ใบความรู้ เรื่องสารละลาย

ความหมายสารละลายเเละองค์ประกอบของสารละลาย

สารละลาย (solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวที่ไม่บริสุทธิ์ เกิดจากสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน สารละลายแบ่งส่วนประกอบได้ 2 ส่วนคือ

1. ตัวทำละลาย (solvent) หมายถึง สารที่มีความสามารถ ในการทำให้สารต่างๆ ละลายได้ โดยไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารนั้น

2. ตัวละลาย (solute) หมายถึง สารที่ถูกตัวทำละลายละลายให้กระจายออกไปทั่วในตัวทำละลายโดยไม่ทำปฏิกิริยาเคมีต่อกัน

สารละลายมีทั้ง 3 สถานะ คือ สารละลายของแข็ง สารละลายของเหลว และสารละลายแก๊ส

สารละลายของแข็ง หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของแข็ง เช่น ทองเหลือง นาก โลหะบัดกรี สัมฤทธิ์ เป็นต้น

สารละลายของเหลว หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของเหลว เช่น น้ำเชื่อม น้ำหวาน น้ำเกลือ น้ำปลา น้ำส้มสายชู น้ำอัดลม เป็นต้น

สารละลายแก๊ส หมายถึงสารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นแก๊ส เช่น อากาศ แก๊สหุงต้ม ลูกเหม็นในอากาศ ไอน้ำในอากาศ เป็นต้น

ตัวละลายแต่ละชนิดจะใช้ตัวทำละลายที่แตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างตัวทำละลายและตัวถูกละลาย ซึ่งสารทั้ง 2 ชนิดนั้นจะต้องรวมเป็นเนื้อเดียวกันและไม่ทำปฏิกิริยาเคมีต่อกัน ตัวอย่างเช่น

- เกลือ น้ำตาลทราย สีผสมอาหาร จุนสี สารส้ม กรดเกลือ กรดกำมะถัน ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย

- โฟม ยางพารา พลาสติก ใช้น้ำมันเบนซินเป็นตัวทำละลาย

- สีน้ำมัน โฟม พลาสติก แลคเกอร์ ใช้ทินเนอร์เป็นตัวทำละลาย

- สีน้ำมันใช้น้ำมันสนเป็นตัวทำละลาย

การละลายของสารในตัวทำละลาย

เราสามารถทราบได้ว่าสารละลายแต่ละชนิดนั้นมีสารใดเป็นตัวทำละลายและมีสารใดเป็นตัวละลาย โดยมีวิธีการสังเกตตัวทำละลายและตัวละลายดังนี้

1. ใช้สถานะของสารละลายเป็นเกณฑ์ ถ้าสารละลายนั้นเกิดจากสารที่มีสถานะต่างกันละลายเป็นเนื้อเดียวกัน สารใดที่มีสถานะเดียวกันกับสารละลาย สารนั้นจะเป็นตัวทำละลาย เช่น

- น้ำเกลือ ประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและเกลือเป็นตัวละลาย

- น้ำเชื่อม ประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและน้ำตาลทรายเป็นตัวละลาย

- น้ำด่างทับทิม ประกอบน้ำเป็นตัวทำละลายและด่างทับทิมเป็นตัวละลาย

- น้ำอัดลม ประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวละลาย

รูปแสดงน้ำอัดลมซึ่งเป็นสารละลาย

2. ใช้ปริมาณของสารแต่ละชนิดเป็นเกณฑ์ ถ้าสารละลายนั้นเกิดจากสารที่มีสถานะเดียวกันละลายเป็นเนื้อเดียวกัน สารใดที่มีปริมาณมากกว่า สารนั้นจะเป็นตัวทำละลาย เช่น

