอกไซด์จำนวน 5 กรัม มาละลายในนำ้ 50 กรมั จงหาความ หนาแนน่ ในหน่วยตา่ ง ๆ ดงั น้ี (ความหนาแน่นของ NaOH = 2.1 g/cm3 และความหนาแน่นของน้ำ = 1 g/cm3) 1) ร้อยละโดยมวล 2) รอ้ ยละโดยปรมิ าตร 3) ร้อยละโดยมวลตอ่ ปริมาตร 4) โมลาร์ 5) โมแลล วธิ ีทำ 1) แนวคดิ โจทย์ให้หาร้อยละโดยมวล ร้อยละโดยมวล = มวลของตัวละลาย (g) x 100 มวลของสารละลาย (g)

246 = 5 g NaOH H2O x 100 5 g NaCl + 50 g = 9.09 %w/w ดงั น้นั สารละลาย NaOH มคี วามเข้มข้นรอ้ ยละ 9.09 โดยมวล 2) แนวคดิ โจทย์ใหห้ าร้อยละโดยปรมิ าตร 2.1) เปล่ียนหน่วยของตวั ละลายจาก g เป็น cm3 ความหนาแน่น (g/cm3) = มวล (g) ปริมาตร (cm3) 2.01 g/cm3 = 5 g NaOH ปรมิ าตร cm3 ปรมิ าตรของ NaOH = 2.49 cm3 2.2) นำปริมาตรของตัวละลายมาแทนค่าในสูตร ปรมิ าตรของตวั ละลาย (cm3) รอ้ ยละโดยปรมิ าตร = ปริมาตรของสารละลาย (cm3) x 100 = 2.49 cm3 NaOH x 100 2.49 cm3 NaOH + 50 cm3 H2O = 4.74 %v/v ดังนั้น สารละลาย NaOH มคี วามเข้มขน้ ร้อยละ 4.74 โดยปริมาตร

247 3) แนวคดิ โจทย์ใหห้ ารอ้ ยละโดยมวลตอ่ ปริมาตร ร้อยละโดยมวลปรมิ าตร = มวลของตัวละลาย (g) x 100 ปริมาตรของสารละลาย (cm3) 5 g NaOH = 2.49 cm3 NaOH + 50 cm3 H2O x 100 = 9.53 %w/v ดังน้นั สารละลาย NaOH มคี วามเขม้ ขน้ ร้อยละ 9.53 โดยมวลต่อปริมาตร 4) แนวคดิ โจทย์ใหห้ าความเข้มข้นโมลาร์ 4.1) เปลยี่ นหนว่ ยตัวละลายเปน็ mol mol = มวล (g) มวลโมเลกลุ (Mw) = 5 g NaOH 40 g/mol KOH = 0.125 mol NaOH 4.2) เปลีย่ นหนว่ ยสารละลายเป็น dm3 1 dm3 ปริมาตรสารละลาย (dm3) = 52.49 cm3 X 1,000 cm3 = 0.05249 dm3 สารละลาย

248 4.3) หาความเข้มขน้ ในหน่วยโมลาร์ จำนวนโมลของตวั ละลาย (mol) โมลาร์ = ปริมาตรของสารละลาย (dm3) = 0.125 mol NaOH 0.5249 dm3 สารละลาย = 2.38 mol/dm3 ดงั นั้น สารละลาย NaOH มีความเขม้ ข้น 2.38 โมลต่อลูกบาศกเ์ ดซเิ มตร 5) แนวคิด โจทยใ์ ห้หาความเขม้ ขน้ โมแลล 5.1) เปลยี่ นหนว่ ยตัวละลายเปน็ mol mol = มวล (g) มวลโมเลกุล (Mw) = 5 g NaOH 40 g/mol KOH = 0.125 mol NaOH 5.2) เปลีย่ นหนว่ ยตวั ทำละลายเป็น kg มวลของตัวทำละลาย (kg) = 50 g X 1 kg 1,000 g = 0.05 kg H2O

249 5.3) หาความเข้มขน้ ในหน่วยโมแลล โมแลล = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) มวลของตัวทำละลาย (kg) = 0.125 mol NaOH 0.05 kg H2O = 2.5 mol/kg ดังนั้น สารละลาย NaOH มีความเข้มข้น 2.5 โมลต่อกโิ ลกรมั การเตรียมสารละลาย (Preparing a solution) ในการวเิ คราะหต์ วั อยา่ งมสี ่ิงต่าง ๆ ทีส่ ำคัญในการวิเคราะห์ตัวอย่างให้ได้ผลที่ดี ได้แก่ การ เกบ็ ตวั อย่าง การเตรียมตวั อย่าง เทคนคิ การวิเคราะห์ และการเตรียมสารละลาย (แมน้ อมรสทิ ธ์ิ และ คณะ, 2558 : 25 และศภุ ชัย ใช้เทยี มวงศ์, 2555 : 3) ซง่ึ ในการเตรียมสารละลายสำหรับการวิเคราะห์ นัน้ สามารถเตรยี มไดจ้ ากของแขง็ และการเตรยี มได้จากของเหลวใหไ้ ดส้ ารละลายตามความเขม้ ข้นท่ี ตอ้ งการ ซงึ่ ในแตล่ ะวธิ จี ะมีรายละเอียดในการคำนวณและการเตรยี มในหัวข้อต่อไป 1. การเตรยี มสารละลายจากของแข็ง (Preparing a solution from solid) การเตรยี มสารละลายจากของแข็งทำได้โดยการชัง่ สารที่ตอ้ งการเตรียมดว้ ยเครื่องชัง่ ละเอียด และละลายด้วยตัวทำละลายให้ไดต้ ามปรมิ าตรทต่ี ้องการด้วยการเติมตัวทำละลายให้ได้พอดี ขดี วดั ปรมิ าตร (พนิ ติ ิ รตะนานุกลู และคณะ, 2559 : 31-32) คำนวณได้จากสตู ร g = CxV Mw 1,000 โดย g = นำ้ หนักของสาร (กรัม) Mw = มวลโมเลกลุ ของสาร C = ความเขม้ ขน้ ของสารละลายท่ตี ้องการ (mol/dm3) V = ปริมาตรของสารละลายท่ีต้องการ (cm3)

