บทที่ 5 สารละลาย

จาํ นวนโมล กอนเติมนา้ํ = จาํ นวนโมล หลังเติมนาํ้ M1V1 = M2V2 ? โดยท่ี M1 = ความเขม ขน ของสารละลายกอ นเจือจาง (mol/L) M2 = ความเขมขนของสารละลายหลังเจอื จาง (mol/L) V1 = ปริมาตรสารละลายกอนทําใหเจอื จาง (ml หรือ L) V2 = ปริมาตรสารละลายหลังทําใหเ จอื จาง (ml หรือ L) หมายเหตุ : การใช V1 และ V2 ใชเ ปน หนว ยใดกไ็ ด แตใ หใ ชใ หเ หมอื นกนั



Colligative Properties? เป็นลกั ษณะเฉพาะของสารละลาย  ความดันที่ลดลง  จุดเดือดที่เพิ่มขึ้น  จุดเยือกแข็งท่ีลดลง  ความดันออสโมซิส

“สมบัตขิ องตวั ทาํ ละลายบรสิ ทุ ธ์ิ ณ ที่สภาวะหน่ึงๆ จะมีสมบตั ิ (จะมคี วามดนั ไอ จุดเดอื ด และจดุ เยอื กแขง็ ทแี่ น่นอน) แต่เม่ือมีตัวละลายทไ่ี ม่ระเหยผสมอยใู่ นสารละลาย โดยเฉพาะที่ความเขม้ ขน้ ต่าํ ๆ จะทาํ ให้ เกิดการลดต่าํ ลงของจุดเยือกแขง็ และการเพ่มิ สูงข้นึ ของจุดเดอื ดของสารละลาย” 1 2 ตวั ทําละลาย สารละลาย บรสิ ุทธ์ิ (homogeneous solution)  สมบัตคิ อลลเิ กทฟี จะใชไ้ ด้ดกี บั ตัวละลาย ท่รี ะเหยยาก และไม่ แตกตัวเป็นไอออน**

หมายถึง สมบัติทางกายภาพ ของสารละลาย ที่ขึ้นอยูกับจํานวน อนุภาคของตัวละลาย โดยไมขึ้นอยู กับชนิดของตัวละลาย! หมายความวา ถาสารละลาย นั้นมีความเขมขนของตัวละลาย เทากัน จะตองมีสมบัติคอลลเิ กทีฟ เทากนั

สรุป!! การที่จะมีสมบัติคอลลิเกทีฟเหมือนกัน ตอง... 1. ตวั ทาํ ละลาย ตอ งเปน ชนดิ เดยี วกัน 2. ตวั ละลาย (ตวั ถกู ละลาย) : ชนิดใดก็ได แตความเขมขนตองเทากัน

สรปุ สมบัติคอลลเิ กทฟี (colligative properties) Property Symbol Solute Concentration Proportionality Constant 1. Vapor ΔP mole fraction Po (vapor pressure of pure pressure solvent) 2. Boiling Point ΔTb molal Kb (boiling point constant) 3. Freezing ΔTf molal Kf (freezing point constant) Point P molar RT 4. Osmotic Pressure

“จุดเดอื ดสารละลาย สงู กวา จดุ เดือด ของตวั ทาํ ละลายบรสิ ทุ ธ์”ิ 2 1 สารละลาย ตัวทําละลาย บริสทุ ธ์ิ (homogeneous solution)

1. การเพ่มิ ข้นึ ของจดุ เดอื ดของสารละลาย  การที่ความดนั ไอของสารละลายลดต่ําลงมีผลทําให้ “จดุ เดอื ดสารละลาย สูงกวา่ จดุ เดอื ดของตวั ทาํ ละลายบรสิ ทุ ธ์”ิ  การเพ่มิ ข้นึ ของจุดเดือดจะแปรผันตรงกบั ความเข้มข้นเป็นโมแลล (mol/kg) ของสารละลาย ∆Tb = Kbm โดยที่ ∆Tb = จดุ เดอื ดของสารละลาย - ตัวทาํ ละลายบริสทุ ธ์ิ (หน่วยเป็น ℃ ) m = ความเข้มขน้ ของสารละลายเป็น mol/kg หรือ molal = คา่ คงทข่ี องการเพ่มิ ข้ึนของจดุ เดอื ด (℃/m หรือ℃•kg/mol) Kb

