สารบริสุทธิ์

หน่วยที่ 2 สารบรสิ ทุ ธ์ิ สาร สารเนื้อเดยี ว สารเนื้อผสม สารบริสุทธ์ิ สารละลาย สารแขวนลอย สารคอลลอยด์ ธาตุ สารประกอบ โลหะ อโลหะ กงึ่ โลหะ

บทท่ี 1 สมบัตสิ ารบริสุทธ์ิ สารบริสทุ ธิ์ คอื ประกอบดว้ ยสารเพยี งชนดิ เดียว อาจเป็น ของแขง็ ของเหลว ตวั อยา่ งธาตุ หรอื แก๊ส ก็ได้ เช่น เหล็ก ทองแดง น้า นา้ ตาล ซง่ึ ยงั แบ่งยอ่ ยไดเ้ ปน็ ธาตุ และสารประกอบ Li = (ลเิ ทยี ม) โลหะ Na = (โซเดยี ม) Fe = (ไอออน) ธาตุ สารประกอบ อโลหะ B = (โบรอน) กึง่ โลหะ โลหะ กง่ึ โลหะ Si = (ซลิ กิ อน) อโลหะ As = (สารหน)ู F = (ฟลอู อรนี ) Cl = (คลอรนี ) Br = (โบรมนี )

1. จดุ เดือดจดุ หลอมเหลว จดุ เดือด อุณหภูมิท่ี ของเหลว เปล่ียนสถานะเปน็ แกส๊ สารบริสุทธิ์ จดุ เดอื ด จุดหลอมเหลว อณุ หภูมทิ ่ี ของแขง็ เปลย่ี นสถานะเปน็ ของเหลว จดุ หลอมเหลว คงที่ อุณหภูมิ อุณหภมู ิ สารละลาย สารบรสิ ทุ ธ์ิ สารละลาย สารบรสิ ทุ ธิ์ จุดเดอื ด จดุ หลอมเหลว จากกราฟ สรุปได้วา่ จุดเดือด ของ สารละลาย สงู กว่า สารบริสทุ ธ์ิ จดุ หลอมเหลว ของ สารละลาย ตา่้ กว่า สารบริสทุ ธิ์

เกร็ดความรู้ สูตรโครงสรา้ ง กลีเซอรอล (glycerol) กลเี ซอรอล (glycerol)  เป็นสารบรสิ ทุ ธทิ ่ีถกู คน้ พบคร้ังแรกเมอื่ ปี พ.ศ. 2342 กลีเซอรอล จากการทดลองสกดั นา้ มนั มะกอก โดยนกั เคมชี าวสวเี ดน ชอ่ื คาร์ล ดบั บลวิ ซลี (Carl W. Scheele)  ปัจจุบันใชก้ ลเี ซอรอลเป็นสารต้งั ต้น ท่ีส้าคญั ในอตุ สาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตสบู่ การผลติ ยา การผลติ เครือ่ งสา้ อาง  กลเี ซอรอล เป็นของเหลวข้น หนืด ไม่มีสี มรี สหวาน มีจุดหลอมเหลว 18 ocและจดุ เดือด 290 oc ละลายในน้าและแอลกอฮอล์  กลเี ซอรอลสามารถผลิตได้จากกระบวนการผลิตน้ามนั ไบโอดีเซล นอกจากนีย้ ังผลติ ไดจ้ ากปฏกิ ิรยิ าเคมีอนื่ ๆ อีกดว้ ย

เกรด็ ความรู้ จดุ เดือด และ จุดหลอมเหลว ของสาร จดุ เดือดของนา้ ทคี่ วามดนั ตา่ งๆ 1. ขึ้นอยกู่ ับความบริสทุ ธ์ิ ความดนั จุดเดอื ด ความดนั จดุ เดือด (kPa) (oc) (kPa) (oc) 2. ขึ้นอย่กู บั ความดนั บรรยากาศ 3.5 26.4 101.3 100.0 13.8 52.2 137.9 109.0 ณ ความดนั บรรยากาศ ทีร่ ะดบั ทะเล 27.6 67.2 193.1 119.0 มคี า่ 1 บรรยากาศ (atm) 48.3 80.4 275.8 131.0 69.0 89.6 303.4 134.0 หรือ 101.3 กโิ ลปาสกาล (kPa) 82.7 94.4 358.5 140.0 น้าบริสุทธิ์ มีจดุ เดือดท่ีอุณหภมู ิ 100 oc แตเ่ มอื่ ความดันบรรยากาศ เพมิ่ ข้ึนหรือลดลง จุดเดอื ดของนา้ บรสิ ทุ ธิ์ กจ็ ะมคี า่ เปลีย่ น ไปดังตาราง

