เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 1 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ บทที่ 2 สารละลาย 1. ความเข้มข้นของสารละลาย 2. การเตรียมสารละลาย 3. สมบัติบางประการของสารละลาย คำถามสำคัญ 1. ความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยต่าง ๆ คำนวณได้อย่างไร 2. การเตรียมสารละลายมีวิธีการอย่างไร 3. สารละลายมีสมบัติแตกต่างจากสารบริสุทธิ์อย่างไร จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธิบายความหมายของหน่วยความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยร้อยละ ส่วนในล้านส่วน ส่วนในพัน ล้านส่วน โมลาริตี โมแลลิตี และเศษส่วนโมล 2. คำนวณความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยร้อยละ ส่วนในล้านส่วน ส่วนในพันล้านส่วน โมลาริตี โมแลลิตี และเศษส่วนโมล 3. อธิบายวิธีการและเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นในหน่วยโมลาริตีและปริมาตรตามที่กำหนด จากสาร บริสุทธิ์ 4. อธิบายวิธีการและเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นในหน่วยโมลาริตีและปริมาตรตามที่กำหนด ด้วย วิธีการเจือจางจากสารละลายเข้มข้น 5. อธิบายความแตกต่างระหว่างจุดเดือดและจุดเยือกแข็งของสารละลายกับสารบริสุทธิ์ 6. บอกความหมายของค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Kb) และค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็ง (Kf ) 7. คำนวณจุดเดือดและจุดเยือกแข็งของสารละลาย
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 2 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตรวจสอบความรู้เดิมก่อนเรียน คำชี้แจง ให้นักเรียนใส่เครื่องหมาย √ หน้าข้อความที่ถูกต้อง และเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ไม่ถูกต้อง _____ 1. อากาศเป็นสารบริสุทธิ์ _____ 2. สารละลายมีสถานะเป็นของเหลวเสมอ _____ 3. แอลกอฮอล์ล้างแผลเข้มข้นร้อยละ 70 โดยปริมาตร มีแอลกอฮอล์เป็นตัวละลายและน้ำเป็นตัว ทำละลาย _____ 4. สารละลายกลูโคสร้อยละ 5 โดยมวล หมายถึง สารละลายที่มีกลูโคส 5 กรัม ในน้ำ 100 กรัม _____ 5. แอลกอฮอล์มีความหนาแน่น 0.79 กรัมต่อมิลลิลิตร ส่วนน้ำมีความหนาแน่น 1.00 กรัมต่อมิลลิลิตร ดังนั้นแอลกอฮอล์ 1 กรัม จะมีปริมาตรมากกว่าน้ำ 1 กรัม _____ 6. ถ้าต้องการตวงสารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ปริมาตร 10.00 มิลลิลิตร ให้มีความถูกต้อง แม่นยำควรใช้บีกเกอร์ _____ 7. เฮกเซนมีความหนาแน่น 0.66 กรัมต่อมิลลิลิตร ถ้าต้องการเปลี่ยนหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลิตร ต้องใช้แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย 1L 1000 mL และ 1000 g 1 kg _____ 8. กลูโคส (C6H12O6 ) 1 โมล กับกรดไฮโดรคลอริก 12 โมล เมื่อละลายน้ำปริมาตรเท่ากันแตกตัว ให้ปริมาณ H + เท่ากัน _____ 9. แมกนีเซียมไนเทรต (Mg(NO3 )2 ) 0.5 โมล มีมวล 74.16 กรัม เมื่อมวลต่อโมลของแมกนีเซียม- ไนเทรตเท่ากับ 148.32 กรัมต่อโมล _____ 10. กรดแอซีติก (C2H5O2 ) 1 โมล มีมวลเท่ากับ 60 กรัม เมื่อกำหนดให้มวลต่อโมลของธาตุ C = 12 กรัมต่อโมล H = 1.01 กรัมต่อโมล และ O = 16 กรัมต่อโมล สารละลายเป็นสารเนื้อเดียวที่เป็นของผสมของสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป โดยสารละลายมีทั้ง 3 สถานะ เช่น ทองเหลืองและนาก อยู่ในสถานะของแข็ง น้ำเกลือและน้ำส้มสายชูอยู่ในสถานะของเหลว อากาศและแก๊สหุงต้มอยู่ในสถานะแก๊ส สารละลายที่เกิดจากการผสมของสารในสถานะเดียวกันจะถือว่าสาร ที่มีปริมาณมากกว่าเป็นตัวทำละลาย เช่น น้ำส้มสายชู 5% มีน้ำอยู่ประมาณร้อยละ 95 โดยปริมาตร จึงถือ ว่าน้ำเป็นตัวทำละลาย แต่ถ้าสารละลายเกิดจากการผสมของสารที่มีสถานะต่างกัน จะถือว่าสารที่มีสถานะ เดียวกับสารละลายเป็นตัวทำละลาย เช่น สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์อิ่มตัว มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็น ของแข็ง 111 กรัม ละลายในน้ำ 100 กรัม แต่เนื่องจากสารละลายที่ได้มีสถานะเป็นของเหลว จึงถือว่าน้ำเป็น ตัวทำละลาย ทั้งที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบในปริมาณที่น้อยกว่า เนื่องจากสารละลายที่พบส่วนใหญ่ในชีวิตประจำวันและในห้องปฏิบัติการเป็นของเหลวที่มีน้ำเป็นตัว ทำละลาย ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงสารละลายโดยไม่ระบุชนิดของตัวทำละลาย จึงหมายถึงสารละลายที่น้ำเป็นตัวทำ ละลาย
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 3 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ สารเคมีหลายชนิดเมื่อจะนำมาใช้ส่วนใหญ่อยู่ในรูปสารละลาย ซึ่งจำเป็นต้องทราบความเข้มข้นของ สารละลาย และวิธีการเตรียมสารละลาย เพื่อให้ได้ปริมาณสารตามที่ตัองการและนำไปใช้ได้อย่างถูกต้อง 1. ความเข้มข้นของสารละลาย สารละลายประกอบด้วยตัวละลายและตัวทำละลายในปริมาณที่แตกต่างกัน ซึ่งปริมาณของสารใน สารละลายสามารถระบุในรูปของความเข้มข้น โดยความเข้มข้นหมายถึงปริมาณของสารต่อปริมาณของ สารละลายหรือต่อปริมาณของตัวทำละลาย ความเข้มข้นของสารละลายมีหลากหลายซึ่งที่จะศึกษาในบทนี้ ได้แก่ ร้อยละหรือส่วนในร้อยส่วน ส่วนในล้านส่วน ส่วนในพันล้านส่วน โมลาริตี และเศษส่วนโมล ซึ่งมีความหมายและวิธีการคำนวณ ดังต่อไปนี้ 1) ร้อยละหรือส่วนในร้อยส่วน (percentage) เป็นการบอกปริมาณของตัวละลายต่อร้อยส่วนของ สารละลาย จำแนกได้ดังนี้ ความเข้มข้น ความสัมพันธ์ 1) ร้อยละโดยมวล (%W/W) เช่น สารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล หมายความว่า ............................................................................................................................. ................................................................... 2) ร้อยละโดยปริมาตร (%V/V) เช่น สารละลายกรดซัลฟิวริก (H2So4 ) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยปริมาตร หมายความว่า ............................................................................................................................. ................................................................... 3) ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (%W/V) เช่น สารละลายแบเรียมคลอไรด์ (BaCl2 ) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่า ............................................................................................................................. ...................................................................
