สารและการเปลี่ยนแปลง (1)

สารและการเปลี่ยนแปลง

สาระสำคัญ สารที่อยู่รอบตัวเรา มีมวล มีรูปร่าง ต้องการที่อยู่ สัมผัสได้ด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5 สารแต่ละชนิดมีสมบัติที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งเป็นสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมี การ จำแนกสาร เพื่อให้ง่ายแก่การศึกษา จำแนกโดยใช้เกณฑ์แบ่งได้ 2 เกณฑ์ คือใช้สถานะเป็นเกณฑ์จะ แบ่งสารออกเป็น ของแข็ง ของเหลว แก๊ส และใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์จะแบ่งสารได้เป็น สารเนื้อ เดียว และสารเนื้อผสม สารเนื้อเดียวยังแบ่งเป็น สารละลาย และสารบริสุทธิ์ สารบริสุทธิ์แบ่งเป็น ธาตุ และสารประกอบ ธาตุแบ่งได้เป็น โลหะ กึ่งโลหะ อโลหะ ส่วนสารเนื้อผสม แบ่งย่อยได้เป็น สารแขวนลอยและคอลอยด์ การแยกสารให้บริสุทธิ์ หรือทำให้สารมีสิ่งอื่นๆ เจือปนน้อยลง สามารถทำได้หลายวิธี คือการกรอง การตกผลึก การกลั่น การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ การสกัดด้วยตัวทำละลาย และโครมาโทกราฟี สารแต่ละชนิดมีการเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา การ เปลี่ยนแปลงมี 2 ประเภทคือ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงทางเคมี รื่องที่จะศึกษา 8.1 สมบัติของสาร 8.2 การจำแนกสาร 8.3 การแยกสารหรือการทำให้สารบริสุทธิ์ 8.4 การเปลี่ยนแปลงของสาร จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. บอกความหมายของสารได้ 2. ยกตัวอย่างสมบัติของสารได้ 3. จัดจำแนกสารได้ 4. บอกสารที่ทำให้เกิดปรากฎการณ์ทินดอลล์ได้ 5. อธิบายการแยกสารได้ 6. บอกการเปลี่ยนแปลงของสารได้ 7. มีคุณธรรม จริยธรรม และลักษณะที่พึงประสงค์ โดยบูรณาการปรัชญาเศรษกิจพอเพียง

8.1 สารและสมบัติของสาร สาร (Substance) หมายถึง สิ่งที่อยู่รอบตัวเรา มีมวล มีรูปร่าง ต้องการที่อยู่ สัมผัส ได้ด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5 สมบัติสาร (Properties of substance) หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสารแต่ละชนิด สมบัติของสารบางชนิดสามารถสังเกตได้ เช่น สถานะ สี กลิ่น รส เป็นต้น แต่สมบัติของสาร บางชนิดต้องใช้เครื่องมือในการตรวจสอบสมบัติ เช่น ความหนาแน่น จุดเดือดจุดหลอมเหลว ความสามารถในการนำไฟฟ้า ความเป็นกรดและเบส จุดเยือกแข็ง เป็นต้น สมบัติของสารแบ่ง ได้เป็น 2 ประเภทคือ 8.1.1 สมบัติทางกายภาพ (Physical properties) คือ สมบัติที่สามารถสังเกตเห็นได้โดย ประสาทสัมผัสทั้ง 5 เช่น สี กลิ่น รส เนื้อสาร รวมทั้งสมบัติการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้ทำให้องค์ ประกอบภายในเปลี่ยนแปลง เช่น การนำไฟฟ้า จุดหลอมเหลว จุดเดือด จุดเยือกแข็ง การ ตกผลึก การละลาย ความเป็นกรดและเบส เป็นต้น 8.1.2 สมบัติทางเคมี (Chemical properties) คือ สมบัติที่เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาเคมี ของสารเคมี ทำให้องค์ประกอบภายในของสารเปลี่ยนแปลงไป เช่น การสลายตัวเมื่อได้รับ ความร้อน การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช การเกิดสนิม ความไวใน การทำปฏิกิริยาเคมี การหมักโดยใช้ตัวเร่ง การระเบิด เป็นต้น 8.2 การจัดจำแนกสาร (Classfication of matter) การจัดจำแนกสาร (Classfication of matter) คือ การจัดสารออกเป็นหมวดหมู่เพื่อ สะดวกต่อการนำไปใช้ และการศึกษาสมบัติของสารซึ่งมีอยู่จำนวนมาก การจำแนกสารเป็น หมวดหมู่สามารถนำสมบัติต่างๆ ของสารมาใช้เป็นเกณฑ์ในการจำแนก ซึ่งสามารถจำแนกโดย ใช้สถานะเป็นเกณฑ์และเนื้อสารเป็นเกณฑ์ได้ ดังนี้

