บทท�� 1 การละลาย (Dissolution)

การละลายและการตกผลก เป็�นกระบวนการที่��พบโดยที่��วไป็ โดยเฉพาะกระบวนการในอุ�ตสาหกรรม ที่�!งน�!เพ#�อุป็ระโยชน%ในการแยกอุงค์%ป็ระกอุบ หร#อุสารป็นเป็'! อุน การที่(าให)สารม�ค์วามบร*ส�ที่ธิ์*,ขึ้!น หร#อุการเตร�ยมสารละลายให)ม�ค์วามเขึ้)มขึ้)นตามต)อุงการ เป็�นต)น

ร.ป็แบบการละลาย ระบบที่��ม�สอุงอุงค์%ป็ระกอุบ

ระบบที่��ม�สามอุงค์%ป็ระกอุบ

ระบบท��มี�สององค์�ประกอบการละลายในระบบก�าซ-ของเหลว (Gas-

Liquid System) จากกฎขึ้อุงเฮนร� (Henry law) ได)กล2าวไว)ว2า ที่��สภาวะ

สมด�ลน�!น เศษส2วนโมลขึ้อุงก6าซที่��ละลายในขึ้อุงเหลว จะขึ้!นก�บค์วามด�นย2อุยขึ้อุงก6าซที่��อุย.2เหน#อุผ*วขึ้อุงขึ้อุงเหลวน�!น

PA = xA kH __________(1)

โดยที่�� PA= ค์วามด�นย2อุยสมด�ลขึ้อุงก6าซ A

xA = ส�ดส2วนโมลขึ้อุงก6าซ A

kH = ค์2าค์งที่��ขึ้อุงสารละลาย (Henry's constant)

จากกฎขึ้อุงราอุ.ลที่% PA = xA PA*

__________(2) เม#�อุ xA = เศษส2วนโมลขึ้อุงส2วน A ในว�ฎ

ภาค์ขึ้อุงเหลว PA = ค์วามด�นย2อุยขึ้อุงสาร A ในว�ฎภาค์ก6าซ

PA* = ค์วามด�นไอุสมบ.รณ์%ขึ้อุงสาร A ที่��อุ�ณ์หภ.ม*ขึ้อุงระบบ

กรณ์�ที่��ขึ้อุงเหลวเป็�นสารม�ขึ้� !ว xA = PA / PA*

__________(3)เม#�อุ เป็�นแฟกเตอุร%ที่��ขึ้!นอุย.2ก�บชน*ดขึ้อุง

ขึ้อุงเหลว

ระบบท��มี�สององค์�ประกอบการละลายในระบบของแข�ง-ของเหลว

(Solid-Liquid System)

สารละลาย (solution) ต�วถู.กละลาย (solute) การละลาย (dissolution) สารละลายอุ*�มต�ว (saturated

solution) ค์2าขึ้อุงการละลาย (solubility)

ขึ้!นอุย.2ก�บชน*ดขึ้อุงต�วถู.กละลาย ต�วที่(าละลาย และอุ�ณ์หภ.ม* เป็�น

ส(าค์�ญ

ค์�าการละลายของเกล�อชน ดต่�างๆ

การละลายในระบบของแข�ง-ของเหลวโดยไมี�เก ดสารประกอบก&บของเหลว

Eutectic temperatur

e

การละลายในระบบของแข�ง-ของเหลวโดยเก ดสารประกอบก&บของเหลว

ในกรณ์�ที่��ต�วถู.กละลายสามารถูรวมต�วก�บต�วที่(าละลาย เก*ดเป็�นสารป็ระกอุบแล)วตกผลกอุอุกมา สารป็ระกอุบด�งกล2าวจะ

เร�ยกว2าสารป็ระกอุบโซลเวต (solvates) และต�วถู.กละลายก�บต�วที่(าละลายค์.2หน�งๆ

จะสามารถูเก*ดสารป็ระกอุบโซลเวตได)หลายต�ว ขึ้!นอุย.2ก�บอุ�ณ์หภ.ม*และส2วน

ป็ระกอุบขึ้อุงระบบน�!น

Eutectic temperatur

e

Congruent freezing

point

การละลายในระบบของแข�ง-ของของแข�ง

โดยเก ดของผสมีย(เทค์ต่ ก ระบบขึ้อุง Bi-Cd ไม2ม�การเก*ดป็ฏิ*ก*ร*ยาเค์ม�ขึ้!น พบว2า

ที่�!ง Bi และ Cd จะรวมเป็�นเน#!อุเด�ยวก�นเม#�อุอุย.2ในสถูานะขึ้อุงเหลว และเม#�อุที่(าให)ขึ้อุงเหลวเย?นลง จะม�เพ�ยงสาร

เด�ยวที่��เป็�นขึ้อุงแขึ้?งแยกอุอุกมา จ�ด K จะเป็�นจ�ดที่ร*ป็เป็@ลขึ้อุงระบบที่��อุย.2ในสภาวะสมด�ล

ที่��อุ�ณ์หภ.ม* 140 อุงศาเซลเซ�ยส ซ�งจะม�ขึ้อุงแขึ้?ง Bi ขึ้อุงแขึ้?ง Cd และสารละลาย

ที่�� 140 อุงศาเซลเซ�ยส จงเป็�นอุ�ณ์หภ.ม*ที่��ต(�าที่��ส�ด ซ�งขึ้อุงเหลวน�!นสามารถูจะอุย.2ร 2วมก�บขึ้อุงแขึ้?ง Bi-Cd ได)

