ใบความรู้ สสาร

ใบความรู้ สสารและการจาแนก สาร และ สมบตั ขิ องสาร สสาร ( Matter ) หมายถึงส่ิงท่ีมีมวล ตอ้ งการท่อี ยู่ และ สามารถสมั ผสั ไดโ้ ดยประสาทสมั ผสั ทงั้ 5 เช่น ดิน น้า อากาศ ฯลฯ ภายใน สสารเปน็ เนอ้ื ของสสาร เรยี กวา่ สาร ( Substance ) สาร ( Substance ) คอื สสารทที่ ราบสมบตั ิ หรือ สสารที่จะศึกษา ดังนนั้ จงึ เปน็ สสารที่ เฉพาะเจาะจง ซึง่ จะมีสมบตั ขิ องสาร 2 ประเภท คอื - สมบตั กิ ายภาพ ( Physical Property ) หมายถงึ สมบัติทสี่ ังเกตได้จากลกั ษณะภายนอก และ เกยี่ วกับวิธกี ารทางฟิสกิ ส์ เชน่ ความหนาแนน่ , จดุ เดือด , จดุ หลอมเหลว - สมบัตทิ างเคมี ( Chemistry Property ) หมายถงึ สมบัตทิ ่เี กดิ ขนึ้ จากการท้าปฏิกิรยิ าเคมี เช่น การ ติดไฟ , การเปน็ สนิม , ความเปน็ กรด - เบส ของสาร การเปลีย่ นแปลงสาร การเปลีย่ นแปลงสาร แบ่งออกเปน็ 2 รปู แบบ คอื - การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ( Physical Change ) หมายถึง การเปลย่ี นแปลงของสารที่เกยี่ วกบั สมบัติกายภาพ โดยไม่มผี ลต่อ องคป์ ระกอบภายใน และ ไมเ่ กดิ สารใหม่ เช่น การเปลี่ยนสถานะ , การละลาย น้า - การเปล่ยี นแปลงทางทางเคมี ( Chemistry Change ) หมายถงึ การเปลี่ยนแปลงของสารทเ่ี กีย่ วข้อง กบั สมบตั ทิ างเคมีซ่งึ มีผลตอ่ องคป์ ระกอบภายใน และจะมีสมบัติตา่ งไปจากเดมิ นัน่ คือ การเกดิ สารใหม่ เช่น กรดเกลอื ( HCl ) ท้าปฏิกิริยากบั ลวด แมกนเี ซยี ม ( Mg ) แลว้ เกดิ สารใหม่ คือ ก๊าซไฮโดรเจน ( H2 ) การจดั จาแนกสาร จะสามารถจ้าแนกออกเปน็ 4 กรณี ได้แก่ 1. การใช้สถานะเปน็ เกณฑ์ แบ่งออกเป็น 3 กล่มุ คือ - สถานะทเ่ี ปน็ ของแข็ง ( Solid ) จะมีรปู ร่าง และ ปริมาตรคงท่ี ซง่ึ อนภุ าคภายในจะอยูช่ ิดตดิ กนั เชน่ ดา่ งทบั ทิม ( KMnO4 ) , ทองแดง ( Cu ) - สถานะทเี่ ปน็ ของเหลว ( Liquid ) จะมีรปู รา่ งตามภาชนะท่บี รรจุ และ มีปรมิ าตรทีค่ งที่ ซ่ึงอนุภาค ภายในจะอยูช่ ดิ กันน้อยกวา่ ของแขง็ และ มสี มบตั ิเป็นของไหล เช่น นา้ มัน , แอลกอฮอล์ , ปรอท ( Hg ) ฯลฯ - สถานะที่เปน็ กา๊ ซ ( Gas ) จะมีรปู รา่ ง และ ปริมาตรทไ่ี ม่คงท่ี โดยรูปร่าง จะเปล่ยี นไปตามภาชนะท่ี บรรจุ อนุภาคภายในจะอยู่ ห่างกันมากท่สี ุด และ มสี มบตั ิเปน็ ของไหลได้ เช่น ก๊าซหงุ ตม้ , อากาศ 2. การใชเ้ นอื้ สารเปน็ เกณฑ์ จะมสี มบัติทางกายภาพของสารท่ไี ด้จากการสังเกตลกั ษณะความ แตกตา่ งของเนอื้ สาร ซงึ่ จะจา้ แนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คอื - สารเนอื้ เดยี ว ( Homogeneous Substance ) หมายถึง สารทม่ี ีเน้อื สารเหมือนกันทกุ ส่วน ท้าให้ สารมีสมบัติเหมอื นกันตลอดทุกสว่ น เชน่ แอลกอฮอล์ , ทองคา้ ( Au ) , โลหะบัดกรี - สารเน้อื ผสม ( Heterogeneous Substance ) หมายถึง สารท่ีมเี น้อื สารแตกต่างกนั ในแต่ละส่วน จะทา้ ใหส้ ารน้ันมสี มบตั ิ ไมเ่ หมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น น้าอบไทย , น้าคลอง ฯลฯ

3. การละลายน้าเป็นเกณฑ์ จะจา้ แนกได้ออกเป็น 3 กลมุ่ คอื - สารที่ละลายน้าได้ เชน่ เกลอื แกง ( NaCl ) , ดา่ งทบั ทมิ ( KMnO4 ) ฯลฯ - สารทล่ี ะลายน้าไดบ้ ้าง เชน่ กา๊ ซคลอรนี ( Cl2 ) , กา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ ( CO2 ) ฯลฯ - สารที่ไม่สามารถละลายน้าได้ เชน่ ก้ามะถัน ( S8 ) , เหลก็ ( Fe ) ฯลฯ 4. การนาไฟฟ้าเป็นเกณฑ์ จะจ้าแนกได้ออกเปน็ 2 กลุ่ม ได้แก่ - สารที่น้าไฟฟ้าได้ เชน่ ทองแดง ( Cu ) , น้าเกลือ ฯลฯ - สารท่ีไม่น้าไฟฟา้ เช่น หนิ ปูน ( CaCO3 ) , ก๊าซออกซิเจน ( O2 ) แตโ่ ดยส่วนใหญน่ กั เคมี จะแบง่ สารตามลกั ษณะเนือ้ สารเปน็ เกณฑ์ ดงั น้ี สารบริสุทธ์ิ ( Pure Substance ) คอื สารเน้อื เดยี วที่มีจดุ เดอื ด และ จดุ หลอมเหลวคงท่ี ธาตุ ( Element ) คอื สารบริสุทธทิ์ ่ีประกอบดว้ ยอะตอมเพยี งชนิดเดียวกนั เช่น คารบ์ อน ( C ) , ก้ามะถนั ( S8 ) สารประกอบ ( Compound Substance ) เกดิ จากธาตตุ ้งั แต่ 2 ชนิดขน้ึ ไปมารวมกัน โดยมีอตั ราสว่ น ในการร่วมกนั คงทีแ่ นน่ อนได้แก่ กรดน้าส้ม ( CH3COOH ) , กรดไฮโดรคลอรกิ ( HCl ) ฯลฯ ของผสม ( Mixture ) หมายถึง สารทเ่ี กิดจากการนา้ สารต้งั แต่ 2 ชนดิ ขนึ้ ไปมาผสมกันโดยไมจ่ า้ กัด สว่ นผสม และ ในการผสมกนั น้ันไม่มปี ฏิกิริยาเกดิ ข้นึ ระหวา่ งสารองค์ประกอบท่ีนา้ มาผสมกัน ซง่ึ มี 3 ประเภท

ได้แก่ 1. สารละลาย ( Solution Substance ) เปน็ สารเนื้อเดยี วท่ีมสี ดั สว่ นในการรวมกันของธาตุ หรือ สารประกอบไมค่ งทไ่ี มส่ ามารถเขยี นสตู รได้อยา่ งแนน่ อน และ มขี นาดอนภุ าคท่ีเล็กกวา่ 10-7 เซนติเมตร ซึ่งมี 3 สถานะ เชน่ อากาศ , น้าอดั ลม , นาก , และ โลหะผสม ทกุ ชนิด ฯลฯ ซ่งึ สารละลายจะแบ่งออกเปน็ 2 สว่ น ได้แก่ ตัวทา้ ละลาย ( Solvent ) และ ตัวถกู ละลาย ( Solute ) จะมีขอ้ สังเกต ดังน้ี - สารใดทม่ี ีปรมิ าณมากจะเป็นตวั ทาละลาย และ สารใดมีปรมิ าณน้อยจะเปน็ ตวั ถกู ละลาย เชน่ แอลกอฮอลฆ์ า่ เชื้อ มเี อทานอล 70 % และ นา้ ( H2O ) 30 % หมายความวา่ นา้ จะเปน็ ตัวถกู ละลาย และ เอทานอลเปน็ สารละลาย เพราะแอลกอฮอลม์ ีปรมิ าณตามเปอรเ์ ซนตท์ มี่ ากกวา่ น้า - สารใดทม่ี สี ถานะเชน่ เดยี วกบั สารละลายเปน็ ตัวทาละลาย เชน่ น้าเช่อื ม ซึง่ นา้ เชือ่ มจดั อยใู่ นสภาพทเ่ี ป็นของเหลว ( Liquid ) ดงั นน้ั จึงสรปุ ได้ว่า นา้ เปน็ ตัวท้าละลาย และ นา้ ตาลทราย ( C12H22O11 ) เปน็ ตัวถกู ละลาย 2. สารแขวนลอย ( Suspension Substance ) คือ สารที่เกดิ จากอนภุ าคขนาดเสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางท่ี มากกว่า 10-4 เซนติเมตร ซึ่งจะลอยกระจายอยใู่ นตัวกลางโดยอนุภาคทมี่ อี ยู่ในของผสมนั้นมขี นาดใหญ่ จงึ สามารถมองเห็นอนุภาคในของผสมไดอ้ ย่างชัดเจน เม่ือต้ังทงิ้ ไว้ อนภุ าคจะตกตะกอนลงมา ซ่งึ สารแขวนลอย นน้ั จะไม่สามารถผา่ นไดท้ ้ังกระดาษกรอง และ กระดาษเซลโลเฟน เช่น โคลน , นา้ อบไทย 3. คอลลอยด์ ( Colliod ) จะประกอบด้วยอนภุ าคขนาดเสน้ ผา่ ศนู ยก์ ลางระหวา่ ง 10-4 และ 10- 7 เซนติเมตร ซ่ึงจะไมม่ กี ารตกตะกอน สามารถกระเจิงแสงได้ ซงึ่ เรยี กปรากฏการณน์ ้วี า่ \" ปรากฏการณ์ ทนิ ดอลล์ \" และ ภายในอนุภาคกม็ ีการเคล่ือนท่ีแบบบราวนเ์ นียน( Brownian Movement ) กลา่ วคอื เปน็ การเคลือ่ นที่ทีไ่ มแ่ น่นอน ในแนวเสน้ ตรง ซง่ึ จะสามารถสอ่ งดูได้จากเครอื่ งที่เรียกว่า \" อัลตราไมโครสโคป \" ( Ultramicroscope ) ซ่งึ คอลลอยด์จะสามารถผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไมส่ ามารถผ่านกระดาษเซลโลเฟนได้ เช่น กาว , นมสด คอลลอยดใ์ นชีวิตประจาวนั คอลลอยดม์ หี ลายชนิด ดังน้ี ประเภทของคอลลอยด์ สถานะของอนภุ าค สถานะของตวั กลาง ตวั อยา่ ง แอโรซอล ของเหลว กา๊ ซ เมฆ , สเปรย์ , หมอก แอโรซอล ของแข็ง กา๊ ซ ควนั ไฟ , ฝุ่น อิมัลชัน ของเหลว ของเหลว นมสด , น้ากะทิ , สลดั เจล ของแข็ง ของเหลว เยลลี่ , ว้นุ , กาว , ยาสี ฟนั โฟม กา๊ ซ ของเหลว ฟองสบู่ , ครมี โกนหนวด โฟม ก๊าซ ของแขง็ เม็ดโฟม , สบู่ก้อน