8.2.1 การจำแนกสารโดยใช้สถานะเป็นเกณฑ์ (States) สามารถจำแนกได้ 3 สถานะ ประกอบด้วย ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ซึ่งแต่ละสถานะจะแตกต่างกันแล้วแต่สภาวะ แก๊ส มีปริมาตรและรูปร่างไม่คงที่ ทั้งนี้รูปร่างจะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ แรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลน้อยมากสามารถอัดแก๊สให้มีปริมาตรลดลงหรือขยายให้ใหญ่ขึ้นได้ ของเหลวมีปริมาตรคงที่โดยไม่ขึ้นกับปริมาตรของภาชนะ แต่มีรูปร่างเปลี่ยนไปตามภาชนะที่ บรรจุ โมเลกุลห่างกันมากกว่าของแข็งแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของแข็ง ของแข็งมีลักษณะเนื้อแข็ง มีปริมาตรและรูปร่างคงที่ เนื่องจากมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง โมเลกุลทำให้โมเลกุลอยู่ชิดกันมาก สารที่อยู่ในสถานะต่างกันจะมีสมบัติต่างกัน เพราะการจัดตัวของโมเลกุลในสารแตกต่างกัน โมเลกุลของสารในสถานะแก๊สนั้นอยู่ห่างกันมาก ทำให้มีการเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วสูง และ ชนกันเองหรือชนกับผนังของภาชนะที่บรรจุอยู่ตลอดเวลา ส่วนของเหลวมีโมเลกุลอยู่กัน อย่างหนาแน่นมากกว่าแก๊ส แต่ยังคงเคลื่อนที่ได้เร็ว มีการชนกันไปมา จึงเทของเหลวให้ ไหลได้ ส่วนของแข็งมีโมเลกุลอยู่หนาแน่นมากและมีการจัดตัวที่แน่นอน การเคลื่อนตัวของ โมเลกุลมีน้อยหรือไม่มีเลย ของแข็งจึงมีรูปร่างแน่นอน การจำแนกสารโดยใช้สถานะเป็นเกณฑ์ แก๊ส (gas) ของเหลว (Liquid) ของแข็ง (Solid) - มีรูปร่างไม่แน่นอน - มีรูปร่างเปลี่ยนไปตาม - มีรูปร่างแน่นอน - แรงยึดเหนี่ยวระหว่าง - มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง ภาชนะที่บรรจุ โมเลกุลสูง เช่น เหล็ก โมเลกุลน้อยมาก เช่น - โมเลกุลห่างกันมากกว่า ตะกั่ว ทองแดง สังกะสี แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สออกซิเจน ของแข็ง เงิน แก๊สคลอรีน - มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง โมเลกุลน้อยกว่ของแข็ง เช่น น้ำ แอลกอฮอล์

8.2.2 การจำแนกสารโดยใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ (Gross property) สามารถจัดจำแนก โดยสรุปเป็นภาพที่ 8.2 ได้ ดังนี้ 8.2.2.1 สารเนื้อเดียว (Homogeneous substance) เป็นสารที่มีลักษณะและสมบัติของเนื้อ สารเหมือนกันทั้งมวลสาร สารเนื้อเดียวจำแนกได้เป็น สารบริสุทธิ์ (Pure substance) และ สารละลาย (Solution) 1) สารบริสุทธิ์ (Pure substance) เป็นสารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารเพียงอย่างเดียว ไม่มีสารอื่นเจือปน อาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส อาจเป็นธาตุหรือสารประกอบก็ได้ เช่น เหล็ก (Fe) ทองแดง (Cu) น้ำ (H2O) ออกซิเจน (O2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ฯลฯ สารบริสุทธิ์ แบ่งได้ 2 ชนิด คือ 1.1) ธาตุ (Element) หมายถึง สารบริสุทธิ์ที่มีองค์ประกอบอย่างเดียว ธาตุไม่สามารถจะนำมาแยกสลายให้กลายเป็นสารอื่นโดยวิธีการทางเคมี ธาตุประกอบด้วย 3 ชนิด - ธาตุโลหะ (metal) ธาตุโลหะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอท ที่เป็น ของเหลว) มีผิวที่มันวาว นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง (ช่วง อุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก) ได้แก่ โซเดียม (Na) เหล็ก (Fe) แคลเซียม (Ca) อะลูมิเนียม (Al) สังกะสี (Zn) ดีบุก (Sn) ฯ

