บทที่ 3 หน่วยความเข้มข้นและการเตรียมสารละลาย

หน่วยความเขม้ ขน้ และการเตรยี ม สารละลาย

สารละลาย (Solutions)สารละลาย = ของผสมเนือ้ เดยี ว ตวั ถูก ละลาย (Solute) ตวั ทา ละลาย(Solvent)

ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย 1. รอ้ ยละของตวั ถูกละลาย (%) 2. โมลารติ ี้ (Molarity) 3. โมแลลรติ ี้ (Molality) 4. นอมอรติ ี้ (Normality) 5. สว่ นในลา้ นสว่ น (part per million,ppm)

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลาย 1.1 รอ้ ยละโดยมวล (% by weight) หนว่ ย % w/w หรอื %wt.“นา้ หนกั ตวั ถูกละลาย ในสารละลาย 100 หน่วยนา้ หนกั เดยี วกนั ”สารละลาย A เขม้ ขน้ X% w/w = มสี าร A ปรมิ าณ x กรมั ในสารละลาย 100 กรมัรอ้ ยละโดยมวล (%w/w) = น้าหนกั ตวั ถูกละลาย (g) น้าหนกั สารละลาย (g) X 100

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลายEx. ถา้ ตอ้ งการเตรยี มสารละลายน้าตาล 25 % w/w ในน้า 60 กรมั ตอ้ งใชน้ ้าตาลกกี่ รมัวธิ คี ำนวณในสารละลาย 100 กรมั มนี ้าตาล 25 กรมัถา้ ในสารละลาย 60 กรมั จะมนี ้าตาล = 25 x 60 = 15 กรมั 10025 = น้าหนกั น้าตาล (กรมั ) น้าหนกั น้าตาล (กรมั ) = 25 x 6060 (กรมั ) X 100 100 = 15 กรมัวธิ เี ตรยี ม + น้า 45 กรมั ชง่ั น้าตาลมา 15 กรมั

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลาย 1.2 รอ้ ยละโดยปรมิ าตร (% by volume) หนว่ ย % v/v หรอื %vol.“ปรมิ าตร ตวั ถูกละลาย ในสารละลาย 100 หน่วยปรมิ าตร เดยี วกนั ” สารละลาย B เขม้ ขน้ y % v/v = มสี าร A ปรมิ าณ y มลิ ลลิ ติ ร ใน สารละลาย 100 มลิ ลลิ ติ ร รอ้ ยละโดยปรมิ าตร (%v/v) = ปรมิ าตรตวั ถูกละลาย (mL) ปรมิ าตรสารละลาย (mL) X 100

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลายEx. ถา้ ตอ้ งการเตรยี มสารละลาย alcohol 70 % v/v ในน้า 150 mL ตอ้ งใช้ alcohol กี่ mLวธิ คี ำนวณ 100 mL มี alcohol 70 mL = 105 mLในสารละลาย 150 mL จะมี alcohol = 70 x 150ถา้ ในสารละลาย 10070 = ปรมิ าตร alcohol (mL) ปรมิ าตร alcohol (mL) = 70 x 150 X 100 100 150 (mL) = 105 mLวธิ เี ตรยี ม + น้า 45 mL ตวง alcohol มา 105 mL

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลาย 1.3 รอ้ ยละโดยมวลตอ่ ปริมาตร (% weight by volume) หน่วย % w/v หรือ %wt./vol. “นำ้ หนกั ตัวถกู ละลำย (g) ในสำรละลำย 100 (mL) ”สารละลาย C เข้มขน้ Z% m/v = มีสาร C ปรมิ าณ Z กรมั ใน สารละลาย 100 มิลลิลติ ร ร้อยละโดยมวล/ปรมิ าตร (%w/v) = นา้ หนักตัวถกู ละลาย (g) X 100 ปรมิ าตรสารละลาย (mL)

