ของแข็ง ของเหลว แก๊ส

ของแข็ง ของเหลว แกส๊ Solid   Liquid   Gas

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส   ของแขง็ ของเหลว แกส   สาร หรอื สสาร หมายถงึ ส่ิงที่มมี วล ตอ งการท่อี ยูและสัมผัสได สมบัติของสาร หมายถึง สมบัติประจําตัวของสาร มีท้ังสมบัติทางกายภาพ ซึ่งเกี่ยวของกับ ลักษณะภายนอกที่สังเกตไดงาย เชน รูปราง สี กล่ิน สถานะ การละลาย จุดเดือด ฯลฯ และ สมบตั ทิ างเคมี ซงึ่ เก่ียวขอ งกบั ปฏิกริ ิยาเคมี เชน การเผาไหม ฯลฯ สารตา ง ๆ ที่พบเหน็ กนั อยูทุกวนั นีม้ จี าํ นวนมากมาย สารตางชนดิ กันจะมสี มบตั ิสว นใหญแตกตาง กัน เชน มีสถานะ รูปราง สี กล่ิน ฯลฯ แตกตางกัน ในบทน้ีเราจะไดศึกษาเก่ียวกับการจําแนก สารโดยใชสถานะเปนเกณฑ ซ่ึงจําแนกสารออกเปนของแข็ง ของเหลว แกส นอกจากนี้จะไดศึกษาสมบัติ ตาง ๆ ของสารรวมทั้งการนําทฤษฎีที่เก่ียวของมาอธิบายสมบัติเหลานั้น เชน การจัดเรียงอนุภาคใน ข อ ง แ ข็ ง ก า ร ร ะ เ ห ย ข อ ง ข อ ง เ ห ล ว ก ฎ ข อ ง บ อ ย ล ก ฎ ข อ ง ช า ร ล ก ฎ ร ว ม ข อ ง แ ก ส กฎการแพรข องแกส ทฤษฎจี ลนข องแกส เปน ตน 1. การถา ยเทพลังงานกบั การเปลย่ี นแปลงของสาร การถายเทพลังงานกับการเปล่ียนแปลงของสาร ในการพิจารณาการถายเทพลังงานจะพิจารณา เฉพาะ ระบบกับสิ่งแวดลอมเทาน้ัน โดยมีหลักวา พลังงานจะมีการถายเทจากที่ท่ีมีระดับพลังงานสูงไปสู ระดบั ท่มี พี ลงั งานตาํ่ กวา เชน เดียวกับการไหลของนา้ํ ถามีการถายเทพลังงานจากระบบไปยังสิ่งแวดลอม จะทําใหสิ่งแวดลอมมีอุณหภูมิเพ่ิมขึ้น เรียก การเปลี่ยนแปลงแบบคายความรอน (Exothermic Change) ถามีการถายเทพลังงานจาก สิ่งแวดลอมไปยังระบบ จะทําใหสิ่งแวดลอมมีอุณหภูมิ เรียก การเปลี่ยนแปลงแบบ ดูดความรอน (Endothermic Change) พลังงานกับการเปล่ียนสถานะ การเปล่ียนสถานะ คือ การท่ีของแข็งเปล่ียนเปนของเหลว หรือ ของเหลวเปล่ยี นเปน ไอ หรือการที่ไอเปลีย่ นเปน ของเหลว หรือ ของเหลวเปล่ียนเปน ของแข็ง เพิ่มอุณหภูมิ, ลดความดนั เพิม่ อณุ หภมู ิ,ลดความดนั ลดอุณหภูมิ , เพมิ่ ความดนั ของแขง็ ของเหลว แกส ของแข็ง ลดอุณหภูมิ ลดอณุ หภูมิ , เพ่ิมความดนั เพ่มิ อุณหภมู ิ , ลดความดนั ** เพิม่ อณุ หภูมิ : เพม่ิ พลงั งานจลนของสาร ลดแรงยดึ เหนย่ี วของสาร ** ลดอุณหภมู ิ : ลดพลงั งานจลนข องสาร เพ่มิ แรงยึดเหน่ยี วของสาร 1   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส การพิจารณาสถานะของสาร จดุ เดอื ด Ex. จงพจิ ารณาสถานะของสาร A และ B เมอ่ื กาํ หนดให 380 -26 สาร จดุ หลอมเหลว A -36 B -300 ทอี่ ณุ หภูมิ -100 o C สาร A มสี ถานะ …………………………… สาร B มีสถานะ ………………………….. ทอ่ี ณุ หภูมิ -38 o C สาร A มสี ถานะ …………………………… สาร B มีสถานะ ………………………….. ที่อณุ หภูมิ -27 o C สาร A มีสถานะ …………………………… สาร B มีสถานะ ………………………….. 2   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ตวั อยา ง การเปลย่ี นแปลงตอไปนี้เปน การเปล่ียนแปลงประเภทดดู หรอื คายความรอน การหลอมเหลว ............... การกลายเปน ไอ ................ การระเหดิ ................ การควบแนน .................. การแขง็ ตวั ................... 1. (Ent 46) ปรากฏการณห รอื การเปล่ยี นแปลงขอ ใดที่คายความรอ น 1. การระเหิดของนํ้าแข็งแหง 2. KCl ละลายนํ้า แลวมหี ยดนา้ํ เกาะขา ง​ ภาชนะ 3. เมฆกลายเปน ฝน 4. ทาแอลกอฮอลทผ่ี ิวหนงั แลวรสู กึ เย็น 2. ปรมิ าณความรอนท่ใี ชใ นการเปลี่ยนสถานะ สูตรในการคาํ นวณ Q = mL (ในกรณเี ปลย่ี นสถานะ) Q = mc t (ในกรณที ไ่ี มเ ปลย่ี นสถานะ) Q = ปริมาณความรอน m = มวลของน้ํา L = ความรอ นแฝง c = ความรอนจําเพาะของสาร t = ผลตางของอณุ หภูมิ ความจคุ วามรอ นจาํ เพาะ หมายถึง ปริมาณความรอนท่ที าํ ใหส ารมวล 1 กรมั มีอณุ หภมู ิเปลี่ยนไป 1 oC ความรอนแฝง (Latent heat) หมายถึง ปริมาณความรอนที่ทําใหสารเปล่ียนสถานะโดยอุณหภูมิ คงท่ี แบง เปน 2 ประเภท คือ 1) ความรอนแฝงของการหลอมเหลว (Latent heat of fusion) หมายถึง ปริมาณความรอนท่ีต องใชในการเปลีย่ นสถานะ ของแขง็ ใหกลายเปน ของเหลว ณ จุดหลอมเหลวของสาร 3   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ตวั อยา ง น้ําที่ความดัน 1 บรรยากาศ ความรอนท่ีทําใหนํ้าแข็ง 1 กิโลกรัม อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส หลอมเหลวกลายเปนนํา้ หมดทีอ่ ณุ หภูมิ 0 องศาเซลเซยี ส จะใชค วามรอน 333 กโิ ลจลู นา้ํ แขง็ (0 oC) -----> นา้ํ (0 oC) Lf = 333 kJ/KG ดังนัน้ ความรอ นแฝงจาํ เพาะของการหลอมเหลวของน้ํา คือ Lf 2) ความรอนแฝงของการกลายเปนไอ (Latent heat of vaporization) ปริมาณความรอนท่ี ตองใชในการเปล่ยี นสถานะของเหลวใหกลายเปน ไอ ณ จุดเดอื ดของของเหลวนนั้ ตวั อยา ง น้ําที่ความดัน 1 บรรยากาศ ความรอนที่ทําใหนํ้า 1 กิโลกรัม อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส กลายเปน ไอน้ําหมดที่อณุ หภมู ิ 100 องศาเซลเซียส จะใชค วามรอน 2,256 กิโลจูล นาํ้ (100 o C) -------> ไอนา้ํ (100 o C) Lv = 2,256 kJ/KG ดงั นนั้ ความรอ นแฝงจําเพาะของในการกลายเปน ไอของนา้ํ คอื Lv แบบฝก หดั 1. นํ้าแขง็ 5 g กลายเปน ไอน้ําที่ 100 oC จะตองใชพ ลังความรอ นเทา ใด (15.09 kJ) (กําหนดความรอ นแฝงของการหลอมเหลวของน้าํ = 0.33 kJ/g) (กําหนดความรอ นแฝงของการกลายเปน ไอของน้าํ = 2.268 kJ/g) 2. กําหนดให สาร อณุ หภมู ิ (oC) พลงั งาน (kJ/mol) น้ําแข็ง 0 A นาํ้ 0 B นาํ้ 100 C ไอนาํ้ 100 D ถาน้ําแขง็ ที่ 0 oC เปลี่ยนสถานะเปน ไอนา้ํ ท่ี 100 oC ทีค่ วามดนั 1 บรรยากาศ จะตองใชพ ลงั งานกี่ กโิ ลจูลตอ โมล 4   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 3. จงหาปรมิ าณความรอ นทีท่ าํ ใหน ้าํ แข็งมวล 250 กรัมอณุ หภูมิ 0 องศาเซลเซียส กลายเปน นํ้าหมด และสดุ ทา ยนา้ํ 50 กรัม เดือดกลายเปน ไอ (301.05 kJ) 4. จงหาพลังงานความรอนท่ีทาํ ใหนาํ้ แข็งมวล 100 กรมั อุณหภมู ิ -20 oC หลอมละลาย กลายเปน นํา้ จนหมด จากนั้นนาํ้ มอี ณุ หภูมสิ งู จนเดอื ดเปน ไอหมดที่ความดัน 1 บรรยากาศ (305.1 kJ) 3. สมบตั ิของของแขง็ สารที่อยใู นสถานะของแข็งจะมีแรงยดึ เหนีย่ วระหวา