การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดและการลดลงของจุดเยือกแข็งของสารละลาย

3. สมบัติคอลลิเกทิฟ การศึกษาจุดเดือด - จุดหลอมเหลว ( หรือจุดเยือกแข็ง ) ของ สารละลาย เปรียบเทียบกับจุดเดือด - จุดหลอมเหลว ( จุดเยือกแข็ง ) สารบริสุทธิ์ ที่เป็นตัวทำละลายในสารละลายนั้น น้ำ เชื่อม --- น้ำ

4. สมบัติ คอลลิเกทิฟ หมายถึงสมบัติกายภาพของสารละลายที่ขึ้นอยู่กับ จำนวนอนุภาค ของ ตัวละลาย (solute) หรือ ความเข้มข้น ของสารละลาย (solution) แต่ ไม่ขึ้นกับชนิดของตัวละลาย ทฤษฎี

6. จุดเดือด ( Boiling point , B.P.) & จุดเดือดปกติ อุณหภูมิขณะที่ของเหลวมี ความดันไอ เท่ากับ ความดันบรรยากาศ คือจุดเดือดของสาร ถ้าความดันบรรยากาศขณะนั้นเท่ากับ 1 atm ( บรรยากาศ ) เรียกอุณหภูมิขณะเดือดนั้นว่า จุดเดือดปกติ ( normal boiling point )

7. อุณหภูมิที่ ของเหลวเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง จุดหลอมเหลว ( Melting point , M.P.) อุณหภูมิที่ ของแข็งเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว โดยจะมี ช่วงอุณหภูมิของการหลอมเหลว จุดเยือกแข็ง ( freezing point , F.P. )

8. 0.5 cm การเตรียมหลอดคะปิลลารี ตำแหน่งหลอมปิด

11. ตาราง 1 .1 จุดเดือดของสารละลายและตัวทำละลายบริสุทธิ์ สาร ความเข้มข้น B.P. (  C )  T b (  C ) Ethanol ( EtOH ) --- 78.50 ---- Glycerol ใน EtOH 1.0 m 79.72 1.22 Glycerol ใน EtOH 2.0 m 80.94 2.44

12. ตาราง 1.2 จุดเดือดของสารละลายและตัวทำละลายบริสุทธิ์ สาร ความเข้มข้น B.P. (  C )  T b (  C ) น้ำ --- 100.0 ---- สารละลายกลูโคส 1.0 m 100.51 0.51 สารละลายกลูโคส 2.0 m 101.02 1.02

13. ข้อมูลจากตารางข้างต้น สามารถสรุปจุดเดือดของสารละลายและสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำละลายได้ว่าอย่างไร จุดเดือดของสารละลายจะสูงกว่าจุดเดือดสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำละลาย

14. ตาราง 2.1 จุดเดือดของสารละลายและตัวทำละลายบริสุทธิ์ ให้พิจารณาชนิดของตัวละลาย และตัวทำละลายในสารละลายทั้ง 2 ชนิด แล้วเปรียบเทียบจุดเดือดของสารละลายทั้ง 2 ชนิด กับจุดเดือดตัวทำละลาย สาร ความเข้มข้น B.P. (  C )  T b (  C ) Ethanol ( EtOH ) --- 78.50 ---- Glycerol ใน EtOH 1.0 m 79.72 1.22 Oleic ใน EtOH 1.0 m 79.72 1.22

15. ตาราง 2.2 จุดเดือดของสารละลายและตัวทำละลายบริสุทธิ์ สาร ความเข้มข้น B.P. (  C )  T b (  C ) น้ำ --- 100.0 ---- สารละลายกลูโคส 1.0 m 100.51 0.51 สารละลายซูโครส 1.0 m 100.51 0.51

16. ข้อมูลจากตารางข้างต้น สามารถสรุปจุดเดือดของสารละลายที่มีตัวละลายต่างชนิดกัน แต่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกันได้ว่าอย่างไร สารละลายที่มีตัวละลายต่างชนิดกัน แต่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกัน และมีความเข้มข้นเท่ากัน จุดเดือดของสารละลายจะเท่ากัน แต่สูงกว่า จุดเดือดสารบริสุทธิ์ที่เป็น ตัวทำละลาย

