หน่วยที่ 7: สารละลาย (Solutions)
7.2 การคำนวณความเข้มข้นของสารละลาย (Calculating the Concentration of Solutions)
ความเข้มข้นของสารละลายเป็นการบอกปริมาณของตัวถูกละลาย (Solute) ที่มีอยู่ในตัวทำละลาย (Solvent) ความเข้มข้นสามารถวัดได้หลายวิธี โดยวิธีที่ใช้บ่อยที่สุดคือโมลาริตี (Molarity, \(M\)) ซึ่งคำนวณจากจำนวนโมลของตัวถูกละลายในปริมาตรของสารละลาย
สูตรในการคำนวณโมลาริตี (Molarity, \(M\))
\[ M = \frac{\text{mol ของตัวถูกละลาย}}{\text{ปริมาตรของสารละลาย (L)}} \]
หน่วยของโมลาริตีคือโมลต่อลิตร (\(mol/L\)) ซึ่งบอกถึงจำนวนโมลของตัวถูกละลายในหนึ่งลิตรของสารละลาย
ตัวอย่างการคำนวณโมลาริตี
ถ้าเรามี \(0.5 \, \text{mol}\) ของเกลือแกง (\(NaCl\)) ละลายในน้ำปริมาตร \(2 \, \text{L}\), เราสามารถคำนวณโมลาริตีได้ดังนี้
\[ M = \frac{0.5 \, \text{mol}}{2 \, \text{L}} = 0.25 \, M \]
ดังนั้น ความเข้มข้นของสารละลายเกลือแกงนี้คือ \(0.25 \, M\)
วิธีอื่น ๆ ในการวัดความเข้มข้นของสารละลาย
- เปอร์เซ็นต์โดยมวล (Percent by Mass) การคำนวณเปอร์เซ็นต์โดยมวลของตัวถูกละลายในสารละลายสามารถทำได้โดยใช้สูตร
\[ \text{เปอร์เซ็นต์โดยมวล} = \left( \frac{\text{มวลของตัวถูกละลาย}}{\text{มวลของสารละลายทั้งหมด}} \right) \times 100 \]
- โมแลลิตี (Molality, \(m\)) โมแลลิตีคือจำนวนโมลของตัวถูกละลายในมวลของตัวทำละลายที่เป็นกิโลกรัม สูตรคือ
\[ m = \frac{\text{mol ของตัวถูกละลาย}}{\text{มวลของตัวทำละลาย (kg)}} \]
การคำนวณการเจือจางสารละลาย (Dilution Calculation)
การเจือจางสารละลายเป็นการลดความเข้มข้นของสารละลายโดยการเพิ่มปริมาตรของตัวทำละลาย แต่จำนวนโมลของตัวถูกละลายจะไม่เปลี่ยนแปลง เราสามารถใช้สมการนี้ในการคำนวณการเจือจาง
\[ M_1 V_1 = M_2 V_2 \]
โดย \(M_1\) และ \(V_1\) คือความเข้มข้นและปริมาตรของสารละลายเดิม และ \(M_2\) และ \(V_2\) คือความเข้มข้นและปริมาตรของสารละลายหลังการเจือจาง
ตัวอย่างการคำนวณการเจือจาง
ถ้าความเข้มข้นของสารละลายกรดซัลฟิวริก (\(H_2SO_4\)) คือ \(2 \, M\) และต้องการเจือจางให้เหลือความเข้มข้น \(1 \, M\) โดยใช้ปริมาตร \(100 \, \text{mL}\), เราสามารถคำนวณได้ดังนี้
\[ (2 \, M)(100 \, \text{mL}) = (1 \, M)(V_2) \]
ดังนั้น \(V_2 = 200 \, \text{mL}\) ซึ่งหมายความว่าเราต้องเจือจางสารละลายจนได้ปริมาตรสุดท้าย \(200 \, \text{mL}\)
การคำนวณความเข้มข้นของสารละลายมีหลายวิธี เช่น การใช้โมลาริตี โมแลลิตี และเปอร์เซ็นต์โดยมวล ความสามารถในการคำนวณความเข้มข้นและการเจือจางสารละลายเป็นทักษะสำคัญในการทำงานทางเคมีและกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม
