1

สารละลาย

Everyone has Problems, but Chemists have Solutions

1

Solutionโครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

เนอหา

1. สารละลายคออะไร2. ชนดของสารละลาย3. ความเขมขนของ

สารละลาย

6. สารละลายสมบรณแบบและสารละลายไมสมบรณแบบ

7. ความดนไอ กฎของราอลท กฎของเฮนร

2

สารละลาย4. สภาพการละลายได5. ปจจยทมผลตอการ

ละลาย

กฎของเฮนร8. สมบตคอลลเกทฟ9. สารละลายนอนอเลกโตรไลต

สารละลาย สารละลาย (Solution) คอของผสมเนอเดยว

(homogeneous mixture) ซงเกดจากสารตงแต 2 ชนดขนไป▪ สารละลายมสมบตคลายกบสมบตของสารองคประกอบ

3

▪ มวลของสารละลายเทากบมวลขององคประกอบรวมกน

▪ ไมมการเกดปฏกรยาเคมระหวางสารแตละชนด

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

องคประกอบของสารละลาย การละลาย (dissolve) คอการทสารชนดหนง (ตวถกละลาย)แตกตวออกเปนอนภาคเลก ๆ และแทรกตวในสารอกชนดหนง (ตวทาละลาย) โดยทวไปเราอาจพจารณาวา▪ สารทมปรมาณมากกวาเปน ตวทาละลาย (solvent)▪ สารทมปรมาณนอยกวาเปน ตวถกละลาย (solute)

4

สารทมปรมาณนอยกวาเปน ตวถกละลาย (solute)▪ สารละลายทมนาเปนตวทาละลายเรยกวา aqueous

solution(aq)

K2Cr2O7(aq) K2Cr2O7(s) Dissolve

Solute Solvent

ชนดของสารละลายเรยกตามจานวนองคประกอบตวอยางเชน

1. สารละลายทวภาค (Binary Solution) คอสารละลายทม 2 องคประกอบ เชน นาเชอม

การเรยกชนดสารละลาย

5

ส รล ล ม ร น น ม2. สารละลายไตรภาค (Ternary Solution) คอสารละลายทม 3 องคประกอบ เชน นาหวานโซดา(นา + นาตาล + โซดา)

ชนดของสารละลายประเภทประเภท SolventSolvent SoluteSolute ตวอยางตวอยาง

สารละลายแกส

แกส แกส อากาศแกส ของเหลว ไอนาในอากาศแกส ของแขง ไอโอดนในอากาศ

ของเหลว แกส นาโซดา

6

สารละลายของเหลว

ของเหลว ของเหลว แอลกอฮอลในนาของเหลว ของแขง นาเกลอ นาเชอม

สารละลายของแขง

ของแขง แกส H2 ใน Pdของแขง ของเหลว ปรอทในทองของแขง ของแขง ทองเหลอง นาก

2

ความเขมขนของสารละลายความเขมขนของสารละลายแสดงถงอตราสวนระหวางปรมาณตวถกละลายและตวทาละลายหรอสารละลาย1.ความเขมขนรอยละ

• รอยละโดยมวล• รอยละโดยปรมาตร

7

• รอยละโดยมวลตอปรมาตร2.โมลารต (Molarity)3.โมแลลต (Molality)4.เศษสวนโมล (Mole Fraction)

อปกรณเตรยมสารละลาย ขวดเชงปรมาตร (Volumetric Flask) ใชเพอปรบปรมาตรของสารละลายรวมใหไดปรมาตรทตองการ▪ ใสตวถกละลายตามปรมาณทตองการในขวดเชงปรมาตร

(ถาเปนของแขง ใหละลายตวถกละลายกอนใสในขวด)▪ เตมตวทาละลายจนไดปรมาตรของสารละลายเทาทตองการ

8

Meniscus(ทองนา)

ขดปรบระดบ

1. ความเขมขนรอยละ รอยละโดยมวล (% by weight)

รอยละโดยปรมาตร (% by volume)

มวลตวถกละลาย (g)มวลสารละลาย (g)

%W/W = 100%

9

รอยละโดยมวลตอปรมาตร (% weight by volume)

ปรมาตรตวถกละลาย (mL)ปรมาตรสารละลาย (mL)

%V/V = 100%

มวลตวถกละลาย (g)ปรมาตรสารละลาย (mL)