“จดุ เยอื กแข็งของสารละลาย ต่าํ กวา 2 จดุ เยอื กแขง็ ของตัวทําละลายบริสทุ ธ์”ิ 1 สารละลาย ตัวทําละลาย (homogeneous บรสิ ุทธ์ิ solution)

2. การลดลงของจดุ เยือกแขง็ ของสารละลาย  การที่ความดนั ไอของสารละลายลดต่ําลง มีผลทาํ ให้ “จุดเยอื กแขง็ ของสารละลาย ต่ํากวา่ จดุ เยอื กแขง็ ของตวั ทาํ ละลายบรสิ ทุ ธ์”ิ  การลดลงของจดุ เยอื กแข็งจะแปรผันตรงกับความเขม้ ข้นเป็นโมแลล (mol/kg) ของสารละลาย ∆Tf = Kfm โดยที่ Tf = จุดเยือกแขง็ ของสารละลายทีล่ ดลง ∆Tf = จดุ เยอื กแข็งของตัวทาํ ละลาย - จดุ เยอื กแขง็ ของสารละลาย m = ความเข้มขน้ ของสารละลายเป็น mol/kg หรอื molal Kf = คา่ คงทขี่ องการลดของจดุ เยือกแขง็ (℃/m หรือ℃•kg/mol)

ตารางแสดง จดุ เดอื ด จุดเยอื กแขง็ Kb Kf ของตวั ทาํ ละลายบางชนิด ชนิดตวั ทาํ ละลาย จุดเดือด Kb จุดเยือกแข็ง Kf oC (oC/ m) oC (oC/ m) น้ํา (H2O) 100.0 0.51 0.0 1.86 เบนซีน (C6H6) 80.1 2.53 5.5 5.12 กรดแอซติ ิก (CH3COOH) 118.2 2.93 17.0 3.90 เอทิลแอลกอฮอล์ 78.4 1.19 -115.0 1.99 (CH3CH2OH) 218.0 6.34 80.2 6.92 แนฟทาลนี (C10H8)

สรปุ การลดตํ่าลงของจุดเยือกแข็ง และการเพิ่มสงู ขึน้ ของจดุ เดอื ด ของสารละลาย กรณีที่ 1 : ความเขม้ ขน้ เทา่ กนั สารละลายทม่ี ตี วั ทาํ ละลายชนิดเดียวกนั ถา้ มคี วามเขม้ ขน้ เป็น molal (mol/kg) เท่ากนั จะมีจุดเดอื ดหรอื จดุ เยอื กแข็ง/หลอมเหลวเทา่ กนั โดยท่ตี วั ละลายจะเป็นสารใดก็ได้แต่ต้องเป็นสารที่ระเหยยากและไม่แตกตัวเป็นไอออน กรณีที่ 2 : ความเขม้ ข้นไมเ่ ทา่ กนั สารละลายทม่ี คี วามเขม้ ขน้ แตกตา่ งกนั แมว้ า่ จะเป็นตัวทาํ ละลายชนิดเดยี วกัน จะมจี ุดเดือดหรอื จดุ เยอื กแขง็ /หลอมเหลว ไม่เท่ากัน

“การประยกุ ต” ใชสมบตั ิ Colligative ใสเกลอื ลงถังท่เี ขยา หลอดไอศกรีม ?