งอนภุ าคมากกวา ของเหลวและแกส จึงเปนเหตุผลหนึ่งท่ีทําใหจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารในสถานะของแข็งสวนใหญมีคาสูงกวา ของเหลวและแกส นอกจากน้ี ของแข็งยังมีสมบัติเฉพาะตัวที่สําคัญอีกหลายประการ คือ มีรูปราง แนนอนไมขึ้นอยูกับภาชนะที่บรรจุ มีปริมาตรคงที่ท่ีอุณหภูมิและความดันคงที่ ไมสามารถไหลไดตามภาวะ ปกติ เน่ืองจากอนภุ าคของแข็งอยชู ิดกันมาก การจดั เรียงอนุภาคอยูในตาํ แหนงทแี่ นนอน 5   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 3.1 การจดั เรยี งอนภุ าคของของแข็ง การจดั เรียงอนุภาคในของแขง็ แบง ตามลกั ษณะการจดั เรยี งอนุภาคของสารได 2 ชนดิ คอื 1. ของแขง็ ผลกึ (Crystalline solid) คือ ของแขง็ ทม่ี โี ครงสรา งประกอบดวยอนภุ าคเรียงกนั อยู อยางมีระเบียบแบบแผน • อนุภาคเรียงตวั กนั อยางมีระเบียบแบบแผนทางเรขาคณติ เปนสามมติ ิ เรยี กวา Crystal lattice หรอื Space lattice • ผวิ หนา เรียบ มมุ ระหวา งผิวหนา มีคาแนน อน • มจี ุดหลอมเหลวแนนอน • มีสมบตั ไิ มเหมอื นกนั ทกุ ทศิ ทาง (Anisotropic Substance) 6   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 2. ของแขง็ อสณั ฐาน คอื ของแข็งทอ่ี นภุ าคอยูปะปนกนั อยา งไมเปน ระเบียบ ไมมรี ปู รา งที่แนน อน • อนุภาคเรียงตัวโดยไมมีระเบียบแบบแผน • ผวิ หนา ไมเรยี บ และมุมตา งๆกัน • ชว งการหลอมเหลวกวาง • มสี มบัติเหมือนกนั ทกุ ทศิ ทาง (Isotropic Substance) 7   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ตาราง แสดงชนดิ และสมบตั บิ างประการของของแขง็ ทอี่ ยใู นรปู ผลกึ ลกั ษณะเฉพาะและ ชนดิ ของอนภุ าค ชนดิ ของพันธะหรือแรงยึด สมบัตทิ วั่ ไป ตัวอยา งของของแขง็ สมบตั ชิ นดิ ของผลกึ ภายในผลกึ เหนยี่ วระหวา งอนภุ าค ผลกึ โมเลกลุ โมเลกุล โมเลกลุ มีขวั้ - ออ นหรอื แข็งปาน โมเลกลุ มีขวั้ หรือ - แรงดงึ ดดู ระหวางขัว้ กลางเปราะไมมาก - นา้ํ แขง็ อะตอม - พนั ธะไฮโดรเจน - แอมโมเนีย โมเลกุลไมมขี ว้ั หรอื อะตอม - จดุ หลอมเหลวตาํ่ โมเลกุลไมมขี ้ัว - แรงลอนดอน - ไมน าํ ความรอน - น้าํ แข็งแหง - แนฟทาลนี และไฟฟา - กํามะถนั - ไอโอดีน ผลกึ โคเวเลนต อะตอม พนั ธะโคเวเลนต - แข็ง - เพชร รา งตาขา ย พันธะโลหะ - จดุ หลอมเหลวสูง - แกรไฟต พันธะไอออนกิ - สว นใหญไ มนํา - ควอตซ ผลกึ โลหะ อะตอม ความรอ นและ - แมกนเี ซยี ม ผลกึ ไอออนกิ ไอออน ไฟฟา - เหลก็ - แขง็ - ทองแดง - จุดหลอมเหลวสงู - โซเดียม - นําความรอ นและ - โพแทสเซียม ไฟฟา ไดดี - แข็ง ไนเตรต - จดุ หลอมเหลวสูง - ซลิ เวอรค ลอไรด - ไมน าํ ความรอน และไฟฟา 8   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 9   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 10   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส โครงสรา งของกาํ มะถนั กํามะถันเปนอโลหะชนิดหนึ่ง หน่ึงโมเลกุลของกํามะถัน (S8) ประกอบดวย กํามะถัน 8 อะตอม ตอกันเปนวง โดยอะตอม 1, 3, 5, 7 อยูในระนาบหนึ่งเหนืออะตอม 2, 4, 6, 8 ซึ่งอยูอีกระนาบหนึ่ง แบบจาํ ลองโมเลกลุ ของกํามะถันแสดงไดโดยใชลกู ทรงกลม 8 ลูกตอกัน ผลกึ ของกาํ มะถนั กํามะถันมีอยูหลายรูปเกิดขึ้นเน่ืองจากโมเลกุลของกํามะถันมีการจัดเรียงตัวตางกัน สามารถแบง ออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คอื 1. พวกทมี่ ีรปู เปนผลึก 2. พวกที่ไมม รี ปู เปน ผลึก กํามะถนั พวกทีม่ ีรปู เปน ผลกึ กํามะถนั พวกทม่ี ีรปู เปน ผลึกมีอยู 2 รูป คอื 1. กาํ มะถนั รอมบิก หรอื เรียกวา กาํ มะถนั แอลฟา เปนรปู ท่ีอยูต วั มากทสี่ ดุ ผลึกมลี ักษณะเปน รปู เหลยี่ ม การเตรยี มกํามะถนั รอมบิก กาํ มะถนั รอมบิกเตรียมไดโ ดยการนาํ ผงกํามะถนั ใสในหลอดทดลองแลว เติม CS2 เขยา จนกระทง่ั ผง กํามะถันละลายหมด เทสารละลายลงบนกระจกนาฬิกาและตั้งท้ิงไวในตูควันเพื่อให CS2 ระเหยไปจนหมด จะไดกํามะถันรอมบิกตามตองการ หรือเตรียมโดยละลายกํามะถันลงในเทลูอีนรอนๆ จนสารละลายอ่ิมตัว กรอง เมื่อต้งั ทงิ้ ไวใหเย็นลงชา ๆ จะไดผ ลึกแยกออกมา สมบัตขิ องกาํ มะถันรอมบกิ มีดังน้ี 1. เปน ผลึกรูปเหล่ยี มโปรงใสสเี หลอื งออ น 2. มจี ดุ หลอมเหลว 112.8 oC และจดุ เดือด 444.67 oC 3. มีความหนาแนน 2.07 g/cm3 4. ละลายไดค ารบอนไดซัลไฟด (CS2) , เบนซีน (C6H6) , เทลูอนี (C6H5CH3) เปนตน แตไมล ะลายนํ้า 5. เสถยี รท่อี ณุ หภูมิปกติ แตถา ใหอ ุณหภมู สิ งู กวา 95.6 oC จะเปลีย่ นไปเปนกาํ มะถันมอนอคลนิ กิ 6. ไมน ําไฟฟา 11   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 2. กาํ มะถนั มอนอคลินิก หรือเรยี กวา กํามะถนั พรีสเมตกิ หรือ กาํ มะถนั บตี า เปน กาํ มะถันที่คง ตัวท่ีอุณหภูมิสูงกวา 95.6 oC แตไมเกิน 119 oC มีลักษณะเปนรูปเข็ม เม่ือต้ังทิ้งไวที่อุณหภูมิต่ํากวา 95.6 oC จะคอ ยๆเปลี่ยนเปนกํามะถันรอมบกิ และเรยี กอุณหภูมิน้ีวา Transition temperature การเตรียมกํามะถนั มอนอคลนิ ิก กํามะถันมอนอคลินกิ เตรียมไดโ ดยเอาผงกํามะถนั ใสหลอดทดลองแลว นาํ ไปเผาใหหลอมเหลวโดยใช ไฟออนๆ ของเหลวท่ีไดจะมีสีเหลืองออนและใส เทกํามะถันเหลวลงในกรวยที่มีกระดาษกรอง แลวต้ังทิ้งไว สักครูหนึ่ง พอสังเกตเห็นผลึกเร่ิมเกิดข้ึนท่ีผิวหนาของของเหลว แลวจึงเทกํามะถันท่ียังหลอมเหลวอยูใน กรวยออกปลอ ยใหกาํ มะถันทย่ี งั ติดกระดาษกรองในกรวยเยน็ จนแขง็ ตวั หมด ตง้ั ท้งิ ไวใหเย็นกจ็ ะไดกาํ มะถัน มอนอคลินิกตามตองการ หรือเตรียมไดโดยละลายกํามะถันในโทลูอีนรอนๆ จนสารละลายอิ่มตัว กรอง เมอื่ ปลอ ยทง้ิ สารละลายใหเยน็ ลงชา ๆ จะไดผลึกแยกตวั ออกมา สมบัติของกาํ มะถันมอนอคลินิก มีดงั นี้ 1. เปน ผลึกรูปเข็มโปรงใสสเี หลืองเขมกวากํามะถันรอมบกิ 2. มจี ดุ หลอมเหลว 119 oC และจดุ เดือด 444.67 oC 3. มคี วามหนาแนน 1.96 g/cm3 4. ละลายไดในคารบอนไดซัลไฟด โทลอู ีน เปนตน 5. เสถียรท่อี ณุ หภมู ิสูงกวา 95.6 oC แตไ มเกนิ 119 oC 6. ไมน าํ ไฟฟา กาํ มะถนั มอนอคลนิ กิ กาํ มะถนั รอมบกิ 12   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส การเผากาํ มะถนั กบั การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น เมื่อเผากํามะถัน