%W/V = 100%

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% โดยปรมาตร100 L 30 L

10

▪ สารละลาย 100 mL มเอทานอลละลาย อย 30 mL ▪ การเตรยม ตวงเอทานอล 30 mL เตมนาจนได สลล. 100 mL

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

ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(1) สารละลายนาตาลซโครส ประกอบดวยซโครส

28.6 กรม ในนา 101.4 กรม จงหาความเขมขนเปนรอยละโดยมวลของสารละลายน

11

ตวอยาง ความเขมขนรอยละ(2) จะตองใช CaCl2 กกรม ละลายนา 80 กรมเพอใหไดสารละลายเขมขน 5 % โดยมวล

12

3

2. โมลารต (Molarity, M) จานวนโมลของตวถกละลายในสารละลาย 1 ลตร

▪ 1 Litre = 1000 ml =1000 cm3 = 1 dm3

โมลตวถกละลาย (mol)ปรมาตรสารละลาย (litre)

M =

13

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

สารละลาย Ca(OH)2 เขมขน 0.05 mol/dm3 หมายถงCa(OH)2 0.05 โมล ในสารละลาย 1 L

ตวอยาง โมลารต จงคานวณความเขมขนเปนโมลารตของสารละลาย

KCl ซงประกอบดวย KCl จานวน 12.4 g ละลายอยในสารละลาย 900 mL (K=39.1, Cl=35.5)

14

3. โมแลลต (Molality, m)จานวนโมลของตวถกละลายในตวทาละลาย 1 กโลกรม

▪ 1 kg = 1000 g

โมลตวถกละลาย (mol)มวลตวทาละลาย (kg)

m =

g(solute)

MW(solute)

15

▪ Molal 1 m (โมแลล) = 1 mol/kg

สารละลาย Ca(OH)2(aq) เขมขน 0.05 molal หมายถงมCa(OH)2 0.05 โมล ในตวทาละลายนา 1 kg

MW(solute)

kg(solvent)

ตวอยาง โมแลลตจงหาความเขมขนเปนโมแลลตของสาร ละลาย NaClซงประกอบดวย NaCl 5.0 กรม ในนา 200 กรม (Na = 23.0 , Cl = 35.5)

16

4. เศษสวนโมล (Mole Fraction, x) อตราสวนระหวางจานวนโมลของตวทาละลายหรอตวถกละลายตอจานวนโมลทงหมดในสารละลาย (ไมมหนวย)▪ ไมตองระบวาสารใดเปนตวทาละลายหรอตวถกละลาย▪ ส ป ส A ส B

17

▪ ถาสารละลายประกอบดวยสาร A และสาร B

•xA :เศษสวนโมลของ A nA : จานวนโมลของสาร A

•xB :เศษสวนโมลของ B nB : จานวนโมลของสาร B

nA

nA + nBxA =

nB

nA + nBxB =

xA + xB = 1

ตวอยาง เศษสวนโมล สารละลายชนดหนงประกอบดวยนา 36.0 กรมและกลเซอรน [C3H5(OH)3] 46.0 กรม จงหาเศษสวนโมลของนาและกลเซอรน

18

4

แบบฝกหด เตรยมสารละลายโดย เตม NaCl 5.0 g ในขวดเชงปรมาตรเตมนาจนไดปรมาตร 100 ml นาหนกรวมของสารละลายเทากบ 104.8 g จงคานวณหาความเขมขน▪ Molarity

19

▪ % W/V

▪ % W/W

▪ Molality

▪ Mole Fraction

การละลายได (Solubility) สารละลายเกดขนไดอยางไร? การทอนภาคของตวถกละลายเขาไปแทนทอนภาคของตวทาละลายเกดขนไดเมอ▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลาย▪ ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวถกละลาย

20

ทาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวถกละลาย▪ สรางแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทาละลายและตวถกละลาย

solvation

Solvent

Solute

Solution

ความรอนของการละลาย (Hsoln) กระบวนการละลายของตวถกละลายในตวทาละลายประกอบดวย▪ การทาลายแรงยดเหนยว Solvent-Solvent และ

Solute-Solute Hdiss มคาบวก (ดดพลงงาน)

21

▪ การเกดแรงยดเหนยว Solvent-Solute Hbind มคาลบ (คายพลงงาน)

▪ ความรอนของการละลาย Hsoln = Hdiss + Hbind

ขนตอนการเกดสารละลาย

Solvent

Hdiss1

Hdiss1 Endothermic (+)Hdiss2 Endothermic (+)Hbind Exothermic ()