- ธาตุอโลหะ (Non metal) มีได้ทั้งสามสถานะ สมบัติส่วนใหญ่ จะตรงข้ามกับโลหะ เช่น ผิวไม่มันวาว นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ไม่ดี จุดเดือดและ จุดหลอมเหลวต่ำ ได้แก่ คาร์บอน (C) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) โบรมีน (Br) ออกซิเจน (O) คลอรีน (Cl) ฯ - ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) เป็นธาตุกึ่งตัวนำ สามารถนำไฟฟ้าได้เฉพาะในภาวะหนึ่ง เท่านั้น ได้แก่ โบรอน (B) ซิลิคอน (Si) เป็นต้น 1.2) สารประกอบ (Compound) หมายถึง สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวที่เกิดจากธาตุตั้งแต่สอง ชนิดขึ้นไปเป็นองค์ประกอบ สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของธาตุโดยวิธีการทางเคมี สามารถแยกสลายให้เกิดเป็นสารใหม่หรือกลับคืนเป็นธาตุเดิมได้ สารประกอบจะมีสมบัติ เฉพาะตัวที่แตกต่างจากธาตุเดิม เช่น โซเดียมคลอไรด์ หรือเกลือแกง (NaCl) เป็น สารประกอบ ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยากันระหว่างโซเดียม (Na) และคลอรีน (Cl) และมีสมบัติแตกต่างไปจากเดิม (Na) + (CI) (NaCI) โซเดียม คลอรีน โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) 2) สารละลาย (Solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวซึ่งเกิดจากการรวมกันของสารบริสุทธิ์ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปในอัตราส่วนที่ไม่แน่นอนโดยยังคงสมบัติของสารเดิมไว้ สารละลาย ประกอบด้วย ตัวทำละลาย (Solvent) และตัวละลาย (Solute) ซึ่งรวมเป็นเนื้อเดียว อาจ อยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ถ้าสารละลายที่เกิดจากตัวทำละลายและตัวละลายอยู่ในสถานะเดียวกัน ถือว่าสารที่มีปริมาณน้อยกว่าเป็นตัวละลาย และสารที่มีปริมาณมากกว่าเป็นตัวทำละลาย เช่น ทองคำร้อยละ 90 เกิดจากทองคำเป็นตัวทำละลายและทองแดงเป็นตัวละลาย

สารละลายมี 3 สถานะ คือ 2.1) สารละลายที่มีลักษณะเป็นของแข็ง เกิดจากตัวทำละลายและตัวละลาย เป็นของแข็ง 2.2) สารละลายที่สภาพเป็นของเหลวเกิดจากตัวทำละลาย และตัวละลาย เป็นของเหลวทั้ง คู่ หรือเกิดจากตัวทำละลายเป็นของเหลวและตัวละลายเป็นของแข็งหรือแก๊ส 2.3) สารละลายที่มีสถานะเป็นแก๊สเกิดจากตัวทำละลายและตัวละลายที่เป็นแก๊สทั้งคู่ ตารางที่ 8.1 : ชนิดของสารละลายในชีวิตประจำวัน สถานะ สารละลาย ตัวทำละลาย ประโยชน์ ตัวละลาย ของแข็ง นาก เครื่องประดับ ทองแดง ทองคำ ของแข็ง ทองสัมฤทธิ์ ระฆัง ทองแดง ดีบุก ของแข็ง ฟิวส์ อุปกรณ์ไฟฟ้า บิทมัส ตะกั่ว  ดีบุก ของแข็ง ทองเหลือง ภาชนะ เครื่องใช้ ทองแดง สังกะสี ของเหลว น้ำอัดลม เครื่องดื่ม น้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์  ของเหลว ทิงเจอร์ไอโอดีน น้ำตาล ใส่แผล เอทิลแอลกอฮอล์ ของเหลว ชแลค เกล็ดไอโอดีน ทาไม้ เมทิลแอลกอฮอล์ แก๊ส อากาศ ชแลค ใช้ดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต แก๊สไนโตรเจน แก๊ส แก๊สหุงต้ม แก๊สออกซิเจน ใช้หุงต้ม  แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เติมรถยนต์ แก๊สโพรเพน แก๊สบิวเทน