250 ตวั อยา่ งท่ี 7.8 ถา้ ต้องการเตรยี มโซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) ใหม้ คี วามเขม้ ข้น 0.01 โมลต่อ ลูกบาศกเ์ ดซเิ มตร ปรมิ าตร 100 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร จะต้องชัง่ Na2CO3 จำนวนกกี่ รัม วิธีทำ แนวคิด โจทย์ให้หานำ้ หนักของ Na2CO3 g = CxV Mw 1,000 นำ้ หนกั g Na2CO3 = 0.01 mol/dm3 x 100 cm3 106 g/mol Na2CO3 1,000 cm3/dm3 = 0.106 g Na2CO3 ดังนน้ั ตอ้ งช่งั นำ้ หนกั ของ Na2CO3 0.106 กรัม 2. การเตรียมสารละลายจากของเหลว (Preparing a soulution from liquid) สารละลายสตอ็ ก (Stock solution) เปน็ สารละลายมาตรฐานท่เี ตรียมขึ้นให้มีความเข้มข้น สงู หากนำไปใชใ้ นงานตอ้ งทำให้เจือจางให้มคี วามเขม้ ข้นตำ่ ตามทต่ี ้องการ เน่ืองจากบางครงั้ การ เตรยี มให้ได้สารละลายทมี่ ีความเขม้ ข้นตำ่ ไมส่ ามารถทำได้โดยตรง อาจเกิดความคลาดเคลื่อน เนอื่ งจากใชป้ ริมาณสารน้อย จงึ ต้องเตรียมจากสารละลายที่มคี วามเข้มข้นสงู ก่อนแล้วค่อยทำการ เจอื จางตามความเข้มขน้ ทตี่ ้องการ (ศิวพนั ธุ์ ชอู ินทร์, 2560 : 37) สารละลายท่ีเตรยี มได้ตอ้ งอยใู่ น ภาชนะปดิ เน่อื งจากตวั ทำละลายอาจเกิดการระเหยได้ ทำให้ความเขม้ ข้นเกิดการเปลยี่ นแปลงจาก ความเขม้ ขน้ ทต่ี ้องการ (พรพรรณ อดุ มกาญจนนนั ท์, 2560 : 4) สารละลายเจือจาง (Diluted solution) คือ สารละลายที่มีตัวละลายน้อยกวา่ สารละลาย ความเข้มข้นเดมิ เพ่อื ใหไ้ ด้ความเข้มขน้ ท่ีต้องการ โดยตัวทำละลายส่วนใหญ่จะใชน้ ้ำเป็นตวั ทำละลาย (สราวฒุ ิ สมนาม, 2557 : 25) จากภาพประกอบที่ 7.3 จะเห็นไดว้ า่ เมอ่ื ทำการเจือจางสารละลายมี เพียงปริมาตรของสารละลายเทา่ นั้นที่เพ่ิมมากขนึ้ แตจ่ ำนวนอนภุ าคของตวั ละลายไมม่ ีการ เปล่ยี นแปลง ซง่ึ คำนวณไดจ้ ากสูตร

251 (ก) สารละลายทีม่ ีความเขม้ ขน้ สงู กว่า (ข) สารละลายที่มคี วามเขม้ ขน้ ต่ำกว่า ภาพประกอบที่ 7.3 การเจือจางของสารละลายที่ไม่ได้มกี ารเปลีย่ นแปลงจำนวนอนภุ าคของตวั ละลาย (จำนวน 18 อนุภาค) ทมี่ า : ดัดแปลงจาก Chang, R. (2010 : 150) C1V1 = C2V2 โดย C1 = ความเข้มข้นของสารละลายเรม่ิ ตน้ V1 = ปรมิ าตรของสารละลายเร่ิมตน้ C2 = ความเข้มขน้ ของสารละลายเจอื จาง V2 = ปริมาตรของสารละลายที่ตอ้ งการเจอื จาง ตัวอย่างที่ 7.9 ถา้ สารละลายโพแทสเซียมไดโครเมต (K2Cr2O7) เขม้ ขน้ 0.2 โมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร ปรมิ าตร 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเติมน้ำลงไปอีก 400 ลูกบาศก์เซนติเมตร จงหาความเขม้ ขน้ ของสารละลายน้ีเม่อื เตมิ น้ำลงไป วิธีทำ แนวคดิ โจทยใ์ ห้หาความเขม้ ขน้ ของสารละลายเมอ่ื เติมน้ำลงไป C1V1 = C2V2 0.2 mol/dm3 x 100 cm3 = C2 x 500 cm3 C2 = 0.04 mol/dm3 ดังนัน้ ความเข้มขน้ ของสารละลายนีเ้ มอื่ เตมิ นำ้ ลงไปมคี ่าเท่ากับ 0.04 โมลต่อลูกบาศกเ์ ดซเิ มตร