Hbind

22

Solute

NaCl(s) + H2O(l) NaCl(aq)Hsolv=Hdiss(NaCl)+Hdiss(H2O)+Hbind(NaCl)

Hdiss2 Solution

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

• ชนดของตวทาละลาย• ชนดของตวถกละลาย

23

• อณหภม & ความดน▪ สาหรบสารละลายนา (aqueous)

Solubility สมบตการละลายนา

0.1 g ไมละลาย

0.1 – 1.0 g ละลายไดเลกนอย

1.0 g ละลาย

สารละลายอมตว (Saturated Solution) สารละลายอมตว คอ สารละลายทมปรมาณตวถกละลายละลายอยมากทสดเทาทจะเปนไปไดทอณหภมนนๆ(ความเขมขนของตวถกละลายเทากบสภาพละลายได)▪ ตวถกละลายไมสามารถละลายเพมไดอก▪ ถาตวถกละลายตกตะกอนแสดงวาสารละลายอมตวแลว

24

►ความเขมขนของตวถกละลาย สภาพละลายได ตวถกละลายสามารถละลายเพมไดอก

►ความเขมขนของตวถกละลาย สภาพละลายได สารละลายอมตว ไมมตะกอน

►ความเขมขนของตวถกละลาย สภาพละลายได สารละลายอมตว มตะกอน

5

สภาพละลายไดและอณหภม การเปลยนแปลงอณหภมมผลโดยตรงตอสภาพละลายไดและการตก ตะกอนของสารละลาย

25

*H2O 100 mL = 100 g

*

ตวอยาง สารละลายอมตว สารละลาย C6H5COOH (aq) อมตว มความเขมขน 0.0237

M จงหาสภาพการละลายไดของ C6H5COOH (aq) (ความหนาแนนของ C6H5COOH (aq) มคา 1.02 g/ml)

MW(C6H5COOH) = 122 g/mol

26

ปจจยทมผลตอสภาพการละลาย1. ชนดของตวถกละลายและตวทาละลาย

แรงยดเหนยวระหวางอนภาคขนอยกบชนดของสาร▪ สารมขว ดงดดกนดวย แรงแบบมขว (มคาสง)

▪ สารไมมขว ดงดดกนดวย แรงแบบไมมขว (มคาตา)

27

( )

ถาแรงดงดดระหวางตวทาละลายและแรงดงดดระหวางตวถกละลายเปนชนดเดยวกน หรอ มคาใกลเคยงกน สารทงสองจะละลายกนได

แรงระหวางสารมขวดวยกน คอ dipole-dipole interaction Hydrogen bond และ Electrostatic interaction

แรงระหวางสารไมมขวดวยกน คอ Van der Waals interaction

ตวถกละลาย ตวทาละลาย การละลายมขว มขว ละลายไดด

28

▪ H2O + CCl4 ?▪ H2O + NH3 ?

มขว มขว ละลายไดด

มขว ไมมขว ละลายไมได

ไมมขว มขว ละลายไมได

ไมมขว ไมมขว ละลายได

การละลายของสารประกอบไอออนก สารประกอบไอออนกสวนใหญละลายนาได (นามขว) เนองจากแรงดงดดระหวางนาและไอออน▪ ขวลบของนา : ไอออนบวก▪ ขวบวกของนา : ไอออนลบ

29

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

การละลายของ NaCl ในนา แรงดงดดระหวางขวของนากบ

ไอออนบวกและไอออนลบมคามากกวาแรงดงดดระหวางไอออนบวกและลบของ NaCl ในโครงผลก

ไ

30

Hydrated ion คอไอออนทถกลอมรอบดวยโมเลกลของนา

Hydrated Na+ ion

6

2.อณหภมเมออณหภมเปลยน สารจะละลายมากขนหรอนอยลงขนกบวาเปนกระบวนการดดหรอคายความรอน

ปฏกรยาดดความรอน (H=+)

31

เพม T สารละลายมากขน

ปฏกรยาคายความรอน (H=)เพม T สารละลายนอยลง

Solu

bilit

y (g

sol

ute

/ 100

g H

2O)

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

▪ ถาเพมอณหภม LiCl จะละลายมากขน หรอ นอยลง• คาH เปนลบ การละลายเปนกระบวนการคายความรอน

