Everyone has Problems, but Chemists have Solutions สารละลายpirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC56-07Solution-BW.pdf · ของเหลว แก๊ส น้ําโซดา

Everyone has Problems, but Chemists have Solutions

สารละลายสารละลายSolution

สาขาวชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน1

CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

เนอหา1. สารละลายคออะไร2. ความเขมขนของสารละลาย3. กระบวนการเกดสารละลาย4. กฎของราอลท กฎของเฮนร5 สมบตคอลลเกทฟและ i factor5. สมบตคอลลเกทฟและ i-factor

3CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

สารละลาย• สารละลาย (Solution) คอของผสมเนอเดยว

(homogeneous mixture) ซงเกดจากสารตงแต 2 ชนดขนไปชนดขนไป▪ สารละลายมสมบตคลายกบสมบตของสารองคประกอบ▪ มวลของสารละลายเทากบมวลขององคประกอบรวมกน▪ ไมมการเกดปฏกรยาเคมระหวางสารแตละชนด▪ ไมมการเกดปฏกรยาเคมระหวางสารแตละชนด

• ตวอยาง นาตาล(20 g) + นา(100 g) = นาเชอม(120 g)g g gหวาน หวาน


องคประกอบของสารละลาย• การละลาย (dissolve) คอการทสารชนดหนง (ตวถกละลาย)

แตกตวออกเปนอนภาคเลก ๆ และแทรกตวในสารอกชนดหนง (ตวแตกตวออกเปนอนภาคเลก ๆ และแทรกตวในสารอกชนดหนง (ตวทาละลาย) โดยทวไปเราอาจพจารณาวา

▪ สารทมปรมาณมากกวาเปน ตวทาละลาย (solvent)▪ สารทมปรมาณนอยกวาเปน ตวถกละลาย (solute)▪ สารละลายทมนาเปนตวทาละลายเรยกวา aqueous

solution(aq) Solute Solventsolution(aq) Solute Sol ent

K2Cr2O7(aq) K2Cr2O7(s) Dissolve

5

2 2 7( q)2 2 7( )


ชนดของสารละลายประเภทประเภท SolventSolvent SoluteSolute ตวอยางตวอยาง

สารละลายแกสแกส แกส อากาศแกส ของเหลว ไอนาในอากาศแกส ของแขง ไอโอดนในอากาศ

ของเหลว แกส นาโซดาสารละลายของเหลว

ของเหลว แกส นาโซดาของเหลว ของเหลว แอลกอฮอลในนา

ของเหลว ของแขง นาเกลอ นาเชอมของแขง แกส H2 ใน Pd

สารละลายของแขง ของแขง ของเหลว ปรอทในทองของแขง ของแขง ทองเหลอง นาก


ความเขมขนของสารละลายความเขมขนของสารละลายแสดงถงอตราสวนระหวางปรมาณตวถกละลายและตวทาละลายหรอสารละลายปรมาณตวถกละลายและตวทาละลายหรอสารละลาย1. ความเขมขนรอยละ

• รอยละโดยมวล• รอยละโดยปรมาตร• รอยละโดยมวลตอปรมาตร

2 โมลารต (Molarity)2. โมลารต (Molarity)3. โมแลลต (Molality)4. เศษสวนโมล (Mole Fraction)


อปกรณเตรยมสารละลาย• ขวดเชงปรมาตร (Volumetric Flask) ใชเพอปรบปรมาตร

ใ ไ ของสารละลายรวมใหไดปรมาตรทตองการ▪ เตมตวถกละลายตามปรมาณทตองการ▪ เตมตวทาละลายจนไดปรมาตรของสารละลายเทาทตองการ

MeniscusMeniscus(ทองนา)

ขดปรบระดบขดปรบระดบ


1. ความเขมขนรอยละ• รอยละโดยมวล (% by weight)

มวลตวถกละลาย (g)มวลสารละลาย (g)%W/W = × 100%

• รอยละโดยปรมาตร (% by volume)ปรมาตรตวถกละลาย (ml)ปรมาตรสารละลาย (ml)%V/V = × 100%

• รอยละโดยมวลตอปรมาตร (% weight by volume)มวลตวถกละลาย (g)

ปรมาตรสารละลาย (ml)%W/V = × 100%

9

ปรมาตรสารละลาย (ml)CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

การเตรยมความเขมขน• NaOH เขมขน 5% โดยมวล

ใ d = m/V

▪ ในสารละลาย 100 กรม ม NaOH ละลายอย 5 กรม▪ การเตรยม ชง NaOH 5 กรม ละลายนา 95.0 กรม (ไดสลล.100 g)

• สารละลายเอทานอลเขมขน 30% โดยปรมาตร▪ ส 100 3 30 3▪ สารละลาย 100 cm3 มเอทานอลละลาย อย 30 cm3

▪ การเตรยม ตวงเอทานอล 30 cm3 เตมนาจนได สลล. 100 cm3

• สารละลาย NaCl เขมขน 15 % โดยมวลตอปรมาตร▪ สารละลาย 100 cm3 มตวถกละลาย NaCl 15 กรม▪ สารละลาย 100 cm3 มตวถกละลาย NaCl 15 กรม▪ การเตรยม ชง NaCl 15 กรม เตมนาจนไดสารละลาย 100 cm3


ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(1)• เมอละลายโพแทสเซยมคลอไรด(KCl) 0.892 กรม ใน

ไ นา 54.6 กรม สารละลายทไดจะมความเขมขนรอยละเทาไรโดยมวลเทาไรโดยมวล

มวลตวถกละลาย (g)%W/W = × 100%มวลสารละลาย (g)%W/W = × 100%

มวล KCl (g)%W/W = × 100%มวล (KCl + นา) (g)