ความสามารถในการละลาย 252 (g ัตวถูกละลาย/100 g H2O) ในการเตรยี มสารละลายตอ้ งเตรียมในขวดวัดปริมาตร แต่สารท่เี ตรียมไดค้ วรใส่ภาชนะขวด สีชาหรอื ขวดแก้วใสแทนการเก็บในขวดวัดปรมิ าตร โดยสารละลายกรดควรเก็บในขวดแกว้ และ สารละลายเบสควรเกบ็ ในขวดพอลิเอทลิ ีนความหนาแนน่ สงู ส่วนสารละลายทั่วไปควรเก็บในขวดสีชา ซึง่ สารละลายทเี่ ตรยี มได้ควรบอกรายละเอียดฉลากของสารเคมี ความเขม้ ขน้ วนั เดือนปี เปน็ ตน้ สารละลายบางชนดิ อาจจำเป็นต้องเก็บไวใ้ นตเู้ ย็น เพราะความเขม้ ข้นและปรมิ าตรอาจเปลี่ยนไปตาม อณุ หภูมิ หากนำมาใชง้ านให้นำมาต้ังท่ีอุณหภมู ิห้องก่อนการใช้งาน (ศวิ พันธุ์ ชอู นิ ทร์, 2560 : 38-39) ปัจจัยท่ีมผี ลตอ่ การละลาย (Effect on solubility) สำหรบั สารละลายแตล่ ะชนดิ จะมีความสามารถในการละลายแตกตา่ งกนั ซง่ึ ปจั จัยท่ีมีผล ต่อการละลาย ไดแ้ ก่ อุณหภมู ิและความดนั โดยมรี ายละเอียดในหัวข้อต่อไป 1. ผลของอณุ หภมู ติ ่อความสามารถในการละลาย (The effect of temperature on solubility) ภาพประกอบท่ี 7.4 แสดงความสามารถในการละลายของเกลือที่อณุ หภูมิต่าง ๆ กนั จะ เห็นไดว้ า่ เกลือ NaCl KNO3 และ CuSO4 มีความสามารถในการละลายเพมิ่ ขนึ้ เมอื่ อณุ หภูมเิ พิ่มขน้ึ ในขณะทเี่ กลอื Ce2(SeO4)3 มคี วามสามารถในการละลายลดลงเมือ่ เพมิ่ อุณหภูมิ (Ebbing, D. D. and Gammon, S. D, 2007 : 487) ดงั นัน้ จะเห็นไดว้ า่ อุณหภมู ิมผี ลตอ่ ความสามารถในการละลาย 250 KNO3 200 150 100 CuSO4 50 NaCl 0 Ce2(SeO4)3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 อณุ หภมู ิ (ºC) ภาพประกอบที่ 7.4 ความสามารถในการละลายของสารประกอบไอออนิกบางชนดิ ท่ีอุณหภูมิตา่ ง ๆ ทีม่ า : ดัดแปลงจาก Ebbing, D. D. and Gammon, S. D. (2007 : 487)

253 2. ผลของความดนั ต่อความสามารถในการละลาย (The effect of pressure on solubility) ความดันจะมีผลต่อความสามารถในการละลายของแก๊สแต่ไมม่ ีผลต่อของแข็งและของเหลว โดยความสามารถในการละลายของแกส๊ จะแปรผันตรงต่อความดันของแก๊สเหนอื สารละลาย โดยถา้ ความดันเพ่ิมมากข้ึนจะสง่ ผลใหจ้ ำนวนโมเลกุลทว่ี ิ่งชนกบั ผวิ ของของเหลวมจี ำนวนมากขนึ้ ซึ่งจะทำให้ โมเลกุลละลายในสารละลายไดม้ ากขึ้น (ทวีชยั อมรศักดชิ์ ยั และคณะ, 2560 : 288-289 และ Brown, T.L. et al., 2015 : 542) ดังภาพประกอบที่ 7.5 แสดงการกระจายตวั ของแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างวัฏภาคแกส๊ และสารละลาย เมื่อกดลูกสบู ลง (เพ่ิมความดนั ) จะทำให้แกส๊ CO2 ละลายในสารละลายได้มากข้นึ ลกู สูบ แกส๊ CO2 สารละลาย CO2 ภาพประกอบท่ี 7.5 ผลของความดันทมี่ ีต่อการละลายของแกส๊ ทีม่ า : ดัดแปลงจาก Brown, T.L. et al. (2015 : 542) สมบัติคอลลิเกทฟิ (Colligative properties) สมบัติคอลลเิ กทฟิ (Colligative properties) คือ สมบตั ิทางกายภาพทข่ี ้นึ อย่กู ับจำนวน อนุภาคของตวั ละลายในตวั ทำละลายบริสทุ ธ์ิ สง่ ผลให้สมบัติทางกายภาพบางอย่างของสารละลายเกิด การเปล่ยี นแปลง แต่ไมข่ ึน้ อยู่กบั ชนดิ ของตวั ละลาย โดยถ้าสารละลายมีความเขม้ ข้นเทา่ กนั ในตวั ทำ ละลายชนดิ เดียวกนั จะสง่ ผลให้สมบัติคอลลิเกทฟิ มคี า่ เทา่ กัน สำหรบั สมบตั คิ อลลิเกทิฟของ สารละลายท่มี ีการเปล่ียนแปลง ได้แก่ การลดลงของความดันไอ (Vapor pressure lowering) การ เพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Boiling point elevation) การลดลงของจดุ เยือกแข็ง (Freezing point depression) และความดันออสโมติก (Osmotic pressure) (รานี สุวรรณพฤกษ์, 2560 : 62)

