การเจือจางของสาร
การเจือจางของสารจำนวนโมลตัวถูกละลายที่มีในสารละลายที่เข้มข้นและสารละลายที่เจือจางจะต้องเท่ากัน
การเตรียมสารละลาย
การเตรียมสารละลายโดยทั่วไปมี 3 ลักษณะคือ การนำของแข็งบริสุทธิ์มาละลายในตัวทำละลาย การนำสารละลาย
ที่มีอยู่แล้วมาทำให้เจือจางหรือเข้มข้นขึ้น และการนำสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกันมาผสมกัน ซึ่งวิธีการนี้จะทำให้สารละลายที่ได้มีความเข้มข้นเปลี่ยนไป แต่ในที่นี้จะกล่าวถึงวิธีการเตรียมสารละลายจากของแข็งบริสุทธิ์ และ
สารละลายที่มีอยู่แล้วทำให้เจือจางลง
การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธิ์
การคำนวณเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารละลาย ในการเตรียมสารละลายให้มีความเข้มข้นต่างๆ กันนั้น
ขั้นที่ 1 จะต้องคำนวณหาปริมาณตัวละลายที่จะใช้เตรียมสารละลายก่อน
โดยทั่วไปแล้วหน่วยความเข้มข้นของสารละลายที่นิยมใช้ คือ หน่วยโมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร
หรือ โมลต่อลิตร (โมลาร์) ดังนั้นจึงต้องอาศัยความรู้ในเรื่องโมลเข้ามาเกี่ยวข้อง สำหรับการคำนวณ
นั้นสามารถคำนวณได้ 3 วิธี คือ การคำนวณโดยใช้วิธีเทียบบัญญัติไตรยางศ์ การคำนวณโดย
เทียบหน่วย และการคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้
ความเข้มข้นในหน่วยโมลาร์ = จำนวนโมลของตัวละลาย X 1000 cm3
ปริมาตรของสารละลาย (1 cm3) 1 dm3
เขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ดังนี้ C = n X 1000
V
หรือ n = CV
1000
NOTE n คือ จำนวนโมลของตัวละลาย
C คือ ความเข้มข้น หน่วย mol/dm3
V คือ ปริมาตรของสารละลาย หน่วย cm3
ในการคำนวณการเตรียมสารละลายนิยมใช้สูตร คือ
n = g = N = CV
M 6.02X1023 1000
g = มวลของสารบริสุทธิ์ (ตัวละลาย) หน่วย กรัม
M = มวลโมเลกุลของตัวละลาย หน่วย กรัม/โมล
N = จำนวนโมเลกุลตัวละลาย หน่วย โมเลกุล
ตัวอย่างที่ 1 ถ้าต้องการเตรียมสารละลาย NaCl ให้มีความเข้มข้น 0.1 mol/dm3 ปริมาตร 250 cm3
คำนวณได้ดังนี้
วิธีแฟคเตอร์เปลี่ยนหน่วย
g NaCl = 250
1000
= 1.4625 g
จะต้องชั่ง NaCl จำนวน 1.46 กรัม
วิธีเทียบสัดส่วน
สิ่งที่ต้องทราบ มวลของ NaCl
สิ่งที่กำหนดให้ สารละลาย NaCl เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 250 cm3
NaCl มีมวลโมเลกุล = 23 + 35.5 = 58.5
สารละลาย NaCl 1000 cm3 = สารละลาย NaCl 250 cm3
มี NaCl 0.1 mol มี NaCl (mol)
NaCl (mol) = NaCl 0.1 mol X สารละลาย NaCl250 cm3
สารละลาย 1000 cm3
= 0.025 mol
= 0.025 X 58.5 = 1.4625 g.
จะต้องชั่ง NaCl จำนวน 1.4625 กรัม ละลายน้ำให้มีปริมาตรเป็น 250 cm3
2. เตรียมตัวละลาย และทำให้เป็นสารละลาย
ชั่งโซเดียมคลอไรด์ให้ได้ 1.4625 กรัม และนำไปใส่ลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 250 cm3 โดยใช้กรวยแก้ว หลังจากนั้นเทน้ำกลั่นจำนวนเล็กน้อยลงในขวดวัดปริมาตร และเขย่าขวดเพื่อให้โซเดียมคลอไรด์ละลายจนเป็น
เนื้อเดียวกัน แล้วจึงค่อยเติมน้ำลงไปจนส่วนโค้งต่ำสุดของสารละลายอยู่ตรงขีดบอกปริมาตรที่บริเวณคอขวด
ปิดจุกขวดวัดปริมาตรแล้วกลับขวดขึ้นลงจนสารผสมเป็นเนื้อเดียวกัน ก็จะได้สารละลายที่มีความเข้มข้นและปริมาตรตามต้องการ
3. เก็บสารละลายและทำฉลากระบุรายละเอียดของสารละลาย
หลังจากเตรียมสารละลาย ควรถ่ายสารละลายใส่ภาชนะเก็บสารละลายที่เหมาะสม ปิดฝาภาชนะให้เรียบร้อย
