สารละลายและความเข้มข้น (Solution & Concentration)
•
0 gostou•14 visualizações
Chemistry: Solution & Concentration Author: Asst.Prof.Woravith Chansuvarn, Ph.D. Faculty of Science and Technology, RMUTP Copyright @ 2023 Website: https://web.rmutp.ac.th/woravith Facebook: https://www.facebook.com/woravith Facebook Page: https://www.facebook.com/chemographics Line: @woravith E-mail: woravith.c@rmutp.ac.th
Recomendados
Mais conteúdo relacionado
Mais de Dr.Woravith Chansuvarn
Mais de Dr.Woravith Chansuvarn (20)
สารละลายและความเข้มข้น (Solution & Concentration)
- 1. ารละลาย และ ความเข้มข้นสารละลาย Solution & Concentration ST2091101 เคมีสำหรับสุขภำพ เครื่องสำอำงและกำรชะลอวัย ผศ.ดร.วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ Asst.Prof.Woravith Chansuvarn, Ph.D. http://web.rmutp.ac.th/woravith woravith woravith.c@rmutp.ac.th Chemographics ส
- 3. การละลาย คือการที่สารชนิดหนึ่ง (ตัวละลาย) แตกตัวออกเป็นอนุภาคเล็ก ๆ และแทรกตัวใน สารอีกชนิดหนึ่ง (ตัวทาละลาย) ▪ ส่วนประกอบที่มีปริมาณมากกว่าเรียกว่า ตัวทาละลาย (solvent) ▪ ส่วนประกอบที่มีอยู่ในปริมาณน้อยกว่า เรียกว่า ตัวละลาย (solute) สำรละลำย (solution) ของผสมเนื้อเดียว (homogeneous mixture) ซึ่งเกิดจำกสำรตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป ละลำยเป็นเนื้อเดียวกัน
- 4. ปริมาณของสารที่เป็นส่วนประกอบเปลี่ยนแปลงได้ แต่เปลี่ยนแปลงอยู่ในขอบเขตจากัด ส่วนประกอบ ของสารละลายมักเป็นสารบริสุทธิ์ อาจเป็นแก๊ส ของเหลวหรือของแข็ง ▪ สารละลายเอเควียส (aqueous solution) คือ สารละลายที่มีน้าเป็นตัวทาละลาย ▪ สารละลายทวิภาค (binary solution) คือ สารละลายที่มีส่วนประกอบเพียงสองส่วนประกอบ ที่เป็นตัวทาละลายกับตัวละลายหนึ่งชนิด ▪ สารละลายอิ่มตัว (saturated solution) คือ สารละลายที่มีปริมาณของตัวละลายสูงสุดในตัวทา ละลายหนึ่งๆ ที่อุณหภูมิหนึ่ง ๆ ▪ สารละลายไม่อิ่มตัว (unsaturated solution) คือ สารละลายก่อนที่จะถึงจุดที่เป็นสารละลายอิ่มตัว
- 5. Electrolyte Non-Electrolyte สารที่เมื่อละลายในน้าจะนาไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีไอออนซึ่งอาจจะเป็นแคต ไอออนและแอนไอออนเคลื่อนที่อยู่ใน สารละลาย สารที่ไม่สามารถนาไฟฟ้าได้เมื่อละลายน้า เนื่องจากสารพวกนอนอิเล็กโทรไลต์ จะไม่ สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ เช่น น้า บริสุทธิ์ น้าตาล แอลกอฮอล์ ▪ อิเล็กโทรไลต์แก่ (strong electrolyte) ▪ อิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte)
- 6. สารที่ละลายน้าแล้วแตกตัวเป็น ไอออนได้มาก อาจจะแตกตัวได้ 100% และนาไฟฟ้าได้ดีมาก เช่น กรดแก่ และเบสแก่ และ เกลือส่วนใหญ่จะแตกตัวได้ 100% สารที่ละลายน้าแล้วแตกตัวเป็น ไอออนได้บางส่วน การแตกตัว น้อยกว่า 100% และนาไฟฟ้าได้ น้อย เช่น กรดอ่อน เบสอ่อน และเกลือบางชนิด H2SO4 HNO3 HCl HBr HClO4 NaOH KOH Ca(OH)2 Ba(OH)2 CH3COOH H2CO3 HNO2 H2SO3 H2S H2C2O3 H3BO3 HClO3 NH4OH HF NH3
