บทเรียนที่ 1 สารละลายอิเล็กโทรไลต์

chem03 วันอาทิตย์, 19 กรกฎาคม 2558 21:17

สารละลายอิเล็กโทรไลต์


อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) หมายถึง สารที่เมื่อละลายในน้ำจะนำไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีไอออนซึ่งอาจจะเป็นไอออนบวก หรือไอออนลบเคลื่อนที่อยู่ในสารละลาย สารละลายอิเล็กโทรไลต์นี้อาจเป็นสารละลายกรด เบส หรือเกลือก็ได้ ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดเกลือ (HCl) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และสารละลายของเกลือ KNO3 เป็นต้น โดยในสารละลายดังกล่าวประกอบด้วยไอออน H+ , Cl- ,OH- , K+ และ NO3- ตามลำดับ

นอนอิเล็กโทรไลต์ (Non-electrolyte) หมายถึง สารที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้เมื่อละลายน้ำ ทั้งนี้ เนื่องจาก สารพวกนอนอิเล็กโทรไลต์ จะไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ เช่น  น้ำบริสุทธิ์  น้ำตาล แอลกอฮอล์  เป็นต้น

ความแตกต่างของสารอิเล็กโทรไลต์และนอน-อิเล็กโทรไลต์ พิจารณาจากสาร 2 ชนิดที่มีสูตร AB กับ CD เมื่อละลายน้ำจะรวมกันน้ำเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้


��มื่ออยู่ในน้ำจะแตกตัวเป็น Na+ , Cl- หรือ H+ , Cl- ซึ่งเป็นไอออนที่เคลื่อนที่ี่ในสารละลายทำให้เกิดการนำไฟฟ้าขึ้นได้

อิเล็กโทรไลต์แก่และอิเล็กโทรไลต์อ่อน

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ นำไฟฟ้าได้ไม่เท่ากัน เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กโทรไลต์ไม่เท่ากัน อิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้มากกว่า ก็จะนำไฟฟ้าได้ดีกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้น้อยกว่า อิเล็กโทรไลต์แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

1. อิเล็กโทรไลต์แก่  (strong electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้มาก อาจจะแตกตัวได้ 100%  และนำไฟฟ้าได้ดีมาก เช่น กรดแก่  และเบสแก่ และเกลือส่วนใหญ่จะแตกตัวได้ 100%  เป็นต้น

2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวได้บางส่วน นำไฟฟ้าได้น้อย


ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์แก่ และอิเล็กโทรไลต์อ่อนบางชนิด

อิเล็กโทรไลต์แก่

(นำไฟฟ้าได้ดี)

อิเล็กโทรไลต์อ่อน

(นำไฟฟ้าได้ไม่ดี)

เกลือที่ละลายน้ำทั้งหมด

H2SO4

HNO3

HCl

HBr

HClO4

NaOH

KOH

Ca(OH)2

Ba(OH)2

CH3COOH

H2CO3

HNO2

H2SO3

H2S

H2C2O4

H3BO3

HClO

NH4OH

HF


การทดสอบว่าสารละลายเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หรือไม่ก็ต้องดูการนำไฟฟ้าของสารละลาย เราอาจทดสอบโดยใช้เครื่องมือง่ายๆ ดังนี้




การทดสอบการนำไฟฟ้าของสารละลาย


สารละลายที่นำไฟฟ้า ได้แก่ สารละลายของกรด เบส และเกลือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ต่อเข้ากับแหล่งให้พลังงานไฟฟ้า (ให้ศักย์ไฟฟ้า) หลอดไฟ และสวิตซ์ให้ครบวงจรดังภาพ



ภาพ อุปกรณ์การวัดการนำไฟฟ้าของสารละลายอิเล็กโทรไลต์

วิธีทดสอบ

เมื่อกดสวิตซ์ลงเพื่อให้ครบวงจร ถ้าสารละลายในภาชนะเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หลอดไฟจะสว่างขึ้น แสดงว่าสารละลายนั้นนำไฟฟ้าได้

ตัวอย่างผลการทดลองการทดสอบการนำไฟฟ้า

สารที่ใช้ทดสอบ

ผลการทดสอบ

น้ำบริสุทธิ์

น้ำที่มีน้ำตาลละลายอยู่

ยูเรีย (CO(NH2)2

สารละลายเกลือ NaCl

สารละลายเกลือ K2SO4

สารละลายกรด HCl

สารละลายกรดแอซิติก (CH3COOH)

