กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชา ว21101 สารละลาย (solution) โดย ครูแสงอรุณ สง่าชาติ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิชา ว21101

สารละลาย (solution)

สารละลาย (Solution) เป็นของผสมเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2ชนิดขึ้นไปละลายรวมเป็น เนื้อเดียวกัน มีสัดส่วนขององค์ประกอบเหมือนกันตลอดทั้งสารละลายนั้น

สารใดมีสถานะเหมือนสารละลาย ให้สารนั้นเป็น ตัวทำละลาย เกณฑ์ในการพิจารณาว่าสารใดเป็นตัวทำละลาย ตัวถูกละลาย สถานะ สารใดมีสถานะเหมือนสารละลาย ให้สารนั้นเป็น ตัวทำละลาย

เช่น น้ำเกลือ ประกอบด้วย น้ำ และเกลือ น้ำ มีสถานะเหมือน น้ำเกลือ น้ำ ตัวทำละลาย เกลือ ตัวถูกละลาย

ปริมาณ ส่วนประกอบที่ปริมาณมากกว่า ส่วนประกอบที่ปริมาณน้อยกว่า  ส่วนประกอบที่ปริมาณมากกว่า  ตัวทำละลาย (solvent)  ส่วนประกอบที่ปริมาณน้อยกว่า  ตัวละลาย (solute)

แอลกอฮอล์ฆ่าเชื้อโรค 70 % แอลกอฮอล์ฆ่าเชื้อโรค 70 % เอทานอล 70 % น้ำ 30 % เอทานอล เป็นตัวทำละลาย น้ำ เป็นตัวถูกละลาย

ตะกั่ว และ ดีบุก ตัวละลาย ฟิวส์ไฟฟ้า บิสมัส ประมาณ 50 % ตะกั่ว ประมาณ 25 % ดีบุก 25% บิสมัส ตัวทำละลาย ตะกั่ว และ ดีบุก ตัวละลาย

แก๊สหุงต้ม แก๊สโพรเพน ประมาณ 70 % แก๊สบิวเทนประมาณ 30 % แก๊สโพรเพน ตัวทำละลาย แก๊สบิวเทน ตัวละลาย

ของแข็ง สถานะของสารละลาย ของเหลว แก๊ส

สถานะของสารละลาย สารละลายแก๊ส เกิดจากการที่แก๊สชนิดหนึ่ง ละลายในแก๊สอีกชนิดหนึ่ง เนื่องจากแก๊สทุกชนิดสามารถผสมกัน ในทุกอัตราส่วน เช่น อากาศที่อยู่รอบตัวเรา

สารละลายของแข็ง เกิดจากการละลาย ของแข็งชนิดหนึ่งในของแข็งอีกชนิด หนึ่ง เช่น bronze เป็นสารละลายของ ทองแดงในทองคำ

ทองเหลือง* (ทองแดงผสมกับสังกะสี) Cu+Zn  

สารละลายของเหลว เป็นสารละลายที่ พบบ่อยที่สุดในชีวิตประจำวัน อาจเกิด จากการละลายแก๊สในของเหลว เช่น น้ำอัดลม

การละลายในของแข็งในของเหลว เช่น น้ำเกลือ การละลายของเหลวในน้ำ เช่น สุรา

นาก ประกอบด้วย ทองแดงประมาณ 60 % ทองคำประมาณ 35 % และ เงินประมาณ 5% นาก ประกอบด้วย ทองแดงประมาณ 60 % ทองคำประมาณ 35 % และ เงินประมาณ 5% ทองแดง...................................... ทองคำและเงิน.............................

เป็นสารเนื้อเดียวกัน เป็นสารเนื้อผสมที่กลมกลืนกัน สมบัติของสาร/ชนิดของสาร สารละลาย คอลลอยด์ สารแขวนลอย เนื้อสาร เป็นสารเนื้อเดียวกัน เป็นสารเนื้อผสมที่กลมกลืนกัน เป็นสารเนื้อผสมที่ไม่กลมกลืนกัน เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาค (cm) น้อยกว่า 10-7 อยู่ระหว่าง 10-7 - 10-4 มากกว่า 10-4 การผ่านกระดาษกรอง ผ่านได้ ไม่ผ่าน