คอลลอยด์ท่ีพบในชีวิตประจา้ วนั คอื อิมัลชนั ( Emulsion ) โดยอิมัลชัน คือ คอลลอยดท์ เ่ี กดิ ระหว่าง ของเหลว กับของเหลว ซ่งึ สามารถปนเปน็ เนอื้ เดียวกันได้โดยมีอมิ ลั ซฟิ ายเออร์ ( Emulsifier ) เปน็ ตวั ประสาน เช่น น้า + น้ามนั ( ไมส่ ามารถรวมตวั กนั ได้ ) ดงั นั้น น้าสบู่จงึ เปน็ อมิ ัลซิฟายเออร์เปน็ ตวั ประสานจึง สามารถรวมตัวกนั ได้ การทดสอบความบรสิ ทุ ธ์ิของสาร มี 3 ประเภท ได้แก่ 1. การหาจดุ เดือด ( Boiling Point ) การท่สี ารไม่บรสิ ุทธิ์ หรือ สารละลายจดุ เดือดไมค่ งท่ี เกดิ จาก อัตราส่วนระหว่างจ้านวนโมเลกุลของตัวถูกละลาย และ ตวั ท้าละลาย เปลย่ี นแปลงไปโมเลกลุ ท่มี จี ุดเดือดตา่้ จะ ระเหยไปเร็วกวา่ ทา้ ใหส้ ารท่มี จี ุดเดอื ดสงู ใน อัตราส่วนท่ี มากกวา่ จึงเปน็ ผลใหจ้ ุดเดอื ดสูงขนึ้ เรื่อย ๆ โดยดจู าก รูปทีแ่ สดงเปน็ กราฟ 2. การหาจดุ หลอมเหลว ( Melting Point ) จะสามารถทดสอบกบั สารที่บรสิ ุทธิ์ และสารท่ไี ม่ บริสุทธิไ์ ด้ โดย - สารบรสิ ทุ ธิจ์ ะมีจดุ หลอมเหลวคงที่ และ มอี ุณหภมู ชิ ว่ งการหลอมเหลวแคบ - สารไมบ่ รสิ ุทธ์ิจะมจี ุดหลอมเหลวไม่คงที่ และ มีอณุ หภูมิในช่วงการหลอมเหลวกวา้ งซง่ึ อุณหภมู ิฃ่ วงการหลอม หมายถึง อณุ หภมู ทิ ่สี ารเรมิ่ ต้นหลอมจนกระทงั่ สารน้นั หลอมหมดโดยในอุณหภูมิช่วงการ หลอม ถ้าแคบต้องไม่เกิน 2 องศาเซลเซียส โดยดจู ากรปู ทแ่ี สดงเปน็ กราฟ

3. การหาจุดเยือกแขง็ ( Freezing Point ) จะสามารถทดสอบกับสารบริสุทธ์ิ และ สารไม่บริสทุ ธิ์ ซ่ึงไม่ค่อยนิยม เพราะจะตอ้ ง ใช้เวลานานมากในการหาจุดเยอื กแขง็ โดย - สารบรสิ ทุ ธิจ์ ะมจี ดุ เยอื กแข็งคงที่ - สารไมบ่ ริสุทธ์ิจะมจี ดุ เยอื กแข็งไมค่ งที่ โดยดูจากรปู ท่ีแสดงเป็นกราฟ การแยกสาร ใชใ้ นการแยกสารประกอบซึง่ มี 7 วธิ ี ไดแ้ ก่ 1. การกลนั่ เหมาะส้าหรับแยกของเหลวท่ีปนเปน็ เน้อื เดียวกนั โดยทา้ ให้ของเหลวกลายเปน็ ไอ แลว้ ท้าให้ควบแนน่ เป็นของเหลวอกี แบ่งออก เป็น 2 ประเภท คอื - การกลน่ั ธรรมดา เหมาะสา้ หรับสารทมี่ ีจดุ เดอื ดตา่ งกนั ประมาณ 80 องศาเซลเซียส ขนึ้ ไป แต่ อุณหภูมติ ั้งแต่ 40 องศาเซลเซยี ส ก็จะเกิดกระบวนการแล้ว - การกลั่นลาดบั สว่ น เหมาะส้าหรบั สารท่ีมจี ดุ เดอื ดตา่ งกนั เพยี งเลก็ น้อย ซ่งึ จะมีขอ้ เสยี คือ จะใช้ พลงั งานเป็นจ้านวนมาก และมคี วามสลับซับซอ้ น การกล่นั ล้าดับส่วนบางครง้ั ไมไ่ ดแ้ ยกสารใหบ้ ริสทุ ธ์ิ แต่แยก เพ่ือประโยชน์ในการน้าไปใช้ เชน่ การแยกนา้ มนั ดิบ โดยจะแยกพวกทม่ี จี ดุ เดือดใกลเ้ คยี งไวด้ ้วยกนั แตถ่ า้ สาร ทม่ี จี ุดเดอื ดใกลเ้ คยี งกันมาก แต่ไม่มีเครือ่ งกลน่ั ล้าดบั ส่วนก็สามารถกลนั่ ไดด้ ว้ ยเคร่ืองกลัน่ ธรรมดา แต่จะต้อง กล่นั หลาย ๆ คร้งั จนกระท่ังจุดเดือด และจดุ หลอมเหลวคงท่ี