17. ตาราง 2.3 เปรียบเทียบ จุดเดือดของสารละลายและตัวทำละลายบริสุทธิ์ สาร ความเข้มข้น B.P. (  C )  T b (  C ) Ethanol ( EtOH ) --- 78.50 ---- Glycerol / EtOH 1.0 m 79.72 1.22 Glycerol / EtOH 2.0 m 80.94 2.44 Oleic/ EtOH 2.0 m 80.94 2.44

18. ตาราง 3.1 อุณหภูมิการหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์กับสารละลาย ช่วงอุณหภูมิการหลอมเหลว ( เริ่มหลอมถึงหลอมหมด ) ของสารบริสุทธิ์ กับ สารละลาย แตกต่างกันอย่างไร ? สาร ความเข้มข้น t เริ่มหลอม t หลอมหมด T m แนฟทาลีน ---- 80.0  C 81.0  C 80.5  C ฟีนิลเบนซีนในแนฟทาลีน 1.0 m 71.0  C 76.5  C 73.75  C ฟีนิลเบนซีนในแนฟทาลีน 2.0 m 64.0  C 70.0  C 67.0  C

19. ตาราง 3.2 อุณหภูมิการหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์กับสารละลาย จากข้อมูล อุณหภูมิของการหลอมเหลวของสาร ( T m ) หาได้อย่างไร ? สาร ความเข้มข้น t เริ่มหลอม t หลอมหมด T m แนฟทาลีน ---- 80.0  C 81.0  C 80.5  C กรดเบนโซอิก / แนพทาลีน 1.0 m 70.5  C 76.5  C 73.5  C กรดเบนโซอิก / แนพทาลีน 2.0 m 63.5  C 69.5  C 66.5  C

20. จากข้อมูล จะสามารถสรุปจุดหลอมเหลวของสารละลาย กับจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์ได้ว่าอย่างไร จุดหลอมเหลวของสารละลายต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำละลาย และสารละลายยิ่งมีความเข้มข้นมากขึ้น จุดหลอมเหลวจะยิ่งลดต่ำลงกว่าจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์

21. ตาราง 3.3 อุณหภูมิการหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์กับสารละลาย ให้พิจารณาชนิดของตัวละลาย และตัวทำละลายในสารละลายทั้ง 2 ชนิด แล้วเปรียบเทียบจุดหลอมเหลวของสารละลายทั้ง 2 ชนิด กับตัวทำละลาย สาร ความเข้มข้น t เริ่มหลอม t หลอมหมด T m แนฟทาลีน ---- 80.0  C 81.0  C 80.5  C กรดเบนโซอิก / แนพทาลีน 1.0 m 70.5  C 76.5  C 73.5  C ฟีนิลเบนซีนในแนฟทาลีน 1.0 m 71.0  C 76.5  C 73.75  C

22. จากข้อมูล จะสามารถสรุปจุดหลอมเหลวของสารละลาย กับจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์ได้ว่าอย่างไร หมายเหตุ จากข้อมูล อุณหภูมิจะไม่เท่ากันพอดี สารละลายที่มีตัวละลายต่างชนิดกัน แต่มีตัวทำละลายชนิดเดียวกัน ถ้ามีความเข้มข้นเท่ากัน จุดหลอมเหลวของสารละลายจะเท่ากัน แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์ที่เป็นตัวทำละลาย

23. ตาราง 3.4 อุณหภูมิการหลอมเหลวของสารบริสุทธิ์กับสารละลาย สาร ความเข้มข้น t เริ่มหลอม t หลอมหมด T m แนฟทาลีน ---- 80.0  C 81.0  C 80.5  C กรดเบนโซอิก / แนพทาลีน 1.0 m 70.5  C 76.5  C 73.5  C กรดเบนโซอิก / แนพทาลีน 2.0 m 63.5  C 69.5  C 66.5  C ฟีนิลเบนซีน / แนฟทาลีน 1.0 m 71.0  C 76.5  C 73.75  C ฟีนิลเบนซีน / แนฟทาลีน 2.0 m 64.0  C 70.0  C 67.0  C

24. 1. การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของสารละลาย Elevation of boling point 2. การลดลงของจุดเยือกแข็งของสารละลาย Lowering of freezing point

25. 1. การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของสารละลาย Elevation of boling point จุดเดือด สารบริสุทธิ์ จุดเดือด สารละลาย  T b  m  T b = k b m  T b = T b ' - T b  T b T b T b  K b ค่าคงที่การเพิ่มขึ้น ของจุดเดือด

