เคมี สารละลาย

สารละลาย คืออะไร

สารละลาย (Solution) คือ สารเนื้อเดียวที่ไม่บริสุทธิ์ ซึ่งเกิดจากสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกัน สามารถแบ่งส่วนประกอบได้ 2 ส่วนคือ ตัวทำละลายและตัวละลาย โดยตัวทำละลายจะเป็นสารที่มีความสามารถในการทำให้สารอื่นๆ ละลายได้ โดยไม่ทำปฏิกิริยาเคมี และตัวละลายคือสารที่ถูกตัวทำละลายทำให้ละลาย

สรุปเนื้อหาเรื่อง สารละลาย

สารละลายนั้น โดยส่วนใหญ่แล้วจะจำแนกประเภทตามสถานะของสารละลายนั้น ๆ ได้แก่ สารละลายของแข็ง สารละลายของเหลว และสารละลายแก๊ส แต่นอกจากนี้เรายังสามารถจำแนกประเภทของสารละลายในแบบอื่น ๆ ได้อีกด้วย ดังนี้

ประเภทของสารละลาย

1. จำแนกตามสถานะของสารละลาย
   • สารละลายของแข็ง เช่น นาก ทองเหลือง
   • สารละลายของเหลว เช่น น้ำเกลือ น้ำเชื่อม
   • สารละลายแก๊ส เช่น กลิ่นหอมในอากาศ
2. จำแนกตามปริมาณของตัวละลาย
   • สารละลายอิ่มตัว คือ สารละลายที่ ตัวละลายไม่สามารถละลายได้อีก ที่อุณหภูมิเดิมหรือ/และปริมาณตัวทำละลายเท่าเดิม
   • สารละลายไม่อิ่มตัว คือ สารละลายที่ ตัวละลายยังสามารถละลายได้อีก ที่อุณหภูมิเดิมหรือ/และปริมาณตัวทำละลายเท่าเดิม
3. จำแนกตามความเข้มข้น
   • สารละลายเข้มข้น เป็นสารละลายที่มี ตัวละลายปริมาณมาก แต่ตัวทำละลายปริมาณน้อย
   • สารละลายเจือจาง เป็นสารละลายที่มีตัวละลายปริมาณน้อย แต่ตัวทำละลายปริมาณมาก

ความเข้มข้นของสารละลาย

ความเข้มข้นของสารละลายเป็นการบอกถึงอัตราส่วนปริมาณตัวถูกละลายกับปริมาณตัวทำละลายในสารละลายหนึ่ง ๆ อัตราส่วนดังกล่าวจะมีได้ 2 ลักษณะ คือ

• ปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลายทั้งหมด และ
• ปริมาณของตัวถูกละลายในตัวทำละลายทั้งหมด

โดยจะมีหน่วยความเข้มข้น เป็นหน่วยที่ใช้บอกปริมาณของตัวถูกละลายและตัวทำละลายในสารละลาย โดยทั่วๆ ไปหน่วยความเข้มข้นของสารละลายมักจะบอกเป็นปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลาย หน่วยต่างๆ ที่นิยมใช้กันในระดับนี้ได้แก่

1.หน่วยร้อยละ เป็นหน่วยของความเข้มข้นที่แบ่งย่อยออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

• • ร้อยละโดยมวลต่อมวล (%W/W) เป็นหน่วยความเข้มข้นที่ใช้ “บอกมวลของตัวถูกละลายในสารละลาย 100 หน่วยมวลเดียวกัน”
  • ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (%V/V) เป็นหน่วยที่ใช้บอก “ปริมาตรของตัวถูกละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตรเดียวกัน”
  • ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร(% W/V) เป็นหน่วยที่ใช้บอก “มวลของตัวถูกละลายในสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร” หน่วยของมวลและปริมาตรจะต้องสอดคล้องกัน คือ ถ้ามวลเป็นกรัม ปริมาตรจะเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร (cm3) หรือถ้ามวลเป็นกิโลกรัม ปริมาตรจะเป็นลิตร”

จากหน่วยร้อยละของสารละลาย สามารถนำมาสรุปเป็นสูตร สำหรับการคำนวณหน่วยร้อยละของสารละลายได้ ดังนี้

% โดยมวล = (มวลของตัวละลาย/มวลสารละลาย)x100

% โดยปริมาตร = (ปริมาตรของตัวละลาย/ปริมาตรสารละลาย)x100

% โดยมวล/ปริมาตร = (มวลของตัวละลาย/ปริมาตรสารละลาย)x100

แต่อย่างไรก็ตาม บางครั้งโจทย์อาจจะไม่กำหนดหน่วยร้อยละ ว่าเป็นประเภทใด โดยทั่วๆ ไปให้เข้าใจ ดังนี้