- 7. อนุภาคของตัวละลายจะเข้าไปแทรกตัวอยู่ระหว่างอนุภาคของ ตัวทาละลายได้หรือไม่ จะขึ้นอยู่กับ • แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของตัวทาละลายกับตัวทาละลาย • แรงดึงดูดโมเลกุลระหว่างตัวทาละลายกับตัวละลาย • แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลตัวละลายกับตัวละลาย ตามกฎ Like Dissolves Like ▪ ตัวละลายที่มีขั้วจะละลายในตัวทาละลายที่มีขั้ว เพราะ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีขั้ว (แรงไดโพล-ไดโพล) แต่จะไม่ละลายในตัวทาละลายที่ไม่มีขั้ว ▪ ตัวละลายที่ไม่มีขั้วจะละลายในตัวทาละลายที่ไม่มีขั้ว เพราะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้ว (แรงแวนเดอร์ วาลล์) แต่จะไม่ละลายในตัวทาละลายที่มีขั้ว LIKE DISSOLVES LIKE “
- 9. แก๊ส แก๊สในแก๊ส ของเหลวในแก๊ส ของแข็งในแก๊ส อากาศ (แก๊ส O2 ในแก๊ส N2) ความชื้นในอากาศ (ไอน้าในอากาศ) ไอปรอทในอากาศ ของเหลว แก๊สในของเหลว ของเหลวในของเหลว ของแข็งในของเหลว โซดา (แก๊ส CO2 ในน้า) แอลกอฮอล์ (ในน้า) น้าเกลือ (เกลือในน้า) ของแข็ง แก๊สในของแข็ง ของเหลวในของแข็ง ของแข็งในของแข็ง H2 ใน Pd Hg ใน Ag โลหะเจือ (ทองเหลือง) ประเภทสารละลาย จ าแนกตามสถานะ
- 11. ละลายได้ดี (soluble) ตัวละลายสามารละลายได้มากกว่า 1 กรัม ต่อตัวทา ละลาย 100 กรัม NaCl ละลายได้ 36 กรัม ต่อน้า 100 กรัม ละลายได้น้อย (slightly soluble) ตัวละลายสามารละลายได้ตั้งแต่ 0.01-1 กรัม ต่อตัวทา ละลาย 100 กรัม Ca(OH)2 ละลายได้ 0.189 กรัม ต่อน้า 100 กรัม ไม่ละลาย (insoluble) ตัวละลายสามารละลายได้น้อยกว่า 0.01 กรัม ต่อตัวทา ละลาย 100 กรัม AgCl ละลายได้ 0.0021 กรัม ต่อน้า 100 กรัม ประเภทสารละลาย จ าแนกตามการละลาย
- 12. ปัจจัยที่มีผลต่อสภำพกำรละลำย 1) ชนิดของตัวละลายและตัวทาละลาย แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคขึ้นอยู่กับชนิดของสาร ▪ สารมีขั้วดึงดูดกันด้วยแรงแบบมีขั้ว คือ แรง ไดโพล-ไดโพล, พันธะไฮโดนเจน และแรงดึงดูดไฟฟ้า สถิต ▪ สารไม่มีขั้วดึงดูดกันด้วยแรงแบบไม่มีขั้ว คือ แรงแวนเดอร์วาวล์ “ถ้ำแรงดึงดูดระหว่ำงตัวทำละลำยและแรง ดึงดูดระหว่ำงตัวละลำยเป็นชนิดเดียวกัน หรือ มีค่ำใกล้เคียงกัน สำรทั้งสองจะ ละลำยกันได้”
- 14. ปัจจัยที่มีผลต่อสภำพกำรละลำย 2) อุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สารจะละลายมาก ขึ้นหรือน้อยลงขึ้นกับว่าเป็นกระบวนการดูดหรือ คายความร้อน ▪ ปฏิกิริยาดูดความร้อน (H=+) เพิ่มอุณหภูมิสารละลายมากขึ้น ▪ ปฏิกิริยาคายความร้อน (H=-) เพิ่มอุณหภูมิสารละลายน้อยลง ความดัน กรณีที่ตัวถูกละลายเป็นแก๊ส ถ้าความดันแก๊สเพิ่ม แก๊สจะละลายได้มากขึ้น
- 15. ปัจจัยที่มีผลต่อสภำพกำรละลำย 3) ความดัน กรณีที่ตัวถูกละลายเป็นแก๊ส ถ้าความดันแก๊สเพิ่มแก๊สจะละลายได้มากขึ้น แนวโน้มการละลายได้ของแก๊สในน้า 100 กรัม เพิ่มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความดันให้แก๊ส ความสามารถในการละลายของแก๊ส NO>Ar>O2>CH4>N2>H2 ตามลาดับ
