Everyone has Problems, but Chemists have Solutions

สารละลาย

SolutionSolutionสาขาวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

1

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

เนอหา

1. สารละลายคออะไร

2. ความเขมขนของสารละลาย

3 กร บวนการเกดสารล ลาย3. กระบวนการเกดสารละลาย

4. กฎของราอลท กฎของเฮนร

5. สมบตคอลลเกทฟและi-factor

2

สารละลาย สารละลาย (Solution) คอของผสมเนอเดยว

(homogeneous mixture) ซงเกดจากสารตงแต 2 ชนด(homogeneous mixture) ซงเกดจากสารตงแต 2 ชนด

ขนไป

▪ สารละลายมสมบตคลายกบสมบตของสารองคประกอบ▪ มวลของสารละลายเทากบมวลขององคประกอบรวมกนมวลของสารละลายเทากบมวลขององคประกอบรวมกน

▪ ไมมการเกดปฏกรยาเคมระหวางสารแตละชนด ตวอยาง นาตาล(20 g) + นา(100 g) = นาเชอม(120 g)

หวาน หวาน

3

หวาน หวาน

องคประกอบของสารละลาย การละลาย (dissolve) คอการทสารชนดหนง (ตวถกละลาย)แตกตวออกเปนอนภาคเลก ๆ และแทรกตวในสารอกชนด ๆหนง (ตวทาละลาย) โดยทวไปเราอาจพจารณาวา

▪ สารทมปรมาณมากกวาเปน ตวทาละลาย (solvent)( )

▪ สารทมปรมาณนอยกวาเปน ตวถกละลาย (solute)

▪ สารละลายทมนาเปนตวทาละลายเรยกวา aqueous ▪ สารละลายทมนาเปนตวทาละลายเรยกวา aqueous solution(aq)

Solute Solvent

4K2Cr2O7(aq) K2Cr2O7(s) Dissolve

ชนดของสารละลาย

ประเภทประเภท SolventSolvent SoluteSolute ตวอยางตวอยางแกส แกส อากาศ

ไ ใสารละลายแกส

แกส ของเหลว ไอนาในอากาศ

แกส ของแขง ไอโอดนในแกส ของแขง ไอโอดนในอากาศ

ของเหลว

แกส นาโซดา

5สารละลาย

ว

ของเหล ของเหลว แอลกอฮอลใน

ความเขมขนของสารละลายความเขมขนของสารละลายแสดงถงอตราสวนระหวางปรมาณตวถกละลายและตวทาละลายหรอสารละลาย1. ความเขมขนรอยละ

• รอยละโดยมวลรอยละโดยมวล• รอยละโดยปรมาตร• รอยละโดยมวลตอปรมาตร

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

6

1. ความเขมขนรอยละ รอยละโดยมวล (% by weight)

มวลตวถกละลาย (g)

โ ป

มวลตวถกล ลาย (g)

มวลสารละลาย (g)%W/W = 100%

รอยละโดยปรมาตร (% by volume)ปรมาตรตวถกละลาย (ml)

%V/V = 100%

รอยละโดยมวลตอปรมาตร (% i ht b l )

ปรมาตรสารละลาย (ml)%V/V = 100%

รอยละโดยมวลตอปรมาตร (% weight by volume)มวลตวถกละลาย (g)

ป %W/V = 100%

7

ปรมาตรสารละลาย (ml)% / 00%

NaOH เขมขน 5% โดยมวล

▪ ในสารละลาย 100 กรม ม NaOH ละลายอย 5 กรม

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

สารละลายเอทานอลเขมขน 30% โดยปรมาตร สารละลายเอทานอลเขมขน 30% โดยปรมาตร

▪ สารละลาย 100 cm3 มเอทานอลละลาย อย 30 cm3

3 ไ 3▪ การเตรยม ตวงเอทานอล 30 cm3 เตมนาจนได สลล. 100 cm3

สารละลาย NaCl เขมขน 15 % โดยมวลตอปรมาตร

▪ สารละลาย 100 cm3 มตวถกละลาย NaCl 15 กรม

▪ การเตรยม ชง NaCl 15 กรม เตมนาจนไดสารละลาย 100 cm3

8

ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(1)

