วิทยาศาสตร์ ม.2 เล่ม 1 หน่วยที่ 2 การแยกสารผสม

2หนว่ ยการเรียนรู้ที่ การแยกสารผสม ตวั ชี้วดั • อธบิ ายการแยกสารผสมโดยการระเหยแหง้ การตกผลึก การกลั่นอย่างงา่ ย โครมาโทกราฟแี บบกระดาษ การสกัดดว้ ยตวั ทาละลาย โดยใชห้ ลกั ฐานเชงิ ประจกั ษ์ • แยกสารโดยการระเหยแหง้ การตกผลกึ การกลนั่ อยา่ งงา่ ย โครมาโทกราฟแี บบกระดาษ การสกดั ดว้ ยตวั ทาละลาย • นาวิธกี ารแยกสารไปใชแ้ กป้ ัญหาในชีวิตประจาวนั โดยบูรณาการวทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และวศิ วกรรมศาสตร์

การแยกสารผสม โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การระเหยแห้ง การสกดั ดว้ ยตวั ทาละลาย การตกผลกึ การกล่ัน

การระเหยแห้ง การแยกสารละลายซง่ึ ประกอบดว้ ยตัวละลายทีเ่ ปน็ ของแข็งในตัวทาละลายทีเ่ ปน็ ของเหลว โดยใชค้ วามร้อนทาใหข้ องเหลวระเหย อยา่ งชา้ ๆ เหลือแตข่ องแข็ง หลักการ สารละลาย สารทม่ี จี ดุ เดอื ดต่าระเหยกลายเปน็ ไอ ของแข็งทเ่ี หลืออยู่ สารที่มีจุดเดือดต่ากว่าระเหยกลาย เป็นไอได้ดีกว่าสารที่มีจุดเดือดสูงกว่า ดังนั้น สารที่ระเหยออกมาก่อนจึงเป็น ของเหลว (ตัวทาละลาย) ส่วนสารท่ี เหลืออยเู่ ปน็ ของแข็ง (ตัวละลาย) ใหค้ วามร้อน การระเหยแหง้ ของสารละลาย

การผลติ เกลอื สมทุ ร ความรอ้ นจากดวงอาทติ ย์ น้าระเหยกลายเป็นไอ น้าทะเล สบู นา้ เขา้ นา เกลือสมุทร ข้นั ตอนที่ 1 ขั้นตอนท่ี 2 ขน้ั ตอนที่ 3 • น้าทะเลมีโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) • ให้ความร้อนจากดวงอาทิตย์กับ • เหลือเฉพาะโซเดียมคลอไรด์ที่มี ละลายอยู่ในรูปโซเดียมไอออน (Na+) และคลอไรดไ์ อออน (Cl−) น้าทะเลในนาเกลือ น้าซึ่งมีจุดเดือด จุดเดือดสูงกว่า (1,413 องศาเซลเซียส) ต่ากว่า (100 องศาเซลเซียส) ระเหย อยู่ในรูปผลึกของแข็ง ซึ่งเป็นผลึกของ กลายเป็นไอ เกลือสมทุ ร

การตกผลกึ การแยกตวั ละลายท่ีเป็นของแขง็ ออกจากตวั ทาละลายท่เี ปน็ ของเหลวในสภาพของสารละลายอ่มิ ตัว สารผสม หลกั การ เมื่อให้ความร้อนกับตัวทาละลาย ตัวละลายจะสามารถละลายใน ตัวทาละลายได้เพิ่มขึ้นจนกลายเป็น สารละลายอิ่มตัวที่อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิของสารละลายลดลง ตัวละลายจะตกผลึกแยกออกมา การทาสารให้บรสิ ทุ ธโิ์ ดยวธิ ีการตกผลึก สารบรสิ ทุ ธิ์

การผลิตนา้ ตาลทราย ขน้ั ตอนที่ 1 เก็บเกยี่ วอ้อยทป่ี ลกู เป็นเวลา 12-18 เดอื น 1 ขน้ั ตอนท่ี 2 นาอ้อยมาตัดและบดละเอียด 6 2 ขั้นตอนท่ี 3 นาอ้อยมาตม้ เพื่อสกดั เปน็ น้าอ้อย 5 ข้นั ตอนท่ี 4 นาน้าออ้ ยมาทาให้บริสทุ ธ์ิ โดยแยก ส่งิ เจือปนต่างๆออก 3 ข้ันตอนที่ 5 นานา้ ออ้ ยมาเค้ยี วเพอื่ ระเหยน้าออก จนกลายเป็นน้าอ้อยอ่มิ ตัว 4 ขน้ั ตอนที่ 6 นานา้ อ้อยอมิ่ ตวั มาปั่นเหว่ียงเพ่ือแยกนา้ ตาล ออกมา ซึง่ อยใู่ นรูปผลึกนา้ ตาล