- 16. สมบัติทำงกำยภำพของสำรละลำยที่ เปลี่ยนแปลงไปจำกตัวทำละลำยบริสุทธิ์ ซึ่ง ขึ้นอยู่กับควำมเข้มข้นของสำรละลำยเท่ำนั้น (ปริมำณตัวละลำย) แต่ไม่ขึ้นอยู่กับชนิด ขนำดหรือธรรมชำติของตัวละลำย #สมบัติคอลลิเกทีฟ (colligative properties) ▪ การลดลงของความดันไอ ▪ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจุดเดือด ▪ การลดลงของอุณหภูมิจุดเยือกแข็ง ▪ ความดันออสโมติก
- 17. #การลดลงของความดันไอ (vapor pressure depression) http://www.chem.uiuc.edu/rogers/Text11/Tx117/tx117.html ถ้าสารละลายมีตัวลลายที่ไม่ระเหย ผิวหน้าสารละลายจะมีจานวนโมเลกุลของ ตัวทาละลายน้อยลง เพราะมีโมเลกุลตัว ละลายปะปนอยู่
- 18. #การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจุดเดือด (boiling point elevation) #การลดลงของอุณหภูมิจุดเยือกแข็ง (freezing point depression) ▪ จุดเดือดของสารละลายจะสูงกว่าจุดเดือด ปกติของตัวทาละลายบริสุทธ์ ▪ จุดเยือกแข็งของสารละลายจะต่ากว่าจุด เยือกแข็งปกติของตัวทาละลายบริสุทธ์ อุณหภูมิที่จุดเดือด (Tb) และอุณหภูมิที่จุดเยือก แข็ง (Tf) ของสารขึ้นกับความดัน ที่ความดัน 1 atm ▪ อุณหภูมิที่จุดเดือดและจุดเยือกแข็งเรียกว่า จุดเดือดปกติ (normal boiling point, Tb) ▪ จุดเยือกแข็งปกติ (normal freezing point, Tf) เมื่อความดันไอของตัวทาละลายเปลี่ยนแปลงไป เนื่องจากความเข้มข้นของตัวถูกละลาย phase diagram จะเปลี่ยนแปลง
- 19. #ความดันออสโมติก (osmotic pressure) ความดันออสโมติก คือผลต่างระหว่างความดัน ของสารละลายที่มีความเข้มข้นไม่เท่ากันซึ่ง แยกกันด้วยเยื่อเลือกผ่าน (เมมเบรน, semipermeable membrane) ความสามารถของตัวทาละลายในการซึมผ่าน เมมเบรนจะลดลง เมื่อความเข้มข้นของตัว ละลายที่ไม่สามารถซึมผ่านเมมเบรนเพิ่มขึ้น ทา ให้ระดับของเหลวระหว่างสองฝั ่ งของเมมเบรน มีค่าไม่เท่ากัน
- 20. ▪ สถานะสารที่อยู่ระหว่างกลางของเส้น แบ่งระหว่างสารละลาย (solution) กับ สารเนื้อผสม (heterogeneous) ▪ เกิดจากการฟุ้งกระจายของอนุภาค (โมเลกุลหรือไอออน) ในตัวกลางที่เป็น ของเหลวหรือแก๊ส ▪ การกระจายอนุภาคแบบคอลลอยด์ (colloidal dispersion) เป็นการ กระจายของอนุภาคขนาดเล็กประมาณ 5–1000 nm แขวนลอยอยู่ในตัวกลาง คอลลอยด์ (colloids)
- 21. สถานะ คอลลอยด์ อนุภาคฟุ้ง กระจายใน ตัวกลาง ตัวกลาง ชนิด คอลลอยด์ ตัวอย่าง แก๊ส แก๊ส แก๊ส - - แก๊ส แก๊ส ของเหลว ละอองลอย หมอก (fog) แก๊ส แก๊ส ของแข็ง ละอองลอย ควัน (smoke) ของเหลว ของเหลว แก๊ส โฟม ครีม (whipped cream) ของเหลว ของเหลว ของเหลว อิมัลชัน นม (milk) ของเหลว ของเหลว ของแข็ง โซล สี (paint) ของแข็ง ของแข็ง แก๊ส โฟมของแข็ง ขนมหวานละลายใน ปาก (marshmallow) ของแข็ง ของแข็ง ของเหลว อิมัลชัน ของแข็ง เนย (butter) ของแข็ง ของแข็ง ของแข็ง โซลของแข็ง แก้ว (ruby glass) ▪ โซล (sols) : อนุภาคของแข็งฟุ้งกระจาย ในตัวกลางที่เป็นของเหลว ซึ่งเมื่อตั้งทิ้งไว้ นาน ๆ อนุภาคและตัวกลางจะแยกออก จากกัน เช่น Mg(OH)2 ในน้า, น้าแป้ง ▪ อิมัลชัน (emulsion) : เกิดจากอนุภาคที่ เป็นของเหลวฟุ้งกระจายในตัวกลางที่เป็น ของเหลว เช่น นมสด ครีมนวดผม ▪ เจล (gel) : เกิดจากอนุภาคที่เป็นของแข็ง ฟุ้งกระจายในตัวกลางที่เป็นของเหลว โดย อนุภาคที่ฟุ้งกระจายนั้น จะสานกันเป็นตา ข่ายอย่างต่อเนื่องกับตัวกลาง เช่น วุ้น เจลลี่ หรือเจลลาติน ▪ ละอองลอย (aerosol) : เกิดจากอนุภาคที่ เป็นของแข็งหรือของเหลวฟุ้งกระจายอยู่ ในตัวกลางที่เป็นแก๊ส เช่น หมอก ควัน ประเภทของคอลลอยด์
