สถานะของสสาร

สถานะของสสาร น . ส . ค ณิ ศ ร า อิ น ล า 62040111104

สสารและการเปลย่ี นแปลง ระดับชนั้ ป.4 สสาร (Matter) คือส่งิ ทม่ี มี วล ตอ้ งการทอี่ ยู่ และสามารถสมั ผสั ได้ หรอื อาจหมายถึงสง่ิ ต่าง ๆ ที่อยู่ รอบตัวเรา มีตัวตน ตอ้ งการทอ่ี ยู่ สมั ผัสได้ อาจมองเห็นหรอื มองไม่เห็นกไ็ ด้ ดังน้ันอาจกล่าวไดว้ ่าสง่ิ ตา่ ง ๆ ที่ อยู่รอบตัวเรานน้ั ลว้ นเป็น สสาร ทัง้ สิ้น เชน่ อากาศ หนิ ดนิ น้า ต้นไม้ สตั ว์ บา้ น รถ หรือแมก้ ระทง้ั ตวั เราเอง เป็นต้น ภาพท่ี 1 ตัวอยา่ งสารและลกั ษณะการจัดเรียงอนุภาคของสาร 3 สถานะ ที่มา: https://sites.google.com/site/khxngkhaengkhxnghelwkaes19999/thekh-no สาร (Substance) คอื สสารท่ศี กึ ษาคน้ คว้าจนทราบสมบตั แิ ละองคป์ ระกอบทแ่ี น่นอน สารทกุ ชนดิ จะมลี ักษณะเฉพาะตวั ทส่ี ามารถนา้ มาใช้ระบุชนิดของสาร ลกั ษณะเฉพาะตัวน้ีเรียกว่า สมบัตขิ องสารสมบัติของสาร หมายถงึ ลักษณะเฉพาะตวั ของสาร เชน่ เนอ้ื สาร สี กลน่ิ รส การนา้ ไฟฟ้า การละลายนา้ จุดเดอื ด จดุ หลอมเหลว ความเป็นกรด – เบส เปน็ ตน้ ภาพที่ 2 น้าบรสิ ทุ ธ์ิ ทมี่ า: https://unsplash.com, Mohan Murugesan

ตัวอยา่ ง สมบัติของน้าบรสิ ุทธ์ิ ไมม่ สี ี ไม่มีกลน่ิ ไม่มรี ส มีจดุ เดือด = 100 °C และ จดุ เยอื กแข็ง = 0 °C นักวทิ ยาศาสตรแ์ บง่ สมบตั ขิ องสารออกเปน็ 2 ประเภท คือ 1.สมบัตทิ างกายภาพ หรือสมบตั ิทางฟิสิกส์ (Physical Properties) หมายถึง สมบัตขิ องสารที่ สามารถสังเกตได้จากลกั ษณะภายนอก หรอื จากการทดลองทีไ่ ม่เกี่ยวขอ้ งกับปฏกิ ริ ิยาเคมี เช่น สถานะ เน้ือ สาร สี กลิน่ รส ความแข็ง ความออ่ น ความเหนียว ความหนาแน่น จุดเดือด จดุ หลอมเหลว การนา้ ไฟฟา้ การ ละลายน้า ความถ่วงจ้าเพาะ ความรอ้ นแฝง เปน็ ต้น ซงึ่ สมบตั ิทางกายภาพสามารถสงั เกตลกั ษณะทางกายภาพ ของสารไดโ้ ดยการใช้ประสาทสมั ผสั หรือใชอ้ ุปกรณท์ ปี่ ระดิษฐ์ข้นึ เช่น เครื่องวดั ความหนาแนน่ เครื่องวดั การ น้าไฟฟ้า เครื่องวัดความช้นื เป็นต้น 2.สมบัตทิ างเคมี (Chemical Properties) หมายถงึ สมบตั ิของสารทเี่ กีย่ วข้องกบั องค์ประกอบ ภายในของสารทแี่ สดงออกมาใหเ้ หน็ เมอื่ มีการเปล่ียนแปลงทางเคมหี รอื การเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมี โดยจะมสี ารใหม่ เกิดขน้ึ ซ่ึงสารใหมท่ เ่ี กดิ ขึน้ จะมีสมบัตแิ ตกตา่ งไปจากเดมิ เช่น การติดไฟ การผุกร่อน การท้าปฏกิ ิริยากบั นา้ การทา้ ปฏิกริ ยิ ากบั กรด – เบส การเกิดสนิม การเนา่ ของผัก ผลไม้ เป็นต้น สถานะของสาร เมือ่ จา้ แนกสารโดยใชก้ ารจดั เรยี งตัวของอนภุ าคทเ่ี ปน็ องค์ประกอบเปน็ เกณฑ์ สารแบง่ ออกเป็น 3 สถานะ ดงั น้ี 1. ของแข็ง (Solid) หมายถึงสารท่มี ลี กั ษณะรปู ร่างและปรมิ าตรคงท่ี มีรปู รา่ งเฉพาะตวั เนื่องจากอนุภาคในของแขง็ จัดเรียง ชดิ ตดิ กนั และอดั แน่นอยา่ งมรี ะเบยี บ มีแรงยดึ เหนี่ยวระหว่างกนั สงู มากท้าใหอ้ นุภาคไม่มีการเคลอ่ื นทห่ี รือ เคลือ่ นทไี่ ด้น้อยมาก เปล่ยี นแปลงรูปรา่ งไดย้ าก เชน่ ไม้ หนิ เหล็ก ทองค้า ดิน ทราย พลาสติก กระดาษ น้าตาล เกลอื แกง ตะก่วั ถา่ นไฟฉาย ยางรถยนต์ เป็นต้น ภาพที่ 3 ผลึกของเกลอื แกงและการจดั เรียงอนุภาค ทม่ี า: http://thn233455chemistry.blogspot.com/2015/01/5_89.html

สมบตั ิเพม่ิ เติมของ ของแขง็ การเปลย่ี นสถานะของแขง็ - การหลอมเหลว เมื่อใหค้ วามรอ้ นแก่ของแขง็ อนุภาคของของแข็งจะมพี ลงั งานจลนเ์ พมิ่ ข้นึ ท้าใหอ้ นุภาคมกี ารสัน่ มากขน้ึ และมีการถา่ ยโอนพลงั งานใหแ้ ก่อนุภาคขา้ งเคยี งอย่างตอ่ เนือ่ ง จนกระทัง่ บาง อนุภาคของของแข็งมีพลังงานสูงกวา่ แรงยึดเหน่ียวระหว่างอนภุ าค อนุภาคของของแข็งจึงเรมิ่ เคลือ่ นทีแ่ ละอยู่ หา่ งกันมากข้ึน ของแขง็ จงึ เกดิ การเปลีย่ นสถานะเปน็ ของเหลว เรยี กว่า การหลอมเหลว( Melting ) และเรยี ก อุณหภมู ใิ นขณะท่ขี องแขง็ เปล่ียนสถานะเปน็ ของเหลววา่ จดุ หลอมเหลว ( Melting point ) - การระเหิด เป็นการเปลยี่ นแปลงทีเ่ กดิ กบั สารชนดิ ทไ่ี ม่มีข้ัวหรือมีขว้ั น้อยมาก และมแี รงยดึ เหน่ยี ว ระหว่างอนุภาคเป็นแรงแวนเดอรว์ าลส์ (Van der Waals forces) อย่างออ่ น เชน่ แรงลอนดอน เมอื่ อนภุ าคของสารได้รบั ความร้อนจากสงิ่ แวดล้อมเพยี งเลก็ น้อย จะท้าให้อนภุ าคของสารน้นั แยกออกจากผลกึ โดยเฉพาะอนภุ าคทอ่ี ยู่บรเิ วณผวิ หนา้ ของผลกึ จะหลุดออกและเคลือ่ นทเี่ ป็นอสิ ระได้งา่ ย เช่น การระเหดิ ของไอโอดนี การระเหิดของแนฟทาลนี การบูร เมนทอล เป็นต้น 2. ของเหลว (Liquid) หมายถึงสารทีม่ ีปรมิ าตรคงที่ แต่รปู รา่ งเปลยี่ นไปตามภาชนะที่บรรจุ สามารถไหลได้ เนื่องจากอนภุ าคใน ของเหลวอยู่หา่ งกนั มากกว่าของแขง็ อนุภาคไมย่ ดึ ติดกันจึงสามารถเคลอื่ นท่ีไดใ้ นระยะใกล้ และมีแรงดงึ ดูดซงึ่ กนั และกัน สามารถทะลผุ า่ นได้ เชน่ น้า แอลกอฮอล์ น้ามันพชื น้ามันเบนซนิ นา้ สม้ สายชู น้าหมกึ น้าอดั ลม น้าปลา เป็นต้น ภาพท่ี 4 แสดงรูปรา่ งของของเหลวเปล่ียนไปตามภาชนะที่บรรจุ ทมี่ า: https://sites.google.com/site/sciencenarumon/