%W/W = × 100%

0.892 g= × 100%0.892 g + 54.6 g= × 100%

= 1.61 %

11

%


ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(2)• จะตองเตมนากกรมเพอละลาย MgCl2 26.2 กรม ใหได

โสารละลายเขมขน 1.5 % โดยมวลมวล MgClมวล MgCl2

มวลMgCl2 + มวลนา%W/W = × 100%

26 226.226.2 + x g1.5% = × 100%

1 5% 1.5% 100% (26.2 + x g) = 26.2

0.393 + 0.015x = 26.2X = 1720.5 g


2. โมลารต (Molarity, M)• จานวนโมลของตวถกละลายในสารละลาย 1 ลตร

โมลตวถกละลาย (mol)ปรมาตรสารละลาย (litre)

M =

▪ 1 Litre = 1000 ml =1000 cm3 = 1 dm3ปรมาตรสารละลาย (litre)

▪ Molar →1 M (โมลาร) = 1 mol/dm3 = 1 mol/L• สารละลาย Ca(OH)2 เขมขน 0.05 mol/dm3 หมายถง

Ca(OH) 0 05 โมล ในสารละลาย 1 LCa(OH)2 0.05 โมล ในสารละลาย 1 L


ตวอยาง โมลารต• จงคานวณความเขมขนเปนโมลารตของสารละลาย KCl

ใซงประกอบดวย KCl จานวน 12.4 g ละลายอยในสารละลาย 900 cm3 (K=39 1 Cl=35 5)สารละลาย 900 cm (K=39.1, Cl=35.5)▪ สารละลาย 900 cm3 ม KCl อย mol12.4 g

74 6 g/mol

สารละลาย 1000 cm3 ม KCl อย mol

74.6 g/mol

12.4 g × 1000 ml

สารละลาย KCl เขมขน 0 1847 M (โ )

74.6 g/mol × 900 ml

สารละลาย KCl เขมขน 0.1847 M (โมลาร)


3. โมแลลต (Molality, m)• จานวนโมลของตวถกละลายในตวทาละลาย 1 กโลกรม

โมลตวถกละลาย (mol)มวลตวทาละลาย (kg)

m =

▪ 1 kg = 1000 gมวลตวทาละลาย (kg)

g(solute)

MW(solute)

▪ Molal → 1 m (โมแลล) = 1 mol/kg MW(solute)

•สารละลาย Ca(OH)2(aq) เขมขน 0.05 molal หมายถง มkg(solvent)

Ca(OH)2 0.05 โมล ในตวทาละลายนา 1 kg


ตวอยาง โมแลลต• จงหาความเขมขนเปนโมแลลตของสาร ละลาย NaCl ซง

ใ ประกอบดวย NaCl 5.0 กรม ในนา 200 กรม (Na = 23 0 Cl = 35 5)23.0 , Cl = 35.5)▪ นา 200 g ม NaCl จานวน = mol5.00 g

58 5 g/mol

นา 1000 g ม NaCl จานวน = mol58.5 g/mol5.0 g × 1000 g

58 5 g/mol × 200 g

สารละลาย NaCl เขมขน 0.427 m (โมแลล)58.5 g/mol × 200 g


4. เศษสวนโมล (Mole Fraction, x)• อตราสวนระหวางจานวนโมลของตวทาละลายหรอตวถก

โ ใ ไ ละลายตอจานวนโมลทงหมดในสารละลาย (ไมมหนวย)▪ ไมตองระบวาสารใดเปนตวทาละลายหรอตวถกละลาย ▪ ถาสารละลายประกอบดวยสาร A และสาร BnA nB

เศษสวนโมลของ A n จานวนโมลของสาร AnA + nB

xA = nA + nBxB =

•xA :เศษสวนโมลของ A nA : จานวนโมลของสาร A•xB :เศษสวนโมลของ B nB : จานวนโมลของสาร BB B

xA + xB = 117CHEMISTRY : KU‐KPS

www.chem.flas.kps.ku.ac.th

ตวอยาง เศษสวนโมล• สารละลายชนดหนงประกอบดวยนา 36.0 กรมและกล

โเซอรน [C3H5(OH)3] 46.0 กรม จงหาเศษสวนโมล ของนาและกลเซอรนนาและกลเซอรน▪ # โมลของนา (n1) = = 2.0 mol36.0 g

18 0 g/mol1

▪ # โมลของกลเซอรน (n2) = = 0.5 mol18.0 g/mol

46.0 g92.0 g/mol

▪ เศษสวนโมลของนา (x1) = = 0.8 g

2.0 mol(2.0+0.5) mol

▪ เศษสวนโมลของกลเซอรน (x2) = = 0.20.5 mol(2.0+0.5) mol


แบบฝกหด• เตรยมสารละลายโดย เตม NaCl 5.0 g ในขวดเชงปรมาตร

ไ เตมนาจนไดปรมาตร 100 ml นาหนกรวมของสารละลายเทากบ 104 8 g จงคานวณหาความเขมขนเทากบ 104.8 g จงคานวณหาความเขมขน▪ Molarity 0.086 mol

0.10 L

▪ % W/V0.10 L

5.0 g100 ml

× 100%

▪ % W/W▪ Molality

5.0 g104.8 g

× 100%

0 086 mol▪ Molality▪ Mole Fraction

0.086 mol0.1048-0.005 kg

0.086(0 086+5 54)XNaCl =

5.54(0 086+5 54)XH2O =

19

(0.086+5.54) (0.086+5.54)


