Science Brief Book ม.2 สารละลาย

Science Brief Book II 2



Science M.2

สารละลาย (Solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวที่ไม่บริสุทธิ์ (homogeneous mixture) ซง่ึ เกดิ จากสารตงั้ แต่ 2 ชนิดข้นึ ไป รวมตัวเปน็ เนอ้ื เดียวกนั ซึ่งสามารถจาแนกแบ่งออกได้เป็น 3 สถานะคือ คือ สารละลายของแข็ง สารละลายของเหลว และสารละลายแกส๊ องค์ประกอบของสำรละลำย แบง่ ออกไดเ้ ปน็ 2 ส่วน ได้แก่ 1. ตวั ทำละลำย (Solvent) คอื สารทีม่ ีความสามารถในการทาให้สารตา่ ง ๆ ละลายได้ โดยไม่ทาปฏิกิริยาเคมีกับสารนั้น ตัวทาละลายจะเป็นองค์ประกอบที่มีปริมาณใฃมากที่สุดใน สารละลาย 2. ตัวถูกละลำย (Solute) คือ สารที่ละลายอยู่ในตัวทาละลาย ตัวทาละลายจะ กระจายออกไปทั่วในตัวทาละลาย โดยไม่ทาปฏิกิริยาเคมีต่อกัน เป็นองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มี ปริมาณน้อยกวา่ ในสาละลาย - สารทม่ี ีปริมาณมากกวา่ เรียกว่า ตวั ทำละลำย (Solvent) - สารที่มีปริมาณนอ้ ยกว่า เรียกว่า ตัวถูกละลำย (Solute) 1. พิจำรณำจำกปรมิ ำณ 2. พจิ ำรณำจำกสถำนะ ถ้าสารที่นามาผสมกันมีสถานะเดียวกัน ถ้าสารทน่ี ามาผสมกนั มสี ถานะตา่ งกัน สารที่มีปริมาณมากกว่า จะจัดเป็นตัวทา สารท่ีมีสถานะเดียวกับสารละลาย จะจัด ละลาย เป็นตัวทาละลาย + + เกลือแกง น้า น้า 30 mL เอทานอล 70 mL สารละลายเกลอื แกง สารละลายเอทานอล

1. สารละลายท่ีเปน็ ของแขง็ เชน่ ทองเหลอื ง (ทองแดง + สังกะสี) นาก (ทองคา+ ทองแดง) 2. สารละลายทีเ่ ปน็ ของเหลวเชน่ นา้ เกลอื นา้ เชอื่ ม น้าส้มสายชู 3. (นา้ + กรดแอซิตกิ ) น้าหวาน สารละลายท่ีเปน็ แกส๊ เช่น อากาศ แกส๊ หงุ ตม้ ลกู เหม็นในอากาศ ไอน้าในอากาศ 1. แกส๊ แกส๊ แก๊ส อากาศ, แกส๊ ผสมต่าง ๆ แก๊ส น้าในอากาศ 2. แก๊ส ของเหลว แกส๊ ลกู เหม็นในอากาศ ของเหลว แก๊ส CO2 ในน้า (โซดา) 3. แก๊ส ของแขง็ ของเหลว แอลกอฮอลใ์ นน้า ของเหลว นา้ ตาลในน้า (นา้ เช่ือม) 4. ของเหลว แกส๊ ของแขง็ แกส๊ H2 ในโลหะ Pt ของแข็ง ปรอทในเงิน 5. ของเหลว ของเหลว ของแข็ง นาก 6. ของเหลว ของแขง็ 7. ของแข็ง แก๊ส 8. ของแข็ง ของเหลว 9. ของแขง็ ของแข็ง