8.2.2.2 สารเนื้อผสม (Heterogeneous substance) หมายถึง สารที่มีลักษณะ เนื้อสารที่ไม่ผสมกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สารแต่ละชนิดยังคงแสดงสมบัติของสารเดิม เพราะเป็นการรวมกันทางกายภาพ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้น สามารถสังเกตได้ ด้วยตาเปล่า และสามารถแยกสารเหล่านั้นออกจากกันได้ด้วยวิธีทางกายภาพธรรมดา โดย ไม่ทำให้สมบัติเดิมเปลี่ยนแปลงไป สารเนื้อผสมมีได้ทั้ง 3 สถานะ ได้แก่ - สารเนื้อผสมสถานะของแข็ง เช่น ทราย ดิน คอนกรีตฯลฯ - สารเนื้อผสมสถานะของเหลว เช่น น้ำแป้งมัน น้ำคลอง น้ำโคลน ฯลฯ - สารเนื้อผสมสถานะแก๊ส เช่น ฝุ่นละออง เขม่า ควันดำในอากาศ ฯลฯ 1) สารแขวนลอย (Suspension) เป็นสารเนื้อผสมที่อนุภาคของแข็งมีขนาดใหญ่มากกว่า 1x10-4 เซนติเมตร อยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวที่อนุภาคไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน มองเห็น สารผสมได้ชัดเจน เมื่อตั้งทิ้งไว้จะตกตะกอนเพราะอนุภาคของสารแขวนลอยมีขนาดใหญ่ อนุภาคของสารแขวนลอยไม่สามารถผ่านกระดาษกรองและเซลโลเฟนได้ เช่น ยาแก้ปวดท้อง ยาลดกรด น้ำแป้งมัน น้ำคลอง น้ำโคลน ผงถ่านในน้ำ ฯลฯ

2) คอลลอยด์ (Colloid) เป็นสารที่เกิดจากการรวมตัวกันของสารตั้งแต่ 2 ชนิด ที่ไม่รวมกันเป็นเนื้อเดียวกัน มีลักษณะมัวหรือขุ่น ไม่ตกตะกอน อนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-7 ถึง 10-4 เซนติเมตร สามารถลอดผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถลอดผ่าน เซลโลเฟน อนุภาคของสารคอลลอยด์ มีขนาดเล็กกว่าสารแขวนลอยแต่มีขนาดใหญ่กว่า สารละลาย สิ่งที่อยู่รอบๆ ตัวเรามีมากมายที่จัดว่าเป็นพวกคอลลอยด์ เช่น ควัน หมอก เมฆ ฝุ่นละออง มีปรากฏการณ์อย่างหนึ่งที่เราสามารถทดสอบได้ โดยสังเกตแสงเมื่อผ่านเข้าไป ในสารที่เป็นคอลลอยด์จะมองเห็นลำแสงชัดเจน ซึ่งเรียกว่า ปรากฏการณ์ทินดอลล์ พบโดย จอห์น ทินดอลล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวไอริช เกิดจากอนุภาคในสารคอลลอยด์ที่ขนาดใหญ่ พอที่แสงจะตกกระทบแล้วเกิดการกระจายแสงออกทุกทิศทาง เราเรียกว่า การกระเจิงของ แสง ซึ่งจะไม่เกิดกับสารละลาย ซึ่งจะไม่เกิดกับสารละลาย เพราะมีอนุภาคขนาดเล็กแสงจึง ผ่านไปได้โดยไม่ตกกระทบ