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลายEx. ถา้ ต้องการเตรียมสารละลาย NaCl 10 % w/v ในนา้ 250 mL ต้องใช้ NaCl ก่ีกรัมวธิ ีคำ้ นวณในสารละลาย 100 mL มี NaCl 10 กรมัถ้าในสารละลาย 250 mL จะมี NaCl = 10 x 250 = 25 กรัม 10010 = นา้ หนัก NaCl (g) นา้ หนัก NaCl (g) = 10 x 250 250 (mL) X 100 100 = 25 gวธิ เี ตรียม ชง่ั NaCl มา 25 กรัม ละลายในนา้ ให้ปรมิ าตรครบ 250 mL

1.รอ้ ยละของตวั ถูกละลายEx. ตอ้ งการเตรยี ม 12% w/v BaCl2 100 mL จากBaCl2H2O ตอ้ งเตรยี มอย่างไร (ก้าหนดให้นา้ หนกั อะตอมBa=137.3, Cl=35.5, H=1, O=16)

โมล(Mole) = ปรมิ าณของสาร ได้จากการช่งัจา้ นวนโมล (mol) = นา้ หนักของสาร (g) มวลอะตอมหรือมวลโมเลกลุ (g/mol) (น้าหนกั สตู ร MW. หรือ FW)หรือเปิดตำรำงธำตุ ดูเลข คา้ นวณจากสูตรของสาร โดยน้านา้ หนักอะตอมมวล (น้ำหนักอะตอม) ทังหมดในสตู รมารวมกนั เช่น C6H12O6แตล่ ะอะตอมในสตู ร = (12 x6) +(1x12)+(16x3) = 180 g/molแลว้ ก็นำ้ มำรวมกัน ในทำงปฏิบตั ิ ดไู ด้จำกฉลำกทขี่ ำ้ งภำชนะบรรจสุ ำร จะระบุ F.W. = 100 g/mol

ตอ้ งการผงฟู NaHCO3 1 โมล ตอ้ ง ชงั่ ก่กี รมั ?????ขนั ท่ี 1 หาน้าหนกั สูตร ผงฟู น้าหนักอะตอม Na = 23 H=1 C = 12 O = 16รวม = 23 + 1 +12 + (16 x 3) = 84 g/molขนั ที่ 2 แทนคา่ ในสตู ร ค้านวณโมล (n) = น้าหนกั (g) น้าหนกั สูตร1 mol = น้าหนัก (g) 84 g/mol1 mol x 84 g/mol = นา้ หนกั (g) 84 g = น้าหนักที่ตอ้ งช่งั

2. โมลารติ ี (Molarity)หนว่ ย mol/dm3 หรอื mol/L หรอื Molar (M)“จ้ำนวนโมลของตวั ถูกละลำยในสำรละลำย 1 L”Molar = mol ของตวั ถูกละลาย = n (mol) = g / MW. = g / MW x 1000 C ปริมาตรสารละลาย V (L) V (L) V (mL)g = C (mol/L) x V (mL) x MW 1000

2. โมลารติ ี (Molarity)Ex. ตอ้ งการเตรียม 0.5 M NaCl ปรมิ าตร 500 mL ต้องชั่ง NaCl กี่กรัมในสารละลาย 1000 mL มี NaCl = 0.5 moleถา้ ในสารละลาย 500 mL จะมี NaCl = 0.5 mole x 500 mL 1000 mL = 0.25 mol n =g ใช้สูตร g = C (mol/L) x V (mL) MW. g MW(g/mol) x 1000 0.25 = g = 0.5 x 500 58.5 58.5 x 10000.25 x 58.5 = g = 14.625 กรมั 14.625 = g คือนา้ หนกั ท่ตี ้องช่ัง

2. โมลาริตี (Molarity)การเตรยี ม โดยทว่ั ไปสารที่ชัง่ ได้ในบีกเกอรจ์ ะนา้ มาละลายดว้ ยตวั ท้าละลาย เพยี งเลก็ น้อยกอ่ นเทลงในขวดวัดปริมาตร14.625 กรมั 500 mL

