1

ใบความรท 1 เรอง มวลอะตอม (Atomic Mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 2. ค านวณหามวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 3. ค านวณหามวลอะตอมเฉลยของธาตเมอทราบมวลอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปทมอยใน

ธรรมชาตได เวลาทใชในการศกษา 60 นาท

............................................................................................................................. ....................................... มวลและนาหนกของสาร

มวลของสาร (Mass) คอ ปรมาณทขนอยกบเนอสาร ซงมคาคงทเสมอ นาหนกของสาร (Weight) คอ แรงดงดดของโลกทกระท าตอมวลของวตถ ถามวลมากน าหนกกจะมากดวยดงนน น าหนกจงมคาไมคงท

4.1 มวลอะตอม (Atomic Mass) มวลอะตอม คอ ตวเลขทไดจากการเปรยบเทยบวา มวลของธาตนน 1 อะตอมหนกเปนกเทาของ มวลมาตรฐาน มวลมาตรฐานทใช 1. มวลของ H 1 อะตอม

2. มวลของ 16

1 ของ O16 1 อะตอม = 1 a.m.u หรอ

3. มวลของ 12

1 ของ C12 1 อะตอม = 1.66 x 10-24 g

เนองจากอะตอมมขนาดเลกมากและมมวลนอยมากจนไมสามารถชงได เมอตองการทราบมวลอะตอมของธาตจงใชวธการเปรยบเทยบ และเรยกมวลอะตอมทไดนวา มวลอะตอมของธาต

มวลมาตรฐาน 1. ดอลตน เสนอใหใช H เปนมาตรฐาน เพราะไฮโดรเจนเปนธาตทเบาทสด และก าหนดให H 1 อะตอมมมวล

1 หนวย หรอ 1 a.m.u. (amu = atomic mass unit) และมความสมพนธ ดงน มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม มวลของไฮโดรเจน 1 อะตอม

2

2. J.S. Stas นกเคมชาวเบลเยยม เสนอใหใชออกซเจนเปนมาตรฐาน เพราะ อยเปนอสระในบรรยากาศทา

ปฏกรยากบธาตอนๆ ไดงายแตมหลายไอโซโทป นกเคมจงใชมวลเฉลยของออกซเจนทงสามไอโซโทป เนองจากออกซเจน 1 อะตอมมมวลเปน 16 หนวย หรอเปน 16 เทาของไฮโดรเจน 1 อะตอม แตมาตรฐานตองมมวล 1 หนวย

มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม 1 มวลของออกซเจน 1 อะตอม 16

3. ค.ศ. 1961 (พ.ศ. 2504) นกวทยาศาสตรตกลงใหใช C – 12 หรอ 12C ซงเปนไอโซโทปท มปรมาณมากทสดใน

ธรรมชาต และสามารถทาปฏกรยากบธาตอนๆ เกดเปนสารประกอบไดจานวนมาก เปนมาตรฐาน C-12 ม

มวลเทากบ 12 หนวย หรอ 12 amu 1 หนวยมาตรฐานจงมคาเทากบ 12

1 มวลของ C – 12 , 1 อะตอม

มวลอะตอมของธาต = มวลของธาต 1 อะตอม 1 มวลของคารบอน 1 อะตอม 12

มวลอะตอม เปนคาตวเลขทไดจากการเปรยบเทยบจงไมมหนวยทบอกใหทราบวาธาตใดๆ 1อะตอม

มมวลเปนกเทาของ 12

1 ของ C- 12 , 1 อะตอม เนองจากนกวทยาศาสตรพบวา 12

1 ของ C- 12 , 1 อะตอม

= 1.66 x 10-24 g

มวลอะตอมธาต = มวลของธาต 1 อะตอม 1.66 x 10-24 หรอ มวลของธาต 1 อะตอม = มวลอะตอมของธาต x 1.66 x 10-24 กรม

ขอสงเกต มวลอะตอมเปนตวเลขทไมมหนวย สวนมวลของธาต 1 อะตอม มหนวย (กรม หรอกโลกรม ) เพราะมวลของธาตเปนมวลทแทจรง

การคานวณมวลอะตอม

4.1.1 การคานวณหามวลอะตอมจากการเปรยบเทยบ ตวอยางท 1 ธาต A 2 อะตอมมมวล 4.19 x 10-22 กรม มวลอะตอมของธาต A มคาเทาใด

3

วธทา มวลอะตอมของธาต A = มวลของธาต 1 อะตอม 1 มวลของคารบอน-12 , 1 อะตอม 12

= 10 x 66.1

2

10 x 19.4

24-

-22

= 126.20

มวลอะตอมของธาต A = 126.20

4.1.2 การคานวณหามวลอะตอมจากปฏกรยาเคมของธาต ถาธาตตงแต 2 ชนดขนไปท าปฏกรยากนแลว ไดสารประกอบเพยงชนดเดยว ถาทราบมวลของธาตทท าปฏกรยาพอด และทราบมวลอะตอมของธาตหนงสามารถค านวณมวลอะตอมของธาตอนๆ ได ก าหนดให aA + bB + cC Aa Bb Cc ถา WA, WB และ WC คอ มวลของ A, B และ C ทท าปฏกรยาพอดกน MA, MB และ MC คอ มวลอะตอมของ A, B และ C ตามล าดบ a, b และ c คอ ตวเลขทแสดงจ านวนอะตอมของ A,B และ C ทท าปฏกรยาเปนสารประกอบ เชน เมอทราบมวลอะตอมของธาต B สามารถค านวณหามวลอะตอมของธาตอนๆ ได ดงน ก. ถาทราบมวลอะตอมของธาต B ค านวณหามวลอะตอมของธาต C โดยใชสตร ดงน

b

cx

M

M

W

W

B

C

B

C

ข. ถาทราบมวลอะตอมของธาต B ค านวณหามวลอะตอมของธาต A โดยใชสตร ดงน

b

ax

M

M

W

W

B

A

B

A

ตวอยางท 1 ธาต X หนก 17.73 กรม ท าปฏกรยาเคมกบออกซเจนเกดออกไซด XO 25.73 กรม มวลอะตอมของ X เปนเทาใด (มวลอะตอมของ O = 16)

1

1x

M

M

W

W

O

X

O

X

วธทา WX = 17.73 g WO = 25.73 – 17.73 = 8 g MO = 16

แทนคาในสตร 8

73.17 = 16

Mx Mx = 8

73.17 x 16 = 35.46

มวลอะตอมของธาต X = 35.46

4

4.1.3 การหามวลอะตอมเฉลยของธาตจากมวลอะตอมและปรมาณของไอโซโทป

Isotope คอ ธาตชนดเดยวกน มเลขอะตอมเหมอนกนแตเลขมวลตางกน เนองจากธาตสวนใหญในธรรมชาตมมากกวา 1 ไอโซโทป แตละไอโซโทปมมวลและปรมาณไมเทากน ดงนนการทจะพจารณาวาธาตแตละชนดมมวลอะตอมเทาใด จงตองใชคามวลอะตอมเฉลย (หรอเรยกสนๆ วา มวลอะตอม) ตาราง 4.1 แสดงมวลอะตอมเฉลยและปรมาณไอโซโทปของธาตบางชนดในธรรมชาต

ธาต ไอโซโทป มวลอะตอม ของไอโซโทป

ปรมาณไอโซโทป (รอยละ)

มวลอะตอมเฉลย

การคานวณมวลอะตอมเฉลย

คารบอน *C12

6 *12.000 *98.89

*12.011 100

)11.1x13()89.98x12( C

13

6 13.003 1.11

ออกซเจน O16

8 15.995 99.76

100

)76.99x99.15(

O17

8 16.999 0.04 15.999

100

)04.0x999.16( รวมกน

O18

8 17.999 0.20

100

)20.0x999.17(

นออน Ne20

10 19.992 90.51

100

)51.90x992.19(

Ne21

10 20.994 0.27 20.179

100

)27.0x994.20( รวมกน

Ne22

10 21.991 9.22

100

)22.9x991.21(

คลอรน Cl35

17 34.969 75.77 35.453

100

)77.75x969.34(

Cl37

17 36.966 24.23

100

)23.24x966.36( รวมกน

ขอสงเกต มวลอะตอม (มวลอะตอมเฉลย) ของธาตตางๆจะมคาใกลเคยงกบมวลอะตอมของไอโซโทป ทมมากทสดในธรรมชาต การคานวณหามวลอะตอมเฉลยของธาต ใชสตร

มวลอะตอมเฉลย = (มวลของแตละไอโซโทป x เปอรเซนตในธรรมชาต 100

= ผลรวม

5

สตรนใชคานวณหา 1. มวลอะตอมเฉลย 2. มวลของไอโซโทปใดไอโซโทปหนง 3. เปอรเซนตของไอโซโทปในธรรมชาต

ตวอยางท 1 ออกซเจนในธรรมชาตประกอบดวย 18

3 ไอโซโทป คอ O16

8 (99.759 %) มมวล = 15.9946

O17

8 (0.037 %) มมวล = 16.9991 O

18

8 (0.204 %) มมวล = 17.9991 ตามล าดบ จงค านวณหามวลอะตอม

เฉลยของออกซเจน

วธทาท 1 สมมตวามวลทงหมดเปนของออกซเจน 100 อะตอม ดงนนใน 100 อะตอมประกอบดวย 16O = 99.759 อะตอม 17O = 0.037 อะตอม และ 18O = 0.204 อะตอม มวลของออกซเจน 100 อะตอม = (99.759x15.9949) +(0.037x16.9991)+(0.204x7.9991) = 1599.94

มวลอะตอมเฉลยของออกซเจน = 100

94.1599

= 15.9994

วธทาท 2 มวลอะตอมเฉลย = (มวลของแตละไอโซโทป X เปอรเซนตในธรรมชาต) 100

= 100

)204.0x9991.17()037.0x9991.16()759.99x9949.15(

= 15.9994

4.1.4 ดคามวลอะตอมจากตารางธาตและสญลกษณนวเคลยร

6

ใบงานท 1 ก เรอง มวลอะตอม (Atomic Mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 2. ค านวณหามวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 3. ค านวณหามวลอะตอมเฉลยของธาตเมอทราบมวลอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปทมอยใน

ธรรมชาตได เวลาทใชในการศกษา 50 นาท

.................................................................................................................................... ................................ 1. ธาตยเรเนยม (U) มมวลอะตอม = 238 ธาตยเรเนยม 5 อะตอม หนกกกรม

..................................................................................................................................................... ........................

.............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ................................................

.............................................................................................................................................. ............................... 2. ธาต X 2 อะตอมมมวลเปน 4 เทาของธาตออกซเจน (O) 3 อะตอม ถาธาตออกซเจนมมวลอะตอมเทากบ 16

จงค านวณหามวลอะตอม และมวล 1 อะตอมของธาต X ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ................................................

3. นกเรยนผหนงน า NiCl2 1.296 กรม มาท าเปนโลหะ Ni กบกาซคลอรน ดวยวธการทางไฟฟามวลของโลหะ Ni ทได = 0.587 กรม ถามวลอะตอมคลอรน = 35.453 มวลอะตอมของโลหะ Ni เปนเทาใด ............................................................................... ........................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................................................................

4. สารประกอบชนดหนงมสตรโมเลกลเปน X2YO4 สารประกอบน 15 กรม ประกอบดวยธาต X 5.4 กรม ธาต Y 3.2 กรม จงหามวลอะตอมของธาต X และ Y ก าหนดมวลอะตอมออกซเจน = 16 …............................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ................................................

7

5. ธาต A 5.4 กรมท าปฏกรยาพอดกบออกซเจน 4.8 กรมไดสารประกอบ A2O3 จงหามวลอะตอมของ A (O = 16) ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ....................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... ................................................

6. คารบอนมไอโซโทป 2 ชนด คอ 12C และ 13C มคามวลอะตอมเฉลย 12.01113 12C มในธรรมชาต 98.89 % มมวลอะตอม 12.00 13C มในธรรมชาต 1.11 % จงค านวณหามวลอะตอมของ 13C

.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................

............................................................................................................................. ................................................ 7. ธาตคลอรนในธรรมชาตม 2 ไอโซโทป คอ 35Cl และ 37Cl มมวลอะตอมเทากบ 34.969 และ 36.956 ตามล าดบ

และมมวลอะตอมเฉลย = 35.45 จงค านวณหาวาม 35Cl และ 37Cl อยางละกเปอรเซนตในธรรมชาต ..................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ................................................................................................................ .......................................................................................................................................................................................................................................... ................................................

............................................................................................................................. ................................................ 8. ทองแดงมไอโซโทปทเสถยร 2 ไอโซโทป คอ 63Cu กบ 65Cu สมมตวาทงสองไอโซโทปทมมวลอะตอมเทากบ

63 และ 65 ตามล าดบ จะม 63Cu และ 65Cu อยางละก % ก าหนดมวลอะตอมเฉลยของทองแดงเทากบ 63.546 (EN 23)

........................................................ .................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................

............................................................................................................................. ................................................

8

ใบงานท 1 ข เรอง มวลอะตอม (Atomic Mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 2. ค านวณหามวลอะตอมของธาตและมวลของธาต 1 อะตอมได 3. ค านวณหามวลอะตอมเฉลยของธาตเมอทราบมวลอะตอมและปรมาณของแตละไอโซโทปทมอยใน

ธรรมชาตได เวลาทใชในการศกษา 45 นาท

............................................................................................................................. ....................................... 1. กาซคลอรนมมวลอะตอมเทากบ 35.453 แทนทจะเปน 35.00 เพราะเหตใด (EN 22) ก. อะตอมคลอรนม 17 โปรตอน ข. 1 อะตอมของคลอรนมมวล 35.453 เทาของมวล 1 อะตอมของไฮโดรเจน ค. คลอรนมไอโซโทปอยางนอย 2 ชนด ในธรรมชาต ง. โปรตอนและนวตรอนมมวลไมเปนหนงหนวย 2. แคลเซยม 1 อะตอมหนกกกรม ถามวลอะตอมของแคลเซยมเทากบ 40

ก. 40 x 10-23 ข. 40 x 6.02 x 10-23 ค. 40

10x02.6 23

ง. 40 x 1.66 x 10-24

3. ธาต X ประกอบดวยไอโซโทป 2 ชนด ทมมวลอะตอม 14.00 และ 15.00 ตามล าดบหากมวลอะตอม เฉลย ของธาต X เทากบ 14.10 ปรมาณในธรรมชาตของ X ทมมวลอะตอม 15.00 จะเทากบเทาใด (EN 31)

ก. 5 % ข. 10 % ค. 15 % ง. 20 % .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ 4. คารบอนมไอโซโทป 2 ชนด คอ 12C กบ 13C คามวลอะตอมเฉลยของ C เปนเทาใด โดยก าหนดให 12C มใน

ธรรมชาต 98.89% มวลอะตอม 12.0 13C มในธรรมชาต 1.11% มวลอะตอม 13.003 (EN 22) ก. 11.998 ข. 14.037 ค. 12.011 ง. 12.103 .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ 5. ธาต X ม 2 ไอโซโทป มมวลอะตอม 14.0 และ 15.0 มปรมาณในธรรมชาต 99.63 % และ 0.37 % ตามล าดบ

มวลอะตอมเฉลยของ X เปนเทาใด ก. 14.0037 ข. 14.037 ค. 14.37 ง. 14.73 .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................

9

6. ธาต X จ านวน 3 กรม ท าปฏกรยากบออกซเจน 6 กรม เกดสารประกอบมสตร XO2 จงหามวลอะตอมของธาต X (โควตา มข)

ก. 32 ข. 16 ค. 8 ง. 4 .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ 7. โลหะ M 6 กรม ท าปฏกรยาพอดกบออกซเจน 12 กรม เกดสารประกอบมสตร MO2 มวลอะตอมของโลหะ M

เปนเทาใด (0 = 16) (EN 34) ก. 16 ข. 20 ค. 32 ง. 40 .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ 8. ธาต A มมวลอะตอม 60 ท าปฏกรยากบธาต B เกดสารประกอบ AB2 กบ A 2 กรม ท าปฏกรยาพอดกบ B

8 กรม ไดสารประกอบ AB2 มวลอะตอมของ B คอ ก. 90 ข. 120 ค. 160 ง. 190 .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ 9. ธาต A ม 2 ไอโซโทป คอ 35A และ 37A มมวลอะตอมไอโซโทป เปน 35.0 และ 37.0 ตามล าดบ อตราสวน

ปรมาณไอโซโทปในธรรมชาตของ 35A : 37A = 1 : 3 มวลอะตอมเฉลยของธาต A เปนเทาใด ก. 36.5 ข. 36.0 ค. 35.5 ง. 35.51 .............................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 10. ธาต A ม 3 ไอโซโทปมมวลอะตอม 15.995, 16.999, 17.999 ตามล าดบ และปรมาณไอโซโทปในธรรมชาต

ของไอโซโทปทมมวลอะตอม 17.999 เปน 5 เทาของไอโซโทปทมมวลอะตอม 16.999 และมวลอะตอมเฉลยของธาต A เปน 15.999 จงหาปรมาณของไอโซโทปชนดท 1 ในธรรมชาต

ก. 99.76 ข. 54.76 ค. 32.45 ง. 29.99 .............................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ .............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................ ............................................................................................................................. ........................................