กํามะถันจะหลอมเหลวท่ีอุณหภูมิ 112.8 o C กลายเปนของเหลวสีออนใสเรียกวา กํามะถันไหล หรือ กํามะถันแลมดา แตเม่ือเผาของเหลวน้ีตอไปของเหลวน้ีจะมีสีเขมข้ึน มีความหนาแนน และความหนืดเพิ่มข้ึน ที่ 180 – 200 oC จะไดกํามะถันที่มีลักษณะนี้เรียกวา กํามะถันเหนียว แตเม่ือ อณุ หภมู ิสูงกวา 200 oC ความหนืดลดลงและเปน ของเหลวสดี าํ และในท่ีสดุ จะเดอื ดทอ่ี ณุ หภูมิ 444.67 oC การเปล่ียนแปลงดังกลา วอธบิ ายได ดังน้ี ในกอนกํามะถันประกอบดวย โมเลกุลกํามะถัน S8 และมีแรงยึดเหนี่ยวโมเลกุลเหลานี้ไวดวยกัน เมอ่ื โมเลกุลไดรับพลังงานความรอนโมเลกุลของกํามะถันจะมีพลังงานจลนเพิ่มข้ึนจนกระทั่งสามารถเอาชนะ แรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลในกอนกํามะถัน โมเลกุลก็จะเริ่มแยกตัวออกจากกันไดกํามะถันเหลวและถา โมเลกุลกํามะถันไดรับพลังงานเพิ่มขึ้น โมเลกุลก็จะแตกออกเปนสายๆ ละ 8 อะตอม แตละสายก็จะตอเขา เปนสายยาวทําใหกํามะถันเหลวหนืดขึ้น แตเมื่อไดรับพลังงานมากข้ึน จะทําใหสายโมเลกุลแตกออกเปน สายส้ันๆ ทําใหกํามะถันหนืดนอยอีกคร้ัง และเม่ือไดรับพลังงานเพ่ิมขึ้นอีกอนุภาคยอยๆ ซ่ึงแตกออกจาก สายโมเลกุล จะแยกจากกันกลายเปน ไอ (จุดเดือดของกํามะถนั ) ในขณะที่กํามะถันเดือดที่อุณหภูมิ 444.67 o C ไอของกํามะถัน 1 โมเลกุล ยังประกอบดวย 8 อะตอม (S8) แตเมือ่ อุณหภูมิเปลี่ยนเปน 524 oC, 1,000 oC และ 2,000 oC 1 โมเลกลุ ของกํามะถัน จะ ประกอบดวย 6 อะตอม , 2 อะตอม และ 1 อะตอมตามลาํ ดบั (S6 , S2 และ S) 13   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส คารบ อน เปนอโลหะ มีหลายรูปไดแ ก เพชร แกรไฟต และฟลเู ลอรนี เกดิ ขน้ึ เน่อื งจากอะตอมคารบอนมี การจดั เรียงตัวตา งกัน เพชร เปนผลึกรูปเหลี่ยมไมมีสี มีโครงสรางเปนโครงผลึกรางตาขาย โดยอะตอมคารบอนแตละ อะตอมเกดิ พนั ธะโควาเลนตกับคารบอนอะตอมอีก 4อะตอม เปนรูปทรงส่ีหนา(tetrahedral)แบบตอเนื่อง แขง็ แตเปราะ จดุ หลอมเหลว 3,350 ๐C จุดเดือด 4,827 ๐C ความหนาแนน 3.51 g/cm3 ไมน าํ ไฟฟา แกรไฟต เปนผงหรือแผนสีดํา มีโครงสรางเปนชั้นๆ ในแตละชั้นอะตอมของคารบอนเกิดพันธะกับ คารบอนอีก 3 อะตอม เปนโครงรางตาขา ย 2 มิติ ระหวางช้ันมแี รงยึดเหน่ียวเปนแรงแวนเดอรวาลส ซงึ่ ไม คอยแขง็ แรงนัก แกรไฟตจึงไมแข็งเหมือนเพชร ใชทําไสดินสอ ผสมในสารหลอลื่น จุดหลอมเหลว 3,727 ๐ C ทคี่ วามดัน 43 บรรยากาศ จดุ เดอื ด 3,642 ๐ C เกดิ การระเหิด ความหนาแนน 2.25g/cm3 นําไฟฟาได ฟลูเลอรีน มีโครงสรางเหมือนตะกรอหรือ ฟุตบอล เรียกวา บักกี้ บอล (Buckyball) โมเลกุลเล็ก สดุ ประกอบดวยคารบอน 60 อะตอม (C60) ประกอบดวยรปู หาเหล่ียม 12 รปู และรูปหกเหลี่ยม 20 รูป อะตอมคารบ อนอยตู ําแหนง ของมมุ ของรูปเหลี่ยมเหลาน้ันไมนาํ ไฟฟา 14   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ฟอสฟอรสั เปนอโลหะ มี 3 รปู ทส่ี าํ คญั คอื ฟอสฟอรสั ขาว ฟอสฟอรสั แดง ฟอสฟอรัสดํา ฟอสฟอรัสขาว (เหลือง) ประกอบดวย P 4 อะตอม มีสูตรโมเลกุลเปน P4 เปนของแข็งสีขาว จุด หลอมเหลว 44 ๐ C จุดเดือด 280 ๐ C ความหนาแนน 1.82g/cm3 ไมนําไฟฟา ละลายน้ําไดนอย ละลายใน CS2 ลกุ ติดไฟในอากาศที่ 35 ๐ C เปนพิษ ทาํ ปฏกิ ริ ิยากับเบสเปน สวนประกอบของระเบดิ ฟอสฟอรัสแดง โมเลกุลมีโครงสรางเปนสายยาวคลายลูกโซ (ฟอสฟอรัสขาวตอกัน) เปนของแข็งสีแดง จดุ หลอมเหลว 590๐C ที่ความดนั 43 บรรยากาศ จุดเดอื ด 417 ๐C เกดิ การระเหดิ ความหนาแนน2.34g/cm3 ไมน ําไฟฟา ไมลายในน้าํ และ CS2 ไมลกุ ตดิ ไฟในอากาศ ไมทาํ ปฏกิ ิริยากับกรด/เบส ใชทาํ หวั ไมข ีดไฟ ฟอสฟอรัสดํา มีโครงสรางแบบโครงผลึกรางตาขาย เปนของแข็งสีดํานําไฟฟาไดเล็กนอย อุณหภูมิ สูงขน้ึ จะนาํ ไฟฟา ไดดีขึ้น การเปลยี่ นสถานะของของแขง็ 1. การหลอมเหลว (melting) คอื กระบวนการท่ขี องแขง็ เปลย่ี นสถานะเปน ของเหลวทอ่ี ุณหภูมิ หนง่ึ ขณะทข่ี องแข็งหลอมเหลวอุณหภูมจิ ะคงทีเ่ รยี กวา จดุ หลอมเหลวของแข็งบริสทุ ธติ์ างชนดิ กนั มจี ุด หลอมเหลวตางกนั เพราะของแข็งแตล ะชนดิ มีแรงยึดเหนยี่ วแตกตา งกันและจุดหลอมเหลวเปนสมบัติ เฉพาะตัวของสารท่เี ปน ของแขง็ 2. การระเหดิ (sublimation) คือ กระบวนการที่ของแขง็ เปลยี่ นสถานะเปน ไอ โดยไมต อง เปลยี่ นเปนของเหลวกอ น สว นมากของแขง็ ทีร่ ะเหดิ ไดเปน ของแข็งท่อี นุภาคมีแรงยดึ เหนย่ี วกนั นอย เชน ลูกเหมน็ (แนพทาลีน) การบรู ไอโอดีน นาํ้ แข็งแหง (CO2(s)) ปจ จยั ทมี่ ผี ลตอ การระเหดิ ของของแขง็ 1. อุณหภมู ิ ณ อุณหภมู สิ ูงของแข็งระเหดิ ไดม ากกวาทอ่ี ณุ หภูมติ า่ํ 2. พืน้ ทผี่ วิ ของของแข็ง ของแขง็ ทม่ี ีพนื้ ท่ผี วิ หนามากจะเหิดไดด กี วา ของแขง็ ทมี่ พี ้นื ทผ่ี ิวหนานอ ย 3. แรงยึดเหน่ียวระหวา งอนุภาค ของแขง็ ใดมีแรงยดึ เหน่ยี วระหวางอนภุ าคนอยจะระเหดิ ไดจา ย แตถ า มีแรงยดึ เหนีย่ วระหวา งอนภุ าคมากขึ้นจะระเหดิ ไดชา 15   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 4. สมบตั ิของของเหลว ของเหลว หมายถึง สารที่มีรูปรางไมแนนอน เปล่ียนแปลงไปตามลักษณะของภาชนะที่บรรจุ ของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลมากกวาแกสแตนอยกวาของแข็ง โดยทั่ว ๆ ไปของเหลวมีสมบัติ ดังน้ี ก. มรี ูปรางไมแนนนอน เพราะขณะทเี่ ปนของเหลวถงึ แมว าโมเลกุลจะอยชู ิดกันมากกวาแกส แตก ็ อยูชิดกันเปนกลุม ๆ อยางไมเปนระเบียบ ระหวางกลุมที่วางอยูทั่วไป ทําใหโมเลกุลของของเหลวเคลื่อนที่ ไปมาไดในระยะทางใกล ๆ และเนื่องจากของเหลวมีแรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุล รวมท้ังแรงดึงดูดของ โลกที่กระทําตอ ของเหลว จึงทาํ ใหของเหลวไหลได ซงึ่ ทําใหรูปรา งไมแนน อน เปลี่ยนไปตามภาชนะท่ีบรรจุ ข. ปริมาตรของของเหลวมีคาคงท่ี จะเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะท่ีบรรจุแตไมจําเปนตองมี ปรมิ าตรเทา ภาชนะ เพราะถาโมเลกุลเคล่ือนท่ีไมไดอยางอิสระเหมือนแกส ปริมาตรของของเหลวข้ึนอยูกับ อณุ หภมู ิแตไ มข้นึ กบั ความดัน ถาอุณหภมู ิคงท่ีของเหลวจะมีปริมาตรคงท่ี ไมวาจะอยูในภาชนะขนาดเทาใด ก็ตาม และมีรูปรางอยางไร แตถาอุณหภูมิเปลี่ยนปริมาตรของของเหลวจะเปล่ียนไปดวย แตเปล่ียน คอ นขา งนอ ย