- 22. ปรากฏการณ์กระเจิงแสง เมื่อฉาย ลาแสงไปในคอลลอยด์บางชนิด อนุภาคคอลลอยด์จะช่วยกระเจิง แสงและทาให้มองเห็นเป็นลาแสงได้ ปรำกฏกำรณ์ทินดอลล์ (Tyndall effect) “ สารละลาย คอลลอยด์ John Tyndall (1820-1893) Iris Physicist
- 23. #กิจกรรม work@class แบ่งกลุ่มทากิจกรรม 2.1 มอบหมายโจทย์ให้แต่ละกลุ่ม ระดมสมองแก้ไขโดยวิธีการ ร่วมแสดงความคิดเห็น ให้แต่ละกลุ่มนาเสนอ วิธีการแก้ไขโจทย์ปัญหา 1) หลักการสาคัญหรือหลักพื้นฐานที่ถูกต้อง 2) วิธีการคานวณค่าที่ถูกต้อง 3) วิธีอธิบายเชิงพฤติกรรม (วิธีปฏิบัติ) ที่ถูกต้อง โดยให้กลุ่มอื่น ๆ รับฟัง และซักถามในข้อที่สงสัย
- 25. ควำมสำมำรถในกำรละลำย ปริมาณมากสุดที่ตัวละลายสามารถละลายได้ในตัวทา ละลายปริมาณหนึ่ง ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ สภาพละลายได้ (solubility, g/L) น้าหนักของตัวละลาย (g) ใน สารละลายอิ่มตัว 100 g หรือ 1 ลิตร มีหน่วยเป็น g/100 g หรือ g/L สภาพละลายได้เป็นโมลาร์ (molar solubility, mol/L) น้าหนักของตัวละลาย (mol) ใน สารละลายอิ่มตัว 1 ลิตร มี หน่วยเป็น mol/L ▪ ชนิดของตัวทาละลาย ▪ ชนิดของตัวถูกละลาย ▪ อุณหภูมิ&ความดัน
- 26. Solubility definition Part of solvent required for one part of solute Solubility range (mg/mL) Very soluble (VS) <1 >1000 Freely soluble (FS) 1–10 100-1000 Soluble 10-30 33-100 Sparingly soluble (SPS) 30-100 10-33 Slightly soluble (SS) 100-1,000 1-10 Very slightly soluble (VSS) 1,000-10,000 0.1-1 Practically insoluble (PI) >10,000 <0.1 Mass solubility (g/L) Molar solubility (mol/L) Ksp Molar concentration (mol/L)
- 27. #สภาพละลายได้ สารอนินทรีย์ สภาพละลายได้ที่ 20C (g/100 g ในน้า) Potassium carbonate (K2CO3) 111.5 Sodium hydroxide (NaOH) 107.0 Calcium chloride (CaCl2) 74.5 Magnesium chloride (MgCl2) 54.3 Sodium chloride (NaCl) 35.9 Barium chloride (BaCl2) 35.7 Magnesium sulfate (MgSO4) 35.6 Potassium chloride (KCl) 34.4 Sodium carbonate (Na2CO3) 21.6 Sodium sulfate (Na2SO4) 19.1 Calcium sulfate (CaSO4) 2.0 Barium hydroxide (Ba(OH)2) 3.5 Calcium hydroxide (Ca(OH)2) 0.17 Calcium carbonate (CaCO3) 0.06
- 28. ปริมาณตัวละลายที่ละลายได้ใน ตัวทาละลายปริมาณเฉพาะ ปริมาณหนึ่ง ความเข้มข้นของสารละลาย หน่วยร้อยละ (%) ▪ ร้อยละโดยน้าหนักต่อน้าหนัก (w/w) ▪ ร้อยละโดยน้าหนักต่อปริมาตร (w/v) ▪ ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (v/v) หน่วยโมลำร์ (molar, M) หน่วยนอร์มัล (normal, N) หน่วยฟอร์แมล (formal, F) หน่วยส่วนในล้ำนส่วน (ppm) จานวนโมลของตัวละลายในสารละลาย 1 L จานวนกรัมสมมูลของตัวละลายในสารละลาย 1 L หน่วยอัตรำส่วนเจือจำง (dilution ratio) รายละเอียดหน่วยความเข้มข้นดูได้จาก CLICK #ควำมเข้มข้นสำรละลำย
