ebook

สารละลาย



สารละลาย ( Solution ) • สารละลาย หมายถึง สารเนือ้ เดียวที่ประกอบด้วย ธาตหุ รือสารประกอบตงั้ แต่ 2 ชนิดไปมารวมกนั โดย อตั ราสว่ นไมค่ งที่ • มีธาตหุ รือสารประกอบตวั หนงึ่ เป็นตวั ถกู ละลาย สารละลายอาจอยใู่ นสถานะของแข็ง ของเหลว หรือ แก๊สก็ได้

• สารละลายประกอบด้วย ตวั ทาละลาย และ ( Solvent ) ตวั ถกู ละลาย ( Solute ) ซง่ึ รวมอยู่ เป็นเดยี วอาจอย่ใู นรูปของแข็ง ของเหลวหรือแก๊สก็ได้

• เกณฑ์ท่ีจะกาหนดวา่ สารใดเป็นตวั ทาละลาย และสารใดจะเป็นตวั ถกู ละลาย พจิ ารณาดงั นี ้ • 1. ถ้าตวั ทาละลายและตวั ถกู ละลายอยใู่ นสถานะเดียวกนั เชน่ ของแขง็ กบั ของแข็ง จะกาหนดให้สารท่ีมีปริมาณมากกว่าเป็นตวั ทาละลาย และสารที่มี ปริมาณน้อยกวา่ เป็นตวั ถกู ละลาย • 2. ถ้าตวั ทาละลายและตวั ถกู ละลายอยใู่ นสถานะตา่ งกนั เช่น ของแข็ง กบั ของเหลว เมอื่ ผสมกนั แล้วมสี ถานะเหมอื นกบั สารใด ให้ถือวา่ สารนนั้ เป็นตวั ทาละลายอีกสารหนง่ึ เป็นตวั ถกู ละลาย เชน่ เกลือ ( ของแขง็ ) กบั นา้ ( ของเหลว) เมื่อรวมกนั แล้วเป็นของเหว ดงั นนั้ นาจดั เป็นตวั ทาละลาย สว่ นเกลอื เป็นตวั ถกู ละลาย

• นอกจากนีค้ วามสามารถ ในการละลายของสารในตวั ทา ละลายแตล่ ะชนดิ อาจจะ แตกตา่ งกนั ขนึ ้ อย่กู บั สมบตั ิ ของสารนนั้ เช่น สารสีเขียวในพชื (คลอโรฟิลล์) ละลายใน แอลกอฮอล์ได้ดกี วา่ ละลายในนา้ หรือ สีนา้ มัน ละลาย ได้ใน นา้ มันสน แต่ไม่ละลายในนา้ นอกจากคณุ สมบตั ิของ ตัวทาละลาย และ ตวั ละลาย แล้ว อุณหภมู ิ ยงั เป็นปัจจยั ที่สาคญั ที่มี ผลต่อ การละลายของสารด้วย

ตารางแสดงความสามารถในการละลายของสาร ทอ่ี ุณหภูมติ ่างกนั

Saturated concentrations (solubilities) depend strongly on temperature.

• Gases dissolve in liquids like solids, but usually have much simpler behavior. For example, gases are less soluble at high temperature than at low temperature.

• The solubility of a gas depends on its partial pressure above the solution



สารละลาย ตวั ถูกละลาย ตวั ทาละลาย สถานะของ สารละลาย นา้ เช่ือม นา้ ตาล นา้ ของเหลว นาก ทองแดง ของแข็ง อากาศ ทองคาและเงิน ไนโตรเจน แก๊ส ออกซเิ จน คาร์บอนได้ ออกไซด์ แก๊สอ่นื โซดา คาร์บอนไดออกไซด์ นา้ ของเหลว

• สารท่มี ีสภาพ เป็ นสารละลาย มี สถานะได้ทงั้ 3 สถานะ คือ สารละลาย ท่ีมีสถานะเป็น ของแขง็ ของเหลว และก๊าซ • สารละลายของแขง็ หมายถงึ สารละลายที่มีตวั ทาละลาย มี สถานะเป็นของแขง็ เชน่ นาก 35% ตัวทาละลาย คอื ทองแดง 60% ตวั ละลาย คือ ทองคา 35% , เงิน 5%