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 4 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 1 สารละลายซึ่งประกอบด้วยกลูโคส (C6H12O6 ) จำนวน 100 กรัม ในน้ำ 200 กรัม มีความเข้มข้นในหน่วยร้อยละโดยมวลเป็นเท่าใด วิธีทำ ตัวอย่างที่ 2 ถ้าอากาศ 1000 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีแก๊สไดไนโตรเจนมอนอกไซด์ (N2O) ปริมาตร 3.30 x 10-5 ลูกบาศก์เซนติเมตร ความเข้มข้นในหน่วยร้อยละโดยปริมาตรของแก๊สไดไนโตรเจนมอนอกไซด์ ในอากาศเป็นเท่าใด วิธีทำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 5 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 3 สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เข้มข้นร้อยละ 6 โดยมวล จำนวน 200 กรัม มีโซเดียมไฮดรอกไซด์อยู่ในสารละลายกี่กรัม ตัวอย่างที่ 4 จงหามวลของนิกเกิล (II) ซัลเฟต (NiSO4 ) ในสารละลายนิกเกิล (II) ซัลเฟต เข้มข้น ร้อยละ 10 โดยมวล ปริมาตร 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร กำหนดให้สารละลายมีความหนาแน่น 1.06 กรัมต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ 25 องศาเซลเซียส
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 6 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ แบบฝึกหัดที่ 2.1 1. ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด ..............1) สารละลายกลูโคส (C6H12O6 ) เข้มข้นร้อยละ 15 โดยมวล หมายความว่า ในสารละลาย กลูโคส 100 กรัม มีกลูโคสละลายอยู่ 15 กรัม และมีน้ำอยู่ 85 กรัม ..............2) สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยปริมาตร หมายความว่า ในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 100 กรัม มีกรดไฮโดรคลอกริกละลายอยู่ 10 ลูกบาศก์- เซนติเมตร ...............3) สารละลายกรดแอซิติก (CH3COOH) เข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่า ในสารละลายกรดแอซีติก 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีกรดแอซีติกละลายอยู่ 20 กรัม .............4) ข้าวหอมนำโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 10 กรัมละลายในน้ำ 100 กรัม สารละลายที่ได้ มีความเข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล .............5) ข้าวตังนำกลูโคส(C6H12O6 ) 20 กรัม มาละลายในน้ำจนได้สารละลายมีปริมาตรเป็น 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายที่เตรียมได้จะมีความเข้มข้นร้อยละ 20 โดยปริมาตร 2. จงคำนวณหาความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) 50 กรัม ในน้ำ 200 กรัม 3. สารละลายน้ำตาลทราย (C12H22O11) เข้มข้นร้อยละ 22 โดยมวล มีความหนาแน่น 1.09 กรัมต่อมิลลิลิตร ในสารละลาย 1 มิลลิลิตร มีน้ำตาลทรายอยู่กี่กรัม 4. สารละลายกรดซัลฟิวริก (H2SO4 ) เข้มข้นร้อยละ 35 โดยมวล มีความหนาแน่น 1.26 กรัมต่อมิลลิลิตร ที่ 20 องศาเซลเซียส 4.1 ในสารละลาย 100 ลิตร มีกรดซัลฟิวริกละลายอยู่กี่กรัม 4.2 สารละลายที่มีกรดซัลฟิวริกละลายอยู่ 500 กรัม มีปริมาตรกี่ลิตร
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 7 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ 2) ส่วนในล้านส่วน (part per million, ppm) และส่วนในพันล้านส่วน (part per billion, ppb) เป็นการบอกปริมาณของตัวละลายต่อล้านส่วนและพันล้านส่วนของสารละลาย ตามลำดับ ในหน่วยมวลหรือ หน่วยปริมาตรเดียวกัน ตามความสัมพันธ์ดังนี้ ตัวอย่างเช่น ➢ สารละลายเข้มข้น 1 ppm หมายความว่า ................................................................................................ ➢ สารละลายเข้มข้น 1 ppb หมายความว่า ................................................................................................ ที่มา : สสวท. กระทรวงศึกษาธิการ. (2561). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. หน้า 49. ตัวอย่างที่ 1 ในสารละลายเมอร์คิวรี (II) ไนเตรต (Hg(NO3)2) ซึ่งมีเมอร์คิวรี (II) ไนเตรตอยู่ 0.0324 กรัม และน้ำ 100 กรัม สารละลายมีความเข้มข้นกี่ ppm วิธีทำ ส่วนในล้านส่วน (ppm) = ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) =
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 8 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 2 ถ้าในอากาศ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีไดไนโตรเจนมอนอกไซด์ (N2O) 3.30 x 10-5 ลูกบาศก์เซนติเมตร ความเข้มข้นของไดไนโตรเจนมอนอกไซด์ในหน่วย ppb มีค่าเป็นเท่าใด วิธีทำ แบบฝึกหัดที่ 2.2 1. ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด ..............1) สารละลายน้ำตาลกลูโคสเข้มข้น 1 ppm โดยมวล หมายความว่า ในน้ำ 1000 กรัม มีกลูโคส ละลายอยู่ 1 กรัม .............2) ตรวจพบโลหะหนักเจือปนในแหล่งน้ำแห่งหนึ่งเท่ากับ 1 ppb โดยมวล หมายความว่า ในน้ำ 1 พันล้านกรัม มีโลหะหนักปนเปื้อนอยู่เท่ากับ 1 กรัม ...............3) ในเนื้อปลาชนิดหนึ่งปริมาณ 1000 กรัมมีปรอทในเนื้อปลา 0.1 กรัม นั่นคือ ในเนื้อปลานี้ มีปรอทเท่ากับ 0.1 ppb ...............4) ในอากาศ 1 พันล้านลิตร มีแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ 10 ลิตร นั่นคือ ในอากาศจะมีแก๊ส คาร์บอนมอนอกไซด์เท่ากับ 10 ppb ...............5) ในยาสีฟันมีฟลูออไรด์เท่ากับ 100 ppm โดยมวล นั่นคือ ถ้ายาสีฟันปริมาณ 100 กรัม จะมีฟลูออไรด์เท่ากับ 0.01 กรัม 2. ในสารละลายเลด (II) ไนเตรต (Pb(NO3 )2 ) ซึ่งมีเลด (II) ไนเตรตอยู่ 5 กรัมและน้ำ 120 กรัม สารละลาย มีความเข้มข้นกี่ ppm