2.1) คอลลอยด์ที่เกิดจากสารที่เป็นของแข็ง มีโมเลกุลขนาดเล็กกระจายอยู่ในสาร ที่เป็น ตัวกลางที่เป็นของเหลว เช่น โปรตีนในน้ำแป้ง ยาลดกรด ที่ทำมาจากแมกนีเซียมไฮดรอก ไซด์ เรียกคอลลอยด์พวกนี้ว่า โซล (Sols) 2.2) คอลลอยด์ที่เกิดจากสารที่เป็นของแข็งมีโมเลกุลขนาดใหญ่กระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็น ของเหลว มีลักษณะเหนียวหนืด เช่น แยม เจลลี่ กาว วุ้น ยาสีฟัน ฯ เรียก คอลลอยด์พวก นี้ว่า เจล (Jel)

2.3) คอลลอยด์ที่เกิดจากของเหลวและของแข็งกระจายในแก๊ส เช่น หมอก สเปรย์ ควันไฟ ฝุ่นละออง คอลลอยด์พวกนี้เรียกว่า แอโรซอล (Aerosol 2.4) คอลลอยด์ที่เกิดจากแก๊สกระจายในของแข็งหรือของเหลวเช่น ฟองสบู่ โฟมล้างหน้า ขนมตาล ขนมถ้วยฟู คอลลอยด์พวกนี้เรียกว่า โฟม (Foam) 2.5) คอลลอยด์ที่เกิดจากสารละลายที่เป็นของเหลวที่ไม่รวมตัวกันเป็นเนื้อเดียวกัน แต่มีการ ทำให้เกิดรวมตัวของสารละลายนั้น เช่นนำน้ำมาผสมน้ำมันโดยการเขย่าอย่างแรง เพื่อให้น้ำ กับน้ำมันแตกตัวเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กลง และสามารถละลายซึ่งกันและกันได้ แต่เมื่อ ตั้งทิ้งไว้นานๆ น้ำกับน้ำมันจะแยกตัวกันเหมือนเดิม คอลลอยด์พวกนี้เรียกว่า อิมัลชัน (Emulsion) หากเติมสารบางชนิดจะทำให้อิมัลชันรวมตัวกันและอยู่ตัวได้ เรียกสารนี้ว่า อิมัลซิฟายเออร์ (Emulsifier) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวประสานทำให้ของเหลวทั้ง 2 ชนิด แทรกกันอยู่ได้นาน

8.3 การแยกสารหรือการทำให้สารบริสุทธิ์ ในการเลือกวิธีแยกสารจะพิจารณาจากสมบัติที่แตกต่างกันของสารแต่ละชนิดที่ผสมกัน เป็นเกณฑ์ ยิ่งสมบัติของสารแตกต่างกันมาก ก็สามารถแยกสารออกจากกันได้ง่ายและ บริสุทธิ์ได้มาก วิธีการแยกสารทำได้หลายวิธี ดังนี้ 8.3.1 การกรอง (Filtration) เป็นวิธีที่ใช้แยกของแข็งออกจากของเหลว โดยที่ของแข็ง นั้นไม่ละลายอยู่ในของเหลว หรือแยกของแข็งที่ละลายน้ำและไม่ละลายน้ำซึ่งปนกันอยู่ ซึ่ง เมื่อเทสารผ่านกระดาษกรองของเหลวจะไหลลอดผ่านรูกระดาษกรองไปได้ ส่วนของแข็งจะ ถูกแยกอยู่บนกระดาษกรอง เช่น กรองกากมะพร้าวออกจากน้ำกะทิ กรองตะกอนดินออก จากน้ำโคลน ฯลฯ 8.3.2 การกลั่น ทำได้ 3 วิธี คือ 8.3.2.1 การกลั่นแบบธรรมดา (Simple distillation) เป็นวิธีการในการแยกสารองค์ ประกอบออกจากสารละลาย ใช้แยกตัวละลายและตัวทำละลายที่มีจุดเดือดที่แตกต่างกัน มากๆ เช่น น้ำเกลือ ประกอบด้วยตัวละลาย คือ โซเดียมคลอไรด์ ซึ่งมีจุดเดือดถึง 1,413 องศาเซลเซียส และน้ำมีจุดเดือดเพียง 100 องศาเซลเซียส เมื่อกลั่นเกลือออกมาก็จะมีแต่ เพียงน้ำเท่านั้นที่ระเหยกลายเป็นไอ เมื่อไอควบแน่นก็จะกลั่นตัวเป็นน้ำที่บริสุทธิ์

