บทที่ 5 สารละลาย

Paste your logo here Make your own summer หนวยท่ี 2 ส่ื อ ป ร ะ ก อ บ ก า ร เ รี ย น ก า ร ส อ น ร า ย วิ ช า เ ค มี 2

TABLE OF CONTENTS คํานวณหนว ยความเขม ขน ของสารละลายในหนว ยตาง ๆ 1 วิธกี ารเตรยี มสารละลาย 2 สมบัติคอลลเิ กทฟี (เปรียบเทยี บจดุ เกือด จุดหลอมเหลว) 3

Q1 : สารละลาย มกี ี่สถานะ ?

ชนิดของสารละลาย สารละลายทเี่ ป็นของแขง็ สารละลายทเี่ ป็น สารละลายทเี่ ป็น ของเหลว กา๊ ซ เชน่ ทองเหลอื ง (ทองแดง + สังกะสี) เช่น น้ําเกลือ น้ําเช่ือม เชน่ อากาศกา๊ ซ นาก (ทองคํา+ ทองแดง) น้ํ าส้มสายชู ผสมตา่ งๆ (น้ํา + กรดแอซติ กิ ) “ ใช้สถานะของสารละลายเป็นเกณฑ์ ”

สารละลาย ? หมายถงึ ของผสมเน้ือเดียว (homogeneous mixture) ทป่ี ระกอบด้วย ตวั ทําละลาย (solvent) และ ตัวละลาย (solute) 1. ถา้ เป็นสารละลายท่ีเกิดจากสารท่ีซ่ึงมีสถานะเดียวกับ สารละลายเป็นได้ทัง้ 3 สถานะ การ สารผสม “สารที่มีปริมาณมากกว่าจะเป็นตัวทํา ละลาย” พิจารณาตวั ทาํ ละลาย Ex. น้ําส้มสายชู 5% และตัวถกู ละลาย พิจารณาดงั น้ี หมายความวา่ ในน้ําสม้ สายชู 100% มกี รดแอซติ กิ อยู่ 5 % และมนี ้ําอยู่ 95 % ดงั นน้ั น้ํา จงึ เป็นตวั ทาํ ละลาย และกรดแอซิตกิ เป็นตัวละลาย หรือพูดไดว้ ่า “มีน้ําอยูร่ ้อยละ 95 โดยปรมิ าตร”

หมายความว่า อย่างไร ?

การพิจารณาตัวทาํ ละลาย และตัวถูกละลาย 1. พิจารณาจากสถานะ น้ํ าเช่ือม น้ํา ของเหลว ของเหลว น้ําตาล ของแขง็ 2. พจิ ารณาจากปรมิ าณ แอลกอฮอล์ 70% แอลกอฮอลล์ ้างแผล 70% ของเหลว สารละลาย น้ํากลั่น 30% เป็นของเหลว ของเหลว

สารละลาย ? “สารทมี่ สี ถานะเดยี วกนั กบั สารละลาย จะเป็นตวั ทาํ ละลาย สารทมี่ ีสถานะตา่ งจากสารละลายจะเป็นตวั ละลาย” 2. ถา้ เป็นสารละลายทเ่ี กดิ จาก เ ช่ น • สารละลายทเ่ี กดิ จากของแขง็ ละลายในของเหลว สาร “ตา่ งสถานะกนั ” • ของเหลวจะเป็นตวั ทาํ ละลาย ของแข็งจะเป็นตวั ถูกละลาย สารละลายเป็นได้ทัง้ สารละลายของก๊าซ 3 สถานะ การ ในของเหลว ของเหลวเป็น พิจารณาตัวทําละลาย ตวั ทาํ ละลาย และตวั ถกู ละลาย . พจิ ารณาดังนี้ ก๊าซจะเป็น ตวั ถกู ละลาย “สารละลายชนิดหน่ึงๆ อาจจะมตี ัวถูกละลายมากกว่า 1 ชนิดได้ แตจ่ ะมีตัวถูกละลายเพียงชนิดเดียว”

