การวัดค่าความดันไอ และสมการของเคลาซิอุส-กลาเปรง การวัดค่าความดันไอ และสมการของเคลาซิอุส-กลาเปรง ปรอท ปรอท ระดับปรอทลดลง เนื่องจากความดันไอของของเหลว ของเหลว เวลาต่อมา ปรอท

ตัวอย่างการคำนวณ ที่ 20 OC ไอของของเหลว ทำให้ระดับปรอทลดลง 15.2 mmHg ความดันไอของของเหลว = 15.2 = 0.02 atm 760

สมการของเคลาซิอุส-กลาเปรง (Clausius Clapeyron Equation) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดัน (P) กับอุณหภูมิ (T)

ถ้าเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดัน กับอุณหภูมิในรูปของ log P กับ 1/T จะได้ กราฟที่มีความชันเป็นลบ โดยความชันของกราฟ เท่ากับ

ทำไม จึงได้กราฟที่มีความชันเป็นลบ ? ความชันเท่ากับ log P 1 T ทำไม จึงได้กราฟที่มีความชันเป็นลบ ?

ถ้าของเหลวชนิดเดียวกัน มีความดันไอ P1 ที่อุณหภูมิ T1 จะเขียนสมการแสดงความสัมพันธ์เป็น ข้อสังเกต: การแทนค่าอุณหภูมิ ต้องใช้ในหน่วยเคลวิน (K)

สมการของเคลาซิอุส-กลาเปรง จะใช้ได้ดี สมการของเคลาซิอุส-กลาเปรง จะใช้ได้ดี เมื่อไอของของเหลวมีพฤติกรรมแบบแก๊สสมบูรณ์แบบ ใช้ประโยชน์ในการหา DHvap ของของเหลว

ตัวอย่าง ที่ความดันบรรยากาศ เอทิลอัลกอฮอล์ (EtOH) เดือดที่อุณหภูมิ 78.4 OC ถ้าความดันไอของสารดังกล่าว ที่อุณหภูมิ 40 OC เท่ากับ 150 torr จงคำนวณหาความร้อน ของการระเหยกลายเป็นไอ (DHvap) ของเอทิลอัลกอฮอล์ วิธีคิด ที่ P1 = 760 Torr = 1 atm T1 = 78.4 OC = 351.4 K โจทย์กำหนด ที่ P2 = 150 Torr = 150/760 atm T2 = 40 OC = 313 K

โจทย์ให้หา DHvap ของ EtOH จากสมการ แทนค่าจะได้ จากตาราง: DHvap ของ EtOH = 38.58 kJ mol-1

ความตึงผิวและความหนืด การที่อนุภาคในของเหลวอยู่ชิดกัน มีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดสมบัติที่เรียกว่า แรงดึงผิว หรือ ความตึงผิว (surface tension) และความหนืด (viscosity) ของเหลวใดที่มีแรงดึงผิวหรือความหนืดมาก แสดงว่า มีแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคมาก ของเหลวเหล่านี้ จะมีความดันไอต่ำ แต่มีจุดเดือดสูง และการเคลื่อนที่ของอนุภาคช้า

โมเลกุลใต้พื้นผิวของของเหลว จะมีแรงกระทำระหว่างกัน ความตึงผิว / แรงดึงผิว (Surface Tension) โมเลกุลใต้พื้นผิวของของเหลว จะมีแรงกระทำระหว่างกัน ในทุกทิศทาง ขณะที่โมเลกุลที่พื้นผิว จะมีแรงกระทำจากด้านล่างเท่านั้น ซึ่งจะทำให้มีแรงดึงผิวเข้าสู่ศูนย์กลาง

ความตึงผิวของน้ำ เป็นตัวพยุงให้แมลงน้ำอยู่บนผิวน้ำได้

ปรอท: หยดเล็ก ๆ จะมีรูปร่างเป็นทรงกลม ขณะที่หยดที่ใหญ่กว่าจะเป็นทรงกลมแบน เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

