สารละลาย (Solution) คือ สารเนื้อเดียวที่มีสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน ประกอบด้วยตัวทำละลายและตัวถูกละลาย ถ้าตัว
ถูกละลายและตัวทำละลายมีสถานะเดียวกันสารละลายที่มีปริมาณมากกว่าเป็นตัวทำละลาย แต่ถ้าสารทั้งสองมีสถานะแตกต่างกันสารที่มี
สถานะเดียวกันกับสารละลายเป็นตัวทำละลาย
หน่วยของสารละลาย เป็นค่าที่แสดงถึงปริมาณของตัวละลายที่ละลายอยู่ในตัวทำละลายหรือในสารละลายนั้น วัดในรูปความเข้มข้น
ปริมาณตัวถูกละลายต่อปริมาณสารละลาย (ยกเว้นหน่วยโมลต่อกิโลกรัม)

1. ร้อยละ
     1.1 ร้อยละโดยมวล(มวล/มวล) คือ ปริมาณมวลของตัวถูกละลายในมวลของสารละลาย 100 หน่วยมวล
          สูตร
 ร้อยละโดยมวล    

     1.2 ร้อยละโดยปริมาตร(ปริมาตร/ปริมาตร) คือ ปริมาตรของตัวถูกละลายในสารละลายปริมาตร 100 หน่วยปริมาตร นิยมใช้กับสารละลายที่เป็นของเหลว เช่น สารละลายแอลกอฮอล์เข้มข้นร้อยละ 20 โดยปริมาตร หมายความว่าสารละลายนี้ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรจะมีแอลกอฮอล์ละลายอยู่ 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร

        สูตร

ร้อยละโดยปริมาตร

     1.3 ร้อยละมวลต่อปริมาตร คือ ปริมาณของตัวถูกละลายในปริมาตรของสารละลาย 100 หน่วยปริมาตร โดยทั่วไปถ้ามวลของตัวถูกละลายมีหน่วยเป็นกรัม ปริมาตรของสารละลายจะมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร และถ้ามวลของตัวถูกละลายมีหน่วยเป็นกิโลกรัม ปริมาตรของสารละลายจะมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เดซิเมตรหรือลิตร หน่วยมวลและหน่วยปริมาตรต้องให้สอดคล้องกันด้วย

           สูตร

ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร

2.  ส่วนในล้านส่วน (parts per million; ppm)  เป็นหน่วยที่บอกปริมาณตัวละลายเป็นมวลหรือปริมาตรที่ละลายในสารละลาย 1 ล้านหน่วย  และ 1 พันล้านหน่วย   เช่น ในแหล่งน้ำแห่งหนึ่งมีสารตะกั่วปนเปื้อน 0.1ppm  หมายความว่า  น้ำในแหล่งน้ำนั้น 1 ล้านกรัมมีตะกั่วละลายอยู่ 0.1 กรัม  หรือนเนื้อปลามีสารปรอทปนเปื้อนอยู่     1 ppb  หมายความว่า  ในเนื้อปลานั้น 1 พันล้านกรัมมีสารปรอทปนเปื้อนอยู่ 1 กรัม  ความเข้มข้นในหน่วยนี้เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้

    สูตร

            ppm (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของสารละลาย)  x  10 6

             ppm (ปริมาตร)                 =     (ปริมาตรของตัวละลาย / ปริมาตรของสารละลาย)  x  10 6

ในกรณีที่สารละลายเจือจางมาก  มวลของตัวละลายมีค่าน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับมวลของตัวทำละลาย  ทำให้มวลของสารละลายมีค่าใกล้เคียงกับมวลของตัวทำละลายจนถือว่าเท่ากัน  จึงเขียนความสัมพันธ์ ได้ว่า

           ppm (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของตัวทำละลาย)  x  10 6

3.  ส่วนในพันล้านส่วน (parts per billion; ppb) เป็นหน่วยที่บอกปริมาณตัวละลายเป็นมวลหรือปริมาตรที่ละลายใน                  สารละลาย  1 พันล้านหน่วย เช่น นเนื้อปลามีสารปรอทปนเปื้อนอยู่     1 ppb  หมายความว่า  ในเนื้อปลานั้น 1 พันล้านกรัมมีสารปรอท    ปนเปื้อนอยู่ 1 กรัม ความเข้มข้นในหน่วยนี้เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้

       สูตร

                   ppb (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของสารละลาย)  x  10 9

                   ppb (ปริมาตร)                 =     ปริมาตรของตัวละลาย / ปริมาตรของสารละลาย  x  10 9