แบบฝกหด-หาความเขมขน▪ MW(NaOH) 40 g/mol MW(H2O) 18 g/mol MW(C2H6O) 46 g/mol▪ d(H O) 1g/ml d(C H O) 0 78g/ml d(soln) 1 1 g/ml *▪ d(H2O) 1g/ml d(C2H6O) 0.78g/ml d(soln) 1.1 g/ml

• NaOH 0.5 mol + H2O 300 ml2

• NaOH 10.0 g + C2H5OH 1000 ml• NaOH 10.0 g + H2O → soln 120 g• NaOH(aq) 0.2 M 2.5 L

( ) l• NaOH(aq) 0.7 m 700 ml


สรป ความเขมขนsolutionsolventsolute === )3()2()1(

)(/)()( mLVgmd mlg =

)2()1()3(

)2()1()3(

VVV

mmm

+≠+=

• •%100)3(

)1(W/W% ×=

g)3(

)1()(M

L

molmolarity =

)3(g

%100)1(

W/V%g

)3(L

)1()(

moll lit• •%100

)3(

)(W/V% ×=

mL

g)2(

)()(m

Kgmolality =

• •%100)3(

)1(V/V% ×=

mL

mL

)2()1(

)1(1 molmol

molX

+=

21

)3(mL )2()1( molmol +CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

การแปลงปรมาณสารจานวน (อนภาค)

AN×6 02 1023 อนภาค/โมล

ปรมาณ (mol)6.02x1023 อนภาค/โมล

)(MW g×)(Vm lmL× )(MW mol×)(m mol

มวล (g)ปรมาตร (mL))( gd

22

)(mLgd×

การเจอจางสารละลาย (Dilution)• การเจอจางสารละลายคอการทาใหความเขมขนของตวถกละลายลดลง

โดยการเพมตวทาละลาย▪ ตวทาละลายเพมขน▪ ความเขมขนลดลง

โ▪ ปรมาณเนอสาร(โมลตวถกละลาย)เทาเดมโมลตวถกละลายกอนเจอจาง = โมลตวถกละลายหลงเจอจาง

C1V1 = C2V2

V1 +solvent

C1

V1

C1V1 C2V2

+solvent

25

C1V1 C2V2


การละลายได (Solubility)• สารละลายเกดขนไดอยางไร?• การทอนภาคของตวถกละลายเขาไปแทนทอนภาคของตว• การทอนภาคของตวถกละลายเขาไปแทนทอนภาคของตว

ทาละลายเกดขนไดเมอ▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลาย

▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวถกละลายทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวถกละลาย▪ สรางแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลายและตว

ถกละลายถกละลาย

Solvent

solvation

Solvent

Solution

26

Solute


ความรอนของการละลาย (ΔHsoln)• กระบวนการละลายของตวถกละลายในตวทาละลาย

ประกอบดวย▪ การทาลายแรงยดเหนยว Solvent Solvent และ▪ การทาลายแรงยดเหนยว Solvent-Solvent และ

Solute-Solute → ΔHdiss มคาบวก (ดดพลงงาน)▪ การเกดแรงยดเหนยว Solvent-Solute → ΔHbind มคา

ลบ (คายพลงงาน)ลบ (คายพลงงาน)▪ ความรอนของการละลาย ΔHsoln = ΔHdiss + ΔHbindsoln diss bind


ขนตอนการเกดสารละลาย

ΔHΔHdiss1 Endothermic (+)ΔH Endothermic (+)

Solvent

ΔHdiss1 ΔHdiss2 Endothermic (+)ΔHbind Exothermic (−)

ΔHSolvent ΔHbind

ΔHdiss2

Solution

Solute

NaCl(s) + H2O(l) → NaCl(aq)ΔHsolv=ΔHdiss(NaCl)+ΔHdiss(H2O)+ΔHbind(NaCl)

28

solv diss(NaCl) diss(H2O) bind(NaCl)


สารละลายอมตว (Saturated Solution)• คอสารละลายทมปรมาณตวถกละลายละลายอยมากทสด

ไ ไ เทาทจะเปนไปไดทอณหภมนนๆ▪ จะไมมการละลายเพมอกแมจะใสตวถกละลายเพม▪ จะไมมการละลายเพมอกแมจะใสตวถกละลายเพม▪ อาจสงเกตไดจากการทมตวถกละลายตกตะกอน

• ปรมาณของตวถกละลายทละลายไดในตวทาละลายใน สารละลายอมตว ณ อณหภมหนง เรยกวา สภาพการ

ละลายได (Solubility)ละลายได (Solubility)


สภาพการละลายได (solubility) • สภาพการละลายได คอ จานวนกรมของตวถกละลายทมากทสดท

ละลายไดในตวทาละลาย 100 กรม ในสภาวะสมดลละลายไดในตวทาละลาย 100 กรม ในสภาวะสมดล▪ สภาพการละลายไดขนกบ

• ชนดของตวทาละลาย• ชนดของตวถกละลาย

& • อณหภม & ความดน▪ สาหรบสารละลายนา (aqueous)

Solubility สมบตการละลายนา< 0.1 g ไมละลาย

0.1 – 1.0 g ละลายไดเลกนอย> 1 0 g ละลาย

30

> 1.0 g ละลายCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

สารละลายอมตวยวดยง (Supersaturated Solution)• สารละลายทมปรมาณตวถกละลายมากกวาสภาพละลายไดใน

สภาวะปกต เรยกวาสารละลายอมตวยวดยงสภาวะปกต เรยกวาสารละลายอมตวยวดยง▪ สารละลายอมตวยวดยงเปน สภาวะกงเสถยร (Metastable)