สารละลายในชีวติ ประจําวนั และในห้องปฏบิ ตั ิการเคมี สว่ นมากจะเป็นของเหลวทีม่ ี “น้ํา” เป็นตัวทําละลาย  อากาศ โดยมไี นโตรเจน ซ่ึงมีปริมาณมากทีส่ ดุ เป็นตวั ทาํ ละลาย และมีองค์ประกอบอ่นื ๆ ซ่ึงมปี รมิ าณนอ้ ยกว่าเป็นตวั ละลาย  น้ําเกลือ โดยมี น้ํา เป็นตัวทาํ ละลาย และมเี กลอื เป็นตวั ละลาย  น้ําเช่อื ม โดยมี น้ํา เป็นตัวทาํ ละลาย และมนี ้ําตาลเป็นตวั ละลาย

ความเข้มข้น (Concentration) 12 34 5 Dilute Concentrated “อตั ราสว่ นของปรมิ าณตวั ละลาย ตอ่ ปรมิ าณสารละลาย”

ค ว า ม เ ข้ ม ข้ น ร้อยละ ( C oncentration) ส่วนในลา้ นสว่ น ส่วนในพนั ลา้ นสว่ น “ ปริมาณของสาร ตอ่ ปริมาณของสารละลาย โมลาริตี โมแลลติ ี หรือต่อปรมิ าณของ เศษสว่ นโมล ตวั ทาํ ละลาย ”

1.1 ความเขม้ ขน้ ของสารละลายในหน่วยรอ้ ยละ รอ้ ยละโดยมวล (มวล/มวล) หรอื %w/w เป็นหน่วยความเข้มข้นทีใ่ ช้ “บอกมวลของตวั ละลายในสารละลาย 100 หน่วยมวลเดียวกนั ” เช่น สารละลายกรด HNO3 20% โดยมวล กรัม หรือ กิโลกรัม • ในสารละลายกรด 100 กรัม โดยเขยี นความสมั พันธไ์ ด้ ดงั นี้ มีเน้ือกรด HNO3 20 กรัม %W/W = มวลของตวั ละลาย x 100 • ในสารละลายกรด 100 กิโลกรัม มวลของสารละลาย มีเน้ือกรด ม2ีเ0น้กือโิกลรกดรHมั NO3

1.2 ความเขม้ ขน้ ของสารละลายในหน่วยรอ้ ยละ รอ้ ยละโดยปรมิ าตร (ปริมาตร/ปรมิ าตร) หรือ %v/v เป็นหน่วยความเขม้ ขน้ ทีใ่ ช้ “บอกปรมิ าตรของตวั ถูกละลายในสารละลาย 100 หน่วยปรมิ าตรเดยี วกัน” เช่น สารละลาย NH3 20% โดยปรมิ าตร ml = cm3 หรอื L = dm3 • ในสารละลาย 100 cm3 โดยเขียนความสมั พันธไ์ ด้ ดงั น้ี มี NH3 ละลายอยู่ 20 cm3 • หรอื ในสารละลาย 100 L %V/V = ปริมาตรของตวั ละลาย x 100 ปริมาตรของสารละลาย มี NH3 ละลายอยู่ 20 L

1.3 ความเขม้ ข้นของสารละลายในหน่วยรอ้ ยละ ร้อยละโดยมวล/ปรมิ าตร (มวล/ปริมาตร) หรอื %w/v เป็นหน่วยความเขม้ ข้นทใ่ี ช้ “มวลของตวั ละลาย ในสารละลาย 100 หน่วยปรมิ าตร” หน่วยของมวลและปรมิ าตรจะตอ้ งสอดคล้องกนั ! ถ้ามวลเป็นกรัม (g) ปริมาตร โดยเขยี นความสมั พนั ธไ์ ด้ ดังน้ี จะเป็นลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร %W/V = มวลของตัวถกู ละลาย x 100 (cm3) ปรมิ าตรของสารละลาย . หรือ ถา้ มวลเป็นกโิ ลกรัม (kg) ปรมิ าตรจะเป็นลิตร (L)