ในกรณีที่สารละลายเจือจางมาก  มวลของตัวละลายมีค่าน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับมวลของตัวทำละลาย  ทำให้มวลของสารละลายมีค่าใกล้เคียงกับมวลของตัวทำละลายจนถือว่าเท่ากัน  จึงเขียนความสัมพันธ์ ได้ว่า

                ppb (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของตัวทำละลาย) x  10 9

ตัวอย่าง  น้ำตัวอย่างจากแหล่งน้ำแห่งหนึ่งจากการวิเคราะห์พบว่ามีสารตะกั่วปนเปื้อนอยู่ร้อยละ 2 x 10 - 4   โดยมวล

              ก.  จงคำนวณหาความเข้มข้นในหน่วย ppm            ข.  จงคำนวณหาความเข้มข้นในหน่วย ppb

             วิธีทำ   ก.  คำนวณหาความเข้มข้นในหน่วย ppm

                           จากสูตร    ppm (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของสารละลาย)  x  10 6

                    จากโจทย์   มวลของตัวละลาย   2 x 10 - 4       มวลของสารละลาย =  100 

                           แทนค่า  ppm (มวล)                          =   (2 x 10 - 4  / 100)  x  10 6

                                                                                     =    2

                         ข.  จงคำนวณหาความเข้มข้นในหน่วย ppb

              จากสูตร    ppb (มวล)                        =     (มวลของตัวละลาย / มวลของสารละลาย)  x  10 9

                    จากโจทย์   มวลของตัวละลาย   2 x 10 - 4       มวลของสารละลาย =  100 

                    แทนค่า  ppb (มวล)                          =   (2 x 10 - 4  / 100)  x  10 9

                                                                                     =    2,000

2. โมลาริตี หรือโมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร (mol/dm3 หรือ mol/l) เป็นหน่วยที่บอกจำนวนโมลของตัว ถูกละลายในสารละลาย      1 ลูกบาศก์เดซิเมตร หน่วยความเข้มข้นเป็นโมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตรอาจเรียกย่อได้เป็นโมลาร์ (Molar) ใช้สัญลักษณ์ M

     mol/dm3 (Molar)


3. โมแลลิตี หรือ โมลต่อกิโลกรัม (mol/kg) เป็นหน่วยที่บอกจำนวนโมลของตัวถูกละลายที่ละลาย ในตัวทำละลาย 1 กิโลกรัม จึงมีหน่วยเป็น mol/kg หรือเรียกว่า โมแลล (Molal) ใช้สัญลักษณ์ m
4. เศษส่วนโมล (Mole fractions) คือ สัดส่วนจำนวนโมลของสารองค์ประกอบหนึ่งต่อจำนวนโมลรวม ของสารทุกชนิดในสารละลาย ใช้สัญลักษณ์ X เช่น สารละลายชนิดหนึ่งประกอบด้วยสาร A a mol, B b mol และ C c mol จะได้เศษส่วนโมลของสาร A, B และ C ดังนี้
เศษส่วนโมลของสาร A (XA) = a / ( a + b + c )
เศษส่วนโมลของสาร B (XB) = b / ( a + b + c )
เศษส่วนโมลของสาร C (XC) = c / ( a + b + c )
ผลรวมของเศษส่วนโมลของสารองค์ประกอบทั้งหมดคือ XA + XB + XC มีค่าเท่ากับ 1 และเมื่อนำค่าเศษส่วนโมลของแต่ละสารมาคูณด้วยร้อย จะได้ความเข้มข้นในหน่วยร้อยละโดยมวลของสารนั้น
ร้อยละโดยมวลของสาร A = เศษส่วนโมลของสาร A * 100
ร้อยละโดยมวลของสาร B = เศษส่วนโมลของสาร B * 100
ร้อยละโดยมวลของสาร C = เศษส่วนโมลของสาร C * 100

5. ส่วนในล้านส่วน (parts per million; ppm) เป็นหน่วยที่บอกมวลของตัวถูกละลายที่ละลายอยู่ในสารละลาย 1 ล้านหน่วยมวลเดียวกัน ซึ่งเป็นหน่วยความเข้มข้นของสารละลายที่เจือจางมาก ๆ หรืออาจใช้แสดงปริมาณของสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในสารเคมีที่บริสุทธิ์ต่าง ๆ เช่น สารละลายโพแทสเซียมไนเตรตเข้มข้น 2 ppm หมายความว่ามีโพแทสเซียมไนเตรตเป็นตัวละลาย 2 ส่วน (กรัม) ละลายอยู่ในสารละลาย 1 ล้านส่วน (กรัม) หรือ 106 กรัม

ในกรณีที่สารละลายเจือจางมากๆ มวลของสารละลายมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับมวลของตัวทำละลาย ทำให้มวลของสารละลายมีค่าใกล้เคียงกันมากกับมวลของตัวทำละลายจนถือว่าเท่ากันได้
 

การเตรียมสาระละลาย

    ในการเตรียมสารละลายต่าง ๆ  ที่มีความเข้มข้นตามที่ต้องการสามารถทำได้หลายวิธี  เช่น 