32

ถาเพมอณหภม LiCl จะละลายมากขน หรอ นอยลง• เมอเพมอณหภมจะทาใหสภาพการละลายลดลง ( 63.7 g/100ml)

3. ความดนกรณทตวถกละลายเปนแกส ถาความดนแกสเพมแกสจะละลายไดมากขน

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

33

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

สารละลายสมบรณแบบ (Ideal Solution) ถาพลงงานทใชในการแยกตวถกละลายและแยกตวทาละลาย (Hdiss) มขนาดเทากบพลงงานทคายออกมาเมอตวถกละลายและตวทาละลายดงดดกน(Hbind)

34

Hsoln = Hdiss + Hbind = 0 สารละลายทไดเรยกวา สารละลายสมบรณแบบ▪ Hsoln = 0 ideal solution▪ Hsoln 0 non-ideal solution

สารละลายสมบรณแบบ คอสารละลายท solute และ solvent มสมบตใกลเคยงกน คอ▪ โครงสรางคลายกน▪ ขนาดใกลเคยงกน

35

▪ แรงดงดดระหวางโมเลกลเปนแบบเดยวกนเชน SiCl4 + CCl4 Hsoln = 0

Solvent บรสทธ Ideal Solution Non-ideal Solution

การจดเรยงตวของสารเปลยนแปลงไป

ความดนไอของสารละลายสมบรณแบบ ราอลท (Raoult) ไดศกษาพฤตกรรมความดนไอของสารในสารละลายสมบรณแบบ สรปวา

ทอณหภมคงท ความดนไอของสารองคประกอบในสารละลาย (Pi) มคาเทากบผลคณระหวางเศษสวน

36

i โมลของสาร (Xi) กบความดนไอของสารบรสทธ (Pi°)

Pi° > PiPi = xi Pi°

สารบรสทธ (i)

Pi°

สารละลาย

Pi

7

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

Ptotal = PA + PB

▪ Ptotal = ความดนรวม

37

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

ถาสารละลายประกอบดวยสาร A, B, C …Ptotal = PA + PB + PC + …

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

= x1P°1 + x2P°2

PsolnP2

°

เสนกราฟความดนไอ

38

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

x1

| | | | |

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

Pre

ssu

re

P1 P2

P1° x1 + x2 = 1

Psoln = P1 + P2

ตวอยาง ความดนไอ จงคานวณหา Psoln ท 30°C ของสารละลายสมบรณแบบซงประกอบดวย C2H5OH และ C3H8OH โดย XEtOH = 0.75 P°EtOH =79.1 torr P°PrOH = 27.6 torr

39

ความดนไอของสารละลายไมสมบรณแบบ สารละลายไมสมบรณแบบไมเปนไปตามกฎของราอลท กฎของเฮนรสาหรบสารละลายเจอจาง ความดนไอของตวถกละลายแปรผนตามความเขมขนของตวถกละลาย: P2 = k2x2

โดย k เปนคาคงท

40

โดย k2 เปนคาคงท สาหรบสารละลายไมสมบรณแบบ▪ ตวทาละลาย ใชกฎราอลท P1 = x1P1°

▪ ตวถกละลาย ใชตามกฎของเฮนร P2 = k2x2

Psoln = P1 + P2= x1P1° + k2x2

เสนกราฟความดนไอของสลล.ไมสมบรณแบบ

Psoln = PA + PB

เมอ xA นอย▪ A นอย (solute): Henry’s Law

PPre

ssur

e

Psoln

41

▪ B มาก (solvent): Raoult’s Law

เมอ xA มาก▪ A มาก (solvent): Raoult’s Law

▪ B นอย (solute): Henry’s Law

xA

| | | | |

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

PBPAP

สมบตคอลลเกทฟ สมบตทางกายภาพของสารละลายทขนกบความ

เขมขนของอนภาคตวถกละลายในสารละลาย และ ชนดของตวทาละลาย (ไมขนกบชนดของตวถกละลาย)

1 ไ

42

1. การลดตาลงของความดนไอ 2. การสงขนของจดเดอด3. การลดตาลงของจดเยอกแขง4. ความดนออสโมตก

8

1. การลดตาลงของความดนไอ ถาสารละลายม solute ทไมระเหย ผวหนาสารละลายจะมจานวนโมเลกลของ solvent นอยลง เพราะมโมเลกลsolute ปะปนอย