ในขณะที่การเปล่ยี นแปลงความดันจะไมมีผลตอปรมิ าตรของของเหลว กลาวคือปริมาตรของ ของเหลวจะมีคา คงที่เมือ่ ความดันเปลย่ี นไป ค. ของเหลวมีการแพรไดเชนเดียวกับแกส แตอัตราการแพรจะชากวา เม่ือนําของเหลว 2 ชนิด ผสมกัน โมเลกุลของของเหลวทั้งสองจะแพรเ ขาหากันกลายเปนสารละลาย สารท่ีอยูในสถานะแกสสามารถเปลี่ยนใหเปนของเหลวไดโดยอาศัยหลักการดังนี้ คือ เมื่อลด อุณหภูมิและเพิ่มความดันใหกับแกส จะทําใหโมเลกุลของแกสเคล่ือนท่ีชาลง และอยูใกลกันมากข้ึนเปนผล ทําใหมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลเพ่ิมข้ึน เมื่อลดอุณหภูมิและเพิ่มความดันจนถึงระยะหนึ่ง แรงยึด เหนี่ยวระหวางโมเลกลุ จะมากพอจนทําใหแ กสกลายเปน ของเหลวได ความตงึ ผวิ แรงทีด่ ึงโมเลกุลไวไมใ หหลดุ จากผวิ หนา ของของเหลวเรยี กวา แรงตงึ ผวิ • ปจจัยที่มผี ลแตแ รงตงึ ผวิ 1. แรงดงึ ดดู ระหวางโมเลกลุ ของของเหลว ถา มมี ากของเหลวนน้ั กจ็ ะมแี รงตึงผิวมาก ความตึงผิว แปรผันตรง แรงยึดเหนีย่ วระหวางโมเลกลุ ตัวอยางเชน แรงตึงผิว Hg (พันธะโลหะ) > H2O (พนั ธะไฮโดรเจน) > C6H14 (เฮกเซน) (แรงลอนดอน) 16   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 2. อุณหภูมิของของเหลว ถาอุณหภูมิของเหลวเพิ่มขึ้น แตละโมเลกุลมีพลังงานจลนเพ่ิมข้ึน แรงดึงดูดระหวางโมเลกลุ นอยลง จะทาํ ใหแ รงตงึ ผวิ นอยลง 3. การเตมิ สารบางชนิดลงไป เชน สบู ผงซกั ฟอก เกลอื จะทาํ ใหแ รงตงึ ผิวลดลง แรงเช่ือมแนน คอื แรงยดึ เหนยี่ วระหวางอนุภาคหรอื โมเลกุลของสารชนดิ เดยี วกนั เชน H2O กับ H2O C2H5OH กบั C2H5OH เปนตน แรงยึดติด คือ แรงยึดเห่ียวระหวางอนุภาคหือโมเลกุลของสารตางชนิดกัน เชน H2O กับแกว H2O กับกระดาษ เปน ตน จงเปรียบเทียบแรงเชอ่ื มแนนและแรงยดึ ตดิ 1. กระดาษเปยกน้ํา เพราะ ……………………………………………………………………………………………….. 2. มีหยดน้ําเกาะอยบู นพลาสติก เพราะ ……………………………………………………………………………… 3. ผิวหนา ขา งแกวมีระดบั สงู กวา ตรงกลาง เพราะ ……………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ผวิ หนาขางแกวมีระดบั ตรงกวา ตรงกลาง เพราะ ……………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 17   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 5. นํ้าในคะปลารีสูงกวาระดับนํ้าในบีกเกอรและ ผิวหนา มลี กั ษณะโคงเวา เพราะ …………………………………………………………………………………….. 6. นํ้าในคะปลารีต่ํากวาระดับนํ้าในบีกเกอรและผิวหนา มลี ักษณะโคง นนู เพราะ …………………………………………………………………………………….. การระเหย การระเหย เปน กระบวนการท่ีมีการเปลย่ี นสถานะของเหลวใหกลายเปน ไอ การระเหย หมายถึง การที่โมเลกุลของของเหลวหลุดออกไปจากของของเหลวกลายเปนโมเลกุล ในภาวะไอ การระเหยจะเกดิ ขน้ึ บรเิ วณผวิ หนา ของของเหลว เมื่อนําของเหลวใสในภาชนะที่ไมมีฝาปด และปลอยทิ้งไวของเหลวจะคอยๆระเหยไป ทําใหมี ปรมิ าตรลดลงและหมดในท่สี ุด ยงิ่ มพี ืน้ ที่ของผิวหนา มากเทา ใด กย็ งิ่ ระเหยไดเ รว็ เทาน้ัน การระเหยสามารถอธบิ ายโดยใชท ฤษฎีจลนไดด งั น้ี ในขณะท่ีสารอยูในสถานะของเหลว โมเลกุลจะอยูใกลกัน เนื่องจากมีพลังงานจลนจึงเคล่ือนที่ ตลอดเวลา ทําใหเกิดการชนกันและถายเทพลังงานใหแกกัน โมเลกุลบางสวนจะมีพลังงานจลนมากขึ้น จนกระท่ังมากกวาแรงดึงดูดระหวางโมเลกุล ถาโมเลกุลเหลาน้ันอยูที่ผิวของของเหลว ก็จะหลุดออกไป จากผิวหนาของของเหลว ซ่งึ เรยี กวา เกดิ การระเหย การที่ของเหลวระเหยกลายเปนไอจะตองใชพลังงานจํานวนหนึ่งซ่ึงไดมาจากการชนกันของโมเลกุล ของของเหลว ในระหวางที่ของเหลวเกิดการระเหย พลังงานจลนเฉล่ียของของเหลวท่ีเหลือจะลดลง ของเหลวจะดูดพลังงานจากส่ิงแวดลอมเขามาแทนท่ีพลังงานสวนท่ีเสียไปทําใหระบบเย็นลงในทํานอง เดียวกัน การระเหยของเหง่ือจากผิวหนัง โมเลกุลของน้ํา (เหงื่อ) จะดูดพลังงานจากผิวหนังเพื่อใชใน การระเหย ทาํ ใหอ ณุ หภูมขิ องรา งกายลดลง จงึ รูสึกเยน็ ในขณะทมี่ รการระเหยของเหงือ่ นอกจากน้ียังสามารถนําหลักการระเหยมาอธิบายเก่ียวกับการทําความเย็นในตูเย็น หรือในเคร่ือง ทําความเย็นได โดยมีหลักทั่ว ๆ ไปวา ของเหลวท่ีจะใชในเคร่ืองทําความเย็นจะตองระเหยงาย และไอของ 18   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ของเหลวที่ระเหยไปแลวจะตองควบแนนกลับมาเปนของเหลวไดงายดวย เชน ไอของฟรีออน (CCl2F2) เปนของเหลวสําหรับทําความเย็นในตูเย็น ภายในตูเย็นจะมีทอทําใหฟรีออนไหลผาน ขณะท่ีไหลผานน้ัน ฟรีออนจะดูดความรอนไปและเกิดการระเหยกลายเปนไออยางรวดเร็ว ทําใหภายในตูเย็นมีอุณหภูมิตํ่าลง ไอของฟรีออนที่เกิดจากการระเหยจะไหลผานไปตามทอออกนอกตูเย็น ภายนอกตูเย็นจะมีเคร่ืองอัดความ ดันทําหนาท่ีอัดไอของฟรีออนใหกลับเปนของเหลวอีก ซ่ึงจะมีการคายความรอนออกมาทําใหบริเวณ ดานหลังของตูเย็นมีอุณหภูมิสูง จากนั้นฟรีออนที่เปนของเหลวก็จะถูกสงผานเขาไปในตูเย็นอีก วนเวียน อยเู ชนนีเ้ ร่อื ยไป ความดันไอกบั จุดเดือด ความดนั ไอ หมายถงึ ความดันของไอเหนอื ของเหลวซ่ึงอยูใ นภาวะสมดลุ กับของเหลวน้นั ของเหลวมีสมบัติท่ัว ๆ ไปอยางหนึ่งคือระเหยได เม่ือนําของเหลวใสในภาชนะเปดและต้ังท้ิงไว ของเหลวจะเริ่มระเหยกลายเปนไอ ซึ่งถาทิ้งไวนาน ๆ จะกลายเปนไอจนหมด แตถาใสของเหลวในภาชนะ ปด ถึงแมของเหลวจะกลายเปนไอแตยังคงอยูในภาชนะ หนีออกไปนอกภาชนะไมได กลาวคือ ไอของ ของเหลวจะยังคงเคลอ่ื นท่อี ยเู หนือของเหลวน้ันนน่ั เอง บางครงั้ โมเลกลุ ของไอจะชนกันเองบาง ชนกับผนัง ภาชนะบาง และชนกับผิวของของเหลวบาง ซ่ึงถาชนกับผิวของของเหลว โมเลกุลของไอเหลานั้นสวนใหญจะ ถูกดูดใหกลบั ลงไปในของเหลวเปลย่ี นสภาพไปเปน ของเหลวใหม หลังจากท่ขี องเหลวกลายเปนไอในภาชนะปด จะทําใหเกิดความดันขึ้นคาหน่ึง เมื่อตั้งของเหลวทิ้งไว นาน ๆ โมเลกุลสวนที่เปนไอจะมีมากขึ้น เปนผลทําใหมีความดันสูงข้ึน ซ่ึงในท่ีสุดความดันของไอเหนือ ของเหลวน้นั จะมคี าคงท่ี หรอื จาํ นวนโมเลกลุ ทอี่ ยูใ นภาวะไอจะมคี าคงที่ เรียกภาวะที่ความดันไอเหนือของเหลวมีคาคงท่ีวา ภาวะสมดุล และเรียกความดันของไอเหนือ ของเหลว ณ ภาวะสมดลุ วา ความดันไอของของเหลว ในขณะท่ีของเหลวระเหยกลายเปนไอ จะมีการควบแนนของไอกลายเปนของเหลวเกิดข้ึนดวย ใน