        1.  การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธิ์                            2.  การเตรียมสารละลายจากสารละลายเข้มข้น

1.  การเตรียมสารละลายจากสารบริสุทธิ์        ทำได้โดยละลายสารบริสุทธิ์ตามปริมาณที่ต้องการในตัวทำละลายปริมาณเล็กน้อย  แล้วปรับ ปริมาตรของสารละลายให้ได้ตามที่ต้องการเตรียม  ถ้าต้องการเตรียมเป็นหน่วยโมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร  มีลำดับขั้นในการเตรียมดังนี้

        ขั้นที่ 1  คำนวณหาปริมาณตัวละลายเป็นกรัม  ตามที่ต้องการ

        ขั้นที่ 2  ชั่งสารตามจำนวนที่ต้องการซึ่งคำนวณได้ตามขั้นที่ 1  (ถ้าเป็นของแข็ง)  แต่ถ้าเป็นของเหลวอาจคำนวณหาปริมาตรแล้วใช้วิธีตวงปริมาตรก็ได้  ในการชั่งสารต้องใช้เครื่องชั่งอย่างละเอียด  คือ อาจจะต้องใช้เครื่องชั่งที่ชั่งสารได้ถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 4  ของกรัม  หรือใช้เครื่องชั่งไฟฟ้า

      ขั้นที่ 3  นำสารที่ชั่งได้  เทใส่ขวดวัดปริมาตรซึ่งมีขนาดเท่ากับปริมาตรของสารละลายที่ต้องการเตรียม  เติมน้ำกลั่นในจำนวนพอที่ละลายสารหมด  หรือก่อนเทสารเติมน้ำกลั่นจำนวนหนึ่งซึ่งพอที่จะละลายสารหมดแต่น้อยกว่าปริมาตรของสารละลายลงไปก่อน  เขย่าให้สารละลายหมดแล้วเติมน้ำกลั่นลงในขวดวัดปริมาตรจนถึงขีดบอกปริมาตร  ปิดจุกเขย่าให้ผสมเป็นเนื้อเดียว  ก็จะได้สารละลายที่มีความเข้มข้นและปริมาตรตามที่ต้องการ

       ขั้นที่ 4  เก็บสารละลายที่ได้ใส่ขวดที่เหมาะสม  ปิดฝาขวดและปิดฉลากบอกชื่อสาร  สูตรของสาร  ความเข้มข้น  และวันที่เตรียมสาร

    หมายเหตุ  ถ้าตัวถูกละลายเป็นของเหลวให้ชั่งหรือตวงปริมาตรตามที่ต้องการ  เทใส่ขวดวัดปริมาตรใช้น้ำกลั่นล้างภาชนะที่ใส่ตัวละลาย  หลาย ๆ  ครั้งเทใส่ขวดวัดปริมาตร แล้วเติมน้ำกลั่นจนถึงขีดบอกปริมาตรก็จะได้สารละลายตามที่ต้องการ                       

ตัวอย่าง    การเตรียมสารละลายโดยการละลายในน้ำ เช่น เมื่อต้องการเตรียมสารละลาย NaCl 0.1 mol/dm3  จำนวน 500 cm3  มีวิธีการดังนี้

                  วิธีทำ

                                ขั้นที่ 1  คำนวณหามวลของ NaCl  ในสารละลาย 500 cm3 

                                                สารละลาย NaCl 1000 cm3  มีเนื้อ NaCl                         =    0.1 mol

                                                สารละลาย NaCl 500 cm3  มีเนื้อ NaCl                         =     (0.1 x  500) / 1000

                                                                                                                                            =    0.05   mol

                                                หามวลของ NaCl    0.05   mol   

                                                            วิธีทำ       สูตร               จำนวนโมล     มวลสาร / มวลโมเลกุล

                                                                            จากโจทย์      NaCl  มีมวลสูตร (มวลโมเลกุล)      =    23 + 35.5  =  58.5   

                                                                            ดังนั้น           มวลสาร        =      0.05  X   58.5   

                                                                                                                    =      2.925 g

                                                ดังนั้น  จะต้องใช้      NaCl                          =      2.925 g

                          ขั้นที่ 2     ชั่ง  NaCl  ให้ได้  2.925 g  โดยใช้เครื่องชั่งที่ชั่งได้ทศนิยม 3 ตำแหน่ง

                                   ขั้นที่ 3  เติมน้ำกลั่นลงในขวดวัดปริมาตรขนาด  500 cm3  จำนวนหนึ่งซึ่งน้อยกว่า 500 cm3  แต่สามารถละลาย  NaCl    2.925 g  ได้หมดแล้วเท NaCl    2.925 g  ลงในขวดวัดปริมาตรหรือเท NaCl  ลงในขวดวัดปริมาตรก่อนแล้วเติมน้ำกลั่นในจำนวนที่ละลาย NaCl    2.925 g  ได้หมด  เขย่าให้ NaCl ละลายจนหมดแล้วเติมน้ำกลั่นลงในขวดวัดปริมาตรจนถึงขีดบอกปริมาตร ปิดจุดเขย่าก็จะได้สารละลายตามที่ต้องการ