• ทองเหลือง 60% ตัวทาละลาย คือ ทองแดง 60% ตวั ละลาย คอื สงั กะสี 40%

• สารละลายของเหลว หมายถึง สารละลายที่มีตวั ทา ละลาย มีสถานะเป็นของเหลว เช่น นา้ ยาล้างตา ตวั ทาละลาย คือ นา้ 90 % * * ตัวละลาย คอื ยา 10 % แอลกอฮอล์สาหรับล้างแผล ตวั ทาละลาย คือ แอลกอฮอล์ 70 % ตัวละลาย คอื นา้ 30 %**

• สารละลายก๊าซ หมายถึง สารละลายทีม่ ตี วั ทาละลาย มี สถานะเป็นก๊าซ เชน่ อากาศ ตัวทาละลาย คือ ก๊าซไนโตรเจน 87 % ตัวละลาย คือ ก๊าซออกซเิ จน 20.9 % + ก๊าซ อาร์กอน 0.9% + ก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ 0.03 % ก๊าซหงุ ต้ม ตวั ทาละลาย คอื ก๊าซโพรเพน ตวั ละลาย คือ ก๊าซบวิ เทน + สารมีกล่นิ



• ความเข้มข้นของสารละลายเป็นคา่ ทบ่ี อกให้ทราบว่าใน สารละลายหนงึ่ ๆ มีปริมาณตวั ถกู ละลายจานวนเทา่ ไหร่ และการบอกความเข้มข้นของสารละลาย สามารถบอกได้ หลายวิธีดงั นี ้

• ความเข้มข้นของสารละลายเป็นการบอกถงึ อตั ราสว่ นปริมาณ ตวั ถกู ละลายกบั ปริมาณตวั ทาละลายในสารละลายหนงึ่ ๆ อตั ราสว่ นดงั กล่าว จะมีได้ 2 ลกั ษณะ คอื • - ปริมาณของตวั ถกู ละลายในสารละลายทงั้ หมด • - ปริมาณของตวั ถกู ละลายในตวั ทาละลายทงั้ หมด • ในปัจจบุ นั หน่วยท่ีนิยมใช้สาหรับระบคุ วามเข้มข้นของ สารละลายมีหลายระบบด้วยกนั ได้แก่ ร้อยละ เศษสว่ นโมล โมลาริตี โมแลลติ ี ฯลฯ

• 1. ร้อยละ แบง่ ออกได้เป็น 3 ลกั ษณะ คือ 1.1 ร้อยละโดยมวลตอ่ มวล(%W/W) หรือเรียกสนั้ ๆ ว่าร้อย ละโดยมวล เป็นหนว่ ยที่บอกมวลของตวั ถกู ละลายท่ีมีอย่ใู น สารละลาย 100 หนว่ ยมวลเดยี วกนั (กรัม กิโลกรัม) เช่น สารละลายยเู รียเข้มข้นร้อยละ 25 โดยมวล หมายความวา่ ใน สารละลายยเู รีย 100 กรัม มียเู รียละลายอยู่ 25 กรัม หรือใน สารละลายยเู รีย 100 กิโลกรัม มียเู รียละลายอยู่ 25 กิโลกรัม

• 1.ร้อยละ (percents) เป็นการระบปุ ริมาณของตวั ถกู ละลายในสารละลายทงั้ หมด 100 • สว่ นแบง่ ออกเป็น • 1.ร้อยละโดยมวล (w/w) หมายถึงมวลของตวั ถกู ละลาย ตอ่ มวลของสารละลาย100หน่วย มกั ใช้กบั ตวั ถกู ละลายท่ีเป็น ของแข็ง ให้ wA เป็นมวลของตวั ทาละลาย • wB เป็นมวลของตวั ถกู ละลาย

• ร้อยละโดยมวล (w/w) หมายถงึ มวลของตวั ถกู ละลายตอ่ มวลของสารละลาย100หน่วย มกั ใช้กบั ตวั ถกู ละลายท่ีเป็น ของแขง็ ให้ wA เป็นมวลของตวั ทาละลาย • wB เป็นมวลของตวั ถกู ละลาย

• ร้อยละโดยมวล (percent mass by mass) • เป็นอตั ราสว่ นของมวลของตวั ถกู ละลายตอ่ มวลของ สารละลาย ซง่ึ คณู ด้วย 100 มีสตู รเป็นดงั นี ้ • ความเข้มข้นร้อยละโดยมวลจะไม่มีหน่วย เพราะเป็นอตั ราส่วน ของปริมาณท่ีหนว่ ยเหมือนกนั