- 29. ควำมเข้มข้นสำรละลำย การบอกปริมาณตัวละลำย (solute) ที่ละลายในตัวทำละลำย (solvent) ที่มีปริมาตรแน่นอน โมลำริตี (Molarity, M) โมลาร์ (Molar, mol/L) นอร์แมลิตี (Normality, N) โมแลลิตี (Molality, m) น้ำหนักตัวละลำยในหนึ่งล้ำนส่วน น้ำหนักของสำรละลำย ร้อยละ (Percentage, %) ppm - ppb ฟอร์แมลิตี (Formality, F) เศษส่วนโมล (mole fraction; X) อัตรำส่วนเจือจำง (dilution) จานวนโมลของตัวละลายใน สารละลายปริมาตร 1 L จานวนกรัมสมมูลของตัว ละลายในสารละลายปริมาตร 1 L จานวนโมลของตัวละลายต่อ มวลสารละลาย 1 kg จานวนกรัมน้าหนักสูตรของ ตัวละลายที่มีอยู่ในสารละลาย ปริมาตร 1 L นอร์แมล (Normal) โมแลล (Molal) ฟอร์แมล (Formal) ppm = น้าหนักตัวละลายใน หนึ่งล้านส่วนน้าหนัก ของสารละลาย ppb = น้าหนักตัวละลายใน พันล้านส่วนน้าหนัก ของสารละลาย อัตราส่วนของจานวนโมลของ ตัวละลายหรือตัวทาละลาย ต่อ จานวนโมลทั้งหมดใน สารละลาย อัตราส่วนโดยปริมาตร ระหว่างสารสองชนิด หรือ มากกว่าสองชนิด ▪ ร้อยละน้าหนักโดยน้าหนัก (%w/w) ▪ ร้อยละน้าหนักโดยปริมาตร (%w/v) ▪ ร้อยละปริมาตรโดยปริมาตร (%v/v)
- 30. โมลำริตี (Molarity, M) จานวนโมล ของตัวละลาย ในสารละลาย ปริมาตร 1 L n mmol M = = 1 L 1 mL wt. 1000 M = MM V เมื่อ M = โมลาริตี (mol/L) wt. = น้าหนักตัวละลาย (g) MM = มวลโมลาร์ (g/mol) V = ปริมาตร (mL) NaOH 0.50 mol/L มีความหมายว่า ในสารละลาย 1 L มี NaOH ละลายอยู่ 0.50 mol
- 31. นอร์แมลิตี (Normality, N) จานวนกรัมสมมูล (geq.wt.) ของตัวละลาย ในสารละลาย ปริมาตร 1 L eq.wt. eq.wt. g mg N = = 1 L 1 mL wt. = น้าหนักตัวละลาย (g) geq.wt. = จานวนกรัมสมมูล eq.wt. = น้าหนักกรัมสมมูล gFW = กรัมน้าหนักสูตรตัวละลาย n = จานวนเวเลนซี สารละลาย HNO3 1.0 N มีความหมายว่า สารละลาย 1 L มีกรดไนทริกละลายอยู่ 1 กรัมสมมูล eq.wt. wt. g = eq.wt. FW g eq.wt.= n
- 32. น้ำหนักกรัมสมมูล ▪ น้ำหนักสมมูลของกรด-เบส กรด จานวนเวเลนซี คือ จานวน H+ ที่สามารถ ถูกแทนที่ได้ด้วยโลหะ เช่น HCl มี n = 1 H2SO4 มี n = 2 เบส จานวนเวเลนซี คือ จานวน H+ ที่เข้าไป แทนที่ OH- ในเบส NaOH มี n = 1 Ba(OH)2 มี n = 2 ▪ น้ำหนักสมมูลของเกลือ ผลคูณระหว่างเลขจานวนอะตอม (เลขตัวห้อย) ของ แคตไอออนและแอนไอออน NaCl มี n = 1x1 = 1 Al2(SO4)3 มี n = 2x3 = 6 ▪ น้ำหนักสมมูลของสำรออกซิไดส์หรือสำรรีดิวซ์ในปฏิกิริยำ รีดอกซ์ พิจารณาจากเลขออกซิเดชัน (oxidation number) ที่ เปลี่ยนแปลงไปต่อ 1 โมเลกุล สาร ชนิด สภาวะ ผลิตภัณฑ์ ON.ที่ เปลี่ยนแปลง น้าหนัก สมมูล KMnO4 O กรด Mn2+ 5 gFW/5 KMnO4 O เบส MnO2 3 gFW/3 K2Cr2O7 O กรด Cr3+ 3x2 gFW/6 I2 O กรด I- 1 gFW/1 KH(IO3)2 O กรด I2 6x2 gFW/12 K(IO3) O กรด I2 6 gFW/6 Na2C2O4 R กรด CO2 1x2 gFW/2 KI R กรด I2 1 gFW/1 Na2S2O3 R กรด S4O6 2- 1 gFW/1 หมายเหตุ O คือ สารออกซิไดส์ และ R คือ สารรีดิวซ์