โ ▪ เมอถกกระตนจะมการเปลยนแปลงโดยตวถกละลายสวนเกน(ทมากกวาสภาพละลายได) จะตกตะกอน


สภาพละลายไดและอณหภม• การเปลยนแปลงอณหภมม

ผลโดยตรงตอสภาพละลายไดและการตก ตะกอนของไดและการตก ตะกอนของสารละลาย

*

*H2O 100 mL = 100 g

32

H2O 100 mL 100 g


ปจจยทมผลตอสภาพการละลาย1. ชนดของตวถกละลายและตวทาละลาย

แรงยดเหนยวระหวางอนภาคขนอยกบชนดของสาร▪ สารมขว แรงแบบมขว ( ส )▪ สารมขว ดงดดกนดวย แรงแบบมขว (มคาสง)▪ สารไมมขว ดงดดกนดวย แรงแบบไมมขว (มคาตา) ( )

• ถาแรงดงดดระหวางตวทาละลายและแรงดงดดระหวางตวถกละลายเปนชนดเดยวกน หรอ มคาใกลเคยงกน สารทงสองจะละลายกนไดสารทงสองจะละลายกนได


• แรงระหวางสารมขวดวยกน คอ dipole-dipole interaction Hydrogen bond และ Electrostatic interactionHydrogen bond และ Electrostatic interaction

• แรงระหวางสารไมมขวดวยกน คอ Van der Waals interactionตวถกละลาย ตวทาละลาย การละลาย

มขว มขว ละลายไดดมขว มขว ละลายไดดมขว ไมมขว ละลายไมได

ไมมขว มขว ละลายไมไดไมมขว ไมมขว ละลายได

▪ H2O + CCl4 → ?H O NH ?

34

▪ H2O + NH3 → ?CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

การละลายของสารประกอบไอออนก• สารประกอบไอออนกสวนใหญละลายนาได (นามขว)

เนองจากแรงดงดดระหวางนาและไอออนเนองจากแรงดงดดระหวางนาและไอออน▪ ขวลบของนา : ไอออนบวก▪ ขวบวกของนา : ไอออนลบ

• เกลอไอออนกบางชนดละลายนาไดนอยหรอไมละลาย เนองจากแรงดงดดระหวางไอออนบวกและไอออนลบมคาสงมาก เชน AgCl, Hg2Cl2 PbCl2 BaSO4 PbSO4 SrSO4(AgCl 0 0018 g / นา 1 ลตร ท 25 °C)(AgCl 0.0018 g / นา 1 ลตร ท 25 C)


การละลายของ NaCl ในนา• แรงดงดดระหวางขวของนากบไอออนบวก

และไอออนลบมคามากกวาแรงดงดดและไอออนลบมคามากกวาแรงดงดดระหวางไอออนบวกและลบของ NaCl ในโ โครงผลก

• Hydrated ion คอไอออนทถกลอมรอบดวยโมเลกลของนา

H d t d N + i36

Hydrated Na+ ionCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

2.อณหภม ป เมออณหภมเปลยน สารจะละลายมากขนหรอนอย ลง

ขนกบวาเปนกระบวนการดดหรอคายความรอน•ปฏกรยาดดความรอน (ΔH=+) เพม T สารละลายมากขน

/ 100

g H

2O)

•ปฏกรยาคายความรอน (ΔH=−)เพม T สารละลายนอยลง ty

(g s

olut

e /

เพม T สารละลายนอยลง

Solu

bilit


แบบฝกหด• ความรอนของสารละลาย LiCl(aq) มคา = −37.42 kJ/mol

และ สภาพการละลายไดของ LiCl(aq) ท 0 °C เทากบ 63.7 แล สภาพการล ลายไดของ LiCl(aq) ท 0 C เทากบ 63.7 g/100 ml ▪ การละลายของ LiCl คาย หรอ ดดความรอนการละลายของ LiCl คาย หรอ ดดความรอน

▪ ถาเพมอณหภม LiCl จะละลายมากขน หรอ นอยลง• คา ΔH เปนลบ การละลายเปนกระบวนการคายความรอนถาเพมอณหภม LiCl จะละลายมากขน หรอ นอยลง

▪ ทอณหภม 10 °C ถาสารละลายมปรมาณ LiCl 150 0 ในนา 200 • เมอเพมอณหภมจะทาใหสภาพการละลายลดลง (< 63.7 g/100ml)▪ ทอณหภม 10 °C ถาสารละลายมปรมาณ LiCl 150.0 g ในนา 200

ml สารละลายนเปนสารละลายแบบใดทอณหภม 10 °C สภาพละลายของสารละลายทสนใจมคาเทากบ• ทอณหภม 10 °C สภาพละลายของสารละลายทสนใจมคาเทากบ150g/200ml → 75.0 g/100 ml (> 63.7 g/100ml)*เปนสารละลายอมตวยวดยงเพราะสารทละลายสงกวาสภาพละลายได

38

เปนสารละลายอมตวยวดยงเพราะสารทละลายสงกวาสภาพละลายไดCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

3. ความดน กรณทตวถกละลายเปนแกส ถาความดนแกสเพม แกส

จะละลายไดมากขนจะละลายไดมากขนsolute (g) + solvent (l) solution (l)solute (g) solvent (l) solution (l)


สารละลายสมบรณแบบ (Ideal Solution)• ถาพลงงานทใชในการแยกตวถกละลายและแยกตวทา

ละลาย (ΔHdiss) มขนาดเทากบพลงงานทคายออกมาเมอตวถกละลายและตวทาละลายดงดดกน (ΔH ) ตวถกละลายและตวทาละลายดงดดกน (ΔHbind)