การกล่นั การแยกสารละลายท่ีประกอบด้วยของเหลว 2 ชนดิ ขึ้นไป ท่มี จี ดุ เดอื ดตา่ งกนั โดยใช้ความร้อน หลกั การ • ของเหลวแต่ละชนิดระเหยกลายเป็นไอ ทีอ่ ุณหภูมิตา่ งกัน • ของเหลวที่มีจุดเดือดต่ากว่าระเหยกลาย เป็นไอออกมากอ่ น ส่วนของเหลวที่มีจุดเดือด สูงกวา่ ระเหยกลายเป็นไอออกมาทีหลัง ประเภทของการกลนั่ • การกลัน่ แบบธรรมดา • การกลั่นแบบไอนา้ • การกล่นั ลาดบั สว่ น

การกลั่นธรรมดา การแยกสารละลายที่ประกอบดว้ ยตวั ทาละลายเป็นสารระเหยงา่ ยและมีจุดเดอื ดต่า ออกจากตวั ละลายทเี่ ป็นสารระเหยยาก และมจี ุดเดือดสูง โดยตวั ทาละลายและตัวละลายควรมจี ดุ เดือดตา่ งกนั ตั้งแต่ 30 องศาเซลเซียสข้ึนไป ตวั อย่างเช่น ทางนา้ ออก การกลน่ั นา้ ออกจากน้าเกลอื น้าเกลือ เคร่ืองควบแน่น ทางนา้ เข้า นา้

การกลนั่ ไอน้า การแยกสารที่มีจุดเดือดต่า ระเหยง่าย และไม่ละลายน้า ออกจากสารที่ระเหยยาก โดยความดันจากไอน้าทาให้สารเดือกล ายเป็นไอ และถูกกลั่นออกมาพร้อมกับไอน้า แลว้ ควบแนน่ กลับเป็นของเหลวอกี ครง้ั แต่สารทีถ่ กู กล่ันออกมาจะแยกช้นั กบั นา้ ทางน้าออก เครือ่ งควบแน่น ตวั อย่างเชน่ การกลั่นนา้ มันหอมระเหยจากพชื น้า พชื ทางน้าเข้า น้ามันหอมระเหย น้า

การกลนั่ ลาดบั สว่ น การแยกสารละลายที่ประกอบด้วยสารที่มี จุดเดือดใกล้เคียงกัน หรือสารละลายที่มี ตั วท า ล ะล า ยแ ล ะตั วล ะล า ยเป ็ น ส า รท่ี ระเหยงา่ ย หอกล่ัน ทางน้าออก เคร่อื งควบแนน่ ตัวอยา่ งเชน่ เอทานอลผสมน้า ทางน้าเขา้ • การกลน่ั แยกเอทานอลออกจากนา้ • การกลน่ั น้ามันดบิ เอทานอล

การกลัน่ นา้ มนั ดบิ ตา่ แก๊สปิโตรเลียม จุดเดือด : < 30°C แนฟทาเบา คจวุดาแเมลดหะือนดืด ประโยชน์ : ทาสารเคมี จุดเดือด : 30 - 110°C วสั ดุสังเคราะห์ เชอ้ื เพลงิ แกส๊ หงุ ต้ม ประโยชน์ : ทาสารเคมี สูง ตวั ทาละลาย นา้ มันเบนซิน จดุ เดือด : 65 - 170°C นา้ มันก๊าด ประโยชน์ : ทาเชือ้ เพลิงใน จดุ เดือด : 170 - 250°C เคร่อื งยนตเ์ บนซิน ประโยชน์ : เชือ้ เพลงิ ใน ตะเกียงและเคร่ืองยนตไ์ อพน่ นา้ มนั ดเี ซล จุดเดอื ด : 250-340°C นา้ มันหล่อล่ืน ประโยชน์ : ทาเช้ือเพลงิ ใน เครือ่ งยนต์ดีเซล จุดเดือด : > 350°C ประโยชน์ : ทานา้ มนั หลอ่ ล่นื ไขและนา้ มันเตา น้ามันเคร่อื ง จดุ เดือด : > 500°C ประโยชน์ : ไขใชท้ าเทียนไข นา้ มันดิบ และเครือ่ งสาอางค์ นา้ มนั เตา ใชเ้ ปน็ เชื้อเพลงิ เครื่องจักร อณุ หภมู ิ 320-385°C

โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ ตวั ทาละลาย การแยกสารละลายที่ประกอบด้วยสารมากกว่า 1 ชนิด ออก - ทาหนา้ ทล่ี ะลายและพาสารให้เคล่อื นท่ี จากกัน โดยอาศัยความสามารถในการละลายของสารใน - สารทีล่ ะลายในตัวทาละลายได้ดจี ะเคลอ่ื นที่ ตวั ทาละลายและการถูกดดู ซบั บนตวั ดดู ซบั ท่แี ตกตา่ งกัน แยกออกมากอ่ น สว่ นสารทีล่ ะลายในตวั ทาละลาย สารผสม ได้ไมด่ ีจะแยกออกมาทีหลัง สารองคป์ ระกอบ - ตัวทาละลายท่นี ยิ มใช้ เชน่ น้า แอลกอฮอล์ เฮกเซน อเี ทอร์ สารละลายโซเดียมคลอไรด์ ระยะทางท่ีตัวทาละลายเคลื่อนท่ี ตัวดดู ซบั ตัวดดู ซับ - ดดู ซบั สารและเปน็ ตัวกลางใหส้ ารเคลื่อนท่ผี ่าน - สารทถ่ี กู ดูดซับดว้ ยตวั ดดู ซับไดด้ ีจะเคล่อื นที่ช้า ตัวทาละลาย ส่วนสารท่ถี กู ดูดซบั ด้วยตวั ดูดซบั ไดไ้ ม่ดจี ะเคล่อื นท่เี รว็ - ตัวดูดซับท่ีนิยมใช้ เช่น กระดาษโครมาโทกราฟี กระดาษกรอง