1.3 ความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยรอ้ ยละ รอ้ ยละโดยมวล/ปรมิ าตร (มวล/ปรมิ าตร) หรือ %w/v เช่น สารละลายกรด HNO3 25% W/V หมายความวา่ หรือ ในสารละลาย 100 1c0m032ลม5ิตีเกนริโ้ือมลกีเกรนรด้ือัมกHรNดON3HลOะล3าลยะอลยาู่ ย2อ5ยกู่ รัม ในสารละลายกรด

ตวั อย่างท่ี 1 การหาความเขม้ ขน้ เป็นรอ้ ยละ สารละลายน้ําตาลซโู ครส ประกอบด้วยซโู ครส 28.6 กรัม ในน้ํา 101.4 กรมั จงหาความเขม้ ขน้ เป็น รอ้ ยละโดยมวลของสารละลายนี้ %w/w = X 100 = 16

ตัวอยา่ งท่ี 2 การหาความเขม้ ขน้ เป็นรอ้ ยละ จะต้องใช้ CaCl2 กีก่ รัม ละลายในน้ํา 80 กรัม เพ่อื ใหไ้ ดส้ ารละลาย เขม้ ขน้ 5 % โดยมวล %( w/w ) = มวลของตวั ละลาย x 100 มวลของสารละลาย = x 100 กาํ หนดให้ = มวลของตวั ละลาย

Ex. ถา้ ตอ้ งการเตรยี มสารละลาย BaCl2 เข้มข้น 12 % โดยน้ําหนกั ปรมิ าณ 50 g จากเกลอื BaCl2.2H2O และน้ําบริสทุ ธ์ิ จะเตรียม ได้อยา่ งไร ? วิธคี ดิ BสาaรCลlะ2ลเขายม้ หขน้นัก1120%0โgดยมนี B้ําaหCนlัก2 หมายถงึ 12 g ละลายอยู่ วิธที าํ สารละลายหนัก 50 g มี BaCl2 ละลายอยู่ = 50 g x 12 g = 6 g 100 g ดถา้ังตนอ้นั้ งกเามร่อื ตBอ้ aงCกlา2ร 208.3 g ต้องใช้ BBaaCCll22..22HH22OO = 244.3 g = 7.04 g BaCl2 6 g ต้องใช้ 6 g x 244.3 208.3 g ดงั น้นั ตจงึ้อจงะใไชด้ Bส้ aารCลl2ะล. า2ยH2BOaCหl2นักเข7ม้ .0ขน้4 g ละลายในน้ํา 42.96 g (50-7.04) 12% โดยน้ําหนกั ปริมาณ 50 g

“สรปุ ” เร่อื ง ความเขม้ ข้น %w/w = มวลของตัวละลาย x 100 Molar (M) มวลของสารละลาย = %v/v = ปรมิ าตรของตัวละลาย x 100 mol ตวั ละลาย ปริมาตรของสารละลาย ปริมาตรสารละลาย 1 dm3 %w/v = มวลของตัวละลาย x 100 Molal (m) ปริมาตรของสารละลาย = ppm = ( มวล หรอื ปรมิ าตรของ ตวั ละลาย ) x 106 mol ตวั ละลาย มวลหรอื ปรมิ าตรของ สารละลาย kg ตวั ทําละลาย ppb = ( มวล หรอื ปรมิ าตรของ ตวั ละลาย ) x 109 มวลหรือปริมาตรของ สารละลาย

2. ความเข้มขน้ ของสารละลายในหน่วยสว่ นในลา้ น 1. สว่ นในลา้ นสว่ น 2. ส่วนในพันลา้ นส่วน (parts per million, ppm ) (parts per billion, ppb ) “เป็นหน่วยที่บอกปรมิ าณ “เป็นหน่วยท่บี อกปรมิ าณ ตวั ละลายเป็นมวลหรือปริมาตร ตวั ละลายเป็นมวลหรือปริมาตร ทล่ี ะลายในสารละลาย ท่ลี ะลายในสารละลาย 1 ล้านหน่วย” 1 พันล้านหน่วย” “นิยมใชร้ ะบุความเขม้ ข้นของสารละลายทเ่ี จอื จางมากกกกก”