ตอนแรกอัตราการระเหยกลายเปนไอจะมากกวาอัตราการควบแนนกลายเปนของเหลว แตเม่ือถึง ระยะเวลาหนึ่งอัตราการระเหยจะเทากับอัตราการควบแนน ทําใหความดันไอเหนือของเหลวหรือจํานวน โมเลกุลในภาวะไอเหนอื ของเหลวมีคาคงที่ ภาวะดังกลา วน้ีเองเรียกวา ภาวะสมดลุ ในขณะที่ระบบอยูในภาวะสมดุล ถึงแมจํานวนโมเลกุลของไอและจํานวนโมเลกุลของของเหลวจะมี คา คงทก่ี ต็ ามไมไดห มายความวาระบบจะไมมีการเปลีย่ นแปลงอีก ทภี่ าวะสมดุลน้กี ารเปลี่ยนแปลงจะยังคง เกิดข้ึนตลอดเวลา ท้ังการระเหยขากของเหลวกลายเปนไอและการควบแนนจากไอกลายเปนของเหลว 19   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส เพียงแตอัตราการระเหยและอัตราการควบแนนเทากัน มองดูจากภายนอกจึงคลายกับไมมีการ เปลย่ี นแปลง เรียกภาวะ สมดุลทย่ี งั มีการเปล่ยี นแปลงเชนน้วี า สมดุลไดนามิก ดังในรูป รูป สมดุลไดนามกิ ของของเหลว - ไอ ปจจยั ทม่ี ผี ลตอ ความดันไอ ของเหลวชนิดหนงึ่ ๆ จะมีความดันไอสงู หรอื ต่ําขน้ึ อยกู บั ปจ จยั หลายชนิด เชน ก. อุณหภูมิ จะมีผลโดยตรงตอความดันไอของของเหลว ถาอุณหภูมิเพ่ิมขึ้นความดันไอจะ เพ่ิมข้ึน ถาอุณหภูมิลดลงความดันไอจะลดลง และถาอุณหภูมิคงที่ ความดันไอจะมีคาคงที่ดวย โดยไม ขน้ึ กบั ปรมิ าณของของเหลว จากการศึกษาพบวาอุณหภูมิมีผลตอความดันไออยางมาก แมวาเพ่ิมอุณหภูมิเพียงเล็กนอย ความดันไอจะเพิ่มข้ึนอยางมากได การท่ีเปนเชนนี้อธิบายไดโดยใชทฤษฎีจลน กลาวคือ การเพิ่มอุณหภูมิ จะทําใหโมเลกุลของของเหลวมีพลังงานจลนเพ่ิมขึ้น โดยเฉพาะโมเลกุลท่ีอยูบริเวณผิวหนาของของเหลว จะ ไดรับพลังงานเพ่ิมมากข้ึน จนเอาชนะแรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุลของของเหลวน้ัน ทําใหหลุดออกจาก ของของเหลวกลายเปน ไอ เปนผลใหม ีความดันไอเพม่ิ ขึน้ ตาราง ความสัมพันธร ะหวา งอุณหภมู กิ บั ความดนั ไอของของเหลวบางชนดิ อณุ หภมู ิ ความดนั ไอของของเหลว (atm) (0 C) H2O CCl4 อะซโิ ตน เอธลิ อเี ธอร เอธานอล ออกเทน 0 0.00603 0.004 0.043 - 0.243 0.016 10 0.01212 0.074 0.153 0.384 0.032 0.008 20 0.02308 0.120 0.243 0.581 0.058 0.013 30 0.04186 0.188 0.372 0.851 0.104 0.024 40 0.07278 0.284 0.554 1.212 0.178 0.041 50 0.1277 0.417 0.806 1.680 0.292 0.064 20   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส อุณหภมู ิ H2O ความดนั ไอของของเหลว (atm) ออกเทน (0 C) 0.1965 CCl4 อะซโิ ตน เอธลิ อเี ธอร เอธานอล 0.103 60 0.593 1.140 - 0.464 70 0.3075 0.818 1.579 - 0.713 0.155 80 0.4672 1.109 - - 1.070 0.230 90 0.6918 1.476 - - 1.562 0.333 100 1.0000 1.925 - - - 0.466 จากตารางจะเหน็ ไดวา ความดันไอของของเหลวข้นึ อยกู บั อุณหภมู ิโดยทคี่ วามดันไอจะเพิม่ ขน้ึ เมอื่ อณุ หภมู ิมากขน้ึ เม่ือนําขอ มลู ดังกลา วมาเขียนกราฟระหวางอณุ หภมู กิ บั ความดนั ไอจะไดด ังน้ี รูป กราฟแสดงความสมั พนั ธร ะหวา งความดนั ไอกบั อณุ หภมู ขิ องของเหลวบางชนดิ จะเหน็ ไดวา ความดนั ไอของของเหลวชนดิ ตา ง ๆ ข้นึ อยูกับอุณหภูมิ ดังนนั้ เมอ่ื กลาวถงึ ความดนั ไอ ของของเหลว จึงตองระบอุ ณุ หภูมดิ ว ยทุกครัง้ มิฉะนน้ั จะใหความหมายทไี่ มสมบรู ณ เชน - นา้ํ มคี วามดนั ไอ 0.04186 atm (หรอื 31.81 mmHg ) ที่ 30 0C - เอธานอล มคี วามดนั ไอ 0.058 atm (หรือ 44.08 mmHg) ท่ี 20 0C เปน ตน ข. แรงยดึ เหน่ยี วระหวา งโมเลกุล เน่ืองจากของเหลวมีแรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุล การท่ีจะทําใหของเหลวกลายเปนไอจึงตองใช พลังงานจํานวนหนึ่ง เพ่ือสลายแรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุลของของเหลวนั้น ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยว ระหวางโมเลกุลมากจะกลายเปนไอไดยากและมีความดันไอนอยกวาของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหวาง โมเลกุลนอ ย แรงยึดเหน่ยี วระหวางโมเลกลุ ของของเหลวขึน้ อยูก ับปจจยั หลายอยา ง เชน 21   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ก. มวลโมเลกุล ของเหลวท่มี วลโมเลกุลสูง จะมแี รงวนั เดอรวาลสม ากกวาของเหลวท่มี มี วลโมเลกุล ตํ่าทําใหความดนั ไอตาํ่ กวา ข. สภาพขั้วของโมเลกุล (polarity) ของเหลวท่ีมีโมเลกุลมีข้ัว จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุล มากกวาพวกที่ไมมีขั้ว โดยเฉพาะพวกโมเลกุลมีข้ัวที่มีพันธะไฮโดรเจนจะย่ิงมีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุล มาก ดังนน้ั ความดนั ไอจะต่าํ ค. โครงสรางของโมเลกุล สารอินทรียบางชนิดมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แตมีสูตรโครงสราง ตางกนั ซ่งึ เรยี กวาไอโซเมอร ไอโซเมอรจ ะมีแรงยึดเหน่ยี วระหวา งโมเลกุลไมเทากัน พวกที่เปนโมเลกุลสาย ตรงจะมีแรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุลมากกวาพวกไอโซเมอรเปนกิ่ง ดังนั้นพวกสายตรงจึงมีจุดเดือดสูง กวาพวกที่เปนกิ่ง แตมคี วามดนั ไอตาํ่ กวา พวกเปนกง่ิ ตัวอยางเชน ที่ 0 0C CH3COCH3 มีความดันไอ 0.243 atm แต CH3COOH มีความ ดนั ไอ 0.016 atm CH3COCH3 มีความดันไอมากกวา เพราะมแี รงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลนอยกวา กลาวคือ CH3COCH3 มแี รงระหวา งขวั้ แต CH3COOH มพี นั ธะไฮโดรเจน สําหรับปริมาณของของเหลวและพ้ืนท่ีผิวหนาของของเหลว ไมมีผลตอคาความดันไอของของเหลว ถาอุณหภูมิคงที่ ถึงแมวาของเหลวท่ีมีพื้นท่ีผิวหนามากจะระเหยไดมากกวาก็ตาม แตเมื่อถึงภาวะสมดุล จะไดความดันไอเทากัน ในทาํ นองเดียวกันไมวาจะใชของของเหลวปริมาณมากหรอื นอยเทา ใด เมอ่ื ถึงภาวะ สมดุลความดันไอจะเทากัน สรุปปจ จยั ทีม่ ีผลตอ ความดันไอ 1. ชนดิ ของของเหลว ความดนั ไอ แปรผกผัน กับแรงยึดเหน่ยี วระหวางโมเลกลุ 2. อณุ หภูมิ ทีอ่ ุณหภมู คิ งทีข่ องของเหลวแตละชนิด จะมคี วามดันไอคงท่ี แตความดนั ไอจะมากข้ึน ถาอุณหภมู สิ งู ขนึ้ ความดันไอ แปรผกผนั กับจุดเดอื ด ความดนั ไอ แปรผนั ตรง ตามอุณหภมู ิ 22   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส แบบฝก หดั เรอ่ื งความดนั ไอ Ex 1 จากกราฟตอ ไปนี้ จงตอบคําถามตอ ไปน้ี 1. ของเหลวใดมคี วามดนั ไอสูงสุด ………………………………………………………………………………… 2. ของเหลวใดมจี ุดเดอื ดสงู สดุ ……………………………………………………………………………………. 