สมบัติเพิ่มเตมิ ของ ของเหลว - ความหนาแน่น (Density) ของของเหลว ถ้าโมเลกลุ ของของเหลวมแี รงยึดเหนย่ี วซึ่งกันและกนั มาก โมเลกลุ จะเข้าใกล้กันมากข้นึ ทา้ ใหค้ วามหนาแน่นของของเหลวนน้ั สงู - แรงตึงผิว (Surface tension) เกิดจากความไมส่ มดลุ ของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลทบี่ รเิ วณ ผิวหนา้ ของของเหลว โมเลกลุ ท่ีอย่ภู ายในจะมแี รงยดึ เหน่ียวระหว่างโมเลกลุ กบั โมเลกลุ อ่ืนทุกทิศทกุ ทางใน ขณะท่ที ีผ่ ิวหน้าของของเหลว โมเลกลุ ของเหลวบรเิ วณนจี้ ะมแี รงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกลุ กบั โมเลกลุ ภายใน เทา่ นั้น ด้านบนไมม่ ีแรงยึดเหนยี่ วระหว่างโมเลกุล จงึ เกดิ แรงดึงเขา้ ภายในซ่งึ แรงนั้นคือแรงตงึ ผิว เสมอื นมผี ิวมาเคลอื บของเหลวไว้ ไม่ยอมใหว้ ตั ถผุ ่านเข้าไป เปน็ การพยายามลดพืน้ ทีผ่ ิวใหน้ อ้ ยลง ภาพที่ 5 จงิ โจ้นา้ เดินบนผิวน้า ทีม่ า: http://www.fortuner-club.com/index.php?topic=8419.0 ดังจะเห็นได้จากจิงโจ้นา้ เดนิ บนผิวนา้ ได้โดยไม่จมลงไป หรือหยดน้าบนใบบอน บนฝากระโปรงรถท่ี เคลือบเงาหรอื บนผวิ แอปเปิลหยดน้าเหลา่ นี้จะจบั ตวั กนั เป็นหยดคลา้ ยทรงกลม เนอ่ื งจากทรงกลมเปน็ รูปทรง ที่มีพ้นื ทผ่ี ิวน้อยทสี่ ดุ ของเหลวทมี่ ีแรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกลุ มากจะมแี รงตึงผิวมาก เชน่ น้าซงึ่ มีพันธะ ไฮโดรเจนก็จะมแี รงตึงผวิ มากกวา่ ของเหลวชนดิ อน่ื ๆ - ความหนดื ซ่ึงเกดิ จากแรงยึดเหนยี่ วระหว่างโมเลกลุ ถา้ มแี รงยึดเหนย่ี วระหว่างโมเลกุลมากเท่าไร โมเลกลุ จะอยู่ใกลช้ ิดกันมากขนึ้ ท้าให้มีความหนาแนน่ แรงตงึ ผวิ และความหนืดมากขน้ึ ด้วย - การระเหย ( Evaporation ) คือ การเปลย่ี นสถานะของสารจากของเหลวเปน็ แกส๊ โดยทกี่ าร ระเหยสามารถเกดิ ได้ทุกอณุ หภูมิและเกิดเฉพาะผิวหน้าของของเหลวเท่าน้ัน การระเหยเกิดขึ้น เน่ืองจาก โมเลกลุ ของของเหลวมกี ารเคลือ่ นท่ีตลอดเวลา โดยไม่มที ศิ ทางการเคลอ่ื นท่แี น่นอน บางโมเลกลุ อาจเคลอ่ื นที่ มาชนกนั จึงมีการถา่ ยเทพลงั งานจลนร์ ะหวา่ งกันและกนั ภายหลงั การชนบางโมเลกุลมพี ลงั งานจลนส์ ูงข้ึน แต่ บางโมเลกลุ มพี ลงั งานจลน์ตา้่ ลง โมเลกุลซึ่งมพี ลงั งานจลนส์ งู กว่า แรงยดึ เหนีย่ วระหว่างโมเลกุลและอยู่ที่ ผวิ หนา้ ของของเหลวจะสามารถแยกตัวอออกจากของเหลว เกดิ การเปล่ยี นสถานะเป็นแก๊ส โมเลกลุ ทเี่ หลืออยู่ มพี ลงั งานจลน์ต่้าลงจงึ ตอ้ งดูดพลงั งาน ดงั นั้น เมอื่ เหงอ่ื แหง้ จะรสู้ กึ เย็นเพราะเมื่อเหงอื่ บางสว่ นระเหย ไป เหง่ือส่วนท่เี หลอื จะมีพลงั งานต้า่ จึงตอ้ ง ดูดพลงั งานจากผิวหนงั ท้าให้รสู้ กึ เย็น

3. แกส๊ (Gas) หมายถงึ สารท่มี ีรูปรา่ ง และปรมิ าตรไม่คงที่ เปล่ยี นไปตามภาชนะทีบ่ รรจุ มีลกั ษณะฟ้งุ กระจาย เต็มภาชนะทบี่ รรจุ เนอ่ื งจากอนภุ าคของแกส๊ อยหู่ ่างกนั มาก มพี ลังงานในการเคลื่อนทอี่ ย่างรวดเรว็ ไปได้ในทุก ทิศทางตลอดเวลา จงึ มีแรงดงึ ดูดระหวา่ งอนภุ าคน้อยมาก สามารถทะลผุ ่านได้ง่าย และบบี อดั ใหเ้ ลก็ ลงไดง้ า่ ย เชน่ อากาศ แกส๊ ออกซเิ จน แกส๊ หงุ ต้ม ไอน้า เป็นตน้ ภาพท่ี 6 แก๊สและการจัดเรียงอนุภาค ที่มา: http://www.trueplookpanya.com/learning/detail/31751/044327 สมบัติเพิ่มเติมของ แกส๊ 1. ถา้ ให้แกส๊ อยใู่ นภาชนะที่เปลย่ี นแปลงปริมาตรได้ ปริมาตรของแก๊สจะข้ึนอย่กู บั อุณหภมู ิ ความดันและ จ้านวนโมล ดงั นั้นเม่อื บอกปรมิ าตรของแกส๊ จะต้องบอกอุณหภูมิ ความดนั และจ้านวนโมลด้วย เช่น แก๊ส ออกซเิ จน 1 โมล มปี รมิ าตร 22.4 dm3 ทอ่ี ุณหภูมิ 0 °C ความดนั 1 บรรยากาศ (STP) 2. สารท่ีอยูใ่ นสถานะแกส๊ มีความหนาแนน่ น้อยกว่าเมอื่ อยู่ในสถานะของเหลวและของแข็งมาก เชน่ ไอ นา้ มีความหนาแน่น 0.0006 g/cm3 แตน่ า้ มีความแนน่ ถึง 0.9584 g/cm3 ที่100 °C 3. แก๊สสามารถแพร่ได้ และแพร่ได้เร็วเพราะแกส๊ มแี รงยึดเหนยี่ วระหว่างโมเลกลุ น้อยกวา่ ของเหลวและ ของแขง็ 4. แกส๊ ต่าง ๆ ตงั้ แต่ 2 ชนิดขน้ึ ไปเมอื่ นา้ มาใส่ในภาชนะเดียวกัน แก๊สแต่ละชนิดจะแพรผ่ สมกนั อย่าง สมบรู ณ์ทกุ สว่ น นั้นคือสว่ นผสมของแกส๊ เป็นสารเดียว หรอื เปน็ สารละลาย (Solution) 5. แกส๊ ส่วนใหญไ่ มม่ สี ีและโปร่งใส เช่น แก๊สออกซิเจน (O2) แกส๊ ไฮโดเจน (H2) แกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) เป็นตน้ แหล่งทม่ี า กิตติศักดิ์ ปัญญา และคณะ. ของแข็ง ของเหลว แก๊ส. สบื ค้นเมอื่ วนั ที่ 12 สงิ หาคม 2561. จาก http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/2/3/gas/gas/index.htm กระทรวงศกึ ษาธกิ าร. บทเรยี นอเิ ล็กทรอนกิ สว์ ทิ ยาศาสตร์ ป.5 เทอม 1. สบื ค้นเมอื่ วนั ที่ 12 สิงหาคม 2561 . จาก http://www.mcp.ac.th/e-learning456.php