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 9 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ 3. น้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมแห่งหนี่งตรวจพบว่าในน้ำทิ้ง 100 กรัม มีโลหะหนักเจือปน 0.01 กรัม จงหาว่ามีโลหะหนักเจือปนอยู่ในน้ำทิ้งคิดเป็นกี่ ppm 4. สินแร่ตัวอย่างชนิดหนึ่ง 0.456 กรัม เมื่อนำมาวิเคราะห์พบว่ามีโครเมียม (III) ออกไซด์ (Cr2O3 ) อยู่ 0.560 มิลลิกรัม สินแร่ตัวอย่างมีโครเมียม (III) ออกไซด์อยู่กี่ ppb 3) เศษส่วนโมล (mole fraction, X) เศษส่วนโมลของสารใดในสารสารละลายหมายถึง อัตราส่วน จำนวนโมลของสารนั้นกับจำนวนโมลรวมของสารทั้งหมดในสารละลาย เช่น สารละลายสารละลายชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยสาร A a โมล สาร B b โมล สาร C c โมล เศษส่วนโมลของ A B และ C เป็นดังนี้ เศษส่วนโมลของสาร A (XA ) = a (a + b + c) เศษส่วนโมลของสาร B (XB ) = b (a + b + c) เศษส่วนโมลของสาร C (Xc ) = c (a + b + c) ถ้านำเศษส่วนโมลของทุกสารในสารละลายมารวมกันจะได้ดังนี้ XA + XB + XC = a (a + b + c) + b (a + b + c) + c (a + b + c) = 1 หรือนำเศษส่วนโมลของแต่ละสารมาคูณด้วย 100 จะได้เศษส่วนโมลของสารนั้นในหน่วยร้อยละ โดยโมล ดังนี้ นั่นคือ ร้อยละโดยโมลของ A = XA x 100 ร้อยละโดยโมลของ B = XB x 100 ร้อยละโดยโมลของ C = Xc x 100 ร้อยละโดยโมลของสาร = เศษส่วนโมลของสาร x 100 สาร A = a mol สาร B = b mol สาร C = c mol
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 10 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ถ้านำร้อยละโดยโมลของทุกสารในสารละลายมารวมกันจะได้เป็นดังนี้ (XA x 100) + (XB x 100) + (Xc x 100) = 100 ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวณหาเศษส่วนโมลของสารแต่ละชนิดในสารละลายที่ประกอบด้วยสาร A 0.5 โมล สาร B 2 โมล และน้ำ 45 กรัม และร้อยละโดยโมลของสารทุกชนิด (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, O = 16) วิธีทำ ตัวอย่างที่ 2 สารละลายกลูโคส (C6H12O6 ) ประกอบด้วยน้ำ 0.56 mol มีเศษส่วนโมลของกลูโคส 0.02 มวลของกลูโคสในสารละลายมีค่าเท่าใด (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16) วิธีทำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 11 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ แบบฝึกหัดที่ 2.3 1. ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด ...............1) สารละลายชนิดหนึ่งประกอบด้วยสาร X จำนวน x โมล และสาร Y จำนวน y โมล จะมี เศษส่วนโมลของ X เท่ากับ x x + y ...............2) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์มีเศษส่วนโมลของโซเดียมไฮดรอกไซด์เท่ากับ 0.20 จะมี โซเดียมไฮดรอกไซด์ละลายอยู่ 0.20 กรัม ...............3) สารละลายชนิดหนึ่งประกอบด้วยสาร X Y และ Z มีเศษส่วนโมลของสาร X เท่ากับ 0.20 เศษส่วนโมลของสาร Y เท่ากับ 0.30 ดังนั้นจะมีเศษส่วนโมลของ Z เท่ากับ 0.50 ...............4) สารละลายชนิดหนึ่งมีเศษส่วนโมลของสาร X เท่ากับ 0.0351 จะมีร้อยละโดยโมลของ X เท่ากับ 3.51 ...............5) สารละลายซูโครสมีร้อยละโดยโมลของซูโครสเท่ากับ 2.50 จะมีเศษส่วนโมลของซูโครส เท่ากับ 2.50 2. สารละลายชนิดหนึ่งประกอบด้วยยูเรีย (N2H4CO) 0.2 โมล และน้ำ 0.5 โมล จงหาเศษส่วนโมลของสาร แต่ละชนิด 3. สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ประกอบด้วยน้ำ (H2O) 108 กรัม และมีเศษส่วนโมล
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 12 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ของโซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.25 มวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ในสารละลายมีค่าเท่าใด (กำหนดมวลอะตอมของ H = 1, O = 16, Na = 23) 4. สารละลายชนิดหนึ่งประกอบด้วยยูเรีย (N2H4CO) 120 กรัม และน้ำ (H2O) 72 กรัม จงหาเศษส่วนโมลของ ยูเรีย และร้อยละโดยโมลของยูเรีย (กำหนดมวลอะตอมของ H = 1, C = 12, N = 14, O = 16) 4) โมลาริตี (molarity, M) หมายถึง จำนวนโมลของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย 1 ลิตร หรือ 1000 มิลลิลิตร จึงมีหน่วยเป็นโมลต่อลิตร หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โมลาร์ (molar) ซึ่งมีสัญลักษณ์ M เขียนความสัมพันธ์ของโมลาริตีได้ดังนี้ เช่น สารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 1.0 M หมายความว่า ................................................................................ ............................................................................................................................. ................................................. ที่มา : สสวท. กระทรวงศึกษาธิการ. (2554). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. หน้า 51. ตัวอย่างที่ 1 สารละลายที่ได้จากการละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) จำนวน 15 กรัม ในน้ำ จนสารละลายมีปริมาตร 250 มิลลิลิตร จะมีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, O = 16, Na = 23) วิธีทำ โมลาริตี(M) =