การผ่านกระดาษเซลโลเฟน ผ่านได้ ผ่านไม่ได้ ไม่ผ่าน สมบัติของสาร/ชนิดของสาร สารละลาย คอลลอยด์ สารแขวนลอย การผ่านกระดาษเซลโลเฟน ผ่านได้ ผ่านไม่ได้ ไม่ผ่าน การตกตะกอน ไม่ตกตะกอน ตกตะกอน การกระเจิงแสง ไม่กระเจิงแสง (ทะลุผ่านได้เลย) กระเจิงแสง ไม่กระเจิงแสง (ทึบแสง)

สารละลายในสถานะต่างๆ ชนิดของสารละลาย สารละลายในสถานะต่างๆ ชนิดของสารละลายใน แต่ละสถานะ ตัวอย่าง สารละลายแก๊ส แก๊สในแก๊ส ของเหลวในแก๊ส ของแข็งในแก๊ส อากาศ อากาศชื้น (น้ำในอากาศ) I2 (ของแข็ง) ในอากาศ

สารละลายใสถานะ ต่างๆ ตัวอย่าง สารละลายของเหลว ชนิดของสารละลายในแต่ละสถานะ ตัวอย่าง สารละลายของเหลว แก๊สในของเหลว ของเหลวในของเหลว ของแข็งในของเหลว น้ำโซดา (CO2 ในน้ำ) แอลกอฮอล์ในน้ำ เกลือแกงในน้ำ

สารละลายในสถานะต่างๆ ชนิดของสารละลายในแต่ละสถานะ ตัวอย่าง สารละลายของแข็ง :: แก๊สในของแข็ง :: ของเหลวในของแข็ง :: ของแข็งในของแข็ง H2 ใน Pd Hg ใน Ag โลหะเจือ เช่น Cu ใน Zn

ความเข้มข้นของสารละลาย  “สารละลายเข้มข้น”  มีปริมาณตัวละลายอยู่มาก  “สารละลายเจือจาง”  มีปริมาณตัวละลายอยู่น้อย

 ทำไมสารละลายมีอุณหภูมิขณะเดือด ไม่คงที่

เพราะสารละลายประกอบด้วยสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป มารวมกัน ขณะที่สารละลายเดือดก็จะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ไม่คงที่ เช่น สารละลายน้ำกับเอทานอล เมื่อสารละลายเดือดเอทานอลซึ่งมีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำจะระเหยกลายเป็นไอก่อนน้ำ ทำให้อัตราส่วนของน้ำกับเอทานอลเปลี่ยนไปเรื่อยๆ ในที่สุดจุดเดือดก็จะคงที่ ก็คือจุดเดือดของน้ำนั่นเอง

ปัจจัยที่มีผลต่อการละลายของสาร ชนิดของสาร           อุณหภูมิ                    ความดัน

ชนิดของสาร สารต่างชนิดกันจะละลายในตัวทำละลายชนิดเดียว กันได้ไม่เท่ากัน

อุณหภูมิ  เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการละลายของสาร จะสูงขึ้น (ยกเว้นแก๊สจะละลายได้น้อยลง)

ความดัน ในกรณีที่แก๊สละลายในของเหลว ถ้าความดันสูงแก๊สจะละลายได้ดี เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำอัดลม ถ้าเราเพิ่มความดันปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ละลายในน้ำจะเพิ่มขึ้น แต่ถ้าเราเปิดฝาขวด (ลดความดัน) จะทำให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์หนีจากของเหลว นั่นคือแก๊สละลายได้น้อยลง

1.สารละลายในข้อใดที่ตัวถูกละลายมีสถานะเดียวกับสารละลาย ก. แอลกอฮอล์เช็ดแผล    ข. น้ำทะเล    ค. น้ำโซดา    ง. น้ำประปา

2.สารที่สามารถผ่านกระดาษกรองและผ่านกระดาษ เซลโลเฟนได้ คือข้อใด     ก.สารละลาย     ข.คอลลอยด์     ค.สารแขวนลอย     ง.ถูกทุกข้อ

3. ทองเหลือง เป็นสารละลายที่เกิดจากการสารใดผสมกัน     ก.ทองคำ กับ ทองแดง     ข.ทอง กับ เหลือง    ค.เหล็ก กับ ทองคำ    ง.ทองแดง กับ สังกะสี

4. สารในข้อใดจัดเป็นสารละลายทั้งหมด ก. ขนมจีนนำยา แป้งเปียก ข้าวสุก ข 4.สารในข้อใดจัดเป็นสารละลายทั้งหมด    ก.ขนมจีนนำยา แป้งเปียก ข้าวสุก    ข.น้ำกะทิ น้ำกรด น้ำนม    ค.ทองเค น้ำหมึก น้ำคลอง    ง.น้ำเชื่อม อากาศ ทองเหลือง