เกรด็ ความรู้ ความดนั บรรยากาศ (atmospheric pressure) ล้าอากาศ มวล 104 กิโลกรมั (kg) คือ ล้าอากาศ มวล 104 กโิ ลกรัม (kg) กดลงบนพน้ื กดลงบนพื้นโลกขนาด 1 ตารางเมตร (m2) โลกขนาด 1 ตารางเมตร (m2) ด้วยแรงโน้มถว่ งใน แนวตั้งฉาก ท้าให้พื้นผวิ โลกมีความดัน 1 บรรยากาศ แรงโนม้ ถว่ ง (g) (atm) ความดันบรรยากาศสามารถวัดค่าไดด้ ้วย “บารอมเิ ตอร์” มีหนว่ ยเป็น บรรยากาศ (atm) ซงึ่ มี ความดนั 1 atm ท่พี ้ืนผิว ค่าเท่ากบั 101.3 กโิ ลปาสกาล (kPa) หรอื เทา่ กับ 101,325 ปาสกาล (Pa)

2. ความหนาแนน่ ความหนาแนน่ เป็นการวัดมวลตอ่ หนง่ึ หนว่ ยปริมาตร ถา้ ใช้มวลของสารเป็น หนว่ ยกรัม (g) ปริมาตรของสารจะใช้หนว่ ย ลกู บาศกเ์ ซนติเมตร cm3 ถ้าใช้มวลของสารเป็น หน่วยกรมั (kg) ปรมิ าตรของสารจะใช้หนว่ ย ลูกบาศกเ์ มตร m3 การคา้ นวณความหนาแนน่ ของสาร (D) = มวล (g) = มวล (kg) ปริมาตร (cm3) ปริมาตร (m3)

ตวั อยา่ งโจทย์ : ความหนาแนน่ ตวั อยา่ งโจทย์ 1 ตัวอยา่ งโจทย์ 2 วตั ถชุ นดิ หน่งึ มมี วล 100 กรัม ปริมาตร 200 กลอ่ งพลาสตกิ ใบหน่ึงมวล 400 กรมั ปริมาตร 200 ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร กลอ่ งพลาสตกิ น้มี ีความหนาแนน่ เทา่ ใด ลกู บาศกเ์ ซนตเิ มตร วัตถุชิ้นนม้ี ีความหนาแนน่ เท่าใด แนวคดิ มวล (g) แนวคิด มวล (g) ปรมิ าตร (cm3) ปรมิ าตร (cm3) ความหนาแน่นของวัตถุ (D) = ความหนาแนน่ ของกล่อง (D) = 100 (g) 400 (g) = 200 (cm3) = 200 (cm3) = 0.5 g/cm3 = 2 g/cm3 ดงั นน้ั วัตถุนี้มคี วามหนาแนน่ เทา่ กบั 0.5 g/cm3 ดังนัน้ กล่องใบนี้มคี วามหนาแนน่ เทา่ กบั 2 g/cm3

ตารางแสดง ความหนาแนน่ ของสารบางชนดิ ท่คี วามดนั 1 บรรยากาศ ชนิดของสาร สถานะ ความหนาแนน่ (g/cm3) เกรด็ ความรู้ ไอนา้ (100 oC) แกส๊ 0.0006 ปรอท (Mercury:Hg) แกส๊ ไนโตรเจน แกส๊ 0.0012 - เป็นโลหะ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แกส๊ 0.0019 - เปน็ ของเหลวสขี าวคลา้ ยเงนิ ของเหลว 0.99 - เมือ่ แขง็ ตวั จะมีคณุ สมบัติ น้า ของเหลว คาร์บอนไดออกไซด์เหลว ของเหลว 1.18 คลา้ ยกับโลหะท่วั ไป ของแข็ง 13.60 - เป็นสาระสา้ คัญในการทา้ ปรอท ของแข็ง 0.92 นา้ แขง็ ของแขง็ 1.56 เทอร์โมมเิ ตอร์ นา้ แข็งแห้ง ของแข็ง 10.50 เงนิ 19.30 ทอง