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 13 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 2 สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เข้มข้น 2 โมลต่อลิตร ปริมาตร 500 มิลลิลิตร สารละลายนี้จะมีโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ละลายอยู่กี่กรัม (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, O = 16, K = 39) วิธีทำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 14 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 3 สารละลายกรดไนตริก (HNO3 ) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล มีความหนาแน่น 1.40 กรัม ต่อมิลลิลิตร จงคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายนี้ในหน่วยโมลต่อลิตร (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, N = 14, O = 16) วิธีทำ แบบฝึกหัดที่ 2.4 1. ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด ..................1) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์มีความเข้มข้น 20 โมลต่อลิตร หมายความว่า ในสารละลาย 1 ลิตร มีกลูโคสละลายอยู่ 20 โมล ..................2) สารละลายกลูโคสมีความเข้มข้น 1.50 โมลาร์ หมายความว่า ในสารละลาย 1 ลิตร
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 15 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ มีกลูโคสละลายอยู่ 1.50 โมล ..................3) สารละลายโซเดียมคลอไรด์มีความเข้มข้น 5 โมลต่อลิตร หมายความว่า ในสารละลาย 1000 มิลลิลิตร มีโซเดียมคลอไรด์ละลายอยู่ 5 กรัม ................4) สารละลาย X มีความเข้มข้น 1 โมลต่อลิตร แสดงว่าในสารละลาย 1000 มิลลิลิตร มี X ละลายอยู่ 1 mol ................5) มารีโอ้นำสาร Y 180 กรัม มาละลายในน้ำจนได้สารละลายมีปริมาตรเป็น 1 ลิตร สารละลายที่เขาเตรียมได้จะมีความเข้มข้นเท่ากับ 180 โมลต่อลิตร (มวลโมเลกุลของ Y = 180) (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23) 2. ละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) จำนวน 1 โมล ในน้ำ จนได้สารละลายมีปริมาตร 250 ลิตร สารละลายนี้มีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร 3. นำกลูโคส (C6H12O6 ) 400 กรัม ละลายในน้ำจนสารละลายมีปริมาตร 800 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลาย นี้มีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร 4. ละลายน้ำตาลทราย (C12H22O11) จำนวน 1.71 กิโลกรัม ในน้ำจนได้สารละลายมีปริมาตร 2 ลิตร สารละลายนี้มีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร 5. สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เข้มข้น 0.80 โมลต่อลิตร ปริมาตร 200 ลิตร มีโซเดียม- ไฮดรอกไซด์ละลายอยู่กี่กรัม 6. สารละลายน้ำตาลทราย (C12H22O11) เข้มข้นร้อยละ 22 โดยมวล มีความหนาแน่น 1.09 กรัมต่อมิลลิลิตร จงคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายนี้ในหน่วยโมลต่อลิตร 7. กรดเปอร์คลอริก (HClO4 ) มีมวลต่อโมล 100.46 กรัมต่อโมล ถ้าสารละลายกรดนี้เข้มข้น 9.20 โมลต่อลิตร มีความหนาแน่น 1.54 กรัมต่อมิลลิลิตร จงคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายนี้เป็นร้อยละโดยมวล 5) โมแลลิตี (molality, m) หมายถึง จำนวนโมลของตัวละลายที่ละลายในตัวทำละลาย 1 กิโลกรัม จึงมีหน่วยเป็นโมลต่อกิโลกรัม หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โมแลล (molal) ซึ่งมีสัญลักษณ์ m เขียนความสัมพันธ์ของโมลาริตีได้ดังนี้
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 16 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ เช่น สารละลายโซเดียมคาร์บอเนตเข้มข้น 0.5 m หมายความว่า ....................................................................... ............................................................................................................................. ................................................. ที่มา : สสวท. กระทรวงศึกษาธิการ. (2554). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. หน้า 53. ตัวอย่างที่ 1 เมื่อละลายน้ำตาลทราย (C12H22O11) 34.20 กรัม ในน้ำ 500 กรัม จะได้สารละลายที่มี ความเข้มข้นกี่โมลต่อกิโลกรัม (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16) วิธีทำ ตัวอย่างที่ 2 สารละลาย A เข้มข้น 2.50 โมลต่อกิโลกรัม ถ้าในสารละลายนั้นมี A 10 กรัม จงคำนวณหามวลของน้ำในสารละลาย (กำหนดให้ A มีมวลโมเลกุลเท่ากับ 250) วิธีทำ โมแลลิตี(m) =