โครมาโทรกราฟแี บบกระดาษ คานวณหาอตั ราการเคลื่อนทีข่ องสาร ระยะทางทส่ี ารเคล่ือนที่ (ซม.) Rf = ระยะทางทีต่ ัวทาละลายเคลือ่ นที่ (ซม.) การแยกสารสีในพืชชนิดหนึ่งโดยวิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ พบว่า ประกอบด้วยสารสี 4 ชนิด คือ คลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี แคโรทีนอยด์ และแซนโทฟิลล์ จงคานวณหาอัตราการเคลื่อนที่ของสารสีทั้ง 4 ในเอทิลแอลกอฮอล์ พร้อมเรยี งลาดบั ความสามารถในการละลายจากสงู ไปต่า ระยะทาง (เซนติเมตร) ตวั ทาละลาย 9.5 แคโรทนี อยด์ 8.2 แซนโทฟลิ ล์ 3.8 คลอโรฟลิ ลเ์ อ 2.4 คลอโรฟลิ ล์บี 10..50 สารสผี สม

โครมาโทรกราฟแี บบกระดาษ วธิ ีทา จากสตู ร Rf = ระยะทางท่สี ารเคล่ือนท่ี (ซม.) คลอโรฟิลลเ์ อ ระยะทางทต่ี ัวทาละลายเคลื่อนที่ (ซม.) คลอโรฟลิ ล์บี แคโรทีนอยด์ = 2.4 แซนโทฟลิ ล์ = 09..525 = 1.5 สรุป = 90..516 แคโรทีนอยด์มีความสามารถในการละลายในเอทิลแอลกอฮอล์สูงที่สุด = 8.2 มีอัตราการเคล่อื นที่ 0.86 รองลงมา คอื แซนโทฟิลล์ คลอโรฟิลล์เอ และ 9.5 คลอโรฟิลล์บี มีอตั ราการเคลื่อนที่ 0.40 0.25 และ 0.16 ตามลาดับ = 0.86 = 3.8 = 09..540

การสกัดดว้ ยตวั ทาละลาย การแยกสารออกจากสารผสม ทัง้ สารท่เี ป็นของเหลวปนกับของเหลว หรือของเหลวปนกับของแข็ง โดยอาศัย สมบัติการละลายของสารในตัวทาละลาย ซึ่งสารแต่ละชนิดละลายในตัวทาละลายแต่ละชนิดได้แตกต่างกัน และละลายไดใ้ นปริมาณท่ีแตกต่างกนั หลกั การเลือกตวั ทาละลาย การสกดั สารจากใบพชื ด้วยตัวทาละลาย • ต้องละลายสารทีต่ อ้ งการแยก • ไมล่ ะลายสารอน่ื ท่ีไม่ตอ้ งการหรือละลายไดน้ ้อยมาก • ไม่ทาปฏิกริ ยิ ากบั สารทต่ี อ้ งการแยก • มีจดุ เดอื ดตา่ และระเหยงา่ ย • ไมเ่ ป็นพษิ • แยกออกจากสารละลายไดง้ ่าย • ทาให้บรสิ ุทธเ์ิ พ่ือนากลับมาใชใ้ หมไ่ ด้ • ตัวทาละลายที่นิยมใช้ เชน่ นา้ เบนซนี เอทิลแอลกอฮอล์ อีเทอร์ โทลูอีน เฮกเซน

การสกดั นา้ มนั จากเมลด็ พชื น้ามนั จากเมล็ดทานตะวัน เมล็ด เฮกเซน เฮกเซน เฮกเซน ทานตะวนั ขน้ั ตอนท่ี 2 ขัน้ ตอนท่ี 3 ขน้ั ตอนที่ 1 การกรอง การกลัน่ การสกดั ด้วยตวั ทาละลาย • นาเฮกเซนที่มีน้ามันจากเมล็ด ทานตะวันละลายอยู่มากรอง • นาเฮกเซนจากขั้นตอนที่ 2 มากลั่น • นาเมล็ดพืชชนิดต่าง ๆ เช่น เพื่อแยกกากของเมล็ดออก เพื่อแยกเฮกเซนออก จะได้น้ามัน ทานตะวนั ถ่วั ลสิ ง ราข้าว องุ่น เมล็ดทานตะวันออกมา (แต่ต้อง ปาล์ม มาสกัดในตัวทาละลาย นาไปฟอกสี ดูดกลิ่น กาจัดสารอื่น เช่น เฮกเซน ออกกอ่ นนาไปใช้)