µ «Õ¬ã ß¿ ¬ ã¡ « ¬æ è - images-se-ed.com · 12.4 เซลล์กัลวานิกนอกสภาวะมาตรฐาน: สมการแนนสท์

Chapter 7 D4(1-109).indd 1 17/9/2557 9:25:55

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

เคมทวไป เลม 2

รองศาสตราจารยราน สวรรณพฤกษ

ฉบบพมพท 3 แกไขเพมเตมจากฉบบพมพท 2

พมพซ�าครงท 4 มนาคม 2560

สงวนสทธตามพระราชบญญตลขสทธ พ.ศ. 2537

หามท�าซ�า ดดแปลง คดลอก ลอกเลยน หรอน�าไปเผยแพรในสอทกประเภท ไมวาสวนใดสวนหนง

ของหนงสอเลมน ตลอดจนหามมใหสแกนหนงสอหรอคดลอกสวนใดสวนหนงเพอสรางฐานขอมล

อเลกทรอนกส นอกจากจะไดรบอนญาตเปนลายลกษณอกษรจากบรษทวทยพฒน จ�ากด

จดท�ารปเลม จดพมพ และจ�าหนายโดย

บรษทวทยพฒน จ�ากด

52/103-104 ซอยรามค�าแหง 60/5 ถนนรามค�าแหง เขตบางกะป กรงเทพฯ 10240

โทรศพท 02 374 9915 โทรสาร 02 374 6495

E-mail: [email protected] Website: www.wphat.com

ส�านกพมพ วทยพฒน (www.facebook.com/wphat.edu)

ID: wphat.com

ราคา 310 บาท

ขอมลทางบรรณานกรมของหอสมดแหงชาต

ราน สวรรณพฤกษ.

เคมทวไป เลม 2.--กรงเทพฯ: วทยพฒน, 2560.

592 หนา.

1. เคม. I. ชอเรอง.

540

ISBN 978-616-7136-55-4

หากทานมขอตชม หรอค�าแนะน�าเกยวกบหนงสอหรอบรการของบรษทฯ กรณาสงจดหมายถงผจดการฝายลกคาสมพนธตามทอยดานบน หรอสงอเมลท [email protected] จกเปนพระคณยง

Chapter 7 (1-109).indd 2 18/1/2560 9:27:24

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

ค�ำน�ำ

ารา เคมทวไป ชดนม 2 เลม เขยนขนตามหลกสตรวชาเคมทวไปของมหาวทยาลย

เกษตรศาสตร ซงสอดคลองกบหลกสตรวชาเคมทวไประดบมหาวทยาลยของทก

สถาบน รวมทงมหาวทยาลยราชภฏและมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล ต�ารา

ชดนจงสามารถน�าไปใชเปนต�าราเรยนวชาเคมทวไปในระดบมหาวทยาลยไดทกสถาบน

ในต�ารา เคมทวไป เลม 2 นมเนอหาแบงออกเปน 6 บท ประกอบดวย สารละลาย อณห-

พลศาสตรเคม จลนพลศาสตรเคม สมดลเคม สมดลไอออนของสารอเลกโทรไลตออน และเคมไฟฟา

ผเขยนไดใหรายละเอยดของเนอหาในบทเรยนอยางตอเนองโดยล�าดบในทกแงมมดวยเหตและผลตาม

กระบวนการทางวทยาศาสตร รวมทงการใหตวอยางทเรมจากงายไปยากในทกหวขอ ในบางตวอยางจะ

แสดงวธหาค�าตอบไดหลายวธซงสามารถเลอกไปใชไดตามความเหมาะสม

นอกจากน ในทายบทแตละบทยงมแบบฝกหดจ�านวนมาก โดยผเขยนไดแยกโจทยแบบฝกหด

ตามหวขอของเนอหา ท�าใหเลอกท�าโจทยในเรองทตองการไดทนท และสามารถตรวจสอบความถกตอง

จากเฉลยแบบฝกหดทมใหครบทกขอ โดยในฉบบพมพท 3 น ผเขยนไดปรบการเรยกชอสารประกอบให

ตรงกบในเคมทวไป เลม 1 ดวย เพอความเขาใจทชดเจนขน

ผเขยนหวงเปนอยางยงวา ต�ารา เคมทวไป เลม 2 นจะเปนประโยชนตอการศกษาวชาเคม

ทวไปตามสมควร และขอขอบคณหากผใชต�าราเลมนจะกรณาเสนอแนะหรอใหขอทวงตงใดๆทเปน

ประโยชนเพอน�าไปใชปรบปรงต�ารา เคมทวไป เลม 2 นใหสมบรณมากยงขนในโอกาสตอไป

(รองศาสตราจารยราน สวรรณพฤกษ)

Chapter 7 D4(1-109).indd 3 17/9/2557 11:02:12

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

สำรบญ

บทท 7 สารละลาย 7

7.1 ชนดของสารละลาย 8

7.2 เอนทลปของสารละลาย 14

7.3 สภาพละลายไดและอณหภม 16

7.4 ความเขมขนของสารละลาย 19

7.5 ปรมาณสมพนธในสารละลาย 45

7.6 ความดนไอของสารละลาย: กฎราอล

สารละลายสมบรณและสารละลายไมสมบรณ 48

7.7 สมบตคอลลเกทฟ 62

7.8 จดเดอด จดเยอกแขง และความดนออสโมตก

ของสารละลายอเลกโทรไลต 75

แบบฝกหด 95

เฉลยแบบฝกหด 107

บทท 8 อณหพลศาสตรเคม 110

8.1 นยามส�าคญ 110

8.2 พลงงาน งาน ความรอน และพลงงานภายใน 113

8.3 กฎการอนรกษพลงงาน 120

8.4 เอนทลปและการเปลยนแปลงเอนทลปในปฏกรยาเคม 125

8.5 อณหเคม 129

8.6 การเปลยนแปลงทเกดขนเองไดและการเปลยนแปลง

เอนโทรป 152

8.7 การเปลยนแปลงพลงงานเสร 159



Chapter 7 D4(1-109).indd 4 17/9/2557 9:25:56

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

บทท 9 จลนพลศาสตรเคม 184

9.1 ทฤษฎของจลนพลศาสตรเคม 185

9.2 อตราการเกดปฏกรยา 190

9.3 ความเขมขนของตวท�าปฏกรยาและอตราการเกดปฏกรยา 200

9.4 ผลของอณหภมตออตราการเกดปฏกรยา 228

9.5 กลไกปฏกรยาและอตราการเกดปฏกรยา 232

9.6 ตวเรงปฏกรยาและอตราการเกดปฏกรยา 238



บทท 10 สมดลเคม 259

10.1 ความเขมขนและสมดลเคม 260

10.2 การหาคาคงตวสมดล 261

10.3 สมดลและจลนพลศาสตรเคม 265

10.4 คาคงตวสมดล Kc และ Kp 266

10.5 พลงงานเสรและคาคงตวสมดล 274

10.6 สมดลววธพนธ 279

10.7 หลกเลอชาเตอลเย 281



บทท 11 สมดลไอออนของสารอเลกโทรไลตออน 302

11.1 นยามของกรดและเบส 302

11.2 ความแรงของกรดและเบส 313

11.3 การแตกตวของกรดออนและเบสออน 330

11.4 ปฏกรยาของเกลอกบน�า: ไฮโดรลซส 348

11.5 สารละลายบฟเฟอร 364

Chapter 7 D4(1-109).indd 5 17/9/2557 9:25:56

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

บทท 7 สารละลาย

เมอผสมน�าตาลกบน�าทมากพอควรแลวคน จะพบวาน�าตาลละลายหมด เกดเปนสารละลายของ

น�าตาลในน�า สารละลาย (น�าตาลในน�า) จงประกอบดวย ตวถกละลาย (solute) ซงเปนองคประกอบ

ทมปรมาณนอย (ในทนคอน�าตาล) และ ตวท�าละลาย (solvent) ซงเปนองคประกอบทมปรมาณมาก

(ในทนคอน�า) ในขณะเกดสารละลาย โมเลกลน�าตาลจะกระจายตวอยางสม�าเสมอแทรกเขาไประหวาง

โมเลกลน�าเกดเปนสารผสมเนอเดยว (homogeneous mixture) สารละลายจงเปนสารผสมเนอเดยว

ของโมเลกลตวถกละลายและโมเลกลตวท�าละลาย และแมวาน�าหนกโมเลกลของตวถกละลายและตว

ท�าละลายจะตางกนมาก เชน น�าตาลมน�าหนกโมเลกลสงถง 180 (น�าตาลกลโคส) หรอมากกวา (น�าตาล