8.3.2.2 การกลั่นแยกลำดับส่วน (Fractional distillation) เป็นวิธีการแยกของเหลว ที่สามารถระเหยได้ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป ที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันมาก กระบวนการกลั่นแยก ลำดับส่วนจะเป็นการนำไอของสารแต่ละส่วนไปควบแน่น แล้วนำไปกลั่นและควบแน่นซ้ำไป เรื่อยๆ ซึ่งเทียบได้กับการกลั่นแบบธรรมดาหลายๆ ครั้ง ความแตกต่างของการกลั่นแยก ลำดับส่วนกับการกลั่นแบบธรรมดาจะอยู่ที่คอลัมน์ของการกลั่นแยกลำดับส่วนจะมีลักษณะ เป็นชั้นซับซ้อนหลายๆชั้น ในขณะที่คอลัมน์แบบธรรมดาไม่มีความซับซ้อนของคอลัมน์

8.3.2.3 การกลั่นด้วยไอน้ำ (Steam distillation) เป็นการกลั่นแยกสารที่ระเหยง่าย ไม่ละลายน้ำออกจากสารที่ระเหยยากหรือสารที่มียางเหนียว โดยไอน้ำจะเป็นตัวพาสารที่ สกัดได้ซึ่งเป็นของเหลวที่แยกชั้นกับน้ำ และสามารถแยกสารผสมนี้ออกจากกันได้โดยใช้ กรวยแยก การกลั่นด้วยไอน้ำนี้นำมาใช้ในการสกัดน้ำมันหอมระเหยออกจากส่วนต่าง ๆ ของพืช เช่น ส่วนของดอก ใบ ผล เมล็ด และราก เป็นต้น เช่น การแยกสารหอมระเหย ออกจากผิวส้ม 8.3.3 การสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) เป็นวิธีทำสารให้บริสุทธิ์ หรือเป็นวิธีแยกสารออกจากกัน โดยอาศัยสมบัติการละลายที่แตกต่างกัน (สารต่างชนิดกัน จะสามารถละลายได้ในตัวทำละลายต่างชนิดกัน) ตัวอย่างการสกัดโดยใช้เอทานอลเป็นตัว ทำละลาย เช่น การสกัดน้ำมันหอมระเหยจากไพล ใบสะระแหน่ การสกัดโดยใช้น้ำร้อนเป็นตัว ทำละลาย เช่น การสกัดสีจากดอกอัญชัน การสกัดสีจากดอกกระเจี๊ยบ การสกัดกลิ่นหอม จากตะไคร้หอม การสกัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดกาแฟ การสกัดด้วยตัวทำละลายต้องเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสม จึงจะสกัดสารที่ต้องการได้ มาก ไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องการจะแยก และไม่เป็นพิษ

8.3.4 โครมาโทกราฟี (Chlomatography) เป็นวิธีการแยกสารที่ผสมกันใน ปริมาณน้อย ออกจากกันเป็นแถบสีโดยสารที่ละลายได้ดีกว่าจะเคลื่อนที่ไปบนตัวดูดซับ ได้ไกลจากจุดเริ่มต้นมากกว่า ซึ่งอาศัยสมบัติ 2 ประการ คือ - สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายได้ต่างกัน -สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับได้ต่างกัน

8.3.5 การตกผลึก (Crystallization) เป็นการแยกตัวละลายที่เป็นของแข็งออกจาก สารละลาย โดยอาศัยความสามารถในการละลายของสารที่แตกต่างกัน โดยทำให้เป็น สารละลายอิ่มตัวที่อุณหภูมิสูงและเมื่อลดอุณหภูมิลง สารที่มีความสามารถในการละลายต่ำ จะตกผลึก 8.3 การเปลี่ยนแปลงของสาร การเปลี่ยนแปลงของสารจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ 8.3.1 การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (physical changes) เป็นการเปลี่ยนแปลง ที่องค์ประกอบของสารทั้งก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงยังคงเดิม เช่น การเปลี่ยนสถานะ การระเหยของน้ำ เป็นการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอ ซึ่งของเหลวและไอของน้ำมีองค์ประกอบเหมือนกัน คือ H2O หรือในกรณีของการนำน้ำตาลทรายละลายลงในเอทานอลเราก็สามารถแยกน้ำตาลและเอทานอลออกจากกัน ได้ โดยนำสารละลายนั้นไปกลั่น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่มีสารใหม่เกิดขึ้น การเปลี่ยนสถานะของสารในธรรมชาติ สารแต่ละชนิดจะปรากฏอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส สารสามารถเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นสถานะหนึ่งได้ และสามารถทำให้กลับมาอยู่ใน สถานะเดิมได้อีก เช่น ไอน้ำเปลี่ยนเป็นหยดน้ำ น้ำแข็งละลายเป็นน้ำ หรือน้ำกลายเป็นไอ ในชีวิตประจำวันได้ นำหลักการการเปลี่ยนสถานะของสารมาใช้ประโยชน์หลายอย่าง ทั้งการบริโภค อุปโภค และใช้เป็นเครื่อง ประกอบกิจกรรมต่างๆ มากมาย เช่น - การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแข็งเป็นของเหลว เช่น การหล่อเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆโดยนำสารที่ จะหล่อมาหลอมเหลวแล้วใส่ในแม่พิมพ์ การทำน้ำเชื่อมจากน้ำตาลมะพร้าว การหล่อเทียน การหล่อรูป ปั้นทองเหลือง เป็นต้น - การเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวเป็นแก๊ส เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้าจากแรงดัน ไอน้ำ เป็นต้น