• ตัวอย่าง เมื่อนาโพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) 0.892 g ละลายใน นา้ 54.6 g จงคานวณหาร้อยละโดยมวลของโพแทสเซยี มคลอไรด์ ในสารละลาย • วธิ ีทา • เพราะฉะนนั้ เม่ือละลายโพแทสเซยี มคลอไรด์ 0.892 g ใน นา้ 54.6 g สารละลายจะมีความเข้มข้นของโพแทสเซียมคลอไรด์ 1.61 % โดยมวล

• 1.2 ร้อยละโดยปริมาตรตอ่ ปริมาตร(%V/V) หรือเรียกสนั้ ๆ วา่ ร้อยละโดยปริมาตร เป็นหน่วยที่บอกปริมาตรของตวั ถกู ละลายที่มีอยใู่ นสารละลาย 100 หน่วยปริมาตรเดียวกนั (ลกู บาศก์เซนตเิ มตร (cm3) ลกู บาศก์เดซิเมตร (dm3) หรือ ลติ ร) เชน่ สารละลายเอทานอลในนา้ เข้มข้นร้อยละ 20 โดย ปริมาตร หมายความวา่ ในสารละลาย 100 cm3 มีเอทานอล ละลายอยู่ 20 cm3 เป็นต้น

• ร้อยละโดยปริมาตร (V/V) หมายถงึ ปริมาตรของตวั ถกู ละลายตอ่ ปริมาตร ทงั้ หมด ของสารละลาย100หน่วย มกั ใช้กบั ตวั ถกู ละลายและตวั ทาละลายท่ีเป็น ของเหลว • ให้ VA เป็นปริมาตรของตวั ทาละลาย VB เป็นปริมาตรของตวั ถกู ละลาย

• .ร้อยละโดยปริมาตร (V/V) หมายถงึ ปริมาตรของตวั ถกู ละลายตอ่ ปริมาตรทงั้ หมด ของสารละลาย100หนว่ ย มกั ใช้กบั ตวั ถกู ละลายและตวั ทา ละลายท่ีเป็นของเหลว • ให้ VA เป็นปริมาตรของตวั ทาละลาย • VB เป็นปริมาตรของตวั ถกู ละลาย

• ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (percent volume by volume) • เป็นอตั ราสว่ นของปริมาตรของตวั ถกู ละลายตอ่ ปริมาตร ของสารละลาย ซงึ่ คณู ด้วย 100 มีสตู รเป็นดงั นี ้

• 1.3 ร้อยละโดยมวลตอ่ ปริมาตร(%W/V) เป็นหน่วยที่บอก มวลของตวั ถกู ละลายที่มีอยใู่ นสารละลาย 100 หนว่ ยปริมาตร (หนว่ ยของมวลและของปริมาตรจะต้องสอดคล้องกนั เช่น กรัม ตอ่ ลกู บาศก์เซน็ ตเิ มตร (g/cm3) กิโลกรัมตอ่ ลกู บาศก์ เดซิเมตร (kg/dm3) เป็นต้น) เช่น สารละลายกลโู คสเข้มข้น ร้อยละ 30 โดยมวลตอ่ ปริมาตร หมายความวา่ ในสารละลาย 100 cm3 มีกลโู คสละลายอยู่ 30 กรัม หรือในสารละลาย 100 dm3 มีกลโู คสละลายอยู่ 30 กิโลกรัม

• ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (percent mass by volume) เป็นอตั ราสว่ นของมวลของตวั ถกู ละลายตอ่ ปริมาตรของ สารละลาย ซงึ่ คณู ด้วย 100 มีสตู รเป็นดงั นี ้

• ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (w/V) หมายถงึ มวลของตวั ถกู ละลายในสารละลายทงั้ หมด 100หนว่ ยปริมาตรหนว่ ยชนิดนีม้ กั ใช้กบั สารละลายท่ีตวั ถกู ละลายเป็นของแข็งละลายในตวั ทา ละลายท่ีเป็นของเหลวเชน่ สารละลาย10 % NaOHโดย มวลตอ่ ปริมาตร หมายความวา่ ในสารละลายมีปริมาตร100 cm3 มี NaOHละลายอย1ู่ 0กรัม