10

ใบความรท 2 เรอง มวลโมเลกล (Molecular mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลโมเลกลและมวลของสาร 1 โมเลกลได 2. ค านวณหามวลโมเลกลของสารของสาร 1 โมเลกลได เวลาทใชในการศกษา 30 นาท .................................................................................................................................................................... 4.2 มวลโมเลกล (Molecular mass) ความเขาใจเบองตน

โมเลกลเกดจากอะตอมตางๆ มารวมกนทางเคม ซงโดยทวๆ ไป โมเลกลจะมมากกวา 1 อะตอม เชน กาซออกซเจน O2, CO2, NO2, H2, HCl เปนตน

พวกโมเลกลของกาซเฉอย เชน He, Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn 1 โมเลกล ประกอบดวย 1 อะตอม สวน ธาตทเปนกาซ 1 โมเลกล ประกอบดวย 2 อะตอม เชน Cl2, O2, H2, N2

โมเลกล หมายถง อนภาคทเลกทสดของสสาร (ธาต หรอสารประกอบ ) ซงสามารถอยเปนอสระและแสดงสมบตของสารนนไดครบถวนสมบรณ

ไมวาเปนโมเลกลของสารใดๆ สถานะใดกตามมขนาดเลกมากแมจะดดวยกลองจลทรรศ น กไมเหน ดงนนการทจะหามวลของ 1 โมเลกล ของสารยอมท าไดยาก และไมสะดวก ในการน าเอาไปใชศกษา ซง

คามวลโมเลกลเปนคาเปรยบเทยบเชนเดยวกบมวลอะตอม มวลโมเลกล คอ ตวเลขทไดจากการเปรยบเทยบวาสารนน 1 โมเลกลหนกเปนกเทาของมวลมาตรฐาน มวลมาตรฐานทใช 1. มวล H 1 อะตอม

2. มวล 16

1 ของ O16 1 อะตอม = 1 a.m.u หรอ

3. มวล 12

1 ของ O12 1 อะตอม = 1.66 x 10-24 g

เนองจากโมเลกลมขนาดเลกมาก ในทางปฏบตไมสามารถชงได รวมทงไมสะดวกในการน าไปใช จงนยมใชคาเปรยบเทยบเชนเดยวกบมวลอะตอม โดยเปรยบเทยบวามวลเปนกเทาของธาตมาตรฐาน

ในปจจบนใช C-12 เปนมาตรฐานโดยถอวา 12

1 มวลของ C–12 ,1 อะตอมเทากบ 1 หนวยมาตรฐาน

มวลโมเลกลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกล 1 มวลของคารบอน 1 อะตอม 12

11

หรอ มวลโมเลกลของสาร = มวลของสาร 1 โมเลกล 1.66 x 10-24 หรอ มวลของสาร 1 โมเลกล = มวลโมเลกล x 1.66 x 10-24 กรม ขอควรจา มวลโมเลกลเปนตวเลขทไมมหนวย สวนมวลของสาร 1 โมเลกล มหนวย ตวอยาง เชน น า (H2O) มมวลโมเลกลเทากบ 18 หมายความวา 1. น า 1 โมเลกลมมวลเปน 18 เทาของ 1/12 มวลของ C – 12 , 1 อะตอม 2. น า 1 โมเลกล มมวลเทากบ 18 amu 3. น า 1 โมเลกลมมวลเทากบ 18 x 1.66 x 10-24 = 2.988 x 10-23 กรม ตารางท 4.2 แสดงมวลโมเลกลและมวลของสาร 1 โมเลกล ของสารบางชนด

สารประกอบ สตรเคม มวลโมเลกล มวลของสาร 1 โมเลกล (กรม) คารบอนไดออกไซด CO2 44 44 x 1.66 x 10-24 น าตาลกลโคส C6H12O6 180 180 x 1.66 x 10-24 กรดซลฟวรกรก H2SO4 98 98 x 1.66 x 10-24 โพรเพน C3H8 44 44 x 1.66 x 10-24 น าตาลซโครส C12H22O11 342 342 x 1.66 x 10-24

การคานวณมวลโมเลกล 1. การคานวณหามวลโมเลกลโดยการเปรยบเทยบ

ตวอยางท 1 สาร A 10 โมเลกลมมวลเทากบ 2.656 x 10-21 กรม มวลโมเลกลของสาร A มคาเทาใด วธทา สาร A 10 โมเลกล = 2.656 x 10-21 กรม

สาร A 1 โมเลกล = 10

10x656.2 21

= 2.656 x 10-22 กรม

สาร A มมวลโมเลกล = 24

22

10x66.1

10x656.2

= 160

ตวอยางท 2 สาร X 5 โมเลกลมมวลเปน 3 เทาของสาร Y 1 โมเลกล ถาสาร Y มมวลโมเลกลเทากบ 58 จงค านวณหามวลโมเลกลและมวล 1 โมเลกลของสาร X วธทา สาร Y 1 โมเลกลมมวล = 58 x 1.66 x 10-24 กรม สาร X 5 โมเลกลมมวล 3 เทา = 58 x 3 x 1.66 x 10-24 กรม

สาร X 1 โมเลกลมมวล = 5

3x58 x 1.66 x 10-24 กรม

= 34.8 x 1.66 x 10-24 กรม

12

สาร X 1 โมเลกลมมวล = 5.78 x 10-23 กรม มวลโมเลกลของสาร X = มวลของสารX 1 โมเลกล ÷ 1.66 x 10-24 g

มวลโมเลกลของสาร X = 24

24

10x66.1

10x66.1x8.34

= 34.8

2. การคานวณหามวลโมเลกลจากมวลอะตอม เนองจากมวลอะตอมและมวลโมเลกลเปนคา เปรยบเทยบทไดจากมาตรฐานเดยวกน

หลกการหามวลโมเลกลไดจากสตรโมเลกลของสารประกอบ ดงน

1. ตองทราบ สตรโมเลกลของสารประกอบนนๆ วาประกอบดวยธาตใดบาง และอยางละกอะตอม (เขยนสตรโมเลกลใหไดกอน) 2. ตองทราบมวลอะตอมของธาตทเปนองคประกอบนน มวลอะตอม ทราบไดจากตารางธาตนนเอง 3. ถาธาตทเปนองคประกอบมหลายอะตอมใหใช จ านวนอะตอมคณดวย มวลอะตอมของธาตนน 4. มวลโมเลกล หาไดจาก ผลรวมของมวลอะตอมของธาตทเปนองคประกอบทงหมด

มวลโมเลกลของสารใดๆ = ผลบวกของอะตอมของธาตทเปนองคประกอบทงหมด

ตวอยางท 1 จงค านวณหามวลโมเลกลของกรดซลฟวรก (H2SO4) ถามวลอะตอมของธาตตางๆ เปนดงน H = 1, S = 32, O = 16

วธทา กรด H2SO4 1 โมเลกล ประกอบดวย H 2 อะตอม S 1 อะตอม และ O 4 อะตอม

มวลโมเลกลของกรดซลฟวรก H2SO4 = (1 x 2) + (1 x 32) + (16 x 4) = 98

13

ใบงานท 2 ก เรอง มวลโมเลกล (Molecular mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลโมเลกลและมวลของสาร 1 โมเลกลได 2. ค านวณหามวลโมเลกลของสาร 1 โมเลกลได เวลาทใชในการศกษา 30 นาท

............................................................................................................................. ....................................... 1. จงค านวณหามวลโมเลกล และมวลของสาร 1 โมเลกลของกรดโอเลอก (C18H34O2)

........................................................................................................................................ ............................. 2. (NH4)2SO4 มมวลโมเลกลเปนเทาใด ก าหนด H = 1, N = 14, O = 16, S = 32 .............................................................................................................................................................................

............................................................................. ........................................................................... ............. 3. CuSO4.5H2O มมวลโมเลกลเทาใด ก าหนดมวลอะตอม Cu = 64, S = 32, O = 16, H = 1 .............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................. ....................... 4. สาร A 1 โมเลกลมมวลเปน 5 เทาของ 16O 1 โมเลกล สาร A มมวลโมเลกลเทาใด .............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................. .......................................... ............. .............................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................... .............. ................................................................................................................... .................................................. 5. กาซ B2 1 โมเลกลเปน 5 เทาของ 12C 1 อะตอม กาซ B2 มมวลโมเลกลเทาใด .............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................... 6. กาซ X2 1 อะตอมมมวล 35.5 x 1.66 x 10-24 กรม กาซ X2 มมวลโมเลกลเทาใด .............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ........................................

14

ใบงานท 2 ข เรอง มวลโมเลกล (Molecular mass)

จดประสงคการเรยนร 1. อธบายความหมายของมวลโมเลกลและมวลของสาร 1 โมเลกลได 2. ค านวณหามวลโมเลกลของสารของสาร 1 โมเลกลได เวลาทใชในการศกษา 30 นาท .................................................................................................................................................................... 1. SO2 มมวลโมเลกลเทากบ 64 หมายความวา ก. SO2 1 โมเลกลมมวลเปน 64 เทาของมวลของ H 1 โมเลกล ข. SO2 1 โมเลกลมมวลเปน 64 เทาของมวลของ 12C 1 โมเลกล ค. SO2 1 โมเลกลมมวลเปน 64 เทาของมวลของ 16O 1 โมเลกล ง. SO2 1 โมเลกลมมวลเปน 64 เทาของมวลของ H 1 อะตอม 2. ขอความใดถกตอง ก. CaCO3 1 โมเลกลมมวล 100 กรม

ข. CaCO3 1 โมเลกลมมวล 2410x66.1

100

กรม

ค. CaCO3 1 โมเลกลมมวล 100 x 1.66 x 10-24 กรม ง. CaCO3 1 โมเลกลมมวล 100 x 6.02 x 1023 กรม 3. Al2(SO4)3 มมวลโมเลกลเทาใด (ก าหนดมวลอะตอม Al = 27, S = 32, O = 16) ก. 234 ข. 342 ค. 364 ง. 432 4. สาร B 1 โมเลกลหนก 2.5 เทาของ 16O 1 โมเลกล สาร B มมวลโมเลกลเทาใด (EN 28) ก. 30 ข. 40 ค. 60 ง. 80 5. กาซ X2 1 โมเลกลหนกเปน 5 เทาของ 12C 1 อะตอมธาต X มมวลอะตอมเทาใด (EN 28) ก. 24 ข. 30 ค. 36 ง. 60 6. ก าหนดมวลอะตอมและปรมาณไอโซโทปในธรรมชาตตามตาราง

1A 2A 30B 31B % ในธรรมชาต มวลอะตอม

99 1.0

1 2.0

98 30.0

2 31.0

มวลโมเลกลของสารประกอบ A3B เปนเทาใด ก. 33.0 ข. 33.05 ค. 33.5 ง. 35.0

15

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ........................................

7. มวล 1 อะตอมของธาต คอ ขอใด ก. มวลอะตอมของธาตนน ข. มวลเปรยบเทยบ ค. มวลทแทจรง ง. มวลของธาต 1 อะตอม 1 มวลของคารบอน-12 , 1 อะตอม 12 8. มวลโมเลกลของน า (H2O) มคาเทาใด ก. 18 กรม ข. 18 ค. 18 x 1.66 x 10-24 กรม ง. 18 x 1.66 x 10-24 9. ธาต X 1 โมเลกล หนกเปน 50 เทาของ 1÷12 C – 12 , 1 อะตอม สาร X มมวลโมเลกลเทาใด ก. 50 ข. 100 ค. 25 ง. 600 ..............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................... ........................... 10. ธาต X มสตรโมเลกล X8 มมวลโมเลกล 256 X มมวลอะตอมเทาใด ก. 256 ข. 16 ค. 32 ง. 32 x 1.66 x 10-24 ..............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

........................................................................... ............................................................... ........................... ..............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................

......................................................................... ..............................................................................................

16

ใบความรท 3 เรอง โมล (Mole)

จดประสงคการเรยนร 1. บอกความหมายของโมลและปรมาณของเลขอาโวกาโดรได 2. บอกความสมพนธระหวางปรมาณสารตอไปนได 2.1 โมลกบจ านวนอนภาค 2.2 โมลกบโมล 2.3 โมลกบปรมาตรท STP 3. ค านวณหาจ านวนอนภาคของสาร มวล ปรมาตรของกาซท STP หรอจ านวนโมลได เมอทราบปรมาณใดปรมาณหนง เวลาทใชในการศกษา 90 นาท ............................................................................................................................. .......................................

4.3 โมล (Mole) ความเขาใจเบองตน เรองราวในชวตประจ าวน มหนวยตางๆ มากมายทใชบอกปรมาณของจ านวนวตถ เชน โหล ถง ฯลฯ ท า

ใหทราบวตถ 1 โหลมจ านวน 12 ชน การบอกหนวยเปนถง ท าใหทราบวาขาว 1 ถง มจ านวน 20 ลตร เปนตน

แตเรองราวทางเคม สสารตางๆ ทนกเคมตองการบอกปรมาณนนไดแก อนภาคของสสารนน อนภาคเหลานน ไดแก โมเลกล อะตอม อเลกตรอน ไอออน เปนตน เนองจากอนภาคเหลานมขนาดเลกมาก การบอกปรมาณของอนภาค เชน โหล ไมมประโยชนในทางปฏบตเพราะมปรมาณนอยมากจนชง ตวง วด ไมได

นกเคมจงไดก าหนดหนวยทใชบอกปรมาณของจ านวนอนภาคของสารทเหมาะสมขน หนวยนเรยกวา โมล เวลาเขยนเปนภาษาองกฤษใหเขยน Mole แตถาเขยนยอใหเขยน Mol

ความหมายของหนวยโมล โมล เปนหนวยทใชแทนอนภาคของสารจ านวน 6.02 x 1023 อนภาค และเรยกจ านวนนวา เลขอาโวกาโดร

โมลของสารใดๆ หมายถง ปรมาณของสารทมจ านวนอนภาคเทากบ 6.02 x 1023 อนภาค หรอ เทากบ เลขอาโวกาโดร นนคอ สาร 1 โมล ม 6.02 x 1023 อนภาค สาร 5 โมล ม 6.02 x 1023 x 5 อนภาค

สาร 0.1 โมล ม 6.02 x 1023 x 0.1 อนภาค อนภาค หมายถง โมเลกล อะตอม ไอออน อเลกตรอน ฯลฯ ดงนน ในการบอกปรมาณของสารเปนโมล จงตองระบชนดของอนภาคดวย

17

ถาอนภาค คอ โมเลกล เรยกวา โมลโมเลกล เชน กาซไฮโดรเจน (H2) 1 โมลโมเลกล มจ านวนโมเลกลเทากบ 6.02 x 1023 โมเลกล ถาอนภาคคอ อะตอม เรยกวา โมลอะตอม เชน สงกะส (Zn) 1 โมลอะตอมมจ านวนอะตอม เทากบ 6.02 x 1023 อะตอม ถาอนภาค คอ ไอออน เรยกวา โมลไอออน เชน แคลเซยมไอออน (Ca2+) 1 โมลไอออนมจ านวน ไอออนเทากบ 6.02 x 1023 ไอออน (ไอออน หมายถง อะตอมหรอกลมอะตอมทมประจไฟฟาเปนบวกหรอเปนลบ ถามประจบวก เรยก ไอออนบวก เชน Ca2+, NH4

+ ถามประจลบเรยกไอออนลบ เชน SO42-, O2- ฯลฯ)

ถาอนภาค คอ อเลกตรอน เรยกวา โมลอเลกตรอน 1 โมลอเลกตรอน หมายถง จ านวนอเล กตรอน เทากบ 6.02 x 1023 อเลกตรอน ขอสงเกต 1. โดยปกตการบอกปรมาณของสารเปนโมล มกไมระบชนดของอนภาค แตจะใชค าวา โมล เพยงอยาง

เดยว ซงผเรยนจะตองรวาเปนโมล ประเภทใด 2. ในการกลาวถงจ านวนโมลของสารจะตองระบชนดของอนภาคดวย ถาไมบงบอกชนดของอนภาคให

หมายถง จานวนโมลโมเลกล ตวอยางการพจารณาเกยวกบชนดอนภาค เชน กาซออกซเจน (O2) 1 โมล หมายถง 1 โมลโมเลกลมออกซเจน 6.02 x 1023 โมเลกล ออกซเจนอะตอม (O) 1 โมล หมายถง 1 โมลอะตอมมออกซเจน 6.02 x 1023 อะตอม กาซแอมโมเนย (NH3) 1 โมล หมายถง 1 โมลโมเลกลมแอมโมเนย 6.02 x 1023 อะตอม โซเดยม (Na) 1 โมล หมายถง 1 โมลอะตอมมโซเดยม 6.02 x 1023 อะตอม แอมโมเนยมไอออน(NH4

+) 1 โมล หมายถง 1 โมลไอออนมแอมโมเนยมไอออน 6.02 x 1023 ไอออน 4.3.1 ความสมพนธระหวางจานวนโมลโมเลกลกบจานวนโมลอะตอม ถาใน 1 โมเลกลของสารใดๆ มจ านวนอะตอมทงหมดกอะตอม และมธาตแตละชนดกอะตอม 1 โมลโมเลกลของสารนนกจะมจ านวนโมลอะตอมทงหมดและมจ านวนโมลอะตอมของธาตแตละชนดเทานนดวย หรอตวเลขทแสดงจ านวนอะตอมใน 1 โมเลกล