- การเปลี่ยนสถานะของสารจากแก๊สเป็นของเหลว เช่น การทำไนโตรเจนเหลว การสกัดน้ำมันหอมระเหย กระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม เป็นต้น - การเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวเป็นของแข็ง เช่น การทำไอศกรีม การทำน้ำแข็ง การทำน้ำแข็งแห้ง เป็นต้น - การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแข็งเป็นแก๊ส เช่น การระเหิดของก้อนดับกลิ่น 8.3.2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี หรือเรียกว่าปฏิกิริยาเคมี (chemical reactions) เป็นการเปลี่ยนแปลงของสารที่เกิดจากการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับสารอื่นแล้วทำให้เกิดสารใหม่ ที่มีสมบัติและ องค์ประกอบไม่เหมือนสารเดิม สารที่เกิดขึ้นใหม่สามารถสังเกตไดง าย เชน เกิดตะกอน มีแกส สีของสารเปลี่ยน ไป เชน - ปฏิกิริยาระหวา งลวดแมกนีเซียม กับสารละลายกรดไฮโดรคลอริกไดแกส เกิดขึ้น ตามสมการ Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) - ปฏิกิริยาระหวา งสารละลายโซเดียมคลอไรดก ับซิลเวอรไนเตรต ไดต ะกอนสีขาวเกิดขึ้น ตามสมการ NaCl (aq) + AgNO3 (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq) สารและสมบัติของสาร สาร (Substance) หมายถึง สิ่งที่มีมวล ต้องการที่อยู่ สัมผัสได้ และเราศึกษาจนทราบสมบัติของสารนั้น มีทั้งสถานะ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส สมบัติสาร (Properties of matte) หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสารแต่ละชนิด ที่สามารถบ่งบอกว่าสารชนิดนั้นคืออะไร ซึ่งสมบัติของสารบางชนิดก็สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น สี กลิ่น รส สถานะ เป็นต้น แต่สมบัติของสารบางชนิดก็ต้องใช้เครื่องมือในการตรวจสอบสมบัติของสาร เช่น ความสามารถใน การนำไฟฟ้า การจัดจำแนกสาร (Classfication of matter) คือการจัดสารออกเป็นหมวดหมู่อย่างมีระเบียบ เพื่อสะดวกต่อการ จดจำและนำไปใช้ และเพื่อสะดวกในการศึกษาสมบัติของสารที่มีอยู่ เป็นจำนวนมาก ซึ่งสามารถจำแนกโดยใช้ สถานะเป็นเกณฑ์ และเนื้อสารเป็นเกณฑ์ได้ ดังนี้