2. โมลาริตี (Molarity)Ex. ตอ้ งการเตรียม H2SO4 0.1 M , 1 L (H2SO4 MW. = 98, sp.Gr 1.84, 95% W/W) กรณีนี กรดเปน็ ของเหลว ต้องปิเปต ดังนนั คา้ นวณจากสูตร V(mL) = 100 x C (mol/L) x MW x V (L) %(w/w) x DV(mL) = 100 x 0.1 x 98 x 1V (mL) 95 x 1.84 = 5.60 mL คอื ปริมาตรที่ต้องปิเปต

2. โมลาริตี (Molarity)Ex. กรดซัลฟรู ิก H2SO4 ทข่ี ้างขวดระบคุ วามเขม้ ข้น 95%w/w , density 1.834 g/cm3กรดนมี คี วามเขม้ ขน้ กโี่ มลาร์ (mol/L)สารละลายกรด 1 mL หนกั 1.834 gสารละลายกรด 1000 mL หนกั = 1.834 g x 1000 mL 1 mLสารละลายกรดหนกั 100 g มีเนอื H2SO4 = 95 gถา้ สารละลายกรดหนัก (1.834 x 1000)/1 จะมเี นอื H2SO4 = 95 x 1.834 x 1000Molar = 10 x %(w/w) x D (1x2)+32+(16x4) 1 x 100 MW. = 1742.3 g= 10 x 95 x 1.83ค4ิดเป็นโมล 98 n = g / MW. = 1742.3 / 98= 17.78 mol/L = 17.78 mol/L

การเจือจาง (Dilutions)Ex. จากตัวอยา่ งกรดซัลฟรู ิกข้างต้นต้องการเตรยี ม 6 M ปริมาตร 500 mL จะมีวธิ ีการเตรียมอยา่ งไรจ้านวน mole ของตัวถูกละลายใน = จา้ นวน mole ของตวั ถกู ละลายในสารละลายเดิม สารละลายใหม่C (mol/L) x V (mL) = C (mol/L) x V (mL) 1000 1000 C1V1 = 17.78 M x V1 = C2V2 6M x 500 mL = 168.73 mL คอื ปริมาตรทต่ี อ้ งปเิ ปต

การเจอื จาง (Dilutions)168.73 mLในกรณีที่เปน็ กรดเข้มขน้ 500 mLใหเ้ ทน้าลงในขวดวดัปรมิ าตรสกั เล็กน้อยก่อนที่จะเทกรดลงไป

3. นอมอริตี (Normality) หนว่ ย Normal หรอื N“จ้ำนวนสมมูลของตัวถกู ละลำยทลี่ ะลำยอยูใ่ นสำรละลำย 1 L” Narmal = จา้ นวนสมมูลจ้านวนสมมลู ปริมาตรสารละลาย (L) = น้าหนักสาร (g) น้าหนักสมมลู (equivalent weight)น้าหนักสมมลู (equivalent weight) = นา้ หนักโมเลกลุ (MW.) จ้านวนวาเลนซี่ หรือจ้านวนประจุท่ีN = g x ประจุ หรอื g = N x MW x V(L) แลกเปลยี่ นกัน MW x V(L) วาเลนซ่ี

3. นอมอริตี (Normality)วาเลนซี่ คือ จา้ นวนอิเล็กตรอนท่จี ะสญู เสียหรือมีการแลกเปลย่ี นกนั กับอะตอมอื่นเมือ่ เกดิ ปฏิกิรยิ าเคมกี ัน