สารละลายเบส NaOH

สารละลายเบส NH4OH

ไม่นำไฟฟ้า      (หลอดไฟไม่สว่าง)

ไม่นำไฟฟ้า      (หลอดไฟไม่สว่าง)

ไม่นำไฟฟ้า      (หลอดไฟไม่สว่าง)

นำไฟฟ้า         (หลอดไฟสว่าง)

นำไฟฟ้า         (หลอดไฟสว่าง)

นำไฟฟ้า         (หลอดไฟสว่าง)

นำไฟฟ้าน้อย    (หลอดไฟสว่างน้อย)

นำไฟฟ้า         (หลอดไฟสว่าง)

นำไฟฟ้า         (หลอดไฟสว่าง)


ผลที่ได้อธิบายได้ว่า สารละลายที่ไม่มีไอออนอยู่ เช่น น้ำ หรือน้ำตาลทราบที่ละลายอยู่ในน้ำมัน จะมีพันธะแบบโคเวเลนต์ ไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ จึงไม่นำไฟฟ้า แต่ NaCl  HCl เมื่ออยู่ในน้ำจะแตกตัวเป็น  Na+ , Cl- หรือ H+ , Cl- ซึ่งเป็นไอออนที่เคลื่อนที่ในสารละลายทำให้เกิดการนำไฟฟ้าขึ้นได้

การทดสอบสมบัติอื่นๆ ของสารละลาย

1. การทดสอบความเป็นกรด-เบส จากการเปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัส

  • ถ้าสารละลายเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง
  • ถ้าสารละลายเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน
  • ถ้าสารละลายเป็นเกลือ         จะเปลี่ยนหรือ ไม่เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสก็ได้

นอกจากการใช้กระดาษลิตมัส อาจจะใช้อินดิเคเตอร์อื่นๆ เช่น เมทิลเรด ฟีนอล์ฟทาลีน ก็ได้


2. การทดสอบปฏิกิริยาของกรดและปฏิกิริยาของเบส

ปฏิกิริยาของกรด

ก. ทำปฏิกิริยากับโลหะ จะได้ก๊าซไฮโดรเจน  เช่น

HCl(aq)  +  Ca (s)  ---------->  CaCl2 (aq)  +  H2 (g)

H2SO4 (aq)  +  Mg (g) ----------> MgSO4 (aq) + H2 (g)

ข. ทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ ได้เกลือกับน้ำ

2HCl (aq)  +  Na2O (s) ----------> 2NaCl (aq)  +  H2O (l)

H2SO4 (aq)  +  MgO (g)   ----------> MgSO4 (aq) + H2O (l)


ค. ทำปฏิกิริยากับคาร์บอเนตได้ก๊าซ CO2 น้ำ และเกลือ

2HCl (aq)  +  NaCO3 (aq) ----------> 2NaCl  +  H2O  +  CO2

HCl (aq)  +  NaHCO3 (aq) ----------> NaCl  +  H2O  +  CO2


ง. ทำปฏิกิริยากับเบสได้เกลือกับน้ำ

2HCl (aq)  +  NaOH (aq) ----------> NaCl (aq) + H2O (l)

CH3COOH (aq) + NaOH (aq) ----------> CH3COONa (aq) + H2O (l)

ปฏิกิริยาของเบส

ก. ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด ให้ก๊าซไฮโดรเจน

2NaOH (aq)  +  Zn (s) ----------> Na2ZnO2 (aq)  + H2 (g)

6KOH (aq) + 2Al (s)   ----------> 2K3AlO3 (aq) + 3H2 (g)

ข. ทำปฏิกิริยากับเกลือ ได้เป็นเกลือไฮดรอกไซด์ของโลหะที่ไม่ละลายน้ำ

2NaOH (aq) + MnCl2 (aq) ----------> Mn(OH)2 (s) + 2NaCl (aq)

2KOH (aq) + CuSO4 (aq) ----------> Cu(OH)2 (s) + K2SO4 (aq)


ค. ทำปฏิกิริยากับเกลือแอมโมเนียม  เช่น NH4Cl  ได้ก๊าซ NH3 (g)

NaOH (aq) + NH4Cl (aq) ----------> NaCl (aq) + H2O (l) + NH3 (g)

KOH (aq) + NH4Cl (aq)   ----------> KCl (aq) + H2O (l) + NH3 (g)


ง. ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือกับน้ำ

link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education newsletter

SEAMEO Congress

Programme with Presentations

Black Ribbon