1. สำรละลำยไม่อิ่มตวั สารละลายทม่ี ตี วั ถกู ละลายละลายอยนู่ อ้ ยกว่าปกตทิ คี่ วรละลายในหนง่ึ หน่วย ปรมิ าตรของตัวทาละลาย เม่อื ใส่ตัวถูกละลายลงไปอกี กส็ ามารถละลายไดอ้ ีก 2. สำรละลำยอ่ิมตัว สารละลายทีม่ ตี วั ถูกละลายละลายอยเู่ ตม็ ท่ใี นหนงึ่ หนว่ ยปรมิ าตรของตวั ทาละลาย ถา้ ใสต่ ัวถูกละลายลงไปอีกจะไมล่ ะลายทีอ่ ณุ หภูมคิ งท่ี คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวถูกละลายละลายอยู่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ท่ี อุณหภูมนิ ้นั ๆ จะไม่มกี ารละลายเพิ่มอกี แมจ้ ะใส่ตวั ถกู ละลายเพ่ิม อาจสังเกตได้จากการทม่ี ี ตวั ถูกละลายตกตะกอน ปริมาณของตวั ถูกละลายทลี่ ะลายไดใ้ นตัวทาละลายในสารละลาย อ่ิมตัว ณ อุณหภูมหิ น่ึง เรียกว่า กำรละลำยได้ เปน็ การบอกปรมิ าณตัวละลาย (solute) ทล่ี ะลายในตัวทาละลาย (solvent) ที่มปี ริมาตรแน่นอน 1. ร้อยละโดยมวล : มวลของตัวถกู ละลายทลี่ ะลายอยใู่ นสารละลาย 100 หน่วย ซงึ่ เปน็ มวล เดียวกัน (หนว่ ยเดียวกนั ) เชน่ NaOH เขม้ ข้น 5% โดยมวล หมายความว่า ในสารละลาย 100 กรมั มี NaOH ละลายอยู่ 5 กรมั มีน้าอยู่ 95 กรมั 2. ร้อยละโดยปรมิ ำตร : ปริมาตรของตวั ถกู ละลายทล่ี ะลายในสารละลาย 100 หนว่ ย (ปรมิ าตรเดยี วกัน) เชน่ สารละลายเอทานอลเขม้ ขน้ 30% โดยปรมิ าตร ในสารละลาย 100 cm3 มเี อทานอลละลายอยู่ 30 cm3 และมีนา้ อยู่ 70 cm3 การเตรยี มโดยตวงเอทานอล 30 cm3 เติมนา้ จนไดส้ ารละลาย 100 cm3 3. ร้อยละโดยมวลต่อปริมำตร : มวลของตัวถกู ละลายในสารละลาย 100 หนว่ ยปรมิ าตร (หนว่ ยต่างกนั ) เชน่ สารละลาย NaCl เขม้ ข้น 15 % โดยมวลตอ่ ปริมาตร ในสารละลาย 100 cm3 มี NaCl 15 กรมั และมีนา้ การเตรียม ช่งั NaCl 15 กรัม และเติมนา้ จนได้สารละลาย 100 cm3

% (w/w) = มวลของตัวถูกละลำย (กรมั ) x 100% 1. มวลสำรละลำย (กรัม) 2. 3. % (v/v) = ปรมิ ำตรตัวถกู ละลำย (cm3) x 100% ปรมิ ำตรสำรละลำย (cm3) % (w/v) = มวลของตัวถูกละลำย (กรัม) x 100% มวลสำรละลำย (cm3) 1. สารละลายน้าตาลซูโครส ประกอบด้วยซูโครส 28.6 กรัม ในน้า 101.4 กรัม จงหาความ เขม้ ขน้ เปน็ รอ้ ยละโดยมวลของสารละลายน้ี วิธที า รอ้ ยละโดยมวลของสารละลาย = มวลของตัวถกู ละลาย (กรัม) X 100 มวลของสารละลาย (กรัม) ร้อยละโดยมวลของสารละลาย = 28.6 X 100 101.4 + 28.6 ร้อยละโดยมวลของสารละลาย = 22

2. จะต้องใช้แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) กี่กรัม ละลายน้า 80 กรัมเพื่อให้ได้สารละลายที่มี ความเข้มขน้ 5 % โดยมวล วธิ ที า รอ้ ยละโดยมวลของสารละลาย = มวลของตวั ถกู ละลาย (กรมั ) X 100 มวลของสารละลาย (กรัม) 5 = X X 100 80 + X มวลของตัวถูกละลาย = 4 กรมั ดงั น้ัน จะต้องใชแ้ คลเซยี มคลอไรด์ (CaCl2) จานวน 4 กรัม 1. ถ้ามีด่างทับทิม 2 กรัม ในสารละลาย 250 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายนี้มี ความเขม้ ข้นรอ้ ยละเทา่ ใดโดยมวลตอ่ ปริมาตร ต้องการเตรยี มสารละลายเกลอื แกงเขม้ ข้นร้อยละ 0.9 โดยมวลต่อปริมาตร 2. ปริมาตร 50 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร จะต้องใช้เกลือแกงทัง้ หมดก่กี รัม 3. ด่างทับทิมเมื่อละลายในน้าจะได้สารละลายใสสีม่วงแดง การเตรียม สารละลายดา่ งทับทมิ 3 ครั้ง โดยใช้ปรมิ าณดา่ งทบั ทมิ และปรมิ าณสารละลาย ดังตาราง ให้ลาดับความเข้มของสสี ารละลายจากมากไปนอ้ ยเป็นอย่างไร ครัง้ ที่ ปรมิ าณดา่ งทบั ทิม (กรมั ) ปรมิ าณสารละลาย (cm3) 1 150 2 22.5 250 3 25.0 120 36.0

การแยกสาร คอื การท่แี ยกสารท่ผี สมกันตัง้ แต่ 2 ชนิดขนึ้ ไปออกจากกัน เพื่อนาสาร ทไ่ี ด้น้ันไปใช้ประโยชนต์ ามต้องการ ซงึ่ สามารถจาแนกได้คือ การแยกสารเนื้อผสม และการ แยกสารเนอื้ เดยี ว สารตา่ ง ๆ มักอยู่รว่ มกับสารอื่นในรูปของสารเนื้อเดียวหรือสารเนื้อผสม ถ้าต้องการ สารเพียงชนิดเดียวเพื่อนามาใช้ประโยชน์ อาจทาได้โดยแยกสารออกมาโดยอาศัยสมบัติ เฉพาะตัวของสาร การแยกสารเนื้อผสมที่ไม่เป็นเนื้อเดียวทาได้โดยใช้วิธีการทางกา ยภาพ เช่น หยิบออก ร่อนด้วยตะแกรง ใช้แม่เหล็กดูด การแยกสารที่เป็นเนื้อเดียวอาจแยกได้โดย การระเหยแห้ง เปน็ ต้น ใช้ในกรณีที่ตัวถูกละลายเป็นของแข็งและตัวทาละลายเป็น ของเหลว หรือของแขง็ ละลายในของเหลว เช่น เมือ่ นาเกลอื แกงซ่งึ เป็น ของแข็งมาละลายในน้าจะได้ของผสมเนื้อเดียวกัน เรียกว่า สารละลายเกลือแกง ในกรณีที่เราต้องการแยกเกลือแกงและน้าออก จากสารละลายเกลือแกงทาได้โดยการนาสารดงั กลา่ วมาให้ความร้อน เพื่อระเหยตวั ละลาย ในท่นี ี้คอื น้าออกไป สิ่งท่ีเหลอื อยู่ในภาชนะคือตัว ถูกละลาย ที่เป็นของแข็งในที่นี้คือ เกลือแกง (โซเดียมคลอไรด์ : NaCl) เป็นกระบวนการที่ท าให้ตัวถูกละลายใน สารละลายตกผลึก สารละลายดังกล่าวจะต้องอิ่มตัว อย่างยิ่งยวด จากการมีปริมาณของตัวถูกละลาย มากกว่าปกติของสารละลายอิ่มตัว ซึ่งผลึกที่สมบูรณ์ ของสารแตล่ ะชนดิ จะมีรูปร่างและโครงสร้างที่แตกต่าง กันออกไป ตามกระบวนการตกผลึกหรอื การเย็นตัวลง ของสารละลายดังกลา่ ว โดยท่วั ไป สารละลายอิ่มตัว ที่มีอุณหภูมิลดต่าลงอย่างรวดเร็วมักก่อให้เกิดผลึก ของแข็งหรือคริสตัลขนาดเล็ก ขณะที่การเย็นตัวลง อย่างช้า ๆ มักกอ่ ใหเ้ กิดผลึกท่ีมีขนาดใหญ่