โมล

ธาต ไอออน

สารประกอบ

โมลโมเลกล

โมลไอออน โมลอะตอม

18

ขอควรจา

ธาตพวกโมโนอะตอมมก หมายถง ธาตท 1 โมเลกล มเพยง 1 อะตอม ไดแก กาซเฉอยทงหลาย (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) และธาตอนๆ ยกเวน พวกไดอะตอมมก (H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2) และพวก P4, As4, Sb4, S8 ธาตพวกโมโนอะตอมมก จะมจ านวนโมลโมเลกล = จ านวนโมลอะตอม และมจ านวนโมเลกล = จ านวนอะตอม ธาตพวกไดอะตอมมก หมายถง ธาตท 1 โมเลกล ม 2 อะตอม ไดแก H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2 ตวอยาง Ne 1 โมล หรอ 1 โมลโมเลกล หรอ 1 โมลอะตอมจะมจ านวนโมเลกล 6.02 x 1023 โมเลกล หรอ 6.02 x 1023 อะตอม ดงนนธาตพวกไดอะตอมมก ม จ านวนอะตอม = 2 x จ านวนโมเลกล เชน H2 10 โมเลกล = 2 x 10 อะตอม หรอ ธาต พวกไดอะตอมมกม จ านวนโมลอะตอม = 2 x จ านวนโมลโมเลกล เชน H2 20 โมลโมเลกล = 2 x 20 โมลอะตอม การคานวณความสมพนธระหวางจานวนอนภาคตอโมลของสาร ในการค านวณใหแทนคาในสตร จ านวนโมล = จ านวนอนภาค 6.02 x 1023 ตวอยางท 1 จงค านวณหาโมลอะตอมรวมและจ านวนโมลอะตอมของแตละธาตในกลโคส ( C6H12O6) จ านวน 1 โมลโมเลกล วธทา กลโคส (C6H12O6) 1 โมเลกลประกอบดวย C = 6 อะตอม H = 12 อะตอม O = 6 อะตอม และมจ านวนอะตอมทงหมด = 6 + 12 + 6 = 24 อะตอม กลโคส 1 โมลโมเลกล ประกอบดวย คารบอน = 6 โมลอะตอม ไฮโดรเจน = 12 โมลอะตอม ออกซเจน = 6 โมลอะตอม และมจ านวนโมลอะตอมทงหมด = 6 + 12 + 6 = 24 โมลอะตอม ขอควรจา อยาลมวาตวเลขทมคาเทากนนนมความหมายตางกน คอ โมลอะตอมมคามากกวาอะตอม 6.02 x 1023 เทา เชน คารบอน 6 โมลอะตอม ม 6 x 6.02 x 1023 อะตอม ตวอยางท 2 ถามคาเฟอน (C8H10N4O2) อย 0.5 โมล จงค านวณหาสงตอไปน 1. จ านวนโมลอะตอมทงหมด 2. จ านวนโมลอะตอมของธาตแตละชนด 3. จ านวนโมเลกลและจ านวนอะตอม 4. จ านวนอะตอมของธาตไฮโดรเจน

19

วธทา (1) (C8H10N4O2) 1 โมลโมเลกล = 8 + 10 + 4 + 2 = 24 โมลอะตอม ถา (C8H10N4O2) 0.5 โมลโมเลกล = 24 x 0.5 = 12 โมลอะตอม (2) มธาตคารบอน ( C ) = 8 x 0.5 = 4 โมลอะตอม มธาตไฮโดรเจน ( H ) = 10 x 0.5 = 5 โมลอะตอม มธาตไนโตรเจน ( N) = 4 x 0.5 = 2 โมลอะตอม มธาตออกซเจน( O ) = 2 x 0.5 = 1 โมลอะตอม (3) ( C 8H10N4O2) 1 โมล โมเลกลมจ านวนโมเลกล = 6.02 x 10 23 โมเลกล (C8H10N4O2) 0.5 โมล โมเลกลมจ านวนโมเลกล = 6.02 x 1023x 0.5 โมเลกล = 3.01 x 1023 โมเลกล และมจ านวนอะตอม = 24 x 0.5 x 6.02 x 1023 อะตอม = 7.22 x 1024 อะตอม (4) C8H10N4O2) 0.5 โมลโมเลกลมธาตไฮโดรเจน = 6.02 x 1023x 0.5 x 10 อะตอม = 3.01x1024 อะตอม 4.3.2 ความสมพนธระหวางจานวนโมลกบมวลของสาร นกวทยาศาสตรไดคนพบวา สารใดๆ จ านวน 6.02 x 1023 อนภาคหรอ 1 โมลจะมมวลเทากบมวลโมเลกล (ถาเปนโมเลกล) หรอมวลอะตอม (ถาเปนอะตอม) หรอมวลไอออน (ถาเปนไอออน) ทมหนวยเปนกรม หรอสารใดๆ จ านวน 6.02 x 1023 โมเลกล (1 โมลโมเลกล) จะมมวลเทากบมวลโมเลกลทมหนวยเปนกรม ธาตใดๆ จ านวน 6.02 x 1023 อะตอม (1 โมลอะตอม) จะมมวลเทากบมวลอะตอมทมหนวยเปนกรม และไอออนใดๆ จ านวน 6.02 x 1023 ไอออน (1 โมลไอออน) จะมมวลไอออนทมหนวยเปนกรม ตวอยาง 1. น า ( H2O) มมวลโมเลกล = 18 ดงนนน า 1 โมลโมเลกล (6.02 x 1023 โมเลกล) มมวล = 18 กรม 2. น าตาลซโครสหรอน าตาลทราย ( C12H22O11) มมวลโมเลกล = 342 ดงนน น าตาลซโครส 1 โมลโมเลกล (6.02 x 1023 โมเลกล) มมวล = 342 กรม 3. โซเดยม (Na) มมวลอะตอม = 23 ดงนนโซเดยม 1 โมลอะตอม (6.02 x 1023 อะตอม) มมวล = 23 กรม 4. เหลก (Fe) มมวลอะตอม = 55.8 ดงนน เหลก 1โมลอะตอม (6.02 x 1023อะตอม)มมวล = 55.8 กรม 5. ซลเฟตไอออน (SO4

2-) มมวลไอออน = 96 ดงนน ซลเฟตไอออน 1 โมลไอออนมมวล = 96 กรม

สาร 1 โมลโมเลกลมมวล = มวลโมเลกล (กรม ) สาร 1 โมลอะตอมมมวล = มวลอะตอม (กรม) สาร 1 โมลไอออนมมวล = มวลไอออน (กรม)

20

ขอควรจา สารใดๆ ทมจานวนโมลเทากน จะมจานวนอนภาคเทากนเสมอ แตมมวลไมเทากน ดงตวอยาง H 1 โมลอะตอมมมวล 1 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (อะตอม) O 1 โมลอะตอมมมวล 16 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (อะตอม) Cu 1 โมลอะตอมมมวล 63.5 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (อะตอม) H2 1 โมลโมเลกลมมวล 2 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (โมเลกล) O2 1 โมลโมเลกลมมวล 32 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (โมเลกล) H2O 1 โมลโมเลกลมมวล 18 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (โมเลกล) H2SO41 โมลโมเลกลมมวล 35.5 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (โมเลกล) Cl- 1 โมลไอออนมมวล 35.5 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (ไอออน) SO4

2- 1 โมลโมเลกลมมวล 96 กรม มจ านวนอนภาค = 6.02 x 1023 อนภาค (โมเลกล) ขอควรทราบ 1. ตวอยางในเรองนเทยบไดกบในเรองของหนวยในชวตประจ าวน เชน โหล สมมตวา........... สาร A 1 โหลมมวล 12 กรม (1) สาร A 10 โหล จะมมวลกกรม? (2) สาร A 0.3 โหล จะมมวลกกรม? (3) สาร A 10 กรม จะเปนกโหล? (4) สาร A 0.5 กรม จะเปนกโหล? 2. ในทางเคมกเชนเดยวกน ดงน น า (H 2O) มมวลโมเลกล = (2 x 1) +16 = 18 อธบายไดวา....... น า 1 โมลมมวล 18 กรม ถาจะถามตอไปอกวา............. (1) น า 10 โมล มมวลกกรม ? (2) น า 0.3 โมล มมวลกกรม ? (3) น า 10 กรม คดเปนกโมล ? (4) น า 0.5 กรม คดเปนกโมล ? 3. การคดกใชเทยบบญญตไตรยางศธรรมดาๆ นนเอง........ เชน น า 1 โมล มมวล = M กรม (เมอ M คอมวลโมเลกลของน า = 18)

น า n โ มล มมวล = M x n กรม น ามวล Mw กรม คดเปนปรมาณ = 1 โมล

น า g กรม คดเปนปรมาณ = Mw

g โมล

ถาน า 0.5 กรม คดเปนปรมาณ = 18

5.0 = 0.027 โมล

21

4. สตรทใชในการคานวณ มวลของธาต (กรม) สตร 1 จ านวนโมลอะตอม = มวลอะตอมของธาต มวลของสาร (กรม) สตร 2 จ านวนโมลโมเลกล = มวลโมเลกลของสาร สตร 3 จ านวนโมเลกล หรอ จ านวนอะตอม = จ านวนโมล x 6.02 x1023

สตร

เมอ n = จ านวนโมล (กโมล) g = มวลของสารเปนกรม (มสาร A กกรม) Mw = มวลโมเลกลของสารประกอบ (เอามวลอะตอมรวมกน) หรอมวลอะตอม ของธาต (หาไดจากตารางธาต) N = จ านวนโมเลกล, จำนวนอะตอม แลวแตกรณ (มกโมเลกล, กอะตอม) ตวอยาง H 2SO4 9.8 กรม มกโมล ( H = 1, O = 16, S = 32) วธทา มวลโมเลกลของ H2SO4 = (1 x 2 ) + 32 + (16 x 4) = 98 จ านวนโมล = มวลของสาร มวลโมเลกล

จ านวนโมล = 98

8.9 = 0.1 โมล

4.3.3 ความสมพนธระหวางโมลกบปรมาตรของกาซ

เนองจากปรมาตรเปลยนแปลงตามอณหภมและความดน ดงนน เมอตองการเปรยบเทยบปรมาตรของกาซตางๆ จงตองก าหนดอณหภมและความดนเพอเปนมาตรฐาน นกวทยาศาสตรได กาหนดใหใช 0 องศา

เซลเซยส (273.15 เคลวน) และความดน 1 บรรยากาศ (760 มลลเมตรปรอท) เปนภาวะมาตรฐาน เรยกวา อณหภมและความดนมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure) หรอเรยกยอๆ วา STP นกวทยาศาสตรไดศกษาถงความสมพนธระหวางจ านวนโมล และปรมาตรของกาซท STP และพบวา “กาซใดๆ จ านวน 1 โมล จะมปรมาตร 22.4 ลกบาศกเดซเมตร( dm3)ท S TP หรอปรมาตรตอโมล ของกาซใดๆ เทากบ 22.4 dm3 ท STP”

n = Mw

g = 236.02x10

N

22

ตารางท 4.3 แสดงขอมลจากการทดลองหาปรมาตรตอโมลของกาซบางชนดท STP

กาซ มวลของกาซ1โมล (กรม) มวลของกาซ 1 dm3 (กรม) ปรมาตรตอโมลของกาซทSTP (dm3) O2 N2 H2 HCl CO2

32.00 28.02 2.016 36.46 44.01

1.43 1.25

0.0899 1.63 1.965

32.00 ÷1.43 = 22.4 28.02 ÷ 1.25 = 22.4

2.016 ÷ 0.0899 = 22.4 36.46 ÷ 1.63 = 22.4 44.01 ÷ 1.965 = 22.4

นอกจาก สภาวะ STP แลวสภาวะอนๆ กาซทกชนดทมจ านวนโมลเทากน ซงอยภายใตอณหภมและ

ความดนเดยวกนจะมปรมาตรเทากนแตไมใช 22.4 dm3 เชนทอณหภม 27 ˚C ความดน 2 บรรยากาศ กาซไฮโดรเจน (H2) กาซออกซเจน (O2) กาซคารบอนไดออกไซด ( CO2) และกาซอนๆ จ านวน 1 โมล จะมปรมาตรเทากบ 12.31 dm3 เปนตน ขอสงเกต กาซหรอไอของสารใดๆ เทานนท 1 โมลมปรมาตรเทากบ 22.4 dm3 ท STP จะน าไปใชกบของเหลวหรอของแขงไมได สรปความหมาย 1 โมลของสารใดๆ หนงโมล ของสารใดๆ หมายถง 1. ปรมาณสารทมจ านวนอนภาคเทากบ 6.02 x 1023 อนภาค 2. ปรมาณสารทมมวลเทากบมวลอะตอม (ถาเปนมวลอะตอม) หรอมวลโมเลกล (ถาเปนโมเลกล) หนวยเปนกรม 3. ปรมาณสาร (กาซหรอไอเทานน)ทมปรมาตรเทากบ 22.4 d m3 ท STP จากขอสรปทง 3 ขอท าใหสรปไดดงตอไปน 4. สารจ านวน 6.02 x 1023 อนภาค มมวลเทากบมวลอะตอม หรอมวลโมเลกลทมหนวยเปนกรมเชน H2 6.02 x 1023 โมเลกล มมวลเทากบ 2 กรม (H2 มมวลโมเลกล = 2) 5. สารซงเปนกาซหรอไอจ านวน 6.02 x 1023 อนภาคมปรมาณเทากบ 22.4 d m3 ท STP เชนกาซออกซเจน (O2) จ านวน 6.02 x 1023 โมเลกล มปรมาตรเทากบ 22.4 dm3 ท STP 6. ปรมาณสารซงเปนกาซหรอไอทมมวลเทากบมวลอะตอมหรอมวลโมเลกลทมหนวยเปนกรมมปรมาตรเทากบ 22.4 dm3 ท STP เชน กาซไนโตรเจน (N2) มมวลโมเลกลเทากบ 28 ดงนนกาซไนโตรเจน 28 กรม มปรมาณเทากบ 22.4 dm3 ท STP หรอ 1 โมลของสารสรปเปนแผนภาพไดดงน

1 โมล

ปรมาณสารทมจ านวนอนภาค = 6 .02 x 10 23

อนภาค

ปรมาณสารซงมมวลเทากบมวลโมเลกลหรอมวลอะตอมทมหนวยเปนกรม

ปรมาณกาซหรอไอของสารทมปรมาตรเทากบ 22.4 dm3 ท STP

23

ตวอยางความสมพนธตามแผนภาพ เชน กาซ ( CO2) มมวลโมเลกล = 44 ดงนน (1) CO2 1 โมลมจ านวนโมเลกล = 6.02 x 1023 โมเลกล (2) CO2 1 โมลมมวล = 44 กรม (3) CO3 1 โมลมปรมาตร = 22.4 dm3 ท STP (4) CO2 6.02 x1023 โมเลกลมมวล = 44 กรม (5) CO2 6.02 x1023 โมเลกลมปรมาตร = 22.4 dm3 ท STP (6) CO2 22.4 dm3 ท STP มมวล = 44 กรม การคานวณหาความสมพนธระหวางจานวนโมลกบปรมาตรของกาซหรอไอ

แนวคด ใหแทนคาลงในสตร จ านวนโมล = ปรมาตรของกาซ (dm3) ท STP 22.4 นนคอ สตร

ตวอยาง กาซคารบอนไดออกไซด 11.2 dm3 ท STP จะมจ านวนกโมล แนวคด จ านวนโมล = ปรมาตรของกาซ (dm3) ท STP 22.4

จ านวนโมล CO2 = 4.22

2.11 = 0.5 โมล

ตวอยาง กาซมเทน (CH4) 5 โมลมปรมาตรก dm3 ท STP แนวคด ปรมาตรกาซ CH4 dm3 ท STP = จ านวนโมล x 22.4 = 5 x 22.4 = 112.0 dm3 ท STP 4.3.4 ความสมพนธระหวางจานวนโมล อนภาค มวลและปรมาตร ความสมพนธระหวางมวลและอนภาคและปรมาตร สรปเปนแผนภาพไดดงน มวล (g) หารมวลโมเลกล คณมวลโมเลกล มวล (g) ปรมาตรท STP(dm3) หาร 22.4 คณ 22.4 ปรมาตรท STP (dm3) จานวนโมเลกล หาร 6.02 x 1023 คณ 6.02 x 1023 จานวนโมเลกล

จ านวนโมล ( n) กาซ = 4.22

V โมล ท S TP

n = 4.22

V

จ านวนโมล

โมเลกล

24

มวล (g) หารมวลอะตอม คณมวลอะตอม มวล (g) จานวนอะตอม หาร 6.02 x 1023 คณ 6.02 x 1023 จานวนอะตอม

………………………………………………………………………………………………. ตวอยางท 1 กาซซลเฟอรไดออกไซด (SO2) มมวลโมเลกล = 64 เขยนแผนภาพไดดงน SO2 192 g หาร 64 คณ 64 SO2192 g SO2 67.2 dm3 ท STP หาร 22.4 คณ 22.4 SO267.2 dm3 ท STP SO2 1.806 x 1024 หาร 6.02 x 1023 คณ 6.02 x 1023 SO21.806 x 1024 โมเลกล โมเลกล ……………………………………………………………………………………………….

