unit2 สารละลาย

 สารละลาย (solution) คอื สารผสมทเ่ี ป็ นเนือ้ เดยี วกนั ซงึ่ มสี สาร หน่ึงชนิดหรอื มากกวา่ เป็ นตวั ละลาย ละลายอยใู่ นสารอกี ชนิดหน่ึงซง่ึ เป็ นตวั ทาละลาย ไม่เพยี งแตข่ องแข็งทสี่ ามารถละลายในของเหลว เหมอื นเกลอื หรอื นา้ ตาลทล่ี ะลายในนา้ (หรอื แมแ้ ตท่ องคาทล่ี ะลายใน ปรอทแลว้ เกดิ เป็ นอะมลั กมั (amalgam)) แตก่ า๊ ซกส็ ามารถละลายใน ของเหลวได ้ เชน่ คารบ์ อนไดออกไซดห์ รอื ออกซเิ จนสามารถละลายใน นา้ ได ้  สารละลายอุดมคติ (ideal solution) คอื การทป่ี ฏกิ ิรยิ า ระหวา่ ง โมเลกลุ ของตวั ทาละลายกระทาซง่ึ กนั และกนั มคี า่ เทา่ กบั ปฏกิ ิรยิ าระหวา่ งตวั ทาละลายกบั ตวั ถกู ละลาย แลว้ คณุ สมบตั ขิ อง สารละลายในอดุ มคตสิ ามารถคานวณไดโ้ ดยผลรวมเชงิ เสน้ (linear combination) ของคณุ สมบตั ขิ องสว่ นประกอบของตวั มนั  ตวั ทาละลาย (solvent) ตามความหมายแบบเดมิ คอื สารใน สารละลายทมี่ ปี รมิ าณมากกวา่ ตวั ถกู ละลาย ถา้ ทง้ั ตวั ถกู ละลายและตวั ทาละลายมปี รมิ าณเทา่ กนั (เชน่ สารละลายมี เอทานอล 50% และ 50 %) คาจากดั ความเกย่ี วกบั ตวั ทาละลายและตวั ถกู ละลายจะมี ความสาคญั นอ้ ยลง



 สารละลายจะมี 2 องคป์ ระกอบ คอื ตวั ทาละลายและ ตวั ถกู ละลาย โดยเราจะมหี ลกั ในการพจิ ารณาวา่ สารใดเป็ นตวั ถกู ละลายหรอื ตวั ทาละลายดงั นี้  1.ดสู ถานะกอ่ นเป็ นอนั ดบั แรก  ถา้ สาร 2 ชนิดทมี่ สี ถานะตา่ งกนั มาละลายซงึ่ กนั และกนั ใหถ้ อื วา่ สารทมี่ สี ถานะเดยี วกบั สารละลายเป็ นตวั ทาละลาย สารอนื่ ทเี่ หลอื เป็ นตวั ถกู ละลาย เชน่ เรานาเกลอื ซงึ่ เป็ นของแข็งมา ละลายในนา้ ซงึ่ เป็ นของเหลว เราก็จะไดน้ า้ เกลอื ซงึ่ มสี ถานะเป็ นของเหลวเหมอื นกบั นา้ ตอนในตอน แรก จงึ ถอื วา่ นา้ เป็ นตวั ทาละลาย และเกลอื เป็ นตวั