ซโครส ฯลฯ) ในขณะทน�ามน�าหนกโมเลกลเพยง 18 แตเมอตงสารละลายน�าตาลทงไวเปนเวลานาน

โมเลกลน�าตาลจะไมแยกตวออกมาตราบเทาทปรมาณน�าและน�าตาลในสารละลายยงอยเทาเดม เนองจาก

มแรงดงดดใหมระหวางโมเลกลน�ากบโมเลกลน�าตาลแทนแรงดงดดเดมระหวางโมเลกลน�ากบโมเลกลน�า

และโมเลกลน�าตาลกบโมเลกลน�าตาล ซงเขยนเปนสมการไดวา

น�าตาล น�าตาล + น�า น�า น�า น�าตาล

แรงดงดดเดมในน�าตาล แรงดงดดเดมในน�า แรงดงดดใหมในสารละลายน�าตาล

การละลายจะเกดไดเองเมอแรงดงดดใหมในสารละลายมความแรงมากกวาแรงดงดดใน

สารองคประกอบเดมหรออยางนอยเมอมคาเทากน

สารละลายยงคงแสดงสมบตทางเคมและทางกายภาพของแตละสารองคประกอบ เชน สารละลาย

K2Cr2O7 ซงประกอบดวยของแขง K2Cr2O7 ละลายในน�า สารละลายมสเหลองสมเหมอนสของ

K2Cr2O7 (ทจรงแลวคอสของ Cr2O72-) มสมบตเปนของเหลวเหมอนน�า และสามารถเกดปฏกรยาทางเคม

ไดเหมอนน�าบรสทธและ K2Cr2O7 บรสทธ

11.6 อนดเคเตอรส�าหรบกรด-เบส 391

11.7 การไทเทรตกรด-เบส 399

11.8 สมดลไอออนของสารทละลายน�าไดนอย 431

11.9 สมดลของไอออนเชงซอน 455



บทท 12 เคมไฟฟา 485

12.1 เซลลเคมไฟฟา 486

12.2 ศกยไฟฟาของเซลล 493

12.3 ศกยไฟฟามาตรฐานครงเซลลรดกชน 495

12.4 เซลลกลวานกนอกสภาวะมาตรฐาน: สมการแนนสท 507

12.5 เซลลกลวานกทพฒนามาใชในการคา 519

12.6 การกดกรอน 523

12.7 อเลกโทรลซส 525

12.8 ปรมาณสมพนธในกระบวนการอเลกโทรลซส 542



ภาคผนวก 571

ดรรชน 580

บญชคำาศพท 583

บรรณานกรม 586

Chapter 7 D4(1-109).indd 6 17/9/2557 9:25:57

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

บทท 7 สารละลาย

เมอผสมน�ำตำลกบน�ำทมำกพอควรแลวคน จะพบวำน�ำตำลละลำยหมด เกดเปนสำรละลำยของ

น�ำตำลในน�ำ สำรละลำย (น�ำตำลในน�ำ) จงประกอบดวย ตวถกละลาย (solute) ซงเปนองคประกอบ

ทมปรมำณนอย (ในทนคอน�ำตำล) และ ตวท�าละลาย (solvent) ซงเปนองคประกอบทมปรมำณมำก

(ในทนคอน�ำ) ในขณะเกดสำรละลำย โมเลกลน�ำตำลจะกระจำยตวอยำงสม�ำเสมอแทรกเขำไประหวำง

โมเลกลน�ำเกดเปนสำรผสมเนอเดยว (homogeneous mixture) สารละลายจงเปนสารผสมเนอเดยว

ของโมเลกลตวถกละลายและโมเลกลตวท�าละลาย และแมวำน�ำหนกโมเลกลของตวถกละลำยและตว

ท�ำละลำยจะตำงกนมำก เชน น�ำตำลมน�ำหนกโมเลกลสงถง 180 (น�ำตำลกลโคส) หรอมำกกวำ (น�ำตำล

ซโครส ฯลฯ) ในขณะทน�ำมน�ำหนกโมเลกลเพยง 18 แตเมอตงสำรละลำยน�ำตำลทงไวเปนเวลำนำน

โมเลกลน�ำตำลจะไมแยกตวออกมำตรำบเทำทปรมำณน�ำและน�ำตำลในสำรละลำยยงอยเทำเดม เนองจำก

มแรงดงดดใหมระหวำงโมเลกลน�ำกบโมเลกลน�ำตำลแทนแรงดงดดเดมระหวำงโมเลกลน�ำกบโมเลกลน�ำ

และโมเลกลน�ำตำลกบโมเลกลน�ำตำล ซงเขยนเปนสมกำรไดวำ

น�ำตำล น�ำตำล + น�ำ น�ำ น�ำ น�ำตำล

แรงดงดดเดมในน�ำตำล แรงดงดดเดมในน�ำ แรงดงดดใหมในสำรละลำยน�ำตำล

การละลายจะเกดไดเองเมอแรงดงดดใหมในสารละลายมความแรงมากกวาแรงดงดดใน

สารองคประกอบเดมหรออยางนอยเมอมคาเทากน

สำรละลำยยงคงแสดงสมบตทำงเคมและทำงกำยภำพของแตละสำรองคประกอบ เชน สำรละลำย

K2Cr2O7 ซงประกอบดวยของแขง K2Cr2O7 ละลำยในน�ำ สำรละลำยมสเหลองสมเหมอนสของ

K2Cr2O7 (ทจรงแลวคอสของ Cr2O72-) มสมบตเปนของเหลวเหมอนน�ำ และสำมำรถเกดปฏกรยำทำงเคม

ไดเหมอนน�ำบรสทธและ K2Cr2O7 บรสทธ

Chapter 7 D4(1-109).indd 7 17/9/2557 14:50:50

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

บทท 7 สารละลาย8

สารองคประกอบในสารละลายอาจมมากกวา 2 ชนด สารองคประกอบทมปรมาณนอยทสดจะ

เปนตวถกละลาย นอกนนเปนตวท�าละลาย ปรมาณของสารองคประกอบในสารละลายเปลยนแปลงได

สารละลายทมตวถกละลายนอยเมอเทยบกบตวท�าละลายเรยกวา สารละลายเจอจาง (dilute solution)

สวนสารละลายทมสดสวนของตวถกละลายตอตวท�าละลายมากเรยกวา สารละลายเขมขน (concentrated

solution) สารละลายทตวถกละลายสามารถละลายไดอกเรยกวา สารละลายไมอมตว (unsaturated

solution) และสารละลายทตวถกละลายไมสามารถละลายไดอกเรยกวา สารละลายอมตว (saturated

solution) ปรมาณตวถกละลายในสารละลายอมตว คอ สภาพละลายได (solubility) ของตวถก

ละลายในตวท�าละลายนนๆ ถาเตมตวถกละลายลงในสารละลายอมตว (หรอมตวถกละลายเหลอใน

สารละลายอมตว) จะเกดสมดลระหวางตวถกละลายซงไมละลายกบตวถกละลายทละลายอยในสารละลาย

การทสารละลายประกอบดวยตวถกละลายและตวท�าละลายปรมาณตางๆกนไดแสดงวาสารละลายไมใช

สารประกอบ เพราะสารประกอบจะมองคประกอบในอตราสวนเทากน

7.1 ชนดของสารละลาย

โดยทวไปสารละลายแบงเปน 3 ชนด ตามสถานะของสารละลาย คอ สารละลายแกส

สารละลายของเหลว และสารละลายของแขง สถานะของสารละลายกคอสถานะของตวท�าละลาย

สวนตวถกละลายอาจเปนสถานะใดสถานะหนงใน 3 สถานะ เชน สารละลายแกสจะมแกสเปนตว

ท�าละลาย และตวถกละลายอาจเปนของแขง ของเหลว หรอแกสกได เมอแจกแจงในรายละเอยดของ

สถานะตวถกละลายดวยจะท�าใหสารละลายทงหมดม 9 ชนด ดงตาราง 7.1

ตาราง 7.1 ชนดของสารละลาย

สถานะของสารละลาย (สถานะของตวท�าละลาย)

ชนดของสารละลายในแตละสถานะ (ตวถกละลายในตวท�าละลาย)

ตวอยาง

สารละลายแกสแกสในแกส

ของเหลวในแกส ของแขงในแกส

อากาศ น�าในอากาศ

ไอของแขง I2 ในอากาศ

สารละลายของเหลวแกสในของเหลว

ของเหลวในของเหลว ของแขงในของเหลว

CO2 ในน�า แอลกอฮอลในน�า

น�าตาลในน�า

สารละลายของแขงแกสในของแขง

ของเหลวในของแขง ของแขงในของแขง

H2 ใน Pd Hg ใน Au Cu ใน Au

Chapter 7 D2(1-109).indd 8 15/8/2557 15:45:43

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ปฏกรยาเคมสวนใหญเกดในสารละลาย ในสารละลายแกสหรอของเหลว โมเลกลหรอไอออน