เมอละลายโพแทสเซยมคลอไรด(KCl) 0.892 กรม

ในนา 54 6 กรม สารละลายทไดจะมความเขมขนในนา 54.6 กรม สารละลายทไดจะมความเขมขน

รอยละเทาไรโดยมวล

มวลตวถกละลาย (g)

มวลสารละลาย (g)%W/W = 100%

มวล KCl (g)

มวล (KCl + นา) (g)%W/W = 100%

0 892 g0.892 g

0.892 g + 54.6 g= 100%

1 61 %

9

= 1.61 %

ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(2)

จะตองเตมนากกรมเพอละลาย MgCl2 26.2 กรม ให

ไดสารละลายเขมขน 1 5 % โดยมวลไดสารละลายเขมขน 1.5 % โดยมวล

มวล MgCl2M Cl

%W/W = 100%มวลMgCl2 + มวลนา

26.226.2 + x g

1.5% = 100%26.2 + x g

1.5%

100%(26.2 + x g) = 26.2

0.393 + 0.015x = 26.2

X = 1720 5 g

10

X = 1720.5 g

2. โมลารต (Molarity, M) จานวนโมลของตวถกละลายในสารละลาย 1 ลตร

โมลตวถกละลาย (mol)โมลตวถกละลาย (mol)

ปรมาตรสารละลาย (litre)M =

▪ 1 Litre = 1000 ml =1000 cm3 = 1 dm3

▪ Molar 1 M (โมลาร) = 1 mol/dm3 = 1 mol/LMolar 1 M (โมลาร) 1 mol/dm 1 mol/L

สารละลาย Ca(OH)2 เขมขน 0.05 mol/dm3 หมายถง

Ca(OH)2 0.05 โมล ในสารละลาย 1 L

11

ตวอยาง โมลารต

จงคานวณความเขมขนเปนโมลารตของสารละลาย

KCl ซงประกอบดวย KCl จานวน 12 4 g ละลายอยKCl ซงประกอบดวย KCl จานวน 12.4 g ละลายอย

ในสารละลาย 900 cm3 (K=39.1, Cl=35.5)12 4 ▪ สารละลาย 900 cm3 ม KCl อย mol12.4 g

74.6 g/mol

สารละลาย 1000 cm3 ม KCl อย mol12.4 g 1000 ml

74.6 g/mol 900 ml

สารละลาย KCl เขมขน 0.1847 M (โมลาร)

12

3. โมแลลต (Molality, m)จานวนโมลของตวถกละลายในตวทาละลาย 1 กโลกรม

โมลตวถกละลาย (mol)โมลตวถกละลาย (mol)

มวลตวทาละลาย (kg)m =

▪ 1 kg = 1000 g

▪ Molal 1 m (โมแลล) = 1 mol/kg

g(solute)MW(solute)

Molal 1 m (โมแลล) 1 mol/kg

สารละลาย Ca(OH) (aq) เขมขน 0 05 molal หมายถงkg(solvent)

สารละลาย Ca(OH)2(aq) เขมขน 0.05 molal หมายถง

มCa(OH)2 0.05 โมล ในตวทาละลายนา 1 kg

13

ตวอยาง โมแลลต

จงหาความเขมขนเปนโมแลลตของสาร ละลาย NaCl

ซงประกอบดวย NaCl 5 0 กรม ในนา 200 กรม (Na ซงประกอบดวย NaCl 5.0 กรม ในนา 200 กรม (Na

= 23.0 , Cl = 35.5)

5 00 ▪ นา 200 g ม NaCl จานวน = mol

5.00 g

58.5 g/mol5.0 g 1000 g

นา 1000 g ม NaCl จานวน = mol

สารละลาย NaCl เขมขน 0 427 m (โมแลล)

g g

58.5 g/mol 200 g

สารละลาย NaCl เขมขน 0.427 m (โมแลล)