2. ความเขม้ ข้นของสารละลายในหน่วยสว่ นในลา้ น 1. ส่วนในลา้ นสว่ น 2. ส่วนในพันลา้ นส่วน (parts per million, ppm ) (parts per billion, ppb ) ppm = ( มวล หรือ ปรมิ าตรของ ตัวละลาย ) x 106 = mg มวลหรือปรมิ าตรของ สารละลาย L ppb = ( มวล หรือ ปรมิ าตรของ ตัวละลาย ) x 109 = µg มวลหรอื ปรมิ าตรของ สารละลาย L

2. ความเขม้ ข้นของสารละลายในหน่วยสว่ นในลา้ น เช่น ในแหลง่ น้ําแหง่ หน่ึงมสี ารตะกว่ั ปนเป้ ือน 0.1 ppm หมายความวา่ น้ําในแหลง่ น้ํานัน้ 1 ลา้ นกรมั มีตะกั่วละลาย อยู่ 0.1 กรัม ในเน้ือปลามสี ารปรอทปนเป้ ือนอยู่ 1 ppb หมายความวา่ ในเน้ือปลานั้น 1 พนั ลา้ นกรมั มสี ารปรอทปนเป้ ือนอยู่ 1 กรมั

เน่ืองจากมันมตี วั ละลายอยใู่ นสารละลายนอ้ ยมา๊ ก ดงั นน้ั เราเลยไม่คดิ มวลหรอื ปรมิ าตร “ของตวั ทลี่ ะลาย” หมายความวา “มวล/ปรมิ าตรสารละลาย = มวล/ปริมาตรของ ตัวทําละลายไปเลยย” ppm = ( มวล หรือ ปรมิ าตรของ ตัวละลาย ) x 106 = (มมววลลหหรอืรือปรปิมรามิ ตารตขรอขงอตง วัตทวั ําลละะลลาายย ) x 106 มวลหรือปริมาตรของ สารละลาย ppb = ( มวล หรอื ปรมิ าตรของ ตัวละลาย ) x 109 = (มมววลลหหรือรือปรปิมรามิ ตารตขรอขงอตง ัวตทัวาํ ลละะลลาายย ) x 109 มวลหรือปริมาตรของ สารละลาย



3. โมลาริตี (Molarity , M) อาจจะเรยี กว่า โมลาร์ (molar)  หน่วย : โมล/ลูกบาศกเ์ ดซิเมตร (mol/dm3) ใช้สญั ลกั ษณเ์ ป็น “M” หรือ โมล/ลิตร (mol/l) เป็นหน่วยความเข้มข้นท่แี สดง “จาํ นวนโมลของตวั ละลาย ในสารละลาย 1 ลกู บาศกเ์ ดซเิ มตร (1 ลิตร)” Example สารละลายกรด HNO3 0.5 โมล/ลติ ร หมายความวา่ ในสารละลาย 1 ลิตร มเี น้ือกรด HNO3 ละลายอยู่ 0.5 โมล

4. โมแลลติ ี (Molality , m) อาจจะเรยี กว่า โมแลล (molal) ใชส้ ญั ลักษณเ์ ป็น “m”  หน่วย : โมล/กิโลกรัม (mol/kg) เป็นหน่วยความเขม้ ข้นท่ใี ชบ้ อก “จํานวนโมลของตวั ละลายทม่ี อี ยู่ ในตวั ทําละลาย 1 กโิ ลกรมั หรือ 100 กรัม” Example สารละลาย NH3 0.2 โมล/กโิ ลกรัม หมายความวา่ ในน้ํา 1 กิโลกรมั มี NH3 ละลายอยู่ 0.2 โมล

โมลารติ ี (mol/dm3) โมแลลติ ี (mol/kg) mol ตวั ละลาย mol ตวั ละลาย ปริมาตรสารละลาย 1 dm3 kg ตวั ทาํ ละลาย 1 dm3 = 1000 cm3 =1L