เกร็ดความรู้ วัตถุลอยนา้ เน่อื งจากวัตถุนั้นมี วัตถลุ อยปร่มิ น้า เน่อื งจากวัตถุ วัตถุจมอยูใ่ ต้น้า เนือ่ งจากวตั ถุ ความหนาแนน่ นอ้ ยกวา่ น้า นั้นมคี วามหนาแน่นเท่ากับนา้ นั้นมีความหนาแน่นมากกวา่ นา้

ประเภทของพลาสตกิ ประเภทพลาสตกิ PETE HDPE PVC Polyethylene Terephthalate High-Density Polyethylene Polyvinyl Chloride (High-Density Polyethyคle่อnนeขา้)งแข็งและเหนยี ว ค่อนข้างนิ่มแต่เหนียวไม่แตกง่าย มสี มบัตหิ ลากหลาย สมบตั ิ สว่ นใหญ่ท้าให้มสี สี นั สวยงาม ทัง้ แขง็ นิ่ม สามารถท้าให้มี ไมเ่ ปราะแตกง่าย ทนสารเคมี นอกจากนี้ยงั ปอ้ งกนั สีสนั สวยงามได้ และสว่ นใหญ่จะใส การแพร่ผา่ นความชื้นได้ดี ขวดบรรจุน้าดื่ม ขวดนม ขวดแชมพูสระผม ขวดแปง้ เด็ก ท่อน้าประปา สายยางใสแบบนิ่ม ขวดนา้ มนั พืช และขวดน้าอัดลม ตวั อย่างการใช้งาน ขวดสบเู่ หลว ถงุ พลาสตกิ ทนรอ้ นชนดิ ข่นุ แผ่นฟลิ ์มสา้ หรบั หอ่ อาหาร และถุงหูหว้ิ แผ่นพลาสติกปูโตะ๊ อาหาร ขวดใสแ่ ชมพสู ระผมชนิดใส

ประเภทของพลาสตกิ ประเภทพลาสตกิ LDPE PP PS สมบตั ิ Low Density Polyethylene Polypropylene Polystyrene นม่ิ กวา่ HDPE แขง็ และเหนียว ใส แขง็ แต่เปราะ สามารถยึดตัวไดใ้ นระดับหนงึ่ ทนต่อแรงกระแทกได้ดี และแตกงา่ ย ท้าให้มีสสี ันสวยงามได้ ใส ฟลิ ม์ ส้าหรบั ห่ออาหาร กลอ่ ง ชาม จาน ถัง ตะกรา้ ภาชนส้าหรบั บรรจขุ องใช้ เช่น ซดี ีเพลง โฟมบรรจุ ตวั อยา่ งการใชง้ าน และห่อของ ถุงใส่ขนมปัง กระบอกสา้ หรบั ใสน่ ้าแชเ่ ย็น อาหาร โฟมกันกระแทก และถงุ เยน็ สา้ หรบั บรรจุอาหาร ถุงรอ้ นชนดิ ใส

การทดสอบพลาสตกิ ทดสอบดว้ ยนา้ พลาสติกทจี่ มนา้ พลาสติกทลี่ อยนา้ PETE / PVC/PS HDPE / LDPE / PP ทดสอบโดยการเผาดว้ ยลวดทองแดง ทดสอบโดยการขดู ดว้ ยเล็บ (Copper wire test) (scratch test) เปลวไฟสเี ขยี ว เปลวไฟสสี ม้ เกิดรอยขดู ขดี ไม่เกิดรอยขดู ขดี PVC PETE / PS HDPE / LDPE PP มตี อ่ สไลดถ์ ดั ไป

การทดสอบพลาสตกิ PETE / PS ทดสอบโดยการอบ ทดสอบด้วยสารเมทิลเอทลิ คีโตน (oven test) (Methyl Ethyl Ketone / MEK test) จุดหลอมเหลว จุดหลอมเหลว แช่ในสารละลาย 20 นาที ประมาณ ประมาณ ละลาย ไม่ละลาย 105 – 115 oc 120 – 130 oc PS PETE / พลาสตกิ ประเภทอน่ื ทดสอบด้วยความรอ้ น ( heat test) LDPE HDPE ใส่ในนา้ เดอื ด อ่อนตวั และบดิ เบ้ียว ไมอ่ อ่ นตัว PETE พลาสตกิ ประเภทอน่ื