14

4. เศษสวนโมล (Mole Fraction, x) อตราสวนระหวางจานวนโมลของตวทาละลายหรอตว

ถกละลายตอจานวนโมลทงหมดในสารละลาย (ไมมถกละลายตอจานวนโมลทงหมดในสารละลาย (ไมม

หนวย)ไ ใ ป ▪ ไมตองระบวาสารใดเปนตวทาละลายหรอตวถกละลาย▪ ถาสารละลายประกอบดวยสาร A และสาร B

n n

• เศษสวนโมลของ A จานวนโมลของสาร A

nA

nA + nBxA =

nB

nA + nBxB =

•xA :เศษสวนโมลของ A nA : จานวนโมลของสาร A

•xB :เศษสวนโมลของ B nB : จานวนโมลของสาร B

15

xA + xB = 1

ตวอยาง เศษสวนโมล

สารละลายชนดหนงประกอบดวยนา 36.0 กรมและ

กลเซอรน [C H (OH) ] 46 0 กรม จงหาเศษสวนโมลกลเซอรน [C3H5(OH)3] 46.0 กรม จงหาเศษสวนโมล

ของนาและกลเซอรน36 0 ▪ # โมลของนา (n1) = = 2.0 mol

▪ # โมลของกลเซอรน ( ) 0 5 l

36.0 g

18.0 g/mol46.0 g▪ # โมลของกลเซอรน (n2) = = 0.5 mol

▪ เศษสวนโมลของนา (x1) = = 0.8

92.0 g/mol2.0 mol

(2 0 0 5) l1

▪ เศษสวนโมลของกลเซอรน (x2) = = 0.2(2.0+0.5) mol

0.5 mol

(2.0+0.5) mol

16

( )

แบบฝกหด เตรยมสารละลายโดย เตม NaCl 5.0 g ในขวดเชง

ปรมาตรเตมนาจนไดปรมาตร 100 ml นาหนกรวมของปรมาตรเตมนาจนไดปรมาตร 100 ml นาหนกรวมของ

สารละลายเทากบ 104.8 g จงคานวณหาความเขมขน

▪ Molarity

▪ % W/V

0.086 mol0.10 L5.0 g

100 l 100%% W/V

▪ % W/W

100 ml 100%

5.0 g104.8 g 100%

▪ Molality

▪ Mole Fraction

0.086 mol0.1048-0.005 kg

0.086X =

17

Mole Fraction (0.086+5.54)XNaCl =

5.54(0.086+5.54)XH2O =

การละลายได (Solubility) สารละลายเกดขนไดอยางไร?

การทอนภาคของตวถกละลายเขาไปแทนทอนภาค

ของตวทาละลายเกดขนไดเมอ▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลาย

▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวถกละลาย▪ สรางแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลายและสรางแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลายและตวถกละลาย

solvation

Solvent

Solution

18

Solute

ความรอนของการละลาย (Hsoln) กระบวนการละลายของตวถกละลายในตวทาละลาย

ประกอบดวยประกอบดวย

▪ การทาลายแรงยดเหนยว Solvent-Solvent และ

Solute-Solute Hdiss มคาบวก (ดดพลงงาน)

▪ การเกดแรงยดเหนยว Solvent-Solute Hbi d มคาการเกดแรงยดเหนยว Solvent Solute Hbind มคาลบ (คายพลงงาน)

H H + H▪ ความรอนของการละลาย Hsoln = Hdiss + Hbind

19

ขนตอนการเกดสารละลาย

Hdiss1

Hdiss1 Endothermic (+)Hdiss2 Endothermic (+)H E th i ( )

Solvent

Hbind Exothermic ()

Hbind

H

Hbind

Solute

Hdiss2 Solution

Solute

NaCl(s) + H2O(l) NaCl(aq)

20

2Hsolv=Hdiss(NaCl)+Hdiss(H2O)+Hbind(NaCl)

สภาพการละลายได (solubility) สภาพการละลายได คอ จานวนกรมของตวถกละลายทมากทสดทละลายไดในตวทาละลาย 100 กรม ในสภาวะสมดล ▪ สภาพการละลายไดขนกบ

• ชนดของตวทาละลาย• ชนดของตวถกละลาย• อณหภม & ความดน

▪ สาหรบสารละลายนา (aqueous)

Solubility สมบตการละลายนา

0.1 g ไมละลาย

0 1 – 1 0 g ละลายไดเลกนอย

21

0.1 1.0 g ละลายไดเลกนอย

1.0 g ละลาย

สภาพละลายไดและอณหภม

การเปลยนแปลงอณหภม

มผลโดยตรงตอสภาพมผลโดยตรงตอสภาพ

ละลายไดและการตก

ตะกอนของสารละลาย

*

22*H2O 100 mL = 100 g

ปจจยทมผลตอสภาพการละลาย1. ชนดของตวถกละลายและตวทาละลาย

แรงยดเหนยวระหวางอนภาคขนอยกบชนดของสารแรงยดเหนยวระหวางอนภาคขนอยกบชนดของสาร

▪ สารมขว ดงดดกนดวย แรงแบบมขว (มคาสง)

