1 สูตรโมเลกุล
สูตรโมเลกุลเป็นสูตรที่แสดงจำนวนอะตอมของธาตุองค์ประกอบที่มีอยู่ใน 1 โมเลกุลของสาร เช่น ไฮโดรเจนมีสูตรโมเลกุลเป็น H2 แสดงว่า 1 โมเลกุลประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอม ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีสูตรโมเลกุลเป็น H2O2 แสดงว่า 1 โมเลกุลประกอบด้วยไฮโดรเจนและออกซิเจนธาตุละ 2 อะตอม
การหาสูตรโมเลกุลของสารทั่วไป มีหลักดังนี้
1. ต้องทราบสูตรเอมพิริคัล
2. ต้องทราบมวลโมเลกุลโดยโจทย์กำหนดมาให้ทางตรงหรือทางอ้อมก็ได้
3. นำข้อมูลที่ได้จากข้อ 1, 2 หาค่า n โดยใช้สูตร
(มวลของสูตรเอมพิริคัล) x n = มวลโมเลกุล
n = เลขเป็นจำนวนเต็มบวก เช่น 1, 2, 3
การปัดจุดทศนิยมของค่า n ตั้งแต่ 0.5 ขึ้นไป ให้ปัดขึ้นอีกหนึ่ง แต่ถ้าต่ำกว่า 0.5 ก็ปัดทิ้งไป เช่น 3.6 ก็ให้ปัดจุดทศนิยมเป็น 4.0 และ 2.2 ปัดจุดทศนิยมเป็น 2.0
2 สมบัติคอลิเกทีฟ
สารละลายเป็นสารเนื้อเดียวที่ได้จากการผสมสารบริสุทธ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปเข้าด้วยกัน ถ้าสารที่นำมาผสมกันมีสถานะเดียวกันจะถือว่าสารที่มีปริมาณมากที่สุดเป็นตัวทำละลาย ส่วนสารที่มีปริมาณน้อยกว่าเป็นตัวละลาย จุดเดือดของสารละลายสูงกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์ และจุดหลอมเหลวของสารละลายต่ำกว่าตัวทำทำละลายบริสุทธิ์ และถ้าสารละลายที่มีความเข้มข้นในหน่วยโมลต่อกิโลกรัมเท่ากัน จะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวเท่ากัน โดยที่ตัวละลายจะเป็นสารใดก็ได้แต่ต้องเป็นสารที่ระเหยยากและไม่แตกตัวเป็นไอออน ส่วนสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกัน แม้จะมีตัวทำละละายชนิดเดียวกันก็มีค่าจุดเดือดและจุดหลอมเหลวไม่เท่ากัน
สูตรเกี่ยวกับสารละลายที่มีสมบัติคอลลิเกตีฟ
1. จุดเดือด
= จุดเดือดของสารละลาย - จุดเดือดของตัวทำละลาย (องศาเซลเซียส)
Kb = ค่าคงที่ของการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของสารละลาย (องศาเซลเซียส/mol/kg)
m = ความเข้มข้นของสารละลาย (mol/kg)
m1 = มวลตัวถูกละลาย (g)
m2 = มวลของตัวทำละลาย (g)
MW1 = มวลโมเลกุลของตัวถูกละลาย
2. จุดหลอมเหลว (หรือจุดเยือกแข็ง)
= จุดเยือกแข็งของตัวทำละลาย - จุดเยือกแข็งของสารละลาย (องศาเซลเซียส)
Kf = ค่าคงที่ของการลดลงของจุดเยือกแข็งของสารละลาย (องศาเซลเซียส/mol/kg)
3.สารละลายชนิดเดียวกันมีความเข้มข้นเท่ากัน จุดเดือดและจุดเยือกแข็งสัมพันธ์กันดังนี้
3 ความเข้มข้นของสารละลาย
ความเข้มข้นของสารละลายเป็นการบอกถึงอัตราส่วนปริมาณตัวถูกละลายกับปริมาณตัวทำละลายในสารละลายหนึ่ง ๆ อัตราส่วนดังกล่าวจะมีได้ 2 ลักษณะ คือ
- ปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลายทั้งหมด
- ปริมาณของตัวถูกละลายในตัวทำละลายทั้งหมด
ในปัจจุบันหน่วยที่นิยมใช้สำหรับระบุความเข้มข้นของสารละลายมีหลายระบบด้วยกัน ได้แก่ ร้อยละ เศษส่วนโมล โมลาริตี โมแลลิตี ฯลฯ
1.ร้อยละ (percents) เป็นการระบุปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลายทั้งหมด 100 ส่วนแบ่งออกเป็น
ก.ร้อยละโดยมวล (w/w) หมายถึงมวลของตัวถูกละลายต่อมวลของสารละลาย 100หน่วย มักใช้กับตัวถูกละลายที่เป็นของแข็ง
ให้ wA เป็นมวลของตัวทำละลาย
wB เป็นมวลของตัวถูกละลาย