ตวอยางท 2 กาซออกซเจน (O2) มมวลโมเลกล = 32 O2 224 g หาร 32 คณ 32 O2 224 g 4.3.5 การคานวณเกยวกบเรองโมล ในการค านวณเกยวกบเรองโมล สามารถค านวณได 2 วธดงน 1. ใชวธเทยบบญญตไตรยางค ถานกเรยนยงมความรเกยวกบเรองโมลไมดพอใหนกเรยนเทยบจากแผนภาพสรปเรองโมล ดงน มวลโมเลกล ( g) มวลอะตอม (g) 22.4 dm3 ท STP 6.02 x 1023 โมเลกล 6.02 x 1023 อะตอม 2. ใชสตรคดลด ดงน

จ านวนโมล

อะตอม

SO2

3 โมลโมเลกล

O2 7 โมลโมเลกล

1 โมลโมเลกล 1 โมลอะตอม

n = Mw

g = 2310x02.6

N = 4.22

v

25

เมอ n = จ านวนโมล g = มวลของสารมหนวยเปนกรม Mw = มวลโมเลกลหรอมวลอะตอมของสาร N = จ านวนอนภาค (โมเลกล , อะตอม , ไอออน) ของสาร V = ปรมาตรของกาซหรอไอของสารท STP มหนวยเปน dm3 หรอลตร ตวอยางท 1 ถามกาซแอมโมเนย (NH3) 51 กรม จงค านวณหา ก. จ านวนโมลโมเลกล ข. จ านวนโมเลกล ค. ปรมาตรท STP วธทาท 1 NH3 มมวลโมเลกล = 14 + ( 1 x 3) = 17 ก) กาซ NH3 17 กรม มจ านวนโมล = 1 โมลโมเลกล

กาซ NH3 51 กรม มจ านวนโมล 17

51 = 3 โมลโมเลกล

กาซ NH3 51 กรม มจ านวนโมล = 3 โมลโมเลกล ข) กาซ NH3 17 กรม มจ านวนโมเลกล = 6.02 x 1023 โมเลกล

กาซ NH3 51 กรม มจ านวนโมเลกล = 17

51x10x02.6 23

โมเลกล = 1.806 x 1024 โมเลกล

กาซ NH3 51 กรม มจ านวนโมเลกล = 1.806 x 1024 โมเลกล ค) กาซ NH3 17 กรม มปรมาตร = 22.4 dm3 ท STP

กาซ NH3 51 กรม มปรมาตร = 17

51x4.22 dm3 ท STP = 67.2 dm3 ท STP

กาซ NH3 51 กรม มปรมาตร = 67.2 dm3 ท STP วธทาท 2

ก) n = Mw

g = 17

51 = 3 โมลโมเลกล

NH3 มจ านวนโมล = 3 โมลโมเลกล

ข) Mw

g = 2310x02.6

N

17

51 = 2310x02.6

N

N = 51 x 6.02 x 1023 = 1.806 x 1023 โมเลกล กาซ NH3 51 กรม มจ านวนโมเลกล 1.806 x 1023 โมเลกล

ค) 4.22

V = Mw

g

4.22

V = 17

51

V = 51 x 22.4 = 67.2 dm3 ท STP 17

26

ขอสงเกต เมอนกเรยนทราบจ านวนโมลโมเลกล นกเรยนไมจ าเปนตองเรมตนใหม กาซ NH3 51 กรม = 3 โมลโมเลกล = 3 x 6.02 x 10 = 1.806 x 1024 โมเลกล หรอ = 3 x 22.4 = 67.2 dm3 ท STP

ตวอยางท 2 ถงใบหนงมปรมาตร 100 dm3 เมอน าถงใบนบรรจกาซออกซเจน( O2) จนเตมถงทอณหภม 0 ˚C ความดน 76 เซนตเมตรปรอท ชงได 1242.86 กรม ถงใบนหนกกกรม ( O มมวลอะตอม = 16)

วธทา ภาวะท 0 ˚C และ 76 เซนตเมตรปรอท (760 มลลเมตรปรอท) หรอภาวะ STP กาซออกซเจน ( O2) มมวลโมเลกล = 16 x 2 = 32 32g 22.4 dm3 ท STP 6.02 x 1023 โมเลกล กาซออกซเจน (O2) 22.4 dm3 ท STP มมวล = 32 กรม

กาซออกซเจน (O2) 100 dm3 ท STP มมวล = 4.22

100x32 กรม

= 142.86 กรม น าหนกของถงมคา = 1242.86 – 142.86 กรม = 1100 กรม การหามวลของ กาซออกซเจน ( O2) 100 dm3 อาจใชสตรดงน ตวอยางท 3 ถามโพรพานอล (C3H8O) จ านวน 330 กรม จงค านวณหา ก. จ านวนโมลอะตอมของคารบอน ข. จ านวนอะตอมของไฮโดรเจน ค. มวลของออกซเจน (ก าหนดมวลอะตอมของ H – 1 C = 12 และ O – 16) วธทา ก) C3H8O มมวลโมเลกล = (12 x 3) + (1 x 8) + (16 x 1) = 60 C3H8O 60 กรม = 1 โมลโมเลกล ถา C3H8O 330 กรม = 330 ÷ 60 = 5.5 โมลโมเลกล

O2 1 โมล

Mw

g = 4.22

v 32

g = 4.22

100 g = 4.22

32x100 = 142.86 กรม

หรอใชสตร n = Mw

g n = 60

330 = 5.5 โมลโมเลกล

27

C3H8O 1 โมลโมเลกลมธาตคารบอน = 3 โมลอะตอม C3H8O 5.5 โมลโมเลกลมธาตคารบอน = 3 x 5.5 โมลอะตอม = 16.5 โมลอะตอม C3H8O 5.5 โมลโมเลกลมธาตคารบอน = 16.5 โมลอะตอม ข) C3H8O 1 มวลโมเลกลมธาตไฮโดรเจน = 8 โมลอะตอม ถา C3H8O 5.5 โมลโมเลกลมธาตไฮโดรเจน = 8 x 5.5 = 44 โมลอะตอม ไฮโดรเจน 1 โมลอะตอม = 6.02 x 1023 อะตอม ถาไฮโดรเจน 4 โมลอะตอม = 6.02 x 1023 x 44 อะตอม = 2.65 x 1025 อะตอม C3H8O5 330 กรม มธาตไฮโดรเจน = 2.65 x 1025 อะตอม ค) C3H8O5 1 มวลโมเลกลมธาตออกซเจน = 1 โมลอะตอม ถา C3H8O5 5.5 โมลโมเลกลมธาตออกซเจน = 5.5 โมลอะตอม ธาตออกซเจน 1 โมลอะตอมมมวล = 16 กรม ถาธาตออกซเจน 5.5 โมลอะตอมมมวล = 16 x 5.5 กรม = 88 กรม C3H8O5 330 กรม มธาตออกซเจน = 88 กรม

ตวอยางท 4 แคลเซยมคลอไรด (CaCl2) จ านวน 25 กรม ประกอบดวย Ca2+ ไอออน และ Cl- ไอออนอยางละกไอออน (Ca = 40 , Cl = 35.5) วธทา CaCl2 1 โมลโมเลกลประกอบดวย Ca2+ ไอออน 1 โมลไอออน และ Cl- ไอออน 2 โมลไอออน CaCl2 มมวลโมเลกล = 40 + (35.5 x 2) = 111 CaCl2 111 กรม มจ านวนโมล = 1 โมลโมเลกล

CaCl2 25 กรม มจ านวนโมล = 111

25 = 0.225 โมลโมเลกล

CaCl2 Ca2+ + 2 Cl- จากสมการ CaCl2 1โมลโมเลกลประกอบดวย Ca2+ ไอออน 1 โมลไอออน และ Cl- ไอออน 2 โมลไอออน CaCl2 0.225 โมล ม Ca2+ ไอออน = 0.225 โมลไอออน และ Cl- ไอออน = 0.225 x 2 = 0.45 โมลไอออน Ca2+ ไอออน 0.225 โมลไอออน = 0.225 x 6.02 x 1023 = 1.35 x 1023 ไอออน Cl- ไอออน 0.45 โมลไอออน = 0.45 x 6.02 x1023 = 2.71 x 1023

ไอออน CaCl2 25 กรม ประกอบดวย Ca2+ ไอออน = 1.35 x 1023 ไอออนและ Cl- ไอออน 2.71 x 1023 ไอออน

28

ตวอยางท 5 ก าหนดใหตะกว (Pb) มความหนาแนน 11.3 g/cm3 จงค านวณหาจ านวนอะตอมของตะกวใน 1 cm3 (Pb = 207.19) วธทา ตะกวมความหนาแนน = 11.3 g/cm3 แสดงวาในตะกว 1 cm3

มมวล = 11.3 กรม ตะกว 207.19 กรม มจ านวนอะตอม = 6.02 x 1023 อะตอม

ถาตะกว 11.3 กรม จะมจ านวนอะตอม = 19.207

3.11x10x02.6 23

= 3.28 x 1022 อะตอม

จ านวนตะกวใน 1 cm3 = 3.28 x 1022 อะตอม

ตวอยางท 6 กาซซลเฟอรไดออกไซด (SO2) 2800 cm3 ท STP มกโมล

วธทา กาซ SO2 2800 cm3 = 1000

2800 = 2.8 dm3

กาซ SO2 22.4 dm3 ท STP = 1 โมล

กาซ SO2 2.8 dm3 ท STP = 4.22

8.2 = 0.125 โมล

มกาซ SO2 = 0.125 โมล หรอจะใชสตร

ตวอยางท 7 คารบอน 6 กรม มจ านวนอะตอมเทากบ 3.01 x 1023 อะตอมโพแทสเซยมกกรมจงจะมจ านวนอะตอมเทากบคารบอน 6 กรม (ก าหนดมวลอะตอม C = 12 , K = 39) วธทา คารบอนและโพแทสเซยม ตางกเปนธาตทไมมโมเลกล เมอมจ านวนอะตอมเทากนแสดงวามจ านวนโมลอะตอมเทากนดวย ดงนน nc = nK เมอ n คอ จ านวนโมล

cM

g

= xM

g

12

6 = 39

g

g = 12

39x6 = 19.5 กรม

โพแทสเซยมจ านวน 19.5 กรม จงจะมจ านวนอะตอมเทากบคารบอน 6 กรม

Mw

g = 2310x02.6

N 19.207

3.11g = 2310x02.6

N

N = 19.207

10x02.6x3.11 23

= 3.28x1022 กรม

n = 4.22

V

n = 4.22

8.2 = 0.125

โมล

29

ใบงานท 3 ก เรอง โมล (Mole)

จดประสงคการเรยนร 1. บอกความหมายของโมลและปรมาณของเลขอาโวกาโดรได 2. บอกความสมพนธระหวางปรมาณสารตอไปนได 2.1 โมลกบจ านวนอนภาค 2.2 โมลกบมวล 2.3 โมลกบปรมาตรท STP 3. ค านวณหาจ านวนอนภาคของสาร มวล ปรมาตรของกาซท STP หรอจ านวนโมลไดเมอทราบปรมาณใด

ปรมาณหนง เวลาทใชในการศกษา 40 นาท

.................................................................................................................................................................... 1. จงค านวณจ านวนโมล และมวลของสารตอไปน ก. กาซคารบอนไดออกไซด 18.06 x 1023 โมเลกล .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ ข. โพแทสเซยมไอออน 1.505 x 1023 ไอออน .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ ค. ฟอสฟอรส 0.602 x 1023 อะตอม ............................................................................................................................................................. ................. .............................................................................................................................................................. ................ ง. ตะกว 1 อะตอม ............................................................................................................................................................. ................. .............................................................................................................................................................. ................ 2. กาซ NH3 7.84 ลตร ท STP คดเปนจ านวนอะตอมไดกอะตอม ............................................................................................................................................................. ................. .............................................................................................................................................................. ................ 3. กาซชนดหนงมปรมาตร 2 dm3 ท STP มมวล 3.23 g จงหามวลโมเลกลของกาซน ............................................................................................................................................................. ................. .............................................................................................................................................................. ................

30

4. จงแสดงวธท าวาสารตอไปนมสารใดมจ านวนอะตอมมากทสด (ก าหนดมวลอะตอมของ N = 14, H = 1, S = 32, O = 16, C = 12) ก. N2 14 กรม ข. H2SO4 24.5 กรม ค. SO2 6.02 x 1023 โมเลกล ง. C6H12O6 0.2 โมล จ. CO 67.2 ลตร ท STP .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ 5. กาซ A 29 กรมมปรมาตร 11.2 ลตร , ณ ท STP กาซ A 5 mol มมวลกกรม .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ 6. กาซ B 32 กรม ม 3.01 x 1023 โมเลกล, กาซ B 44.8 dm3 ท STP มมวลกกรม .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ 7. กาซ C 0.5 โมลมมวล 22 กรม กาซ C 1 โมเลกลมมวลกกรม .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ 8. เมอเตมแบเรยมคลอไรด 29 กรม ลงในน า (น าไมเกดปฏกรยา) จ านวนหนงแลวเตมซลเวอรไนเตรตลงไป

34 กรม พบวาไดแบเรยมไนเตรตเกดขน 26.1 กรม และมแบเรยมคลอไรดเหลออย 8.2 กรม จงหาปรมาณของซลเวอรคลอไรดทเกดขนวาเปนกกรม และกโมเลกล

.............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................ .............................................................................................................................................................. ................

31

ใบงานท 3 ข เรอง โมล (Mole)

จดประสงคการเรยนร 1. บอกความหมายของโมลและปรมาณของเลขอาโวกาโดรได 2. บอกความสมพนธระหวางปรมาณสารตอไปนได 2.1 โมลกบจ านวนอนภาค 2.2 โมลกบมวล 2.3 โมลกบปรมาตรท STP 3. ค านวณหาจ านวนอนภาคของสาร มวล ปรมาตรของกาซท STP หรอจ านวนโมลไดเมอทราบปรมาณใด

ปรมาณหนง เวลาทใชในการศกษา 40 นาท

.................................................................................................................................................................... 1. โซเดยมมมวลอะตอม = 23 ขอความใดไมถกตอง (EN 20) ก. โซเดยม 1 โมลมมวล 23 กรม ข. โซเดยม 1 โมลมปรมาตร 22.4 dm3 ทSTP ค. โซเดยม 23 กรมมจ านวนอะตอม 6.02 x 1023 อะตอม ง. โซเดยม 1 อะตอมหนก 23 x 6.02 x 10-24 กรม 2. สารประกอบ ( NH4)2HPO4 79.2 กรม มธาตไฮโดรเจนเปนองคประกอบอยกโมล (EN 23) ก. 2.4 ข. 2.7 ค. 4.8 ง. 5.4 3. จ านวนอะซโตนกโมลในจ านวนอะซโตน 6.02 x 1023 โมเลกล (EN 19) ก. 1.0 ข. 6 ค. 6.01 x 1023 ง. หาไมไดเพราะไมทราบสตรอะซโตน 4. จะตองชงเหลกมากกรม เพอใหมเหลกอย 0.38 x 1023 อะตอม (Fe = 55.85) (EN 19) ก. 0.82 ข. 3.35 ค. 0.0683 ง. ขอมลไมพอ …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................5. ขอความตอไปนขอใดไมใช สมบตของกาซใด ๆปรมาตร 22.4 dm3 ทอณหภมความดนมาตรฐาน (EN 22) ก. จ านวนโมเลกล 6.02 x 1023 โมเลกล ข. มวลเทากบมวลโมเลกลคดเปนกรม ค. จ านวนโมลเทากบ 6.02 x 1023 โมลโมเลกล ง. จ านวนโมเลกลของกาซนเทากบจ านวนโมเลกลของไฮโดรเจนทอณหภมความดนเดยวกน

32

6. มวลโมเลกลของกาซชนดหนงมคาเทาใด ท STP เมอก าหนดให 1 ลตร ของกาซนมมวล 1.25 กรม ก. 87.53 ข. 22.4 ค. 28 ง. 32.0 …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................7. จะมกโมเลกลใน 2.0 โมลของ CCl4 (เทยบ 27) ก. 1.2 x 1024 ข. 1.2 x 1022 ค. 1.2 x 1023 ง. 6.02x1023 …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................8. ขวดเปลาใบหนงหนก 50.41 กรม น าไปบรรจกาซ CO2 ท STP ชงได 51.29 แตเมอไปบรรจกาซ A ท STP น าไปชงไดหนก 50.75 กาซ A (หามวลโมเลกล) คอ (โควตา มข 32) ก. O2 ข. CO ค. NH3 ง. BH3 …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................9. H2, N2, O2 และ CO2 ปรมาตร 5.6 dm3 ท STP กาซใดมมวล 8 กรม ก. H2 ข. O2 ค. N2 ง. CO2