5. เศษสว่ นโมล (Mole Fraction, X) หมายถงึ อตั ราสว่ นระหวา่ ง จํานวนโมลของสาร ตอ่ จาํ นวนโมลของสารทง้ั หมด สาร A x โมล เศษสว่ นโมลของสาร A A(XA) = ������������ +������������ สาร B y โมล เศษสว่ นโมลของสาร B ������������ +������������ สาร C z โมล เศษส่วนโมลของสาร C B(XB) = ������������ ������������ +������������ +������������ C(XC) = ������������ ������������ +������������ +������������ สารละลายชนิดหน่ึง *รอ้ ยละโดยโมล = เศษสว่ นโมล × 100

ในสารละลายตามลาํ ดบั ผลบวกของเศษสว่ นโมลของสาร องค์ประกอบทงั้ หมดเทา่ กบั 1 เสมอ นัน่ คอื X1 + X2 + X3 + ... = 1 Ex สารล4ะ6ลgายจปงรคะาํ กนอวบณดหว้ ยาเนศ้ําษ3ส6่วนgโมแลละขกอลงเีนซ้ําอแรลีนะก(Cลเี3ซHอ5(รOนี H)3) จาํ นวนโมลของของน้ํา = 36 / 18 = 2.0 mol จาํ นวนโมลของกลีเซอรีน = 46 / 92 = 0.5 mol ดังน้นั จํานวนโมลทงั้ หมด = 2.0 + 0.5 = 2.5 mol ดงั นั้นเศษสว่ นโมลของน้ํา ดงั น้ันเศษสว่ นโมลของกลีเซอรีน = 2.0 / 2.5 = 0.8 =1 = 0.5 / 2.5 = 0.2

PART เฉลยโจทย์ 33

เฉลยตวั อยา่ งที่ 1 การหาความเขม้ ขน้ เป็นรอ้ ยละ สารละลายน้ําตาลซโู ครส ประกอบด้วยซูโครส 28.6 กรมั ในน้ํา 101.4 กรมั จงหาความเขม้ ขน้ เป็น รอ้ ยละโดยมวลของสารละลายน้ี %w/w = 28.6 X 100 = 101.4+28.6 22% 34

เฉลยตวั อยา่ งที่ 2 การหาความเขม้ ขน้ เป็นร้อยละ จะต้องใช้ CaCl2 ก่กี รัม ละลายน้ํา 80 กรมั เพ่อื ใหไ้ ดส้ ารละลาย เขม้ ขน้ 5 % โดยมวล %( w/w ) = มวลของตวั ละลาย x 100 มวลของสารละลาย 5= 5≈ X x 100 X = มวลของตวั ละลาย 80 + X x 100 = 4 กรัม X 80

เฉลย การคาํ นวณ โมลารติ ี

เฉลย การคาํ นวณ โมแลลติ ี

เฉลย การคาํ นวณ เศษส่วนโมล

เฉลย การคาํ นวณ เศษส่วนโมล

Paste your logo here Make your own summer การเตรยี มสารละลาย (solutions)

เ ค รื่ อ ง มื อ ท่ี ใ ช 2 Volumetric Flask Beaker (ขวดวดั ปริมาตร) (บีกเกอร) Digital balance 3 (เครือ่ งชง่ั ) 1 4 Funnel 5 Glass rod 6 Dropper 7 Wash bottle (กรวยกรอง) (แทง แกว) (หลอดหยด) (ขวดนํ้ากลั่น)

Digital balance เคร่อื งช่งั ดจิ ติ อลทศนิยม 2 ตาํ แหนง เครอ่ื งชั่งดจิ ติ อลทศนิยม 4 ตาํ แหนง