• 2. ปริมาณตัวถกู ละลายในสารละลาย1ล้านส่วน(parts per million, ppm) หมายถงึ ปริมาณของตวั ถกู ละลาย ในสารละลายล้านสว่ น เชน่ ความกระด้างของนา้ กาหนดจาก ปริมาณ CaCO3 มากเกิน 120 ppmจงึ จดั เป็นนา้ กระด้าง หมายความวา่ ในนา้ 1 kgที่มีCaCO3 ละลายอยเู่ กิน 120mg จดั วา่ เป็นนา้ กระด้าง

• สว่ นในล้านสว่ น (ppm) เป็นหน่วยความเข้มข้นที่บอกให้ ทรายวา่ ในสารละลาย 1 ล้านสว่ นมีตวั ถกู ละลาย ละลายอย่กู ี่ สว่ น เชน่ ในอากาศมีก๊าซคาร์บอนมอนออกไซต์ (CO) 0.1 ppm หมายความวา่ ในอากาศ 1 ล้านสว่ น มี CO อยู่ 0.1 สว่ น (เช่น อากาศ 1 ล้านลกู บาศก์เซน็ ติเมตร มี CO 0.1 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร)

• 3. ปริมาณตัวถกู ละลายในสารละลายพนั ล้านส่วน (partsperbillion,ppb)หมายถึงปริมาณของตวั ถกู ละลายในสารละลาย 1,000 ล้านสว่ น • เช่น มีการวเิ คราะห์พบวา่ โดยเฉล่ียในนา้ ทะเลมีปริมาณปรอท 0.1 ppb หมายความวา่ นา้ ทะเล 1,000 kg จะมีปรอทอยู่ 0.1 mg

• การเตรียมสารละลาย • ในการเตรียมสารละลายนนั้ จะต้องใช้ปริมาณของตวั ทา ละลายและตวั ละลายให้สอดคล้องกบั ปริมาณของ สารละลายที่ต้องการเตรียม

• + การทาให้เป็ นสารละลายท่มี ีความเข้มข้นหน่ึงในพนั ส่วน (part per thousand หรือ ppt) -----วธิ ีการเตรียมคือ 1. เตรียมสารละลายท่ีมีความเข้มข้น 10 กรัมตอ่ 100 ลกู บาศก์เซนติเมตร แล้วใสไ่ ว้ในบกี เกอร์ใบท่ี 1 2. นาบกี เกอร์ขนาด 100 ลกู บาศก์เซนตเิ มตรมาอีก 3 ใบ ใสน่ า้ ไว้ใบละ 9 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร 3. นาสารละลายในข้อ 1 มา 1 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร ใสล่ งในบีกเกอร์ใบท่ี 2 ใช้ แทง่ แก้วคนให้เข้ากนั 4. นาสารละลายในข้อ 3 มา 1 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร ใสล่ งในบีกเกอร์ใบท่ี 3 ใช้ แทง่ แก้วคนให้เข้ากนั 5. นาสารละลายในข้อ 4 มา 1 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร ใสล่ งในบีกเกอร์ใบท่ี 4ใช้ แทง่ แก้วคนให้เข้ากนั จะได้สารละลายท่ีมคี วามเข้มข้นหนง่ึ ในพนั สว่ นตาม ต้องการ

การทาให้เป็ นสารละลายทม่ี ีความเข้มข้นหน่ึงในพนั ส่วน (part per thousand หรือ ppt

• สารละลายอ่มิ ตวั • ในการเตรียมสารละลายนา้ ตาล เม่ือเราคอ่ ยๆ เติมนา้ ตาลครัง้ ละ 1 กรัม ไปเร่ือยๆ พบวา่ นา้ ตาลจะละลายได้หมด แตเ่ มื่อเตมิ นา้ ตาลในครัง้ สดุ ท้ายนา้ ตาลจะละลายได้ไมห่ มดเพราะวา่ สารละลายอม่ิ ตวั

สารละลายอ่ิมตวั

การละลาย • การละลาย หมายถงึ การทีอ่ นภุ าคของสารตงั้ แตส่ องชนิดขนึ ้ ไปแทรก รวมเป็นเนือ้ เดียวกนั • เมื่อของแขง็ ละลายนา้ จะแตกตวั ออกเป็นอนภุ าคเลก็ ๆ ในการแตกตวั อกจากกนั ระบบจะต้องใช้พลงั งานจานวนหนง่ึ ซง่ึ ระบบต้องดดู พลงั งานเพอื่ ทาให้อนภุ าคของของแขง็ ท่ีรวมตวั กนั อยแู่ ยกออกจากกนั • และเม่ืออนภุ าคของของแขง็ กระจายอยรู่ ะหวา่ งโมเลกลุ ของนา้ จะยดึ เหน่ียวกบั โมเลกลุ ของนา้ ได้ ระบบจะต้องคายพลงั งานออกมาจานวน หนง่ึ