สามารถเคลอนทไดอยางอสระ ท�าใหเกดปฏกรยาตอกนไดงาย แตในสารละลายของแขง โมเลกลหรอ

ไอออนไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ แมจะมปฏกรยาเกดขนกจะเกดไดชามาก ตวท�าละลายทเปน

ของเหลวมกใชน�า (เรยกสารละลายทมน�าเปนตวท�าละลายวา สารละลายในน�า (aqueous solution))

สวนตวถกละลายสวนใหญเปนของแขง และอาจมแกสหรอของเหลวดวย

ในรายละเอยดทจะกลาวตอไปนเปนสารละลายแกสในของเหลว สารละลายของเหลวในของเหลว

สารละลายของแขงในของเหลว และสารละลายของแขงในของแขง

7.1.1 สารละลายแกสในของเหลว

แกสแตละชนดละลายในตวท�าละลายของเหลวภายใตความดนและอณหภมเดยวกนได

มากหรอนอยขนกบแรงดงดดใหมในสารละลายระหวางโมเลกลแกสกบโมเลกลของเหลว สภาพ

ละลายไดของแกสบางชนดในน�าแสดงในตาราง 7.2 สงเกตไดวาสภาพละลายไดจะสมพนธกบ

จดเดอดของแกสในสถานะของเหลวและสมพนธกบแรงดงดดระหวางโมเลกล แกสทมจดเดอด

สง (มแรงดงดดระหวางโมเลกลแกสเองมาก) จะมสภาพละลายไดมากเพราะเกดแรงดงดด

ระหวางโมเลกลกบน�าไดมาก เชน NH3 มจดเดอดสง และละลายน�าไดดเพราะเกดพนธะ

ไฮโดรเจน (H-bond) กบน�า สวนแกสทมจดเดอดต�ามกเปนโมเลกลไมมขวซงเกดแรงดงดด

ประเภทแรงไดโพล-ไดโพลเหนยวน�า (dipole-induced dipole force) กบน�าซงมคานอยท�าให

แกสเหลานละลายน�าไดนอย และมสภาพละลายไดนอย

ตาราง 7.2 สภาพละลายไดของแกสในน�าทอณหภม 0 �C ความดน 1 atm

แกส จดเดอด ( �C) สภาพละลายได (g ใน 100 g H2O)

He -269 1.68 × 10-4

H2 -259 1.92 × 10-4

N2 -196 2.94 × 10-3

O2 -218 6.95 × 10-3

Ar -186 1.01 × 10-2

Cl2 -35 1.46

NH3 -33 89.5

เมออณหภมสงขนสภาพละลายไดของแกสจะลดลง เพราะโมเลกลแกสมพลงงานจลน

สงขนจงเคลอนทออกจากสารละลาย แตเมอความดนสงขนสภาพละลายไดของแกสจะเพมขน

สงเกตจากขวดน�าอดลมทมฝาปด ภายในขวดอดความดนอากาศผสมกบ CO2 ทอมตวดวยไอน�า

จงมแกส CO2 ละลายอยในน�าอดลมจ�านวนหนง เมอเปดฝาขวดออกความดนอากาศผสม CO2

Chapter 7 D2(1-109).indd 9 15/8/2557 15:45:43

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ในขวดจะลดลง เกดฟองแกส CO2 ปดออกมาจากน�าอดลมมากมาย แสดงวาเมอลดความดน

สภาพละลายไดของแกสจะลดลง

ในป ค.ศ. 1816 วลเลยม เฮนร (William Henry, ค.ศ. 1775-1836) นกเคมชาว

องกฤษไดตงกฎทแสดงความสมพนธโดยตรงระหวางสภาพละลายไดของแกสในของเหลวกบ

ความดนของแกส คอ กฎเฮนร (Henry’s law) ซงกลาววา ปรมาณแกสทละลายในของเหลวปรมาตรหนงๆจะเปนปฏภาคโดยตรงกบความดนของแกสนน เขยนเปนสมการไดวา

Cg = kPg ...... (7.1)

โดยท Cg คอปรมาณแกสทละลายในของเหลวปรมาตรหนงๆ หรอสภาพละลายได

ของแกสในของเหลว หรอความเขมขนของสารละลายทมแกสละลายอย

(อาจมหนวยเปนเศษสวนโมลของตวถกละลาย โมลารต หรอโมแลลต

ของสารละลาย)

k คอคาคงตวเฮนร (มคาตางกนถาใชหนวย Cg ตางกน)

Pg คอความดนของแกสเหนอสารละลาย

ตาราง 7.3 คาคงตวเฮนร ส�าหรบสารละลายแกสในน�าทอณหภม 25 �C

แกส k (M/atm)

He 3.83 × 10-4

N2 6.79 × 10-4

H2 7.88 × 10-4

O2 1.30 × 10-3

Ar 1.51 × 10-3

N2O 3.20 × 10-2

CO2 3.41 × 10-2

ตวอยำง 7.1 ขวดน�าอดลมมความดนของแกส CO2 2.0 atm จงค�านวณหาสภาพละลายได

ของ CO2 ทอณหภม 25 �C

ก) ในขวดทปดฝา

ข) หลงจากเปดขวดแลว CO2 มความดน 3.2 × 10-4 atm

ววธ�ำ

ก) จากสมการ Cg = kPg

Chapter 7 D2(1-109).indd 10 15/8/2557 15:45:43

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


เมอ Cg = คาทโจทยตองการ, k = 3.41 × 10-2M/atm, Pg = 2.0 atm

จะได Cg = (3.41 × 10-2M/atm)(2.0 atm) = 6.8 × 10-2 M

∴ สภาพละลายไดของ CO2 ในขวดปดฝาเทากบ 6.8 × 10-2 M ตอบ

ข) จากสมการ Cg = kPg

เมอ Cg = คาทโจทยตองการ, k = 3.41 × 10-2M/atm, Pg = 3.2 × 10

-4 atm

จะได Cg = (3.41 × 10-2M/atm)(3.2 × 10-4 atm) = 1.1 × 10-5 M

∴ สภาพละลายไดของ CO2 เมอเปดขวดเทากบ 1.1 × 10-5 M ตอบ

7.1.2 สารละลายของเหลวในของเหลว

สารละลายของเหลวในของเหลวมการละลายเกดขนตามหลกการ“likedissolvelike”

ซงหมายความวาของเหลวทมแรงดงดดประเภทเดยวกนจะละลายกนไดด เชนน�า(H2O)

ซงเปนโมเลกลมขวละลายกนไดในทกสวนกบแอลกอฮอล (C2H5OH) ซงเปนโมเลกลมขว

เชนเดยวกน (กรณนมการเกดพนธะไฮโดรเจนรวมดวย) หรอคารบอนเตตระคลอไรด (CCl4)

ซงเปนโมเลกลไมมขวละลายไดกบเบนซน (C6H6) ซงเปนโมเลกลไมมขว การละลายไดในทก

สวนเกดขนไดเนองจากแรงดงดดใหมในสารละลายมมากกวาหรออยางนอยเทากบแรงดงดดเดม

ในตวท�าละลายและตวถกละลายบรสทธการละลายกนไดทกสวนเรยกวาผสมเขากนได(miscible)

ถาน�าของเหลวทมขว(เชนน�า)ผสมกบของเหลวไมมขว(เชนคารบอนเตตระคลอไรด)

ของเหลวทงสองจะละลายซงกนและกนไดนอยมากหรอเรยกวาไมละลายและจะแยกตวออกเปน

2 ชน เรยกการละลายแบบนวาผสมเขากนไมได (immiscible)