สารละลายอิ่มตัว สารละลายที่มีตัวถูกละลายอยู่เต็มที่ จนไม่ สามารถละลายได้อีกแล้ว ณ อุณหภูมินั้น

การตกผลึก Crystallization คือปรากฏการณ์ที่ของแข็งที่เป็นตัวถูกละลาย ที่ละลายอยู่ในสารละลายอิ่มตัวแยกออกมา โดยผลึกจะเป็นของแข็งที่มีรูปทรงเรขาคณิต มีเหลี่ยมมุมแน่นอนผิวหน้าเรียบ

ความเข้มข้นของสารละลาย ร้อยละของตัวถูกละลาย ร้อยละโดยมวลต่อมวล (% w/w) ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (%v/v) ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (%w/v)

ร้อยละโดยมวล หมายถึง มวลของตัว ถูกละลายที่ละลายอยู่ในสารละลาย 100 หน่วยมวล เดียวกัน บอกเป็นกรัมต่อ 100 กรัม หรือ กิโลกรัม ต่อ 100 กิโลกรัม เช่น สารละลายโซเดียมคลอไรด์ (น้ำเกลือ) เข้มข้น 10 % โดยมวล หมายความว่า ในสารละลายโซเดียม คลอไรด์ (น้ำเกลือ) 100 กรัม จะมี โซเดียมคลอไรด์อยู่ 10 กรัม                                                                    

ร้อยละโดยปริมาตร หมายถึง ปริมาตรของตัวถูกละลายที่ละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตรเดียวกัน เช่น สารละลายเอทานอลในน้ำ เข้มข้นร้อยละ 20 โดยปริมาตร หมายความว่า สารละลาย 100 cm3 จะมีเอทานอลละลายอยู่ 20 cm3

ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร หมายถึง มวลของตัวถูกละลายที่ละลายอยู่ในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร โดยทั่วไป ถ้ามวลของตัวถูกละลายมีหน่วยเป็นกรัม สารละลายมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร เช่น สารละลาย CuSO4 เข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่า ในสารละลาย 100 cm3 จะมี CuSO4 ละลายอยู่ 10 g            

การคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลาย วิธีที่ 1 คำนวณโดยการเทียบบัญญัติไตรยางค์ วิธีที่ 2 คำนวณโดยการใช้สูตร

จงคำนวณหาความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อมวล ตัวอย่างที่ 1 เมื่อผสมน้ำตาลทราย 15 กรัม ในน้ำ 60 กรัม จงคำนวณหาความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อมวล วิธีทำ มวลของสารละลาย = มวลตัวทำละลาย + มวลตัวถูกละลาย = 60 g + 15 g = 75 g ในสารละลาย 75 g มีตัวถูกละลายอยู่ 15 g ” 100 g ” 15 x 100 = 20 g 75 ดังนั้นสารละลายน้ำตาลเข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวลต่อมวล

การคำนวณโดยใช้สูตร ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวล = มวลของตัวละลาย x 100 (โดยมวลต่อมวล) มวลของสารละลาย = 15 x 100 = 20 g 75 สารละลายน้ำตาลเข้มข้น 20 % โดยมวลต่อมวล ตอบ

ตัวอย่างที่ 2 ต้องการเตรียมสารละลายด่างทับทิมเข้มข้นร้อยละ โดยมวลต่อปริมาตร จำนวน 500 cm3 จะต้องใช้ด่างทับทิม กี่กรัมและเตรียมอย่างไร วิธีทำ สารละลายเข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่าในสารละลาย 100 cm3 มีด่างทับทิมอยู่ 20 g ถ้าในสารละลาย 500 cm3 ” 20x500 100 ดังนั้นจะต้องใช้ด่างทับทิม 100 g

ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (%w/v) = มวลของตัวละลาย x 100 ปริมาตรของสารละลาย 20 = มวลของตัวละลาย x 100 500 20 x 500 = มวลของตัวละลาย 100 100 = มวลของตัวละลาย

วิธีเตรียม ชั่งด่างทับทิม (โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต) 100 กรัม เทลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 500 cm3 เติมน้ำกลั่นลงไปจนถึงขีด 500 cm3 สารละลายมี ปริมาตร 500 cm3 ปิดจุกเขย่าจนเป็นเนื้อเดียวกัน