26. ความหมายของค่า K b ค่า K b เป็นค่าคงที่ของผลต่างจุดเดือดระหว่างสารละลายที่เข้มข้น 1.0 mol / kg กับตัวทำละลายบริสุทธิ์ สารละลายเข้มข้น 1.0 m จะมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ 0.51  C ( จุดเดือด 100.51  C ) ค่า K b ของน้ำ = 0.51  C/m

27. 2. การลดลงของจุดเยือกแข็งของสารละลาย Lowering of freezing point จุดหลอมเหลว สารบริสุทธิ์ จุดหลอมเหลว สารละลาย  T f  m  T f = k f m  T f = T f - T f '  T f T f T f  K f ค่าคงที่การลดลง ของจุดเยือกแข็ง

28. ความหมายของค่า K f ค่า K f เป็นค่าคงที่ผลต่างจุดเยือกแข็ง ( จุดหลอมเหลว ) ระหว่างสารละลายที่เข้มข้น 1.0 mol / kg กับ ตัวทำละลายบริสุทธิ์ สารละลายเข้มข้น 1.0 m จะมีจุดเยือกแข็งต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ 1.86  C ( เยือกแข็งที่ – 1.86  C ) ค่า K f ของน้ำ = 1.86  C/m

29. ตาราง 3.5 แสดง B.P. , F.P. K b และ K f Solvent B.P. (  C ) K b (  C/m ) F.P(  C ) K f . (  C/m ) Propanone Trichloromethane Methanol Ethanol Benzene Naphthalene น้ำ Acetic acid Carbontetra - chloride 56.20 61.70 64.96 78.50 80.10 - 100.0 117.90 76.54 1.71 3.63 0.83 1.22 2.53 - 0.51 3.07 5.03 - - - - 5.50 80.55 0.00 16.60 -22.99 - - - - 4.90 6.98 1.86 3.90 2.98

30. การคำนวณ - สมบัติคอลลิเกทิฟ  T b = k b m  T f = k f m  T f = T f - T f '  T b = T b ' - T b การเพิ่มขึ้นของจุดเดือด การลดลงของจุดเยือกแข็ง  T f = K f .m  T b = K b .m

32. สารละลายที่ได้จากการนำเอทิลีนไกลคอล ( C 2 H 6 O 2 ) 0.19 g ละลายในน้ำ 37.8 g จะเยือกแข็งที่อุณหภูมิเท่าไร m = = 0.08 C 2 H 6 O 2 = 0.19 g น้ำ = 37.8 g  T f = K f m K f น้ำ = 1.86  C/m  T f = ( 1.86  C/m ) (0.08 m ) = 0.1488  C  T f = T f - T' f T f ' = 0.00 – 0.1488 = - 0.15  C Give : Work :

33. Freezing Point Depression ทำไม สารละลายจึงมีจุดเยือกแข็งต่ำกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์

34. ทำไม สารละลายจึงมีจุดเดือดสูงกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์ เพราะผิวหน้าของสารละลายมีจำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายน้อยกว่าจากเดิมที่เคยเป็นตัวทำละลายบริสุทธิ์ เพราะเนื่องจากมีโมเลกุลของตัวละลายปะปนอยู่บ้าง จึงทำให้กลายเป็นไอได้น้อยลง Solvent Solution

37. Phase diagram

38. 1 atm m.p. b.p. T m T b ความดัน อุณหภูมิ Phase diagram

39. Phase diagram(pure) b.p. สารบริสุทธิ์ b.p. สารละลาย f.p. สารบริสุทธิ์ f.p. สารละลาย แผนภาพแสดงการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดและการลดลงของจุดเยือกแข็ง

40. แผนภาพแสดงการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดและการลดลงของจุดหลอมเหลว ( เยือกแข็ง ) T b  T b T f T f 

43. ความดันออสโมติก การเคลื่อนที่ของตัวทำละลายผ่าน เยื่อกึ่งซึมได้ (osmosis) ทำให้ปริมาตรสารละลายเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่จะหยุดเมื่อ ความดันด้านสารละลายต้านการไหลเข้าของตัวทำละลาย เป็นความดันที่ทำให้ ออสโมซิสหยุด เรียกว่า ความดันออสโมติก