กรณีที่ 1 สารละลายของแข็งในของเหลว จะเป็น % โดยมวล/ปริมาตร

กรณีที่ 2 สารละลายของของเหลวในของเหลว หรือ ก๊าซจะเป็น % โดยปริมาตร

2. หน่วยโมล/ลูกบาศก์เดซิเมตร (mol/dm3) หรือโมลาริตี เป็นหน่วยความเข้มข้นในระบบเอสไอ ซึ่งสามารถใช้ โมล/ลิตร (mol/l) แทนได้ หน่วยโมล/ลิตร นั้นเดิมเรียกว่า โมลาร์ (molar) ใช้สัญลักษณ์เป็น “M” ซึ่งโมล/ลิตร เป็นหน่วยความเข้มข้นที่แสดง “จำนวนโมลของตัวถูกละลายในสารละลาย 1 ลูกบาศก์เดซิเมตร (1 ลิตร)”

3. หน่วยโมล/กิโลกรัม (mol/kg) หรือ โมแลลิตี (molality) เป็นหน่วยความเข้มข้นที่ใช้บอก “จำนวนโมลของตัวถูกละลายที่มีอยู่ในตัวทำละลาย 1 กิโลกรัม หรือ 100 กรัม” จึงมีหน่วยเป็นโมลต่อกิโลกรัม หรือเรียกว่า โมแลล ใช้สัญลักษณ์เป็น “m”

4. เศษส่วนโมล (mole fraction) เป็นหน่วยความเข้มข้นของสารละลายอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วไปมักจะใช้สัญลักษณ์เป็น ” x ” โดย

• เศษส่วนโมล หมายถึง อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของสารต่อจำนวนโมลของสารทั้งหมด
• เศษส่วนโมลของตัวทำละลาย หมายถึง อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของตัวทำละลายต่อจำนวนโมลของสารละลาย
• เศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย หมายถึง อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของตัวถูกละลายต่อจำนวนโมลของสารละลาย

ซึ่งสูตรแสดงความสัมพันธ์ของเศษส่วนโมล คือ เศษส่วนโมล A = โมลของสาร A / จำนวนโมลรวม

และที่สำคัญคือ เศษส่วนโมลของสารแต่ละชนิดจะต้องมีค่าน้อยกว่า 1 เสมอ ไม่ว่าจะเป็นสารละลายที่เกิดจากสารกี่ชนิดรวมกันก็ตาม ผลบวกของเศษส่วนโมลของสารทั้งหมดรวมกันจะต้องเป็น 1 เสมอ

5. ส่วนในล้านส่วน (part per million) ใช้สัญลักษณ์ย่อว่า “ppm” เป็นหน่วยที่ใช้ในกรณีที่สารมีจำนวนน้อยๆ ได้แก่

• หน่วยส่วนในล้านส่วนโดยมวลต่อมวล หมายถึง มวลของตัวถูกละลายที่มีอยู่ในสารละลาย 1 ล้านหน่วยมวลเดียวกัน เช่น mg/kg หรือ μ g/kg
• หน่วยส่วนในล้านส่วนโดยมวลต่อปริมาตร หมายถึง มวลของตัวถูกละลายที่มีอยู่ใน 1 ล้านหน่วยปริมาตร

ตัวอย่างข้อสอบเรื่อง สารละลาย

1.ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์หนัก1.46กิโลกรัม นำไปละลายน้ำจะได้กรดไฮโดรริก10dm3 กรดนี้มีความเข้มข้นเท่าใด

ก. 0.4 mol/dm3
ข.14.6% (น้ำหนัก/น้ำหนัก)
ค.4mol/dm3
ง.0.146 g/dm3

2.น้ำส้มสายชูชนิดหนึ่ง มีความหนานแน่น 1.13 g/cm3 ระบุว่ามีกรดแอซีติกละลายอยู่ร้อยละ8โดยน้ำหนักน้ำส้มสายชูนี้จะมีความเข้มข้นคิดเป็นกี่ mol/dm3

ก. 0.13
ข. 7.1
ค. 1.51
ง. 1.33

3.ผ่านก๊าซ A ลงในน้ำจำนวนหนึ่ง ได้สารละลายกรด B ที่มีความเข้มข้นร้อยละ 30 โดยมวล และมีความหนาแน่น 1.1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ถ้ามวลโมเลกุลของ B=66 สารละลายกรด B มีความเข้มข้นกี่โมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร

ก. 5
ข. 20
ค. 25
ง. 10

4.ความเข้มข้นของตัวถูกละลายชนิดต่างๆในสารละลาย A, B และ C ในน้ำ เป็นดังนี้

การเรียงลำดับความเข้มข้นของสารละลายในหน่วย mol/dm3 จากมากไปน้อยข้อใดถูกต้อง(ENT’34)

ก. C>A>B
ข. B>A>C
ค. C>B>A
ง. A>B>C

5. มีสารละลาย NaOH 1 mol/dm3 จำนวน 500 cm3 ถ้าแบ่งมา100 แล้วทำให้เจือจางเป็น 1 ลิตร จะมี NaOH กี่ mol

ก. 0.5
ข. 0.1
ค. 0.2
ง. 0.01