▪ สารไมมขว ดงดดกนดวย แรงแบบไมมขว (มคาตา)

ถาแรงดงดดระหวางตวทาละลายและแรงดงดด

ระหวางตวถกละลายเปนชนดเดยวกน หรอ มคา

ใกลเคยงกน สารทงสองจะละลายกนได

23

แรงระหวางสารมขวดวยกน คอ dipole-dipole interaction Hydrogen bond และ Electrostatic interaction

แรงระหวางสารไมมขวดวยกน คอ Van der Waals interaction

ตวถกละลาย ตวทาละลาย การละลายตวถกละลาย ตวทาละลาย การละลาย

มขว มขว ละลายไดด

มขว ไมมขว ละลายไมไดมขว ไมมขว ละลายไมได

ไมมขว มขว ละลายไมได

ไ ไ ไ

▪ H2O + CCl4 ?ไมมขว ไมมขว ละลายได

24

▪ H2O + NH3 ?

การละลายของสารประกอบไอออนก สารประกอบไอออนกสวนใหญละลายนาได (นาม

ขว) เนองจากแรงดงดดระหวางนาและไอออน)

▪ ขวลบของนา : ไอออนบวก

ไ▪ ขวบวกของนา : ไอออนลบ

เกลอไอออนกบางชนดละลายนาไดนอยหรอไมละลายเนองจากแรงดงดดระหวางไอออนบวกและไอออนลบมคา

สงมาก เชน AgCl, Hg2Cl2 PbCl2 BaSO4 PbSO4 SrSO4 (AgCl 0.0018 g / นา 1 ลตร ท 25 °C)

25

การละลายของ NaCl ในนา แรงดงดดระหวางขวของนากบ

ไอออนบวกและไอออนลบมคา

มากกวาแรงดงดดระหวางไอออน

บวกและลบของ NaCl ในโครงผลกบวกและลบของ NaCl ในโครงผลก

Hydrated ion คอไอออนทถก

โ ลอมรอบดวยโมเลกลของนา

26Hydrated Na+ ion

2.อณหภมเมออณหภมเปลยน สารจะละลายมากขนหรอนอย

ลงขนกบวาเปนกระบวนการดดหรอคายความรอน

ป ปฏกรยาดดความรอน (H=+)

เพม T สารละลายมากขน g H 2

O)

ปฏกรยาคายความรอน (H=)

g

solu

te / 1

00 g

เพม T สารละลายนอยลงSo

lubi

lity (

27

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

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

• คาH เปนลบ การละลายเปนกระบวนการคายความรอน

▪ ถาเพมอณหภม LiCl จะละลายมากขน หรอ นอยลง

• คาH เปนลบ การละลายเปนกระบวนการคายความรอน

• เมอเพมอณหภมจะทาใหสภาพการละลายลดลง ( 63 7 g/100ml)

▪ ทอณหภม 10 C ถาสารละลายมปรมาณ LiCl 150.0 g ในนา200 ml สารละลายนเปนสารละลายแบบใด

เมอเพมอณหภมจะทาใหสภาพการละลายลดลง ( 63.7 g/100ml)

• ทอณหภม 10 C สภาพละลายของสารละลายทสนใจมคาเทากบ

150g/200ml 75.0 g/100 ml ( 63.7 g/100ml)*

28

คาทไดแสดงวาสารละลายเปนสารละลายอมตวยวดยงเนองจาก

ปรมาณสารทละลายสงกวาสภาพละลายได

3. ความดนกรณทตวถกละลายเปนแกส ถาความดนแกสเพมกรณทตวถกละลายเปนแกส ถาความดนแกสเพม

แกสจะละลายไดมากขน

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

29

ความดนไอ (Vapor Pressure) ความดนไอ คอ ความดนของสารในสภาวะแกสเหนอ

ของเหลว ทสมดลระหวางของเหลวและแกสทอณหภมของเหลว ทสมดลระหวางของเหลวและแกสทอณหภม

นน ๆ

▪ ความดนไอเกดจากสารทผวของของเหลวระเหยกลายเปนไอ เนองจากสารทผวมแรงยดเหนยวนอยกวาสารดานลาง