 การละลาย หมายถงึ การทอี่ นุภาคของสารตง้ั แตส่ องชนิดขนึ้ ไปแทรกรวมเป็ นเนือ้ เดยี วกนั เมอ่ื ของแข็งละลายน้าจะแตกตวั ออกเป็ นอนุภาคเล็ก ๆ ในการแตกตวั อกจากกนั ระบบจะตอ้ งใช ้ พลงั งานจานวนหนึ่ง ซง่ึ ระบบตอ้ งดดู พลงั งานเพอื่ ทาใหอ้ นุภาคของของแข็งทรี่ วมตวั กนั อยแู่ ยก ออกจากกนั และเมอื่ อนุภาคของของแข็งกระจายอยรู่ ะหวา่ งโมเลกลุ ของนา้ จะยดึ เหน่ียวกบั โมเลกลุ ของนา้ ได ้ ระบบจะตอ้ งคายพลงั งานออกมาจานวนหน่ึง ดงั น้ันการละลายของสารชนิด หน่ึงอาจเป็ นการเปลยี่ นแปลงประเภทดดู ความรอ้ นหรอื คายความรอ้ น ขนึ้ อยรู่ ะหวา่ งผลตา่ งของ พลงั งานทใ่ี ชแ้ ยกอนุภาคของของแข็งกบั พลงั งานทคี่ ายออกมา เพอ่ื ใหอ้ นุภาคของของแข็งยดึ เหน่ียวกบั นา้ การละลายของสารเมอื่ เกดิ การเปลยี่ นแปลง แบ่งประเภทไดด้ งั นี้  1. การละลายประเภทดดู พลงั งานหรอื ดดู ความรอ้ น คอื การละลายทใี่ ชพ้ ลงั งานในการแยก อนุภาคของของแข็งมากกวา่ พลงั งานทใี่ ชย้ ดึ เหนี่ยวระหวา่ งของแข็งกบั น้า เชน่ กาละลายของ โพแทสเซยี มไนเตรต(KNO3) แอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) เป็ นตน้  2. การละลายประเภทคายพลงั งานหรอื คายความรอ้ น คอื การละลายทใี่ ชพ้ ลงั งานในการแยก อนุภาคของของแข็งนอ้ ยกวา่ พลงั งานทใ่ี ชย้ ดึ เหน่ียวระหวา่ งอนุภาคของแข็งกบั น้า เชน่ การ ละลายของโซเดยี มไฮดรอกไซด ์ (KOH) คอปเปอร(์ II)ซลั เฟต (CuSO4) เป็ นตน้  การละลายของสารในตวั ทาละลายชนิดตา่ ง ๆ  ในชวี ติ ประจาวนั จะพบวา่ น้าเป็ นตวั ทาละลายทด่ี ี จงึ ใชน้ า้ ในกจิ กรรมตา่ ง ๆ มากมาย เชน่ ใน การชาระสงิ่ สกปรก ใชป้ ระกอบอาหาร ใชเ้ ป็ นสว่ นผสมของเครอื่ งดม่ื ประเภทตา่ ง ๆ และยา รกั ษาโรค เป็ นตน้ แตก่ ็มสี ารบางชนิดทไี่ ม่สามารถละลายในน้าได ้ เชน่ หมกึ แหง้ หรอื ไขมนั ท่ี แหง้ มากบั เสอื้ ผา้ เป็ นตน้ จงึ ไดน้ าของเหลวบางชนิดทใี่ ชล้ ะลายสารทไี่ ม่สามารถละลายในนา้ ไดม้ าใชเ้ ป็ นตวั ทาละลาย เชน่ แอลกอฮอล ์ เฮกเซนน้ามนั กา๊ ด น้ามนั เบนซนิ โทลอู นิ เป็ นตน้ นักเรยี นจะไดศ้ กึ ษาการละลายของสารในตวั ทาละลายชนิดตา่ งๆ



 ปัจจยั ทมี่ ผี ลตอ่ การละลายของสาร ไดแ้ ก่  1. ชนิดของตวั ทาละลาย  ตวั ทาละลายตา่ งกนั มคี วามสามารถในการละลายตา่ งกนั เชน่ โซเดยี มคลอไรดล์ ะลายในน้าแตไ่ ม่ละลายในแอลกอฮอล ์กามะถนั ละลายในโทลูอนี แตไ่ ม่ละลายในนา้  2. ความเขม้ ขน้ ของตวั ทาละลาย  ถา้ ตวั ทาละลายมคี วามเขม้ ขน้ มาก การละลายจะเกดิ ไดด้ ี  3. อณุ หภูมิ  ของแข็งและของเหลวส่วนใหญ่ ความสามารถในการละลายไดจ้ ะ เพมิ่ ขนึ้ เมอ่ื อณุ หภูมขิ องสารละลายสูงขนึ้ เมอ่ื เพมิ่ อณุ หภูมิ จะทาให ้ สารเคลอื่ นทชี่ นกนั ไดเ้ รว็ ขนึ้ กว่าเดมิ การละลายจงึ เรว็ ขนึ้ แตถ่ า้ เป็ น แกส๊ ความสามารถในการละลายไดจ้ ะลดลงเมอ่ื อณุ หภมู ขิ อง สารละลายสูงขนึ ้  4. ความดนั  ความสามารถในการละลายไดข้ องแกส๊ จะสูงขนึ้ มากเมอื่ ความดนั เพม่ิ ขนึ้ แตค่ วามดนั มผี ลตอ่ การละลายของของแข็งและของเหลว