บทท่ี 2 การจ้าแนกและองคป์ ระกอบของสารบรสิ ุทธ์ิ H ธาตุไฮโดรเจน : H อนุภาคมูลฐาน p+ = โปรตอน C คาร์บอน e- = อิเล็กตรอน O ธาตอุ อกซิเจน p+ , e- , n n =นิวตรอน อะตอม อนุภาคมลู ฐานรวมตวั กนั ด้วยอตั ราสว่ นตา่ งๆ ตัวอยา่ งธาตุ ธาตุ สารประกอบ ประกอบด้วยอะตอมชนดิ เดยี ว อะตอมต่างชนดิ กันมารวมตวั กัน สารบริสุทธ์ CO O CO O นา้ : H2O ตัวอยา่ ง คาร์บอนมอนอกไซด์ : CO คาร์บอนไดออกไซด์ : CO2 HH สารประกอบ

เกรด็ ความรู้ ?โมเลกลุ กับ สารประกอบ ธาตุ กบั สารประกอบ ต่างกนั อยา่ งไร โมเลกลุ : เกดิ จากอะตอมของธาตุมารวมกนั 1. ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียว จะเปน็ ชนิดเดยี วกนั หรือต่างชนดิ กไ็ ด้ ธาตุ 2. แยกออกโดยวธิ เี คมีไม่ได้ เชน่ O2 , N2 , H2 , O3 , I2 , CO2 , NH3 1. อะตอมตา่ งชนิดกนั มา 3. เขยี นแทนด้วยสัญลกั ษณ์ สารประกอบ : เกดิ จากอะตอมของธาตุ มารวมตัวกนั ต้ังแต่ เชน่ Na , C , K , Cl 2 ชนิด ขน้ึ ไป “ต่างชนดิ กัน” มารวมกัน สารประกอบ เช่น H2O , CO2 , HCl , NaOH , CaCO3 2. แยกออกโดยวธิ เี คมไี ด้ ดงั นน้ั สารประกอบท้งั หมด เปน็ “ โมเลกุล.” เชน่ การแยกนา้ ดว้ ยไฟฟา้ ได้ O2(g) กับ H2(g) 3. เขยี นแทนดว้ ยสูตรเคมี เชน่ SO2 , CO , H2SO4

ตัวอย่าง : ธาตุและสารประกอบ ธาตุ ข้อมลู ธาตุ หรอื สาร ธาตุท่เี ป็นองคป์ ระกอบ อัตราส่วน และสารประกอบ โมเลกุลของธาตุ ประกอบ จา้ นวนอะตอมของธาตุ น้า (H2O) ท่ีเปน็ องค์ประกอบ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แก๊สไนโตรเจน (N2) -  ไฮโดรเจน, ออกซเิ จน 2:1 แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) โซเดยี ม (Na) -  คาร์บอนไดออกไซด์, ออกซิเจน 1:2 โซเดยี มคลอไรด์ (NaCl)  - ไนโตรเจน 2 กลโู คส (C6H12O6) -  ไนโตรเจน, ออกซเิ จน 1:2 มเี ทน (CH4)  - โซเดยี ม 1 -  โซเดยี ม, คลอรีน 1:1 -  คาร์บอน, ไฮโดรเจน, ออกซิเจน 6 : 12 ; 6 -  คาร์บอน, ไฮโดรเจน 1:4

โครงสรา้ งอะตอม - นวิ เคลยี ส ประจไุ ฟฟา้ ของธาตมุ ี 3 แบบ - - + - - + + - จ้านวน e- เทา่ กับจ้านวน p+ + ++ - + - จึงหกั ลา้ งกันหมดพอดี - e-เคลอื่ นทร่ี อบ เปน็ กลางทางไฟฟา้ - นิวเคลยี ส - + - e- หายไป 1 ตวั ทา้ ใหจ้ ้านวน e- น้อยกว่าจ้านวน p+ ธาตุจึงเดน่ ประจุ 1+ -+ + โครงสรา้ งอะตอม : ประกอบด้วยอนภุ าคมลู ฐาน ดังน้ี ประจุไฟฟ้าเปน็ บวก + อนุภาคโปรตอน มปี ระจุ + - - + +--- e- เพิ่มมา 2 ตวั ท้าให้จา้ นวน e- - + มากกว่าจา้ นวน p+ ธาตุจงึ เด่นประจุ 2- อนภุ าคนวิ ตรอน เป็นกลางทางไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าเป็นลบ - อนุภาคอเิ ล็กตรอน มีประจุ -

