การทดลองการละลายของ สารประกอบไอออนิกในน้ำ

จุดประสงค์การทดลอง

1. ทำการทดลองเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงพลังงานเมื่อสารประกอบไอออนิกละลายในนํ้าได้
2. อธิบายการเปลี่ยนแปลงพลังงานเมื่อสารประกอบไอออนิกละลายในนํ้า

สารเคมีและอุปกรณ์

วิธีการทดลอง

1. บรรจุนํ้า 25 มล. ไว้ในแคลอริมิเตอร์ วัดอุณหภูมิของนํ้าและบันทึกผล ดังรูป
2. ใส่คอปเปอร์ (II) ซัลเฟตที่ปราศจากนํ้า 1 กรัม ลงในนํ้าที่เตรียมไว้ คนสารให้ละลายแล้วรีบปิดฝา บันทึกวัดอุณหภูมิสูงสุดหรือตํ่าสุดของ สารละลายที่เปลี่ยนแปลง
3. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 1-2 แต่ใช้แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄CI) และ โซเดียมคลอไรด์ (NaCI) แทน

ตัวอย่างผลการทดลอง

อภิปรายผลการทดลอง

สารทั้งสามชนิดมีความสามารถในการละลายในนํ้าได้แตกต่างกันและอุณหภูมิของสารละลายมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากมีพลังงานเกิดขึ้น รายละเอียดดังนี้
• CuSO₄ ที่ปราศจากนํ้า มีความสามารถในการละลายในนํ้าได้ช้า มีการเปลี่ยนแปลงประเภทคายพลังงาน เพราะอุณหภูมิของสารละลายสูงขึ้น
• NH₄Cl สามารถละลายในนํ้าได้อย่างรวดเร็ว มีการเปลี่ยนแปลงประเภทดูดพลังงาน เพราะอุณหภูมิของสารละลายลดลง
• NaCl สามารถละลายในนํ้าได้ดี การเปลี่ยนพลังงานน้อยมาก เพราะอุณหภูมิของสารละลายเกือบคงที่นอกจากนี้ขั้นตอนในการเกิดสารละลายของสารประกอบไอออนิกและพลังงานเกี่ยวข้องกับการละลายของสาร โดยสามารถแสดงได้ตามแผนภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานในกระบวนการเกิดสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄Cl) ซึ่งเป็นผลของอุณหภูมิที่มีต่อการละลายของสารละลายไอออนิก ดังนี้

รูปที่ 1 การเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเกิดสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์

รูปที่ 2 การละลายของสารประกอบไอออนิกบางชนิดที่อุณหภูมิต่าง ๆ

อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่งที่มีผลต่อการละลายของสาร สารที่ละลายในตัวทำละลายได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิของสารละลายสูงขึ้นจะมีขั้นตอนการละลายเป็นแบบดูดพลังงาน เช่น NH4NO3 ส่วนสารที่ละลายในตัวทำละลายได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิของสารละลายเพิ่มขึ้นจะมีขั้นตอนในการละลายเป็นแบบคายพลังงาน เช่น Ce2(SO4)3 กราฟแสดงการละลายของสารประกอบไอออนิกบางชนิดที่อุณหภูมิต่าง ๆ ดังรูปที่ 2

ข้อแนะนำเพิ่มเติม

• เตรียมคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตที่ปราศจากนํ้า โดยนำคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต หรือจุนสี (CuSO₄•5H₂O) บดละเอียดแล้วนำไปเผาด้วยไฟอ่อน ๆ ในถ้วยกระเบื้อง คนตลอดเวลาเพื่อป้องกันการประทุ เมื่อนํ้าระเหยออกหมดจะได้ผงสีขาวของคอปเปอร์ (II)ซัลเฟตที่ปราศจากนํ้า (CuSO₄) เก็บในขวดที่แห้งสนิทตั้งไว้ให้เย็นแล้วปิดฝาให้สนิทเพื่อป้องกันความชื้นจากภายนอก
• เช็ดแคลอริมิเตอร์ให้แห้งก่อนทำการทดลองทุกครั้ง
• เมื่อละลายสารในนํ้าแล้วอ่านอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์ตลอดเวลาจนอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง และบันทึกอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นไปสูงที่สุดหรือลดตํ่าที่สุด
• เมื่อละลายโซเดียมคลอไรด์ อุณหภูมิของสารละลายมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมากจนอาจทำให้สังเกตเห็นว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากมีพลังงานไฮเดรชั่นสูงกว่าพลังงานแลตทิชเล็กน้อย จึงทำให้อุณหภูมิสารละลายสูงขึ้นเล็กน้อย ดังรูปที่ 3

รูปที่ 3 การเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเกิดสารละลายโซเดียมคลอไรด์

การทดลองการละลายของ สารประกอบไอออนิกในน้ำ