43

Raoult’s Law: Psolution = XsolventP°solvent

การคานวณหาความดนไอทลดตาลง▪ ตวทาละลายบรสทธ P = P°solvent

▪ ตวทาละลาย+ตวถกละลายP = X P°

44

Psolution = XsolventP°solvent

▪ ความดนไอทลดตาลงP = P°solvent – XsolventP°solvent

P = (1–Xsolvent) P°solvent

P = Xsolute P°solvent

ตวอยาง การลดลงของความดนไอ สารละลายประกอบดวยซโครส (C12H22O11) หนก

68 g ในนา 1 kg ทอณหภม 28°C ความดนไอของนาบรสทธทอณหภมนมคาเทากบ 28.35 torr จงหาความดนไอของสารละลาย

45

2. การสงขนของจดเดอด และการลดตาลงของจดเยอกแขง

เมอความดนไอของสารเปลยนแปลงไปเนองจากอทธพลของตวถกละลาย จดเดอดและจดเยอกแขงกจะเปลยนไปดวย

46

▪ จดเดอด (boiling point) คอ สภาวะทของเหลวและแกสอยในสมดลกน▪ จดเยอกแขง (freezing point) คอ สภาวะทของแขงและของเหลวอยในสมดลกน

อณหภมทจดเดอด (Boiling point Temperature, TB) และ อณหภมทจดเยอกแขง (Freezing point Temperature, Tf) ของสารขนกบความดน▪ ท ความดน 1 atm อณหภม

Phase Diagram

47

ทจดเดอดและจดเยอกแขงเรยกวา จดเดอดปกต(normal boiling point) และจดเยอกแขงปกต (normal freezing point)

1 atm

Tf TB

Phase Diagrams of Pure Solvent & Solutionเมอความดนไอของตวทาละลายเปลยนแปลงไปเนองจากความเขมขนของตวถกละลาย phase diagram จะเปลยนแปลง

▪ คาจดเดอดทเพมขน(Tb)TTT '

48

▪ คาจดเยอกแขงทลดลง(Tf)

ทง Tb และ Tf มคาเปนบวก

Solution

Tb’Tf

’

Tf Tb

bbb TTT

'fff TTT

9

คา Tb และ Tf ทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขนของตวถกละลาย(solute)ในตวทาละลาย(solvent)

Tb= kb·m

k molal boiling point constant

Tf= kf·m

k molal freezing point constant

49

คา kf และ kb เปนคาคงททขนกบชนดของตวทาละลาย

kb = molal boiling point constant

m = solute molality (mol/kg)

T’b = Tb + Tb

kf = molal freezing point constant

m = solute molality (mol/kg)

T’f = Tf Tf(solution) (solvent) (solution) (solvent)

kb คอคาอณหภมจดเดอดของสารละลายทเพมขนเมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kg

kf คอคาอณหภมจดเยอกแขงของสารละลายทลดลงเมอม solute 1 โมล ละลาย ใน solvent 1 kg

50

g

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

Camphor 178.75 37.7 207.42 5.61

แบบฝกหด จงเปรยบเทยบ Tb และ Tb ของสารละลายตอไปน

ตวทาละลาย ตวถกละลาย* molality

Water นาตาล 0.5Water Ethylene glycol 0.5

51

Water Ethylene glycol 1.0CCl4 Ethylene glycol 1.0

* ตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตว

แบบฝกหด จงหาจดเดอดของสารละลายซงประกอบดวยตวถกละลายหนก 28.0 กรม (MW=64) ในนา 850 กรม

52

แบบฝกหด เมอตวถกละลายไมระเหยและไมแตกตวหนก 4.50 g ละลายในนา 125 g ไดสารละลายซงมจดเยอกแขง–0.372 °C จงหานาหนกโมเลกลของตวถกละลาย

53

ความดนออสโมตกคอผลตางระหวางความดนของสารละลายทมความเขมขนไมเทากนซงแยกกนดวยเยอกงผาน (semipermeable membrane)

3. ความดนออสโมตก

Semi-permeable Membrane

54

▪ ความสามารถของตวทาละลายในการลอดผานเยอกงผานจะลดลงเมอเมอความเขมขนของตวถกละลายทไมสามารถลอดผานเยอกงผานเพมขน ทาใหระดบของเหลวระหวางสองฝงของเยอกงผานมคาไมเทากน

10

ผลตางของความสงของสารละลายแปรผนโดยตรงกบผลตางความเขมขนของสารละลาย

เมอเพมความดนใหกบสารดานทมความเขมขนสง จะทาใหมการเคลอนทยอนกลบ เรยกวา Reverse-Osmosis

