การผสมสารละลาย

เมื่อผสมสารละลาย ปริมาตรหลังผสมและโมลของสารที่สนใจเป็นคนละสิ่งกัน คำนวณจำนวนโมลจากแต่ละส่วนก่อน แล้วรวมเฉพาะชนิดที่เป็นสารเดียวกันและไม่ถูกใช้ไปในปฏิกิริยา

ใช้ $n=MV$ เมื่อ V เป็นลิตรสารละลาย และเข้าใจสมการเจือจางกับอัตราส่วนโมลในสูตรเคมี

เข้าใจเนื้อหาและเงื่อนไข

1. รวมโมลของตัวถูกละลายชนิดเดียวกัน

• เมื่อนำสารละลายของตัวถูกละลายชนิดเดียวกันหลาย ๆ ส่วนมาผสมรวมกันโดยไม่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น:

• หลักการคิดโมลรวม: $$n_{\text{total}} = n_1 + n_2 + \dots = C_1 V_1 + C_2 V_2 + \dots$$
  • $n_{\text{total}}$: จำนวนโมลรวมของตัวถูกละลายทั้งหมดหลังผสม
  • ความเข้มข้นสุดท้าย ($C_{\text{final}}$ หรือ $M_f$): $$C_{\text{final}} = \frac{n_{\text{total}}}{V_{\text{final}}} = \frac{C_1 V_1 + C_2 V_2 + \dots}{V_{\text{final}}}$$
• ข้อพึงระวังเด็ดขาด:
  • ห้ามนำความเข้มข้นมาบวกหรือหาค่าเฉลี่ยตรง ๆ (เช่น $1\ M + 2\ M \ne 1.5\ M$) เว้นแต่ว่าปริมาตรของทั้งสองสารละลายมีค่าเท่ากันพอดี

• จุดสังเกตสำคัญในภาพ:
  • ภาพรวม: การคำนวณความเข้มข้นสุดท้ายจากการผสมสารละลาย $\mathrm{KCl}$ สองส่วนที่ไม่มีปฏิกิริยา
  • ส่วนประกอบและสัญลักษณ์:
    • ส่วนที่ 1: $0.020\ \mathrm{mol}$ ในปริมาตร $0.100\ \mathrm{L}$ ($0.20\ \mathrm{M}$)
    • ส่วนที่ 2: $0.020\ \mathrm{mol}$ ในปริมาตร $0.200\ \mathrm{L}$ ($0.10\ \mathrm{M}$)
    • หลังผสมรวม: โมลรวม $n_{\text{total}} = 0.020 + 0.020 = 0.040\ \mathrm{mol}$, ปริมาตรรวม $V_{\text{total}} = 0.100 + 0.200 = 0.300\ \mathrm{L}$
    • ความเข้มข้นสุดท้าย: $M_{\text{final}} = \frac{0.040\ \mathrm{mol}}{0.300\ \mathrm{L}} \approx 0.133\ \mathrm{M}$
  • ข้อจำกัดของภาพจำลอง: แสดงการคำนวณภายใต้สมมติฐานว่าปริมาตรของของเหลวบวกกันได้พอดี ($V_{\text{total}} = V_1 + V_2$)

2. สมมติฐานว่าปริมาตรบวกกันได้

• เงื่อนไขการใช้ $V_{\text{final}} = V_1 + V_2$:
  • ในโจทย์ระดับมัธยมศึกษา หากโจทย์ไม่ได้ระบุความหนาแน่นของสารละลายผสมหรือไม่ได้กำหนดปริมาตรรวมมาให้ ให้ถือว่าปริมาตรรวมเท่ากับผลบวกของปริมาตรเริ่มต้น
  • ในความเป็นจริง การผสมสารละลายอาจเกิดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคทำให้ปริมาตรรวมเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย หากโจทย์กำหนดความหนาแน่นหรือปริมาตรสุดท้ายที่วัดได้จริงมา ให้คำนวณจากค่านั้น

3. การผสมสารละลายต่างชนิดกันและกรณีเกิดปฏิกิริยาเคมี

• กรณีสารต่างชนิดกันและไม่ทำปฏิกิริยากัน:
  • คำนวณจำนวนโมลของสารแต่ละตัวแยกกันเป็นอิสระ แต่ละลายอยู่ในปริมาตรรวม ($V_{\text{final}}$) เดียวกัน
  • ความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดจะลดลงเนื่องจากปริมาตรเพิ่มขึ้น
• กรณีสารทำปฏิกิริยาเคมีกัน:
  • ห้ามนำโมลมาบวกกันโดยตรง
  • ต้องเขียนและดุลสมการเคมี คำนวณหา สารกำหนดปริมาณ (Limiting reactant) และหาสารที่เหลืออยู่หลังปฏิกิริยาสิ้นสุด แล้วจึงนำโมลที่เหลือมาหารด้วยปริมาตรรวมสุดท้าย

ความรู้นี้ใช้กับโจทย์แบบไหน?

ตัวอย่างโจทย์พร้อมวิธีคิด