…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................10. CO2 9.25 กรมมกโมล กโมเลกลตามล าดบ(โควตา มข. 30) ก. 0.021 , 1.26 x 10 22 ข. 0.012 , 7.20 x 1021 ค. 0.210, 1.26 x 1023 ง. 0.120, 7.20 x 1022 …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................11. CO2 9.25 กรมม C และ O อยางละกอะตอมตามล าดบ ก. 1.26 x 10 23, 2.52 x1023 ข. 1.26 x1022, 2.52 x1022

ค. 7.20 x1021 , 2.52 x1022 ง. 7.20 x1022 , 7.20 x 1023 …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................12. สารปรมาณ 1 กรมในขอใดมจ านวนโมเลกลมากทสด (โควตา มข 31) ก. น า ข. กาซออกซเจน ค. กาซไฮโดรเจน ง.โซเดยมคลอไรด 13. น าตาลกลโคส C6H12O61.0 กรม มกโมเลกลก าหนดเลขอาโวกาโดรเทากบ 6.02 x1023(โควตา มข 32) ก. 3.34 x10 21 ข. 4.07 x 1021 ค. 3.67 x1021 ง. 6.5 x 1021

33

14. 1 โมเลกลของออกเทนประกอบดวยคารบอน 8 อะตอมและไฮโดรเจน 18 อะตอม ออกเทน 26 กรม จะมกโมเลกล ก. 6.02 x1023 ข. 3.01 x 1023 ค. 1.37 x1023 ง. 1.20 x 1021 15. สารใดมปรมาตรมากทสดทอณหภมและความดนมาตรฐาน ก. N2 1.806 x 1024 โมเลกล ข. Cl2 106.5 กรม ค. CH4 2 โมล ง. NH3 44.8 dm3 ท STP 16. สารใดมมวลของออกซเจนมากทสด ก. Pb(NO3)2 0.5 mol ข. CO2 11.2 dm3 ท STP ค. CaCO3 10 g ง. SO2 1.204 x 1023 โมเลกล …..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................…..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................….................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

34

ใบความรท 4 เรอง สารละลาย (Solution) จดประสงคการเรยนร 1. บอกความหมายของหนวยความเขมขนของสารละลายทมในบทเรยนได 2. ค านวณหาความเขมขนของสารละลายในหนวยตางๆ ทมในบทเรยนได 3. เปรยบเทยบจดเดอด และจดเยอกแขงของสารละลายกบตวท าละลายทเปนสารบรสทธได 4. เปรยบเทยบจดเดอด และจดเยอกแขงของสารละลายชนดเดยวกนทมความเขมขนแตกตางกนได เวลาทใชในการศกษา 60 นาท ............................................................................................................... ..................................................... 4.4 สารละลาย (Solution) สารละลาย (เขยนยอเปน Soln หรอ Soln) คอ ของผสมเนอเดยวทเกดจากการน าสารตงแต 2 ชนดขนไปมารวมกน เชน น าเชอม นาก กาซหงตม สวนประกอบของสารละลาย 1. ตวท าละลาย (Solvent) 2. ตวถกละลาย (Solute) ลกษณะสาคญของสารละลาย 1. สารละลายทกชนด เปนของผสมเนอเดยว 2. สารละลายทพบในชวตประจาวน สวนใหญ มน าเปนตวท าลาย ดงนน สารละลายทมนาเปนตวทาละลาย จงไมตองระบตวทาละลาย เชน - สารละลายโซเดยมคลอไรด ประกอบดวย โซเดยมคลอไรด เปนตวถกละลาย และน าเปนตวท าละลาย - สารละลายจนส ประกอบดวย จนส หรอคอปเปอร (II) ซลเฟต เปนตวถกละลายและน า เปนตวท าละลาย แตถาตวทาละลายเปนสารชนดอน ตองระบตวทาละลายดวย เชน - สารละลายไอโอดนในเอทานอล (ทงเจอรไอโอดน) ประกอบดวย ไอโอดน เปนตวถกละลายและเอทานอลเปนตวท าละลาย - สารละลายก ามะถนในคารบอนไดซลไฟด ( CS2) ประกอบดวย ก ามะถนเปนตวถกละลายและคารบอน ไดซลไฟดเปนตวท าละลาย

3. สารละลายทเกดจากสารทมสถานะตางกนผสมกน ถอวาสารทมสถานะเหมอนกบสารละลายเปน ตวท าละลาย เชน

- ดางทบทม เปนของแขง นาเปนของเหลว เมอละลายเขาดวยกนไดสารละลายดางทบทม มสถานะ เปนของเหลว ดงนนในสารละลายนถอวาน าเปนตวท าละลาย

35

- เงนเปนของแขง ปรอทเปนของเหลว เมอละลายเขาดวยกน ไดเงนอะมลกม มสถานะเปนของแขง ดงนนในสารละลายนถอวาเงนเปนตวท าละลาย

4. สารละลายทเกดจากสารทมสถานะเหมอนกนผสมกน ใหพจารณาสารทมปรมาณมากเปนตวท า ละลาย สวนสารทมปรมาณนอยกวาเปนตวถกละลาย

เชน - แอลกอฮอล 70 cm3 ผสมกบนา 30 cm3 ซงตางเปนของเหลวผสมกนไดสารละลายเปนของเหลว ในสารละลายนใชปรมาณแอลกอฮอลมากกวาน า จงก าหนดใหแอลกอฮอลเปนตวท าละลาย - บสมส 50 กรม ผสมตะกว 25 กรมผสมดบก 25 กรม ซงตางเปนของแขงผสมกนไดสารละลาย เปนของแขงในสารละลายนใชปรมาณ บสมส มากกวาตะกวและดบกจงก าหนดใหบสมสเปน ตวท าละลาย 5. สารละลายบางชนดมตวถกละลายมากกวา 1 ชนด แตมตวท าละลายเพยงชนดเดยว เชน - เหลกกลาไรสนมมเหลกเปนตวท าละลาย แตมตวถกละลาย 3 ชนดคอ โครเมยม นกเกล และ คารบอน - อากาศมกาซไนโตรเจน เปนตวท าละลาย แตมกาซออกซเจนและกาซอนๆ เปนตวถกละลาย ปจจยทมผลตอการละลาย สารชนดหนงจะละลายในตวท าละลายไดมากหรอนอยขนอยกบปจจยตอไปน 1. ชนดของสาร สารแตละชนดจะสามารถละลายในตวทาละลายชนดหนงไดในปรมาณจ ากดคาหนง เปนสมบตเฉพาะตว 2. ความดน มผลในกรณทมตวถกละลายเปนกาซละลายในของเหลว กาซจะละลายในของเหลวไดด เมอเพมความดน 3. อณหภม สารละลายโดยทวไป เมอเพมอณหภมจะเกดการละลายไดดขน แตสารละลายบางชนด และสารละลายของกาซ เมอเพมอณหภมจะละลายไดนอยลง

4.4.1 ความเขมขนของสารละลาย การบอกความเขมขนของสารละลาย

ความเขมขนของสารละลาย ขนอยกบปรมาณตวถกละลายและปรมาณตวทาละลาย นกเคมนยมบอกความเขมขนของสารละลาย ดงน สารละลายเขมขนและสารละลายเจอจาง (Concentration & dilute หรอ Conc. & Dil.)

1. สารละลายเขมขน (Concentration หรอ Conc.) หมายถง มตวถกละลายมากตวท าละลายนอย 2. สารละลายเจอจาง (Dilute หรอ Dil.) หมายถง มตวถกละลายนอย ตวท าละลายมาก

36

หนวยความเขมขนของสารละลาย นกเคมนยมบอกความเขมขน ของสารละลายโดยบอกเปนหนวยความเขมขน เพราะใหความหมายจ ากดแนนอน มหลายหนวย ดงน 1. คารอยละ (เปอรเซนต (%)) 2. โมลตอลกบาศกเดซเมตร หรอ โมลารต 3. โมลตอกโลกรมหรอโมแลลรต 4. เศษสวนโมล 5. หนวยสวนในลานสวน (ppm) (Parts per million) ............................................................................................................................. ....................................... (1) คารอยละ (เปอรเซนต [%])

ก. รอยละโดยมวลตอมวล หรอเรยกสนๆวา รอยละโดยมวล (รอยละโดย m/m) เปนการบอกความเขมขนทมตวถกละลายอยในสารละลาย 100 หนวยมวล เชน - สารละลายโซเดยมคลอไรดเขมขนรอยละ 10 โดยมวล หมายความวา สารละลาย NaCl 100 กรม ม NaCl ละลายอย 10 g

- 3.5 % โดยมวลของสารละลายกรดไฮโดรคลอรก หมายความวา ในทกๆ 100 g ของสารละลายม HCl ละลายอย 3.5 กรม

ข. รอยละโดยปรมาตรตอปรมาตร หรอเรยกสนๆ วา รอยละโดยปรมาตร (รอยละโดย v/v) หนวยความเขมขนนใชกบสารละลาย 100 หนวยปรมาตรทมของเหลวหนงละลายอยหรอใชกบ สารผสมกาซ เชน

- สารละลายแอลกอฮอล 70% โดยปรมาตร หมายความวา ในสารละลายนนมแอลกอฮอล 70 หนวยปรมาตรรวมอยกบน า 30 หนวยปรมาตร

รอยละโดยมวล = มวลของตวถกละลาย มวลของตวท าละลาย + ตวถกละลาย

x 100

หรอ รอยละโดยมวล = มวลของตวถกละลาย x 100 มวลของสารละลาย

รอยละโดยปรมาตร = ปรมาตรของเหลว ปรมาตรรวมของสารละลาย

x 100

37

ค. รอยละโดยมวลตอปรมาตร (รอยละโดย m/v) หนวยความเขมขนนบอกความเขมขนเปนหนวยมวลของตวถกละลายในสารละลาย 100 หนวยปรมาตรโดยทวไป ถามวลของตวถกละลายมหนวยเปนกรม หนวยปรมาตรของสารละลายเปนลกบาศกเซนตเมตร (cm3) และตวถกละลายมหนวยเปนกโลกรม หนวยปรมาตรของสารละลายจะเปนลกบาศกเดซเมตร (dm3) เชน

- สารละลายกลโคส 10 % โดยมวลตอปรมาตร หมายความวา ในปรมาตร 100 cm3 มกลโคส ละลายอย 10 กรม

ตวอยางท 1 เมอละลายน าตาลกลโคส (C6H12O6) 20 กรม ในน ากลน 100 กรม จงค านวณหาความเขมขนเปน รอยละโดยมวลของสารละลายทได

วธทาท 1 มวลของสารละลาย = มวลของน ากลน + มวลกลโคส = 100 + 20 = 120 กรม สารละลาย 120 กรม มกลโคสละลายอย = 20 กรม ถาสารละลาย 100 กรม มกลโคสละลายอย = 20 x 100 = 16.67 กรม 120 สารละลายกลโคสเขมขนรอยละ = 16.67 โดยมวล วธท 2

รอยละโดยมวลตอปรมาตร = มวลของตวถกละลาย ปรมาตรรวมของสารละลาย

x 100

หรอค านวณโดยใชสตร ดงน รอยละโดยมวล = มวลของตวถกละลาย x 100 มวลของสารละลาย = 20 x 100 = 16.67 กรม 120 สารละลายกลโคสเขมขนรอยละ 16.67 โดยมวล

38

ตวอยางท 2 น าสมสายช 50 กรม มกรดอะซตกละลายอย 4 กรม ถาน าสมสายชมความหนาแนน 1.13 g/cm3 น าสมสายชนเขมขนรอยละโดยมวลตอปรมาตรเทาใด

วธท 1 น าสมสายช 1.13 กรม มปรมาตร = 1 cm3

น าสมสายช 50 กรม มปรมาตร = 13.1

50 = 44.25 cm3

น าสมสายช 44.25 cm3 มกรดอะซตกละลายอย = 4 กรม

น าสมสายช 100 cm3 มกรดอะซตกละลายอย = 25.44

100x4 = 9.04 กรม

น าสมสายชเขมขนรอยละ 9.04 โดยมวลตอปรมาตร วธท 2

โมลตอลกบาศกเดซเมตร หรอโมลารต (mol/dm3 or Molarity) เนองจาก 1 ลกบาศกเดซเมตรมคาเทากบ 1 ลตร จงอนโลมใหใชโมลตอลตร (mol/L) หรอเรยกวาโมลาร (Malar) ใชสญลกษณเปน “M” หนวยนบอกใหทราบวาในสารละลาย 1 dm3 มตวถกละลายอยกโมล เชน สารละลายโซเดยมคลอไรดเขมขน 0.1 mol/dm3 (0.1 M) หมายความวาในสารละลาย 1 dm3 มโซเดยมคลอไรดละลายอย 0.1 mol

สรป n โมล/ลตร หมายถง สารละลาย 1 ลตร (1000 cm3) หรอ 1 dm3 มตวถกละลายอย n โมล ในทางปฏบตตองเปลยน n โมล เปนกรม

หรอค านวณโดยใชสตร ดงน รอยละโดยมวลตอปรมาตร = มวลของตวถกละลาย x 100 ปรมาตร ของสารละลาย = มวลของกรดอะซตก x 100 ปรมาตร ของน าสมสายช

= 25.44

4 x 100 = 9.04

น าสมสายชเขมขนรอยละ 9.04 โดยมวลตอปรมาตร

หมายเหต 1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 cc = 1000 mL มคาใกลเคยงกบลตรจงใชแทนกนได โปรดจงเขาใจวาหนวยตามระบบเอสไอ (SI unit) คอโมลตอลกบาศกเดซเมตร

(mol/dm3) แตอนโลมใหใชโมล /ลตรได ในทางปฏบต ถาเตรยมปรมาณนอยๆ ปรมาตรเปนลกบาศกเซนตเมตร (cm3) หรอ mL หรอ

cc.

39

เพมเตม การค านวณเกยวกบการเปลยนหนวยจากรอยละเปนโมลตอลตร สตรทใชในการคานวณ เมอ M คอ ความเขมขนของสารละลายเปน mol /dm3 D คอ ความหนาแนนของสารละลาย g/cm3 Mw คอ มวลโมเลกลของตวถกละลาย S คอ ความถวงจ าเพาะของสารละลาย โมลตอกโลกรม หรอโมแลลรต(mol/kg or Molality) หนวยนอาจเรยกวา โมแลล (molal) ใชสญลกษณเปน “m” เปนหนวยความเขมขนทบอกใหทราบวาใน ตวท าละลาย 1 กโลกรม มตวถกละลายอยกโมล เชน สารละลายยเรยเขมขน 1 mol/kg (1 m) หมายความวาม ยเรย 1 mol ละลายในน า 1 กโลกรม หมายเหต สารละลายหนงๆ ถาไมระบชนดของตวทาละลาย แสดงวามนาเปนตวทาละลาย n โมล/กโลกรม หมายถง ตวท าละลาย 1 กโลกรม (1000 กรม) มตวถกละลายอย n โมล (แลวเปลยนโมลเปนกรม)

โมล ตอ ลตร

มวลตวถกละลาย

กรม (g)

ปรมาตรสารละลาย

1000 cm3

M = Mw

D10% หรอ M = Mw

S10%

โมล ตอ กโลกรม

มวลตวถกละลาย

กรม (g)

มวลตวท าละลาย (ตางกบลตร-คดปรมาตร

ของสารละลาย)

1000 กรม

40

เศษสวนโมล (mole fraction)

เปนหนวยทแสดงสดสวนโดยจานวนโมลของสาร ทเปนองคประกอบในสารละลายตอจ านวนโมล รวมของสารทกชนดในสารละลาย ใชสญลกษณ “ X ” เชนสารละลายชนดหนงประกอบดวย สาร A จ านวน x โมล สาร B จ านวน y โมล และสาร C จ านวน z โมล เศษสวนโดยโมลของสารแตละชนดเปนดงน

เศษสวนโดยโมลของสาร A (XA) = zyx

x

เศษสวนโดยโมลของสาร B (XB) = zyx

y

เศษสวนโดยโมลของสาร C (XC) = zyx

z

หนวยเศษสวนโมล หมายถง จ านวนโมลของตวถกละลายตอจ านวนโมลของตวถกละลายและ ตวท าละลายรวมกนในสารละลาย ตวอยาง สารละลายเกลอแกงมเศษสวนโมล = 0.2 หมายความวา ในสารละลาย 1โมลจะมเกลอแกงอย 0.2 โมล และน า 0.8 โมล หนวยเศษสวนโมล สามารถเปลยนเปนหนวยรอยละโดยโมล ไดดงน

รอยละโดยโมลของสาร A = zyx

X

x 100

รอยละโดยโมลของสาร B = zyx

Y

x 100

รอยละโดยโมลของสาร C = zyx

Z

x 100

หนวยสวนในลานสวน (ppm) (Parts per million) สวนในลานสวน ใชสญลกษณ ppm แทน หมายถง มวลของตวถกละลายทมอยใน 1 ลานสวนของสารละลาย หรอ หมายถง ปรมาตรของตวถกละลายทมอยใน 1 ลานสวนปรมาตรของสารละลาย ตวอยางเชน ถามตวถกละลาย 1 กรมในสารละลาย 106 กรม หรอมตวถกละลาย 1 กรม (cm3) ในสารละลาย 106 cm3 เรยกวา มความเขมขน 1 ppm