ΔHsoln = ΔHdiss + ΔHbind = 0 soln diss bind สารละลายทไดเรยกวา สารละลายสมบรณแบบ

▪ ΔHsoln = 0 → ideal solutionΔH 0 → id l l ti▪ ΔHsoln ≠ 0 → non-ideal solution


• สารละลายสมบรณแบบ คอสารละลายท solute และ ใ solvent มสมบตใกลเคยงกน คอ

▪ โครงสรางคลายกนโครงสรางคลายกน▪ ขนาดใกลเคยงกน

โ ป ▪ แรงดงดดระหวางโมเลกลเปนแบบเดยวกน

เชน SiCl4 + CCl4 ΔHsoln = 04 4 soln

Solvent บรสทธ Ideal Solution Non-ideal Solution

41

Solvent บรสทธ Ideal Solution Non ideal Solution


ความดนไอ (Vapor Pressure)• ความดนไอ คอ ความดนของสารในสภาวะแกสเหนอ

ของเหลว ทสมดลระหวางของเหลวและแกสทอณหภมนน ๆ▪ ความดนไอเกดจากสารทผวของของเหลวระเหยกลายเปนไอ▪ ความดนไอเกดจากสารทผวของของเหลวระเหยกลายเปนไอ

เนองจากสารทผวมแรงยดเหนยวนอยกวาสารดานลาง▪ ความดนไอขนกบชนดของสาร และอณหภม

สมดลระหวางไของเหลวและไอ


ความดนไอของสารละลายสมบรณแบบ• ราอลท (Raoult) ไดศกษาพฤตกรรมความดนไอของ

สารละลายสรปวา• ทอณหภมคงท ความดนไอของสารองคประกอบใน• ทอณหภมคงท ความดนไอของสารองคประกอบใน

สารละลาย (Pi) มคาเทากบผลคณระหวางเศษสวนi โมลของสาร (Xi) กบความดนไอของสารบรสทธ (Pi°)

P ° P

Pi° > Pi

Pi° Pi

Pi PiPi = xi × Pi°

43

สารบรสทธ (i) สารละลายCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

• ถาสารละลายประกอบดวยสาร A และ BP P °PA = xA × PA°PB = xB × PB°

P P PPtotal = PA + PB

▪ Ptotal = ความดนรวม▪ PA, PB = ความดนไอของสาร A และ B ในสารละลาย▪ P ° P ° ความดนไอของสาร A และ B บรสทธ▪ PA°, PB° = ความดนไอของสาร A และ B บรสทธ▪ xA, xB = เศษสวนโมลของสาร A และ B ในสารละลาย

• ถาสารละลายประกอบดวยสาร A, B, C …P P + P + P +

44

Ptotal = PA + PB + PC + …CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

• ถาทงตวทาละลาย(1)และตวถกละลาย(2)ระเหยได▪ Psoln = P1 + P2soln 1 2

= x1P°1 + x2P°2

re

Psoln

°

P2°

x1 + x2 = 1

Pre

ssu

r

P1 P

P1° x1 x2 1

Psoln = P1 + P2

| | | | |

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

P P1 P2

• ถาตวถกละลาย(2)ไมระเหยและไมแตกตว (P2= 0)▪ P = P = x P °

x1

45

▪ Psoln = P1 = x1P1CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

จงหาความดนไอของสารละลาย H2O/EtOH• Vapor Pressure▪ H2O 17.5 mmHg = P°H2O2 H2O▪ EtOH (C2H5OH) 67.5 mmHg = P°EtOH

• พจารณาเศษสวนโมลของ EtOH▪ XEtOH = 0 สารละลายมแต H2O PEtOH= 0 PH2O = P°H2O▪ XEtOH = 1 สารละลายมแต EtOH PEtOH= P°EtOH PH2O = 0

80-

70-

60-

sure

P°EtOH P = PEtOH+PH2O

P = X ×P°50-

40-

30-Vapo

r Pres

s PEtOH = XEtOH ×P°EtOH

PH2O = (1-XEtOH) ×P°H2OPEtOH

P

30

20-

10-

V

P°H2O

P (XEtOH=0) = 0 + P°H2O

P (XEtOH=1) = P°EtOH + 0 PH2O

46

0-ı ı ı ı ı ı ı ı ı ı ı0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0XEtOH

P (XEtOH=0.3) = 0.3P°EtOH + 0.7P°H2O


ตวอยาง ความดนไอ• จงหา Psoln ท 30°C ของสารละลายสมบรณแบบซง

ประกอบดวย C H OH และ C H OH โดย X = 0 75 ประกอบดวย C2H5OH และ C3H8OH โดย XEtOH = 0.75 P°EtOH =79.1 torr P°PrOH = 27.6 torr

P P PPsoln = PEtOH + PPrOH

=(0.75x79.1) + (0.25x27.6) torrP°P°

EtOH-80

-60Pss

ure

P°PrOH

-40

20

Psoln

Pre

s

| | | | |

0 00 0 25 0 50 0 75 1 00PPrOHPEtOH

-20

-0

47

xEtOH

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

ความดนไอของสารละลายไมสมบรณแบบ• สารละลายไมสมบรณแบบไมเปนไปตามกฎของราอลท

• กฎของเฮนรสาหรบสารละลายเจอจาง ความดนไอของตวถกละลายแปรผนตามความเขมขนของตวถกละลาย: P2 = k2X2 โดยk เปนคาคงทk2 เปนคาคงท