เป็นเทคนคิ การแยกสารเนือ้ เดยี วออกจากกันใหเ้ ปน็ สารบรสิ ทุ ธิ์ โดยอาศัยหลักการที่ว่า \"สารแตล่ ะชนิดมีความสามารถในการละลายต่างกัน และถูกดูดซับต่างกัน จึงทาให้สารแต่ละ ชนดิ แยกออกจากกันได้\" ดังน้นั การแยกสารด้วยเทคนิคโครมาโตกราฟี จึงต้องอาศยั สมบัติของ สารดังน้ี 3.1 สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการ ละลายในตวั ทาละลายชนดิ เดียวกนั ได้ดไี ม่เท่ากนั สารทลี่ ะลายได้ดจี ะเคลอื่ นที่ไปไดเ้ รว็ 3.2 สารต่างชนิดกันถูกดูดซับโดยตัวดูดซับได้ ดไี มเ่ ทา่ กันสารท่ีถูกดูดซับไดด้ จี ะเคลอื่ นทไ่ี ด้ช้า 3.3 สารที่ละลายในตัวทาละลายได้ดี และถูก ดูดซบั นอ้ ยจะเคล่ือนทไ่ี ดเ้ รว็ ไปไดไ้ กล 3.4 สารที่ละลายในตวั ทาละลายได้น้อยและถกู ดูดซับมากจะเคล่อื นทช่ี ้า ไปได้ไมไ่ กล Rf = ระยะทางทีส่ ารเคลอ่ื นท่ี ระยะทางทีต่ วั ทาละลายเคลือ่ นท่ี 1.สารละลายดจี ะเคลอ่ื นทเ่ี รว็ และดดู ซบั น้อย 1. คา่ Rf ไม่มหี น่วย / มีคา่ ไมเ่ กนิ 1 2.สารละลายไมด่ ีจะเคลอ่ื นทชี่ า้ และดดู ซับมาก 2. คา่ Rf ขึ้นอย่กู บั ชนดิ ของสารและ ชนิดตวั ทาละลาย

1. ใช้ในการแยกสารเนอื้ เดยี วทม่ี สี ่วนผสมหลาย ๆ ชนดิ ใหไ้ ด้เปน็ สารบริสทุ ธิ์ 2. ใช้ในการวเิ คราะห์หาปริมาณและชนดิ ของสาร 3. ใช้ทดสอบหรือแยกสารตวั อย่างทมี่ ีปริมาณนอ้ ย ๆ ได้ 4. ใชแ้ ยกสารได้ทงั้ สารที่มสี ีและไม่มีสี Food coloring Forensic science กำรกลั่น (Distillation) เป็นกระบวนการทางเคมีอย่างหนึ่งในการแยกของเหลวผสม ของสาร 2 ชนิดหรือมากกว่า (สารละลาย) โดยอาศัยคุณสมบัติจุดเดือดที่แตกต่างกัน เมื่อให้ ความรอ้ นกบั ของเหลวจนอณุ หภมู ถิ งึ จุดเดอื ดของสารชนดิ หนง่ึ สารชนดิ นัน้ จะระเหยออกมาเปน็ ไอผ่านท่อที่มีการลดอุณหภูมิทาให้เกิดการควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวอีกครั้ง วิธีนี้ใช้ใน อตุ สาหกรรมอย่างแพรห่ ลาย ในอุตสาหกรรม ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมอนื่ ๆ อกี มากมาย กำรกลั่นแบบธรรมดำ เป็นกระบวนการที่ทาให้ของเหลวได้รับความร้อนจน กลายเปน็ ไอ ทาให้แยกตัวทาละลายและตวั ถกู ละลายทต่ี ่างก็เปน็ ของเหลวออกจากกัน ได้โดยอาศยั ความแตกตา่ งกนั ของจุดเดอื ด การกลนั่ จะใช้ไดผ้ ลตอ่ เมอื่ ตัวทาละลายและ ตัวถูกละลายเดือดที่อุณหภูมิต่างกันค่อนข้างมาก (ต่างกันอย่างน้อย 20 องศา เซลเซียส) เช่น การแยกน้าจากน้าทะเล การแยกน้าจากน้าคลอง การแยกน้าจาก นา้ เกลือ หรอื น้าเชอื่ ม เป็นตน้