1. การจำแนกสารโดยใช้สถานะเป็นเกณฑ์ (States) สามารถจำแนกได้ 3 สถานะประกอบด้วย ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส 2. การจำแนกสารออกเป็นหมวดหมู่โดยใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ (Gross property) สามารถจัดจำแนกได้ ดังนี้ 2.1 สารเนื้อเดียว (Homogeneous substance) หมายถึง สารที่มีลักษณะของเนื้อสารและสมบัติเหมือนกัน ทั้งมวลของสาร จำแนกได้เป็น 2.1.1 สารบริสุทธิ์ (Pure substance) เป็นสารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารเพียง อย่างเดียวไม่มีสารอื่นเจือปนแบ่งได้ 2 ชนิด คือ 1) ธาตุ (Element) ประกอบด้วย ธาตุโลหะ (metal) ธาตุอโลหะ (Non metal) ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) 2) สารประกอบ (Compound) หมายถึง สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวที่เกิดจากธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปเป็นองค์ ประกอบ สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของธาตุโดยวิธีการทางเคมี สามารถแยกสลายให้เกิดเป็นสารใหม่ หรือกลับคืนเป็นธาตุเดิมได้ 2.1.2 สารละลาย (Solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวซึ่งเกิดจากการรวมกัน ของสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปในอัตราส่วนที่ไม่แน่นอนโดยยังคงสมบัติของสารเดิมไว้ 2.2 สารเนื้อผสม (Heterogeneous substance) หมายถึง สารที่มีลักษณะของเนื้อสาร ที่คละปนกันไม่ผสมกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สารแต่ละชนิดนั้นยังคงแสดงสมบัติของสารเดิม เพราะเป็นการ รวมกันทางกายภาพ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้น 2.2.1 สารแขวนลอย (Suspension) เป็นสารผสมที่อนุภาคของแข็งมีขนาดใหญ่กว่า 1x10-4เซนติเมตร แขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว เช่น น้ำแป้งมัน ยาธาตุ น้ำโคลน ฯลฯ 2.2.2 คอลลอยด์ (Colloid) เป็นสารเนื้อเดียวที่เกิดจากการรวมตัวกันทางกายภาพ ของสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป มีขนาดประมาณ 10-7 ถึง 10-4 เซนติเมตร เมื่อผ่านลำแสงเข้าไปในคอลลอยด์ จะเกิดการกระเจิงของแสง ทำให้มองเห็นลำแสงได้อย่างชัดเจน เรียกว่า ปรากฏการณ์ทินดอลล์ (Tyndall effect) เช่น น้ำนมสด เมฆ หมอก ฯลฯ การแยกสารหรือการทำให้สารบริสุทธิ์ ในการเลือกวิธีแยกสารที่ผสมกันอยู่จะอาศัยสมบัติที่แตกต่างกันของสารแต่ละชนิดที่ผสมกันเป็นเกณฑ์ ยิ่ง สมบัติแตกต่างกันมากก็สามารถแยกออกจากกันได้ง่ายและบริสุทธิ์ได้มาก วิธีแยกสารทำได้หลายวิธี ได้แก่ 1. การกรอง 2. การกลั่น 3. การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ 4.การสกัดด้วยตัวทำละลาย 5.การตกผลึก 6.โครมาโทกราฟี

การเปลี่ยนแปลงของสารจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ 1.การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (physical changes) เป็นการเปลี่ยนแปลงที่องค์ประกอบของสารก่อนและ หลังการเปลี่ยนแปลงยังคงสมบัติเหมือนเดิม 2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี (chemical reactions) เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้องค์ประกอบของสารเปลี่ยน ไปทำให้เกิดสารใหม่ เอกสารอ้างอิง ชัยพร จิตรอารี. วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาทักษะชีวิต. กรุงเทพฯ : ศูนย์ส่งเสริมวิชาการ, 2556 ภิญญดา อยู่สำราญ. วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาทักษะชีวิต. กรุงเทพฯ : ศูนย์ส่งเสริมอาชีวะ, 2556. วิวัฒน์ รอดเกิด. วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาทักษะชีวิต. กรุงเทพฯ : ศูนย์หนังสือเมืองไทย, 2558. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ. สาระการเรียนรู้พื้นฐาน และสมบัติของสาร. พิมพ์ครั้งที่ 6. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว, 2552. สุธน เสถียรยานนท์. คู่มือสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์พื้นฐาน (O-NET) สารและสมบัติของสาร. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์อมรการพิมพ์, 2554. ไสว ฟักขาว และคณะ. สาระการเรียนรู้พื้นฐานและสมบัติของสาร. พิมพ์ครั้งที่ 6. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว 2552. อินทิรา หาญพงษ์พันธุ์และ บัญชา พูลโภคา. เอกสารประกอบการสอนโครงการเปิดประตูสู่ มหาวิทยาลัย. กรุงเทพฯ :จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, มปป.