- 33. โมแลลิตี (Molality, m) จานวนโมล ของตัวละลาย ต่อมวลสารละลาย 1 kg n mmol m = = 1 kg 1 mg C6H12O6 0.10 m มีความหมายว่า ในสารละลาย 1 kg มี C6H12O6 ละลายอยู่ 0.10 mol
- 34. ฟอร์แมลิตี (Formality, F) จำนวน กรัมน้ำหนักสูตร (gFW) ของตัวละลายที่มี อยู่ในสารละลาย ปริมาตร 1 L FW FW g mg F = = 1 L 1 mL สารละลาย NaCl 1 F หมายถึง NaCl 58.44 g ละลายในสารละลายปริมาตร 1 L
- 35. ร้อยละ (Percentage, %) อัตรำส่วน ของตัวละลายต่อ ระบบสารละลาย 100 ส่วน น้าหนักเป็นกรัมของตัวละลายในสารละลาย 100 g ร้อยละโดยน้าหนักต่อน้าหนัก (%w/w) เช่น 35%w/w NaCl มีความหมายว่า สารละลาย 100 g จะประกอบด้วย NaCl 35 g และน้า 65 g ร้อยละโดยน้าหนักต่อปริมาตร (%w/v) ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (%v/v) น้าหนักเป็นกรัมของตัวละลายในสารละลาย 100 mL เช่น 5%w/v NaCl มีความหมายว่า สารละลาย 100 mL มี NaCl ละลายอยู่ 5 g ปริมาตรของตัวละลายหน่วย mL ในสารละลายปริมาตร 100 mL มักใช้กับ สารละลายที่เกิดจากการละลายของเหลวในของเหลว เช่น 10%v/v เอทานอล (C2H5OH) ในน้า มีความหมายว่า สารละลายเอทานอล 100 mL มีเอทานอลละลายอยู่ 10 mL
- 36. ส่วนในล้ำนส่วน (part per million, ppm) น้าหนักตัวละลายในหนึ่งล้านส่วนน้าหนักของสารละลาย หน่วยส่วนในล้านส่วน (ppm) เช่น Zn2+ 10 ppm หมายความว่าในสารละลาย 1 L มี Zn2+ ละลายอยู่ 10 mg หน่วยส่วนในพันล้านส่วน (ppb) น้าหนักตัวละลายในพันล้านส่วนน้าหนักของสารละลาย ส่วนในพันล้ำนส่วน (part per billion, ppb) ใช้กับระบบสารละลายที่ มีปริมาณตัวละลาย น้อยมาก เช่น Pb2+ 100 ppb หมายความว่าในสารละลาย 1 L มี Pb2+ ละลายอยู่ 100 g (solute, mg) wt. ppm = 1 L (solute, g) wt. ppb = 1 L ppm = mg/L µg/mL mg/kg µg/g ppb = µg/L ng/mL µg/kg ng/g
- 37. อัตรำเจือจำง (dilution ratio) อัตราส่วนโดย ปริมาตรระหว่าง สารสองชนิด หรือ มากกว่าสองชนิด โดยระบุอัตราส่วนเป็นตัวเลขอยู่ในวงเล็บและคั่นด้วย เครื่องหมายทวิภาค (:) อัตราส่วนเจือจางนิยมใช้ในการเตรียมสารละลายกรด และเบสในน้า เลขตัวแรก - แสดงถึงปริมาตรของกรดหรือเบส เลขตัวหลัง - แสดงถึงปริมาตรของน้าที่ใช้เจือจาง เช่น HCl (1:2) หมายถึง ในสารละลายกรด HCl 3 ส่วน ประกอบด้วยกรด HCl เข้มข้น 1 ส่วน และมีน้า 2 ส่วน
- 38. #กำรเตรียมสำรละลำย การนาสารเคมี (ของแข็ง/ของเหลว) มาเตรียมให้เป็น สารละลายที่มี ความเข้มข้น ตามที่ต้องการ กำรคำนวณน้ำหนัก หรือปริมำตรที่ต้องกำร 01 02 03 04 ชั่งน้ำหนัก หรือตวงปริมำตร ละลำย หรือถ่ำยเทลงภำชนะ ปรับปริมำตรด้วยน้ำกลั่นหรือตัวทำละลำยที่ เหมำะสม
- 39. ขั้นตอนกำรเตรียมสำรละลำย (พื้นฐำน) คานวณน้าหนัก (ของแข็ง) หรือ ปริมาตร (ของเหลว) ของตัวถูก ละลาย ตามความเข้มข้น และปริมาตรที่ต้องการ เตรียม ชั่งน้าหนัก (ของแข็ง) หรือตวงปริมาตร (ของเหลว) ของตัวถูก ละลาย เติมน้า หรือตัวทาละลาย ที่เหมาะสมจนถึงขีดบอก ปริมาตรของขวดกาหนด ปริมาตร ละลายด้วยตัวทาละลาย ที่เหมาะสม และ/หรือ ถ่ายเทสารลงในขวด กาหนดปริมาตร
- 40. กำรเตรียมสำรละลำยหน่วยโมลำร์ จำกสำรเคมีที่เป็นของแข็ง กำรเตรียมสำรละลำยหน่วยโมลำร์ จำกสำรเคมีที่เป็นของเหลว 1 1 2 2 M V = M V wt.(g) 1000 (mL) M = x MM.(g/mol) V (mL) V (mL) wt.(g) = MxMM.(g/mol)x 1000 (mL) M1 = ความเข้มข้นของสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (mol/L) M2 = ความเข้มข้นของสารละลายที่ต้องการเตรียม (mol/L) V1 = ปริมาตรของสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (mL) V2 = ปริมาตรสุทธิของสารละลายที่ต้องการเตรียม (mL เทคนิคการชั่งสารด้วยเครื่องชั่งไฟฟ้า หรือ การตวงสารละลายด้วยปิเปต เทคนิคการละลาย การถ่ายเทลงภาชนะ การผสม เทคนิคการปรับปริมาตรสารละลาย ผู้เตรียมสารละลาย ควรศึกษาวิธีและ เทคนิค
- 41. อธิบายการเตรียมสารละลาย AgNO3 0.10 mol/L ปริมาตร 250 mL (AgNO3=169.87 g/mol) M x MM.(g/mol)xV(mL) wt.(g) = 1000 0.10 mol/Lx169.87 g/molx250 mL wt.(g) = 1000 การเตรียม AgNO3 0.10 mol/L 250 mL จะต้องชั่ง AgNO3 4.25 g ละลายในน้ากลั่น เล็กน้อย เทใส่ขวดกาหนดปริมาตรขนาด 250 mL แล้วปรับปริมาตรด้วยน้ากลั่นจนถึงขีดบอก ปริมาตร = 4.25 g อธิบายการเตรียมสารละลาย HNO3 0.100 mol/L ปริมาตร 250 mL จากสารละลาย HNO3 1.00 mol/L 1 1 2 2 M V = M V 1 0.100 mol/L x 250 mL V = 1.00 mol/L = 25.0 mL ปิเปตสารละลาย HNO3 1.00 mol/L มา 25.0 mL ใส่ลงในขวดกาหนด ปริมาตร ขนาด 250 mL แล้วเจือจาง ด้วยน้ากลั่นจนถึงขีดบอกปริมาตร
- 42. ฉลากที่ปิดข้างขวดสารเคมีจะระบุความเข้มข้น ในหน่วย %w/w หรือ %w/v และระบุความ หนาแน่น (g/mL) หรือความถ่วงจาเพาะ (specific gravity) HCl ตามฉลากระบุความบริสุทธิ์ หรือความเข้มข้น 36.5-38.0 %w/w ความถ่วงจาเพาะ 1.18-1.19 กำรคำนวณควำมเข้มข้นของสำรละลำยจำกฉลำกที่ปิดข้ำงขวด
- 43. HNO3 68%w/w d = 1.42 g/mL MW= 63.01 g/mol M = M = ? n 1 L 3 HNO 68 g g = x1.42 = 0.966 g/mL 100 g 3 HNO 0.966 g/mL n = = 0.0153 mol/mL 63.02 g/mol 3 HNO 0.0153 mol 1000 mL M = x = 15.3 mol/L 1 mL 1 L คานวณน้าหนัก HNO3 (g/mL) จาก 68%w/w และ ความถ่วงจาเพาะ คานวณจานวนโมล HNO3 (mol/mL) จากน้าหนัก HNO3 (g/mL) คานวณโมลาร์ HNO3 (mol/L) จาก จานวนโมล HNO3 (mol/mL)
- 44. ควำมเข้มข้นหน่วยโมลำร์ (โดยประมำณ) ของสำรละลำย ชื่อสารเคมี สูตรเคมี น้าหนักโมเลกุล (g/mol) %w/w ความ ถ่วงจาเพาะ ความเข้มข้น (โดยประมาณ) (mol/L) กรดซัลฟิวริก H2SO4 98.08 95.95 1.84 17.5 กรดไนทริก HNO3 63.01 70.5 1.42 15.9 กรดแอซีติก CH3COOH 60.05 99.6 1.05 17.0 กรดไฮโดรคลอริก HCl 36.46 37.08 1.19 12.0 กรดฟอร์มิก HCOOH 46.03 90 1.205 23.6 กรดฟอสฟอริก H3PO4 98.00 85 1.71 14.7 แอมโมเนีย NH3 17.03 30 0.90 - ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H2O2 34.01 30 - -
- 45. การเตรียมสารละลายหน่วยนอร์แมลต้องทราบ ▪ จานวนกรัมสมมูล (geq.wt.) ▪ น้าหนักกรัมสมมูล (eq.wt.) ▪ กรัมน้าหนักสูตร (gFW) ▪ จานวนเวเลนซี (n) กำรเตรียมสำรละลำยหน่วยนอร์แมล Click eq.wt. g N = 1 L eq.wt. wt. g = eq.wt. FW g eq.wt.= n FW wt. x n g N = 1 L FW Nxg V mL wt. = x n 1000 (mL)