254 1. สารละลายท่ไี ม่ใช่อเิ ล็กโตรไลต์ (Nonelectrolyte solutions) ในทีนี้จะพิจารณาเฉพาะสารละลายที่ไม่ใช่อิเล็กโตรไลต์ คือ ตัวละลายที่ไม่แตกตัวเป็น ไอออนในตัวทำละลาย 1.1 การลดลงของความดันไอ (Vapor pressure lowering) สำหรับตวั ละลายเป็นสารทรี่ ะเหยยาก จึงทำให้ความดนั ไอต่ำ ดังนน้ั เมอื่ มีอนุภาคของ ตัวละลายมาแทนทีอ่ นภุ าคของตวั ทำละลาย จึงส่งผลใหค้ วามดนั ไอของสารละลายตำ่ กว่าความดนั ไอ ของตวั ทำละลายบรสิ ุทธิ์เสมอ จงึ กลา่ วไดว้ ่า ความดันไอของสารละลายเปน็ สดั สว่ นโดยตรงกับกับ ความเข้มขน้ ของตวั ละลายในสารละลาย ความสัมพนั ธ์น้ีแสดงตามกฎของราอลู (ทวชี ัย อมรศกั ดิ์ชัย และคณะ, 2560 : 292) P1 = X1P10 ในสารละลายที่มีตัวละลายเพียงชนิดเดียว X1 = 1 - X2 เมื่อ X2 คือเศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย เราจงึ เขียนสมการได้ใหมเ่ ปน็ P1 = (1 - X2)P10 P10 - P1 = ∆P = X2P10 จะเห็นว่าปริมาณความดันที่ลดลง (∆P) แปรผันโดยตรงกับความเข้มข้น (ในหน่วยเศษส่วนโมล) ของ ตัวถูกละลายทม่ี ีอยู่ 1.2 การเพิม่ ขน้ึ ของจดุ เดือด (Boiling point elevation) จุดเดือดปกติของเหลว คอื อุณหภูมขิ องของเหลวทมี่ ีความดันไอเท่ากับความดัน บรรยากาศท่ี 1 บรรยากาศ การทีต่ ัวละลายระเหยได้ยาก ทำให้ความดนั ไอลดตำ่ ลง ดังน้ัน จงึ ส่งผล ตอ่ จุดเดือดของสารละลายด้วย แสดงดงั ภาพประกอบท่ี 7.6 แสดงวฏั ภาคการเปลยี่ นแปลงของตัวทำ ละลายนำ้ (เสน้ ทึบ) และสารละลาย (เสน้ ประ) จะเห็นวา่ จดุ เดือดของสารละลายมคี ่ามากกวา่ จดุ เดือดของตัวทำละลาย (น้ำ) โดยการเพิ่มขึน้ ของจุดเดอื ด (ΔTb) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเขม้ ขน้ ในหนว่ ยโมแลลของสารละลาย (ทวีชยั อมรศักดช์ิ ัย และคณะ, 2560 : 297 และ Bauer, R.C. et al., 2013 : 447)

255 ΔTb = mKb โดย ΔTb = Tb สารละลาย - Tb ตวั ทำละลาย (ºC) m = ความเขม้ ขน้ โมแลล (mol/kg) Kb = คา่ คงทกี่ ารเพ่ิมข้ึนของจุดเดือด (ºC.kg/mol) 1 atm สารละลาย นำ้ บริสทุ ธ์ิ ของแขง็ ของเหลว ความ ัดน ΔP แก๊ส ΔTb ΔTf จุดเยอื กแข็ง จดุ เยือกแขง็ อณุ หภูมิ (ºC) จุดเดือดของน้ำ จุดเดอื ดของ ของสารละลาย ของนำ้ สารละลาย ภาพประกอบที่ 7.6 แผนผังวัฏภาคของตวั ทำละลายนำ้ (เส้นทบึ ) และสารละลาย 1 mol/kg (เสน้ ประ) ท่มี า : ดัดแปลงจาก Bauer, R.C. et al. (2013 : 447) ตารางท่ี 7.2 แสดงค่าคงท่ขี องการเพิ่มข้ึนของจุดเดือด (Kb) และการลดลงของจุด เยอื กแขง็ (Kf) ท่ีความดนั 1 atm

256 ตารางที่ 7.2 คา่ คงที่ของการเพ่มิ ขน้ึ ของจดุ เดอื ด (Kb) และการลดลงของจดุ เยอื กแขง็ (Kf) ตัวทำละลาย สูตร จดุ เดอื ด Kb จุดเยอื กแขง็ Kf (ºC) (ºC/m) (ºC) (ºC/m) นำ้ H2O 100.0 0.51 0.00 1.86 เอทานอล C2H5OH 78.2 1.07 - เบนซนี C6H6 80.2 2.61 5.46 - ไซโคลเฮกเซน C6H14 80.7 2.79 6.55 5.07 20.0 ที่มา : ดัดแปลงจาก Ebbing, D.D. and Gammon, S.D. (2007 : 500) 1.3 การลดลงของจดุ เยือกแข็ง (Freezing point depression) จากภาพประกอบที่ 7.6 จะเห็นได้ว่า เมื่อความดันไอลดต่ำลงจะทำให้กราฟขยับไป ทางซ้าย ส่งผลต่อจุดเยือกแข็ง โดยจุดเยือกแข็งของสารละลายมีค่าต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของตัวทำ ละลาย (น้ำ) โดยการลดลงของจุดเยือกแข็ง (ΔTf) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นในหน่วย โมแลลของสารละลาย (ทวีชัย อมรศักดิ์ชัย และคณะ, 2560 : 298 และ Bauer, R.C. et al., 2013 : 447) ΔTf = mKf โดย ΔTf = Tf ตัวทำละลาย - Tf สารละลาย (ºC) m = ความเข้มข้นโมแลล (mol/kg) Kf = ค่าคงท่ีการลดลงของจุดเยือกแข็ง (ºC.kg/mol)