สญั ลกั ษณน์ วิ เคลียรข์ องธาตุ A เลขมวล (Mass Number) ตวั อยา่ ง : การหาอนุภาคมลู ฐานของธาตุ คือ จา้ นวนโปรตอนและนวิ ตรอน xz 2131 Na p+ = z = 11 ( p+ + n ) n = A – Z = 23 – 11 = 12 สญั ลกั ษณข์ องธาตุ e- = p+ เมื่อธาตเุ ป็นกลาง = 11 เลขอะตอม (Atomic Number) 2131 Na+ p+ = z = 11 คือ จา้ นวนโปรตอน p+ n = A – Z = 23 – 11 = 12 e- ≠ p+ เนอื่ งจากเสยี e- ไป 1 อเิ ลก็ ตรอน ดังน้นั e- = 11 – 1 = 10 ตวั อยา่ ง : สัญลักษณน์ วิ เคลยี รข์ องธาตุ p+ = z = 16 n = A – Z = 32 – 16 = 16 2131 Na 2124Mg 12 C 4200Ca 3126S2- 6 e- ≠ p+ เนื่องจากรบั e- เพิ่มมา 2 อิเลก็ ตรอน ดงั นนั้ e- = 16 + 2 = 18



การจา้ แนกธาตแุ ละสมบตั ขิ องธาตุ สมบัติ สถานะ การน้าไฟฟา้ การน้าความรอ้ น จดุ เดอื ด คุณสมบัตเิ ฉพาะ จุดหลอมเหลว ชนิดของธาตุ เปน็ ของแขง็ ในสภาวะ น้าไฟฟา้ ได้ดี นา้ ความรอ้ นได้ดี - มคี วามมนั วาว ปกติ ยกเว้น ปรอท สงู มาก ยกเว้น - ยืดเป็นเสน้ หรอื โลหะ ปรอท จดุ เดอื ดจดุ ซึง่ เป็นของเหลว ตีเป็นแผน่ บางได้ หลอมเหลวตา้่ ก่งึ โลหะ ของแขง็ น้าไฟฟ้าได้บางชนิด นา้ ความรอ้ นได้ บางชนิดต้า่ เปราะ บางชนดิ สูง เช่น โบรอน บางชนดิ อโลหะ มที ั้ง 3 สถานะ ไมน่ ้าไฟฟ้า ไมน่ ้าความรอ้ น ตา่้ ยกเว้น คารบ์ อน - เปราะ ของแข็ง ของเหลว ยกเวน้ แกรไฟต์ หรอื น้าความรอ้ น ท่เี ปน็ โครงผลกึ - ไม่มันวาว และแกส๊ ไดน้ ้อย รา่ งตาข่าย

ตัวอย่างธาตุ โลหะ ปรอท (Hg) ทองคา้ (Au) แมกนีเซียม (Mg) อลูมิเนยี ม (Al) ทองแดง (Cu) กึ่งโลหะ ซิลิคอน (Si) พลวง (Sb) โบรอน (B) อโลหะ ก้ามะถัน (S) คาร์บอน (C) โบรมีนในสถานะแกส๊ (Br2)

ธาตกุ มั มนั ตรงั สี (Radioactive Element) ธาตุกมั มันตรังสี ตวั อยา่ งธาตกุ มั มนั ตรงั สแี ละการใชป้ ระโยชน์ เป็นธาตทุ มี่ อี งคป์ ระกอบภายใน C-14 คาร์บอน-14 ใชใ้ นการค้านวณหาอายุ นิวเคลียส (Nucleus) ไมเ่ สถยี ร I-131 ของโบราณวตั ถุหรืออายขุ องฟอสซลิ U-238 ส่งผลให้เกดิ การสลายตวั หรอื การปล่อย ไอโอดีน-131 ใชใ้ นการตดิ ตาม รังสขี องธาตุอยู่ตลอดเวลา เพื่อศกึ ษาและรักษาโรคตอ่ มไทรอยดเ์ ปน็ พิษ การแผ่รังสีของธาตุเปน็ กระบวนการปรับสมดุล ยเู รเนยี ม-238 ใชค้ วามร้อนจากปฏิกริ ิยา เพอื่ สร้างความเสถียรภายในธาตุ นวิ เคลยี รเ์ พื่อใชใ้ นการผลติ กระแสไฟฟ้า ธาตกุ มั มันตรงั สมี ักเปน็ ธาตทุ ่ีมีมวลมาก Co-60 โคบอลต์-60 ใช้ในการรกั ษาโรคมะเรง็ หรอื มเี ลขอะตอมสูงเกนิ กวา่ 82 Ra-226 เรเดียม-226 ใช้ในการรกั ษาโรคมะเร็ง