▪ ความดนไอขนกบชนดของสาร และอณหภม

สมดลระหวางไ

30

ของเหลวและไอ

กฎของราอลท

ราอลท (Raoult) ไดศกษาพฤตกรรมความดนไอของ

สารละลายสรปวาสารละลายสรปวา

ทอณหภมคงท ความดนไอของสารองคประกอบใน

สารละลาย (Pi) มคาเทากบผลคณระหวางเศษสวน

โมลของสาร (Xi) กบความดนไอของสารบรสทธ (Pi°)โมลของสาร (Xi) กบความดนไอของสารบรสทธ (Pi )

P ° PPi

° PiPi° > PiPi = xi Pi°

31สารบรสทธ (i) สารละลาย

ถาสารละลายประกอบดวยสาร A และ BPA = xA PA°A A APB = xB PB°

Ptotal = PA + PB▪ Ptotal = ความดนรวม

▪ PA, PB = ความดนไอของสาร A และ B ในสารละลายA B

▪ PA°, PB° = ความดนไอของสาร A และ B บรสทธ

▪ x x = เศษสวนโมลของสาร A และ B ในสารละลาย▪ xA, xB = เศษสวนโมลของสาร A และ B ในสารละลาย

ถาสารละลายประกอบดวยสาร A, B, C …

32

Ptotal = PA + PB + PC + …

ไ ไ ถาทงตวทาละลายถาทงตวทาละลาย((11))และตวถกละลายและตวถกละลาย((22))ระเหยไดระเหยได▪ Psoln = P1 + P2

P° + P°= x1P°1 + x2P°2เสนกราฟความดนไอsu

re

Psoln

P1°

P2°

x1 + x2 = 1P l = P1 + P2

Pres

s

P1 P2

1 Psoln = P1 + P2

ถาตวถกละลายถาตวถกละลาย((22))ไมระเหยและไมแตกตวไมระเหยและไมแตกตว (P(P = = 00))x1

| | | | |

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

33

ถาตวถกละลายถาตวถกละลาย((22))ไมระเหยและไมแตกตวไมระเหยและไมแตกตว (P(P22 00))▪ Psoln = P1 = x1P1°

ตวอยาง ความดนไอ จงคานวณหา Psoln ท 30°C ของสารละลายสมบรณแบบ

ซงประกอบดวย C2H5OH และ C3H8OH โดย XEtOH = 0.75 P°EtOH =79.1 torr P°PrOH = 27.6 torr

Psoln = PEtOH + PPrOHso tO O

=(0.75x79.1) + (0.25x27.6) torr

P°80 P EtOH-80

-60Psolnre

ssur

e

PPrOHP

P°PrOH

-40

-20

Pr

34xEtOH

| | | | |

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

PPrOHPEtOH-0

สมบตคอลลเกทฟ สมบตทางกายภาพของสารละลายทขนกบความ

เขมขนของอนภาคตวถกละลายในสารละลาย และ ชนดของตวทาละลาย (ไมขนกบชนดของตวถกละลาย)ละลาย)