257 ตวั อย่างท่ี 7.10 จงหาจุดเยือกแขง็ ของสารละลายเม่ือละลายน้ำตาลทราย 68.4 กรัม ละลายในน้ำ 250 กรัม เมอื่ คา่ Kf ของนำ้ เทา่ กบั 1.86 องศาเซลเซียสต่อโมแลล C12H22O11 วิธีทำ แนวคดิ โจทยใ์ ห้หาจดุ เยอื กแข็งของสารละลาย 1. หาความเข้มขน้ โมแลล 1.1) เปลี่ยนหน่วยตวั ละลายเปน็ mol mol = มวล (g) มวลโมเลกลุ (Mw) = 68.4 g C12H22O11 342 g/mol C12H22O11 = 0.2 mol C12H22O11 1.2) เปลี่ยนหนว่ ยตัวทำละลายเปน็ kg มวลของตวั ทำละลาย (kg) = 250 g X 1 kg 1,000 g = 0.25 kg H2O 1.3) หาความเขม้ ขน้ ในหน่วยโมแลล โมแลล = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) มวลของตัวทำละลาย (kg) 0.2 mol NaOH = 0.25 kg H2O = 0.8 mol/kg

258 2. นำคา่ แทนในสูตร ΔTf = mKf Tf ตวั ทำละลาย - Tf สารละลาย = mKf 0 ºC - Tf สารละลาย = 0.8 mol/kg x 1.86 ºC.kg/mol 0 ºC - Tf สารละลาย = 1.49 Tf สารละลาย = - 1.49 ºC ดังนน้ั จดุ เยือกแขง็ ของสารละลายมีคา่ เท่ากบั - 1.49 องศาเซลเซียส 1.4 ความดนั ออสโมติก (Osmotic pressure) กระบวนการออสโมติก เปน็ กระบวนการทยี่ อมใหเ้ ฉพาะโมเลกุลของตัวทำละลาย เคล่ือนท่ีผ่านเมมเบรนท่ีมรี พู รุนจากด้านท่สี ารละลายเจือจางไปยงั ดา้ นทมี่ คี วามเข้มข้นมากกวา่ ดัง ภาพประกอบท่ี 7.7 แสดงใหเ้ ห็นเย่อื เลือกผ่าน (Semipermeable membrane) ซึง่ จะยอมให้ เฉพาะตัวทำละลายไหลผ่านเทา่ นน้ั โดยตัวทำละลายบรสิ ทุ ธ์จิ ะไหลผา่ นจากตัวทำละลายบริสุทธ์ิไปยงั สารละลาย จนถงึ สมดลุ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอีกต่อไป โดยความดันออสโมตกิ (π) ของสารละลายคือ ความดันท่ตี ้องใชใ้ นการหยดุ กระบวนการออสโมตกิ วัดไดโ้ ดยตรงจากความแตกต่างของระดบั ของ ของเหลวสุดทา้ ย โดยความดันออสโมติกจะแปรผนั ตรงกบั กับความเข้มข้นของสารละลาย (ทวีชยั อมรศักดิช์ ัย และคณะ, 2560 : 300 และ Ebbing, D.D. and Gammon, S.D., 2007 : 504)

259 โมเลกลุ ของน้ำ กลโู คส เยอื่ เลือกผ่าน ภาพประกอบท่ี 7.7 การแยกน้ำและสารละลายกลโู คสโดยใช้เย่อื เลือกผา่ น ทม่ี า : ดัดแปลงจาก Ebbing, D.D. and Gammon, S.D. (2007 : 504) π = MRT โดย π = ความดันออสโมติก (atm) M = ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย (mol/kg) R = ค่าคงทขี่ องแกส๊ (0.0821 dm3.atm/K.mol) T = อุณหภมู ิสมบูรณ์ 2. สารลายอิเลก็ โตรไลต์ (Electrolyte solution) ในทนี ีจ้ ะพจิ ารณาเฉพาะสารละลายทเี่ ปน็ อเิ ลก็ โตรไลต์ คือ ตวั ละลายทแ่ี ตกตัวเป็นไอออน ในตัวทำละลาย ดังน้ัน อิเลก็ โตรไลต์ 1 หน่วย อาจจะแตกตัวออกเป็น 2 อนภุ าค (ไอออนบวกและ ไอออนลบ) เช่น NaCl เมอ่ื ละลายในตัวทำละลายจะแตกตวั เป็น Na+ และ Cl- หรอื มากกวา่ เชน่ Na2SO4 เมอ่ื ละลายในตัวทำละลายจะแตกตัวเป็น Na+ 2 ไอออน และ SO42- 1 ไอออน ซึ่งตา่ งจาก สารละลายนอนอิเล็กโทรไลต์ เช่น กลโู คสทีไ่ ม่แตกตวั เปน็ ไอออนได้ ดังนนั้ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ จึงควรมีสมบตั ิคอลลิเกทิฟมากกว่าสารละลายนอนอิเล็กโทรไลต์ (ทวชี ยั อมรศักดิ์ชยั และคณะ, 2560 : 306) ดังนั้น จงึ นิยามปริมาณหนึง่ ว่า แฟกเตอร์แวนตฮ์ อฟฟ์ (พินติ ิ รตะนานุกูล และคณะ, 2559 : 77)