พลงั งานกบั การละลาย • บางครัง้ ขณะที่เราทาการละลายสาร เมื่อจบั ข้างภาชนะจะ รู้สกึ “ร้อน” หรือ “เยน็ ” แสดงวา่ การละลายมพี ลงั งานเข้ามาเก่ียวข้องด้วย ในการละลายมีการเปล่ียนแปลงพลงั งาน 2 แบบ 1. แบบดดู พลงั งาน (Endothermic Change) ขณะกาลงั ละลาย ถ้าวดั อณุ หภมู ขิ องสารละลาย อณุ หภมู ิจะลดลง หรือถ้าจบั ข้างภาชนะ ท่ีบรรจสุ ารละลายจะรู้สกึ “เยน็ ” 2. แบบคายพลงั งาน (Exothermic Change) ขณะกาลงั ละลาย ถ้าวดั อณุ หภมู ขิ องสารละลาย อณุ หภมู ิจะเพ่ิมขนึ ้ หรือถ้าจบั ข้าง ภาชนะท่ีบรรจสุ ารละลายจะรู้สกึ “ร้อน”

• ดงั นนั้ การละลายของสารชนิดหนงึ่ อาจเป็นการเปล่ยี นแปลง ประเภทดดู ความร้อนหรือคายความร้อน ขนึ ้ อยรู่ ะหวา่ งผลตา่ ง ของพลงั งานท่ีใช้แยกอนภุ าคของของแข็งกบั พลงั งานที่คาย ออกมา เพื่อให้อนภุ าคของของแขง็ ยดึ เหน่ียวกบั นา้

• การละลายของสารเม่ือเกดิ การเปล่ียนแปลง แบง่ ประเภทได้ดงั นี ้ • 1. การละลายประเภทดดู พลงั งานหรือดดู ความร้อน คือ การละลายท่ีใช้ พลงั งานในการแยกอนภุ าคของของแข็งมากกวา่ พลงั งานท่ีใช้ยดึ เหนยี่ ว ระหวา่ งของแขง็ กบั นา้ เช่น กาละลายของโพแทสเซียมไนเตรต (KNO 3) แอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO 3) เป็นต้น • 2. การละลายประเภทคายพลงั งานหรือคายความร้อน คอื การละลายท่ีใช้ พลงั งานในการแยกอนภุ าคของของแข็งน้อยกวา่ พลงั งานท่ีใช้ยดึ เหนย่ี ว ระหวา่ งอนภุ าคของแขง็ กบั นา้ เชน่ การละลายของโซเดียมไฮดรอกไซด์ (KOH) คอปเปอร์(II )ซลั เฟต (CuSO 4) เป็นต้น





• * ปรากฏการณ์ธรรมชาติ ดอกไม้นา้ แข็ง เป็นหนง่ึ ในรูปแบบของแผ่นนา้ แข็ง ท่ีเพง่ึ ก่อตวั ขนึ ้ ใหม่ * เมื่อไอนา้ อ่ิมตวั ( Saturated Water Vapors ) ท่ีแทรกตวั ขนึ ้ มาตามรอยแตกของแผ่นนา้ แขง็ * เม่ือไอนา้ อม่ิ ตวั สมั ผสั กบั อากาศเย็นจดั ด้านบนก็จะเริ่มก่อตวั เป็นเกร็ดนา้ แขง็ * สว่ นเกลือบนท่ีอย่บู นผวิ ของเกร็ดนา้ แข็งก็จะเกิดการตกผลกึ เป็นเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยบนผวิ ของเกร็ดนา้ แข็ง * ผลกึ เกลือที่เกิดขนึ ้ จะเป็นเสมือนแกนให้ให้ไอนา้ อ่ิมตวั ที่เหลือเกาะเป็นเกร็ดนา้ แข็งใหมข่ นึ ้ สลบั ไปมาจนซ้อนทบั กนั จนคล้าย กลีบดอกไม้



• ทองเหลอื งเป็นโลหะผสมของ • ก. ทองเหลอื งกบั ดบี กุ ข. ทองเหลอื งกบั อลมู เิ นียม ค. ทองแดงกบั สงั กะสี ง. ทองแดงกบั เหลก็