เพื่อป้องกันตัวทำละลายระเหย ทำฉลากโดยระบุ ชื่อสาร สูตรเคมี ความเข้มข้น และวันที่เตรียมสารละลาย
2. การเตรียมสารละลายจากสารละลายเข้มข้น
วิธีนี้เป็นการเตรียมสารละลายจากสารละลายเดิมที่มีอยู่แล้ว ให้เจือจาง (ความเข้มข้นลดลง)ในการที่ความเข้มข้นของสารละลายที่เตรียมขึ้นใหม่จะมีความ ถูกต้องเพียงใด ขึ้นอยู่กับการวัดปริมาตรสาร ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้วัดปริมาตรต้องมีความเที่ยงตรงสูง เช่น ปิเปตต์ ขวดวัดปริมาตรซึ่งมีความเที่ยงตรงสูงกว่ากระบอกตวงหรือบีกเกอร์
เช่น การเตรียมสารละลายโซเดียมคาร์บอเนต ความเข้มข้น 0.1 mol/dm3 ปริมาตร 250cm3 จากสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตเข้มข้น 1โมลาร์ มีวิธีการดังต่อไปนี้
1.คำนวณหาปริมาตรของสารละลายเดิมที่ต้องใช้
วิธีใช้สูตร
สารละลายที่ทำให้เจือจางลงด้วยการเติมน้ำ
สารละลายที่มีการเติมน้ำเพื่อทำให้เจือจางลง โดยที่ปริมาณตัวละลายคงที่ เปลี่ยนเฉพาะปริมาตรของสารละลาย
เพิ่มขึ้นเท่านั้น ซึ่งเป็นผลทำให้ความเข้มข้นของสารละลายลดลงและความเข้มข้นของสารละลายลดลง มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำที่เติมลงไป
หลักการคำนวณ
โมลของตัวละลายก่อนเติมน้ำ = โมลของตัวละลายหลังเติมน้ำ
C1V1 = C2V2
1000 1000
จะได้ C1V1 = C2V2
C1 , C2 เป็นความเข้มข้นของสารละลายก่อนเติมน้ำและหลังเติมน้ำตามลำดับมีหน่วย mol/dm3
V1, V2 เป็นปริมาตรของสารละลายก่อนเติมน้ำและหลังเติมน้ำตามลำดับมีหน่วย cm3
C1V1 = C2V2
1 X V1 = 0.1X250
V1 = 25 cm3
วิธีเทียบบัญญัติไตรยางค์
สารละลาย 1000 cm3 มีโซเดียมคาร์บอเนต = 0.1 โมล
สารละลาย 250 cm3 มีโซเดียมคาร์บอเนต = 0.1 X 250
1000
= 0.025 โมล
แสดงว่า สารละลายโซเดียมคาร์บอเนตใหม่ที่ต้องการเตรียมนั้น ต้องใช้โซเดียมคาร์บอเนต 0.025 โมล
สารละลายโซเดียมคาร์บอเนตเดิมเข้มข้น 1 mol/dm3
ดังนั้น มีโซเดียมคาร์บอเนต 1 โมล ในสารละลาย 1,000 cm3
ต้องการเตรียมโซเดียมคาร์บอเนต 0.025 โมล ต้องใช้สารละลาย 1,000 X 0.025
1
= 25 cm3
ดังนั้น ต้องใช้สารละลายโซเดียมคาร์บอเนต 1 mol/dm3 25 cm3
วิธีแฟคเตอร์เปลี่ยนหน่วย
วิธีที่ 1
ขั้นที่ 1 คำนวณหาปริมาณตัวละลาย
mol Na2CO3 = 250 cm3 สารละลาย X 0.1 mol Na2CO3
1000 cm3 สารละลาย
= 0.025 mol
สารละลายที่ต้องการเตรียมมี Na2CO3 0.025 โมล
ขั้นที่ 2 คำนวณหาปริมาตรของสารละลายเดิมที่ต้องนำมาเตรียมสารละลายใหม่
โดยใช้ปริมาณตัวละลายที่คำนวณได้จากขั้นที่ 1
cm3 สารละลาย = 0.025 mol Na2CO3 X 1000 cm3 สารละลาย
1 mol Na2CO3
= 25 cm3
วิธีที่ 2
ทำเป็นขั้นตอนเดียวโดยคูณปริมาณที่กำหนดให้ด้วยแฟคเตอร์เปลี่ยนหน่วยที่สัมพันธ์ต่อเนื่องกัน จะได้ว่า
cm3 สารละลาย = 250 cm3 สารละลาย X 0.1
1000
= 25 cm3
2.ทำสารละลายให้เจือจาง
ปิเปตต์สารโซเดียมคาร์บอเนตเข้มข้น 1 mol/dm3 มา 25 cm3ใส่ลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 250 cm3
หลังจากนั้นเติมน้ำกลั่นจนส่วนโค้งต่ำสุดของสารละลายอยู่ตรงกับขีดบอก ปริมาตรที่บริเวณคอขวด ปิดจุกขวดวัดปริมาตรแล้วกลับขวดขึ้นลงเพื่อให้สารผสมเป็นเนื้อเดียวกัน จะได้สารละลายโซเดียมคาร์บอเนตเข้มข้น 0.1 mol/dm3 ปริมาตร 250 cm3 ตามต้องการ
3.เก็บสารละลายและทำฉลากระบุรายละเอียดของสารละลาย
หลังจากเตรียมสารละลาย ควรถ่ายสารละลายใส่ภาชนะเก็บสารละลายที่เหมาะสม ปิดฝาภาชนะให้เรียบร้อยเพื่อป้องกันตัวทำละลายระเหย ทำฉลากโดยระบุ ชื่อสาร สูตรเคมี ความเข้มข้น และวันที่เตรียมสารละลาย