 ความเขม้ ขน้ ของสารละลายเป็ นการบอกถงึ อตั ราสว่ นปรมิ าณตวั ถกู ละลายกบั ปรมิ าณตวั ทาละลายในสารละลายหน่ึง ๆ อตั ราสว่ นดงั กลา่ วจะมไี ด ้ 2 ลกั ษณะ คอื  - ปรมิ าณของตวั ถกู ละลายในสารละลายทงั้ หมด  - ปรมิ าณของตวั ถกู ละลายในตวั ทาละลายทง้ั หมด  ในปัจจบุ นั หน่วยทนี่ ิยมใชส้ าหรบั ระบคุ วามเขม้ ขน้ ของสารละลายมหี ลายระบบดว้ ยกนั ไดแ้ ก่ รอ้ ยละ เศษสว่ นโมล โมลารติ ี โมแลลติ ี ฯลฯ  1.รอ้ ยละ (percents) เป็ นการระบปุ รมิ าณของตวั ถกู ละลายในสารละลายทง้ั หมด 100  สว่ นแบ่งออกเป็ น  ก.รอ้ ยละโดยมวล (w/w) หมายถงึ มวลของตวั ถกู ละลายตอ่ มวลของสารละลาย 100หน่วย มกั ใชก้ บั ตวั ถกู ละลายทเี่ ป็ นของแข็ง  ให้ wA เป็ นมวลของตวั ทาละลาย  wB เป็ นมวลของตวั ถกู ละลาย  ข.รอ้ ยละโดยปรมิ าตร (V/V) หมายถงึ ปรมิ าตรของตวั ถกู ละลายตอ่ ปรมิ าตรทง้ั หมด ของสารละลาย100หน่วย มกั ใชก้ บั ตวั ถกู ละลายและตวั ทาละลายทเ่ี ป็ นของเหลว  ให้ VA เป็ นปรมิ าตรของตวั ทาละลาย  VB เป็ นปรมิ าตรของตวั ถกู ละลายค.รอ้ ยละโดยมวลต่อปรมิ าตร (w/V) หมายถงึ มวลของตวั ถกู ละลายใน สารละลายทง้ั หมด 100หน่วยปรมิ าตรหน่วยชนิดนีม้ กั ใชก้ บั สารละลายทตี่ วั ถกู ละลายเป็ นของแข็งละลายในตวั ทา ละลายทเี่ ป็ นของเหลวเชน่ สารละลาย10 % NaOHโดยมวลตอ่ ปรมิ าตร 3

 2.โมลารติ ี (molarities) เป็ นการระบจุ านวนโมลของตวั ถกู ละลายในสารละลายทม่ี ปี รมิ าตร 1,000 cm3 (1 dm3) หน่วยความเขม้ ขน้ ของระบบนีจ้ งึ เป็ นmol dm-3 หรอื โมลาร(์ molar,M) เชน่ สารละลาย0.10 M HCl หมายความวา่ ในสารละลายมปี รมิ าตร1,000 cm3 มHี Clละลาย อยู่ 0.10 mol   สาหรบั สารประกอบเชงิ ไอออนซงึ่ ไม่มสี ตู รเชงิ โมเลกลุ เชน่ NaClเป็ นสตู ร ของโซเดยี มคลอไรดแ์ ต่ไม่ใชห่ มายความว่า โซเดยี มคลอไรด1์ โมเลกลุ ผดิ กบั สตู รเคมี ดขวอ้ ยงพเหวตกนุ สีส้ าารรปลระะลกาอยบขโคองเวสเาลรนปตร์ะเกชอน่ บCโOคเ2วเเลป็นนตสทตู์ มรี่ ขสี อูตงรคเชางริ โบ์มอเลนไกดลุ อจองึ กมไหี ซนด่ว1์ยโคมวเาลมกเลุ ขม้ ขน้ เป็ นโมลารแ์ ตส่ ารละลายของสารประกอบเชงิ ไอออนซง่ึ มแี ต่สตู รเอมพิรคิ ลั เชน่ NaOH, NaCl, หK2มSาOยถ4งึ ฯจลาฯนจวะตนอ้มงวรละ-บสคุ ตู วรา(มmเขaม้ssข-น้ foเปr็ นmฟuอlaร)แ์ ขมอลงติตว(ีั fถoกู rmละaลlาitยyท)มม่ี หีหี นน่่ววยยเเปป็็ นนกฟรอมั ใรนแ์ สมาลร(ลfะoลrาmยal, F) 1,000 cm3 เชน่ 0.1 F NaClหมายความวา่ สารละลายนี1้ ,000 cm3 มNี aClละลายอย่0ู .1มวล-สตู ร  1มวล-สตู ร ของNaCl =23 + 35.5=58.5กรมั จะเห็นว่าถา้ คดิ ว่าสตู รของสารประกอบเชงิ ไอออนเป็ นสตู รเชงิ โมเลกลุ ของ สารน้นั หน่วยฟอรแ์ มลกบั โมลารค์ อื หน่วยเดยี วกนั สารละลายบางอยา่ งระบคุ วามเขม้ ขน้ เป็ นรอ้ ยละและความหนาแน่นเรา สามารถ หาความเขม้ ขน้ ของสารละลายนีเ้ ป็ นโมลารไ์ ดโ้ ดยอาศยั ความหมายของความหนาแน่นเชงิ มวล ทวี่ ่า\"ความหนาแน่นเชงิ มวลคอื อตั ราสว่ นของมวลต่อปรมิ าตร\"  3.โมแลลติ ี (molality) เป็ นการระบคุ วามเขม้ ขน้ เป็ นจานวนโมลของตวั ถกู ละลายใน ตวั ทาละลายทมี่ มี วล1 kgหรอื 1,000กรมั มหี น่วยความเขม้ ขน้ เป็ นโมแลล(molal, m) เชน่ 0.50 mกลโู คส หมายความว่าสารละลายมกี ลโู คส0.50 molละลายในน้า1,000กรมั  4.เศษสว่ นโมล(mole fraction, x)เป็ นการระบอุ ตั ราส่วนจานวนโมลของสารใด สารหนึ่งต่อจานวนโมลรวมของสารทงั้ หมดในสารละลาย  ให ้ nA คอื จานวนโมลของตวั ทาละลาย  nB คอื จานวนโมลของตวั ถกู ละลาย  แสดงว่า\"ผลรวมเศษสว่ นโมลของสารทงั้ หมดในสารละลายจะตอ้ งเท่ากบั 1.00\" 