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 17 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ แบบฝึกหัดที่ 2.5 1. ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด ..................1) สารละลายกลูโคส (C6H12O6 ) เข้มข้น 0.10 โมลต่อกิโลกรัม หมายความว่า ในน้ำ 1 กิโลกรัม มีกลูโคสละลายอยู่ 0.10 โมล ..................2) สารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เข้มข้น 1 โมแลล หมายความว่า ในสารละลาย 1 กิโลกรัม มีโซเดียมคลอไรด์ละลายอยู่ 1 โมล ..................3) ละลายเอทานอล (C2H6O) 2.50 โมล ในน้ำ 1 กิโลกรัม แสดงว่า สารละลายนี้เข้มข้น 2.50 โมแลล ................4) ข้าวตังนำโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 1 โมล ละลายในน้ำ 1000 กรัม สารละลายที่เขา เตรียมได้มีความเข้มข้น 1 โมลต่อกิโลกรัม ................5) ณเดชนำสาร Y 60 กรัม มาละลายในน้ำ 1 กิโลกรัม สารละลายที่เขาเตรียมได้จะมี ความเข้มข้นเท่ากับ 60 โมลต่อกิโลกรัม ( มวลโมเลกุลของ Y = 60) 2. นำสาร Y จำนวน 10 กรัม ละลายในน้ำ 250 กรัม สารละลายจะมีความเข้มข้นกี่โมลต่อกิโลกรัม (กำหนดให้ มวลโมเลกุลของ Y = 200) 3. จะต้องใช้น้ำ (H2O) กี่กิโลกรัม ในการละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) 234 กรัม เพื่อให้ได้สารละลายเข้มข้น 0.25 โมลต่อกิโลกรัม (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, O = 16, Na = 23, Cl = 35.5) 4. สารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล มีความเข้มข้นกี่โมลต่อกิโลกรัม (กำหนดให้ มวลอะตอมของ H = 1, O = 16, Na = 23, Cl = 35.5)
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 18 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ 2. การเตรียมสารละลาย ในการทำปฏิบัติการทางเคมีส่วนใหญ่ใช้สารในรูปของสารละลาย จึงจำเป็นต้องเตรียมสาระลายให้มี ความเข้มข้นตรงกับที่ต้องการ ถ้าสารละลายมีความเข้มข้นคลาดเคลื่อนอาจมีผล ต่อการทดลองได้ สารละ ลายที่เตรียมได้จะมีความเข้มข้นเที่ยวตรงเพียงใดขึ้นนอยู่กับความบริสุทธิ์ของสาร การชั่งตัวละลาย และตัวทำละลายและการวัดปริมาตรของสาระลาย โดยปกติการเตรียมสารละลายในห้องปฏิบัติการเพื่อใช้ใน งานวิเคราะห์ที่ต้องการความละเอียดสูงจะต้องใช้เครื่องชั่ง ที่สามารถชั่งสารได้ถึงทศนิยม 4 ตำแหน่งของ หน่วยกรัม คืออ่านได้ละเอียดถึง 0.0001 กรัม ส่วนภาชนะที่ใช้เตรียมสารละลายและวัดปริมาตร จะใช้ขวด วัดปริมาตรซึ่งมีขนาดต่าง ๆ กัน ดังรูป รูป 15.1 ตัวอย่างขวดวัดปริมาตรขนาดต่าง ๆ ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2 ของสสวท. กระทรวงศึกษาธิการ (2554) การเตรียมสารละลาย ทำได้โดยนำสารบริสุทธิ์มาละลายในตัวทำละลายโดยตรง หรือนำสารละลายที่ มีอยู่แล้วมาเติมตัวทำละลายเพื่อทำให้สารละลายเจือจาง นั่นคือการเตรียมสารละลายมี 2 วิธีดังนี้ 1) การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธิ์ 2) การเตรียมสารละลายเจือจางจากสารละลายเข้มข้น
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 19 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ 1) การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธิ์หรือการเตรียมสารละลายที่ตัวละลายเป็นของแข็งละลาย ในตัวทำะลายที่เป็นของเหลวก่อนเตรียมสารละลาย จะต้องทราบ (1) มวลของตัวละลายที่ต้องใช้เตรียม (2) ปริมาตรของสารละลายที่ต้องการเตรียม เช่น ต้องการเตรียมสารละลายโซเดียมคลอไรด์(NaCl) ให้มีความเข้มข้น 1 โมลต่อลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตร ขั้นที่ 1 คำนวณปริมาณของ NaCl ที่ต้องใช้เตรียมสารละลายได้ดังนี้ 1) คำนวณหาจำนวนโมลของ NaCl ที่ต้องใช้เตรียม 2) คำนวณหามวลของ NaCl ที่ต้องใช้เตรียม
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 20 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ดังนั้น ในการเตรียมสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้น 1 โมลต่อลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตร จะต้อง ใช้โซเดียมคลอไรด์.................กรัม ขั้นที่ 2 การทำให้เป็นสารละลาย เมื่อชั่งโซเดียมคลอไรด์ที่คำนวณได้คือ............... กรัมแล้ว นำมาละลายด้วยน้ำกลั่นประมาณ 25 มิลลิลิตรในบีกเกอร์ เทสารละลายผ่านกรวยลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 100 มิลลิลิตร ใช้น้ำกลั่นจำนวน เล็กน้อยฉีดชะสารในบีกเกอร์อีก 2 – 3 ครั้ง และเทผ่านกรวยจนสารละลายถูกชะลงไปหมด ปริมาตรของ สารละลายไม่ควรเกิน 2 ใน 3 ของปริมาตรทั้งหมด เขย่าขวดเพื่อให้สารละลายผสมเป็นเนื้อเดียวกัน เติมน้ำ กลั่นลงไปทีละน้อยจนส่วนโค้งต่ำสุดของผิวสารละลายอยู่ตรงกับขีดบอกปริมาตรทีคอขวด ปิดจุกขวดให้แน่น แล้วคว่ำขวด เขย่าเบา ๆ จนสารผสมเป็นเนื้อเดียวกัน สารละลายที่เตรียมได้จะมีความเข้มข้น และปริมาตร ตามต้องการ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 21 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ รูปที่ 1 การเตรียมสารละลายโซเดียมคลอไรด์จากสารบริสุทธิ์ ที่มา : สสวท. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. (2561 : 67) รู้หรือไม่ ในการละลายของสารที่ได้ศึกษามาแล้ว จะพบว่าสารบางชนิดเมื่อละลายในน้ำแล้วมีอุณหภูมิสูงขึ้น บางชนิดมีอุณหภูมิลดลง ความร้อนที่ถ่ายเทระหว่างขวดวัดปริมาตรกับสารละลายมีผลทำให้ขวดวัดปริมาตรมี ปริมาตรคลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริง ในขณะเตรียมสารละลาย จึงต้องเติมน้ำลงในขวดวัดปริมาตรให้ต่ำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 22 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ กว่าขีดบอกปริมาตรและตั้งขวดวัดปริมาตรทิ้งไว้ เมื่อสารละลายมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิห้องแล้วจึงเติมน้ำ อีกครั้งเพื่อปรับให้ระดับของสารละลายถึงขีดบอกปริมาตรพอดี ขั้นที่ 3 เก็บสารละลายและอุปกรณ์ เมื่อเตรียมสารละลายเสร็จแล้ว ถ่ายใส่ภาชนะเก็บสารและปิดจุกให้เรียบร้อย ปิดฉลากโดยระบุชื่อสาร สูตรเคมี ความเข้มข้น และวันที่เตรียมสารละลาย ล้างขวดวัดปริมาตรและจุก ให้สะอาด วางคว่ำไว้จนแห้งจึง ปิดจุก แล้วเก็บไว้ในตู้เก็บอุปกรณ์ ตรวจสอบความเข้าใจ 1. ถ้าต้องการเตรียมสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่มีความเข้มข้น 0.05 โมลต่อลิตร ปริมาตร 50 มิลลิลิตร ต้องใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตกี่กรัม 2) การเตรียมสารละลายเจือจางจากสารละลายเข้มข้น การเตรียมสารละลายโดยทำให้เจือจางจะทำให้ความเข้มข้นของสารละลายลดลง เพราะว่าในสารละลายมีตัว ละลายคงที่ แต่มีการเติมตัวทำละลายลงไปเพื่อทำให้ปริมาตรของสารละลายเพิ่มขึ้น ดังรูปที่ 2
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 23 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ รูปที่ 2 โมเลกุลของตัวละลายและตัวทำละลายในสารละลายเข้มข้นและเจือจาง จากที่เราทราบแล้วว่าจำนวนโมลของตัวละลายก่อนและหลังการทำให้เจือจางมีค่าเท่ากัน ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นและปริมาตรของสารละลายก่อนและหลังเจือจางเป็นอย่างไร พิจารณาได้ ดังนี้ ความสัมพันธ์ของความเข้มข้นในหน่วยของโมลารีตี เป็นดังนี้ โมลาริตี (M) = จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) ปริมาตรของสารละลาย (L) จำนวนโมลของตัวละลาย (mol) = ถ้าให้ M1 เป็นความเข้มข้นของสารละลายก่อนทำให้เจือจาง (mol/L) M2 เป็นความเข้มข้นของสารละลายหลังทำให้เจือจาง (mol/L) V1 เป็นปริมาตรของสารละลายก่อนทำให้เจือจาง (L) V2 เป็นปริมาตรของสารละลายหลังทำให้เจือจาง (L) เนื่องจากจำนวนโมลของตัวละลายก่อนและหลังการทำให้เจือจางมีค่าเท่ากัน ดังนั้น
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 24 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นในปริมาตรนี้สามารถนำไปใช้คำนวณปริมาตรและความเข้มข้นของ สารละลายเดิมหรือของสารละลายที่เตรียมได้ โดย M1 กับ M2 จะต้องเป็นหน่วยความเข้มข้นเดียวกันและ V1 กับ V2 จะต้องเป็นหน่วยปริมาตรเดียวกัน ตัวอย่างที่ 1 ต้องใช้สารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้น 0.02 โมลต่อลิตร ปริมาตรเท่าใด ในการ เตรียมสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้น 0.01 โมลต่อลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตร วิธีทำ ตัวอย่างที่ 2 ใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 2.0 โมลต่อลิตร ปริมาตร 10 มิลลิลิตร ใน การเตรียมสารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจางที่มีปริมาตร 400 มิลลิลิตร สารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจางที่เตรียม ได้มีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร วิธีทำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 25 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ แบบฝึกหัดที่ 2.6 1. ถ้าต้องการเตรียมสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) 2 โมลต่อลิตร ปริมาตร 250 มิลลิลิตร จะต้องใช้ โพแทสเซียมไอโอไดด์กี่กรัม (กำหนดให้ มวลอะตอมของ K = 39, I = 127) 2. สมชายมีแบเรียมคลอไรด์ (BaCl2) 2.08 กรัม และต้องการเตรียมสารละลายเข้มข้น 0.050 mol/L ถ้าสมชายต้องการเตรียมสารละลายเข้มข้น 0.050 mol/L ปริมาตร 400 mL เขาจะทำได้หรือไม่ เพราะเหตุใด 3. ถ้าต้องการเตรียมสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.60 โมลต่อลิตร ปริมาตร 500 มิลลิลิตร จากสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 12 โมลต่อลิตร จะต้องใช้สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 12 โมลต่อลิตร กี่มิลลิลตร 4. นำสารละลายกรดซัลฟิวริก (H2SO4 ) 1 โมลต่อลิตร ปริมาตร 200 มิลลิลิตร มาเติมน้ำลงไป 300 มิลลิลิตร สารละลายกรดซัลฟิริกมีความเข้มข้นกี่โมลต่อลิตร 3. สมบัติบางประการของสารละลาย สารละลายเป็นสารผสมเนื้อเดียว ประกอบด้วยสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป สมบัติบางประการ ของสารละลาย เช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว จะเหมือนหรือแตกต่างจากสมบัติของสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำ ละลายของสารละลายนั้นอย่างไร 3.1 การหาจุดเดือดของสารบริสุทธิ์และสารละลาย
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 26 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ รูปที่ 3 การหาจุดเดือดของสารบริสุทธิ์และสารละลาย ที่มา : สสวท. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. (2561 : 75) สารละลายที่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกัน แต่มีความเข้มข้นต่างกันจะมีจุดเดือดต่างกันหรือไม่ พิจารณาข้อมูลจุดเดือดของสารบริสุทธิ์และสารละลายบางชนิด ในตารางที่ 1 ตารางที่ 1 ความเข้มข้นและจุดเดือดของสารบางชนิด สาร ความเข้มข้น (mol/kg) จุดเดือด (๐C) น้ำ - 100.0 สารละลายกรีเซอรอลในน้ำ 1 100.51 2 101.02 สารละลายน้ำตาลทรายในน้ำ 1 100.51 2 101.02 ชวนคิด จากตารางที่ 2 จุดหลอมเหลวของสารละลายในแต่ละหัวข้อต่อไปนี้แตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร 1. สารละลายกรีเซอรอลในน้ำที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. สารละลายน้ำตาลทรายในน้ำที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. สารละลายกรีเซอรอลในน้ำกับสารละลายน้ำตาลทรายในน้ำทั้งที่มีความเข้มข้นเท่ากันและแตกต่างกัน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 การหาจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์และสารละลาย
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 27 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ รูปที่ 3 การหาจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์และสารละลาย ที่มา : สสวท. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2. (2561 : 78) สารละลายที่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกัน แต่มีความเข้มข้นต่างกันจะมีจุดหลอมเหลวต่างกันหรือไม่ พิจารณาข้อมูลจุดหลอมเหลมของสารบริสุทธิ์และสารละลายบางชนิด ในตารางที่ 2 ตารางที่ 2 ความเข้มข้นและจุดหลอมเหลวของสารบางชนิด สาร ความเข้มข้น (mol/kg) จุดเดือด (๐C) เบนซีน - 5.49 สารละลายกรดเบนโซอิก ในเบนซีน 1 0.42 2 -4.65 สารละลายเฮกเซน ในเบนซีน 1 0.42 2 -4.65 ชวนคิด จากตารางที่ 2 จุดหลอมเหลวของสารละลายในแต่ละหัวข้อต่อไปนี้แตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร 1. สารละลายกรดเบนโซอิกในเบนซีนที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. สารละลายสารละลายเฮกเซนในเบนซีนที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. สารละลายกรดเบนโซอิกในเบนซีนกับสารละลายเฮกเซนในเบนซีนทั้งที่มีความเข้มข้นเท่ากันและ แตกต่างกัน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 28 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ จุดเดือดของสารละลายจะสูงกว่าจุดเดือดของสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำละลายของสารละลายนั้น ซึ่งต่อไปจะเรียกว่า ตัวทำละลายบริสุทธิ์ ส่วนจุดหลอมเหลวหรือจุดเยือกแข็งของสารละลายจะต่ำกว่าจุด หลอมเหลวหรือจุดเยือกแข็งของตัวทำละลายบริสุทธิ์ นอกจากนี้ยังพบว่า สารละลายที่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกัน ถ้ามีความเข้มข้นเป็นโมแลลหรือใน หน่วยโมลต่อกิโลกรัมเท่ากัน จะมีจุดเดือดหรือจุดหลอมเหลวเท่ากัน แต่ถ้ามีความเข้มข้นแตกต่างกัน จะมีจุด เดือดและจุดหลอมเหลวไม่เท่ากัน โดยไม่ขึ้นกับชนิดของตัวละลาย แต่ขึ้นกับชนิดของตัวทำละลาย ซึ่งเป็น สมบัติเฉพาะของสารละลายที่เรียกว่า สมบัติคอลลิเกทีฟ (colligative property) ผลต่างระหว่างจุดเดือดของสารละลายที่มีความเข้มข้น 1 โมแลล หรือ 1 โมลต่อกิโลกรัม กับจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์จะมีค่าคงที่เรียกว่า ค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Kb) ของ ตัวทำละลาย เนื่องจากจุดเดือดปกติของของเหลวคืออุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวลดลงจุดเดือดของ สารละลายจึงสูงกว่าจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์ ผลต่างระหว่างจุดหลอมเหลวของสารละลายที่มีความเข้มข้น 1 โมแลล หรือ 1 โมลต่อกิโลกรัม กับ จุดหลอมเหลวของตัวทำละลายบริสุทธิ์จะมีค่าคงที่เรียกว่า ค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็ง (Kf ) ของ ตัวทำละลาย ตัวอย่างจุดเดือด จุดเยือกแข็ง ค่า Kb และ Kf ของสารบางชนิดแสดงในตารางที่ 3 ตารางที่ 3 จุดเดือด จุดเยือกแข็ง ค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด และค่าคงที่ของการลดลงของ จุดเยือกแข็งของตัวทำละลายบางชนิด ตัวทำละลาย จุดเดือด ( ๐C) Kb ( ๐C/m) จุดเยือกแข็ง ( ๐C) Kf ( ๐C/m) โพรพาโนน (C3H6O) ไตรคลอโรมีเทนหรือคลอโรฟอร์ม (CHCl3 ) เมทานอล (CH4O) เอทานอล (C2H6O) เบนซีน (C6H6 ) แนฟทาลีน (C10H8 ) น้ำ (H2O) กรดแอซีติก (C2H4O2 ) คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4 ) 56.20 61.70 64.96 78.50 80.10 - 100.00 117.90 76.54 1.71 3.63 0.83 1.22 2.53 - 0.51 3.07 5.03 - - - - 5.50 80.55 0.00 16.60 -22.99 - - - - 4.90 6.98 1.86 3.90 2.98
