จุดหลอมเหลวของสารละลาย (melting point of solution) คือ อุณหภูมิที่โมเลกุลของสารละลายเริ่มเคลื่อนที่อย่างอิสระและเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว
จุดหลอมเหลวของสารละลายจะต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของตัวทำละลายบริสุทธิ์ เนื่องจากมีโมเลกุลของสารละลายเจือปนอยู่ในตัวทำละลาย โมเลกุลของสารละลายเหล่านี้จะรบกวนการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของตัวทำละลาย ทำให้สารละลายหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์
ความต่ำของจุดหลอมเหลวของสารละลาย (ΔTf) สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้
1 | ΔTf = Kf * m |
โดยที่
- ΔTf คือ ความต่ำของจุดหลอมเหลวของสารละลาย
- Kf คือ ค่าคงที่ของการลดลงของจุดหลอมเหลว (freezing point depression constant) ของตัวทำละลาย
- m คือ ความเข้มข้นของสารละลาย (mol/kg)
ค่า Kf จะแตกต่างกันไปในแต่ละตัวทำละลาย โดยทั่วไปแล้ว ตัวทำละลายที่มีโมเลกุลขนาดเล็กจะมี Kf สูงกว่าตัวทำละลายที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่
ตัวอย่างการคำนวณความต่ำของจุดหลอมเหลวของสารละลาย
- คำนวณความต่ำของจุดหลอมเหลวของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 0.1 M ในตัวทำละลายน้ำ
ค่า Kf ของน้ำ = 1.86 °C/mol/kg
ความเข้มข้นของสารละลาย = 0.1 mol/kg
ΔTf = Kf * m
ΔTf = 1.86 °C/mol/kg * 0.1 mol/kg
ΔTf = 0.186 °C
ดังนั้น จุดหลอมเหลวของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 0.1 M ในตัวทำละลายน้ำจะต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของน้ำบริสุทธิ์ 0.186 °C
ผลกระทบของจุดหลอมเหลวของสารละลาย
จุดหลอมเหลวของสารละลายมีผลกระทบต่อการใช้งานสารละลายในชีวิตประจำวัน เช่น
- ใช้ในการปรุงอาหาร เช่น การทำน้ำแข็งใส
- ใช้ในการอุตสาหกรรม เช่น ใช้ในการผลิตเครื่องสำอางหรือยา
สรุปได้ว่า จุดหลอมเหลวของสารละลายจะต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของตัวทำละลายบริสุทธิ์ เนื่องจากมีโมเลกุลของสารละลายเจือปนอยู่ในตัวทำละลาย ความต่ำของจุดหลอมเหลวของสารละลายสามารถคำนวณได้จากสูตร ΔTf = Kf * m จุดหลอมเหลวของสารละลายมีผลกระทบต่อการใช้งานสารละลายในชีวิตประจำวัน
ความแตกต่างระหว่างจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารละลาย
จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารละลายมีความแตกต่างกันดังนี้
| คุณสมบัติ | จุดเดือดของสารละลาย | จุดหลอมเหลวของสารละลาย |
|---|---|---|
| ความหมาย | อุณหภูมิที่แรงดันไอของสารละลายเท่ากับความดันบรรยากาศ | อุณหภูมิที่โมเลกุลของสารละลายเริ่มเคลื่อนที่อย่างอิสระและเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว |
| ทิศทางการเปลี่ยนแปลง | สูงกว่าจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์ | ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของตัวทำละลายบริสุทธิ์ |
| สาเหตุ | เกิดจากโมเลกุลของสารละลายเจือปนอยู่ในตัวทำละลาย | เกิดจากโมเลกุลของสารละลายเจือปนอยู่ในตัวทำละลาย |
| สูตรการคำนวณ | ΔTb = Kb * m | ΔTf = Kf * m |
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้จุดหลอมเหลวของสารละลาย
- ใช้ในการปรุงอาหาร เช่น การทำน้ำแข็งใส
น้ำแข็งใสทำมาจากน้ำเปล่า น้ำตาล และสีผสมอาหาร เมื่อใส่น้ำตาลลงไปในน้ำเปล่า จะทำให้จุดหลอมเหลวของน้ำลดลง ส่งผลให้น้ำแข็งใสละลายง่ายขึ้น
- ใช้ในการอุตสาหกรรม เช่น ใช้ในการผลิตเครื่องสำอางหรือยา
ในการผลิตเครื่องสำอางหรือยาบางชนิด จำเป็นต้องใช้สารละลายที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เพื่อให้สามารถหลอมเหลวได้ง่ายและสามารถผสมให้เข้ากันได้ดี
จุดหลอมเหลวของสารละลายเป็นสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของสารละลาย ที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย