ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1


��ú���ط��� ��� ����������Ƿ���Сͺ���������§��Դ�������ѵԵ�ҧ � �Ф���� ��������ѵ�੾�е�� ��ú���ط��������ѵԷ���Ӥѭ��� �ըش��ʹ ��Шش�������Ǥ����
���ѵԢͧ��ú���ط���
1. ��ú���ط������繢ͧ�����ըش��ʹ��������� �� �ش��ʹ�ͧ��Ӻ���ط��� ��ҡѺ �100 �C � �����ѹ����ҡ�Ȼ��� (�����ѹ 1 ����ҡ�� ���� 760 ��������âͧ��ͷ)
2. �ش���͡�秢ͧ��ú���ط���Ф�������� �� �ش���͡�秢ͧ��Ӻ���ط�����ҡѺ 0 �C
�����˵� ��Ҥ����ѹ����ҡ������¹� �ش��ʹ��Шش���͡�秢ͧ��ú���ط��������¹� �� �ش��ʹ�ͧ��Ө�����¹�����ͤ����ѹ����ҡ������¹� �ѧ���

�����ѹ����ҡ�� (mm.�ͧ��ͷ) �ش��ʹ�ͧ��� ( �C)
752 99.70
756 99.85
760 100.00 *�ش��ʹ���Ԣͧ���
764 100.15
768 100.29

3. �ش�������Ǣͧ��ú���ط����繢ͧ�秨Ф����
4. ��ú���ط��쪹Դ˹��� �դ�������ö㹡�������੾�е��㹵�Ƿ���������Ъ�Դ
5. ����˹��������ѵ�੾�е�Ǣͧ��ú���ط������Ъ�Դ �ѧ���
��ú���ط��� ����˹��� (g/cm3)
Ṿ���չ 1.02
��ӵ�� 1.58
������������ѧ��๵ 2.17

��ػ���ᵡ��ҧ�����ҧ��ú���ط���Ѻ��������
������º��º ��ú���ط��� ��������
1. �ӹǹ��Դ�ͧ��� �������§��Դ���� ������ҡ���� 1 ��Դ
2. �ش��ʹ ����� ��褧���
3. �ش�������� ����� ��褧���
4. �ش���͡�� ����� ��褧���
5. ����˹��� ����� ������¹��������Ѻ��������鹢ͧ��������
6. ��������ö㹡������� ����� � �س�������Ф����ѹ˹�� � ��褧���



ประโยชน์ของสารในชีวิตประจำวัน

สมบัติและการนำไปใช้ประโยชน์ของของแข็ง

             ของเหลวทุกชนิดเมื่อเย็นลงจนถึงอุณหภูมิหนึ่งจะกลายเป็นของแข็ง  เนื่องจากของแข็งมีอนุภาคอยู่ชิดกัน ทำให้มีช่องว่างระหว่างโมเลกุลน้อยดังนั้นอนุภาคที่เคยเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างค่อนข้างอิสระจึงถูกจำกัดการที่อนุภาคของของแข็งเคลื่อนที่ได้น้อยจึงทำให้มีพลังงานจลน์น้อย  แต่อย่างไรก็ตามอนุภาคของของแข็งก็ยังคงสั่นได้  ดังนั้น จึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากกว่าและเป็นเหตุให้ของแข็งมีรูปร่างแน่นอนไม่เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ

ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1

ภาพที่ 1 การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง
ที่มา : ดัดแปลงจาก https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solid_molecule_structure.svg ,Goran tek-en

สมบัติทั่ว ๆ ไปของของแข็ง  อาจจะสรุปได้ดังนี้

  1. มีลักษณะแข็งแกร่ง มีรูปร่างแน่นอนไม่เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุทั้งนี้เพราะอนุภาคที่ประกอบกันเป็นของแข็งจัดเรียงตัวอยู่ในตำแหน่งต่าง ๆ ที่แน่นอนและชิดกัน

  2. ปริมาตรของของแข็งค่อนข้างคงที่ การเปลี่ยนแปลงความดันเกือบจะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนปริมาตรของของแข็งสำหรับอุณหภูมิมีผลต่อของแข็งน้อยเช่นเดียวกันเมื่อของแข็งได้รับความร้อน จะมีการขยายตัวเนื่องจากการสั่นสะเทือนของอนุภาคจะหดตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง  แต่การขยายตัวและหดตัวมีค่าน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวและก๊าซ

  3. ของแข็งมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว เพราะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากทำให้อยู่ชิดกันเป็นระเบียบทางเรขาคณิต

  4. ของแข็งมีการแพร่ช้ามาเมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวและก๊าซ

  5. ของแข็งบางชนิดเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนบางชนิดเป็นสารกึ่งตัวนำและสารบางชนิดเป็นฉนวน

  6. ของแข็งบางชนิดสามารถจัดเรียงตัวเป็นรูปทรงทางเรขาคณิตที่แน่นอนได้เรียกว่าผลึกบางชนิดอาจจะมีผลึกได้หลายแบบและบางชนิดไม่สามารถมีผลึกได้เรียกว่าของแข็งอสัณฐาน (Amorphous  solid)

      การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง

           อนุภาคของของแข็งแม้จะอยู่ใกล้กันมากและไม่เคลื่อนที่  แต่มีการสั่นอยู่ตลอดเวลาเมื่อเพิ่มอุณหภูมิให้แก่ของแข็งจะทำให้โมเลกุลมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเกิดการสั่นแรงขึ้นและมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ให้แก่กันจนถึงภาวะหนึ่งโมเลกุลมีพลังงานสูงพอทำให้เคลื่อนที่แยกออกจากกันมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยลงของแข็งจึงเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวเรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่าการหลอมเหลว

          นอกเหนือจากการหลอมเหลวแล้วของแข็งยังสามารถเปลี่ยนสถานะให้กลายเป็นไอได้โดยไม่ต้องผ่านสถานะของเหลวเรียกว่าการระเหิด(Sublimation) เช่นการระเหิดของแนพธาลีน(ลูกเหม็น) ไอโอดีน, น้ำแข็งแห้ง (คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง), การบรูและพิมเสน  เป็นต้น

ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1

รูปที่ 2 การระเหิดของของแข็ง
ที่มา :  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dry_Ice_Sublimation_1.jpg , Christopher

          เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ใกล้ชิดกันมากไม่เคลื่อนที่แต่มีการสั่นสะเทือนตลอดเวลาทำให้อนุภาคเหล่านั้นมีโอกาสกระทบกันและมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันและกันแต่ละอนุภาคจึงมีพลังงานไม่เท่ากัน ที่อุณหภูมิหนึ่ง ๆบางอนุภาคที่มีพลังงานสูงและอยู่ที่ผิวหน้าของของแข็งจึงสามารถเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคในของแข็งและหลุดออกไปอยู่ในสถานะก๊าซเลย  ซึ่งเรียกว่าการระเหิดนั่นเอง

          การระเหิดจะเกิดที่ผิวหน้าของของแข็งเช่นเดียวกับการระเหยของของเหลวดังนั้นการระเหิดจึงขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวหน้าของของแข็งนอกจากนี้ยังพบว่าการระเหิดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิคือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นการระเหิดจะเพิ่มขึ้นและเมื่ออุณหภูมิลดลงการระเหิดจะลดลง

ชนิดของแข็งและประโยชน์

  1. ผลึกโมเลกุล ผลึกโมเลกุลที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์หรือพันธะไฮโดรเจน

    - กรณีโมเลกุลในผลึกชนิดนี้เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล คือ แรงแวนเดอวาลส์ชนิดแรงลอนดอน เช่น ผลึกแนพทาลีน น้ำแข็งแห็ง ไอโอดีน กํามะถัน

    - กรณีโมเลกุลในผลึกชนิดนี้เป็นโมเลกุลมีขั้ว แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล คือ แรงดึงดูดระหว่างขั้ว หรือพันธะไฮโดรเจน เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์แข็ง หน่วยย่อยในผลึกประเภทนี้เป็นโมเลกุล และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลไม่แข็งแรงทําให้ผลึกประเภทนี้มีจุดหลอมเหลวต่ำ เปราะ ไม่นําไฟฟ้าหรืออาจนําได้น้อยมากในบางชนิด บางชนิดระเหิดได้ เช่น ไอโอดีน แนพทาลีน