ความดนททาใหความสงของสารทงสองฝงเทากน เรยกวา

55CA > CB h CA – CB

ความดนออสโมตก ()

CA CB

h

CA CB

h

ความดนออสโมตกระหวางตวทาละลาย(C=0)และสารละลายซงแยกออกจากกนดวยเยอกงผานสามารถหาไดจากกฎของ Van’t Hoff

RTV

nnRTV

56

VCRT

= ความดนออสโมตก (atm)C = ความเขมขนของสารละลาย (mol/L)R = คาคงทของแกส (0.0821 Latm/Kmol) T = อณหภม (K)

57

ตวอยาง ความดนออสโมตก ทอณหภม 4 °C สารละลายทมฮโมโกบน หนก 80 g ในสารละลาย 1 L มความดนออสโมตก 0.026 atm จงหานาหนกโมเลกลของฮโมโกบน

58

สารละลายอเลกโทรไลต (Electrolyte solution) สารอเลกโทรไลต: สารทแตกตวเปนไอออนเมออยในนา

ตวถกละลายอาจแบงออกไดเปน▪ สารอเลกโทรไลตแก (แตกตวทงหมด)

59

▪ สารอเลกโทรไลตออน (แตกตว 100%)▪ สารนอนอเลกโทรไลต (ไมมการแตกตว)

การแตกตวของตวถกละลายทเปนสารอเลกโทรไลตจะทาใหความเขมขนของอนภาคตวถกละลายเพมมากขน สงผลถงสมบตคอลลเกทฟของสารละลาย

สมบตคอลลเกทฟของสารละลายอเลกโทรไลตอณหภมจดเยอกแขงทเปลยนแปลงไปขนกบความเขมขนของตวถกละลาย ?

สารละลายนอนอเลกโทรไลต สารละลายอเลกโทรไลตแก

สาร m Tf, C สาร m Tf, C

60

Glycerin 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 0.434

Dextrose 0.200 0.372 CaCl2 0.100 0.494

Dextrose 0.300 0.558 NiCl2 0.100 0.538

11

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

HCl H+(aq) + Cl(aq)0.1 m 0.1 m 0.1 m

61

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

62

▪ Na2SO4 2Na+(aq) + SO42- (aq)

Tf = kf (3 x CNa2SO4)

ในความเปนจรง การแตกตวของสารอเลกโตรไลทจะลดลงเมอความเขมขนเพมขน ทาใหคาการเปลยนแปลงจดเดอดจดหลอมเหลวทวดไดตางจากทคานวณได

Van’t Hoff Factor Van’t Hoff Factor (i) คอจานวนไอออนทแตกตวจรงของตวถกละลายอเลกโตรไลท มคาขนกบความเขมขน

สารจานวน

ioni factor ทความเขมขน

0 1 m 0 01 m 0 001 m dilute

63

0.1 m 0.01 m 0.001 m dilute

กลโคส 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

K2SO4 3 2.32 2.69 2.84 3.00

ผลของ i Factor ตอสมบตคอลลเกทฟ สมบตคอลลเกทฟจะขนกบจานวนไอออนทแตกตว

(i)ไดจรงของตวถกละลายอเลกโตรไลท▪ P = i xsoluteP

solv

▪ Tf = i Kf mT = i K m

64

▪ Tb = i Kbm▪ = i MRT

เราสามารถหาคา i ไดจากสมบตคอลลเกทฟทวดไดเชน

i =คา Tf ทวดไดของสารละลายอเลกโทรไลต

คา Tf ทคานวณไดของสารละลายนอนอเลกโทรไลต

i factor และปรมาณการแตกตวเปน ion

คาสมประสทธการแตกตว () หาไดจาก

=

i = Van’t Hoff factor1

1

n

iปรมาณตวถกละลายทแตกตวจรงปรมาณตวถกละลายกอนการแตกตว

65

n = จานวนไอออนทไดจากการแตกตวของตวถกละลาย

ไมมการแตกตว M=10มการแตกตว 30% (=0.3)

รวม M = 7+(2x3) = 13i = 13/10 = 1.3 ni 1

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

66

12

แบบฝกหด ถาสารละลาย NaCl(aq) ความเขมขน 1 molal มจดเยอกแขง -3.4 C จงหาคา สปส.การแตกตวของ NaCl ในสารละลายน

67