หนวย ppm นยมใชในการวเคราะหสารปรมาณนอยในนาเสยหรอในมลภาวะตาง ๆตวอยางท 1 น าตาลกลโคส (C6H12O6) 45 กรมละลายในน า 360 กรม จงหาความเขมขนของสารละลายเปนโมลตอกโลกรม รอยละโดยโมลและเศษสวนโมล (C = 12 , H = 1 , O = 16)

รอยละโดยโมล = เศษสวนโมล x 100

เศษสวนโมล = โมลของตวถกละลาย โมลทงหมด ของสารละลาย

41

วธทา มวลโมเลกลของน าตาลกลโคส (C6H12O6) = (12 x 6) + (12 x 1) + (16 x 6) = 180 น าตาลกลโคส 180 g คดเปน = 1 mol

น าตาลกลโคส 45 g คดเปน = g

molxg

180

145 = 0.25 mol

มวลโมเลกลของน า (H2O) = (2 x 1) + 16 = 18 น า 18 g คดเปน = l mol

น า 360 g คดเปน = g18

mol1gx360 = 20 mol

ก. ความเขมขนของโมลตอกโลกรม น า 360 g มน าตาลกลโคสละลายอย = 0.25 mol

น า 1,000 g มน าตาลกลโคสละลายอย = g360

g1000molx25.0 = 0.69 mol

สารละลายน าตาลกลโคสเขมขน 0.69 mol/kg ข. ความเขมขนเปนเศษสวนโมล เศษสวนโมลของน าตาลกลโคส = จ านวนโมลน าตาลกลโคส จ านวนโมลรวมของสารละลาย = 0.25 mol 0.25 mol + 20 mol = 0.25 mol 20.25 mol = 0.0123 สารละลายน าตาลกลโคสมความเขมขนเปนเศษสวนโมลของน าตาลกลโคสเทากบ 0.0123 และความเขมขนเปนเศษสวนโมลของน า = 1 – 0.0123 = 0.9877 ค. ความเขมขนเปนรอยละโดยโมล รอยละโดยโมลของกลโคส = เศษสวนโมล x 100 = 0.123 x 100 = 1.23 และรอยละโดยโมลของน า = เศษสวนโมลของน า x 100 = 0.9877 x100 = 98.77

ตวอยางท 2 สารละลายชนดหนงประกอบดวยเอทานอล (C2H6O) 92 กรมและน า 180 กรม จงหาความเขมขนของสารละลายในหนวยตอไปน ก. โมลตอกโลกรม (เอทานอลมความหนาแนน 0.79 g/cm3และน ามความหนาแนน 1 g/cm3) ข. โมลตอลกบาศกเดซเมตร ค. เศษสวนโมล ง. รอยละโดยโมล วธทา ก. ความเขมขนเปนโมลตอกโลกรม มวลโมเลกลของเอทานอล (C2H6O) = (12 x 2 ) + ( 6 x 1) + ( 16 x 1) = 46

42

เอทานอล 46 g คดเปนโมล = 1 mol

เอทานอล 92 g คดเปนโมล = g46

mol1gx92 = 2 mol

มวลโมเลกลของน า (H2O) = (2 x 1) + 1 6 = 18 น า 180 g มเอทานอล ละลายอย = 2 mol

น า 1,000 g มเอทานอล ละลายอย = g180

g1000molx2 = 11.11 mol

สารละลายเอทานอล เขมขน = 11.11 mol/kg

ข. ความเขมขนเปนโมลตอลกบาศกเดซเมตร น า 180 g คดเปนปรมาตร = 180 cm3 เอทานอล 0.79 g คดเปนปรมาตร = 1 cm3

เอทานอล 92 g คดเปนปรมาตร = 79.0

92 = 116.46 cm3

สารละลายเอทานอล 296.46 cm3 มเอทานอลละลายอย = 2 mol

สารละลายเอทานอล 1000 cm3 มเอทานอลละลายอย = 46.296

g1000x2 = 6.75 mol

สารละลายเอทานอลเขมขน 6.75 mol/dm3

ค. ความเขมขนเปนเศษสวนโมล

เอทานอล 92 g คดเปนโมล = 46

92 = 2 mol

น า 180g คดเปนโมล = 18

180 = 10 mol

เศษสวนโมลของเอทานอล = จ านวนโมลเอทานอล จ านวนโมลรวมของสารละลาย

= mol10mol2

mol2

=

mol12

mol2 = 0.17

สารละลายเอทานอลมความเขมขนเปนเศษสวนโมลของเอทานอลเทากบ 0.17 และความเขมขนเปนเศษสวนโมลของน า = 1 – 0.17 = 0.83

ง. ความเขมขนเปนรอยละโดยโมล รอยละโดยโมลของเอทานอล = เศษสวนโมลของเอทานอล x 100 = 0.17 x 100 = 17 และรอยละโดยโมลของน า = เศษสวนโมลของน า x 100 = 0.83 x 100 = 83

43

ตวอยางท 3 สารละลายชนดหนงประกอบดวยเอทานอล (C2H5OH) 57.5 cm3 และเบนซน (C6H6) 600 cm3 ความหนาแนนของเอทานอล = 0.8 g/cm3 และเบนซน มความหนาแนน 0.9 g/cm3 จงค านวณหาความเขมขนของสารละลายทมหนวยเปนรอยละโดยมวล, รอยละโดยปรมาตร รอยละโดยมวลตอปรมาตร , mol/dm3, mol/kg ของสารละลายน และเศษสวนโมล ของเอทานอลและเบนซน (มวลอะตอมของ H = 1 , C = 12, O = 16) วธทา สารละลาย ตวถกละลายและตวท าละลายตางมสถานะเปนของเหลว ดงนนสารใดผสมอยมากเปนตวท า ละลาย คอเบนซน สารทผสมอยนอยเปนตวถกละลาย คอเอทานอล เอทานอล มมวลโมเลกล = 46 มปรมาตร 57.5 cm3 จะมมวลเทาไร

สตร D = V

M แทนคา 0.80 g/cm3 = 3cm5.57

M

M = 57.5 cm3 x 0.80 g/cm3 = 46 g

แสดงวาเอทานอล ปรมาตร 57.5 cm3 มมวล 46 g คดเปนจ านวน mol/g46

g46 = 1 mol

เบนซน มมวลโมเลกล = 78 มปรมาตร 600 cm3 จะมมวลเทาไร

สตร D = V

M แทนคา 0.90 g/cm3 = 3cm600

M

M = 600 cm3 x 0.90 g/cm3 = 540 g

แสดงวาเบนซน ปรมาตร 600 cm3 มมวล 540 g คดเปนจ านวน mol/g87

g540 = 6.92 mol

หาความเขมขนของสารละลายทมหนวยเปนรอยละโดยมวล, โดยปรมาตรและโดยมวลตอปรมาตร สารละลายหนก ( 46 + 540) g มเนอเอทานอล = 46 g

สารละลายหนก 100 g มเนอเอทานอล = g586

g100gx46 = 7.85 g

รอยละโดยมวลของเอทานอลในสารละลาย = 7.85 สารละลายปรมาตร (57.5 + 600) cm3 มเอทานอลปรมาตร = 57.5 cm3

สารละลายปรมาตร 100 cm3 มเอทานอลปรมาตร = 3

33

cm5.657

cm100xcm5.57 = 8.75 cm3

รอยละโดยปรมาตรของเอทานอลในสารละลาย = 8.75 cm3 สารละลายปรมาตร 657.5 cm3 มเอทานอลละลายหนก = 46 g

สารละลายปรมาตร 100 cm3 มเอทานอลละลายหนก = 3

3

cm5.657

cm100gx46 = 7.00 g

รอยละโดยมวลตอปรมาตรของเอทานอลในสารละลาย = 7.00 สารละลายปรมาตร 657.5 cm3 มเอทานอล = 1 mol

สารละลายปรมาตร 1000 cm3มเอทานอล = 3

3

5.657

10001

cm

cmmolx = 1.52 mol

สารละลายมความเขมขน 1.52 mol/dm3

44

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................

ตวอยางท 4 สารละลายเอทานอล (C2H6O) เขมขนรอยละ 25 โดยมวลถาสารละลายเอทานอลมความหนาแนน 0.76 g/cm3 จงค านวณหาความเขมขนของสารละลายเอทานอลทหนวยเปน mol/dm3 (มวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16)

วธทา M = Mw

10% D

= 46

79.0x10x25

= 4.29 mol/dm3 ตวอยางท 5 สารละลายโซเดยมคลอไรด (NaCl) เขมขนรอยละ 15 โดยมวลตอปรมาตรคดเปนก mol/cm3 (มวลอะตอมของ Na = 23 , Cl = 35.5)

วธทา M = Mw

10%

= 5.58

10x15

= 2.56 mol/dm3 ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

45

4.4.2 การเตรยมสารละลาย

การเตรยมสารละลายทมความเขมขนตามทตองการสามารถทาไดหลายวธ เชน 1. เตรยมโดยการละลายสารซงจะนาตวถกละลายไปละลายในตวทาละลาย (สวนใหญใชน าเปนตว ท าละลาย) 2. เตรยมจากสารละลายทมอยเดมโดยการน าสารละลายททราบความเขมขนแลวมาท าใหเจอจางลงจนมความเขมขนตามทตองการ 3. เตรยมโดยการน าสารละลายทมความเขมขนตางกนผสมกนใหเปนสารละลายทมความเขมขนตามทตองการ ซงอาจตองเตมน าดวยกได 1) การเตรยมสารละลายโดยการละลายตวถกละลายในตวทาละลาย การเตรยมสารละลายวธนเปนการเตรยมสารละลายขนใหมโดยการน าตวถกละลายซงเปนสารบรสทธในปรมาณตามทตองการการละลายในตวท าละลาย (น า ) ถาตองการเตรยมเปนหนวยโมลตอลกบาศกเดซเมตร มล าดบขนตอนดงน ขนท 1 ค านวณหาปรมาณสาร(กรม) ตามทตองการ ขนท 2 ชงสารตามจ านวนทตองการซงค านวณไดตามขนท 1 (ถาเปนของแขง ) แตถาเปนของเหลวอาจใชวธตวงปรมาตรกได ในการชงตองใชเครองชงอยางละเอยด คอจะตองใชเครองชงทชงสารไดถงทศนยมต าแหนงท 4 ของกรม ขนท 3

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

ขนท 4 เกบสารละลายทไดใสขวดทเหมาะสมปดฝาขวดและปดฉลากบอกชอสารสตรของสาร ความเขมขน และวนทเตรยมสารละลาย หมายเหต ถาตวถกละลายเปนของเหลวใหชงหรอตวงปรมาตรตามทตองการเทใสขวดวดปรมาตรใชน ากลนลางภาชนะทใสตวถกละลายหลายๆครง เทใสขวดวดปรมาตรแลวเตมน ากลนจนถงขดบอกปรมาตร กจะไดสารละลายตามทตองการ

สตรทใชในการคานวณ

g = มวลเปนกรมของตวถกละลาย Mw = มวลโมเลกลของตวถกละลาย M = ความเขมขนของสารละลายมหนวยเปน mol/dm3 V = ปรมาตรของสารละลายมหนวยเปน mLหรอ cm3

1000

MV

Mw

g

46

ตวอยาง การเตรยมสารละลายโดยการละลายตวถกละลายในน า เชน เมอตองการเตรยมสารละลาย NaCl 0.1 mol/dm3 จ านวน 500 cm3 มวธการดงน ขนท 1 ค านวณหามวลของ NaCl ในสารละลาย 500 cm3 สารละลาย NaCl 1000cm3 มเนอ NaCl = 0.1 mol

สารละลาย NaCl 500 cm3 มเนอ NaCl = mol05.0

mol500x1.0

NaCl มมวลโมเลกล = 23 + 35.5 = 58.5 NaCl 1 mol มมวล = 58.5 NaCl 0.05 mol มมวล = 58.5 x 0.05 = 2.925 g จะตองใช NaCl = 2.925 g ขนท 2 ชง NaCl ใหได 2.925 g โดยใชเครองชงทไดทศนยม 3 - 4 ต าแหนง ขนท 3 .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................. ขนท 4 ถายสารละลาย NaCl ทเตรยมเสรจแลวใสขวดทเหมาะสม ปดฝาขวดและปดฉลากบอกชอสาร สตรของสาร ความเขมขนของสารละลาย และวนทเตรยม 2) การเตรยมสารละลายโดยการนาสารละลายเดมมาทาใหเจอจางลง เปนการเตรยมสารละลายโดยใชสารละลายเดมซงมความเขมขนมากกวาสารละลายทจะเตรยมมาเตมน าใหเจอจางลงจนมความเขมขนตามทตองการ ในการท าใหสารละลายเขมขนเจอจางลงนน ความเขมขนของสารละลายทเตรยมไดจะถกตองเพยงใดขนอยกบการวดปรมาตรอปกรณทนยมใชวดปรมาตรของสารละลายเดม คอ ปเปตต หรอ กระบอกตวง สวนอปกรณทใชวดปรมาตรของสารละลายใหม คอ ขวดวดปรมาตร อปกรณวดปรมาตรจะใชขนาดใดนนขนอยกบปรมาตรของสารละลาย คอจะตองเลอกใชปเปตตหรอกระบอกตวง และขวดวดปรมาตรทมปรมาตรเทากบปรมาตรของสารละลายการเตรยมสารละลาย โดยวธนมล าดบขนการเตรยมดงน ขนท 1 ค านวณหาปรมาตรของสารละลายเดมทจะใช ขนท 2 ใชปเปตตทมปรมาตรเทากบปรมาตรของสารละลายทค านวณไดในขนท 1 ดดสารละลายเดมแลวน าถายใสขวดวดปรมาตร ซงมความจเทากบปรมาตรของสารละลายทเตรยม (อาจใชกระบอกตวงกได ถาปเปตตขนาดทตองการไมม) ขนท 3 เตมน ากลนจนถงขดบอกปรมาตร ปดจก เขยากจะไดสารละลายใหมทมความเขมขนและปรมาตรตามทตองการ ขนท 4 เกบสารละลายท าเหมอนในการเตรยม ขอ 1)

47

สตรทใชการคานวณ M1 = ความเขมขนเปน mol/dm3 ของสารละลายเดม V1 = ปรมาตรของสารละลายเดม M2 = ความเขมขนเปน mol/dm3 ของสารละลายใหม V2 = ปรมาตรของสารละลายใหม ขอควรจา 1. สารละลายใดๆ เมอแบงใหมปรมาตรนอยลงสารละลายทแบงมานนจะมความเขมขนเทาเดมแตม จ านวนโมลของตวถกละลายลดลง

2. สารละลายใดๆ เมอเตมน ากลนลงไป สารละลายใหมจะมความเขมขนนอยกวาเดม แตจ านวน โมลของตวถกละลายกอนเตมน ากลน = จ านวนโมลหลงเตมน ากลน

ตวอยาง เชน ถามสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เขมขน 1 mol/dm3 แตตองการสารละลายโซเดยม ไฮดรอกไซดเขมขน 0.1 mol/dm3 จ านวน 500 cm3 ท าไดดงน ขนท 1 ค านวณหาปรมาณสารละลายเดมทจะตองใช สารละลาย NaOH 1000 cm3 มเนอ NaOH = 0.1 mol

สารละลาย NaOH 500 cm3 มเนอ NaOH = 1

500x1.0 = 50 cm3

จะตองใชสารละลายเดม = 50 cm3 ขนท 2 ใชปเปตตหรอกระบอกตวง ตวงสารละลาย NaOH 1 mol/dm3 มาจ านวน 50 cm3 แลวถายเทใสขวดวดปรมาตรขนาด 500 cm3 ขนท 3 เตมน ากลนจนถงขดบอกปรมาตร 500 cm3 เขยากจะไดสารละลาย NaOH เขมขน 0.1 mol/dm3 จ านวน 500 cm3 ตามทตองการ ขนท 4 เกบสารละลายไวในขวดเตรยมไว 3) การเตรยมสารละลายโดยการผสมสารละลายเดมทมความเขมขนตางกนเขาดวยกน การเตรยมสารละลายโดยวธน ตองค านวณกอนวาจะตองใชสารละลายเดมทมความเขมขนตางกนอยางละเทาใดมาผสมกน ซงจะไดสารละลายใหมทมความเขมขนตามทตองการเมอทราบปรมาตรของสารละลายเดมแตละชนดทจะใช กใชปเปตตๆ สารละลายแตละชนดมาผสมกน (อาจใชกระบอกตวงกได) การเตรยมสารละลายโดยวธนอาจใชน ากลนหรอไมตองใชกได เชน ถาตองการเตรยมสารละลายจากสารละลายเดม 2 ชนด โดยทสารละลายทจะเตรยมมความเขมขนอยระหวางสารละลายเดม 2 ชนดนนอาจใชน าหรอไมตองใชน าได (ขนอยกบปรมาตรและความตองการของผเตรยม)