  1. ผลึกไอออนิก เป็นผลึกที่ประกอบด้วยไอออนบวกและไอออนลบ ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะ ไอออนิก ซึ่งเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่แข็งแรงมาก ทําให้ผลึกประเภทนี้มีจุดหลอมเหลวสูง แข็งแต่เปราะไม่นําไฟฟ้า ต้องหลอมเหลวหรือละลายน้ำจึงนำไฟฟ้าได้ เช่น ผลึกโซเดียมคลอไรด์ ผลึกสารส้ม  ผลึกจุนสี

  1.  ผลึกโคเวเลนต์ร่างตาข่าย ประกอบด้วยอะตอมที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ เช่น แกรไฟต์ เพชร ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของคาร์บอนอื่นอีก 3 อะตอม และ 4 อะตอมตามลำดับเป็นสารที่มีโครงผลึกร่างตาข่าย ของแข็งประเภทนี้มีจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็ง แต่ความแข็งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการจัดเรียงอะตอมในโครงผลึกร่างตาข่าย

  2. ผลึกโลหะ ประกอบด้วยอะตอมของโลหะ ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโลหะซึ่งแข็งแรงมาก ของแข็งประเภทนี้ส่วนใหญ่มีความแข็งและเหนียว สามารถตีเป็นแผ่น บิดงอได้ เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี แต่อย่างไรก็ตามผลึกโลหะบางชนิดอาจมีสมบัติไม่สอดคล้องตามที่กล่าวแล้ว เช่น ตะกั่วนำไฟฟ้าได้ไม่ดี ของแข็งประเภทนี้ส่วนใหญ่จะมีจุดหลอมเหลว ค่อนข้างสูงและแตกต่างกันไปตามความแข็งแรงของพันธะโลหะแต่ก็มีผลึกโลหะบางชนิดที่มีลักษณะค่อนข้างอ่อนมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น โลหะหมู่ IA และ IIA

 แหล่งที่มา

บัญชา  แสนทวี และคณะ .(2551). หนังสือเรียนรายวิชาเคมีเพิ่มเติมชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6 หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ : สำนักงานพิมพ์วัฒนาพานิช.

พงศธร  นันทธเนศ และคณะ .(2556). หนังสือเสริมสร้างศักยภาพและทักษะ เคมี เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6. กรุงเทพฯ : บริษัทไทยร่มเกล้า จำกัด.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2553). หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว

Return to contents


 สมบัติและการนำไปใช้ประโยชน์ของของเหลว

        สมบัติทั่วไป

          1.) ของเหลวมีรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุซึ่งโมเลกุลที่เคลื่อนที่ อย่างไม่ค่อยเห็นระเบียบ มีช่องว่างระหว่างโมเลกุลน้อย

          2.) ปริมาตรของของเหลวเปลี่ยนแปลงน้อยมากเมื่ออุณหภูมิและความดันเปลี่ยน

          3.) ของเหลวส่วนใหญ่มีความหนาเเน่นมากกว่าก๊าซ แต่น้อยกว่าของเเข็ง

          4.) โมเลกุลของของเหลวสามารถแพร่กระจายได้ แต่ในอัตราที่ช้ากว่าโมเลกุลของก๊าซ เพราะของเหลวมีความหนาเเน่นมากจึงถูกดึงดูดโดยโมเลกุลข้างเคียง เเละมีบริเวณที่จะเคลื่อนที่จำกัดต้องปะทะโมเลกุลอื่นตลอดทาง

          แรงตึงผิว (Surface tension) คือคุณสมบัติของพื้นผิวของของเหลว เป็นสิ่งทำให้เกิดบางส่วนของพื้นผิวของเหลวถูกดึงดูด (ยึดเข้าไว้ด้วยกัน) สู่พื้นผิวอื่น เช่น พื้นผิวของเหลวส่วนอื่น (การรวมตัวของหยดน้ำหรือหยดปรอทที่แกะกันเป็นลูกกลม)
          แรงตึงผิวถูกทำให้เกิดขึ้นด้วยการดึงดูด (การดึงดูดของโมเลกุลกับโมเลกุลที่เหมือนกัน) เมื่อโมเลกุลบนพื้นผิวของของเหลวไม่ได้ล้อมรอบไปด้วยโมเลกุลที่เหมือนกันในทุกๆด้านแล้ว โมเลกุลจะมีแรงดึงดูดกับโมเลกุลใกล้เคียงบนพื้นผิวมากขึ้น

ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1

ภาพที่ 1 การจัดเรียงอนุภาคของของเหลว
ที่มา : ดัดแปลงจาก https://zh-min-nan.wikipedia.org/wiki/t%C3%B3ng-%C3%A0n:States_of_matter_En.svg, Yelod

ปัจจัยที่มีผลต่อความตึงผิว

          1) แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ความตึงผิวจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมาก โมเลกุลที่ผิวหน้าจะถูกดึงเข้าภายในอย่างแรงงานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลวจะมากตาม ความตึงผิวก็มาก

          2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ของแต่ละโมเลกุลเพิ่มขึ้น แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลลดลง ทำให้ความตึงผิวลดลง

แรงเชื่อมแน่นและแรงยึดติด

          เมื่อของเหลวสัมผัสกับวัสดุหรือบรรจุอยู่ในภาชนะ จะมีโมเลกุลของสารสองชนิดที่แตกต่างกันคือ โมเลกุลของของเหลวและโมเลกุลของสารที่เป็นวัสดุหรือทำภาชนะ รวมทั้งมีแรงยึดเหนี่ยวที่เกี่ยวข้องอีก 2 ประเภทดังนี้

      แรงเชื่อมแน่น (Cohesive forces) หมายถึง  แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคหรือ โมเลกุลของสารชนิดเดียวกัน เช่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับน้ำ

      แรงยึดติด (Adhesive forces)   หมายถึง  แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคหรือโมเลกุลต่างชนิดกัน เช่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับแก้วที่ใช้ทำภาชนะ

          ถ้าหยดน้ำลงบนผิวที่เรียบมัน เช่น พลาสติกหรือวัสดุที่เคลือบเงาบางชนิด หยดน้ำจะมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเกาะที่ผิววัสดุนั้น เพราะว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำ มีค่ามากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับวัสดุ (แรงเชื่อมแน่น >แรงยึดติด)

ความดันไอกับจุดเดือดของของเหลว

         เมื่อบรรจุของเหลวในภาชนะปิด ณ อุณหภูมิหนึ่งโดยบรรจุไม่เต็ม   โมเลกุลของของเหลวที่ระเหยกลายเป็นไอจะอยู่ในที่ว่างเหนือของเหลว   ดังรูป


ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1

ภาพที่ 2  แสดงความดันไอของของเหลว
ที่มา ดัดแปลงจาก https://pixabay.com/ , OpenClipart-Vectors

           โมเลกุลที่อยู่ในรูปของไอจะเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาเพราะมีพลังงานจลน์มาก  เมื่อชนผนังภาชนะจะทำให้เกิดความดันเรียกว่าความดันไอ (vapor pressure)
            การเดือด ( Boiling ) เป็นขบวนการที่โมเลกุลของของเหลวได้รับพลังงานสูงมากจนกลายเป็นไอได้อย่างรวดเร็ว และโมเลกุลของของเหลวทั่วทุกบริเวณในภาชนะนั้นสามารถที่จะหลุดหนีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้อย่างรวดเร็ว การเดือดของของเหลวจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งจะคงที่สำหรับของเหลวแต่ละชนิด เรียกว่า จุดเดือด ( Boiling point ) ความดันไอของของเหลวขณะเดือดจะมีค่าเท่ากับความดันภายนอกหรือมากกว่าซึ่งก็คือความดันบรรยากาศขณะนั้น ความดันของบรรยากาศจะมีผลต่อจุดเดือดของของเหลว คือ ถ้าเปลี่ยนความดันจะทำให้จุดเดือดของของเหลวเปลี่ยนไปด้วย โดยทั่วไปเมื่อกล่าวถึงจุดเดือดโดยไม่ระบุความดันเราหมายถึงจุดเดือดที่ความดัน 1 บรรยากาศ และเรียกว่า จุดเดือดปกติ

