ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

Solid Liquid Gas

ของแข็ง(Solid)  แรงยดึ เหน่ียวระหวา่ ง อนุภาคของของแข็งมากกว่า ของเหลวและแก๊ส  ของแขง็ มรี ูปรา่ งแน่นอนไม่ ขึ้นกบั ภาชนะทบี่ รรจุ  ของแข็งมปี รมิ าตรคงท่ีที่ อณุ หภูมแิ ละความดันคงท่ี

อนุภาคของของแข็ง  ผลึก(Crystalline solid) อนภุ าคองค์ประกอบของของแข็ง เรียงตวั อย่างเปน็ ระเบยี บใน 3 มิติ เชน่ กามะถัน ฟอสฟอรสั  ของแข็งอสัณฐาน (Amorphous solid) อนุภาคองคป์ ระกอบกระจายกนั อยู่อยา่ งไมเ่ ป็นระเบยี บ เช่น แกว้ ยาง พลาสติก

การจดั เรยี งอนุภาคของของแขง็

การจดั เรยี งอนุภาคของของแขง็ กามะถันมอนอคลินิก แบบจาลองโมเลกลุ กามะถนั (S8) กามะถันรอมบิก

การจดั เรยี งอนภุ าคของของแขง็ ฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรสั ดา ฟอสฟอรสั แดง

ชนดิ ของผลกึ จาแนกผลกึ ตามชนดิ ของอนุภาคองคป์ ระกอบและ แรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งอนภุ าค ผลึก (Crystal) ผลึกโมเลกุล ผลกึ โคเวเลนต์ ผลกึ ไอออนกิ ผลึกโลหะ (MolecularCrystal) (CovalentCryatal) (Ionic crystal) (Metallic crystal)

ชนดิ ของผลกึ

ผลกึ โมเลกลุ

ผลึกโมเลกุล ชนิดของอนุภาค ชนดิ ของพันธะ หรือ ภายในผลึก แรงยึดเหนย่ี ว สมบตั ทิ ว่ั ไป ตวั อยา่ ง โมเลกุล โมเลกุลมีขว้ั อ่อน หรือแขง็ โมเลกลุ มขี ้ัว หรอื แรงดึงดดู ระหวา่ งขัว้ ปานกลาง น้าแขง็ อะตอม พันธะไฮโดรเจน จดุ หลอมเหลวต่า แอมโมเนยี โมเลกุลไมม่ ขี ้ัว ไมน่ าความรอ้ น โมเลกุลไมม่ ีขั้ว ไมน่ าไฟฟ้า แนพทาลนี แรงลอนดอน ไอโอดนี

ผลกึ โคเวเลนตร์ า่ งตาขา่ ย

ผลกึ โคเวเลนต์รา่ งตาขา่ ย ชนดิ ของ ชนิดของพนั ธะ สมบตั ิท่วั ไป ตัวอย่าง อนุภาค หรือ ภายในผลึก แรงยึดเหนี่ยว อะตอม พนั ธะโคเวเลนต์ แข็ง เพชร จุดหลอมเหลวสงู แกรไฟต์ ส่วนใหญไ่ ม่นา ควอตซ์ ความร้อนและไฟฟา้

ผลกึ ไอออนกิ

ผลกึ ไอออนิก ชนดิ ของ ชนิดของพนั ธะ สมบัตทิ ัว่ ไป ตัวอยา่ ง อนภุ าค หรอื ภายในผลึก แรงยึดเหนี่ยว ไอออน พันธะไอออนกิ แขง็ เปราะ KNO3 จดุ หลอมเหลวสูง AgCl ไมน่ าความรอ้ น CaF2 และไฟฟ้า MgCl2

ผลกึ โลหะ

ผลกึ โลหะ ชนดิ ของ ชนิดของพนั ธะ สมบัตทิ ่วั ไป ตัวอยา่ ง อนภุ าค หรอื ภายในผลึก แรงยึดเหน่ียว อะตอม พันธะโลหะ แขง็ เหล็ก จดุ หลอมเหลวสูง ทองแดง นาความรอ้ นและ โซเดยี ม ไฟฟ้าได้ดี แมกนเี ซยี ม