ของเหลวบางชนดเชนอเทอร(C2H5OC2H5)กบน�าหรอโบรมนเหลว(Br2)กบน�า

จะละลายกนไดเลกนอยเรยกวาผสมเขากนไดบางสวน(partlymiscible)เมอน�าของเหลว

ทงสองมาผสมกนจะแยกออกเปน 2 ชน โดยของเหลวแตละชนจะอมตวดวยของเหลวอกชนด

หนงและมสมดลเกดขนระหวางของเหลวในชนทงสอง

7.1.3 สารละลายของแขงในของเหลว

การละลายของของแขงในของเหลวขนกบแรงดงดดใหมในสารละลายและแรงดงดดเดม

ในตวท�าละลายและตวถกละลายบรสทธเชนเดยวกนของแขงไอโอดน (I2)ละลายในคารบอน-

เตตระคลอไรดน�าตาลละลายในน�าหรอโพแทสเซยมโบรไมด (KBr)ละลายในน�าการละลาย

ของของแขงในของเหลวเหลานเกดขนไดเพราะแรงดงดดใหมในสารละลายระหวางของแขงกบ

ของเหลวจะตองมากกวาหรออยางนอยเทากบแรงดงดดเดมในของแขงและของเหลวดวยกนเอง

Chapter 7 D3(1-109).indd 11 15/9/2557 10:31:41

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ไอโอดนละลายในคารบอนเตตระคลอไรดได เพราะแรงดงดดระหวางโมเลกลของแขง

ไอโอดน (แรงแผกระจายหรอแรงลอนดอน) ถกแทนทดวยแรงดงดดระหวางไอโอดนกบคารบอน-

เตตระคลอไรด (แรงแผกระจายหรอแรงลอนดอน) ซงมความแรงมากกวา

น�าตาลละลายในน�าได โดยมพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลน�าตาลในสถานะของแขง

กบโมเลกลน�า

การละลายของ KBr ซงเปนของแขงไอออนในน�ามกลไกการละลายทแตกตางไป

เนองจากของแขงไอออนมโครงสรางผลกทแขงแรง มไอออนบวกและลบอยทจดแลตทซ และม

แรงดงดดระหวางไอออนเปนแรงดงดดระหวางประจซงมคามาก การละลายจะเกดขนไดจะตอง

มการสลายแรงดงดดน พลงงานทสลายแรงดงดดน คอ พลงงานแลตทซ (lattice energy)

โมเลกลน�าซงมขวจะท�าใหแรงดงดดระหวางประจของไอออนทจดแลตทซลดลง โดยน�า

จะหนขวบวก (Hδ+) ดงดด Br- ทผวหนาของผลกของแขง และหนขวลบ (Oδ-) เขาดงดด

K+ โมเลกลน�าซงมปรมาณมากจะเขาไปลอมรอบ K+ และ Br- ทผวหนาของผลกของแขงแลว

แทรกเขาไประหวางไอออน ท�าใหแรงดงดดระหวาง K+ กบ Br- ในผลกของแขงลดลงจน K+

และ Br- หลดออกสสารละลายโดยมโมเลกลน�าจ�านวนมากลอมรอบซงเรยกวา ไฮเดรชน (hydration) ดงภาพ 7.1

ภาพ 7.1 การละลายของ KBr ในน�า เกดไฮเดรชน

พนธะไฮโดรเจนระหวาง H ของนำตาลกบ O ของนำ พนธะไฮโดรเจนระหวาง O ของนำตาลกบ H ของนำ

พนธะไฮโดรเจน

CH241OH

HC

CH

CH CH

4O7 <O>

74O41OH

71OH 71OH

HC 41OHH

H

CH241OH

HC

CH

CH CH

4O7

41OH

71OH 71OH

HC 41OH

H H

H

HH

H HH

H

HH

H

O

H

HO

HH

H

HO

HH

H

HO

O

O

OH

HH

HHH

O

HH H

H

HH

HH

H

HHH

H

H

O

O

HHO

HH

HHH

HH H

O

OO

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

H

HO+ +

+ + --+- +-

+ +- --+- +-

+ +- -+- +-

+-

Chapter 7 D2(1-109).indd 12 15/8/2557 15:45:44

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


การดงดดระหวางน�ากบไอออน K+ และ Br- เปนการดงดดระหวางประจของไอออน

กบความมขวของน�า เรยกวา การดงดดไอออน-ไดโพล (ion-dipole attraction) การดงดด

นท�าใหมการคายพลงงานออกมาจ�านวนหนง คอ พลงงานไฮเดรชน (hydration energy)

การละลายจะเกดไดเมอพลงงานไฮเดรชนมคามากกวาพลงงานแลตทซ ซงไอออน K+

และ Br- จะหลดออกจากผลกเกดการละลายในน�าตอไปเรอยๆจนหมด

7.1.4 สารละลายของแขงในของแขง

เมอน�าผลกของแขง 2 ชนด คอ LiCl และ NaCl ปรมาณเทากน หลอมใหละลาย

แลวผสมใหเขากนและปลอยใหเยนลง ผลกของแขงทไดจะประกอบดวย Cl- อยทจดแลตทซ

ของรปลกบาศกแบบกลางหนา (face-centered cubic) โดยม Li+ และ Na+ บรรจในชอง

วางของผลกดงภาพ 7.2 ผลกนคอสารละลายของแขงในของแขงของ LiCl และ NaCl ซงผสม

เปนเนอเดยวกนเหมอนสารละลายของเหลว โดยททง LiCl และ NaCl จะไมแยกตวออกมา

เมอตงทงไว

ภาพ 7.2 โครงสรางสารละลายของแขงในของแขงของ LiCl และ NaCl

สารละลายของแขงในของแขงทประกอบดวยโลหะ 2 ชนด เรยกวา โลหะผสม (alloy)

ซงเกดจากอะตอมของโลหะชนดหนงเขาไปอยในผลกของโลหะอกชนดหนง ถาอะตอมโลหะตว

ถกละลายเขาไปแทนทอะตอมผลกตวท�าละลาย (เปนต�าหนของของแขงแบบปนเปอนแบบแทนท

(substitutional impurity)) จะเกดสารละลายของแขงในของแขงชนด สารละลายของแขงแบบแทนท (substitutional solid solution) ดงภาพ 7.3 (ก) ตวอยางเชน Cr ละลายใน

Ni เกดสารละลายของแขงในของแขงซงอะตอม Cr เขาไปแทนทอะตอม Ni บางสวนใน

โครงสรางลกบาศกแบบกลางหนาของ Ni

ภาพ 7.3 การเกดโลหะผสมแบบ (ก) สารละลายของแขงแบบแทนท (ข) สารละลายของแขงแบบสอดแทรก

Cl-

Na+

Li+

(ก) (ข)

Chapter 7 D2(1-109).indd 13 15/8/2557 15:45:45

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


อะตอมของแขงทมขนาดเลก เชน C หรอ B อาจเขาไปอยในชองวางของผลกโลหะ

(เปนต�าหนของของแขงแบบปนเปอนแบบสอดแทรก (interstitial impurity)) เกดเปน

สารละลายของแขงในของแขงชนด สารละลายของแขงแบบสอดแทรก (interstitial solid

solution) ดงภาพ 7.3 (ข) เชน เหลกกลา (FeC) มอะตอม C เขาไปสอดแทรกในชองวาง

ของผลกลกบาศกแบบกลางหนาซงมอะตอม Fe ทจดแลตทซ

โลหะผสมบางชนดไมใชสารละลายของแขงในของแขง แตเปนสารผสมของโลหะซงไม

ละลายซงกนและกน โลหะผสมประเภทนประกอบดวยผลกโลหะแตละชนด เชน ดบกในตะกว

ซงเปนสวนประกอบของทอประปา

7.2 เอนทลปของสารละลาย

เอนทลปของสารละลาย (enthalpy of solution) หรอ ความรอนของสารละลาย (heat

of solution) หรอ DHsoln คอพลงงาน (โดยมากอยในรปความรอน) ทถกดดกลนหรอคายออกเมอ

ตวถกละลาย 1 mol ละลายในตวท�าละลายจ�านวนหนง

Hsoln ของสารละลายของเหลวในของเหลว มคาเทากบพลงงานของสารละลาย (Hsoln) ลบ

ดวยพลงงานของสารองคประกอบ (Hcompo = Hcomponent คอพลงงานของตวท�าละลายบรสทธและ

ตวถกละลายบรสทธกอนละลาย) ทงหมด

DHsoln = Hsoln - Hcompo ...... (7.2)