แรงที่ของเหลวดึงดูดโมเลกุลตัวมันเองเข้าไว้ด้วยกัน Cohesive Forces แรงที่ของเหลวดึงดูดโมเลกุลตัวมันเองเข้าไว้ด้วยกัน Adhesive Forces แรงกระทำระหว่างของเหลวกับพื้นผิวของสารอื่น ๆ

ปรอท (mercury) น้ำ(water) Capillary Action ปรอท (mercury) น้ำ(water) Adhesive forces สูงกว่า Cohesive forces Adhesive forces ต่ำกว่า Cohesive forces

พอลิเมอร์ซิลิโคน (silicone polymer) ที่เคลือบบนแก้ว/กระจก จะลด adhesive forces ระหว่างโมเลกุลของน้ำกับพื้นผิว ทำให้น้ำไม่เกาะติดบนพื้นผิวของแก้ว/กระจก

ความหนืด (Viscosity) ความหนืด คือ ความต้านทานการไหลของของเหลว ที่อุณหภูมิห้อง น้ำผึ้งมีความหนืดสูงมาก ? น้ำมันเบนซินมีความหนืดต่ำมาก ๆ ?

Calibration Marks Ostwald Viscometer

หน่วยของความหนืด คือ Poise หรือ N s m-2 ความหนืดของน้ำ ที่ 25 oC คือ 0.89 Centipoise H2O หรือ 0.89 x 10-2 Poise ที่ 20 oC คือ 1.01 x 10-3 Poise Glycerine: Viscosity = 945 Centipoise ที่ 25 oC

Pentane: Viscosity = 0.215 Centipoise ที่ 25 oC Dodecane: Viscosity = 1.38 Centipoise ที่ 25 oC

ความหนืดสัมพัทธ์ (relative viscosity) ของสารบางชนิด ที่ 20 oC เทียบกับน้ำ Ethyl alcohol 1.20 Ethyl Ether 0.23 Blood (Male) 4.71 Blood (Female) 4.46 Glycerol 1490 Water 1.00

ความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดกับอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลก็จะเคลื่อนที่เร็วขึ้น เป็นผลให้พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น และมีผลต่อพฤติกรรมของของเหลว มากกว่าแรงกระทำระหว่างโมเลกุล ทำให้ของเหลวดึงดูดกันไว้ได้น้อยลง ความหนืดจึงลดลง

Lower Viscosity Increasing Temperature Strong atteactive forces Higher Viscosity Lower Viscosity Increasing Temperature

ผลของแรงกระทำระหว่างโมเลกุล ที่มีต่อสมบัติทางกายภาพของของเหลว ผลของแรงกระทำระหว่างโมเลกุล ที่มีต่อสมบัติทางกายภาพของของเหลว สมบัติทางกายภาพ แรงกระทำระหว่างโมเลกุล ของเหลวที่ระเหยได้ง่าย น้อย ของเหลวที่ระเหยได้ยาก มาก Cohesive forces ต่ำ สูง ความหนืด ความตึงผิว ความจุความร้อนจำเพาะ ความดันไอ อัตราการระเหย จุดเดือด ความร้อนของการกลายเป็นไอ

ตัวอย่าง จงเรียงลำดับจุดเดือดของสารต่อไปนี้ H2S, H2O, CH4, H2, KBr วิธีทำ จากโจทย์ KBr เป็นของแข็งที่มีพันธะไอออนิก จะมีจุดเดือดสูงที่สุด น้ำ (H2O) มีพันธะไฮโดรเจนด้วย จึงมีจุดเดือดค่อนข้างสูง H2S เป็นสารที่มีแรงกระทำแบบโพลาร์โควาเลนต์อยู่ด้วย จึงมีจุดเดือดสูงรองลงมา ทั้ง CH4 และ H2 เป็นแก๊สแบบ non polar โดยที่ CH4 มีโมเลกุลใหญ่กว่า จะทำให้เกิดขั้วได้ง่ายกว่า H2 จึงมีจุดเดือดสูงกว่า โดยสรุป จุดเดือดของสารเรียงจากต่ำไปหาสูงได้ดังนี้ H2 < CH4 < H2S < H2O < KBr