การเปล่ยี นสถานะของสาร

การระเหดิ (Sublimation) การเปลีย่ นสถานะจาก ของแข็งกลายเปน็ ไอโดย ไม่ผา่ นสถานะของเหลว เชน่ การระเหิดของไอโอดีน

การหลอมเหลว(Melting) การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นของเหลว

การระเหย(Vaporization) การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเปน็ ไอ เช่น การระเหยของน้า

การควบแน่น(Condensation)  การเปลย่ี นสถานะจากของไอกลายเป็นของเหลว

การเยือกแข็ง(Freezing)  การเปลี่ยนสถานะจาก ของเหลวกลายเปน็ ของแขง็

การพอกพนู (Deposition) การเปลี่ยนสถานะจากไอกลายเป็นของแขง็ โดยไมผ่ า่ นของเหลว

แรงดงึ ผวิ (Surface tention) แรงทีด่ งึ ผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพือ่ ใหพ้ น้ื ที่ผิวของ ของเหลวเหลือน้อยท่ีสดุ เรียกวา่ แรงดงึ ผิว

แรงดงึ ผวิ (Surface tention) นา้ ปรอท

ความดันไอของของเหลว (Vapour pressure) ความดนั ของไอเหนือของเหลวขณะท่มี คี า่ คงท่ี เรยี กวา่ ความดนั ไอของของเหลว

ความดนั ไอกบั อณุ หภมู ขิ องของเหลว จดุ เดือด (boiling pont) อุณหภูมขิ ณะท่ขี องเหลว มีความดนั ไอเทา่ กับความดนั บรรยากาศ

ทฤษฎจี ลน์ของแกส๊ แกส๊ ประกอบดว้ ย โมเลกลุ ของแกส๊ อย่หู ่าง อนุภาคจานวนมากท่มี ี กนั มาก ทาให้แรง ขนาดเลก็ มาก จนถอื ได้ ดงึ ดดู และแรงผลัก วา่ อนุภาคแก๊สไมม่ ี ระหว่างโมเลกุลน้อย ปรมิ าตรเม่ือเทยี บกับ มาก จนถอื ไดว้ ่าไม่มี ขนาดภาชนะทีบ่ รรจุ แรงกระทาต่อกัน

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส โมเลกลุ ของแก๊สเคลื่อนที่ อยา่ งรวดเร็วในแนวเส้นตรง เปน็ อสิ ระด้วยอัตราเรว็ คงที่ และไม่เปน็ ระเบียบ จนกระทงั่ ชนกับโมเลกลุ อื่น หรอื ชนกับผนังของภาชนะ จึงจะเปลี่ยนทศิ ทางและ อัตราเรว็

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส โมเลกลุ ของแกส๊ ชนกันเอง หรอื ชนกับผนงั ภาชนะจะ เกดิ การถา่ ยโอนพลังงาน ให้แก่กัน แตพ่ ลังงานรวม ของระบบมีค่าคงที่ เรยี กว่า การชนแบบ ยืดหยุน่ (elastic)

ทฤษฎีจลนข์ องแก๊ส ณ อณุ หภมู เิ ดียวกนั โมเลกุล ของแก๊สแตล่ ะโมเลกุล เคลื่อนทด่ี ว้ ยความเร็วไม่ เท่ากัน แตจ่ ะมพี ลังงานจลน์ เฉลย่ี เท่ากัน โดยทพี่ ลงั งาน จลนเ์ ฉล่ียของแก๊สจะแปรผัน ตรงกบั อณุ หภมู ิเคลวนิ

ปริมาตร อณุ หภมู ิ และความดนั ของแกส๊ ปรมิ าตรของแก๊ส คอื ปรมิ าตรของภาชนะทใี่ ชบ้ รรจุแกส๊ ใชส้ ัญลักษณ์ V อณุ หภูมิ เปน็ มาตราส่วนทใี่ ชบ้ อกระดับความรอ้ น ใชส้ ัญลกั ษณ์ T (เคลวนิ ) และ t (องศาเซลเซียส) T (K) = 273.15 + t (C) ความดัน คือแรงทก่ี ระทาต่อหนึ่งหนว่ ยพน้ื ทท่ี ีต่ ้งั ฉากกบั แรงน้ัน ใช้สญั ลักษณ์ P