- ทองเหลือง ประกอบด้วยทองแดงเป็นตัวทำละลายและสังกะสีเป็นตัวละลาย

- นิโครม ประกอบด้วยนิกเกิลเป็นตัวทำละลายและโครเมียมเป็นตัวละลาย

- นาก ประกอบด้วยทองแดงเป็นตัวทำละลายและทองคำเป็นตัวละลาย

- สัมฤทธิ์ ประกอบด้วยทองแดงเป็นตัวทำละลายและดีบุกเป็นตัวละลาย

รูปแสดงเครื่องดนตรีที่ทำด้วยทองเหลือง

ความเข้มข้นของสารละลาย

ความเข้มข้นของสารละลาย คือ ปริมาณของสารที่เป็นตัวละลายซึ่งละลายอยู่ในสารละลาย

1. ร้อยละ (percent) แบ่งออกเป็นดังนี้

1) ร้อยละโดยมวล (w/w) บอกถึงมวลของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย 100 หน่วยมวล เช่น สารละลายน้ำเชื่อมเข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล คือ ในสารละลายน้ำเชื่อม 100 กรัม ประกอบด้วยน้ำตาล 10 กรัม

2) ร้อยละโดยปริมาตร (v/v) บอกถึงปริมาตรของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร เช่น สารละลายเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 15 โดยปริมาตร คือ ในสารละลาย เอทานอล 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ประกอบด้วยเอทานอล 15 ลูกบาศก์เซนติเมตร

3) ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (w/v) บอกถึงมวลของตัวละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร เช่น สารละลายเกลือแกง 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ประกอบด้วยเกลือแกง 1 กรัม

2. ส่วนในพันส่วน (part per thousand ; ppt) เป็นหน่วยที่บอกมวลของตัวละลายที่มีปริมาณน้อย ละลายในสารละลาย หรือตัวทำละลาย 1 พันส่วน

3. ส่วนในล้านส่วน (part per million ; ppm) เป็นหน่วยที่บอกมวลของตัวละลายที่มีปริมาณน้อยมาก ละลายในสารละลายหรือตัวทำละลาย 1 ล้านส่วน (106 ส่วน) เช่น ปลาตัวหนึ่งมีปรอทปลอมปนอยู่ 0.2 ppm หมายความว่า ในเนื้อปลา 1 ล้านกรัม จะมีปรอทอยู่ 0.2 กรัม

4. การบอกความเข้มข้น โดยดูจากปริมาณตัวละลายในสารละลาย แบ่งได้เป็นดังนี้

1) สารละลายเข้มข้น คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายมาก เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย

2) สารละลายเจือจาง คือ สารละลายที่มีปริมาณตัวละลาย ละลายในสารละลายน้อย เมื่อเทียบกับตัวทำละลาย

ตัวอย่างการหาความเข้มข้นของสารละลาย เช่น

ตัวอย่างที่ 1 มีโซเดียมไฮดรอดไซด์ (NaOH) 20 กรัม เติมน้ำจนมีปริมาตรเป็น 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายนี้เข้มข้นร้อยละเท่าใดโดยปริมาตร

วิธีทำ ในสารละลาย 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร มี NaOH 2 กรัม

ในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรมี NaOH (2x100)/200 = 1 กรัม

(ต้องเทียบกับ 100 เพื่อหาร้อยละของตัวละลาย)

ดังนั้น สารละลาย NaOH เข้มข้นร้อยละ 1 โดยมวลต่อปริมาตร

ตัวอย่างที่ 2 มีเอทานอล 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร เติมน้ำไป 15 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายเข้มข้นร้อยละเท่าใดโดยปริมาตร

วิธีทำ ในสารละลาย 35 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีเอทานอล 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร

ในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีเอทานอล (20x100)/300 = 57.14 ลูกบาศก์เซนติเมตร

ดังนั้น สารละลายเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 57.14

การเตรียมสารละลาย

ในการเตรียมสารละลายนั้นจะต้องใช้ปริมาณของตัวทำละลายและตัวละลายให้สอดคล้องกับปริมาณของสารละลายที่ต้องการเตรียม

ตัวอย่างการเตรียมสารละลาย

+ การนำสารบริสุทธิ์มาทำให้เป็นสารละลาย เช่น การเตรียมสารละลายจุนสีที่มีความเข้มข้น 7 กรัมต่อ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร

วิธีการเตรียมคือ นำจุนสี 7 กรัม ใส่ลงในบีกเกอร์ขนาด 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเติมน้ำกลั่น 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใช้แท่งแก้วคนให้จุนสีละลายจนหมด

