ความเข้มข้นและหน่วย
ความเข้มข้นบอกสัดส่วนของตัวถูกละลายเมื่อเทียบกับฐานที่กำหนด ก่อนแทนค่าให้วงคำว่า “สารละลาย”, “ตัวทำละลาย” หรือ “สารละลายทั้งหมด” ในตัวหารให้ชัด
รู้ความหมายของโมล มวลโมลาร์ มวล และปริมาตร; แยกตัวถูกละลายออกจากตัวทำละลายและสารละลายทั้งระบบได้
เข้าใจเนื้อหาและเงื่อนไข
1. แยกตัวถูกละลาย ตัวทำละลาย และสารละลายออกจากกัน
- การคำนวณความเข้มข้นของสารละลายต้องระบุองค์ประกอบ 3 ส่วนให้ชัดเจนเสมอ:
-
ตัวถูกละลาย (Solute): สารที่ละลายอยู่ในระบบ
-
ตัวทำละลาย (Solvent): สารที่มีสถานะเดียวกับสารละลายหรือมีปริมาณมากกว่า
-
สารละลาย (Solution): ของผสมเนื้อเดียว ตัวถูกละลาย ตัวทำละลาย
-
หน่วยความเข้มข้นที่ใช้บ่อยในเคมี:
- โมลาริตี (Molarity, หรือ ): ปริมาณตัวถูกละลายในหน่วยโมลต่อ ปริมาตรของสารละลาย ()
- โมแลลิตี (Molality, หรือ ): ปริมาณตัวถูกละลายในหน่วยโมลต่อ มวลของตัวทำละลาย
- ร้อยละโดยมวล (): มวลของตัวถูกละลายเทียบกับ มวลของสารละลาย
- ร้อยละโดยปริมาตร (): ปริมาตรของตัวถูกละลายเทียบกับ ปริมาตรของสารละลาย
- ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร (): มวลของตัวถูกละลาย () ใน ปริมาตรของสารละลาย
- ส่วนในล้านส่วน () และ ส่วนในพันล้านส่วน (): ใช้สำหรับสารละลายที่เจือจางมาก (ตัวถูกละลาย ในสารละลาย เท่ากับ )

- จุดสังเกตสำคัญในภาพ:
- ภาพรวม: การเปรียบเทียบข้อแตกต่างพื้นฐานระหว่างโมลาริตี () กับโมแลลิตี ()
- ส่วนประกอบและสัญลักษณ์:
- โมลาริตี (): ตัวส่วนคือ ปริมาตรสารละลาย () ปริมาตรขยายตัวหรือหดตัวตามอุณหภูมิ ทำให้ค่า เปลี่ยนตามอุณหภูมิได้
- โมแลลิตี (): ตัวส่วนคือ มวลตัวทำละลาย () มวลไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ทำให้ค่า คงที่เสมอในทุกอุณหภูมิ
- ข้อจำกัดของภาพจำลอง: แสดงข้อเปรียบเทียบระดับแนวคิด ไม่แทนสูตรคำนวณความหนาแน่นที่ใช้แปลงหน่วย
2. การแปลงหน่วยความเข้มข้นด้วยความหนาแน่น
- บทบาทของความหนาแน่นของสารละลาย ():
- ใช้เชื่อมโยงระหว่าง มวลของสารละลาย กับ ปริมาตรของสารละลาย:
- ห้ามนำความหนาแน่นของสารละลายไปคูณกับมวลหรือปริมาตรของตัวถูกละลายเดี่ยว ๆ
- หลักการตั้งฐานสมมติในการคำนวณ:
- หากโจทย์ให้ความเข้มข้นเป็นร้อยละ () ให้สมมติสารละลาย หรือ
- หากโจทย์ให้โมลาริตี () ให้สมมติสารละลาย ()
- หากโจทย์ให้โมแลลิตี () ให้สมมติตัวทำละลาย ()
3. สภาพละลายได้และเศษส่วนโมล
- เศษส่วนโมล (Mole fraction, ):
- อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของสารชนิดหนึ่งต่อจำนวนโมลของสารทุกชนิดในระบบ:
- เป็นปริมาณที่ไม่มีหน่วย
- ข้อควรระวังในการคำนวณ:
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวส่วนเป็น "สารละลายทั้งหมด" หรือ "ตัวทำละลายเท่านั้น"
- ผลรวมของเศษส่วนโมลของทุกองค์ประกอบในสารละลายต้องเท่ากับ 1 เสมอ
ความรู้นี้ใช้กับโจทย์แบบไหน?
โจทย์ให้ปริมาตรสุดท้ายและถาม mol/L
สังเกตจากโจทย์: ระบุสารละลายกี่ mL หรือ L และจำนวนโมล/มวลตัวถูกละลาย
เลือกวิธีคิด: ถ้าให้มวล แปลงเป็นโมลก่อน แล้วหารด้วยปริมาตรสารละลายหน่วย L
โจทย์ถามสัดส่วนโดยมวลหรือหน่วยที่ไม่ขึ้นกับปริมาตร
สังเกตจากโจทย์: มีมวลตัวถูกละลายกับมวลตัวทำละลาย หรือโจทย์เปลี่ยนอุณหภูมิ
เลือกวิธีคิด: ใช้ร้อยละมวลเมื่อฐานเป็นมวลสารละลาย; ใช้โมแลลิตีหรือเศษส่วนโมลเมื่อให้ข้อมูลตามนิยามและต้องการค่าที่ไม่พึ่งปริมาตร
ตัวอย่างโจทย์พร้อมวิธีคิด
ตัวอย่าง 1 · หาโมลาริตีจากจำนวนโมล
ละลาย NaCl 0.100 mol แล้วปรับปริมาตรสารละลายสุดท้ายเป็น 250.0 mL จงหาโมลาริตี
- ใช้ปริมาตรสารละลาย ไม่ใช่ปริมาตรน้ำที่เติม: 250.0 mL = 0.2500 L
- แทน mol/L
- ปัดให้สอดคล้องกับ 0.100 mol ซึ่งมี 3 เลขนัยสำคัญ
คำตอบ: 0.400 M
ตรวจเหตุผล: ปริมาตรสุดท้าย 0.2500 L มากกว่า 0.100 mol ในเชิงตัวเลข จึงได้ความเข้มข้นต่ำกว่า 1 mol/L; หน่วยเป็น mol/L
ตัวอย่าง 2 · แยกโมแลลิตีจากมวลตัวทำละลาย
ละลายกลูโคส 9.00 g (มวลโมลาร์ 180.0 g/mol) ในน้ำ 100.0 g จงหาโมแลลิตี
- แปลงกลูโคสเป็นโมล: mol
- แปลงมวลน้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายเป็นกิโลกรัม: g = kg
- หารโมลตัวถูกละลายด้วย kg ตัวทำละลาย ไม่ใช้มวลรวม 109.0 g
คำตอบ: 0.500 m
ตรวจเหตุผล: หน่วย m หมายถึง mol/kg solvent; ถ้าใช้มวลสารละลายจะเปลี่ยนนิยามของโมแลลิตี