| |
6. สมบัติคอลลิเกตีฟ (colligative properties)
6.1 การลดต่ำลงของความดันไอ
จากข้อความที่กล่าวข้างต้น สมบัติของตัวทำละลายบริสุทธิ์ ณ ที่สภาวะหนึ่งๆ จะมีความดันไอที่แน่นอน แต่เมื่อมีตัวถูกละลายที่ไม่ระเหยผสมอยู่ในสารละลาย จะทำให้ความดันไอของสารละลายลดต่ำลงกว่าความดันไอของตัวทำละลายบริสุทธิ์ เนื่องจากจำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายที่บริเวณผิวหน้า ของสารละลายลดน้อยกว่าเดิมจากที่เคยเป็นตัวทำละลายบริสุทธิ์ เพราะมีโมเลกุลของตัวถูกละลายปนอยู่ เมื่อจำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายที่บริเวณผิวหน้าลดลง การที่โมเลกุลหนึ่งๆ ของตัวทำละลายจะสามารถเกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงจากของเหลวกลายเป็นไอได้ จะต้องเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างตัวทำละลายอื่นๆ และแรงดึงดูดระหว่างตัวถูกละลายที่ล้อมรอบอยู่ สิ่งที่เกิดขึ้น ก็คือ โมเลกุลของตัวทำละลายระเหยได้น้อยลง ส่งผลให้ความดันไอของสารละลาย มีค่าน้อยกว่าความดันไอของตัวทำละลาย (solvent) บริสุทธิ์
ถ้ามีตัวถูกละลายเพียงชนิดเดียวละลายอยู่ในตัวทำละลาย
เมื่อ P1 คือ ความดันไอของตัวทำละละลายเหนือสารละลาย
P01 คือ
ความดันไอของตัวทำละลายบริสุทธิ์
X1 คือ
เศษส่วนโมลของตัวทำละลาย
X2 คือ
เศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย
จะได้ P1 = X1 P01
แต่ X1 + X2 = 1
P1 = (1- X2 )P01
= P01 - X2 P01
P01 - P1 = X2 P01
เพราะฉะนั้น
ความดันไอที่ลดต่ำลง = X2 P01 ความดันไอที่ลดต่ำลง = P01 - P1 |
ตัวอย่าง
เมื่อเติมน้ำตาลกลูโคส (C12H12O11) จำนวน
68 กรัม ในน้ำ 1 กิโลกรัม ที่อุณหภูมิ 280C ถ้าความดันไอของน้ำที่
280C มีค่าเท่ากับ 28.35 torr จงคำนวณหา
1.
ความดันไอที่ต่ำลง
2. ความดันไอของสารละลาย
( กำหนดให้ C = 12.0, H = 1.0, O = 16.0 )
วิธีทำ
1.
ความดันไอที่ต่ำลง
น้ำหนักโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส
= (12.0 x 12 + 1.0 x 12 + 16.0 x 11) = 180 g/ mol
น้ำหนักโมเลกุลของน้ำ
= 18 g/mol
จำนวนโมลของน้ำตาล
= 68/180 = 0.38
จำนวนโมลของน้ำ
= 1000/18 = 55.56
ความดันไอที่ลดต่ำลง = X2 P01
= 0.38 / (0.38+55.56) x 28.35 torr
=
0.19 torr
ดังนั้น ความดันไอที่ต่ำลง เท่ากับ 0.19 torr
2. ความดันไอเหนือสารละลาย
ความดันไอที่ลดต่ำลง = P01 - P 1
0.19 torr = 28.35 torr - P1
P1 = 28.35 torr - 0.19 torr
ดังนั้น ความดันไอเหนือสารละลาย เท่ากับ 28.16 torr