ตัวอย่างที่ 3 เมื่อเติมเอทานอล 40 cm3 ในน้ำกลั่น 160 cm3 สารละลายที่ได้มีความเข้มข้นเป็นร้อยละเท่าไรโดยปริมาตร วิธีทำ ปริมาตรของสารละลาย = ปริมาตรเอทานอล + ปริมาตรน้ำกลั่น = 40 + 160 = 200 cm3 ในสารละลายเอทานอล 200 cm 3 มีเอทานอลละลายอยู่ 40 cm3 ในสารละลายเอทานอล 100 cm 3 มีเอทานอลละลายอยู่ 40x100 200 ดังนั้น สารละลายเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 20 โดยปริมาตร

ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (%v/v) = ปริมาตรของตัวละลาย x 100 ปริมาตรของสารละลาย = 40 x 100 200 = 20 %

ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร = มวลของตัวละลาย x 100 คำนวณโดยการใช้สูตร ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร = มวลของตัวละลาย x 100 ปริมาตรของสารละลาย ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร = ปริมาตรของตัวละลาย x 100 ปริมาตรของสารละลาย

ความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวล = มวลของตัวละลาย x 100 (โดยมวลต่อมวล) มวลของสารละลาย

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เฉลย สารละลาย ตัวทำละลาย ตัวถูกละลาย ทองเหลือง ทองแดง สังกะสี นาก ทองคำ,เงิน เหรียญบาท นิเกิล น้ำหมึก น้ำ สี น้ำโซดา แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สหุงต้ม โพรเพน บิวเทน

เฉลย 1.สารละลายสารส้มเข้มข้น 3% โดยมวลหมายความว่า สารละลายสารส้ม 100 กรัม มีสารส้มละลายอยู่ 3 กรัม

2. นำน้ำตาลกลูโคส 10 กรัม ละลายน้ำ 40 กรัม สารละลายนี้ เข้มข้นร้อยละเท่าใดโดยมวล วิธีทำ มวลของสารละลาย = มวลของน้ำ + มวลของน้ำตาล = 40 g + 10 g = 50 g สารละลาย 50 g มีน้ำตาลละลายอยู่ 10 g สารละลาย 100 g มีน้ำตาลละลายอยู่ 10 x 100 50 = 20 g ดังนั้น สารละลายนี้มีความเข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวล

ทอง 24 กะรัต หรือทอง 24 K คือทองคำบริสุทธิ์ มีเนื้อทอง 100 % ไม่มีสารอื่นเจือปน ทอง 18 กะรัต จะมีเนื้อทองกี่เปอร์เซ็นต์ วิธีทำ ทอง 24 กะรัต มีเนื้อทองคำ 100 % ทอง 18 กะรัต มีเนื้อทองคำ 18 x 100 24 ดังนั้นทอง 18 K จะมีเนื้อทองอยู่ 75 %

ความหนาแน่นของสารละลาย มวลของสารละลาย (มวลตัวละลาย + มวลตัวทำละลาย) ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร เช่น สารละลายกรดไนตริก มีความหนาแน่น 1.8 g/cm3 หมายความว่าสารละลายกรด ไนตริก 1 cm3 หนัก 1.8 g มีปริมาตร 1 cm3 ความหนาแน่นของสารละลาย = มวลของสารละลาย ปริมาตรของสารละลาย

ส่วนในพันส่วน (part per thousand) ppt ในสารละลาย 1000 ส่วน มีตัวละลายอยู่กี่ส่วน เช่น ในอากาศมีแก๊สอาร์กอน 9.3 ppt หมายความว่า ในอากาศ 1000 ส่วน มีแก๊สอาร์กอนอยู่ 9.3 ส่วน หรือ ในอากาศ 1000 cm 3 มีแก๊สอาร์กอน 9.3 cm3

ส่วนในล้านส่วน (part per million) ppm ในสารละลายหนึ่งล้านส่วนมีตัวละลายอยู่กี่ส่วน เช่น อากาศมีแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์อยู่ 30 ppm หมายความว่า ในอากาศ 1,000,000 ส่วน มีแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์อยู่ 30 ส่วน

หน่วยส่วนในพันส่วนและหน่วยส่วนในล้านส่วน นิยมใช้บอกความเข้มข้นของสารละลายที่มีตัวละลาย น้อยมาก ๆ เช่นการบอกปริมาณของแก๊สพิษในอากาศ หรือปริมาณสารพิษที่ละลายอยู่ในน้ำ