6. การเตรียมสารละลาย 2. การเตรยี มสารละลายโดยทาํ ใหเ จอื จาง มี 2 วิธี ทําไดโดย เติมนํ้าลงในสารละลาย 1. การเตรียมสารละลายจากสารบรสิ ทุ ธิ์ ในปริมาณที่เหมาะสม การคํานวณเกี่ยวกับ “เปนการเตรียมสารละลาย การเจอื จางอาศัยหลักการทีว่ า จากสารบรสิ ทุ ธิ์ โดยการนาํ สารบรสิ ุทธิ์ “เมื่อเติมนํ้าลงไปในสารละลาย จะทํา ใหปริมาตรและความเขมขนของสารละลาย เชน ของแขง็ ของเหลว และกา ซ เปลี่ยนแปลงไปแตจํานวนโมลของสาร ละลายในตวั ทาํ ละลาย” (ตวั ละลาย) จะเทา เดมิ ”

6. การเตรยี มสารละลาย 1. การเตรียมสารละลายจากสารบรสิ ุทธ์ิ 2. การเตรยี มสารละลายโดยทาํ ใหเ จอื จาง มี 2 วิธี 1. การเตรียมสารละลายจากสารบริสทุ ธิ์ “เปน การเตรยี มสารละลาย จากสารบรสิ ทุ ธิ์ โดยการนาํ สารบรสิ ทุ ธิ์ เชน ของแขง็ ของเหลว และกา ซ ละลายในตวั ทาํ ละลาย” ตวั อยาง การเตรียมสารละลายจากของแข็ง

การเตรียมสารละลาย อันดับแรก!!! ตองคํานวณมวลสารทต่ี อ งการใชก อ น ทมี่ า : หนังสอื เคมี ม.4 เลม 2 จาก บรษิ ัท อจท.

ข้ันตอน การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธ์ิ



หลักในการอา นปรมิ าตรของสารละลายทถี่ กู ตอ ง คือ จะตองใหส ายตาอยูในระดบั เดยี วกันกับจุด ตํา่ สดุ ของสวนโคง เวา (meniscus) *meniscus คือ ผิวหนาสารละลายในหลอดแกวมองเห็นเปนเสนโคง อุปกรณวัดปริมาตรของสารละลายที่สําคัญ ไดแก ขวดปริมาตร บิวเรตต ปเปตต และกระบอกตวง เมื่อบรรจุสารละลายลงในอุปกรณวัดปริมาตรเหลานี้ ระดับ สารละลายตอนบนจะมลี ักษณะโคง เวาเกิดขึน้ สวนโคงเวานี้เกดิ จากแรงดึงดดู ผวิ ระหวา งผวิ แกวกบั สารละลาย

1. การเตรียม สารละลายจาก สารบริสทุ ธิ์ 2. การเตรียม สารละลายโดย ทาํ ใหเจอื จาง

6. การเตรยี มสารละลาย 1. การเตรียมสารละลายจากสารบรสิ ุทธ์ิ 2. การเตรยี มสารละลายโดยทําใหเจือจาง มี 2 วธิ ี 2. การเตรยี มสารละลายโดยทาํ ใหเ จอื จาง ทําไดโดยเติมนํ้าลงในสารละลาย ในปริมาณที่เหมาะสม การคํานวณเกี่ยวกับ การเจือจางอาศยั หลักการท่ีวา “เมื่อเติมนํ้าลงไปในสารละลาย จะทํา ใหปริมาตรและความเขมขนของสารละลาย เปลี่ยนแปลงไปแตจํานวนโมลของสาร (ตวั ละลาย) จะเทา เดมิ ”



จาํ ใหได สาํ คัญมากก !! “เมื่อเติมนา้ํ ลงไปในสารละลาย จะทาํ ใหป รมิ าตรและความเขม ขน ของสารละลายเปลย่ี นแปลงไป แต! จํานวนโมล ของสาร (ตวั ละลาย) จะเทา เดมิ ” “ยิง่ มปี รมิ าตรเพม่ิ ขึน้ เทาใด ความเขมขนก็จะย่งิ ลดลงเทา น้นั ”

การเตรียมสารละลายจาก “สารละลายเขมขน” ที่มา : หนงั สือเคมี ม.4 เลม่ 2 จาก บรษิ ัท อจท.