2. การใช้กรวยแยก เหมาะสมกบั สารท่ีเปน็ ของเหลว และ จะต้องเปน็ สารทไ่ี ม่ละลายตอ่ กนั หรือ จะต้องมีขัว้ ตา่ งกัน เชน่ น้า และ น้ามนั 3. การกรอง เหมาะส้าหรับของแขง็ ท่ีไมล่ ะลายน้า หรอื ของแข็งทล่ี ะลายน้า และ ไม่ละลายน้าปนอยดู่ ้วยกนั เชน่ หนิ ปนู และ น้า 4. การตกผลกึ เหมาะส้าหรับสารที่สามารถละลายไดเ้ ป็นปรากฏการณท์ ี่ตวั ถูกละลายท่เี ป็นของแขง็ แยกตัวออกจาก สารละลายได้เปน็ ของแขง็ ที่มรี ูปทรงเรขาคณติ โดยสารใด ๆ ท่ลี ะลายในนา้ อย่ใู นจดุ อ่ิมตวั จะตกเป็นผลึก ถา้ มากเกนิ พอจะเป็นการตกตะกอนของสาร

5. การสกดั ด้วยไอน้า เหมาะสมส้าหรับการสกดั พวกน้ามนั หอมระเหยจากพชื และ การทา้ น้าหอม ( CH3COOH2O ) โดยมี หลกั สา้ คัญ ดังนี้ - จดุ เดือดต่า้ จะระเหยง่าย ถ้าเปน็ สารที่มจี ุดเดอื ดสูง จะต้องการกลน่ั โดยอาศัยการเปล่ียนแปลงความดนั ในระบบ - สารสว่ นใหญไ่ ม่ละลายน้า 6. การสกัดดว้ ยตัวทาละลาย เหมาะสมกบั สารท่รี ะเหยง่าย โดยมีหลกั สา้ คญั ดงั น้ี - ถา้ สารมคี วามสามารถในการละลายในตวั ท้าละลายตา่ งชนดิ กันสามารถแยกสารออกจากกนั ได้ - หลกั การเลือกตวั ทา้ ละลายท่ีดี คอื ต้องเลือกตวั ทา้ ละลายทด่ี ี คือ ตอ้ งเลือกตวั ทา้ ละลายทล่ี ะลายสารที่ ต่างกัน การสกดั ออกมามากที่สดุ และสงิ่ เจือปนนั้นจะตอ้ งติดมาน้อยทีส่ ดุ 7. การโครมาโทรกราฟี เหมาะสมส้าหรับการแยกสารท่มี ความสามารถในการละลาย และ ดดู ซับไมเ่ ท่ากนั , สารทม่ี ีปรมิ าณ

น้อย และ ไมม่ สี ี โดยหลักส้าคญั มดี ังน้ี - ในการทดลองทกุ คร้ังจะต้องปดิ ฝา เพอ่ื ป้องกันตัวทา้ ละลายแหง้ ในขณะทเ่ี คล่ือนทีบ่ นตัวดูดซับ - ถ้าสารเคลื่อนทใี กลเ้ คียงกนั มาก แสดงวา่ สารมีความสามารถในการละลาย และ ดูดซบั ได้ใกล้เคยี ง และ จะแกไ้ ขไดโ้ ดย การเปล่ยี นตัวท้าละลาย หรือ เพ่มิ ความยาวของดดู ซบั ได้ แตส่ ารท่ีเคลอื่ นทไ่ี ด้ระยะทางเทา่ กนั ในตัวท้าละลาย และ ตัวดดู ซบั ใกล้เคยี งกนั มกั จะสรุปได้ว่าสารน้ันเปน็ สารเดยี วกนั โดยวิธนี สี้ ามารถทา้ ให้สารบริสุทธไ์ิ ด้ โดยตัดแบ่งสารทีต่ อ้ งการละลายในตัวท้าละลายทีเ่ หมาะสม แล้วระเหยตัวท้าละลายน้นั ทงิ้ ไป แลว้ นา้ สารน้ันมาท้าการโครมาโทรกราฟีใหม่ จนได้สารบริสทุ ธ์ิ การค้านวณหาคา่ Rf ( Rate of Flow ) เพอ่ื นา้ มาคา้ นวณค่าของสารละลาย ค่า Rf = ระยะทางท่ีสารเคลือ่ นท่ี / ระยะทางท่ตี วั ทา้ ละลายเคล่อื นที่ โดยคา่ Rf ไมม่ ีหนว่ ย แตม่ ีค่าทีส่ ูงสุดเท่ากับ 1