M1V1 = M2V2

48

แตถาตองการเตรยมสารละลายจากสารละลายเดม 2 ชนด โดยทสารละลายทจะเตรยมทมความเขมขนนอยกวาความเขมขนของสารละลายเดมทง 2 ชนดจะตองใชน ากลนดวย ในกรณทตองใชน ากลนดวยตองใช ปเปตตๆ สารละลายเดมแตละชนดมาถายใสขวดวดปรมาตร แลวเตมน ากลนจนถงขดบอกปรมาตรกจะไดสารละลายตามทตองการ การเตรยมสารละลายโดยวธนอาจเตรยมจากสารละลายเดมมากกวา 2 ชนดกได อยางไรกตามในทางปฏบตไมนยมเตรยมสารละลายโดยวธน กรณเตรยมสารละลายเดม 2 ชนดหรอมากกวาผสมกน หรอผสมกนแลวตองเตมน าดวย กรณนอาศยหลกทวา จ านวนโมลของตวถกละลายกอนผสมกนยอมเทากบจ านวนโมลของตวถกละลายหลงผสมกน ดงนน ถาค านวณโดยวธเทยบ จะตองค านวณหาจ านวนโมลของตวถกละลายในสารละลายแตละชนด (อาจค านวณโดยใชสตรกได) เมอค านวณไดแลวกน ามาเขยนเปนสมการเพอค านวณหาสงทตองการ จานวนโมลกอนการผสม = จานวนโมลหลงผสม ดงนน สตรทใชในการค านวณ คอ MV = ความเขมขนเปน mol/dm3 และปรมาตรของสารละลายทจะเตรยม M1 M2 M3 = ความเขมขนเปน mol/dm3 ของสารละลายเดมชนดตางๆ V1 V2 V3 = ปรมาตรของสารละลายเดมชนดตางๆ ตวอยางท 1 โซเดยมซลเฟต (Na2SO4) หนก 100 กรม น ามาละลายน าเปนสารละลาย 500 cm3สารละลายท เตรยมไดเขมขนกโมลตอลกบาศกเดซเมตร วธทา สารละลาย 500 cm3 มเนอ Na2SO4 = 100 กรม

สารละลาย 1000 cm3 มเนอ Na2SO4 = 500

1000x100 = 200 กรม

มวลสตรของ Na2SO4 = (23 x 2) + 32 + (16 x 4) = 142 Na2SO4 142 กรม = 1 โมล

Na2SO4 200 กรม = 142

200 = 1.41 โมล

สารละลาย Na2SO4 ทไดเขมขน = 1.41 mol /dm3

วธทา 2 จากสตร 1000

MV

Mw

g

M = VMw x

1000 xg

M = 500x142

1000x100 = 1.41 mol/dm3

สารละลายเขมขน Na2SO4 เขมขน = 1.41 mol/dm3

MV = M1V1 + M2V2 + M3V3 + ………

49

ตวอยางท 2 ถาตองการเตรยมสารละลายกรดแอซตก (CH3COOH) เขมขน 0.5 mol/dm3 จ านวน 150 cm3 จากสารละลายกรดแอซตกในขวดทมปายบอกวาเขมขน 2 mol/dm3 จะตองใชสารละลายกรดแอซตกในขวดและ น ากลนส าหรบเตรยมอยางละกลกบาศกเซนตเมตร วธทา 1 สารละลายกรดแอซตก 1000 cm3 มเนอกรดแอซตก = 0.5 mol

ถาสารละลายกรดแอซตก 150 cm3 มเนอกรดแอซตก = mol1000

150x5.0 = 0.075 mol

กรดแอซตก 2 mol ไดจากสารละลาย = 1000 cm3

กรดแอซตก 0.075 mol ไดจากสารละลาย = 2

075.0x1000 = 37.5 cm3

จะตองใชสารละลายแอซตกเดม = 37.5 cm3 และจะตองเตมน ากลนลงผสม = 150 -37.5 = 112.5 cm3 วธทา 2 จากสตร M1V1 = M2V2

2 x V1 = 0.5 x 150

V1 = mol1000

150x5.0 = 37.5 cm3

จะตองใชสารละลายกรดแอซตก = 37.5 cm3 จะตองเตมน ากลน = V2 – V1 = 150 – 37.5 = 112.5 cm3 ตวอยางท 3 จะตองน าสารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) เข มขน 0.5 mol/dm3และสารละลาย กรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.1 mol/dm3 อยางละก cm3 มาผสมกนจงจะไดสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.2 mol/dm3 จ านวน 2 ลตร (EN) วธทา 1 สมมตวาใชสารละลาย HCl 0.5 mol/dm3 = X ลตร และใชสารละลาย HCl 0.1 mol/dm3 = 2 – X ลตร คานวณหาจานวนโมลของ HCl ในสารละลายทตองการเตรยม สารละลาย HCl 1 ลตร มเนอ HCl = 0.2 โมล สารละลาย HCl 2 ลตร มเนอ HCl = 0.2 x 2 = 0.4 โมล

คานวณหาจานวนโมลของ HCl ในสารละลาย HCl 0.5 mol/dm3 จานวน X ลตร สารละลาย HCl 1 ลตร มเนอ HCl = 0.5 โมล สารละลาย HCl X ลตร มเนอ HCl = 0.5 X โมล

คานวณหาจานวนโมลของ HCl ในสารละลาย HCl 0.1 mol/dm3 จานวน 2-X ลตร สารละลาย HCl 1 ลตร มเนอ HCl = 0.1 โมล สารละลาย HCl 2-X ลตร มเนอ HCl = 0.1 (2-X) โมล จ านวนโมลกอนการผสม = จ านวนโมลหลงการผสม

50

0.5X + 0.1 (2 – X) = 0.4 0.5X +0.2-0.1X = 0.4 0.4X = 0.2

X = 4.0

2.0

= 0.5 ลตร ตองใชสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.5 mol/dm3 = 0.5 ลตร และใชสารละลายกรดไฮโดรคลอรก 0.1 mol/dm3 = 2 – 0.5 = 1.5 ลตร วธทา 2กสตร MV = M1V1 + M2V2 0.2x2 = 0.5x X + 0.1 ( 2 – X) X = 0.5 lit ตองใชสารละลายHCl เขมขน 0.5 mol/dm3 = 0.5 ลตร และใชสารละลาย HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 = 2 – 0.5 = 1.5 ลตร ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................

51

ใบงานท 4 ก เรอง สารละลาย (SOLUTION) จดประสงคการเรยนร 1. บอกความสมพนธระหวางสถานะของสารละลายกบสถานะของตวท าละลายได 2. ระบชนดของตวท าและตวถกของสารละลายทก าหนดใหได 3. บอกความหมายและค านวณหาความเขมขนของสารละลายทปรากฏในบทเรยนได เวลาทใชในการศกษา 45 นาท

................................................................................................................................................................. ... จงตอบค าถามตอไปน คาชแจง ขอ 1 – 6 พจารณาขอมลตอไปนแลวใหตอบค าถาม แลวระบตวถกละลายและตวท าละลาย รวมทงเหตผลในการพจารณาวาสารใดเปนตวถกหรอตวท าละลายดวย 1. สารละลายเกลอแกง 10 % โดยมวลตอปรมาตรหมายถง...................................................................................... ........................................................................................................................................................................... 2. สารละลายเอทานอลในน า 5 % หมายถง ……………………………………………………………............... 3. สารละลายน าตาลทราย 5 % โดยมวล หมายถง ….…………………………………………………................ 4. สารละลาย NaCl 25 % โดยมวลหมายถง……………………………………………………………............... 5. สารละลายทงเจอรไอโอดน 3 % โดยมวลตอปรมาตรหมายความวา………………………………................. .................................................................................................. ......................................................... ................. 6. นาก 45 % หมายความวา ……………….. ……………………………………………………………........... 7. สารละลายโพแทสเซยม ไอโอไดด (Kl) จ านวน 200 cm3 มเนอ KI 30 g จะมความเขมขนก mol/dm3 (มวลอะตอมของ K – 39 , I -127) ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. 8. จงหามวลของจนส (CuSO4.SH2O) ทตองใชเตรยมสารละลาย CuSO4 เขมขน 2 mol/dm3 จ านวน 1 dm3 (มวลอะตอม H = 1 , O = 16 , S = 32 , Cu = 63.5) ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................ ............................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ...............................................

52

9. สารละลาย KNO3 เขมขน 0.1 mol/dm3 จ านวน 100 cm3 ระเหยน าออกไปอก 20 cm3 สารละลายนจะ มความเขมขนเทาใด .............................................................................................................. ............................................. ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................................... ............................. .................................................................................................... ....................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ..................................................................................................................................... ....................................... 10.สารละลายน าตาลซโครส (C12H22O11) 13.5 กรม ในน ามากเกนพอแลวท าใหเปนสารละลาย 100 cm3 จะพบวามความหนาแนน 1.050 g/cm3 จงค านวณหาความเขมขนในหนวย mol/dm3 และ mol/kg ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... .............................................................. ............................................................................................. ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. 11. น าตาลกลโคส (C6H12O6) 45 กรม ละลายในน า 360 กรม จงหาความเขมขนของสารละลายตอไปน (C =12 , H = 1 , O = 16) ก. ความเขมขน mol/kg ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ...............................................

53

ข. ความเขมขนเปนเศษสวนโมล ............................................................................................................................. ................................. .............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. ............................................................................................................................. ................................. ค. หาความเขมขนเปนรอยละโดยโมล ........................................................................................................................................................... ................. ..................................................................................................................... ....................................................... ............................................................................................................................. ............................................... 12. จงหาสดสวนโมลของตวถกละลายในสารละลาย กรดอะซตก เขมขน 1 mol/kg ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ........................................................................................................................................................... ................. 13. น าทะเลประกอบดวยกาซออกซเจนละลายอย 0.0064 กรมตอน าทะเล 1 dm3 ความหนาแนนของน าทะเล เทากบ 1.03 g/cm3 จงหาความเขมขนของกาซออกซเจนในน าทะเลเปน ppm ......................................................................................................................................................... ................... .............................................................................................................. ............................................. ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................................... ............................. .................................................................................................... ....................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ..................................................................................................................................... ....................................... .......................................................................................... ................................................................. ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ............................................... ........................................................................................................................................................... ................. ............................................................................................................................. ...............................................

54

ใบงานท 4 ข เรอง การเตรยมสารละลาย จดประสงคการเรยนร 1. เตรยมสารละลายใหมความเขมขนตามความตองการได 2. ค านวณหามวลของสารและปรมาตรของสารละลายเพอใชเตรยมสารละลายใหมความเขมขนและปรมาตรตามความตองการได เวลาทใชในกจกรรม 40 นาท ............................................................................................................................. ....................................... จงตอบค าถามตอไปน 1. ถาทานตองการเตรยมสารละลาย AlCl3 เขมขน 2.2 mol/dm3 ปรมาตร 300 cm3 ทานจะเตรยมไดอยางไร (บอกขนตอนและแสดงการค านวณ) ................................................................................. ............................................................................. ............................................................................................................................. ................................. .............................................................................................................................................. ................ ................................................................................................................. ............................................. ............................................................................................................................. ................................. 2. มโซเดยมไฮดรอกไซด NaOH 2.5 กรม ถาตองการเตรยมสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขน 0.02 mol/dm3 จะไดสารละลายมากทสดกลกบาศกเซนตเมตร ............................................................................................................................. ................................. ............................................................................................................................. ................................. ................................................................................... ........................................................................... 3. สารละลายแคลเซยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.1 mol/dm3 จ านวน 150 mL เมอน ามาเตมน ากลนจะมปรมาตร 350 mL สารละลายใหมทไดมความเขมขนเทาไร .............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. ............................................................................................................................. ................................. 4. สารละลาย A เตรยมจากผลก Na2CO3 5.3 g ในสารละลาย 250 cm3 ตองการเตรยมสารละลาย Na2CO3 0.01 mol/dm3 500 cm3 จะตองน า สารละลาย A มาเทาใด ............................................................................................................................. ................................. .......................................................................................................................................... ....................

55

5. มสารละลากรดซลฟวรกเขมขน 1 โมล/ลตร จ านวน 200 mL เมอแบงมาเพยง 50 mL แลวเตมน าเปน 200 mL ถาแบงสารละลายใหมทไดมา 10 mL จะมเนอกรดซลฟวรกกกรม ............................................................................................................................. ................................. .............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. ............................................................................................................................. ................................. 6. ตองการเตรยมกรดซลฟวรกเขมขน 20 % โดยมวล ความหนาแนน 1.14 g/cm3 จ านวน 100 cm3 จะตองใช กรดซลฟวรก 98 % โดยมวลความหนาแนน 1.84 g/cm3 จ านวนเทาไรเจอจางดวยน าเปนสารละลาย 100 cm3 ทมความเขมขนตามตองการ ......................................................................................................................................................... ..... .............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. ............................................................ .................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. 7. ถาตองการเตรยมสารละลายกรดไนตรก เขมขน 1 mol/dm3 ใหมปรมาณ 14 ลตร โดยการเตมกรดไนตรก เขมขน 15 mol/dm3ลงไปในกรดไนตรกเขมขน 2 mol/dm3 จ านวน 1250 cm3 จะตองใชกรดไนตรก 15 mol/dm3 กลตร และตองเตมน ากลตร ............................................................................................................................. ................................. .............................................................................................................................................. ................ ................................................................................................................. ............................................ ............................................................................................................................. ................................. .............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................. 8. สารละลายยเรย (CO (NH2)2 เขมขน 0.852 mol/dm3 จ านวน 655 cm3 ผสมกน สารละลายยเรย (CO(NH2)2 เขมขน 0.487 mol/dm3 จ านวน 432 cm3 แลวน าสารละลายไประเหยดวยการตมจนปรมาตรสารสดทายเปน 825 cm3 จงหาความเขมขนของสารละลายยเรยสดทายน ............................................................................................................................. ................................. ................................................................................... ........................................................................... ............................................................................................................................. ................................. ................................................................................................................................................ .............. ................................................................................................................................................ ..............

56

4.4.3 สมบตบางประการของสารละลาย

ทบทวนความเขาใจเบองตนเกยวกบสารละลาย 1. สารละลายเปนสารเนอเดยวทประกอบดวยตวถกละลายและตวท าละลายมไดทง 3 สถานะ 2. จดเดอดจดหลอมเหลวของสารละลายจะไมคงทซงตางจากสารบรสทธ

อณหภม ( ˚C) อณหภม ( ˚C) สารบรสทธ A สารละลาย A

สารละลาย B สารละลาย B

เวลา (วนาท) เวลา (วนาท) 3. สารละลาย A ประกอบดวยตวถกละลายมปรมาณนอยและตวท าละลายมปรมาณมากและเปนเนอเดยวกน 4. ถามสาร A ในปรมาณนอยผสมเปนเนอเดยวกนในสารบรสทธ B ซงมปรมาณมากกวาทเรยกวาสารละลาย A ใน B ซงมทงสถานะของแขงของเหลว และกาซ แลวแตสาร B มสถานะใด 5. ในการพจารณา สมบตของจดเดอด จดหลอมเหลวของสารละลายใหพจารณาเปรยบเทยบ เฉพาะสมบตของสารละลายและตวท าละลายเทานน สวนตวถกละลายใหพจารณาปรมาณเทานน

4.4.3.1 จดเดอดของสารละลาย

จดเดอดของสารละลาย คอ อณหภมทท าใหเกดความดนไอของของเหลวเทากบความดนบรรยากาศ จากการทดลองการหาจดเดอดของเอทานอลและจดเดอดของสารละลายกลเซอรอลในเอทานอล จากการทดลองไดผลการทดลองดงน

ตารางแสดงจดเดอดของเอทานอลบรสทธและจดเดอดของสารละลายตางๆทมเอทานอลเปนตวทาละลาย

สาร ความเขมขน

(mol/kg)

จดเดอด

(˚C)

ผลตางระหวางจดเดอดของ

สารละลายกบสารบรสทธ (˚C) เอทานอล สารละลายกรดโอเลอกในเอทานอล สารละลายกรดโอเลอกในเอทานอล สารละลายกลเซอรอลในเอทานอล สารละลายกลเซอรอลในเอทานอล

- 2 4 2 4

78.5 80.5 82.9 80.5 83.0

- 80.5 – 78.5 = 2.0 82.9 – 78.5 = 4.4 80.5 – 78.5 = 2.0 83.0 – 78.5 = 4.5

57

จากขอมลพบวา สารละลายมจดเดอดสงกวาจดเดอดของตวท าละลายบรสทธ เมอสารละลายเขมขนมากขน จดเดอดจะสงขน และถาสารละลายเขมขนเทากนพบวาจดเดอดของสารละลายจะเทากนและจดเดอดของสารละลายไมขนอยกบชนดของตวถกละลายแตขนอยกบตวท าละลาย ปจจยทมผลตอการเปลยนแปลงจดเดอดของสารละลาย

1. ความเขมขนของสารละลาย ในหนวยโมล /กโลกรม หรอ โมแลล จากขอมลในตารางพบวา ถาสารละลายมความเขมขนเพมขนจะมจดเดอดสงมากขน

2. ชนดของตวทาละลาย จากขอมลในตารางพบวาสารละลายใดๆถาตวท าละลายเปนสารตางชนดกน ถงแมวาจะมความเขมขนเทากน สารละลายจะมจดเดอดไมเทากน แตถาตวท าละลายเปนชนดเดยวกน และสารละลายมความเขมขนเทากน สารละลายจะมจดเดอดเทากน