ถา Hsoln > Hcompo; DHsoln มคาเปน + ระบบดดกลนความรอน

ถา Hsoln < Hcompo; DHsoln มคาเปน - ระบบคายความรอน

ถา Hsoln = Hcompo; DHsoln มคาเปน 0

คา Hsoln และ Hcompo เปนคาทวดไมได แตจะวดเปน DHsoln

Hsoln และ Hcompo จะมคามากหรอนอยขนกบแรงดงดดระหวางอนภาคในสารละลายและใน

สารองคประกอบ ตามล�าดบ ถาแรงดงดดระหวางตวถกละลายกบตวท�าละลายในสารละลายมคามากกวา

แรงดงดดเดมในตวถกละลายและตวท�าละลายบรสทธ สารละลายจะมความเสถยรมากกวาตวถกละลาย

และตวท�าละลายบรสทธ พลงงานของสารละลายจะต�ากวาพลงงานของสารองคประกอบ Hsoln จะมคา

นอยกวา Hcompo ท�าให Hsoln มคาเปน - และการละลายจะเกดขนเองได ในทางตรงขาม ถา

แรงดงดดระหวางตวถกละลายกบตวท�าละลายในสารละลายมคานอยกวาแรงดงดดเดมในตวถกละลายและ

ตวท�าละลายบรสทธ พลงงานของสารละลายจะสงกวาพลงงานของสารองคประกอบ Hsoln มคามากกวา

Hcompo ท�าให Hsoln มคาเปน + และการละลายจะเกดไดเมอมการดดกลนพลงงานเขาไป และ

ถา Hsoln = Hcompo ท�าให Hsoln = 0 ในกรณนแรงดงดดระหวางตวถกละลายกบตวท�าละลายใน

Chapter 7 D2(1-109).indd 14 15/8/2557 15:45:45

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

157.2 เอนทลปของสารละลาย

สารละลายมคาเทากบแรงดงดดเดมในตวถกละลายและตวท�าละลายบรสทธ พลงงานของสารละลายเทากบ

พลงงานของสารองคประกอบซงจะท�าให สารละลายมสมบตเปนสารละลายสมบรณ (รายละเอยด

เรองนอยในหวขอ 7.6.2)

Hsoln ของสารละลายของแขงไอออนในน�าหรอในของเหลวอน มพลงงานทเกยวของ คอ

พลงงานแลตทซและพลงงานไฮเดรชน โดยทพลงงานแลตทซคอพลงงานทใชดงไอออนออกจากแรงดงดด

ระหวางจดแลตทซในผลกและมคาเปนบวกเสมอ คาบวกนจะมากเมอแรงดงดดระหวางจดแลตทซมมาก

และมคานอยเมอแรงดงดดระหวางจดแลตทซมนอย สวนพลงงานไฮเดรชนคอพลงงานทถกปลอยออกมา

จากการเกดแรงดงดดระหวางไอออนของของแขงกบน�า (ตวท�าละลายทเปนของเหลวอนเรยกวา พลงงาน

ซอลเวชน (solvation energy)) จงมคาลบเสมอ คานจะเปนลบมากถาแรงดงดดมคามาก และเปนลบ

นอยถาแรงดงดดมคานอย

DHsoln ของสารละลายของแขงไอออนในน�าหรอของเหลวอนจะเปนผลบวกของพลงงานแลตทซ

และพลงงานไฮเดรชน (หรอพลงงานซอลเวชน)

DHsoln = พลงงานแลตทซ + พลงงานไฮเดรชน (พลงงานซอลเวชน) ...... (7.3)

ถาพลงงานแลตทซ (+) > พลงงานไฮเดรชน (พลงงานซอลเวชน) (-) DHsoln มคา + ระบบ

ดดกลนความรอน แสดงวาแรงดงดดระหวางจดแลตทซในผลกมคามากกวาแรงดงดดใน

สารละลาย การละลายนเกดขนเองไมได

ถาพลงงานแลตทซ (+) < พลงงานไฮเดรชน (พลงงานซอลเวชน) (-) DHsoln มคา - ระบบ

คายความรอน แสดงวาแรงดงดดระหวางจดแลตทซในผลกมคานอยกวาแรงดงดดในสารละลาย

การละลายนเกดขนเองได

DHsoln ของสารประกอบไอออนแสดงในตาราง 7.4

ตาราง 7.4 พลงงานแลตทซ พลงงานไฮเดรชน และความรอนของสารละลายของแขงไอออนในน�า

ของแขงไอออนพลงงานแลตทซ

(kJ/mol)พลงงานไฮเดรชน

(kJ/mol)Hsoln

(kJ/mol)

LiCl +833 -883 -50

LiBr +787 -854 -67

NaCl +766 -770 -4

NaBr +728 -741 -13

KCl +690 -686 +4

KBr +665 -657 +8

SrCl2 +2110 -2161 -51

AgCl +916 -851 +65

Chapter 7 D2(1-109).indd 15 15/8/2557 15:45:46

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


7.3 สภาพละลายไดและอณหภม

ตามทกลาวในเบองตนแลววา สภาพละลายได คอปรมาณของตวถกละลายในตวท�าละลาย

จ�านวนหนงในสารละลายอมตวทอณหภมหนง โดยทวไปนยมบอกสภาพละลายไดเปนกรมของตวถก

ละลายของแขงในตวท�าละลายของเหลว 100 g

ในกรณทตวท�าละลายเปนน�าจะจ�าแนกสารตามสภาพละลายไดออกเปน 3 ประเภทดงน

สารทไมละลาย คอสารทละลายไดต�ากวา 0.1 g ในน�า 100 g

สารทละลายได คอสารทละลายไดมากกวา 1 g ขนไป ในน�า 100 g

สารทละลายไดเลกนอย คอสารทละลายไดตงแต 0.1 g ถง 1 g ในน�า 100 g

ในสารละลายอมตวจะมตวถกละลายในสถานะของแขงอยดวย และตวถกละลายในสถานะ

ของแขงนจะอยทสภาวะสมดลกบตวถกละลายทละลายอยในสารละลาย ดงภาพ 7.4 อตราทตวถกละลาย

ละลายเปนสารละลายเทากบอตราทตวถกละลายในสารละลายกลบคนมาเปนของแขง ดงนนในสารละลาย

จะไมมปรมาณตวถกละลายเพมขนหรอลดลง สภาพละลายไดจะมปรมาณตวถกละลายในสารละลายคงตว

ภาพ 7.4 สภาวะสมดลระหวางตวถกละลายทเปนของแขงกบตวถกละลายในสารละลาย

การละลายของตวถกละลายในตวท�าละลายจะมากหรอนอยขนกบปจจยหลายประการ เชน ความดน

และอณหภมมผลตอการละลายของแกสในของเหลว ตามทกลาวแลวในหวขอ 7.1.1 ธรรมชาตของตวท�า

ละลายและตวถกละลายมผลตอการละลายของของเหลวในของเหลวตามทกลาวแลวในหวขอ 7.1.2 ใน

ล�าดบตอไปนจะไดกลาวถงอทธพลของอณหภมทมตอสารละลายของแขงในของเหลว โดยแสดงความ

สมพนธดวย กราฟสภาพละลายได (solubility curve) ของของแขงไอออนในน�าทอณหภมตางๆ

ดงภาพ 7.5

solute(s) solute(soln)

Chapter 7 D2(1-109).indd 16 15/8/2557 15:45:46

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

177.3 สภาพละลายไดและอณหภม

ภาพ 7.5 กราฟสภาพละลายไดของของแขงไอออนในน�าทอณหภมตางๆ

จากกราฟจะเหนวาเสนกราฟมความชนมากนอยตางกนและมทงความชนทเปนบวกและลบ

สภาพละลายไดของสารแตละชนดทอณหภมตางๆจะตางกน เสนกราฟของสารสวนใหญจะมความชนเปน

บวก ซงหมายความวาการเพมอณหภมจะท�าใหสภาพละลายไดเพมขน และสภาพละลายไดนเปนการ

ดดกลนความรอน การเพมอณหภมจะท�าใหสมดล (ตามสมการ) เลอนไปทางดานทมการดดกลนพลงงาน

คอไปทางขวามอซงมการละลายเปนสารละลายเพมขน

solute(s) + พลงงาน solute(soln) (พลงงาน = DHsoln = +)

มสภาพละลายไดของสารบางชนดท DHsoln เปน - การเพมอณหภมจะท�าใหสมดลเลอนไป

ทางซาย สภาพละลายไดลดลง และความชนจะเปนลบ

solute(s) solute(soln) + พลงงาน (พลงงาน = DHsoln = -)

(DHsoln = Hsolute(soln) - Hsolute(s) เปน DHsoln ของสารละลายอมตวซงเปนรปแบบหนง

ของ DHsoln ของสารละลายทวไปในหวขอ 7.2)

การหกเหของกราฟบางเสนแสดงถงการเกดสารใหมซงมสภาพละลายไดตางจากสารเดมและมก

เกดกบของแขงทมโมเลกลน�าในผลก เชน ในสารละลายอมตวของ Na2SO4⋅10H2O ทอณหภมต�าเสน

กราฟมความชนเปนบวก แสดงวาสภาพละลายไดของ Na2SO4⋅10H2O เพมขนเมออณหภมสงขน แต

ทอณหภม 32.4 �C ซงโมเลกล H2O ในผลกระเหยออกเกดเกลอแอนไฮดรส Na2SO4 เสนกราฟเรมม

ความชนเปนลบ ซงแสดงวาสภาพละลายไดจะลดลงเมออณหภมสงมากกวา 32.4 �C

Ce2(SO4)39H2O

CaCl 26H 2O

CaCl 24

H 2O

Na 2SO 41

0H 2O

Na2SO4

สภาพ

ละลา

ยได,

กรม

ของต

วถกล

ะลาย

/นำ

100

g

อณหภม ( C)