การกลั่นด้วยไอน้า เป็นการแยกสารที่ระเหย มีการผ่านไอน้าจากเคร่อื งกาเนิดไอน้าเขา้ ไปในหม้อควบคมุ ความดนั ที่บรรจวุ ตั ถดุ ิบของ งา่ ยออกจากสารที่ระเหยยาก นิยมใช้ในการสกัดน้ามัน พืชที่นามากลั่นน้ามันหอมระเหย เมื่อความ หอมระเหยจากสว่ นต่าง ๆ ของพชื โดยมีหลกั การคือ ร้อนจากไอน้ากระทบกับวัตถุดิบ ไอน้าก็จะ นาพาน้ามันหอมระเหยที่อยู่ในพืชชนิดนั้น ๆ ออกมาผ่านท่อเกลียวที่หล่อเลี้ยงด้วยน้าเย็น เพื่อให้เกิดการลดอุณหภูมิและควบแน่น กลายเปน็ ของเหลว หลังจากนั้นของเหลวจาก การควบแน่นที่ได้ก็จะไหลผ่านท่อควบแน่น เขา้ สู่หลอดแก้ว ได้น้ามันหอมระเหยที่แยกชั้น ออกจากน้า กำรกลัน่ ลำดบั สว่ น เป็นวธิ กี ารแยกของเหลวท่ีสามารถ ระเหยได้ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป มีหลักการเช่นเดียวกันกับการ กลั่นแบบธรรมดา คือเพื่อต้องการแยกองค์ประกอบใน สารละลายให้ออกจากกัน แต่ก็จะมีส่วนที่แตกต่างจากการ กลั่นแบบธรรมดา คือ การกลั่นแบบกลั่นลาดับส่วนเหมาะ สาหรบั ใช้กลั่นของเหลวที่เป็นองค์ประกอบของสารละลายที่ จุดเดือดตา่ งกันน้อย ๆ เช่น นำ้ มนั ดิบ (Crude oil) ในขั้นตอนของกระบวนการกลั่นลาดับส่วนจะเป็นการ นาไอของแตล่ ะส่วนไปควบแนน่ แล้วนาไปกล่ันซ้าและควบแน่น ไอเร่ือย ๆ ซงึ่ เทยี บไดก้ ับเป็นการกลั่นแบบธรรมดาหลาย ๆ ครั้ง นั่นเอง ความแตกต่างของการกลั่นลาดับส่วนกับการกลั่นแบบ ธรรมดาจะอยู่ที่คอลัมน์ โดยคอลัมน์ของการกลั่นลาดับส่วนจะ มีลักษณะเป็นชั้นซับซ้อนเป็นชั้น ๆ ในขณะที่คอลัมน์แบบ ธรรมดาจะเปน็ คอลมั น์ธรรมดา ไมม่ คี วามซับซอ้ นของคอลัมน์

กำรกล่ันธรรมดำ กำรกลน่ั ลำดบั ส่วน ใชแ้ ยกของแข็ง-ของเหลว ใชแ้ ยกของเหลว-ของเหลว และของแขง็ ท่ีละลายในของเหลว และผสมเปน็ เนื้อเดยี วกัน ของผสมจุดเดอื ดต่างกัน ของผสมจดุ เดอื ดต่างกนั มากกว่า 20˚C น้อยกวา่ 20˚C ของเหลวแยกตวั ออกมากอ่ น ของเหลวที่มจี ดุ เดือดต่า เหลือของแข็งในภาชนะ แยกตวั ออกมากอ่ น การสกัดด้วยตวั ทาละลาย เปน็ วิธแี ยกสารทเ่ี ป็นของเหลวปนกับของเหลว หรือของแข็ง ปนของแข็ง โดยอาศยั สมบัติการละลายของสาร และเป็นการแยกสารที่ต้องการออกจากส่วน ต่าง ๆ ของพืชหรอื ของผสมหลักการสาคัญของการสกัดด้วยตัวทาละลาย คือ การเลือกตัวทา ละลายทเี่ หมาะสมในการสกดั สารทตี่ อ้ งการออกมาให้มากที่สดุ เพราะสารแตล่ ะชนิดจะละลาย ในตวั ทาละลายตา่ งกนั และละลายได้ปรมิ าณตา่ งกัน เช่น ในขิงจะมีทงั้ สารที่มสี แี ละสารที่มกี ลน่ิ โดยสารที่มสี ีจะละลายในเอทานอลไดด้ ีกว่า ในน้า แต่สารทมี่ ีกลิน่ จะละลายในนา้ ไดด้ ีกว่าในเอทานอล สารละลายท่ีประกอบดว้ ยของแข็งท่ี ระเหยยากและตวั ทาละลายท่ีระเหยง่าย

ใช้แยกสารท่ีมสี ถานะของเหลวออกจาก ของแขง็ ใช้แยกของแขง็ ซ่งึ เปล่ยี นสถานะเป็น แก๊สด้วยความร้อนโดยไมผ่ า่ นขน้ั ตอน ใหก้ ลายเป็น ของเหลว ใชแ้ ยกของแขง็ ทเี่ ป็นกอ้ นออกจากกนั เปน็ การแยกของเหลวทม่ี ีลกั ษณะขนุ่ ใช้แยกสารแม่เหลก็ ออก จากสารที่ไมใ่ ชส่ ารแมเ่ หลก็ เปน็ การแยกสารทม่ี สี ถานะของแข็ง ออกจากกัน เช่น การรอ่ นแร่ การรอ่ นแปง้ ทาขนม



Brief Book Topic: Solution and Concentration Science for Grade 8 students Find more at my Wixsite or scan