ข.ร้อยละโดยปริมาตร (V/V) หมายถึง ปริมาตรของตัวถูกละลายต่อปริมาตรทั้งหมด ของสารละลาย100หน่วย มักใช้กับตัวถูกละลายและตัวทำละลายที่เป็นของเหลว
ให้ VA เป็นปริมาตรของตัวทำละลาย
VB เป็นปริมาตรของตัวถูกละลาย
ค.ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (w/V) หมายถึงมวลของตัวถูกละลายในสารละลายทั้งหมด 100หน่วยปริมาตรหน่วยชนิดนี้มักใช้กับสารละลายที่ตัวถูกละลายเป็นของแข็งละลายในตัวทำละลายที่เป็นของเหลวเช่น สารละลาย10 % NaOHโดยมวลต่อปริมาตรหมายความว่า ในสารละลายมีปริมาตร100 cm3 มีNaOHละลายอยู่10กรัม
2.โมลาริตี (molarities) เป็นการระบุจำนวนโมลของตัวถูกละลายในสารละลายที่มีปริมาตร 1,000 cm3 (1 dm3) หน่วยความเข้มข้นของระบบนี้จึงเป็นmol dm-3 หรือโมลาร์(molar,M) เช่น สารละลาย0.10 M HCl หมายความว่า ในสารละลายมีปริมาตร1,000 cm3 มีHClละลายอยู่ 0.10 mol
สำหรับสารประกอบเชิงไอออนซึ่งไม่มีสูตรเชิงโมเลกุล เช่นNaClเป็นสูตร
ของโซเดียมคลอไรด์แต่ไม่ใช่หมายความว่า โซเดียมคลอไรด์1โมเลกุล ผิดกับสูตรเคมี
ของพวกสารประกอบโคเวเลนต์ เช่นCO2 เป็นสูตรของคาร์บอนไดออกไซด์1โมเลกุล
ด้วยเหตุนี้สารละลายของสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีสูตรเชิงโมเลกุลจึงมีหน่วยความเข้มข้น
เป็นโมลาร์แต่สารละลายของสารประกอบเชิงไอออนซึ่งมีแต่สูตรเอมพิริคัล เช่นNaOH, NaCl,
K2SO4 ฯลฯจะต้องระบุความเข้มข้นเป็นฟอร์แมลิตี(formality)มีหน่วยเป็นฟอร์แมล(formal, F)
หมายถึง จำนวนมวล-สูตร(mass-formula) ของตัวถูกละลายที่มีหน่วยเป็นกรัมในสารละลาย
1,000 cm3 เช่น 0.1 F NaClหมายความว่าสารละลายนี้1,000 cm3 มีNaClละลายอยู่0.1มวล-สูตร
1มวล-สูตร ของNaCl =23 + 35.5=58.5กรัม จะเห็นว่าถ้าคิดว่าสูตรของสารประกอบเชิงไอออนเป็นสูตรเชิงโมเลกุลของสารนั้น หน่วยฟอร์แมลกับโมลาร์คือ หน่วยเดียวกัน สารละลายบางอย่างระบุความเข้มข้นเป็นร้อยละและความหนาแน่นเราสามารถ หาความเข้มข้นของสารละลายนี้เป็นโมลาร์ได้โดยอาศัยความหมายของความหนาแน่นเชิงมวล
ที่ว่า"ความหนาแน่นเชิงมวลคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร"
3.โมแลลิตี (molality) เป็นการระบุความเข้มข้นเป็นจำนวนโมลของตัวถูกละลายใน
ตัวทำละลายที่มีมวล1 kgหรือ1,000กรัม มีหน่วยความเข้มข้นเป็นโมแลล(molal, m)
เช่น0.50 mกลูโคส หมายความว่าสารละลายมีกลูโคส0.50 molละลายในน้ำ1,000กรัม
4.เศษส่วนโมล(mole fraction, x)เป็นการระบุอัตราส่วนจำนวนโมลของสารใด
สารหนึ่งต่อจำนวนโมลรวมของสารทั้งหมดในสารละลาย
ให้ nA คือ จำนวนโมลของตัวทำละลาย
nB คือ จำนวนโมลของตัวถูกละลาย
แสดงว่า"ผลรวมเศษส่วนโมลของสารทั้งหมดในสารละลายจะต้องเท่ากับ1.00"
5.ปริมาณตัวถูกละลายในสารละลาย1ล้านส่วน(parts per million, ppm) หมายถึง
ปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลายล้านส่วน เช่นความกระด้างของน้ำกำหนดจากปริมาณ
CaCO3 มากเกิน120 ppmจึงจัดเป็นน้ำกระด้าง หมายความว่าในน้ำ1 kgที่มีCaCO3 ละลายอยู่เกิน
120mg จัดว่าเป็นน้ำกระด้าง
6.ปริมาณตัวถูกละลายในสารละลายพันล้านส่วน(partsperbillion,ppb)หมายถึง
ปริมาณของตัวถูกละลายในสารละลาย1,000ล้านส่วนเช่นมีการวิเคราะห์พบว่าโดยเฉลี่ยใน
น้ำทะเลมีปริมาณปรอท0.1 ppbหมายความว่า น้ำทะเล1,000 kgจะมีปรอทอยู่0.1 mg
อ้างอิง :
http://kienakrab.tripod.com : เรื่อง : ปริมาณสารสัมพันธ์ 2