260 i= จำนวนอนภุ าคทีแ่ ท้จริงในสารละลายหลงั การละลาย จำนวนหนว่ ยสูตรที่นำมาละลายในสารละลาย ΔTb = imKb ΔTf = imKf โดย i = จำนวนของไอออนตามสูตรเคมี ΔTb = Tb สารละลาย - Tb ตัวทำละลาย ΔTf = Tf ตวั ทำละลาย - Tf สารละลาย m = ความเข้มขน้ ในหน่วย โมลต่อกโิ ลกรมั ตวั อย่างที่ 7.11 สารละลายอะลมู ิเนยี มซลั เฟต (Al2(SO4)3) เขม้ ข้น 0.010 โมลต่อกิโลกรัม จง คำนวณหาจดุ เยอื กแขง็ ของสารน้ี (Kf ของนำ้ มคี ่าเท่ากับ 1.86 ºC.kg/mol) วธิ ีทำ แนวคิด โจทย์ให้หาจดุ เยือกแขง็ ของสารละลาย 1. หาค่า i จากสมการการแตกตวั Al2(SO4)3 (s) 2Al3+ (aq) + 3SO42- (aq) จากสมการ i = 5 2. นำคา่ แทนในสูตร ΔTf = imKf Tf ตวั ทำละลาย - Tf สารละลาย = imKf 0 ºC - Tf สารละลาย = 5 x 0.010 mol/kg x 1.86 ºC.kg/mol 0 ºC - Tf สารละลาย = 0.093 Tf สารละลาย = - 0.093 ºC ดงั นั้น จดุ เยือกแข็งของสารละลายมคี ่าเท่ากับ - 0.093 องศาเซลเซยี ส

261 คอลลอยด์ (Colloids) การทส่ี ารสองสารผสมกนั หรือมากกว่านี้เกดิ การผสมกนั แล้วเกิดการแยกช้ันกันเรยี กว่า สารเน้อื ผสม แตห่ ากรวมตวั กันไมส่ ามารถแบ่งแยกช้ันกันได้เรยี กว่า สารเน้อื เดียว ตัวอยา่ งเช่น การ ผสมน้ำกับเกลือ จะได้สารละลายใส ไมม่ สี ี เนื่องจากเกลอื เกดิ การละลายได้ในน้ำ แต่ถ้านำแป้งมา ละลายในนำ้ เม่ือตั้งทิ้งไวจ้ ะเกิดการแยกช้นั ของแปง้ ทด่ี า้ นล่างภาชนะและน้ำแยกช้ันอยดู่ ้านบน แต่ กอ่ นที่จะเกิดการแยกชนั้ จะเห็นว่าแป้งละลายในนำ้ เป็นเวลานานโดยไม่ตกตะกอน เรียกว่า สารแขวน ลอยด์คอลลอยด์ หรือ คอลลอยด์ (Colloids) (ทบวงมหาวิทยาลยั , 2541 : 214) 1. ชนิดของคอลลอยด์ (Types of colloids) อนภุ าคคอลลอยด์แบง่ ได้ 3 สถานะ ไดแ้ ก่ ของแขง็ ของเหลว และแกส๊ เปน็ การกระจาย ของอนุภาคหนึง่ เรยี กวา่ วฏั ภาคกระจาย เกิดการกระจายอย่างสม่ำเสมอในอีกตัวกลางหน่งึ ตวั อยา่ ง ของระบบคอลลอยด์ (ทวีชยั อมรศักด์ิชยั และคณะ, 2560 : 310 และ Chang, R., 2010 : 543) แสดงดงั ตารางท่ี 7.3 ตารางท่ี 7.3 ชนิดของระบบคอลลอยด์ ตัวกลาง วฏั ภาคกระจาย ชนดิ ตวั อยา่ ง แกส๊ ของเหลว แอโรโซล หมอก แก๊ส ของแขง็ แอโรโซล ควัน แกส๊ วิปครีม ของเหลว ของเหลว โฟม มายองเนส ของเหลว ของแข็ง อมิ ลั ชัน ยาเคลอื บกระเพาะ ของเหลว แกส๊ โซล โฟมพลาสตกิ ของแขง็ ของเหลว โฟม เยลลี่ เนย ของแข็ง ของแขง็ โลหะผสม ของแขง็ เจล (เหล็กกล้า) โซลแข็ง ทม่ี า : ดดั แปลงจาก Chang, R. (2010 : 543)

262 2. การเตรียมคอลลอยด์ (Preparing a colloid) ในการเตรียมคอลลอยด์น้ันเป็นการทำให้อนภุ าคท่ีมีขนาดใหญ่เกดิ การแตกสลายได้ขนาด เทียบเคยี งกับขนาดของคอลลอยด์ ตัวอย่างเชน่ การนำอนุภาคขนาดใหญ่มาทำการบด มากวน หรอื มาตี ให้อนภุ าคมีขนาดเล็กลง หรือ อาจะทำให้มีขนาดเลก็ ลงด้วยวธิ กี ารทางเคมี โดยการเติมสารเคมี ลงไปให้เกดิ กระบวนการเปปไตเซชัน (Peptization) เช่น การเตมิ โซเดยี มไฮดรอกไซดเ์ ล็กนอ้ ยลงใน ดินเหนยี วทล่ี ะลายในนำ้ ทำใหเ้ กดิ การแตกตัวเปน็ อนภุ าคคอลลอยด์ ภาพประกอบที่ 7.8 แสดงการ เกิดคอลลอยดข์ องเหล็กออกไซดแ์ ละการเกดิ สารแขวนลอยข้นึ หรอื อาจใชค้ วามรอ้ นช่วยเรง่ ให้เกดิ คอลลอยด์ ตัวอยา่ งเช่น นำแป้งมาละลายในน้ำจะเกิดแขวนลอยเป็นนำ้ แปง้ ดิบ แต่เม่ือใหค้ วามร้อน เปน็ นำ้ แป้งสกุ หรือกาวแป้งเปียกจะเกิดเปน็ คอลลอยด์ หรือการทำให้อนภุ าคขนาดเลก็ เกาะกันเปน็ อนภุ าคขนาดใหญ่ เรยี กวา่ การควบแน่น กอ่ ตวั เป็นก้อนเมฆและหมอกเกดิ ขึ้น (ทบวงมหาวิทยาลยั , 2541 : 214) (ก) คอยลอยด์ (ข) สารแขวนลอย ภาพประกอบที่ 7.8 การเกิดคอลลอยดข์ องเหลก็ ออกไซด์ ท่ีมา : ดดั แปลงจาก Petrucci, R.H. et al. (2011: 589)