• สาหรบสารละลายไมสมบรณแบบ▪ ตวทาละลาย ใชกฎราอลท P1 = X1P1°

▪ ใ P k X▪ ตวถกละลาย ใชตามกฎของเฮนร P2 = k2X2Psoln = P1 + P2= X1P1

° + K2X2


เสนกราฟความดนไอของสลล.ไมสมบรณแบบ

Psoln = PA + PBsoln A B

• เมอ XA นอยe

Psoln

▪ A นอย (solute): Henry’s Law▪ B มาก (solvent): Raoult’s LawPP

ress

ure

• เมอ XA มาก| | | | |

PBPAP

▪ A มาก (solvent): Raoult’s Law▪ B นอย (solute): Henry’s Law

XA

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

B นอย (solute): Henry s Law


สมบตคอลลเกทฟ• สมบตทางกายภาพของสารละลายทขนกบความเขมขน

ของอนภาคตวถกละลายในสารละลาย และ ชนดของตวของอนภาคตวถกละลายในสารละลาย และ ชนดของตวทาละลาย (ไมขนกบชนดของตวถกละลาย)

1. การลดตาลงของความดนไอ 2. การสงขนของจดเดอด

3. การลดตาลงของจดเยอกแขง3. การลดตาลงของจดเยอกแขง4. ความดนออสโมตก


1. การลดตาลงของความดนไอ• ถาสารละลายม solute ทไมระเหย ผวหนาสารละลายจะม

จานวนโมเลกลของ solvent นอยลง เพราะมโมเลกล solute จานวนโมเลกลของ solvent นอยลง เพราะมโมเลกล solute ปะปนอย

Solvent บรสทธ Solute ระเหยได Solute ไมระเหย• สตรทวไป Psolution = Psolvent + Psolute

• Raoult’s Law: P l ti = X l tP° l t

51

• Raoult s Law: Psolution XsolventP solvent


• การคานวณหาความดนไอทลดตาลง▪ ตวทาละลายบรสทธ P = P°solvent

▪ ตวทาละลาย+ตวถกละลายP = X P°Psolution = XsolventP°solvent

▪ ความดนไอทลดตาลงความดนไอทลดตาลงΔP = P°solvent – XsolventP°solvent

ΔP = (1–Xsolvent) P°solvent

P = X P52

ΔP = Xsolute P°solvent CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

ตวอยาง การลดลงของความดนไอ• สารละลายซโครส (C12H22O11) หนก 68 g ในนา 1 kg

ไ ทอณหภม 28°C ความดนไอของนาบรสทธทอณหภมนมคาเทากบ 28 35 torr จงหาความดนไอของสารละลายคาเทากบ 28.35 torr จงหาความดนไอของสารละลาย

mol 20.0g/mol 3.342

g 68==sucrosen

200

mol 56.55g/mol 8.01

g 0001==watern

9964.02005655

56.55

0036.020.056.55

20.0

==

=+

=

water

sucrose

X

X

torr25.28

torr35.289964.0

20.056.55

=

×==

+owaterwaterlnso

water

PXP

53CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th หม 701 ภาค 1/2556 (ฟสกส/การสอนวทยฯ) พบทผด

torr25.28

2. การสงขนของจดเดอด และการลดตาลงของจดเยอกแขง

• เมอความดนไอของสารเปลยนแปลงไปเนองจากอทธพล ป ไปของตวถกละลาย จดเดอดและจดเยอกแขงกจะเปลยนไป

ดวย▪ จดเดอด (boiling point) คอ สภาวะทของเหลวและแกส

ใ อยในสมดลกน▪ จดเยอกแขง (freezing point) คอ สภาวะทของแขงและ g p

ของเหลวอยในสมดลกน


แผนผงวฏภาค (Phase Diagram)

e

1atm

Pres

sure

P

TemperatureTF TB


• อณหภมทจดเดอด (Boiling point Temperature, TB) (F i i t และ อณหภมทจดเยอกแขง (Freezing point

Temperature, Tf) ของสารขนกบความดนp , f

▪ ท ความดน 1 atm อณหภม

Phase Diagram

ทจดเดอดและจดเยอกแขงเรยกวา จดเดอดปกตเรยกวา จดเดอดปกต(normal boiling point) และ

1 atm

จดเยอกแขงปกต (normal freezing point) Tf TB

56

g pCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

Phase Diagrams of Pure Solvent & Solution•เมอความดนไอของตวทาละลายเปลยนแปลงไปเนองจากความเขมขนของตวถกละลาย phase diagram จะเปลยนแปลงเขมขนของตวถกละลาย phase diagram จะเปลยนแปลง

▪ คาจดเดอดทเพมขน(ΔTb)TTT =Δ '

▪ คาจดเยอกแขงทลดลง(ΔTf)Solution

bbb TTT −=Δ

f'fff TTT −=Δ

ทง ΔTb และ ΔTf มคาเปนบวกTb’Tf

’

ΔTf ΔTb

57

TbTf


• คา Tb และ Tf ทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขนของ ( l )ใ ( l )ตวถกละลาย(solute)ในตวทาละลาย(solvent)

ΔTb= kb·m

K molal boiling point constant

ΔTf= Kf·m

K molal freezing point constantKb = molal boiling point constant

m = solute molality (mol/kg)

Kf = molal freezing point constant

m = solute molality (mol/kg)

T’b = Tb + ΔTb T’f = Tf − ΔTf

• คา K และ K เปนคาคงททขนกบชนดของตวทาละลาย(solution) (solvent) (solution) (solvent)

58

• คา Kf และ Kb เปนคาคงททขนกบชนดของตวทาละลายCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

• Kb คอคาอณหภมจดเดอดของสารละลายทเพมขนเมอมโ ใsolute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kg

• K คอคาอณหภมจดเยอกแขงของสารละลายทลดลงเมอ• Kf คอคาอณหภมจดเยอกแขงของสารละลายทลดลงเมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kgg