บาโรมเิ ตอร์ Evangeliata Torricelli นกั ฟิสิกส์ชาวอิตาลี

มาโนมเิ ตอร(์ Manometer) P(gas)=h P(gas)=P(atm)

กฎของบอยล์(Boyle’s Law) นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวอังกฤษ  ปี ค.ศ.1662 สรุปผลการทดลอง ดงั น้ี “เมื่ออณุ หภูมแิ ละมวลของแก๊ส คงทปี่ ริมาตรของแกส๊ จะแปรผกผัน กับความดัน” V  1/P VP = k V1P1=V2P2=…..VnPn

กราฟแสดงความสมั พนั ธก์ ฎของบอยล์

กฎของชาร์ลส์(Charles’s Law) ชารล์ ส(์ J.Charles)  ปี ค.ศ.1787 นักวิทยาศาสตรช์ าวฝรัง่ เศส สรปุ ผลการทดลอง ดังนี้ “เมอ่ื ความดนั และมวลของแกส๊ คงท่ีปรมิ าตรของแกส๊ จะแปรผันตรง กับอุณหภูมเิ คลวนิ ” VT V/T = k V1/T1=V2/T2=…..Vn/Tn

กราฟแสดงความสมั พนั ธก์ ฎของชารล์ ส

กฎรวมแกส๊  กฎของบอยล์ V  1/P  กฎของชารล์ V  T  รวมกฎของบอยล์และกฎของชารล์ V  T/P V = k.(T/P) VP/T = k V1P1/T1 = V2P2/T2 =…..VnPn/Tn = k

กฎแก๊สสมบูรณ์  กฎของบอยล์ V  1/P  กฎของชาร์ล V  T  กฎของอาโวกาโดร V  n เม่อื T และ P คงที่  กฎแก๊สสมบรู ณ์ V  nT/P V = R.(nT/P) PV = nRT R คอื ค่าคงท่ขี องแกส๊ = 0.082 L.atm.mol-1.K-1

พฤติกรรมของแก๊สจรงิ แก๊สจริง(Real gas) มพี ฤติกรรมใกลเ้ คียงแกส๊ สมบูรณ์(Ideal gas) เมอื ความดันตา่ และอุณหภมู ิสงู (อณุ หภูมิห้องและความดนั 1 บรรยากาศ)

การแพร่ผ่านของเกรแฮม  การแพรผ่ ่าน (Effusion) คือ กระบวนการทีแ่ ก๊สภายใตค้ วาม ดนั คา่ หนึ่งเคลือ่ นทอ่ี อกจาก ภาชนะบรรจุแก๊สผ่านรูเล็กมากๆ ไปสูอ่ กี ภาชนะหนึ่งโดยโมเลกุล ไมช่ นกัน

การแพร่ผา่ นของเกรแฮม โทมสั เกรแฮม(T.Graham)  กฎการแพรผ่ ่านของเกรแฮม “ที่อณุ หภมู ิและความดนั เดียวกนั อตั ราการแพรผ่ า่ นของแก๊สจะ เป็นสดั สว่ นผกผันกบั รากท่สี อง ของมวลโมเลกุล” r  1/M r1/r2 = M2/M1

การทาน้าแข็งแหง้ CO2(g)  เพิม่ ความดนั และลดอณุ หภมู ิ CO2(l)+ ความชื้น  ทาให้ปราศจากความชืน้ CO2(l)  เพิม่ ความดนั = 18 atm ลด อณุ หภูมิ = -25C  อัดCO2(l)ผา่ นรูพรุน CO2(s) เรียกว่า น้าแข็งแหง้

การทาไนโตรเจนเหลว  ดูดอากาศเข้าเคร่อื งอดั อากาศ  กาจัดแกส๊ CO2 โดยใช้ NaOH  แยกนา้ มันออก โดยผา่ นเขา้ เคร่อื งกรอง  ทาให้แหง้ โดยใชส้ ารดดู ความชื้น  ทาอากาศแห้งใหม้ ีอุณหภมู ลิ ดลงถงึ -183C แก๊ส O2กลายเป็น ของเหลวแยกออกก่อน  ลดอุณหภูมิต่อจนถงึ -196C ได้ไนโตรเจนเหลวแยกออกมา