การเตรียมสารละลาย

การเตรียมสารละลาย

การเตรียมสารละลาย หมายถึง การเตรียมสารละลายโดยนำตัวถูกละลายมาเติมตัวทำละลายให้ได้ปริมาตรและความเข้มข้นตามต้องการ และในการเตรียมต้องทราบ ความเข้มข้นและปริมาตรของสารละลาย

                                               

การเตรียมสารละลายจากสารละลายบริสุทธิ์

                                  

 วิธีการเตรียมสาร

1.  ช่างสารตัวอย่างตามปริมาณที่กำหนดไว้

2.  ละลายสารในบีกเกอร์

3.  เทสารลงในขวดวัดปริมาตร

4.  ล้างบีกเกอร์ด้วยน้ำกลั้นแล้วเทใขวดวัดปริมาตร

5.  เขย่าขวดวัดปริมาตรเพื่อให้สารละลายผสมกัน

6.  ตั้งขวกปริมาตรเพื่อให้อุณหภูมิของสารละลยลดลง

7.   เติมน้ำกลั่นที่ละน้อยจนถึงขีดบอกปริมาตร 

8.  ส่วนโค้งต่ำสุดของสารละลายอยู่ตรงขีดบอกปรมาตร

9.  กลับขวดขึ้นลงให้สารละลายผสมกัน

10. ถ่ายสารละลายที่เตรียมเก็บไว้ในภาชะเก็บสารปิดจุกปิดฉลาดโดยระบุชื่อสาร สูตรเคมี ความเข้มข้น เละวันที่เตรียมสารแล้วล้างขวดวัดปริมาตรและจุกคว่ำให้แห้ง ปิดจุกขวดนำไปเก็บในตู้เก็บอุปกรณ์

                                                                 

 

   หลักการ

         

1. คำนวณหาปริมาณ ( จำนวนโมล ) ของตัวละลายในสารละลายที่ต้องการเตรียม  MV                                                                                                                                1,000

         

2. คำนวณหาปริมาตรของสารละลายที่เข้มข้น ที่มีจำนวนโมลเท่ากับจำนวนโมลที่คำนวณได้จากข้อ 1 โดยใช้สูตร   M1V1 = M2V2 

         

3. ทำสารละลายให้เจือจาง โดยใช้ปิเปตต์ดูดสารละลายเข้มข้นมีปริมาตรเท่ากับปริมาตรที่คำนวณได้ จากข้อ 2

         

4. เก็บสารละลาย ปิดฉลากให้ชัดเจน

                                   

 ตัวอย่างที่ 1  จงเตรียมสารละลาย NaOH เข้มข้น 0.2 mol / dm³ จำนวน 40 cm³

                          

  วิธีทำ      

 สารละลาย NaOH 0.2 mol / dm³ หมายถึง

                                            

 ในสารละลาย 1 dm³ หรือ 1000 Cm³ มีเนื้อNaOH ละลายอยู่ 0.2 mol หรือ = 0.2 X 40 = 8

                                  

ตัวอย่างที่ 2  จงเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 6 mol/dm3 จำ นวน 60 cm3

                           

 วิธีทำ     

 

  สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 6 mol/dm3 หมายความว่า 

 

ในสารละลาย 1,000 cm3 มีเนื้อสาร NaOH อยู่      = 6 mol

                                             

ถ้า สารละลาย 60 cm3 มีเนื้อสาร NaOH อยู่           = 6 × 60 mol      = 0.36 mol  

                                                                   1,000

 

หรือ                                                                          = 0.36 × 40 กรัม =14.4 กรัม
                                                                             

                                 

(ตัวเลข 40 มาจากนํ้าหนักโมเลกุลของ NaOH คือ Na = 23, O = 16, H = 1 รวม 40)

              

 นั่นคือ ชั่ง NaOH มา 14.4 กรัม ละลายในนํ้ากลั่นให้ได้ปริมาตร 60 cm³ จะได้สารละลาย

ตัวอย่างที่ 3  จงเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 5% โดยนํ้าหนัก จำ นวน 80 cm³

วิธีทำ       

สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 5% โดยนํ้าหนัก หมายความว่า

                                               

สารละลาย 100 cm³ มีเนื้อสาร NaOH อยู่ = 5 กรัม

                                                 

ถ้า สารละลาย 80 cm³ จะมีเนื้อสารอยู่ = 5 × 80 = 4 กรัม

                                                                   100

           

 นั่นคือ ชั่ง NaOH มา 4 กรัม (ชั่งในบีกเกอร์หรือกระจกนาฬิกา อย่าชั่งบนกระดาษเพราะเป็นสารที่ดูดความชื้น จะทำ ให้กระดาษเปียก) ละลายในนํ้ากลั่นให้ได้ปริมาตร 80 cm³ จะได้สารละลายตามต้องการ