NaNO 3

NH4Cl

KClO3 K2SO4

KClA

gNO 3

Kl

KBr

NaCl

KNO 3

0

102030405060708090

100110120130140150160

30 50 70 9010 20 40 60 80 100

Chapter 7 D2(1-109).indd 17 15/8/2557 15:45:47

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


เราอาจน�ากราฟสภาพละลายไดของสารไปใชประโยชนในการท�าใหสารนนบรสทธ (จะไดผลด

เมอสารนนละลายดมากทอณหภมสง คอเสนกราฟมความชนเปนบวกมาก) โดยมวธการคอ ท�าให

สารละลายนนอมตวขณะรอนซงจะมสารเจอปนละลายอยทอณหภมสง สวนสารเจอปนทไมละลายจะถก

กรองออกจากสารละลายขณะรอน เมอสารละลายเยนลงการละลายของตวถกละลายจะลดลงและตกตะกอน

แตสารเจอปนยงละลายอย (เพราะไมใชสารละลายอมตวของสารเจอปน) ใหกรองตะกอนออกมาแลวท�าให

แหงจะไดสารทเปนตวถกละลายบรสทธ

ในสารละลายทมตวถกละลายของแขงหลายชนดละลายปนกนอย กราฟสภาพละลายไดจะม

ประโยชนในการพจารณาการตกตะกอนกอนและหลงของตวถกละลาย เหลานน

ตวอยำง 7.2 สารละลายซงม NaNO3 และ KNO3 น�าหนกเทากน ทอณหภม 20 �C

สารใดจะตกตะกอนกอน และถาระเหยสารละลายทอณหภม 90 �C สารใดจะตกตะกอนกอน

ววธ�ำ

จากกราฟสภาพละลายไดในภาพ 7.5 จะเหนวา

ท 20 �C NaNO3 ละลายไดประมาณ 85 g ในน�า 100 g

KNO3 ละลายไดประมาณ 30 g ในน�า 100 g

∴ ทอณหภม 20 �C KNO3 จะตกตะกอนกอน ตอบ

ท 90 �C NaNO3 ละลายไดประมาณ 160 g ในน�า 100 g

KNO3 ละลายไดประมาณ 205 g ในน�า 100 g

∴ ทอณหภม 90 �C NaNO3 จะตกตะกอนกอน ตอบ

ตวอยำง 7.3 สารละลายอมตว KNO3 ในน�า 100 g เตรยมทอณหภม 70 �C เมอท�าให

เยนทอณหภม 25 �C KNO3 จะตกตะกอนกกรม

ววธ�ำ

จากกราฟสภาพละลายไดในภาพ 7.5 จะเหนวา

ท 70 �C น�า 100 g ละลาย KNO3 ได 135 g

ท 25 �C น�า 100 g ละลาย KNO3 ได 35 g

∴เมอสารละลายเยนลงจากอณหภม 70 �C เปน 25 �C KNO3 จะตกตะกอน = 135 - 35

= 100 g

∴ KNO3 จะตกตะกอน 100 g ตอบ

การละลายของสารประกอบไอออนในน�า

ความรเกยวกบการละลายของสารประกอบไอออนมประโยชนมากตอการศกษาวชาเคม กฎ

ทวๆไปของการละลายของสารประกอบไอออนในน�าแสดงในตาราง 7.5

Chapter 7 D2(1-109).indd 18 15/8/2557 15:45:47

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

197.4 ความเขมขนของสารละลาย

ตาราง 7.5 กฎการละลายของสารประกอบไอออนในน�า

I II III

สารประกอบทมแคตไอออนตอไปนสามารถละลายได

Na+

K+

NH+4

สารประกอบทมแอนไอออนตอไปน สามารถละลายได

สารประกอบทมแอนไอออน CO3

2+, PO43-, C2O4

2- และ CrO4

2- ไมละลายหรอละลายไดนอยมาก (ยกเวนเมอเปนสารประกอบของ NH+

4 และโลหะแอลคาไล)

NO3- ClO3

- ClO4- CH3COO-

Cl- Br- I- (ยกเวนเมอเปนสารประกอบของ Ag+, Pb2+ และ Hg2

2+)

F- (ยกเวนเมอเปนสารประกอบ ของ Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ และ Pb2+)

SO42- (ยกเวนเมอเปนสารประกอบ

ของ Pb2+, Sr2+ และ Ba2+)


ความเขมขนของสารละลาย คออตราสวนของปรมาณตวถกละลายตอปรมาณตวท�า

ละลายหรอปรมาณสารละลาย ปรมาณของตวถกละลายและตวท�าละลายในสารละลายอาจเปน มวล

โมล หรอปรมาตรความเขมขนของสารละลายมหนวยตางๆตามตาราง 7.6

ตาราง 7.6 หนวย สญลกษณ และความหมายของความเขมขนหนวยตางๆ

หนวยความเขมขน สญลกษณ ความหมาย

เปอรเซนต (รอยละ) โดยน�าหนก % โดยน�าหนก น�าหนกตวถกละลายตอ 100 หนวยน�าหนกเดยวกนของสารละลาย (นยมหนวย g)

เปอรเซนต (รอยละ) โดยปรมาตร % โดยปรมาตร ปรมาตรตวถกละลายตอ 100 หนวยปรมาตรเดยวกนของสารละลาย (นยมหนวย cm3)

เปอรเซนต (รอยละ) โดยน�าหนก ตอปรมาตร

% โดยน�าหนก ตอปรมาตร

น�าหนกตวถกละลายตอ 100 หนวยปรมาตร สารละลาย (นยมหนวย g และ cm3)

สวนในลานสวน ppm น�าหนกหรอปรมาตรตวถกละลายในสารละลายลานสวนน�าหนกหรอลานสวนปรมาตรหนวยเดยวกน

สวนในพนลานสวน ppb น�าหนกหรอปรมาตรตวถกละลายในสารละลายพนลานสวนน�าหนกหรอพนลานสวนปรมาตรหนวยเดยวกน

โมลารต M จ�านวนโมลตวถกละลายในสารละลาย 1 L

Chapter 7 D2(1-109).indd 19 15/8/2557 15:45:47

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


หนวยความเขมขน สญลกษณ ความหมาย

โมแลลต m จ�านวนโมลตวถกละลายในตวท�าละลาย 1 kg

เศษสวนโมล X จ�านวนโมลขององคประกอบหนงตอจ�านวน โมลรวมองคประกอบทงหมดในสารละลาย

7.4.1 เปอรเซนต (รอยละ,%)

ม 3 แบบ คอ

ก. เปอรเซนต (รอยละ, %) โดยน�าหนก หมายถงน�าหนกของตวถกละลายทละลายอย

ในสารละลาย 100 หนวยน�าหนกเดยวกน เชน สารละลาย BaCl2 เขมขน 10% โดย

น�าหนก หมายถง BaCl2 หนก 10 g ละลายอยในสารละลายหนก 100 g เตรยมโดย

ชง BaCl2 10 g และเตมน�า 90 g เขยนเปนสมการไดวา

% โดยน�าหนก = น�าหนกตวถกละลายน�าหนกสารละลาย

× 100

= น�าหนกตวถกละลาย

น�าหนกตวถกละลาย + น�าหนกตวท�าละลาย × 100

...... (7.4)

หนวยความเขมขนนใชมากเมอตวถกละลายเปนของแขงและตวท�าละลายเปนของเหลว

ข. เปอรเซนต (รอยละ, %) โดยปรมาตร หมายถงปรมาตรของตวถกละลายทละลาย

อยในสารละลาย 100 หนวยปรมาตรเดยวกน เชน สารละลาย C2H5OH เขมขน 30%

โดยปรมาตร หมายถง C2H5OH ปรมาตร 30 cm3 ละลายอยในสารละลายปรมาตร

100 cm3 เตรยมโดยตวง C2H5OH มา 30 cm3 เตมน�าลงไป 70 cm3 เขยนเปน

สมการไดวา

% โดยปรมาตร = ปรมาตรตวถกละลายปรมาตรสารละลาย

× 100

= ปรมาตรตวถกละลาย

ปรมาตรตวถกละลาย + ปรมาตรตวท�าละลาย × 100

...... (7.5)