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันไอของของเหลว

  1. อุณหภูมิ

          ความดันไอจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ  เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นการระเหยก็จะเกิดได้ดีขึ้น  ทำให้มีความหนาแน่นของไอเพิ่มขึ้น  ขณะเดียวกันพลังงานจลน์ของไอก็เพิ่มขึ้นด้วย ทำให้ความถี่ในการชนและพลังงานที่เกิดจากการชนมากขึ้น  ความดันจึงเพิ่มขึ้น  
           ความดันไอของของเหลวต่าง ๆ  จะสัมพันธ์กับจุดเดือดของของเหลวนั้น ๆ  ในลักษณะของการแปรผกผัน  คือถ้าความดันไอสูงจุดเดือดจะต่ำ  เหตุผลคือขณะที่ของเหลวเดือดความดันไอของของเหลวจะเท่ากับความดันบรรยากาศที่กดลงบนผิวหน้าของเหลวในขณะนั้น  ฉะนั้นของเหลวที่ระเหยง่ายจึงมีจุดเดือดต่ำกว่าของเหลวที่ระเหยยาก    

  1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลว

          เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในของเหลวมีหลายชนิด และมีความแข็งแรงแตกต่างกัน เช่น แรงลอนดอน แรงดึงดูดระหว่างขั้ว พันธะไฮโดรเจน ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงน้อยจะกลายเป็นไอได้ง่าย มีความดันไอสูง และมีจุดเดือดต่ำส่วนของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงมากจะกลายเป็นไอได้ยาก มีความดันไอต่ำ และจุดเดือดสูง เช่น น้ำ มีจุดเดือด  100  oC  ในขณะที่เอทานอลมีจุดเดือด  78.37  oC   แสดงว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำมีมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเอทานอล 

  1. การถ่ายเทอากาศ

           การที่อยู่ในที่ที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดีหรือมีลมพัดผ่านจะช่วยให้เกิดการระเหยได้ดี เช่น เหงื่อบนร่างกาย เพราะการเคลื่อนที่ของอากาศทำให้โมเลกุลของไอบริเวณเหนือของเหลวเกิดการเคลื่อนที่ และลดจำนวนโมเลกุลของไอบริเวณผิวหน้าของของเหลว เป็นผลให้โมเลกุลของของเหลวบริเวณผิวหน้ากลายเป็นไอได้มากขึ้นหรือระเหยได้เร็วขึ้น ขณะที่เหงื่อระเหยจะดึงความร้อนจากผิวหนังจึงทำให้รู้สึกเย็น

แหล่งที่มา

บัญชา  แสนทวี และคณะ .(2551). หนังสือเรียนรายวิชาเคมีเพิ่มเติมชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6 หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ : สำนักงานพิมพ์วัฒนาพานิช.

พงศธร  นันทธเนศ และคณะ .(2556). หนังสือเสริมสร้างศักยภาพและทักษะ เคมี เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6. กรุงเทพฯ : บริษัทไทยร่มเกล้า จำกัด.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2553). หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว

Return to contents


อนุภาคแก๊สน่ารู้

          แก๊ส เป็นหนึ่งในสี่สถานะของสสาร ในภาวะที่อุณหภูมิและความดันเหมาะสม สารหลายชนิดสามารถเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊สได้ ธาตุที่เป็นอโลหะ เช่น ไฮโดรเจน ฟลูออรีน ออกซิเจน ไนโตรเจน แก๊สเฉื่อย และสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีมวลโมเลกุลต่ำบางชนิด เช่น CO , CO2 , NH3 , SO2 มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้องโดยปกติแก๊สมักจะหมายถึงสารที่มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง ส่วนสารที่เป็นของเหลวที่ภาวะปกติ แต่ถูกเปลี่ยนแก๊สจะเรียกว่า ไอ (Vapour)

ความดัน มีผลต่อ จุดหลอมเหลว ของสาร อย่างไร ม 1

ภาพการจัดเรียงอนุภาคของแก๊ส
ที่มา : ดัดแปลงจาก https://zh-min-nan.wikipedia.org/wiki/t%C3%B3ng-%C3%A0n:States_of_matter_En.svg, Yelod

สมบัติของแก๊ส

  1. แก๊สมีรูปร่างเป็นปริมาตรไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ บรรจุ ในภาชนะใดก็จะมีรูปร่างเป็นปริมาตรตามภาชนะนั้น เช่น ถ้าบรรจุในภาชนะทรงกลมขนาด 1 ลิตร แก๊สจะมีรูปร่างเป็นทรงกลมมีปริมาตร 1 ลิตร เพราะแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค (โมเลกุล หรืออะตอม) น้อยมาก จึงทำให้อนุภาคของแก๊สสามารถเคลื่อนที่หรือแพร่กระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ

  2. ถ้าให้แก๊สอยู่ในภาชนะที่เปลี่ยนแปลงปริมาตรได้ ปริมาตรของแก๊สจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมล

  3. แก๊สสามารถแพร่ได้ และแพร่ได้เร็วเพราะแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของเหลวและของแข็ง

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส (The kinetic theory of gases)

          ทฤษฎีจลน์ของแก๊สเป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายสมบัติทางฟิสิกส์ของแก๊ส นักวิทยาศาสตร์ที่ได้เสนอทฤษฎีนี้คือ Deniel Bernoulli และทฤษฎีนี้ได้ถูกปรับปรุงโดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ เพื่อให้มีความสมบูรณ์และถูกต้องยิ่งขึ้น จนได้ทฤษฎีจลน์ของแก๊สในปัจจุบัน ซึ่งมีข้อความดังนี้

          1. แก๊สต่างๆประกอบด้วยอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากเรียกว่า โมเลกุล

          2. โมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันและกัน แต่ละโมเลกุลมีอิสระในการเคลื่อนที่

         3. โมเลกุลของแก๊สมีมวลแต่มีขนาดเล็กมากจนถือได้ว่ามีปริมาตรเป็นศูนย์

         4. โมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอย่างไม่เป็นระเบียบตลอดเวลาด้วย อัตราเร็วคงที่(แต่ไม่จำเป็นต้องเท่ากัน)จนปะทะโมเลกุลอื่นหรือผนังภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางอาจเปลี่ยนอัตราเร็วด้วย

         5. การชนกันของโมเลกุลเป็นแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์คือ เมื่อชนกันแล้วจะไม่มีการสูญเสียพลังงานรวม แต่อาจจะมีการถ่ายเทพลังงานระหว่างโมเลกุลได้

         6. ที่อุณหภูมิคงที่ อัตราเร็วเฉลี่ยของแก๊สชนิดหนึ่ง ๆ จะมีค่าคงที่

         7. โมเลกุลของแก๊สใด ๆ จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยค่าหนึ่งค่าหนึ่งซึ่งเท่ากับ mv2 (เมื่อ m คือมวลโมเลกุลของแก๊ส และ v คือความเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของแก๊ส)

         8. ที่อุณหภูมิเดียวกัน แก๊สทุกชนิดจะมีค่าพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน และพลังงานจลน์เฉลี่ย ของแก๊สแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน

          หมายเหตุ  โมเลกุลของแก๊สที่มีสมบัติเป็นไปตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สครบทุกข้อ คือแก๊สในอุดมคติหรือแก๊สสมบัติ ส่วนแก๊สจริงจะมีพฤติกรรมใกล้เคียงแก๊สในอุดมคติ ก็ต่อเมื่ออยู่ในภาวะอุณหภูมิสูงและความดันต่ำ ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีของแก๊สข้อ 2) ที่ว่าโมเลกุลไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันและกัน สำหรับแก๊สจริงย่อมมีแรงยึดเหนี่ยวอย่างแน่นอน แต่แรงยึดเหนี่ยวนั้นจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊ส แต่อย่างไรก็ตามที่อุณหภูมิสูงโมเลกุลของแก๊สจะมีพลังงานจลน์สูงขึ้น ประกอบกับความดันต่ำด้วย โมเลกุลจึงเคลื่อนที่ออกจากกันมากขึ้นทำให้ระยะห่างระหว่างโมเลกุลมากขึ้น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจึงลดน้อยลงหรืออาจน้อยมากจนไม่มีเลย แสดงว่าโมเลกุลของแก๊สดังกล่าวกำลังมีพฤติกรรมคล้ายกับแก๊สสมมติ 

 การสกัดสารโดยใช้ CO2 ที่อยู่ในรูปของของไหล (CO2-Fluid)

            การสกัดสารโดยใช้ CO2 ที่อยู่ในรูปของของไหล (CO2-Fluid) เป็นเทคโนโลยีชั้นสูง เทคนิคการสกัดแบบนี้จะใช้แก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของของไหลแทนตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ เช่น แอซีโตน เฮกเซน หรือ เมทิลีนคลอไรด์