263 3. ปรากฏการณ์ทินดอลล์ (Tyndall effect) สมบัตหิ นึง่ ทีส่ ามารถแยกสารละลายและคอลลอยด์ไดค้ ือ การฉายแสงผ่าน หากฉายแสง ผ่านคอลลอยดจ์ ะเกิดการกระเจงิ แสง เรยี กปรากฏการณ์นว้ี ่า ปรากฏการทนิ ดอล (Tyndall effect) (Ebbing, D.D. and Gammon, S.D., 2007 : 420) ซ่ึงเป็นสมบัตขิ องคอลลอยด์ แสดงดัง ภาพประกอบที่ 7.9 (ก) แต่การฉายแสงผ่านสารละลายจะทำใหแ้ สงผา่ นตลอด ไม่เกดิ การกระเจิงแสง เน่ืองจากโมเลกุลของสารละลายมขี นาดเล็กเกนิ กวา่ จะเกิดอนั ตรกริ ิยากับแสงได้ แสดงดัง ภาพประกอบที่ 7.9 (ข) ดงั น้ันวธิ ีการนีจ้ งึ ใช้ในการจำแนกชนดิ ของสารละลายและคอลลอยดไ์ ด้ (ทวชี ัย อมรศักดิช์ ยั และคณะ, 2560 : 309 ) (ก) คอลลอยด์ (ข) สารละลาย ภาพประกอบที่ 7.9 ปรากฏการณ์ทนิ ดอลล์เมอื่ ฉายแสงผ่านตวั อยา่ ง ทีม่ า : ดดั แปลงจาก Ebbing, D.D. and Gammon, S.D. (2007 : 420)

264 สรปุ ท้ายบท สารละลายเกดิ จากการผสมกันของตัวละลายและตัวทำละลาย แบง่ ได้ 3 สถานะ ได้แก่ สถานะแกส๊ ของเหลวและของแขง็ หรืออาจแบ่งตามความสามารถในการละลายไดเ้ ปน็ สารละลายไม่ อม่ิ ตัว สารละลายอิ่มตวั และสารละลายอ่ิมตวั ยิ่งยวด สามารถบอกความเข้มขน้ ของสารละลายตาม อตั ราส่วนปรมิ าณของตัวละลายตอ่ สารละลาย ในที่น้แี บ่งออกเป็นร้อยละโดยมวล รอ้ ยละโดย ปรมิ าตร ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร โมลาร์ โมแลลและเศษสว่ นโมล ในหนว่ ยความเข้มข้นทัง้ หมดท่ี ไดก้ ลา่ วมานั้นเทียบปริมาณตัวละลายตอ่ สารละลาย ยกเว้นโมแลลทเี่ ทยี บปริมาณตัวละลายตอ่ ตวั ทำ ละลาย ซึ่งสารละลายสามารถเตรียมได้จากของแขง็ และของเหลว ส่วนความสามารถในการละลาย ของสารน้ันข้นึ อยู่กับสภาวะที่ใชใ้ นการละลาย จำนวนอนภุ าคของตัวละลายในตัวทำละลายทไ่ี ม่ เท่ากันจะสง่ ผลตอ่ สมบตั ิคอลลิเกทิฟของสารละลายท่มี ีการเปลีย่ นแปลง เช่น การลดลงของความดัน ไอ การเพิม่ ขึ้นของจุดเดือด การลดลงของจดุ เยือกแข็ง และความดนั ออสโมติก เมอื่ นำสารสองสารหรอื มากกวา่ ผสมกันและไม่เกดิ การแยกชั้นเรยี กว่า สารเนอ้ื เดยี ว ถา้ หากเกิดการแยกชั้นกนั เรยี กว่า สารเนือ้ ผสม ส่วนคอลลอยด์จะมีลกั ษณะขุน่ เป็นเน้ือเดยี วกัน สามารถ แบง่ ชนิดของคอลลอยด์ตามวฏั ภาคการกระจายในตัวกลางไดเ้ ปน็ 8 ชนดิ ไดแ้ ก่ แอโรโซล (วัฏภาค ของเหลวและของแขง็ ) โฟม (ตัวกลางของเหลวและของแข็ง) โซล (ตัวกลางของเหลวและของแข็ง) อิมลั ชันและเจล สมบตั ิหนึ่งท่ีสามารถบอกความแตกต่างระหวา่ งสารละลายและคอลลอยดไ์ ด้คือ ปรากฏการทนิ ดอล ซง่ึ เป็นการฉายแสงผา่ นตัวอยา่ ง ทำให้เกดิ การกระเจงิ แสงเห็นเป็นลำแสงเฉพาะ คอลลอยด์เทา่ น้ัน