ค. เปอรเซนต (รอยละ, %) โดยน�าหนกตอปรมาตร หมายถงน�าหนกของตวถกละลาย

ทละลายอยในสารละลาย 100 หนวยปรมาตร เชน สารละลาย NaCl เขมขน 15%

โดยน�าหนกตอปรมาตร หมายถง NaCl หนก 15 g ละลายอยในสารละลายปรมาตร

ตาราง 7.6 (ตอ)

Chapter 7 D2(1-109).indd 20 15/8/2557 15:45:47

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


100 cm3 เตรยมโดยชง NaCl มา 15 g แลวเตมน�า ละลาย NaCl จนหมด

แลวเตมน�าตอไปจนปรมาตรรวมเปน 100 cm3 เขยนเปนสมการไดวา

% โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายปรมาตรสารละลาย

× 100 ...... (7.6)

ในกรณทไมระบวาเปนเปอรเซนตประเภทใดใหถอวาเปนเปอรเซนตโดยน�าหนก

ตวอยางการค�านวณหาเปอรเซนตจากปรมาณตวถกละลายและตวท�าละลายทโจทยก�าหนดให

ตวอยำง 7.4 สารละลายชนดหนงม NaOH 8.00 g ละลายน�า 70.0 g

ก) จงค�านวณหาเปอรเซนตโดยน�าหนก

ข) ถาสารละลายนมความหนาแนน 1.20 g/cm3 จงค�านวณหาเปอรเซนตโดยน�าหนกตอ

ปรมาตร

ววธ�ำ

ก) % โดยน�าหนก = น�าหนก NaOH

น�าหนกสารละลาย × 100

= 8 00

8 00 70 0.

. .

+ g

g g × 100 = 10.3

∴ เปอรเซนตโดยน�าหนกของ NaOH เทากบ 10.3% ตอบ

ข) % โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนก NaOH

ปรมาตรสารละลาย × 100

= 8 00

78 0 11 20

3.

. .

g

g cmg( )

× 100 = 12.3 g/cm3

∴ เปอรเซนตโดยน�าหนกตอปรมาตรของ NaOH เทากบ 12.3% ตอบ

ตวอยำง 7.5 น�า C2H5OH ปรมาตร 50.0 cm3 ผสมกบน�าไดสารละลายซงมปรมาตร

รวม 96.54 cm3 จงค�านวณหาเปอรเซนตโดยปรมาตรของ C2H5OH

ววธ�ำ

% โดยปรมาตร = ปรมาตร C2H5OHปรมาตรสารละลาย

× 100

= 50 096 54

33

..

cmcm × 100 = 51.8

Chapter 7 D2(1-109).indd 21 15/8/2557 15:45:48

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


∴ เปอรเซนตโดยปรมาตรของ C2H5OH เทากบ 51.8% ตอบ

ตวอยางการค�านวณหาน�าหนกหรอปรมาตรตวถกละลายหรอตวท�าละลายจากความเขมขนหนวยเปอรเซนต

ตวอยำง 7.6 จงค�านวณหาน�าหนก H2SO4 ซงละลายอยในสารละลายเขมขน 15% โดย

น�าหนก จ�านวน 25 g

ววธ�ำ

% โดยน�าหนก = น�าหนก H2SO4


15 = น�าหนก H2SO425 g

× 100

น�าหนก H2SO4 = 15 × 25 g100

= 3.8 g

∴ น�าหนก H2SO4 เทากบ 3.8 g ตอบ

ตวอยำง 7.7 กรด HCl เขมขนมความหนาแนน 1.19 g/cm3 และม HCl 37.2% โดย

น�าหนก จงค�านวณหาน�าหนก HCl ในสารละลาย HCl เขมขนปรมาตร 1 L

ววธ�ำ

% โดยน�าหนก = น�าหนก HCl

น�าหนกสารละลาย HCl เขมขนปรมาตร 1 L × 100

37.2 = น�าหนก HCl

1 L 1013 3 cmL( ) 1 19

1 3.

gcm( )

× 100

น�าหนก HCl = 37.2 × 1 L 1013 3 cmL( ) 1 19

1 3.

gcm( ) × 1

100 = 443 g

∴ น�าหนก HCl เทากบ 443 g ตอบ

ถาจดต�าแหนงคาตางๆของการค�านวณน�าหนก HCl ขางตนใหม จะไดเปนวธการค�านวณ

โดยใชแฟกเตอรเปลยนหนวย ดงน

g HCl = 37.2 g HCl

100 g สารละลาย ( 1.19 g สารละลาย

1 cm3 สารละลาย)

× (103 cm3 สารละลาย1 L สารละลาย

) (1 L สารละลาย) = 443 g

Chapter 7 D2(1-109).indd 22 15/8/2557 15:45:49

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ตวอยางการเตรยมสารละลายความเขมขนหนวยเปอรเซนตจากสารละลายความเขมขนหนวยเปอรเซนต

ตวอยำง 7.8 จะตองตวงสารละลาย HCl เขมขนปรมาตรเทาใดเพอเตรยมสารละลาย HCl

เขมขน 12.0% จ�านวน 50.0 cm3 ความเขมขนของสารละลาย HCl เขมขนคอ 37.2% มความ

หนาแนน 1.19 g/cm3 สวนสารละลาย HCl เขมขน 12.0% มความหนาแนน 1.11 g/cm3

ววธ�ำ

การเตรยมสารละลายความเขมขนใหมทแตกตางจากสารละลายความเขมขนเดมนน จ�านวน

โมลหรอน�าหนกของตวถกละลายในสารละลายทงสองมคาเทากน

หาน�าหนก HCl ในสารละลาย HCl เขมขน 12.0% และ 37.2% จากความสมพนธ

% โดยน�าหนก = น�าหนก HCl


น�าหนก HCl = % โดยน�าหนก × น�าหนกสารละลาย100

โจทยก�าหนด % ซงกคอ % โดยน�าหนก

ดงนน น�าหนก HCl = % × น�าหนกสารละลาย100

(ในท�านองเดยวกน ปรมาตรสารละลาย = % โดยปรมาตร × ปรมาตรสารละลาย100 )

น�าหนก HCl ในสารละลาย HCl เขมขน 12.0% = น�าหนก HCl ในสารละลาย HCl เขมขน 37.2%

12.0% × น�าหนกสารละลาย HCl เขมขน 12.0%100

= 37.2% × น�าหนกสารละลาย HCl เขมขน 37.2%100

12.0 × (50.0 cm3) 1 111 3.

gcm( ) = 37.2 × น�าหนกสารละลาย HCl เขมขน

∴ น�าหนกสารละลาย HCl เขมขน = 12.0 × (50.0 cm3)1 111 3.

gcm( ) × 1

37 2. = 17.9 g

ปรมาตรสารละลาย HCl เขมขน = 17.9 g 11 19

3

cmg.( ) = 15.0 cm3

∴ ปรมาตรสารละลาย HCl เขมขนเทากบ 15.0 cm3 ตอบ

Chapter 7 D2(1-109).indd 23 15/8/2557 15:45:50

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


7.4.2 สวนในลานสวน และสวนในพนลานสวน

สวนในลานสวน (part per million หรอ ppm) และ สวนในพนลานสวน (part

per billion หรอ ppb) หมายถง สวนของตวถกละลายในสารละลาย 1 ลานสวน และในสารละลาย 1 พนลานสวน ตามล�าดบ หนวยทใชอาจเปน ppm และ ppb โดยน�าหนก

โดยปรมาตร หรอโดยน�าหนกตอปรมาตร

ppm โดยน�าหนก = น�าหนกตวถกละลาย

น�าหนกสารละลายในหนวยเดยวกน × 106 หรอ

= น�าหนกตวถกละลายหนวย mgน�าหนกสารละลายหนวย kg

...... (7.7)

ppb โดยน�าหนก = น�าหนกตวถกละลาย

น�าหนกสารละลายในหนวยเดยวกน × 109 หรอ

= น�าหนกตวถกละลายหนวย mgน�าหนกสารละลายหนวย kg

...... (7.8)

ppm โดยปรมาตร = ปรมาตรตวถกละลาย

ปรมาตรสารละลายในหนวยเดยวกน × 106 หรอ

= ปรมาตรตวถกละลายหนวย mL

ปรมาตรสารละลายหนวย L

...... (7.9)

ppb โดยปรมาตร = ปรมาตรตวถกละลาย

ปรมาตรสารละลายในหนวยเดยวกน × 109 หรอ

= ปรมาตรตวถกละลายหนวย nLปรมาตรสารละลายหนวย L

...... (7.10)