1. การลดตาลงของความดนไอ

2. การสงขนของจดเดอด

3. การลดตาลงของจดเยอกแขง

4. ความดนออสโมตก

35

1. การลดตาลงของความดนไอ ถาสารละลายม solute ทไมระเหย ผวหนาสารละลายจะม

จานวนโมเลกลของ solvent นอยลง เพราะมโมเลกลsolute ปะปนอย

Raoult’s Law: Psolution = XsolventP°solvent

36

การคานวณหาความดนไอทลดตาลง

▪ ตวทาละลายบรสทธ P = P°solvent

▪ ตวทาละลาย+ตวถกละลายตวทาละลาย+ตวถกละลาย

Psolution = XsolventP°solvent

▪ ความดนไอทลดตาลงP = P° – X P°P = P solvent – XsolventP solvent

P = (1–Xsolvent) P°solvent

37

P = Xsolute P°solvent

ตวอยาง การลดลงของความดนไอ

สารละลายประกอบดวยซโครส (C12H22O11) หนก

68 g ในนา 1 kg ทอณหภม 28°C ความดนไอของ68 g ในนา 1 kg ทอณหภม 28 C ความดนไอของ

นาบรสทธทอณหภมนมคาเทากบ 28.35 torr จงหา

ไความดนไอของสารละลายmol

molggnsolute 1987.0

/3034268

molmolggn

molg

solvent 4939.15/02.18

1000/30.342

0127.04939.151987.0

1987.0

solventsolute

solutesolute nn

nX

torrtorrPXP 35900352801270

38torrPPP

torrtorrPXP

solventsolution

solventsolute

99.2736.035.28

3590.035.280127.0

2. การสงขนของจดเดอด และ การลดตาลงของจดเยอกแขง

ไ ไ เมอความดนไอของสารเปลยนแปลงไปเนองจากอทธพลของตวถกละลาย จดเดอดและจดเยอกแขง กจะเปลยนไปดวย

▪ จดเดอด (boiling point) คอ สภาวะทของเหลวและแกส▪ จดเดอด (boiling point) คอ สภาวะทของเหลวและแกสอยในสมดลกน

( ) ▪ จดเยอกแขง (freezing point) คอ สภาวะทของแขงและของเหลวอยในสมดลกน

39

อณหภมทจดเดอด (Boiling point Temperature, TB)

และ อณหภมทจดเยอกแขง (Freezing point ( g p

Temperature, Tf) ของสารขนกบความดน

Ph Di▪ ท ความดน 1 atm อณหภม

ทจดเดอดและจดเยอกแขง

Phase Diagram

เรยกวา จดเดอดปกต

(normal boiling point) และ 1 atm( g p )

จดเยอกแขงปกต (normal

freezing point) Tf TB

40

freezing point)

Phase Diagrams of Pure Solvent & Solution เมอความดนไอของตวทาละลายเปลยนแปลงไปเนองจากความ

เขมขนของตวถกละลาย phase diagram จะเปลยนแปลง

▪ คาจดเดอดทเพมขน(Tb)คาจดเดอดทเพมขน(Tb)

Solution

bbb TTT '

▪ คาจดเยอกแขงทลดลง(Tf)Solution

'fff TTT

ทง Tb และ Tf มคาเปนบวกTf Tb

fff

41

Tb’Tf’

คา Tb และ Tf ทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขน

ของตวถกละลาย(solute)ในตวทาละลาย(solvent)ของตวถกละลาย(solute)ในตวทาละลาย(solvent)

Tb= kb·m Tf= kf·mTb kb m kb = molal boiling point constant

Tf kf m kf = molal freezing point constant

m = solute molality (mol/kg)

T’b = Tb + Tb

m = solute molality (mol/kg)

T’f = Tf Tf

ป

T b = Tb + Tb T f = Tf Tf(solution) (solvent) (solution) (solvent)

42

คา kf และ kb เปนคาคงททขนกบชนดของตวทาละลาย

kb คอคาอณหภมจดเดอดของสารละลายทเพมขน

เมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kgเมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kg

kf คอคาอณหภมจดเยอกแขงของสารละลายท

ลดลงเมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kg

สาร T (°C) k (°C/ ) T (°C) k (°C/ )สาร Tf (°C) kf (°C/m) Tb (°C) kb (°C/m)

Water 0.00 1.853 100.00 0.515

Benzene 5.53 5.12 80.10 2.53

CCl4 -22.95 29.8 76.75 4.48

43

4

Camphor 178.75 37.7 207.42 5.61

แบบฝกหด

จงเปรยบเทยบ Tb และ Tb ของสารละลายตอไปน ตวทาละลาย ตวถกละลาย* molalityตวทาละลาย ตวถกละลาย molality

Water นาตาล 0.5

Water Ethylene glycol 0.5

Water Ethylene glycol 1.0

CCl4 Ethylene glycol 1.0

* ตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตว ตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตว

44

แบบฝกหด

จงหาจดเดอดของสารละลายซงประกอบดวยตวถก

ละลายหนก 28 0 กรม (MW=64) ในนา 850 กรมละลายหนก 28.0 กรม (MW=64) ในนา 850 กรม

kgmolggMolality

85001

/640.28

molalkgmol

kgmolg

515.0850.0

4375.0850.0/64

molal

mkT

molalC

bb 515.0515.0

Cmolal

265.0

CTTT bbb265.00.100'