สาร Tf (°C) Kf (°C/m) Tb (°C) Kb (°C/m)

Water 0.00 1.853 100.00 0.515Benzene 5.53 5.12 80.10 2.53

CCl4 -22.95 29.8 76.75 4.48Camphor 178 75 37 7 207 42 5 61

59

Camphor 178.75 37.7 207.42 5.61CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

แบบฝกหด• จงเปรยบเทยบ ΔTb และ Tb ของสารละลายตอไปน

ตวทาละลาย ตวถกละลาย* molality

Water นาตาล 0 5Water นาตาล 0.5Water Ethylene glycol 0.5Water Ethylene glycol 1.0CCl Ethylene glycol 1 0CCl4 Ethylene glycol 1.0

* ตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตว


แบบฝกหด• จงหาจดเดอดของสารละลายซงประกอบดวยตวถก

ใ ละลายหนก 28.0 กรม (MW=64) ในนา 850 กรมg 1028

l lmol

kgmolgg

Molality

51504375.0

850.01

/640.28 ×=

molalkg

515.0850.0

==

mkT bb=Δ

C

molalmolalC

bb

o

o

2650

515.0515.0

=

=

C265.0

( )C

CTTT bbb

o

o

265100

265.00.100' +=Δ+=

61

Co265.100=CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

แบบฝกหด• เมอตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตวหนก 4.50 g

ใ ไ ละลายในนา 125 g ไดสารละลายซงมจดเยอกแขง–0 372 °C จงหานาหนกโมเลกลของตวถกละลาย0.372 C จงหานาหนกโมเลกลของตวถกละลาย

fff CCCTTT 372.0)372.0(0' =−−=−=Δ ooo

molalC

f

fff molal

C

k

TmmkT 201.0

853.1

372.0==

Δ=→=Δ o

o

molalf

molkgmmolkg

molm 025.0125.0201.0)2()1(

)2(

)1(=×=×=→=

molg

mol

g

mol

gMW

MW

gmol

kg

180025.0

50.4

)1(

)1()1(

)1(

)1()1(

)2(

===→=


molmolMW 025.0)1()1(

3. ความดนออสโมตก• ความดนออสโมตกคอผลตางระหวางความดนของสารละลายท

มความเขมขนไมเทากนซงแยกกนดวยเยอกงผานมความเขมขนไมเทากนซงแยกกนดวยเยอกงผาน(semipermeable membrane)

S i bl M bSemi-permeable Membrane

▪ ความสามารถของตวทาละลายในการลอดผานเยอกงผานจะลดลง ไ เมอเมอความเขมขนของตวถกละลายทไมสามารถลอดผานเยอกง

ผานเพมขน ทาใหระดบของเหลวระหวางสองฝงของเยอกงผานมคาไมเทากน

63

คาไมเทากนCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

• ผลตางของความสงของสารละลายแปรผนโดยตรงกบผลตางความเขมขนของสารละลายความเขมขนของสารละลาย

• เมอเพมความดนใหกบสารดานทมความเขมขนสง จะทาใหม R O iการเคลอนทยอนกลบ เรยกวา Reverse-Osmosis

• ความดนททาใหความสงของสารทงสองฝงเทากน เรยกวาความดนออสโมตก (π) π

C C

Δh

C C

C > C Δh ∝ C – C

CA CBCA CB

π ∝ Δh

64

CA > CB Δh ∝ CA – CB π ∝ ΔhCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

• ความดนออสโมตกระหวางตวทาละลาย(C=0)และสารละลายซงแยกออกจากกนดวยเยอกงผานสามารถหาสารละลายซงแยกออกจากกนดวยเยอกงผานสามารถหาไดจากกฎของ Van’t Hoffฎ

RTV

nnRTV =→= ππ

VMRT=π

π = ความดนออสโมตก (atm)M = ความเขมขนของสารละลาย (mol/L)R = คาคงทของแกส (0.0821 L⋅atm/K⋅mol) T = อณหภม (K)

65

T = อณหภม (K)CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

ตวอยาง ความดนออสโมตก• ทอณหภม 4 °C สารละลายทมฮโมโกลบน หนก 80 g ใน

โ สารละลาย 1 L มความดนออสโมตก 0.026 atm จงหานาหนกโมเลกลของฮโมโกลบน

RTnπ

หานาหนกโมเลกลของฮโมโกลบนRT

n=π

K15277Latmg80 ⋅⎟⎞

⎜⎛

RTV

=π RTV

K 15.277Latm 0820g 80atm 0260

×=L 1

K 15.277

Kmol

Latm082.0

g 80atm 026.0

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

MW

K15277Lt80 ⎞⎛

L 1Kmol 082.0g

atm 026.0×

=MW

K 15277Latmg 80 ×

L 1

K 15.277

Kmol

Latm 082.0

atm 026.0

g80

⋅⋅

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=MW

L 1K 15.277

Kmol

Latm 082.0atm 026.0g 80

××=MW


สารละลายอเลกโทรไลต (Electrolyte solution)• สารอเลกโทรไลต: สารทแตกตวเปนไอออนเมออยในนา• ตวถกละลายอาจแบงออกไดเปน▪ สารอเลกโทรไลตแก (แตกตวทงหมด)▪ สารอเลกโทรไลตแก (แตกตวทงหมด)▪ สารอเลกโทรไลตออน (แตกตว << 100%)▪ สารนอนอเลกโทรไลต (ไมมการแตกตว)