+ การนำสารละลายที่มีอยู่แล้วมาทำให้เจือจาง เช่น การเตรียมสารละลายจุนสีที่มีความเข้มข้น 5 กรัมต่อ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร จากสารละลายจุนสีที่มีความเข้มข้น 10 กรัมต่อ 100ลูกบาศก์เซนติเมตร

วิธีการเตรียมคือ นำสารละลายจุนสีที่มีความเข้มข้น 10 กรัมต่อ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร เทลงในบีกเกอร์ขนาด 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเติมน้ำกลั่น 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร จะได้สารละลายจุนสีที่มีความเข้มข้น 10 กรัมต่อ 200 ลูกบาศก์เซนติเมตร หรือ 5 กรัมต่อ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร

+ การทำให้เป็นสารละลายที่มีความเข้มข้นหนึ่งในพันส่วน (part per thousand หรือ ppt)

-----วิธีการเตรียมคือ

1. เตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้น 10 กรัมต่อ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วใส่ไว้ในบีกเกอร์ใบที่ 1

2. นำบีกเกอร์ขนาด 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรมาอีก 3 ใบ ใส่น้ำไว้ใบละ 9 ลูกบาศก์เซนติเมตร

3. นำสารละลายในข้อ 1 มา 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใส่ลงในบีกเกอร์ใบที่ 2 ใช้แท่งแก้วคนให้เข้ากัน

4. นำสารละลายในข้อ 3 มา 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใส่ลงในบีกเกอร์ใบที่ 3 ใช้แท่งแก้วคนให้เข้ากัน

5. นำสารละลายในข้อ 4 มา 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใส่ลงในบีกเกอร์ใบที่ 4ใช้แท่งแก้วคนให้เข้ากันจะได้สารละลายที่มีความเข้มข้นหนึ่งในพันส่วนตามต้องการ

สารละลายอิ่มตัวและสารละลายไม่อิ่มตัว ในการเตรียมสารละลายโดยการนำตัวทำละลายและตัวละลายมารวมกัน เราอาจจะพบเหตุการณ์ดังรูปได้

จากรูป สารละลายน้ำตาลประกอบด้วยน้ำเป็นตัวทำละลายและน้ำตาลเป็นตัวละลาย เมื่อเราค่อยๆ เติมน้ำตาลครั้งละ 1 กรัม ไปเรื่อยๆ พบว่าน้ำตาลจะละลายได้หมด แต่เมื่อเติมน้ำตาลในครั้งสุดท้ายน้ำตาลจะละลายได้ไม่หมด

น้ำตาลยังละลายในสารละลายได้อีกก็ต่อเมื่อสารละลายไม่อิ่มตัวหรือตัวทำละลายสามารถละลายตัวละลายได้อีก

การที่น้ำตาลไม่สามารถละลายต่อได้อีกก็เพราะว่าสารละลายอิ่มตัวหรือตัวทำละลายไม่สามารถละลายตัวละลายได้อีก

สารละลายเข้มข้นและสารละลายเจือจาง สารละลายเกิดจากการรวมตัวกันระหว่างตัวทำละลายและตัวละลาย อัตราส่วนของตัวทำละลายและตัวละลายจะไม่เท่ากันทำให้เกิดสภาวะของสารดังนี้

1. สารละลายเข้มข้น เป็นสารละลายที่มีปริมาณของตัวละลายอยู่มากในสารละลาย

2. สารละลายเจือจาง เป็นสารละลายที่มีปริมาณของตัวละลายอยู่น้อยในสารละลาย

ตัวอย่างการเปรียบเทียบความเข้มข้นของสาร

- สารละลายน้ำเกลือ A ประกอบด้วยน้ำ 90 ลูกบาศก์เซนติเมตร และเกลือ 10 กรัม

- สารละลายน้ำเกลือ B ประกอบด้วยน้ำ 80 ลูกบาศก์เซนติเมตร และเกลือ 20 กรัม

- สารละลายน้ำเกลือ C ประกอบด้วยน้ำ 70 ลูกบาศก์เซนติเมตร และเกลือ 30 กรัม

จากตัวอย่างจะเห็นได้ว่าสารละลายน้ำเกลือ C มีความเข้มข้นมากกว่าสารละลายน้ำเกลือ A และ B และสารละลายน้ำเกลือ B มีความเข้มข้นมากกว่าสารละลายน้ำเกลือ A

เอกสารเพิ่มเติม