45

C265.100

แบบฝกหด

เมอตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตวหนก 4.50 g

ละลายในนา 125 g ไดสารละลายซงมจดเยอกแขงละลายในนา 125 g ไดสารละลายซงมจดเยอกแขง

–0.372 °C จงหานาหนกโมเลกลของตวถกละลาย

molalCkT

mmkT

CCCTTT

Cf

ff

fff

201.0372.0

372.0372.00'

k molalC

fff 853.1

kgmol

kMWg

knmolal

12504.50

1250201.0201.0

molg

kmol

kg

kggMW

kgMW kg

179.105125.0201.0

4.50125.0125.0

46

kg kg125.0201.0

3. ความดนออสโมตก ความดนออสโมตกคอผลตางระหวางความดนของสารละลายทมความเขมขนไมเทากนซงแยกกนดวยเยอกงผาน (semipermeable membrane)

Semi-permeable Membrane

▪ ความสามารถของตวทาละลายในการลอดผานเยอกงผานจะ▪ ความสามารถของตวทาละลายในการลอดผานเยอกงผานจะลดลงเมอเมอความเขมขนของตวถกละลายทไมสามารถลอดผานเยอกงผานเพมขน ทาใหระดบของเหลวระหวางสองฝง

47

ของเยอกงผานมคาไมเทากน

ป โ ผลตางของความสงของสารละลายแปรผนโดยตรงกบผลตางความเขมขนของสารละลาย

เมอเพมความดนใหกบสารดานทมความเขมขนสง จะทาใหมการเคลอนทยอนกลบ เรยกวา Reverse-Osmosis

ความดนททาใหความสงของสารทงสองฝงเทากน เรยกวา

ความดนออสโมตก () ความดนออสโมตก ()

h

CA CBCA CB

48CA > CB h CA – CB h

ความดนออสโมตกระหวางตวทาละลาย(C=0)และสารละลายซงแยกออกจากกนดวยเยอกงผานสามารถหาไดจากกฎของ Van’t Hoff

RTnRTV RTVnnRTV

CRT CRT = ความดนออสโมตก (atm)( )C = ความเขมขนของสารละลาย (mol/L)

R = คาคงทของแกส (0 0821 Latm/Kmol)

49

R = คาคงทของแกส (0.0821 L atm/K mol) T = อณหภม (K)

ตวอยาง ความดนออสโมตก

ทอณหภม 4 °C สารละลายทมฮโมโกบน หนก 80 g

ในสารละลาย 1 L มความดนออสโมตก 0 026 ในสารละลาย 1 L มความดนออสโมตก 0.026

atm จงหานาหนกโมเลกลของฮโมโกบนn

K15277Latmg80

RTVn

L 1K15.277

KmolLatm 082.0g80atm 026.0

MW

K15277Latmg80 L 1

K15.277KmolLatm 082.0

atm 026.0g80

MW

50

สารละลายอเลกโทรไลต (Electrolyte solution)

สารอเลกโทรไลต: สารทแตกตวเปนไอออนเมออยในนาอยในนา

ตวถกละลายอาจแบงออกไดเปน

▪ สารอเลกโทรไลตแก (แตกตวทงหมด)

▪ สารอเลกโทรไลตออน (แตกตว 100%)( )

▪ สารนอนอเลกโทรไลต (ไมมการแตกตว)

ป โ ไ การแตกตวของตวถกละลายทเปนสารอเลกโทรไลตจะทาใหความเขมขนของอนภาคตวถกละลายเพม

51

มากขน สงผลถงสมบตคอลลเกทฟของสารละลาย

สมบตคอลลเกทฟของสารละลายอเลกโทรไลต อณหภมจดเยอกแขงทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขนของ

ตวถกละลาย ?

