การละลายของสารในตัวทำละลาย

สารชนิดเดียวกันละลายในตัวทำละลายต่างชนิดได้แตกต่างกัน  คือ

1)  สารบางชนิดอาจไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายชนิดอื่น  เช่น  ลูกเหม็น  เชลแล็ก ไม่ละลายน้ำ  แต่ละลายในแอลกอฮอล์

2)  สารบางชนิดอาจละลายได้ในตัวทำละลายหลายชนิด  เช่น  สีผสมอาหารละลายในน้ำ และละลายในแอลกอฮอล์

เมื่อใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย  สามารถแบ่งสารออกเป็น  2  ประเภท  คือ  สารที่ละลายน้ำ  และสารที่ไม่ละลายน้ำ  จะเห็นว่าสารต่างชนิดกันละลายน้ำได้ต่างกัน

ถ้าตัวละลายเป็นของแข็งละลายในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว  ตัวละลายจะแพร่ในตัวทำละลาย  เมื่อตัวละลายละลายหมด จะมองเห็นสารละลายเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่มีตะกอน เนื่องจากตัวละลายที่เป็นของแข็งแทรกอยู่ในตัวทำละลาย  เช่น  การละลายของน้ำตาลในน้ำ  การละลายของเกลือในน้ำ  เป็นต้น  ในกรณีที่ตัวละลายไม่ละลายในตัวทำละลาย  แสดงว่าตัวละลายไม่สามารถแทรกตัวในตัวทำละลายชนิดนั้นได้  จึงมองเห็นไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

ภาพจำลองแสดงการละลายของเกลือ

ที่มา : Garrison (2007)

ความรู้เกี่ยวกับการละลายของสารในตัวทำละลายต่าง ๆ นำไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้หลายประการ เช่น สามารถใช้ตัวทำละลายสลายคราบต่าง ๆ ที่ติดอยู่บนเสื้อผ้าได้ เช่น ใช้แอลกอฮอล์ (เอทานอล) ลบรอยหญ้าหรือรอยหมึกจาง ๆ , น้ำเกลือลบรอยเลือด , น้ำนมลบรอยหมึก หรือ การนำเชลแล็กไปละลายในแอลกอฮอล์ก่อนแล้วจึงนำสารละลายเชลแล็กไปทาไม้หรือเฟอร์นิเจอร์ เพื่อให้เกิดความสวยงามและรักษาเนื้อไม้  เป็นต้น

ประเภทของสารละลาย

สารละลายมีหลายประเภท หากใช้เกณฑ์ในการจำแนก จะแบ่งสารละลายออกเป็น 3  กลุ่ม ดังนี้

1. จำแนกตามสถานะของสารละลาย แบ่งเป็น 3 ประเภท คือ

1.1   ของแข็ง เช่น เหรียญบาท ทองเหลือง นาก

1.2   ของเหลว เช่น สารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต น้ำเชื่อม น้ำเกลือ

1.3   แก๊ส เช่น แก๊สหุงต้ม อากาศ

2. จำแนกตามปริมาณของตัวละลาย แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

2.1   สารละลายอิ่มตัว (Saturated  solution)  คือ สารละลายที่ตัวละลายไม่สามารถละลายในตัวทำละลายได้เพิ่มขึ้นอีกเมื่อตัวทำละลายและอุณหภูมิคงที่  ซึ่งอาจเป็นสารละลายอิ่มตัวพอดี  หรือสารละลายอิ่มตัวเหลือเฟือ  ถ้าเพิ่มความร้อนให้สารละลายอิ่มตัวเหลือเฟือละลายได้อีก  จะได้สารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด

2.2   สารละลายไม่อิ่มตัว  (Unsaturated  solution)  คือ  สารละลายที่ตัวละลายยังสามารถละลายในตัวทำละลายได้อีก

3.   จำแนกตามความเข้มข้น   แบ่งเป็น  2  ประเภท   คือ

3.1   สารละลายเข้มข้น  คือ  สารละลายที่ประกอบด้วยตัวละลายปริมาณมาก  มีตัวทำละลายปริมาณน้อย

3.2   สารละลายเจือจาง  คือ  สารละลายที่ประกอบด้วยตัวละลายปริมาณน้อย  มีตัวทำละลายปริมาณมาก

ความเข้มข้นของสารละลาย เป็นค่าที่แสดงให้ทราบถึงปริมาณของตัวละลายที่มีอยู่ในปริมาณของสารละลาย  การบอกความเข้มข้นของสารละลายในหน่วยร้อยละ หรือเปอร์เซ็นต์ มี  3  หน่วย  คือ

1.  ร้อยละโดยมวลต่อมวล หรือร้อยละโดยมวล หรือเปอร์เซ็นต์โดยมวล (มวลต่อมวล) เป็นการบอกมวลของตัวละลายในสารละลาย  100  กรัม  เช่น  สารละลายเกลือแกงเข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล หมายความว่า  มีเกลือแกงละลายอยู่  10  กรัม  ในสารละลาย  100  กรัม  แสดงว่ามีน้ำเป็นตัวทำละลายเท่ากับ  90  กรัม  เป็นต้น  นิยมใช้กับสารละลายที่ทั้งตัวละลายและตัวทำละลายเป็นของแข็ง

การหาความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวล  หาได้จากสูตร

ร้อยละโดยมวล       =     มวลของตัวละลาย X  100

มวลของสารละลาย

2.  ร้อยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร หรือร้อยละโดยปริมาตร หรือเปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร (ปริมาตรต่อปริมาตร)  เป็นการบอกปริมาตรของตัวละลายที่ละลายในสารละลาย  100   หน่วยปริมาตร  เช่น  สารละลายแอลกอฮอล์เข้มข้นร้อยละ  25  โดยปริมาตร  หมายความว่า  มีแอลกอฮอล์  25  ลูกบาศก์เซนติเมตร  ละลายอยู่ในสารละลาย  100  ลูกบาศก์เซนติเมตร  กรัม  แสดงว่ามีน้ำเป็นตัวทำละลายเท่ากับ  75  ลูกบาศก์เซนติเมตร  เป็นต้น  นิยมใช้กับสารละลายที่ทั้งตัวละลายและตัวทำละลายเป็นของเหลว

กระบวนการเกิดสารละลาย เกิดจากสารชนิดหนึ่ง กระจายอยู่ในสาร อีกชนิดหนึ่ง  ถ้ากระจายอย่างสม่ำเสมอ และมองเห็นเหมือนกันทุกส่วน มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน เรียกสารผสมนี้ว่า สารละลาย แต่ถ้ากระจายอยู่อย่างไม่สม่ำเสมอ โดยยังมองเห็นเป็นสารเดิมอยู่ เรียกสารผสมนี้ว่า สารเนื้อผสม สารเนื้อผสมที่มีอนุภาคเล็ก ๆ ของของแข็งกระจายอยู่ในของเหลว หรือแก๊ส เรียกว่า สารแขวนลอย

ในกระบวนการละลาย จะมีสารตัวหนึ่งเป็น ตัวทำละลาย และสารอีกตัวหนึ่งเป็น ตัวละลาย สารใดเป็นตัวทำละลาย หรือเป็นตัวละลาย พิจารณาได้ง่าย ๆ ดังนี้
1. ถ้าตัวละลาย และตัวทำละลายมีสถานนะต่างกัน สารที่มีสถานะเดียวกันกับสารละลาย จัดเป็นตัวทำละลาย สารที่มีสถานะต่างไปจากสารละลาย เป็นตัวละลาย
2. ถ้าตัวละลาย และตัวทำละลายมีสถานะเดียวกัน สารที่มีปริมาณน้อยกว่าจัดเป็นตัวละลาย  สารที่มีปริมาณมากกว่า จัดเป็นตัวทำละลาย

ร้อยละโดยปริมาตร      =    ปริมาตรของตัวละลาย X 100

ปริมาตรของสารละลาย

3. ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร หรือเปอร์เซ็นต์โดยมวลต่อปริมาตร (มวลต่อปริมาตร)  เป็นการบอกมวลของตัวละลายในสารละลาย  100  หน่วยปริมาตร  ซึ่งโดยทั่วไปมวลตัวละลายมีหน่วยเป็นกรัม  และปริมาตรของสารละลายมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร  เช่น  น้ำเชื่อมเข้มข้นร้อยละ  15  โดยมวลต่อปริมาตร  หมายความว่า  มีน้ำตาลทราย   15  กรัม  ละลายในสารละลายปริมาตร  100  ลูกบาศก์เซนติเมตร  เป็นต้น  นิยมใช้กับสารละลายที่เป็นของเหลวโดยมีของแข็งเป็นตัวละลาย

การหาความเข้มข้นเป็นร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร  หาได้จากสูตร

ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร      =   มวลของตัวละลาย X 100 

การละลายได้ (Solubility)

ความสามารถในการละลายของสารชนิดหนึ่งในสารอีกชนิดหนึ่งนั้นสามารถหาได้จาก อัตราส่วนระหว่างตัวถูกละลาย กับตัวทำละลาย หรือ อัตราส่วนระหว่างตัวถูกละลาย กับสารละลาย ในสภาวะที่สารละลายนั้นเป็นสารละลายอิ่มตัว ซึ่งสามาถรบอกเป็นความหนาแน่นสูงสุดของสารละลายนั้นได้อีกด้วยซึ่งขึ้นอยู่ กับปัจจัยหลายประการ เช่น แรงระหว่างโมเลกุลของตัวทำละลายกับตัวถูกละลาย อุณหภูมิ ความดัน และปัจจัยอื่นๆ 

สมบัติบางประการของสารละลาย

ตัวทำละลายที่เป็นสารบริสุทธิ์เมื่อเติม  ตัวถูกละลายลงไปกลายเป็นสารละลายจะทำให้สมบัติของตัวทำละลายเปลี่ยนไป  เช่น  ความดันไอ  จุดเดือด  จุดหลอมเหลว  สมบัติดังกล่าวของสารละลาย  เรียกว่า  สมบัติคอลลิเกทีฟ (colligative  properties)  ซึ่งได้แก่

1. การเพิ่มขึ้นของจุดเดือด (boiling  point  elevation)

2. การลดลงของจุดเยือกแข็ง (freezing  point  depression)

3. การลดลงของความดันไอ (vapor  pressure  lowering)

4. การเกิดแรงดันออสโมซิส (osmosis  pressure)