3. นอมอริตี (Normality)Ex. เตรียม NaOH 0.1 N, 100 mL ต้องช่งั NaOH มาเท่าไร (NaOH MW. = 40 g/mol)ขนั ที่ 1 หาจ้านวน วานเลนซ่ี ของ NaOH Na+, OH- ดงั นนั valency = 1แทนคา่ ในสูตร g = N x MW x V(L) วาเลนซี่ g = 0.1 x 40 x 0.1 1 g = 0.4 กรมั คอื น้าหนกั ท่ตี อ้ งชั่ง

3. นอมอริตี (Normality)Ex. ต้องใชส้ าร ก่กี รมั ในการเตรยี มสารละลาย Cr2(SO4)3 0.5 N 500 มิลลลิ ิตร(Cr2(SO4)3 M.W. = 392 g/mol)ขันที่ 1 หาจ้านวน วานเลนซี่ ของ Cr2(SO4)3 2 x Cr 3+ = 6 , 3 x SO42- = 6 ดังนัน valency = 6แทนค่าในสตู ร g = N x MW x V(L) วาเลนซ่ีg = 0.5 x 392 x 0.5 6g = 16.33 กรมั คอื นา้ หนกั ทีต่ ้องชงั่

3. นอมอริตี (Normality)Ex. เตรียม 0.1 N H2SO4, 1 L (H2SO4 MW 98, 95%w/w, density 1.84 g/cm3) กรณีนี กรดเปน็ ของเหลว ตอ้ งปิเปต ดงั นันค้านวณจากสูตร V = N x MW x 100 x V(L) % (w/w) x วาเลนซี่ x Dขนั ท่ี 1 หาจ้านวน วานเลนซี่ ของ H2SO4 2 x H 1+ = 2 , 1 x SO42- = 2 ดังนนั valency = 2แทนคา่ ในสตู ร V(mL) = 0.1 x 98 x 100 x 1(L) 95 x 2 x 1.84 V = 2.80 mL คือปริมาตรทต่ี อ้ งปเิ ปต

4. โมแลลริตี (Molality) หนว่ ย mol/kg หรือ molal หรอื“จำ้ นวนโมลของตวั ถกู ลmะลำยในตวั ทำ้ ละลำย 1 kg”Molal = mol of solute (mol) mass of solvent (kg)เช่น ในสารละลายหนัก 100 g มีเนือกรด HCl 37 g ดังนันมีตวั ทา้ ละลายหนัก 63 gคิดเป็นกี่ MolalMolal = 37/36.5 (mol) = 63/1000 (kg) 16.0

4. โมแลลรติ ี (Molality)Ex. ตอ้ งการเตรียมนา้ ตาลทราย (C12H22O11) ความเขม้ ขน้ 0.12 m ต้องเตรียมอยา่ งไร

5. สว่ นในล้านสว่ น (ppm) หนว่ ย ppm หรือ mg/kg หรือ mg/Lเชน่ สาร A เข้มขน้ 1 ppm หมายถึง มีสาร A 1 g ในสารละลาย 1x106 gEX. ตอ้ งการเตรยี ม NaCl เข้มข้น 10 ppm ปริมาตร 100 mL ต้องเตรียมอย่างไรในสารละลาย 1000 mL มี NaCl = 10 mgในสารละลาย 100 mL มี NaCl = 10 mg x 100 mL = 1mg 1000 mLช่ัง NaCl หนกั 1 mg หรอื 0.001 g ละลายในตัวทา้ ลาะลายใหไ้ ด้ปรมิ าตร 100 mL

5. สว่ นในลา้ นสว่ น (ppm)ppm = น.น. ของตวั ถูกละลาย (g) x 106 หรือ น.น. ของตวั ถูกละลาย (g) x 106 ปรมิ าตรของสารละลาย (mL)น.น. ของสารละลาย (g)Ex. น้า 155.3 g มปี รมิ าณ phosphate 1.7x10-4 g ในนา้ นีจะมีความเขม้ ข้นของphosphate อยกู่ ่ี ppmppm = phosphate 1.7x10-4 g x 106 = 1.1 ppmนา้ 155.3 (g)