การเตรียมสารละลายจากสารละลายเข้มข้น

                                               

 หลักการ

    1. คำนาณหาปริมาตรของสารละลายเดิมที่ใช้

    2. ทำสารละลายให้เจือจาง

    3. เก็บการสารละลาย

                            

 การทำสารละลายเข้มข้นให้เจือจางลงจำนวนโมลตัวละลายก่อนและหลังการทำให้เจือจางจะมีค่าเท่าเดิม 

ดังนั้น  C₁V₁ = C₂V₂

           

 C1 - ความเข้มข้นสารละลายก่อนเจือจาง (mol/dm³)

             

C2 - ความเข้มข้นสารละลายหลังเจือจาง (mol/dm³)

            

 V1 - ปริมาตรสารละลายก่อนเจือจาง (dm³)

           

 V2 - ปริมาตรสารละลายหลังเจือจาง (dm³)

                                       

 ตัวอย่างที่ 4  คำนวณหาปริมาตรสารละลายเดิมที่จะนำเตรียมสารละลายใหม่ต้องการเตรียมสารละลาย KI เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 100 cm3 จากสารละลาย KI เข้มข้น 2.0 mol/dm3

                          

 วิธีทำ 

                                           C₁ = 2.0 mol/dm3       C₂ = 0.1 mol/dm3

                              

                                V₁ = ?                         V₂ = 100 cm3

                                      

                                              C₁V₁    =   C₂V₂

                                     

                          (2.0 mol/dm³) V₁    =   (0.1 mol/dm³) (100 cm³)

                                                   V₁    =   (0.1 mol/dm³) (100 cm³)

                                                                       (2.0 mol/dm³)

                                                    

                                                   V₁    =    5 cm³

                                       

 ตัวอย่างที่ 5  จากสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 14.4 mol/dm³ จงเตรียมสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 6.0 mol/dm³ จำ นวน 60 cm³

                               

 วิธีทำ       จากสูตร      C1V1 = C2V2

                            เมื่อ        C1 = ความเข้มข้นของสารละลายที่มีอยู่ (14.4 mol/dm³)

                                          V1 = ปริมาตรของสารละลายที่มีอยู่ซึ่งต้องตวงมา (cm³)

                                          C2 = ความเข้มข้นของสารละลายที่ต้องการ (6.0 mol/dm³)

                                          V2 = ปริมาตรของสารละลายที่ต้องการ (60 cm³)

                      

  แทนค่าในสูตร                      14.4 × V1 = 6.0 × 60

       

 ∴ V1 = 6.0 × 60 = 25 cm³

   14.4

นั่นคือให้ตวงสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 14.4 mol/dm³ 25 cm³ แล้วเทลงในบีกเกอร์ที่มีนํ้ากลั่น 35 cm³ จะได้สารละลายตามต้องการ

                                   

 ตัวอย่างที่ 6  มีสารละลายกรดแอซีติกเข้มข้น 99% โดยนํ้าหนัก จงเตรียมสารละลายกรดแอซีติก เเข้มข้น 5% โดยนํ้าหนัก จำ นวน 66 cm³

                          

 วิธีทำ      จากสูตร                C1V1 = C2V2

                            เมื่อ             C1   =   ความเข้มข้นของสารละลายที่มีอยู่ (99% โดยนํ้าหนัก)

                                               V1   =   ปริมาตรของสารละลายที่มีอยู่ซึ่งต้องตวงมา (cm³)

                                                           C2    =   ความเข้มข้นของสารละลายที่ต้องการ (5% โดยนํ้าหนัก)

                                              V2    =    ปริมาตรของสารละลายที่ต้องการ (66 cm³)

                                          

  แทนค่าในสูตร                                     99 × V1 = 5 × 80

∴                  V1 = 5 × 66 = 3.33 cm³

                    99

 

นั่นคือให้ตวงสารละลายกรดมา 3.33 cm³ แล้วเทลงในบีกเกอร์ที่มีนํ้ากลั่น 62.77 cm³ ใช้แท่งแก้วคนสารให้เข้ากัน จะได้สารละลายกรดเข้มข้น 5% โดยนํ้าหนัก ตามต้องการ

การเจือจางของสาร

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 cm³ สารละลาย   X  0.1 mol NaCl         X  58.5 g NaCl     
                                                                 1000 cm³ สารละลาย      1 mol NaCl
                  =       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 mol Na₂CO₃ X     1000 cm³ สารละลาย
                                                                         1000 cm³ สารละลาย     1 mol Na₂CO₃
                              =     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