            การสกัดสารโดยใช้ CO2 เมื่ออยู่ภายใต้ภาวะวิกฤติยิ่งยวด (supercritical state) คือที่อุณหภูมิ 31 องศาเซลเซียสและความดัน 73 บรรยากาศ จะมีสภาพเป็นของไหล และมีสมบัติหลายประการที่เหมือนทั้งแก๊สและของเหลว

            สมบัติที่เหมือนแก๊สคือ ขยายตัวได้ง่ายจนเต็มภาชนะที่บรรจุ มีลักษณะไหลได้ส่วนสมบัติที่เหมือนของเหลว คือมีความสามารถในการละลายของแข็งหรือของเหลวได้ดี ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการสกัดสารประกอบที่ต้องการแยกออกจากของผสม โดยการควบคุมอุณหภูมิและความดันให้เหมาะสม หรืออาจใช้เทคนิคนี้ในการทำสารให้บริสุทธิ์เทคนิคนี้สามารถใช้สกัดสารได้หลายชนิดเนื่องจากเราสามารถทำให้ CO2 ในรูป ของของไหลมีความหนาแน่นสูงหรือต่ำได้ตามต้องการ เป็นผลให้สามารถใช้ของไหลนี้เลือกละลาย สารหรือองค์ประกอบที่ต้องการสกัดได้ตามสภาวะที่เหมาะสม

            ปัจจุบันนี้นิยมใช้ CO2 ในรูปของของไหลสกัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดกาแฟดิบแทน ตัวทำละลายที่ใช้อยู่คือเมทิลีนคลอไรด์ โดยไม่ทำทำให้รสหรือกลิ่นของกาแฟเปลี่ยนไป เพราะว่า CO2 ที่ปะปนอยู่จะอยู่ในรูปแก๊สสามารถแพร่ออกจากเมล็ดกาแฟได้ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ใน อุตสาหกรรมอื่นๆ อีก เช่น การสกัดน้ำมัน เรซิน และสารจากสมุนไพร เครื่องเทศ หรือพืช

การทำน้ำแข็งแห้ง

          น้ำแข็งแห้งผลิตได้โดยนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มาทำให้เป็นของเหลว โดยการเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิ จากนั้นทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวมีความบริสุทธิ์และปราศจากความชื้นด้วยวิธีการที่เหมาะสม แล้วเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิอีกครั้งหนึ่งจนกระทั่งมี ความดัน 18 บรรยากาศและอุณหภูมิเท่ากับ  -25 ˚C 

          ต่อจากนั้นจึงอัดคาร์บอนไดออกไซด์เหลวผ่านรูพรุน คาร์บอนไดออกไซด์เหลวส่วนหนึ่งจะระเหยกลายเป็นไอโดยดูดความร้อนจากโมเลกุลข้างเคียง ทำให้โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดูดความร้อนมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง จึงกลายเป็นของแข็งที่มีลักษณะเป็นเกล็ด เรียกว่า น้ำแข็งแห้ง

แหล่งที่มา

บัญชา  แสนทวี และคณะ .(2551). หนังสือเรียนรายวิชาเคมีเพิ่มเติมชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6 หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ : สำนักงานพิมพ์วัฒนาพานิช.

พงศธร  นันทธเนศ และคณะ .(2556). หนังสือเสริมสร้างศักยภาพและทักษะ เคมี เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 - 6. กรุงเทพฯ : บริษัทไทยร่มเกล้า จำกัด.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2553). หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 2 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว

Return to contents

หัวเรื่อง และคำสำคัญ

ของแข็ง, สสาร,ของเหลว,แก๊ส

รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท.

สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล

ลิขสิทธิ์

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)

วันที่เสร็จ

วันอังคาร, 07 เมษายน 2563

สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา

เคมี

ระดับชั้น

ม.1
ม.2
ม.3
ม.4
ม.5
ม.6

ช่วงชั้น

มัธยมศึกษาตอนต้น
มัธยมศึกษาตอนปลาย

กลุ่มเป้าหมาย

ครู
นักเรียน
บุคคลทั่วไป

ดูเพิ่มเติม