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 29 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ จากข้อมูลในตาราง 6.1 ค่า Kb ของเบนซีนเท่ากับ 2.53 องศาเซลเซียสต่อโมลต่อกิโลกรัม หมาย ความว่า สารละลายที่มีเบนซีนเป็นตัวทำละลายเข้มข้น 1 โมลต่อกิโลกรัม จะเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือด ของเบนซีน 2.53 องศาเซลเซียส นั่นคือ จุดเดือดของสารละลายนี้มีค่าเท่ากับ 80.10 + 2.53 = 82.63 ๐C และถ้าสารละลายมีความเข้มข้นมากขึ้น จุดเดือดของสารละลายก็จะยิ่งสูงขึ้น การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดเป็นปฏิภาคโดยตรงกับความเข้มข้นในหน่วยโมแลลหรือโมลต่อกิโลกรัมของ สารละลาย เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้ เมื่อ ∆Tb คือ ผลต่างระหว่างจุดเดือดของสารละลายกับจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์ (oC) m คือ ความเข้มข้นของสารละลายหน่วยโมแลล (m) หรือโมลต่อกิโลกรัม (mol/kg) Kb คือ ค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์( oC/m) ในทำนองเดียวกันค่า Kf ของเบนซีนเท่ากับ 4.90 องศาเซลเซียสต่อโมลต่อกิโลกรัม หมายความว่า สารละลายที่มีเบนซีนเป็นตัวทำละลายเข้มข้น 1 ต่อโมลต่อกิโลกรัม จะเยือกแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ของเบนซีน 4.90 องศาเซลเซียส นั่นคือ จุดเยือกแข็งของสารละลายนี้มีค่าเท่ากับ 5.50 – 4.90 = 0.60 ๐C และถ้าสารละลายมีความเข้มข้นมากขึ้น จุดเยือกแข็งก็จะยิ่งลดต่ำลง การลดลงของจุดเยือกแข็ง ก็เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความเข้มข้นหน่วยโมแลลหรือโมลต่อกิโลกรัม ของสารละลาย เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้ ∆Tb ∝ m ∆Tb = Kbm ∆Tf ∝ m ∆Tf = Kfm
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 30 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ เมื่อ ∆Tf คือ ผลต่างระหว่างจุดเยือกแข็งของสารละลายกับจุดเยือกแข็งของตัวทำละลายบริสุทธิ์ (๐C) m คือ ความเข้มข้นของสารละลายหน่วยโมแลล (m) หรือโมลต่อกิโลกรัม (mol/kg) Kf คือ ค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็งของตัวทำละลายบริสุทธิ์( oC/m) ตัวอย่างที่ 1 จงหาจุดเดือดและจุดเยือกแข็งของสารละลายกลูโคส (C6H12O6 ) เข้มข้น 2 m (กำหนดให้ น้ำมีค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Kb ) เท่ากับ 0.51 oC/m และมีค่าคงที่ของการลดลงของ จุดเยือกแข็ง (Kf ) เท่ากับ 1.86 oC/m) วิธีทำ
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 31 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ตัวอย่างที่ 2 จงหามวลเป็นกรัมของ X ในหน่วยกรัม ที่ต้องเติมลงในน้ำจำนวน 37.80 กรัม เพื่อเตรียมสารละลายที่มีจุดเยือกแข็ง - 0.15 ๐C (กำหนดให้ น้ำมีค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็ง (Kf ) เท่ากับ 1.86 oC/m และมวลโมเลกุลของ X เท่ากับ 62 วิธีทำ แบบฝึกหัดที่ 2.7 1 ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย ✓หน้าข้อความที่ถูกและทำเครื่องหมาย X หน้าข้อความที่ผิด
เอกสารประกอบการเรียน วิชาเคมี รหัสวิชา ว30222 บทที่2 Iสารละลาย 32 โดย...ครูศศิธร เต็มสิริโชติ ..................1) ค่า Kb ของน้ำเท่ากับ 0.51 oC/m หมายความว่า สารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายเข้มข้น 1 m จะเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของน้ำ 0.51 ๐C ..................2) ค่า Kf ของคาร์บอนเตตระคลอไรด์เท่ากับ 2.98 oC/m หมายความว่า สารละลายที่มี คาร์บอนเตตระคลอไรด์เป็นตัวทำละลายเข้มข้น 1 m จะเยือกแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า จุดเดือดของคาร์บอนเตตระคลอไรด์2.98 ๐C ..................3) จุดเดือดและจุดเยือกแข็งจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับความเข้มข้นหน่วยโมแลล ..................4) สารละลายกรีเซอรอลในเอทานอลเข้มข้น 2 m จะมีจุดเดือดสูงกว่าสารละลายกรีเซอรอล ในเอทานอลเข้มข้น 1 m ................5) สารละลายกรดเบนโซอิกในแนฟทาลีนเข้มข้น 5 m จะมีจุดเยือกแข็งสูงกว่าสารละลาย กรดเบนโซอิกในแนฟทาลีนเข้มข้น 2 m 2. จงหาจุดเดือดของสารละลายกรีเซอรอล (C3H8O3 ) ในเอทานอล (C2H6O) เข้มข้น 0.50 m (กำหนดให้ จุดเดือดของเอทานอล (C2H6O) เท่ากับ 78.50 ๐C และมีค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (Kb) เท่ากับ 1.22 oC/m) 3. จงคำนวณหามวลเป็นกรัมของซูโครส (C12H22O11) ที่ต้องเติมลงในน้ำ 1 L เพื่อทำให้สารละลาย มีจุดเยือกแข็งเป็น - 30 ๐C (กำหนดให้ น้ำมีค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็ง (Kf ) เท่ากับ 1.86 oC/m และมวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16) 4. เมื่อนำคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4 ) 30.8 กรัม ละลายในเบนซีน 200 กรัม จุดเยือกแข็งของสารละลาย จะเป็นเท่าใด (กำหนดให้ เบนซีนมีจุดเยือกแข็งเท่ากับ 5.50 ๐C และมีค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็ง (Kf ) เท่ากับ 4.90 oC/m และมวลอะตอมของ C = 12, Cl = 35.5)