265 คำถามทา้ ยบทที่ 7 1. จงยกตวั อยา่ งของสารละลายในสถานะแกส๊ ของเหลว และของแข็ง พร้อมบอกชนิดของตวั ละลาย และตัวทำละลาย 2. ถา้ นำกรดไฮโดรคลอริก 1 ลกู บาศก์เซนติเมตร ความหนาแนน่ 1.18 กรมั ต่อลูกบาศกเ์ ซนติเมตรมา เติมลงในนำ้ 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร จงคำนวณความเข้มข้นในหนว่ ยต่อไปน้ี 1) ร้อยละโดยมวล 2) รอ้ ยละโดยปริมาตร 3) รอ้ ยละโดยมวลต่อปริมาตร 3. สารละลายกรดแอซติ กิ (CH3COOH) เข้มขน้ 2 โมลตอ่ ลูกบาศกเ์ ดซิเมตร มีความหนาแน่น 1.13 กรัมต่อลูกบาศก์เซนตเิ มตร สารละลายนม้ี ีความเข้มขน้ ร้อยละเท่าใดโดยมวล 4. สารละลายเมทานอลละลายในน้ำมคี ่าเศษสว่ นโมลเท่ากับ 0.2 สารละลายนีม้ คี วามเข้มข้นกี่โมลาร์ และกโี่ มแลล 5. ถ้าต้องการเตรยี มโซเดียมไนเตรต (NaNO3) เข้มข้น 0.15 โมลตอ่ ลูกบาศก์เดซิเมตร ปรมิ าตร 100 ลกู บาศก์เซนติเมตร จะต้องช่ัง NaNO3 มากี่กรัม 6. ถ้าช่ัง K2Cr2O7 มา 5 กรัม มาละลายในนำ้ จนมีปริมาตร 250 ลกู บาศก์เซนติเมตร สารละลายนมี้ ี ความเข้มขน้ ของ Cr6+ เขม้ ขน้ กีโ่ มลต่อลูกบาศก์เดซเิ มตร 7. ถา้ สารละลาย H2SO4 เขม้ ขน้ 98% โดยมวลตอ่ ปริมาตร จำนวน 5 ลกู บาศกเ์ ซนติเมตร นำมาเตมิ ลงในน้ำปรมิ าตร 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายน้ีมคี วามเข้มเข้นเท่าใด 8. จงคำนวณหาจดุ เดอื ดของสารละลาย เม่ือนำกลูโคส 9 กรมั มาละลายในนำ้ พบว่าทำใหจ้ ุดเยอื ก แข็งลดลง -10 ºC โดย Kb ของน้ำเทา่ กับ 0.51 ºC/m และ Kf ของน้ำเทา่ กับ 1.86 ºC/m 9. สารละลาย X ละลายในแนฟทาลีน 75 กรัม ทำให้สารละลาย X มีจดุ เยือกแข็งลดลงเป็น 74.55 ºC จงหาปรมิ าณของสาร X เมอื่ มวลโมเลกลุ ของ X เทา่ กับ 74 10. จงบอกชนิดของคอลลอยดต์ อ่ ไปน้ี 1) น้ำนม 2) วุ้น 3) ฟองสบู่

266

267 เอกสารอ้างอิง ทบวงมหาวิทยาลยั . (2541). เคมี 1. (พิมพ์ครง้ั ท่ี 11). กรุงเทพมหานคร : อกั ษรเจรญิ ทศั น์. ทวีชยั อมรศกั ดิช์ ยั และคณะ. (2560). เคมี 1 12/e. กรุงเทพมหานคร : แมคกรอ-ฮลิ . พรพรรณ อดุ มกาญจนนันท์. (2560). เคมปี ริมาณวเิ คราะห์ : เทคนคิ และการทดลอง. (พิมพค์ รัง้ ท่ี 2). กรุงเทพมหานคร : สำนักพมิ พ์แหง่ จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลยั . พินติ ิ รตะนานุกูล และคณะ. (2559). เคมี. กรุงเทพมหานคร : มลู นธิ ิ สอวน. แม้น อมรสทิ ธ์ิ และคณะ. (2558). หลักการและเทคนคิ การวเิ คราะหเ์ ชิงเคร่ืองมอื . (พมิ พค์ รง้ั ท่ี 3). กรุงเทพมหานคร : ชวนพมิ พ์ 50. รานี สุวรรณพฤกษ.์ (2560). เคมที ่ัวไป เล่ม 2. (พมิ พ์ครง้ั ท่ี 4). กรงุ เทพมหานคร : วทิ ยพัฒน์. ศวิ พนั ธุ์ ชอู นิ ทร์. (2560). เคมวี เิ คราะห์สารมลพษิ . กรงุ เทพมหานคร : สำนักพิมพ์แห่ง จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลยั . ศุภชยั ใช้เทียมวงศ์. (2555). เคมีวเิ คราะห์. (พมิ พค์ ร้ังที่ 13). กรงุ เทพมหานคร : สำนักพิมพ์แห่ง จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลยั สราวุฒิ สมนาม. (2557). เคมีวเิ คราะห.์ กรงุ เทพมหานคร : สำนักพมิ พ์แหง่ จุฬาลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย Bauer, R.C., et al. (2013). Introduction to Chemistry: A Conceptual approach. (3th Edition). United State of America : McGraw-Hill Higher Education. Brown, T.L., et al. (2015). Chemistry The Central Science. (13th Edition). United State of America : Pearson Education. Chang, R. (2010). Chemistry. (10th Edition). United State of America : McGraw- Hill Higher Education. Ebbing, D.D. and Gammon, S.D. (2007). General Chemistry. (9th Edition). United State of America : Houghton Mifflin Company. Petrucci, R.H., et al. (2011). General Chemistry : Principles and Modern Applications. (10th Edition). United State of America : MacMillian Publishing Company. Zumdahl, S.S. and Zumdahl, S.A. (2007). Chemistry. (7th Edition). United State of America : Houghton Mifflin Company.

268