สรปไดวา

bT m bT = การเพมของจดเดอดของสารละลาย m = ความเขมขนของสารละลายในหนวยโมลตอกโลกรม คาคงทของการเพมขนของจดเดอด (Kb) คาคงทของการเพมขนของจดเดอด (Molal boiling point elevation constant) คอ ผลตางระหวางจดเดอดของสารละลายทมความเขมขน 1 โมลตอกโลกรมกบจดเดอดของตวท าละลายบรสทธ (จดเดอดทสงขนของสารละลายเมอความเขมขนเพมขน 1 โมลตอกโลกรม)

ตารางแสดง จดเดอด และคา Kb ของตวทาละลายบางชนด

ตวทาละลาย จดเดอด (˚C) **Kb(˚C/mol/kg)

น า เบนซน กรดแอซตก เอทานอล เฮกเซน คลอโรฟอรม(หรอไตรคลอโรมเทน) คารบอนไดซลไฟด เมทานอล โพรพาโนน

100.00 80.10 118.20 78.50 68.60 46.00 64.96 61.90 56.20

0.51 2.53 3.07 1.22 2.75 2.34 0.83 3.63 1.71

**˚C/mol/kg - ˚C /m เมอ m คอ molal

Kb = จดเดอดของสารละลาย (เขมขน 1 mol/kg) - จดเดอดของตวท าละลายบรสทธ

58

การคานวณเกยวกบจดเดอด ถา

bT = จดเดอดของสารละลาย – จดเดอดของตวท าละลายบรสทธ bT = T’b – Tb เพราะวาจดเดอดทเพมขนของสารละลายแปรผนตรงกบความเขมขน ของสารละลายดงน bT m , bT = Kbm

m = wMw x

1000 xg

สตรทใชในการคานวณ

ตวอยางท 1 เมอละลายสาร B 1.2 กรม ในไตรคลอโรมเทน 60.8 กรม สารละลายทไดจะมจดเดอดเทาใด ถา สาร B มมวลโมเลกลเทากบ127.8 (Kbของไตรคลอโรมเทน 3.63˚C/mol/kg , bp = 61.70˚C) วธทา ไตรคลอโรมเทน 60.8 กรม มสาร B ละลายอย 1.2 กรม

ไตรคลอโรมเทน 1000 กรม มสาร B ละลายอย g8.60

g1000gx2.1 = 19.74 เ

มวลโมเลกลของสาร B = 127.8 สาร B 127.8 g คดเปน = 1 mol

สาร B 19.74 g คดเปน g8.127

g74.19molx1 = 0.15 mol

สารละลายนมความเขมขน = 0.15 mol/kg

จากขอมล คา Kb ของไตรคลอโรมเทน = 3.63 ˚C/mol/kg หมายความวา สารละลายนเขมขน 1 mol/kg มจดเดอดเพมขน 3.63 ˚C

สารละลายนเขมขน 0.15 mol/kg มจดเดอดเพมขน kg/mol1

kg/mol15.0Cx63.3 = 0.54 ˚C

ไตรคลอโรมเทนมจดเดอด = 61.70 ˚C ดงนนจดเดอดของสารละลายน = 61.70 ˚C + 0.54 ˚C= 62.24 ˚C

เมอ bT = การเพมขนของจดเดอดของสารละลาย m = ความเขมขนของสารละลายในหนวยโมลตอกโลกรม g (g) = มวลของตวถกละลายทอยในสารละลายมหนวยเปนกรม w = มวลของตวท าละลายทอยในสารละลายมหนวยเปนกรม Mw = มวลโมเลกลของตวถกละลาย T’b= จดเดอดของสารละลาย Tb = จดเดอดของตวท าละลายบรสทธ Kb = คาคงทการเพมขนของจดเดอด

bT = Kb wMw x

1000 xg

T’b - Tb= wMw x

K x1000 xg b

59

ตวอยางท 2 สารละลายของกลเซอรอล (C3H8O3) 100 กรม ในน า 250 กรม จะมจดเดอดเทาใด

วธทา bT = Kb wMw x

1000 xg มวลโมเลกลของกลเซอรอล = (3x 12) +8 +(3 x16) = 92

bT = 0.51x 250

1000x

92

100 = 2.22 ˚C

สารละลายมจดเดอดเพมขน 2.22 ˚C จดเดอดของสารละลาย = 100 + 2.22 = 102.2 ˚C 4.4.3.2 จดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงของสารละลาย จดหลอมเหลว คอ อณหภมทของแขงเปลยนสถานะเปนของเหลว จดเยอกแขง คอ อณหภมทของเหลวเปลยนสถานะเปนของแขง ส าหรบสารหนงๆจะมจดหลอมเหลวและจดเยอกแขงเทากนเชน จดเยอกแขงของน าและจดหลอมเหลว

ของน าแขงเทากน คอ 0 ˚C ทความดน 1 บรรยากาศ ตาราง แสดงการหลอมเหลวของตวท าละลายบรสทธ(แนฟทาลน)และของสารละลายบางชนดทมแนฟทาลน เปนตวท าละลาย

สาร

ความเขมขน (mol/kg)

อณหภม C ชวงอณหภมของการหลอมเหลว

˚C

จดหลอมเหลว

˚C Tm

˚C เรมหลอม

หลอมหมด

แนฟทาลนบรสทธ สารละลายกรดเบนโซอกในแนฟทาลน สารละลายกรดเบนซกอกในแนฟทาลน สารละลายฟนลเบนซนในแนฟทาลน สารละลายฟนลเบนซนในแนฟทาลน

- 0.5 2.0 0.5 2.0

80.0 73.5 63.0 75.0 64.0

81.0 81.0 69.0 79.0 70.0

1.0 7.5 6.0 3.5 6.0

80.5 77.25 66.0 77.25 67.0

- 3.25 14.5 3.25 13.5

หมายเหต 1. ชวงอณหภมของการหลอมเหลว หมายถง ผลตางของอณหภมทหลอมหมดกบเรมหลอม ชวงอณหภมของการหลอมเหลว = อณหภมทหลอมหมด – อณหภมทเรมหลอม ชวง ชวงอณหภมการหลอมเหลวของแนฟทาลน = 81 – 80 = 1 ˚C

สารบรสทธจะมชวงการหลอมเหลวแคบมาก คอ หางกนไมเกน 0.5 – 1.0 ˚C 2. จดหลอมเหลวในตาราง คอคาเฉลยระหวางอณหภมเรมหลอมเหลวกบหลอมเหลวหมด จากขอมลในตาราง จะเหนไดวาสารละลายทกชนดมจดหลอมเหลวต ากวาจดหลอมเหลวของ แนฟทาลนบรสทธ และเมอสารละลายเขมขนมากขนจดหลอมเหลวจะยงต าลง นอกจากนนสารละลายตางชนดกนทมตวท าละลายเหมอนกน และมความเขมขนเทากนจะมจดหลอมเหลวเทากน (หรอใกลเคยงกน ) เชนสารละลายกรดเบนโซอกในแนฟทาลน เขมขน 0.5 mol/kg และสารละลายฟนลเบนซนเขมขน 0.5 mol/kg ม จดหลอมเหลวเทากน

60

ปจจยทมผลตอการเปลยนแปลงจดเยอกแขงของสารละลาย

1. ความเขมขนของสารละลาย ในหนวยโมล /กโลกรม หรอ โมแลล จากขอมลในตารางพบวา ถาสารละลายมความเขมขนเพมขนจดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงจะยงลดต าลง

2. ชนดของตวทาละลาย จากขอมลในตารางพบวาสารละลายใดๆ ถาตวท าละลายเปนสารตางชนดกน ถงแมวาจะมความเขมขนเทากน สารละลายจะมจดหลอมเหลวหรอจดเยอกแขงไมเทากน แตถาตวท าละลายเปนชนดเดยวกนและสารละลายมความเขมขนเทากนสารละลายจะมจดหลอมเหลวเทากน

สรปไดวา bT m bT = การลดลงของจดหลอมเหลวของสารละลาย m = ความเขมขนของสารละลายในหนวยโมลตอกโลกรม สมบตคอลลเกตฟ (Coligative properties) 1. ความดนไอของสารละลายต ากวาความดนไอของตวท าละลายบรสทธ 2. จดเยอกแขงของสารละลายจะต ากวาจดเยอกแขงของตวท าละลายบรสทธ 3. จดเดอดของสารละลายสงกวาจดเดอดของตวท าละลายบรสทธ 4. มความดนออสโมตก คาคงทของการลดลงของจดเยอกแขง (Kf) คาคงทของการลดลงของจดเยอกแขง (Molal freezing point depression constant) คอ ผลตางระหวางจดเยอกแขงของสารละลายทมความเขมขน 1 โมลตอกโลกรมกบจดเยอกแขงของตวท าละลายบรสทธ ตารางแสดง จดเยอกแขง และคา Kf ของตวท าละลายบางชนด

ตวทาละลาย จดเยอกแขง (˚C) Kf (˚C/mol/kg)

น า เบนซน กรดแอซตก เอทานอล แนฟทาลน

0 5.50

16.60 -115.0 80.55

1.86 4.90 3.90 1.99 6.98

**˚C/mol/kg - ˚C /m เมอ m คอ molal

การคานวณเกยวกบจดเยอกแขง ถา fT = จดเยอกแขงของตวท าละลายบรสทธ – จดเยอกแขงของสารละลาย fT = Tf – T’f

Kf = จดเยอกแขงของตวท าละลายบรสทธ - จดเยอกแขงของสารละลาย (เขมขน 1 mol/kg)

61

เพราะวาจดเดอดทลดลงของสารละลายแปรผนตรงกบความเขมขน ของสารละลายดงน

bT m bT = Kf m

m = wMw x

1000 xg

สตรทใชในการคานวณ

ตวอยางท 1 ในการทดลองครงหนง เมอผสมสาร A 2 กรม กบแนฟทาลน 10 กรม และหลอมจนเปนเนอเดยวกน

แลวน าไปหาจดเยอกแขง พบวาสารละลายทไดมจดเยอกแขง 67˚C จงค านวณหามวลโมเลกลของสาร A (Kf ของแนฟทาลนเทากบ 6.98 ˚C /mol/kg , Tf แนฟทาลนบรสทธ = 80.55 ˚C) วธทา สมมตใหมวลโมเลกลของสาร A = M

ดงนน สาร A 2 กรมคดเปน = M

2 mol

แนฟทาลน 10 กรม มสารละลายอย = M

2 mol

แนฟทาลน 1000 กรม มสารละลายอย = M

2 mol x g10

g1000

ความเขมขนของสารละลายในแนฟทาลน = M

200 mol/kg

จากตารางคา Kf ของแนฟทาลนเทากบ 6.98 ˚C /mol/kg หมายความวา

สารละลายแนฟทาลนเขมขน 1 mol/kg มจดเยอกแขงลดลง = 6.98 ˚C

เมอ fT = การลดลงของจดเยอกแขงของสารละลาย m = ความเขมขนของสารละลายในหนวยโมลตอกโลกรม g = มวลของตวถกละลายทอยในสารละลายมหนวยเปนกรม w = มวลของตวท าละลายทอยในสารละลายมหนวยเปนกรม Mw = มวลโมเลกลของตวถกละลาย T’f = จดเยอกแขงของสารละลาย Tf = จดเยอกแขงของตวท าละลายบรสทธ Kf = คาคงทการลดลงของจดเยอกแขง

fT = Kf wMw x

1000 xg

Tf - T’f = wMw x

K x1000 xg b

62

สารละลายแนฟทาลนเขมขน M

200 mol/kg มจดเยอกแขงลดลง = kg/mol1

kg/molM

200c98.6

= M

1396 ˚C

จดเยอกแขงของแนฟทาลนบรสทธ = 80.55 ˚C จดเยอกแขงของสารละลายตามก าหนดให = 67 ˚C จดเยอกแขงของสารละลายลดต าลง = 80.55 – 67 ˚C = 13.55 ˚C

ดงนน M

1396 ˚C = 13.55 ˚C

M = c55.13

c1396

มวลโมเลกล สาร A = 103.02

ตวอยางท 2 ในการทดลองครงหนง เมอละลายก ามะถน 16.8 กรม ในแนฟทาลน 100 กรม ปรากฏวาจดเยอกแขงของสารละลายต าลง 4.5 ˚C จงหามวลโมเลกลและสตรโมเลกลของก ามะถน วธทา สมมตใหมวลโมเลกลของก ามะถนเปน = M ก ามะถน M กรม = 1 mol

ก ามะถน 16.8 กรม คดเปน = Mg

g8.16molx1 = M

mol8.16

ก ามะถน100 กรมมสารละลายอย = M

8.16 mol

ก ามะถน1000 กรมมสารละลายอย = M

8.16 mol x g10

g1000

ความเขมขนของสารละลายในก ามะถน = M

168 mol /kg

จากตารางคา Kf ของแนฟทาลนเทากบ 6.98 ˚C /mol/kg หมายความวา

สารละลายแนฟทาลนเขมขน 1 mol/kg มจดเยอกแขงลดลง 6.98 ˚C

สารละลายแนฟทาลนเขมขน M

168 mol /kg มจดเยอกแขงลดลง kg/mol1

kg/molM

168c98.6

= M

64.1172 ˚C

จากคาทก าหนดใหสารละลายมจดเยอกแขงลดต าลง 45 ˚C M

64.1172 ˚C = 45 ˚C

Mw = c45

64.1172˚C ดงนน มวลโมเลกลก ามะถน = 260.6

สมมตใหจ านวนอะตอมของก ามะถนใน 1 โมเลกลเปน X สตรมวลโมเลกลของก ามะถน จงเปนSx และมวลอะตอมของก ามะถน = 32 ดงนนโมเลกลของก ามะถน = 32 X นนคอ 32 X = 260.6

X = 32

6.260

X ซงหมายถงจ านวนอะตอมในโมเลกลตองเปนจ านวนเตม ดงนน X มคา = 8 สตรโมเลกลของก ามะถน คอ = S8

63

ใบงานท 4 ค เรอง สมบตบางประการของสารละลาย จดประสงคการเรยนร 1. บอกความหมายของความเขมขนของสารละลายตอจดเดอดได 2. ค านวณหามวลโมเลกลของตวถกละลายจดเดอดของสารละลายได 3. เทยบสมบตของสารบรสทธกบสารละลายได 4. ค านวณหามวลโมเลกลของตวถกจดหลอมเหลวของสารละลายได เวลาทใชในการศกษา 50 นาท

............................................................................................................................. ....................................... จงตอบค าถามตอไปน 1. เมอน าแนฟทาลน(C10H8) จ านวน 20 กรม ละลายในตวท าละลาย A 100 กรม ปรากฏวาจดเดอดของสารละลาย

เพมขน 0.22 ˚C ถาน าสาร A 10 กรม ละลายในเบนซน 100 กรม สารละลายทไดจดเดอดเพมขนเทาใด (เบนซนม bp = 80.10 ˚C Kb = 2.53 ˚C สาร A มมวลโมเลกล 68) ….................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............

2. สาร A 6.80 กรมและละลายในเอทานอล (C2H5OH) 56.2 กรม สารละลายทไดจดเดอด 80.10 ˚C ทความดน 1 บรรยากาศ จงค านวณหามวลโมเลกลของสาร A (เอทานอลมคา Kb = 1.22 ˚C มจดเดอด 78.50 ˚C) ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ........................................ ......

3. ก าหนดใหยเรย 0.4 กรม ละลายในน า 100 กรม สารละลายทไดมจดเยอกแขง - 0.124 ˚C จงค านวณหา มวลโมเลกลของยเรย (Kf ของน า = 1.86 ˚C/m) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ..........................................

64

4. จงค านวณหาจดเยอกแขงและจดเดอดของสารละลายทไดจากกลโคส 36 กรม ละลายในน า 250 กรม ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ..........................................

5. สารละลายชนดหนงซงมน าเปนตวท าละลายแขงตวทอณหภม - 2.47 ˚C สารละลายน ามจดเดอดเทาใด ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................... 6. จงค านวณหามวลโมเลกลและสตรโมเลกลของสารประกอบทไมแตกตวชนดหนงมสตรอยางงาย

C4H2N เมอละลายสารน 4.01 กรม ในเบนซน 500 กรม จดเยอกแขงจะลดลง 0.307 ˚C (ก าหนดให

Kf เบนซน = 4.9 และจดเยอกแขงของเบนซน = 5.50 ˚C) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ..........................................

65

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................. ..........................................

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................. ..........................................

7. สารประกอบชนดหนง 16.9 กรม ละลายน า 250 กรม ไดสารละลายมจดเยอกแขง - 0.748 ˚C สารประกอบนมคารบอน 57.2 % ไฮโดรเจน 4.7 % และออกซเจน 38.1 % โดยมวลจงหาสตรโมเลกล ของสารน ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................... ................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ......................................................................................................... 8. จากการทดลองพบวาสารละลายของกรดออกซาลก (C2H2O4) ในโพรพาโนนมจดเดอด 62.5 ˚C สารละลาย นมความเขมขนเทาใด ................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................9. เมอน าแนฟทาลน(C10H8) 2 กรม ละลายในตวท าละลาย 10 กรม ปรากฏวาท าใหสารละลายมจดเยอกแขง

ลดต าจากเดม 7.5 ˚C จงค านวณหา Kf ของตวท าละลายน ................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ..............................................