โดยทวไปนยมใชหนวย ppm และ ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร โดยก�าหนดเปน

น�าหนกตวถกละลายในสารละลาย 1 L หรอ 1 cm3 ดงน

ppm โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายหนวย mgปรมาตรสารละลายหนวย L

หรอ

= น�าหนกตวถกละลายหนวย gปรมาตรสารละลายหนวย cm3

× 106

...... (7.11)

Chapter 7 D2(1-109).indd 24 15/8/2557 15:45:50

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายหนวย mgปรมาตรสารละลายหนวย L

หรอ

= น�าหนกตวถกละลายหนวย mgปรมาตรสารละลายหนวย cm3

× 106 หรอ ...... (7.12)

= น�าหนกตวถกละลายหนวย gปรมาตรสารละลายหนวย cm3

× 109

ความเขมขนหนวย ppm และ ppb ใชกบสารละลายทมตวถกละลายจ�านวนนอยมาก

และจะถอวาน�าหนกหรอปรมาตรของสารละลายคอน�าหนกหรอปรมาตรของตวท�าละลายนนเอง

ตวอยางเชน น�าในคลองแสนแสบมปรอท 0.5 ppm โดยน�าหนก หมายความวาน�า 1 ลานหนวย

น�าหนกมปรอทละลายอย 0.5 หนวยน�าหนกเดยวกน หรอน�า 1 kg มปรอทละลายอย 0.5 mg

ปรมาณ SO2 ทมากทสดในบรรยากาศทจะเปนอนตรายตอมนษยคอ 140 ppb โดย

ปรมาตร หมายความวาในบรรยากาศ 1 พนลานหนวยปรมาตรม SO2 ละลายอย 140 หนวย

ปรมาตรเดยวกน หรอในบรรยากาศ 1 L ม SO2 ละลายอย 140 nL

ปรมาณ O2 ทละลายในน�ามคา 15 ppm โดยน�าหนกตอปรมาตร หมายความวาในน�า

1 ลานหนวยปรมาตรม O2 ละลายอย 15 หนวยน�าหนก หรอในน�า 1 L ม O2 ละลายอย 15 mg

ในกรณทไมระบชนดของ ppm หรอ ppb ใหถอวาเปนหนวยโดยน�าหนกตอปรมาตร

ตวอยำง 7.9

ก) Hg 1 mg ละลายน�า 1 kg คดเปนความเขมขนเทาใด (หนวย ppm) โดยน�าหนก

ข) SO2 0.1 cm3 ละลายน�า 105 L คดเปนความเขมขนเทาใด (หนวย ppb) โดยปรมาตร

ค) O2 10 mg ละลายน�า 100 L คดเปนความเขมขนเทาใด (หนวย ppm) โดยน�าหนกตอปรมาตร

ววธ�ำ

ก) วธท 1 ค�านวณโดยใชสมการ

ppm โดยน�าหนก = น�าหนกตวถกละลายหนวย gน�าหนกสารละลายหนวย g

× 106

= น�าหนก Hg หนวย gน�าหนกน�าหนวย g

× 106

= 1 1

103 mg gmg( )

1 101

3

kg gkg( )

× 106

= 1 = 1 ppm

∴ Hg 1 mg ละลายน�า 1 kg มความเขมขน 1 ppm โดยน�าหนก ตอบ

Chapter 7 D2(1-109).indd 25 15/8/2557 15:45:50

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


วธท 2 ค�ำนวณโดยใชสมกำร

ppm โดยน�ำหนก =น�ำหนกตวถกละลำยหนวยmgน�ำหนกสำรละลำยหนวยkg

=น�ำหนกHgหนวยmgน�ำหนกน�ำหนวยkg

= 11 mgkg

= 1mg/kg = 1 ppm ตอบ

ข) วธท 1 ค�ำนวณโดยใชสมกำร

ppb โดยปรมำตร =ปรมำตรตวถกละลำยหนวยcm3

ปรมำตรสำรละลำยหนวยcm3 × 109

=ปรมำตรSO2หนวยcm

3

ปรมำตรน�ำหนวยcm3 × 109

= 0.1cm3

10 101

5 3 3

L cmL( )

× 109

= 1 = 1 ppb

∴ SO2 0.1 cm3 ละลำยน�ำ 105 L มควำมเขมขน 1 ppb โดยปรมำตร ตอบ


ppb โดยปรมำตร =ปรมำตรตวถกละลำยหนวยnLปรมำตรสำรละลำยหนวยL

=ปรมำตรSO2หนวยnLปรมำตรน�ำหนวยL

= 0 1 1

1010

110

33 3

9

5

.

n

cm Lcm

LL

L( ) ( )

= 1 nL / L = 1 ppb ตอบ

Chapter 7 D3(1-109).indd 26 15/9/2557 10:32:00

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ค) วธท 1 ค�ำนวณโดยใชสมกำร

ppm โดยน�ำหนกตอปรมำตร =น�ำหนกตวถกละลำยหนวยmgปรมำตรสำรละลำยหนวยL

=น�ำหนกO2หนวยmgปรมำตรน�ำหนวยL

= 10100

mgL = 0.1mg/L = 0.1 ppm

∴ O2 10mg ละลำยน�ำ 100 L มควำมเขมขน 0.1 ppm โดยน�ำหนกตอปรมำตร ตอบ


ppm โดยน�ำหนกตอปรมำตร =น�ำหนกตวถกละลำยหนวยgปรมำตรสำรละลำยหนวยcm3

× 106

=น�ำหนกO2หนวยgปรมำตรน�ำหนวยcm3

× 106

= 10 1

10

100 101

33 3

m

mg gg

L cmL

( )( )

× 106

= 0.1 g/cm3 = 0.1 ppm ตอบ

ตวอยาง 7.10 นมผงทบรรจในกระปองชนดหนงม Pb เจอปนอย 3.2 ppm จงค�ำนวณ

หำวำในขวดนมขนำด 470 cm3 จะม Pb อยกกรม

ววธทา

ค�ำนวณหำควำมสมพนธน�ำหนกและปรมำตรในหนวยppmโดยน�ำหนก (g)ตอปรมำตร

(cm3) ดงน

ppm โดยน�ำหนกตอปรมำตร =น�ำหนกตวถกละลำยหนวยgปรมำตรสำรละลำยหนวยcm3

× 106

3.2 g/cm3 =น�ำหนกPbหนวยg

ปรมำตรขวดนมหนวยcm3 × 106

น�ำหนก Pb หนวย g =( . / )( )3 2 470

103 3

6 g cm cm

= 0.0015 g

∴ ในขวดนมม Pb เจอปนเทำกบ 0.0015 g ตอบ

Chapter 7 D3(1-109).indd 27 15/9/2557 10:32:00

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡


ตวอยำง 7.11 เดกทารกคนหนงดมนมทม Pb เจอปน 1 ppm เปนเวลา 4 เดอน ม Pb

ในเมดเลอด 55.0 mg ตอเลอด 100 cm3 จงค�านวณหาความเขมขนของ Pb ในเมดเลอดเดกทารก

ผนในหนวย ppb

ววธ�ำ

วธท 1 ค�านวณโดยใชสมการ

ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายหนวย mgปรมาตรสารละลายหนวย L

= น�าหนก Pb หนวย mgปรมาตรเลอดหนวย L

= 55 0

100 110

33 3

. g

µ

cm Lcm( )

= 550 mg/L = 550 ppb

∴ ปรมาณ Pb ในเมดเลอดเดกทารกเขมขน 550 ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร ตอบ


ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายหนวย mgปรมาตรสารละลายหนวย cm3

× 106

= น�าหนก Pb หนวย mg

ปรมาตรเลอดหนวย cm3 × 106

= 55 0 1

10100

33

. g g

µµ

mg

cm( )

× 106

= 550 mg/cm3 = 550 ppb ตอบ


ppb โดยน�าหนกตอปรมาตร = น�าหนกตวถกละลายหนวย gปรมาตรสารละลายหนวย cm3

× 109

= น�าหนก Pb หนวย g

ปรมาตรเลอดหนวย cm3 × 109

= 55 0 1

10100

63

. g g

µµg

cm( )

× 109

= 550 g/cm3 = 550 ppb ตอบ

Chapter 7 D2(1-109).indd 28 15/8/2557 15:45:52

«‘∑¬æ—≤πè


¬„π‡≈ã¡

Documents

µ «Õ¬ã ß¿ ¬ ã¡ « ¬æ è - images-se-ed.com · 12.4 เซลล์กัลวานิกนอกสภาวะมาตรฐาน: สมการแนนสท์