ป โ ไ • การแตกตวของตวถกละลายทเปนสารอเลกโทรไลตจะทาใหความเขมขนของอนภาคตวถกละลายเพมมากขน สงผลถงสมบตคอลลเกทฟของสารละลาย


สมบตคอลลเกทฟของสารละลายอเลกโทรไลตอณหภมจดเยอกแขงทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขนของตวถกละลาย ?ละลาย ?สารละลายนอนอเลกโทรไลต สารละลายอเลกโทรไลตแกสาร m ΔTf, °C สาร m ΔTf, °C

Gl i 0 100 0 187 HCl 0 100 0 352Glycerin 0.100 0.187 HCl 0.100 0.352

Sucrose 0.100 0.188 KNO3 0.100 0.331

Dextrose 0.100 0.186 KCl 0.100 0.345

Sucrose 0.200 0.376 Na2SO4 0.100 0.4342 4

Dextrose 0.200 0.372 CaCl2 0.100 0.494

Dextrose 0 300 0 558 NiCl 0 100 0 538

68

Dextrose 0.300 0.558 NiCl2 0.100 0.538


ตวอยาง สมบตคอลลเกทฟของสลล.อเลกโทรไลต• สลล. HCl ความเขมขน 0.1 m▪ กอนแตกตว หลงแตกตว

HCl → H+(aq) + Cl−(aq)( q) ( q)0.1 m 0.1 m 0.1 m

▪ ความเขมขนอนภาคของตวถกละลายเทากบ 0 1+0 1 ▪ ความเขมขนอนภาคของตวถกละลายเทากบ 0.1+0.1 = 0.2 m

▪ ΔTf = Kf⋅m= 1.8 °C/m x 0.2 m= 0.36 °C


• ความเขมขนของอนภาคตวถกละลายอเลกโตรไลทขนกบจานวนไอออนทแตกตวไดจานวนไอออนทแตกตวได▪ NaCl → Na+(aq) + Cl-(aq)( q) ( q)

ΔTf = Kf ⋅ (2 x mNaCl)

▪ Na2SO4 → 2Na+(aq) + SO42- (aq)

ΔTf = Kf ⋅ (3 x mNa2SO4)f f ( Na2SO4)

• ในความเปนจรง การแตกตวของสารอเลกโตรไลทจะลดลงเมอความเขมขนเพมขน ทาใหคาการเปลยนแปลงจดเดอดจดหลอมเหลวทวดไดตางจากทคานวณได

70

หลอมเหลวทวดไดตางจากทคานวณไดCHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

Van’t Hoff Factor• Van’t Hoff Factor (i) คอจานวนไอออนทแตกตวจรงของ

โ ไ ตวถกละลายอเลกโตรไลท มคาขนกบความเขมขนจานวน i f t ทความเขมขนสารจานวน

ioni factor ทความเขมขน

dilute 0.001m 0.01 m 0.1 m

กลโคส 1 1 1 1 1NaCl 2 2.00 1.97 1.94 1.87

MgSO 2 2 00 1 82 1 53 1 21MgSO4 2 2.00 1.82 1.53 1.21K2SO4 3 3.00 2.84 2.69 2.32


ผลของ i Factor ตอสมบตคอลลเกทฟ• สมบตคอลลเกทฟจะขนกบจานวนไอออนทแตกตว(i)ได

โ ไ จรงของตวถกละลายอเลกโตรไลท▪ P = i xsolute⋅P

°solvsolute solv

▪ ΔTf = i Kf ⋅mΔT = i K m▪ ΔTb = i Kb⋅m▪ π = i MRT

• เราสามารถหาคา i ไดจากสมบตคอลลเกทฟทวดได เชนคา ΔT ทวดไดของสารละลายอเลกโทรไลต

i =คา ΔTf ทวดไดของสารละลายอเลกโทรไลต

คา ΔTf ทคานวณไดของสารละลายนอนอเลกโทรไลต


i factor และปรมาณการแตกตวเปน ion• คาสมประสทธการแตกตว (α) หาไดจาก

α =1

1−=

iปรมาณตวถกละลายทแตกตวจรงปรมาณตวถกละลายกอนการแตกตว

i = Van’t Hoff factor ไ ไ

1−nปรมาณตวถกละลายกอนการแตกตว

n = จานวนไอออนทไดจากการแตกตวของตวถกละลาย(เชน NaCl → Na+ + Cl− n=2)

ถาไมมการแตกตว M=10ถามการแตกตว 30% (α 0 3) ถามการแตกตว 30% (α=0.3)

รวม M = 7+(2x3) = 13

73

i = 13/10 = 1.3αα ni +−= 1 CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

ตวอยาง i-factor• NaCl ม i factor 1.87 จงคานวณหา สปส. การแตกตว▪ NaCl → Na+ + Cl− (n=2)

187187.0

12

187.1 =−

−=α

▪ % การแตกตวเทากบ

%10087.0% ×=α%87 =


แบบฝกหด• ถาสารละลาย NaCl(aq) ความเขมขน 1 molal มจดเยอก

° ป l ใแขง -3.4 °C จงหาคา สปส.การแตกตวของ NaCl ในสารละลายน

⋅=Δ mikT ff

83.1/85311

4.3=

×=

Δ=

molalCmolal

C

mk

Ti f

ff

o

o

/853.11 × molalCmolalmk f

830183.11

=−

=−

=iα 83.0

121=

−=

−=

nα

การแตกตวเทากบ 83%75

การแตกตวเทากบ 83%CHEMISTRY : KU‐KPS www.chem.flas.kps.ku.ac.th

Documents

Everyone has Problems, but Chemists have Solutions สารละลายpirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC56-07Solution-BW.pdf · ของเหลว แก๊ส น้ําโซดา