                                    ขั้นที่ 4  ถ่ายสารละลาย NaCl  ที่เตรียมเสร็จแล้วใส่ขวดที่เหมาะสม  ปิดฝาขวด  และปิดฉลากบอกชื่อสาร สูตร    ของสาร  ความเข้มข้นของสารละลาย  และวันที่เตรียม

         2.  การเตรียมสารละลายจากสารละลายเข้มข้น    เป็นการเตรียมสารละลายโดยใช้สารละลายเดิมซึ่งมีความเข้มข้นมากกว่าสารละลายที่จะเตรียม  มาเติมน้ำให้เจือจางลงจนมีความเข้มข้นตามที่ต้องการในการทำให้สารละลายเข้มข้นเจือจางลงนั้น  ความเข้มข้นของสารละลายจะถูกต้องเพียงใด  ขึ้นอยู่กับการวัดปริมาตร  อุปกรณ์ที่นิยมใช้วัดปริมาตรของสารละลายเดิม คือ   ปิเปตต์  หรือกระบอกตวง  ส่วนอุปกรณ์ที่ใช้วัดปริมาตรของสารละลายใหม่  คือ ขวดวัดปริมาตร  อุปกรณ์วัดปริมาตรจะใช้ขนาดใดนั้นขึ้นอยู่กับปริมาตรของสารละลาย  คือ  จะต้องเลือกใช้ปิเปตต์หรือกระบอกตวง และขวดวัดปริมาตรที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของสารละลาย  การเตรียมสารละลายโดยวิธีนี้มีลำดับขั้นการเตรียมดังนี้

             ขั้นที่ 1  คำนวณหาปริมาตรของสารละลายเดิมที่จะใช้

                            โดยใช้สูตร    M1V1  =  M2V2                 

                                                กำหนดให้          M1  =      เป็นความเข้มข้นสารละลายก่อนเจือจาง 
                                                                           
 V =     เป็นปริมาตรสารละลายก่อนเจือจาง                                    
                                                                            
M2  =   เป็นความเข้มข้นสารละลายหลังเจือจาง
                                                                           
 V2   =   เป็นปริมาตรสารละลายหลังเจือจาง         

                              ตัวอย่าง  เช่น  ถ้ามีสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์  (NaOH)  เข้มข้น 1.0 mol/dm3  แต่ต้องการใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น  0.1 mol/dm3          จำนวน 500 cm  ทำได้ดังนี้

                            ขั้นที่ 1  คำนวณหาปริมาตรของสารละลายเดิมที่จะต้องใช้

                                        วิธีทำ       จากสูตร                         M1V1  =  M2V2     

                                                         จากโจทย์                       M1    =     1.0 mol/dm3                                  V1      =   ?
                                                                                              M2    =     0.1 mol/dm3                                  V2      =   500 cm3

                                                        แทนค่า                           V1      =     (0.1 mol/dm3  x   500 cm3) / 1.0 mol/dm3 
                                                                                              V1      =   50  cm3

                                                      ดังนั้น  จะต้องใช้สารละลายเดิม    =   50  cm3

                            ขั้นที่ 2  ใช้ปิเปตต์หรือกระบอกตวง  ตวงสารละลาย  NaOH  1.0 mol/dm3   มาจำนวน  50 cm3   แล้วถ่ายใส่ขวดวัดปริมาตรขนาด  500 cm3 
                           
ขั้นที่ 3  เติมน้ำกลั่นจนถึงขีดบอกปริมาตร 500 cm3  เขย่าก็จะได้สารละลาย NaOH  0.1 mol/dm3   จำนวน 500 cm3  ตามที่ต้องการ
                           
ขั้นที่ 4  เก็บสารละลายไว้ในขวดที่เตรียมไว้  ปิดฝาขวด และปิดฉลากบอกชื่อสาร  สูตรของสาร  ความเข้มข้นของสารละลาย  และวันที่เตรียม

เวบไซต์ทีเกี่ยวข้อง :                                        

 

                                                       

แหล่งอ้างอิง:
1.  ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี,สถาบัน.หนังสือเรียนวิชาเคมี 2 ว 036.กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว,2541
2ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี,สถาบัน.หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2 . กรุงเทพฯ :
     โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว,2541 เคมี เล่ม 2

3.  เอกสารประกอบคำบรรยาย วิชาเคมี ของโครงการส่งเสริมความสามารถพิเศษภาคฤดูร้อน Brands's Summer Camp'95        มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์