สารละลายนอนอเลกโทรไลต สารละลายอเลกโทรไลตแก

สาร m Tf, C สาร m Tf, CGlycerin 0.100 0.187 HCl 0.100 0.352Sucrose 0.100 0.188 KNO3 0.100 0.331Dextrose 0.100 0.186 KCl 0.100 0.345Sucrose 0.200 0.376 Na2SO4 0.100 0.434Dextrose 0.200 0.372 CaCl2 0.100 0.494

52

Dextrose 0.300 0.558 NiCl2 0.100 0.538

ตวอยาง สมบตคอลลเกทฟของสลล.อเลกโทรไลต

สลล. HCl ความเขมขน 0.1 m

▪ กอนแตกตว หลงแตกตวกอนแตกตว หลงแตกตวHCl H+(aq) + Cl(aq)0 1 m 0 1 m 0 1 m0.1 m 0.1 m 0.1 m

▪ ความเขมขนอนภาคของตวถกละลายเทากบ 0.1+0.1 0 2 M= 0.2 M

▪ Tf = kfm1 8 °C/ 0 2= 1.8 °C/m x 0.2 m

= 0.36 °C

53

ความเขมขนของอนภาคตวถกละลายอเลกโตรไลทขนกบจานวนไอออนทแตกตวได

▪ NaCl Na+(aq) + Cl-(aq)Tf = kf (2 x CN Cl)Tf kf (2 x CNaCl)

▪ Na2SO4 2Na+(aq) + SO42- (aq) 2 4 4

Tf = kf (3 x CNa2SO4)

ในความเปนจรง การแตกตวของสารอเลกโตรไลทจะลดลง ในความเปนจรง การแตกตวของสารอเลกโตรไลทจะลดลงเมอความเขมขนเพมขน ทาใหคาการเปลยนแปลงจด ไ ไ

54

เดอดจดหลอมเหลวทวดไดตางจากทคานวณได

Van’t Hoff Factor Van’t Hoff Factor (i) คอจานวนไอออนทแตกตวจรง

ของตวถกละลายอเลกโตรไลท มคาขนกบความเขมขนของตวถกละลายอเลกโตรไลท มคาขนกบความเขมขน

จานวน i factor ทความเขมขนสาร ion

0.1 m 0.01 m 0.001 m dilute

โ ส 1 1 1 1 1กลโคส 1 1 1 1 1

NaCl 2 1.87 1.94 1.97 2.00

MgSO4 2 1.21 1.53 1.82 2.00

K SO 3 2 32 2 69 2 84 3 00

55

K2SO4 3 2.32 2.69 2.84 3.00

ผลของ i Factor ตอสมบตคอลลเกทฟ

สมบตคอลลเกทฟจะขนกบจานวนไอออนทแตกตว(i)ไดจรงของตวถกละลายอเลกโตรไลท( )

▪ P = i xsolutePsolv

▪ T = i K m▪ Tf = i Kf m▪ Tb = i Kbm

i MRT▪ = i MRT เราสามารถหาคา i ไดจากสมบตคอลลเกทฟทวดไดเชน

i คา Tf ทวดไดของสารละลายอเลกโทรไลต

56

i = คา Tf ทคานวณไดของสารละลายนอนอเลกโทรไลต

i factor และปรมาณการแตกตวเปน ion

คาสมประสทธการแตกตว () หาไดจาก1iป =11

niปรมาณตวถกละลายทแตกตวจรง

ปรมาณตวถกละลายกอนการแตกตว

i = Van’t Hoff factorn = จานวนไอออนทไดจากการแตกตวของตวถกละลายนวนไ น ไ รแ ว วถ ล ล

ไมมการแตกตว M=10

มการแตกตว 30% (=0.3) รวม M = 7+(2x3) = 13

57

i = 13/10 = 1.3 ni 1

ตวอยาง i-factor NaCl ม i factor 1.87 จงคานวณหา สปส. การแตกตว

▪ NaCl Na+ + Cl (n=2)▪ NaCl Na + Cl (n=2)

87.0187.1

▪ % การแตกตวเทากบ

87.012

% การแตกตวเทากบ

%10087.0% %87

58

แบบฝกหด ถาสารละลาย NaCl(aq) ความเขมขน 1 molal มจดเยอก

แขง -3.4 C จงหาคา สปส.การแตกตวของ NaCl ในสารละลายน

8314.3

CT

mikT

f

ff

83.1/853.1 1

4.3

molalCmolalC

mki

f

f

18311 i 83.012

183.111

ni

59

การแตกตวเทากบ 83%