 5.ปรมิ าณตวั ถูกละลายในสารละลาย1ลา้ นสว่ น(parts per million, ppm) หมายถงึ ปรมิ าณของตวั ถกู ละลายในสารละลายลา้ นส่วน เชน่ ความกระดา้ ง ของนา้ กาหนดจากปรมิ าณ Cใ1น2aน0Cา้mO1g3kมจgาดัทกวมี่ เา่ กCี เนปิ a็ น1C2นO0า้ 3กpลรpะะลดmาา้ ยจงองึ จยดัู่เกเปนิ ็ นนา้ กระดา้ ง หมายความวา่   6.ปรมิ าณตวั ถูกละลายในสารละลายพนั ลา้ นส่วน (partsperbillion,ppb)หมายถงึ ปรมิ าณของตวั ถูกละลายในสารละลาย1,000ลา้ นสว่ นเชน่ มกี าร วเิ คราะหพ์ บวา่ โดยเฉลยี่ ใน นา้ ทะเลมปี รมิ าณปรอท0.1 ppbหมายความวา่ นา้ ทะเล 1,000 kgจะมปี รอทอย0ู่ .1 mg

 สารรอบตวั เราในชวี ติ ประจาวนั มกี ารนามาใชป้ ระโยชนแ์ ละสมบตั ขิ องความเป็ นกรด-เบสของ สารทแี่ ตกตา่ งกนั  1. สารเจอื ปนในอาหาร หมายถงึ สารทผ่ี สมอยใู่ นอาหาร ไดจ้ ากการเตมิ ลงไปขณะ ปรงุ อาหารและไดจ้ ากธรรมชาติ สารเจอื ปนในอาหาร หรอื เรยี ก สารปรงุ แตง่ มหี ลาย ชนิด แตล่ ะชนิดมจี ดุ ประสงคท์ แ่ี ตกตา่ งกนั  1.1 สารปรงุ รส เป็ นสารทช่ี ว่ ยปรงุ แตง่ รสชาตขิ องอาหารใหด้ ขี นึ้  นา้ สม้ สายชู ทรี่ บั ประทานไดม้ ี 2 ชนิด คอื 1. นา้ สม้ สายชแู ท ้ ไดแ้ ก่ น้าสม้ สายชู หมกั นา้ สม้ สายชกู ลน่ั และ2. น้าสม้ สายชเู ทยี ม  น้าสม้ สายชทู อ่ี นั ตราย ไดแ้ ก่ นา้ สม้ สายชปู ลอม ซงึ่ เกดิ จากการนากรดกามะถนั เจอื จางกบั นา้  1.2 สารแตง่ สี เป็ นสารทใี่ ชป้ รงุ แตง่ อาหารใหม้ สี สี นั น่ารบั ประทาน สี แบง่ เป็ น 2 ประเภท คอื สจี ากธรรมชาติ และสสี งั เคราะห ์  1.3 สารแตง่ กลนิ่ เป็ นสารทชี่ ว่ ยเพม่ิ กลน่ิ ใหอ้ าหาร ทาใหอ้ าหารน่า รบั ประทาน เชน่ กลนิ่ มะลิ กลน่ิ สม้ เป็ นตน้  1.4 สารกนั บูด เป็ นสารทเี่ ตมิ ลงในอาหารเพอื่ ป้ องกนั การเน่าเสยี ของ อาหาร สว่ นมากเป็ นสารสงั เคราะห ์ มกั ใชใ้ นปรมิ าณเล็กนอ้ ย  2. สารทาความสะอาด แบ่งเป็ น สารทใ่ี ชท้ าความสะอาดรา่ งกาย สารทาความสะอาด ภาชนะ สารทาความสะอาดเสอื้ ผา้ สารทใี่ ชท้ าความสะอาดหอ้ งน้า  3. สารกาจดั แมลงและศตั รพู ชื เป็ นสารเคมที ใ่ี ชก้ าจดั แมลงและศตั รพู ชื มคี วาม รนุ แรงตอ่ คน สตั วแ์ ละสง่ิ แวดลอ้ มถา้ ใชม้ ากเกนิ ไปจะเกดิ การตกคา้ ง ถา้ รา่ งกายไดร้ บั มากๆ จะ เป็ นอนั ตรายตอ่ สมอง ประสาท กลา้ มเนือ้ และอวยั วะ ซงึ่ สารกาจดั แมลงและศตั รพู ชื อาจใช ้

 การแยกสารดว้ ยวธิ กี ารหยบิ ออก เป็ นวธิ กี ารแยกสารทเ่ี ป็ นของแข็ง ที่ มลี กั ษณะแตกตา่ งกนั อยา่ งชดั เจน เชน่ ขนาด หรอื สี  การแยกสารดว้ ยการรอ่ นเป็ นวธิ กี ารแยกสารทเี่ ป็ นของแข็ง ทมี่ ขี นาด แตกตา่ งกนั โดยใชอ้ ปุ กรณใ์ นการรอ่ น เชน่ ตะแกรง เป็ นตน้  การแยกสารดว้ ยการกรอง เป็ นวธิ กี ารแยกของแข็งทไี่ ม่ ละลายนา้ ออกจากของเหลว ซงึ่ อาจกรองดว้ ย ผา้ ขาวบาง กระดาษ กรอง เชน่ การใชผ้ า้ ขาวบางกรองกะทิ เพอ่ื แยกเศษผงกะลามะพรา้ ว และกากมะพรา้ ว ทาใหน้ า้ กะทขิ าว สะอาดขนึ้ เป็ นตน้  การแยกสารดว้ ยการระเหยแหง้ เป็ นวธิ กี ารแยกของแข็งท่ี ละลายนา้ กลายเป็ นเนือ้ เดยี วกบั ของเหลว โดยใชค้ วามรอ้ น เปลยี่ น สถานะสารทเ่ี ป็ นของเหลวใหก้ ลายเป็ นไอจนหมดเหลอื แตส่ ารทเี่ ป็ น ของแข็ง เชน่ การแยกเกลอื อกจากนา้ เป็ นตน้  การแยกสารดว้ ยการระเหดิ เป็ นการแยกของแข็งทร่ี ะเหดิ ไดก้ บั ของแข็งทรี่ ะเหดิ ไม่ไดอ้ อกจากกนั ของแข็งโดยปกตเิ มอ่ื ไดร้ บั ความรอ้ น จะเปลย่ี นสถานะเป็ นของเหลว แตม่ ขี องแข็งบางชนิดเมอื่ ไดร้ บั ความ รอ้ นจะเปลย่ี นสถานะเป็ นแกส๊ เชน่ การบรู ลกู เหม็น

 การนาสารตา่ ง ๆ ในชวี ติ ประจาวนั มาใช ้จะตอ้ ง ศกึ ษาขอ้ มูลและวธิ กี ารใชส้ ารตา่ งๆ ใหเ้ ขา้ ใจ กอ่ นใช ้เพอื่ จะไดใ้ ชส้ ารไดถ้ กู ตอ้ งกบั การใชง้ าน และปลอดภยั ตอ่ ผูใ้ ช ้รวมทงั้ ปลอดภยั ต่อ สงิ่ มชี วี ติ และสงิ่ แวดลอ้ มดว้ ย