“การประยุกต” ใชส มบัติ Colligative ใสเ กลือลงถังที่เขยา หลอดไอศกรมี ? Answer เพ่อื ใหไ อศกรมี ในหลอดแขง็ ตวั เพราะ เกลือทีใ่ สลงไป ตอ งการความรอ นในการละลาย จงึ ดูดความรอนจากกอนนา้ํ แขง็ สง ผลใหนํา้ แขง็ มีอณุ หภมู ติ ํา่ ลง ไอศกรีมจงึ แขง็ ตัวได

การคํานวณการลดลงของจดุ เยอื กแขง็ ของสารละลาย

การคํานวณการเพ่มิ ข้นึ ของจดุ เดอื ดของสารละลาย

เฉลย การคาํ นวณการลดลงของจดุ เยือกแขง็ ของสารละลาย

เฉลย การคาํ นวณการเพ่มิ ข้นึ ของจดุ เดอื ดของสารละลาย

วิ ธี ก า ร เ จื อ จ า ง ก ร ด ท่ี เ ข้ ม ข้ น ! กรด น้ํ า น้ํ า กรด การผสมกรดเขม้ ขน้ กบั น้ําจะเกดิ ความ ร้อนสูงมาก ดงั น้นั จึงตอ้ งเติมกรดเข้มข้น อย่างช้าๆ ลงในน้ํา และคนเบาๆ ผสมให้เข้า กนั ตง้ั ท้งิ ไว้ ใหเ้ ย็น เทใสข่ วดปิดฉลาก *หา้ มเตมิ น้ําลงในกรดเขม้ ขน้ เดด็ ขาด! อาจกระเดน็ แลว้ เป็นอนั ตราย*

วิ ธี ก า ร เ จื อ จ า ง ก ร ด ท่ี เ ข้ ม ข้ น ! การทาํ การทดลองบางคร้งั จําเป็นต้องใช้สารละลายที่ ทราบความเข้มขน้ ที่แน่นอน เรยี กวา่ “สารละลายมาตรฐาน” ทําโดยการไทเทรต หรอื ทําปฏิกริ ิยากับ สารละลายมาตรฐานอีกชนิดหน่ึง “สารละลายมาตรฐานปฐมภมู ”ิ และนํามา คํานวณหาความเข้มข้นท่ี แน่นอนของสารละลายทเ่ี ตรียมได้

Paste your logo here Make your own summer การเตรยี มสารเคมี จากขวดที่ระบุสมบตั ิ 76

ขอ้ มลู ที่ได้ - ช่อื สารเคมี จากฉลาก - %ความเขม้ ขน้ - น้ําหนักโมเลกลุ ? - ความหนาแน่น 77

จงอธิบายวิธกี ารเตรยี มสารละลาย 1 M HCl ปรมิ าตร 500 mL จากกรดเขม้ ขน้ ซ่งึ มฉี ลากขา้ งขวด และขอ้ มลู ดังน้ี HCl pro analysis M= 36.46 g/mol Salzsaure rauchend 37% 1L= 1.19 kg Hydrochloric acid fuming 37% น้ํ าหนักโมเลกลุ %w/w ความหนาแน่น 78

วิ ธี ก า ร เ ต รี ย ม จากข้อมูลทีไ่ ด้จากฉลากข้างขวดสาร ทราบ ความเขม้ ข้น,น้ําหนกั โมเลกุล, ความหนาแน่น *การคาํ นวณความเข้มข้นของกรดจากขา้ งขวดในหน่วย molarity โดยเปล่ยี นจาก %w/w เป็น M (Molar หรือ mol/L) สารละลาย 37 %w/w หมายความวา่ สารละลาย 100 g มเี น้ือกรด HCl อยู่ 37 g เปลี่ยน g เป็น ml จากความหนาแน่น เปลย่ี น g เป็น mol จาก %w/w

วิ ธี ทาํ

เฉลย สารละลาย 84 mL ประกอบด้วย HCl 1.02 mol ถา้ สารละลาย 1000 mL ประกอบดว้ ย HCl = 1.02 x 1000 = 12.1 mol 84 ดังนั้น กรด HCl เข้มข้น 12.1 M การคาํ นวณการเจอื จางกรดเขม้ ขน้ จาก M1V1 = M2V2 12.1 x V1 = 1 x 500 V1 = 41 mL ดังนน้ั ตอ้ งนํากรดเข้มขน้ 41 mL มาเจอื จางจนได้ปรมิ าตร 500 mL