- 46. อธิบำยกำรเตรียมสำรละลำย H2SO4 0.500 N ปริมำตร 250.00 mL ต้องใช้กรด H2SO4 (95%w/w) ที่มีควำมถ่วงจำเพำะ 1.84 H2SO4 0.500 N คือ ในสารละลาย 1.0 L มี H2SO4 ละลาย อยู่ 0.500 กรัมสมมูล น้าหนักสูตร H2SO4 = 98.08 g/mol จานวนเวเลนซี = 2 (H2SO4 มีจานวน H+ ที่สามารถถูก แทนที่ด้วยโลหะ จานวน 2 ตัว) FW Nxg V mL wt. = x n 1000 (mL) 0.500 Nx98.08 g/mol 250 mL wt. = x 2 1000 (mL) = 6.13 g คานวณปริมาตร 6.13 g = 3.33 mL 1.84 ปิเปต H2SO4 3.33 mL ละลายน้าในขวดกาหนดปริมาตร 250.00 mL อธิบำยกำรเตรียมสำรละลำย KH(IO3)2 0.0250 N ปริมำตร 250.00 mL สำหรับใช้เป็นสำร ออกซิไดส์ในสภำวะที่เป็นกรดของ ปฏิกิริยำรีดอกซ์
- 47. การเตรียมสารละลายที่ระบุความเข้มข้นเฉพาะ ไอออนหรือเฉพาะธาตุในหน่วย ppm การคานวณน้าหนักสารจะต้องพิจารณาจาก น้าหนักไอออนหรือน้าหนักธาตุที่เป็นองค์ประกอบ ในสูตรเคมี กำรเตรียมสำรละลำยหน่วยส่วนในล้ำนส่วน (ppm) NaCl แตกตัวในน้าให้ Na+ และ Cl- อย่างละ 1 ไอออน Na2SO4 แตกตัวในน้าให้ Na+ 2 ไอออน และ SO4 2- 1 ไอออน K3Fe(CN)6 MW.= 329.24 g/mol 39.10x3 55.84x1 (12.01+14.00)x6 3K Fe 6 CN
- 48. อธิบำยกำรเตรียมสำรละลำย K+ 100 ppm ปริมำตร 1000 mL จำก K3Fe(CN)6 (329.24 g/mol) ดังนั้น ต้องคานวณหาน้าหนักของ K3Fe(CN)6 ที่ทาให้ มีปริมาณ K+ เท่ากับ 100 mg (0.100 g) K+ 100 ppm คือ K+ 100 mg ในสารละลาย 1000 mL แต่ไม่สามารถชั่งเฉพาะ K ได้ K3Fe(CN)6 329.24 g มีน้าหนักของ K+ เท่ากับ 39.10x3 = 117.30 g เมื่อต้องการ K+ 0.100 g จะต้องชั่ง K3Fe(CN)6 3 6 K Fe(CN) 0.100 g x 329.24 g/mol wt. = 117.30 g = 0.281 g ดังนั้น ชั่ง K3Fe(CN)6 0.281 g ละลายในน้ากลั่นและ ปรับปริมาตรครบ 1000 mL ในขวดกาหนดปริมาตร จะได้ความเข้มข้นของ K+ เท่ากับ 100 ppm 3 6 + + + 3 6 3 6 K Fe(CN) + + + 3 6 1 mol K Fe(CN) 329.24 g K Fe(CN) 100 mg K 1 g K 1 mol K g = 1 L 1 mol K Fe(CN) 1000 mg K 39.10 g K 3 mol K = 0.281 g
- 49. จงอธิบำยกำรเตรียมสำรละลำย HCl เข้มข้น 10%w/v จำกสำรละลำยกรด HCl เข้มข้น (37%w/w, d=1.19 g/mL) กรด HCl เข้มข้น (37%w/w, d=1.19 g/mL) หมายความว่า สารละลาย HCl 100 g มีกรด HCl อยู่ 37 g คานวณน้าหนักกรด HCl ในปริมาตร 1 mL ดังนี้ 37 g 1.19 g g HCl = x = 0.440 g 100 g 1 mL ดังนั้น สารละลายกรด HCl 1 mL มีน้าหนักกรด HCl เท่ากับ 0.440 g ต้องการเตรียม 10%w/v HCl หมายความว่า 10 g HCl ในสารละลาย 100 mL คานวณปริมาตรกรด HCl ที่มีน้าหนักเท่ากับ 10 g ปิเปตสารละลายกรด HCl เข้มข้น 22.7 mL เติมน้ากลั่นจน ปริมาตรครบ 100 mL จะได้สารละลายความเข้มข้น 10%w/v HCl 10 g x 1 mL = 22.7 mL 0.440 g
- 50. #กิจกรรม work@class แบ่งกลุ่มทากิจกรรม 2.2 มอบหมายโจทย์ให้แต่ละกลุ่ม ระดมสมองแก้ไขโดยวิธีการ ร่วมแสดงความคิดเห็น ให้แต่ละกลุ่มนาเสนอ วิธีการแก้ไขโจทย์ปัญหา 1) หลักการสาคัญหรือหลักพื้นฐานที่ถูกต้อง 2) วิธีการคานวณค่าที่ถูกต้อง 3) วิธีอธิบายเชิงพฤติกรรม (วิธีปฏิบัติ) ที่ถูกต้อง โดยให้กลุ่มอื่น ๆ รับฟัง และซักถามในข้อที่สงสัย