ถู)าอุ�ณ์หภ.ม*ต(�ากว2า 140 อุงศาเซลเซ�ยส ระบบจะม�แต2ขึ้อุงแขึ้?งเที่2าน�!น อุ�ณ์หภ.ม*ที่�� 140 อุงศาเซลเซ�ยส จงเป็�น

อุ�ณ์หภ.ม* ย.เที่ค์ต*ก จ�ด K เป็�นจ�ดย.เที่ค์ต*ก และขึ้อุงผสมที่��ม�เป็อุร%เซ?นต%ขึ้อุง

Cd เที่2าก�บ 40 น�!น จะเร�ยกขึ้อุงผสมย.เที่ค์ต*ก

ระบบท��มี�สามีองค์�ประกอบ

ว�ตถู�ป็ระสงค์%1. เพ#�อุให)น�กศกษาเขึ้)าใจกระบวนการเก*ดผลกขึ้อุงสาร รวมที่�!งเพ#�อุศกษาการตกผลกโดยการพ*จารณ์าค์วามสามารถูในการละลาย และ saturation curve 2. เพ#�อุให)น�กศกษาเขึ้)าใจกระบวนการละลายและตกผลกและสามารถูอุธิ์*บายเก��ยวก�บ liquid-solid phase diagram รวมที่�!งสามารถูสร)าง liquid-solid phase diagram โดยการว*เค์ราะห%จาก cooling/freezing curve

บทปฏิ บ&ต่ การท�� 1 การละลายและต่กผล+ก

ต่อนท�� 1 การต่กผล+กน,-าต่าลซ(โค์รส 1. เตร�ยมสารละลายน(!าตาลซ.โค์รส 200, 300 และ 400 กร�มในน(!า 100 กร�ม ป็ร*มาณ์ 20 g ในหลอุดที่ดลอุง ที่(าให)น(!าตาลละลาย2. น(าไป็แช2ในน(!าอุ�ณ์หภ.ม*ค์งที่��ที่�� 50C (เป็�นขึ้�!นตอุนในการที่(า cooling) ส�งเกตว2าเก*ดการตกผลกหร#อุไม2 (ไม2ม�การรบกวนขึ้ณ์ะที่��ต�!งที่*!งไว)ป็ระมาณ์ 30 นาที่�) 3. หลอุดใดไม2ตกผลกให)ที่(าการเขึ้ย2าหร#อุขึ้.ดผ*วด)านในขึ้อุงหลอุดด)วยแที่2งแก)วค์น ถู)าไม2ม�อุะไรเก*ดขึ้!นให)เต*มน(!าตาลไอุซ*�ง เพ#�อุใช)เป็�นต�วล2อุผลก (seeds) แล)วเขึ้ย2าต2อุไป็ ส�งเกตและบ�นที่กผล 4. หากเก*ดผลกให)ตรวจสอุบผลกโดยกล)อุงจ�ลที่รรศน% ตรวจสอุบด.จ(านวนและขึ้นาดขึ้อุงผลก รวมที่�!งล�กษณ์ะร.ป็ร2างและค์วามสม(�าเสมอุขึ้อุงผลก

ต่อนท�� 2 การสร.าง liquid-solid phase diagram 1. เตร�ยมสารละลายซ.โค์รส และกล.โค์สในน(!า ค์วามเขึ้)มขึ้)น 0, 10, 20, 30, 40, 50, 55, 65 และ 75 % (w/w) จ(านวนต�วอุย2างละ 10 g ใส2ในหลอุดที่ดลอุง น(าไป็ละลายใน water bath หล�งการละลาย ว�ด % total soluble solid ด)วย refractometer บ�นที่กผลลงในตารางที่�� 1 2. เตร�ยมต�วกลางที่��ใช)ในการแช2แขึ้?ง ค์#อุ เกล#อุผสมน(!าแขึ้?งในอุ�ตราส2วนโดยน(!าหน�ก 1: 1.5 ใส2ในบ�กเกอุร% 3. น(าสารละลายน(!าตาลจากขึ้)อุ 1 เส�ยบเที่อุร%โมค์�ป็เป็@ลที่��ต2อุก�บเค์ร#�อุงม#อุส(าหร�บว�ดอุ�ณ์หภ.ม* จากน�!นน(าไป็จ�2มในต�วกลางที่��เตร�ยมไว)ในขึ้)อุ 2 4. เร*�มที่(าการว�ดและบ�นที่กอุ�ณ์หภ.ม*ที่��เป็ล��ยนแป็ลงไป็ตามเวลา จนกระที่��งอุ�ณ์หภ.ม*ขึ้อุงสารละลายเที่2าก�บ –18 C

ต่อนท�� 2 การสร.าง liquid-solid phase diagram 5. น(าผลจากขึ้)อุ 4 มาพล?อุตกราฟได) cooling/freezing curve จากน�!นว*เค์ราะห%ผลจากกราฟ หาค์2า initial freezing temperature และ Eutectic temperature บ�นที่กผลลงในตารางที่�� 1 6. น(าผลจากตารางที่�� 1 ได)แก2ค์2า %total soluble solid, initial freezing temperature และ Eutectic temperature มาสร)าง Liquid-solid phase diagram อุธิ์*บายว*ธิ์�การอุ2านและใช)งาน พร)อุมสร�ป็และว*จารณ์%ผลการที่ดลอุง

ต่ารางท�� 1 ต่ารางบ&นท+กผลการทดลอง (สารละลายน,-าต่าลซ(โค์รส) ต่&วอย�าง

ท��ค์วามี

เข.มีข.น%w/w

%TSS(Brix)

InitialFreezin

gTemperature (C)

Eutectic

Point(C)

123456789

01020304050556575