3. จงเปรยี บเทียบแรงยึดเหนยี่ มระหวา งโมเลกลุ ของของเหลวทง้ั 3 ชนดิ ………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ของเหลวใดระเหยกลายเปน ไอไดง า ยท่สี ุด ………………………………………………………………… Ex 2. จากแผนภาพการทดลองศกึ ษาเกย่ี วกับความดนั ไอของของเหลว A ,B , C เปน ดงั นี้ จงตอบคําถามตอ ไปนี้ 1. ของเหลวใดมคี วามดันไอสงู สุด ……………………………………………………………………………………. 2. ของเหลวใดมจี ดุ เดอื ดสงู สดุ ………………………………………………………………………………………… 3. จงเปรียบเทยี บแรงยดึ เหนยี่ วระหวางโมเลกุลของของเหลวท้ัง 3 ชนดิ ……………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ของเหลวใดระเหยกลายเปน ไอไดงา ยท่ีสุด …………………………………………………………………….. 23   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส การเดอื ด สมบัติของของเหลวอีกอยางหน่ึงคือจุดเดือดซ่ึงใชทดสอบความบริสุทธ์ิของของเหลวได ของเหลว เดือดได และในขณะเดอื ดจะมฟี องพลา นเต็มไปหมด ซ่ึงจะอธบิ ายปรากฏการณด ังกลา วไดดงั นี้ เม่ือใหความรอนแกของเหลวจะทําใหโมเลกุลของของเหลวมีพลังงานจลนสูงขึ้นจนในท่ีสุดเอาชนะ แรงยึดเหน่ียวระหวางโมเลกุลและหลุดออกไปจากของเหลวกลายเปนไอได แตถาใหพลังงานมาก ๆ โมเลกุลที่มีพลังงานจลนสูงถึงภาวะไอจะมีมากจนหลุดออกจากของเหลวไมทัน จึงเกิดฟองของไอภายใน ของเหลวและปุดข้ึนสูผิวของของเหลวทําใหมีฟองของไอพลานไปท่ัวของเหลวและหลุดไปจากของเหลวใน ท่ีสุด ขณะที่ของเหลวเต็มไปดวยฟองพลานนั้น เรียกวาของเหลวเดือด อุณหภูมิขณะท่ีของเหลวเดือด เรยี กวา จุดเดือด ความดนั ไอของของเหลวทจี่ ดุ เดอื ดจะเทา กบั ความดนั บรรยากาศขณะน้นั รปู แสดงการเดือดของของเหลว 1. จุดเดอื ด คอื การทอ่ี ณุ หภมู ิของของเหลวมีความดนั ไอเทากับความดนั บรรยากาศ แลวถา ของเหลวเดือดทีค่ วามดนั 1 บรรยากาศ เรียกจดุ เดือดน้นั วา “จดุ เดอื ดปกต”ิ 2. การเดอื ดเปน กระบวนการดคู วามรอ นโดยตรงจากเช้อื เพลงิ 3. การเดอื ดจะเกดิ ไดตอ งชนะความดันบรรยากาศ 4. หมออดั ความดันทาํ ใหอ าหารเปอ ยเรว็ เพราะไอทเี่ กดิ ขน้ึ หนอี อกไปไมไ ด ทําใหความดนั ไอเหนอื ของเหลวในหมอ สงู น้าํ จงึ เดือดทอี่ ณุ หภมู สิ งู กวา 100 o C อาหารจงึ สกุ และเปอ ยเร็ว 24   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ปจ จยั ทม่ี ผี ลตอจดุ เดือดของของเหลว ก. ความดนั บรรยากาศ ความดันบรรยากาศมีผลตอจุดเดือดของของเหลวโดยตรง เนื่องจากความดันไอของของเหลวท่ีจุด เดือดจะเทากับความดันบรรยากาศ ดังนั้นถาความดันบรรยากาศเปล่ียนไป จุดเดือดของของเหลวจะ เปล่ียนไปดวย ถาความดันบรรยากาศสูงจุดเดือดของของเหลวจะสูง ถาความดันบรรยากาศตํ่าจุดเดือด ของของเหลวจะตํ่า ซึง่ นาํ ไปใชเ ปนหลกั ในการกลัน่ ของเหลวโดยการลดความดนั ตัวอยางท่ีแสดงผลของความดันบรรยากาศตอจุดเดือด เม่ือตมนํ้าท่ีความดัน 1 บรรยากาศ นํ้าจะเดือดที่ 100 0C แตเมื่อตมนํ้าทีความดันตํ่ากวา 1 บรรยากาศ น้ําจะเดือดที่อุณหภูมิตํ่ากวา 100 0C เชน ตมน้ําบนภูเขาหรือในท่ีซ่ึงสูงกวาระดับน้ําทะเล 1100 เมตร น้ําจะเดือดท่ี 960C เปนตน (ย่งิ สูงขนึ้ ไป ความดนั บรรยากาศจะยิ่งลดลง) เนือ่ งจากจดุ เดือดของของเหลวขน้ึ อยกู บั ความดันของบรรยากาศ ดังนน้ั ในการบอกจดุ เดือดของ ของเหลวชนดิ หนึ่ง ๆ จงึ ตองระบคุ วามดนั ดวย เชน นํ้ามจี ดุ เดือด 100 0C ที่ความดัน 1 บรรยากาศ เอธานอลมจี ดุ เดือด 78 0C ทคี่ วามดัน 1 บรรยากาศ เปนตน ถา ไมร ะบคุ วามดนั บรรยากาศจะใหค วามหมายไมสมบรู ณ อยา งไรกต็ ามเมอ่ื กลา วถึงจุดเดอื ดโดยไมร ะบคุ วามดัน โดยทวั่ ๆ ไป จะหมายถึง จุดเดอื ดที่ ความดัน 1 บรรยากาศ ซง่ึ เรียกวา จดุ เดอื ดปกติ (normal boiling point) ข. แรงยดึ เหนยี่ วระหวา งโมเลกลุ เนื่องจากการทําใหของเหลวเดือดตองใชพลังงาน ทั้งน้ีเพราะ ของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวระหวาง โมเลกลุ ยิ่งมีแรงยึดเหนย่ี วระหวางโมเลกุลมากจดุ เดอื ดกจ็ ะยงิ่ สูงมาก ของเหลวที่โมเลกุลมีขั้วจะมีแรงยึด เหน่ียวระหวางโมเลกุลมากกวาพวกที่ไมมีข้ัว ทําใหมีจุดเดือดสูงกวา และถาพวกที่โมเลกุลมีข้ัวมีพันธะ ไฮโดรเจนดวยจุดเดือดก็จะย่ิงสูงข้ึน สําหรับของเหลวประเภทโมเลกุลไมมีข้ัว แรงยึดเหนี่ยวระหวาง โมเลกุล คือ แรงวันเดอรวาลสซึ่งข้ึนอยูกับมวลโมเลกุล พวกท่ีมีมวลโมเลกุลสูงจะมีแรงวันเดอรวาลส มากกวาและมีจุดเดือดสูงกวาพวกท่ีมีมวลโมเลกุลต่ํา ซ่ึงมีแรงวันเดอรวาลสนอย สําหรับของเหลวพวก สารอินทรียซ ่งึ มไี อโซเมอรตางกันไดหลายชนดิ ไอโซเมอรท ม่ี ีโครงสรางโมเลกุลเปนสายตรงจะมีจุดเดือดสูง กวาไอโซเมอรท ี่มีโครงสรา งเปนกิง่ หรือมีสาขามากจะยง่ิ มจี ดุ เดือดต่าํ 25   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ตาราง ตัวอยา งแสดงผลของแรงยึดเหนี่ยวระหวา งโมเลกลุ ท่ีมตี อจดุ เดอื ด ก. ผลของสภาพขว้ั ของโมเลกลุ ของเหลว จดุ เดอื ด ( 0C) สภาพขว้ั C5H12 36.1 โมเลกลุ ไมม ขี ั้ว CH3COOCH3 57.5 โมเลกุลมขี ั้ว C3H7OH 97.2 โมเลกลุ มีขว้ั และมีพนั ธะไฮโดรเจน CH3COOH 118.5 โมเลกลุ มีขวั้ และมีพนั ธะไฮโดรเจน ข. ผลของแรงวนั เดอรว าลส (หรอื มวลโมเลกลุ ) ของเหลว มวลโมเลกลุ จดุ เดอื ด ( 0C) อัลเคน 68.7 98.4 C6H14 86 125.7 C7H16 100 C8H18 114 64.5 แอลกอฮอล 78.3 97.2 CH3OH 32 C2H5OH 46 C3H7OH 60 ค. ผลของโครงสรา งโมเลกลุ มวลโมเลกลุ จดุ เดอื ด ( 0C) ของเหลว 74 118 74 108 CH3 - CH2 - CH2 - OH CH3 - CH - CH2 - OH 74 99.5 CH3 74 83 CH3 - CH2 - CH - OH CH3 26   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ขอแตกตางระหวา งการเดอื ดและการระเหย การระเหยกลายเปนไอจะเกิดขึ้นเฉพาะที่ผิวหนาของของเหลว แตการเดือดจะเกิดข้ึนไปทั่ว ของเหลวมีฟองของไอพลานไปหมดท่ัวทั้งของเหลวน้ัน ฟองเหลาน้ันจะชวยเพิ่มผิวหนาของของเหลวทําให คลายกับวามีการระเหยเกดิ ข้นึ ท่วั ไปในของเหลว โมเลกุลของของเหลวบางสวนจะเขาไปในฟองไอทําใหฟอง ของไอใหญข้ึนอยางรวดเร็วใน ขณะที่ปุดขึ้นสูผิวของของเหลวและออกไปจากของเหลว นอกจากนี้โมเลกุล ของของเหลวท่ีกําลังเดือดจะหลุดออกไปจากของเหลวอยางรวดเร็วจํานวนมาก ทําใหมีการผลักดัน บรรยากาศเหนือของเหลวออกไป แลวโมเลกุลของไอจึงเขาไปแทนที่ซ่ึงตางจากการระเหยที่โมเลกุลของไอ คอย ๆแพรป ะปนไปกับโมเลกลุ ของอากาศ ความรอ นแฝงของการกลายเปน ไอ (Heat of vaporization) ในขณะท่ีของเหลวกําลังเดือด ของเหลวจะกลายเปนไอออจนหมด โดยที่อุณหภูมิไมเปลี่ยนแปลง ท้ัง ๆที่มีการใหความรอนแกของเหลวตลอดเวลา ที่เปนเชนน้ีเนื่องจากปริมาณความรอนที่ของเหลวไดรับ ในขณะที่กําลังเดือดนั้นถูกนําไปใชในการเปล่ียนสถานะทําใหโมเลกุลของของเหลวกลายเปนโมเลกุลของไอ ความรอนท่ีใหแกของเหลวจึงไมไดใชในการเพิ่มอุณหภูมิ แตจะทําใหของเหลวเกิดฟองมากย่ิงข้ึนไปเพ่ิม จาํ นวนโมเลกลุ ที่มพี ลังงานสูง และทาํ ใหอตั ราการกลายเปนไอสงู ข้นึ ปริมาณความรอนท่ีใชสําหรับทําใหของเหลวจํานวนหนึ่งกลายเปนไอท่ีอุณหภูมิคงที่ เรียกวาความ รอนแฝงของการกลายเปนไอ ( ΔHV ) เชน H2O มี ΔHV = 40.67 kJ/mol ท่ี 1 atm 100 0C หมายความวา ถาตองการ ทําใหน้าํ 1 โมล เปลี่ยนไปเปน ไอน้ําหมดที่ 1 atm 100 0C จะตองใชพลงั งาน 40.67 kJ C2H5OH มี ΔHV = 39.71 kJ/mol ท่ี 1 atm 78.4 0C หมายความวา ถาตองการทํา ให C2H5OH 1 โมล เปล่ยี นไปเปนไอหมดท่ี 1 atm 78.4 0C จะตองใชพ ลังงาน 39.71 kJ ของเหลวตางชนิดกันจะมีความรอนแฝงของการกลายเปนไอตางกัน จุดเดือดและความรอนแฝง ของการกลายเปนไอจะขึ้นอยูกับปจจัยชนิดเดียวกัน ของเหลวที่มีจุดเดือดสูงจะมีความรอนแฝงของการ กลายเปนไอสูงดวย ท้ังจุดเดือดและความรอนแฝงของการกลายเปนไอ ตางก็ข้ึนอยูกับแรงยึดเหนี่ยว ระหวางโมเลกุล ของเหลวท่ีมีแรงยดึ เหน่ียวระหวางโมเลกลุ มาก จะมคี วามรอนแฝงของการกลายเปนไอสูง ดงั นน้ั ของเหลวพวกโมเลกลุ ไมมีขัว้ จะมีความรอนแฝงของการกลายเปน ไอตา่ํ กวา พวกโมเลกุลมขี ัว้ พวกท่ี มีพันธะไฮโดรเจนจะมีความรอนแฝงของการกลายเปนไอสูงกวาพวกที่ไมมีพันธะไฮโดรเจน และ พวกไอโซ เมอรท ี่มีโครงสรางเปนสายตรง จะมคี วามรอ นแฝงสูงกวาพวกท่ีมกี ิง่ หรอื สาขา 27   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ตาราง ความรอนแฝงของการกลายเปน ไอท่จี ดุ เดอื ดปกติของของเหลวบางชนดิ ของเหลว ΔHV (kJ/mol ) จดุ เดอื ดปกติ ( K ) แอมโมเนยี 23.31 239.8 เอธลิ อีเธอร 26.03 307.8 อะซโิ ตน 30.25 329.4 เมธลิ อะซเิ ตต 30.42 330.5 คลอโรฟอรม 29.46 334.4 เฮกเซน 28.66 341.9 คารบ อนเตตระคลอไรด 29.87 350.0 เบนซนี 30.75 353.3 ไนโตรเบนซนี 40.42 484.1 ปรอท 59.41 629.8 กรดแอซติ กิ 24.31 391.3 นํา้ 40.67 373.2 โพรพานอล 39.37 370.4 เอธานอล 39.71 351.6 นอกจากความรอนแฝงของการกลายเปนไอจะขึน้ อยกู ับแรงยึดเหนย่ี วระหวา งโมเลกุลแลว ยงั ขนึ้ อยกู บั อณุ หภมู ทิ ่ีเกิดไอดวย โดยเปลี่ยนแปลงไปในทางกลบั กัน ถาอุณหภมู สิ งู ความรอ นแฝงของ การกลายเปนไอต่ํา เน่ืองจากในขณะที่อุณหภูมิสูงพลังงานจลนของของเหลวยอมสูงดวย ทําใหแรงยึด เหนี่ยวระหวา งโมเลกลุ ในของเหลวออนลง เม่อื ใชพลงั งานอกี ไมม ากนกั กจ็ ะทาํ ใหโ มเลกลุ กลายเปนไอได ใน ทํานองเดียวกันถา อุณหภูมติ ํา่ ความรอนแฝงของการกลายเปน ไอจะสงู ตาราง ความรอ นแฝงของการกลายเปน ไอของน้ําทอี่ ุณหภมู ติ าง ๆ จดุ เดอื ด ( 0C) ΔHV (kJ/mol ) 0 44.81 40 43.18 80 41.59 120 39.71 160 37.40 200 34.85 28   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ความสมั พนั ธระหวา งจุดเดือด ความรอ นแฝงของการกลายเปน ไอ และความดันไอ ปกติของเหลวที่มีจุดเดือดตํ่า จะมีความรอนแฝงของการกลายเปนไอต่ํา ดังน้ันจะระเหยงาย ซ่ึง จะทาํ ใหม คี วามดันไอสงู ในทางตรงขามของเหลวทีม่ จี ดุ เดือดสูง จะมีความรอนแฝงของการกลายเปนไอสูง และระเหยไดย าก ดังนัน้ ความดันไอจึงตํา่ ท่ีอุณหภูมิเดียวกันของของเหลวท่ีมีจุดเดือดสูง จะมีคาความดันไอนอยกวาของเหลวที่มีที่มีจุดเดือด ต่าํ กวา ในทาํ นองเดยี วกนั สามารถใชความดนั ไอเปนเครอ่ื งชีบ้ ง แรงยึดเหนีย่ วระหวางโมเลกุล และจดุ เดอื ด เชน ของเหลวทม่ี คี วามดนั ไอสูง จะมจี ุดเดือดตา่ํ และมแี รงยดึ เหนย่ี วระหวา งโมเลกุลนอ ย แตข องเหลวที่ มีความดนั ไอตาํ่ จะมีจุดเดือด และแรงยดึ เหน่ียวระหวา งโมเลกลุ มาก 29   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส แกส (Gแaกsส) สมบตั ขิ องแกส ทฤษฎจี ลนข องแกส กฎของบอยล , กฎของชารล ส , กฎของเกย- ลซู แซก, กฎของอาโวกาโดร กฎรวมแกส กฎของแกส สมบรู ณแ บบ การแพรผ า น หนว ยทคี่ วรรจู กั 1. ความดนั (P) 1 atm = 1 บรรยากาศ = 760 mmHg = 76 cmHg = 760 torr 2. ปรมิ าตร (v) 1 dm = 1 ลิตร = 1,000 cm3 3. อุณหภมู ิ (T) K = 0C + 273 สมบตั ขิ องแกส • แกสมแี รงยดึ เหน่ยี วระหวางโมเลกุลของแกส นอ ยมาก • รปู รางเปล่ียนแปลงตามขนาดและรูปรางของภาชนะ • ความหนาแนน ตาํ่ กวา ของเหลว • สามารถบบี อดั ไดงาย • ปรมิ าตรขน้ึ อยูก ับ อณุ หภูมิ ความดันและ จํานวนโมล 30   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ประเภทของแกส • แกส ในอดุ มคตหิ รอื แกส สมบรู ณแ บบ (Ideal gas) คอื แกสที่ไมวา จะอยใู นสภาวะใดก็ตามจะมีพฤตกิ รรมและสมบตั เิ ปน ไปตามกฎและทฤษฎีจลน ของแกส • แกส จรงิ (Real gas) คอื แกสทม่ี พี ฤติกรรมไมเ ปน ไปตามกฎและทฤษฎีของแกส ในสภาวะปกติ หมายเหตุ : แกสทอ่ี ยใู นภาวะที่อุณหภมู สิ งู ความดันตา่ํ แกส นี้จะประพฤติตวั คลา ยแกสสมบรู ณมาก ทฤษฎจี ลนข องแกส 1. แกสประกอบดวยอนุภาคท่ีมีขนาดเล็กมาก จนถือวาอนุภาคแกสไมมีปริมาตรเมื่อเทียบกับขนาด ภาชนะทบ่ี รรจุ 2. โมเลกุลของแกสอยูหางกัน ทําใหแรงดึงดูดและแรงผลักระหวางโมเลกุลนอยมาก จนถือไดวาไมมี แรงกระทาํ ตอ กนั 3. โมเลกุลของแกสเคล่ือนท่ีอยางรวดเร็วในแนวเสนตรง เปนอิสระดวยอัตราเร็วคงที่และไมเปน ระเบียบจนกระทั่งชนกบั โมเลกลุ อ่ืนหรือชนกับผนังภาชนะจงึ จะเปลี่ยนทศิ ทางและอตั ราเรว็ 4. โมเลกุลของแกสท่ีชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะ จะเกิดการถายโอนพลังงานใหแกกันไดแต พลงั งานรวมของระบบมีคา คงท่ี 5. ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแกสแตละโมเลกุลเคล่ือนท่ีดวยอัตราเร็วไมเทากัน แตจะมี พลังงานจลนเ ฉล่ยี เทา กัน โดยทพ่ี ลังงานจลนเ ฉล่ียของแกส จะแปรผันตรงกับอณุ หภมู เิ คลวนิ 31   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส อุณหภมู ิ (T) ๐C = 5/9(๐F – 32 ) ๐F = 9/5(๐C + 32 ) K = ๐C + 273.15 หมายเหตุ : อณุ หภูมิเคลวิล หรอื อณุ หภมู สิ ัมบูรณ เปน หนว ยทีใ่ ชใ นการคํานวณทางเคมี ความดนั (P) คือ แรงทก่ี ระทําตอพนื้ ทีต่ ั้งฉาก P = F/A หมายเหตุ : หนวยทใ่ี ชวดั ความดัน คอื บรรยากาศ, มิลลเิ มตรปรอท, นวิ ตนั ตอตารางเมตร, ไดน ตอตารางเซนติเมตร, ปอนดต อ ตารางนิว้ , บาร, ทอร, ปาสคาล 32   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส ปรมิ าตร (V) เมอื่ บรรจแุ กสลงในภาชนะ โมเลกลุ ของแกส ซงึ่ มกี ารเคลื่อนทีอ่ ยางอสิ ระจะกระจายทัว่ ทัง้ ภาชนะ ถามีแกสผสมอยูในภาชนะเดยี วกนั ถือวา องคประกอบแตละชนิดมปี รมิ าตรเทาภาชนะทีบ่ รรจนุ นั้ ดว ย เม่อื อุณหภมู แิ ละความดนั เปลี่ยน ปรมิ าตรของแกสจะเปล่ยี น กฏของแกส Boyles Law ความสมั พนั ธร ะหวางความดนั (P) และปรมิ าตร (V) “ ทอี่ ณุ หภมู แิ ละมวลของแกส คงท่ี ปรมิ าตรของแกส จะแปรผกผนั กบั ความดนั ” V ∝ 1 n และ T คงที่ P V = cons tan t × 1 P PV = cons tan t PV = PV = PV = ... 11 22 33 33   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Ex1. แกสชนดิ หนึ่งมปี รมิ าตร 400 cm3 ภายใตค วามดนั 0.8 atm ทอ่ี ุณหภมู คิ งที่ ถา ความดัน เพมิ่ ขน้ึ เปน 76 cmHg แกส จะมปี รมิ าตรก่ลี ติ ร Charless Law ความสัมพนั ธร ะหวา งอณุ หภมู ิ (T) และปรมิ าตร ( V ) “เมอื่ มวล (n) และความดนั (p)ของแกส คงท่ี ปรมิ าตรของแกส จะแปรผนั ตรงกบั อณุ หภมู เิ คลวนิ ” 34   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส V ∝T V = cons tan t × T V = cons tan t T V = V = V = .... 1 2 3 TT T 123 Ex1. แกสไนโตรเจนมปี ริมาตร 800 cm3 จะมีปรมิ าตรเพ่มิ ขน้ึ เทาใด ถา เพม่ิ อุณหภมู จิ าก 273 K เปน 320 K โดยไมเ ปลย่ี นแปลงความดนั 35   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส The combined gas law กฎรวมแกส โดยการรวมกฎของบอลยและชารล เขาดวยกนั เม่อื มวลของแกสคงท่ี จากกฎของบอยล V ∝ 1/P (เมอื่ มวลและอณุ หภมู คิ งท)ี่ จากกฎของชารล V ∝ T (เมอ่ื มวลและความดนั คงท)่ี ถา รวมกฎของบอยลแ ละกฎของชารล จะไดค วามสมั พนั ธด งั นี้ V ∝ T/P V = k3T/P โดย k3 เปน คา คงที่ PV = k3T (เมอ่ื มวลคงท)่ี PV/T = k3 P1V1 = P2V2 = P3V3 = … = PnVn = k3 (เมอื่ มวลคงท)่ี T1 T2 T3 Tn เม่อื ปรมิ าณของแกส คงที่ (n คงท่)ี Ex1. แกส ไนโตรเจนมปี ริมาตร 10.0 dm3 ทค่ี วามดนั 1.0 atm อุณหภมู ิ 0 ๐C ถา ปรมิ าตรและความดันของแกสนเี้ ปลยี่ นเปน 11.5 dm3 และ 900 mmHg ตามลาํ ดับ จงหาอณุ หภมู ิที่ เปลี่ยนแปลงไปในหนว ยองศาเซลเซียส 36   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Gay-Lussac Law ความสัมพันธร ะหวางความดัน (P) และอณุ หภูมิ (T) “ทปี่ รมิ าตรคงที่ ความดนั ของแกส จะแปรผนั โดยตรงกบั อณุ หภมู เิ คลวนิ ” P∝T P = cons tan t × T P = cons tan t T P = P = P = ....... 1 2 3 TT T 123 Ex1. แกสจํานวนหนึง่ อยูในภาชนะเหลก็ มคี วามดนั 760 torr ที่ 25 ๐C จงหาความดนั ของแกส ในภาชนะเหลก็ ถา อณุ หภูมเิ พ่มิ ขน้ึ เปน 50 ๐C 37   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส The ideal gas law or Ex1. แกส A 0.2 โมล มปี รมิ าตร 800 cm3 จะมคี วามดนั เปน ก่ี atm ถา ลดอุณหภูมลิ งจนเหลอื เทากับอณุ หภมู ิของจดุ เยอื กแขง็ ของนาํ้ ทค่ี วามดนั ปกติ 38   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Ex2. จงหาปรมิ าตรของแกส ในบอลลนู ทม่ี ีฮีเลียม 4 โมล ความดนั 748 mmHg และอณุ หภมู ิ 30๐C EX3. ถา ดดู เอาแกส ออกจากขวดใบหนึ่ง จนเหลอื ความดนั เพยี ง 10-6 mmHg ท่ี 27 ๐C จะมแี กส เหลอื อยกู โี่ มเลกุลตอปรมิ าตร 1 cm3 Ex4. แกส สมบรู ณแบบชนดิ หนง่ึ 0.533 กรมั มปี รมิ าตร 0.25 ลติ ร ที่ความดัน 0.80 atm และอณุ หภมู ิ 25 ๐C จงคาํ นวณน้าํ หนกั โมเลกลุ ของแกส น้ี Ex5. ในการเตรียมแกส ไฮโดรเจนจากสงั กะสกี ับกรดซลั ฟว ริก ปรากฏวาไดแ กส 0.5 ลติ ร ที่ 293 K และ 770 mmHg จงหาวา จะตองใชส งั กะสอี ยา งนอยทส่ี ุดกี่กรมั 39   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Ex6. แกส ชนดิ หนง่ึ หนกั 0.118 กรมั มปี รมิ าตร 250 cm3 ที่อุณหภมู ิ 25 ๐C และความดนั 550 torr จงหานํา้ หนกั โมเลกุลของแกส นี้ Dalton s law of partial pressure “ถา แกสตงั้ แต 2 ชนดิ หรอื มากกวาสองชนิดทไี่ มท าํ ปฏกิ ริ ยิ าเคมกี นั บรรจใุ นภาชนะเดยี วกนั ความดนั ของแกส แตละชนดิ ในแกสผสม เรยี กวา ความดนั ยอ ย ( partial pressure ) * ความดนั รวมของแกส ผสมจะเทา กบั ผลบวกของความดนั ยอ ยของแกส แตล ะชนดิ ” PTotal = P1 + P2 + P3 + .. PTotal V Total = P1V1 + P2V2 + P3V3 + .. 40   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Graham's Law of Effusion “ภายใตอ ณุ หภมู แิ ละความดนั เดยี วกนั อตั ราการแพรผ า นของแกส จะเปน สดั สว นผกผนั กบั รากท่ี สองของมวลโมเลกลุ ของแกส ” rα 1 M เปรียบเทยี บการแพรผ า นหรอื การแพรของแกส ชนดิ ที่ 1 และ 2 ภายใตส ภาวะเดยี วกนั จะได r = M 1 2 rM 21 เนอ่ื งจากมวลโมเลกุลของแกส แปรผนั ตรงกบั ความหนาแนน จะได rα 1 d M = d 2 2 Md 11 r = M = d 1 2 2 r Md 2 11 41   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส Ex.1 จงเปรียบเทียบอัตราการแพรผานของแกส H2 และ O2 กาํ หนดความหนาแนน ของ H2 = 0.0899 g/L และ O2 = 1.43 g/L Ex.2 C2F4 แพรผ า นชอ งเล็ก ๆ ดวยอัตรา 4.6 x 10-6 mol/hr ถา แกส ชนดิ หน่งึ แพรผานชอ ง เล็ก ๆ น้ีท่ีสภาวะเดียวกนั ดว ยอัตรา 6.5 x 10-6 mol/hr จงหาน้ําหนกั โมเลกลุ ของแกสชนดิ นี้ Ex. 3 จงเปรยี บเทียบอตั ราการแพรข องแกส ตอ ไปน้จี ากเรว็ ไปหาชา - CO2 , N2 , CH4 , NO2 , C2H4 ……………………………………………………………. - Ne , N2 , O2 , NO2 , Ar ……………………………………………………………………… - 19 X , 14 Y , 20 Z ……………………………………………………………………………. 9 7 10 การทดลอง การแพรข องแกส 42   

เคมี (ครแู นน) ของแขง็ ของเหลว แกส 43