หน่วยที่ 4 สารบริสุทธิ์

หน่วยที่ 4 สารบรสิ ทุ ธ์ิ สาร สารเนื้อเดยี ว สารเนื้อผสม สารบริสุทธ์ิ สารละลาย สารแขวนลอย สารคอลลอยด์ ธาตุ สารประกอบ โลหะ อโลหะ กงึ่ โลหะ

บทท่ี 1 สมบัตสิ ารบริสทุ ธ์ิ สารบรสิ ทุ ธิ์ คอื ประกอบดว้ ยสารเพยี งชนดิ เดียว อาจเป็น ของแขง็ ของเหลว ตัวอยา่ งธาตุ หรอื แก๊ส ก็ได้ เช่น เหล็ก ทองแดง น้า นา้ ตาล ซง่ึ ยงั แบ่งยอ่ ยไดเ้ ปน็ ธาตุ และสารประกอบ Li = (ลิเทยี ม) โลหะ Na = (โซเดียม) Fe = (ไอออน) ธาตุ สารประกอบ อโลหะ B = (โบรอน) กึง่ โลหะ โลหะ กง่ึ โลหะ Si = (ซลิ ิกอน) อโลหะ As = (สารหนู) F = (ฟลูออรีน) Cl = (คลอรนี ) Br = (โบรมีน)

1. จดุ เดือดจดุ หลอมเหลว จดุ เดอื ด อุณหภูมิท่ี ของเหลว เปล่ียนสถานะเปน็ แกส๊ สารบรสิ ทุ ธิ์ จดุ เดอื ด จุดหลอมเหลว อณุ หภูมทิ ่ี ของแข็ง เปลีย่ นสถานะเปน็ ของเหลว จดุ หลอมเหลว คงที่ อุณหภมู ิ อุณหภมู ิ สารละลาย สารบรสิ ทุ ธ์ิ สารละลาย สารบรสิ ทุ ธิ์ จุดเดอื ด จดุ หลอมเหลว จากกราฟ สรุปไดว้ า่ จุดเดอื ด ของ สารละลาย สงู กวา่ สารบรสิ ทุ ธ์ิ จดุ หลอมเหลว ของ สารละลาย ตา่้ กว่า สารบรสิ ทุ ธิ์

เกร็ดความรู้ สูตรโครงสรา้ ง กลีเซอรอล (glycerol) กลเี ซอรอล (glycerol) ➢ เป็นสารบรสิ ุทธทิ ่ีถกู คน้ พบคร้ังแรกเมอื่ ปี พ.ศ. 2342 กลีเซอรอล จากการทดลองสกดั น้ามนั มะกอก โดยนักเคมชี 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 ไมม่ สี ี มีรสหวาน มีจุดหลอมเหลว 18 ocและจดุ เดอื ด 290 oc ละลายในนา้ และแอลกอฮอล์ ➢ กลเี ซอรอลสามารถผลิตได้จากกระบวนการผลิตน้ามนั ไบโอดีเซล นอกจากนีย้ ังผลติ ไดจ้ ากปฏกิ ิรยิ าเคมีอนื่ ๆ อีกดว้ ย

เกรด็ ความรู้ จดุ เดอื ด และ จดุ หลอมเหลว ของสาร จดุ เดอื ดของน้าทคี่ วามดนั ตา่ งๆ 1. ขึ้นอยู่กับความบรสิ ทุ ธิ์ ความดนั จุดเดอื ด ความดนั จุดเดอื ด (kPa) (oc) (kPa) (oc) 2. ข้ึนอยู่กับความดนั บรรยากาศ 3.5 26.4 101.3 100.0 13.8 52.2 137.9 109.0 ณ ความดนั บรรยากาศ ทีร่ ะดับทะเล 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 กิโลปาสกาล (kPa) 82.7 94.4 358.5 140.0 น้าบริสุทธิ์ มีจดุ เดือดที่อุณหภูมิ 100 oc แตเ่ ม่ือความดันบรรยากาศ เพมิ่ ข้ึนหรือลดลง จุดเดือดของน้าบริสุทธิ์ กจ็ ะมคี ่าเปลี่ยน ไปดงั ตาราง

เกรด็ ความรู้ ความดนั บรรยากาศ (atmospheric pressure) ล้าอากาศ มวล 104 กโิ ลกรมั (kg) คือ ล้าอากาศ มวล 104 กโิ ลกรัม (kg) กดลงบนพน้ื กดลงบนพน้ื โลกขนาด 1 ตารางเมตร (m2) โลกขนาด 1 ตารางเมตร (m2) ด้วยแรงโน้มถว่ งใน แนวตั้งฉาก ท้าให้พน้ื ผวิ โลกมีความดัน 1 บรรยากาศ แรงโนม้ ถว่ ง (g) (atm) ความดันบรรยากาศสามารถวัดค่าไดด้ ้วย “บารอมเิ ตอร์” มีหน่วยเป็น บรรยากาศ (atm) ซงึ่ มี ความดนั 1 atm ท่พี ้ืนผิว คา่ เท่ากบั 101.3 กิโลปาสกาล (kPa) หรอื เทา่ กับ 101,325 ปาสกาล (Pa)

2. ความหนาแนน่ ความหนาแนน่ เป็นการวัดมวลตอ่ หนง่ึ หนว่ ยปรมิ าตร ถา้ ใช้มวลของสารเปน็ หน่วยกรัม (g) ปริมาตรของสารจะใช้หนว่ ย ลกู บาศกเ์ ซนติเมตร cm3 ถ้าใช้มวลของสารเปน็ หนว่ ยกรมั (kg) ปรมิ าตรของสารจะใช้หนว่ ย ลูกบาศกเ์ มตร m3 การคา้ นวณความหนาแนน่ ของสาร (D) = มวล (g) = มวล (kg) ปริมาตร (cm3) ปริมาตร (m3)

ตวั อย่างโจทย์ : ความหนาแน่น ตวั อยา่ งโจทย์ 1 ตวั อยา่ งโจทย์ 2 วตั ถชุ นดิ หนึง่ มีมวล 100 กรมั ปริมาตร 200 กล่องพลาสตกิ ใบหน่งึ มวล 400 กรมั ปริมาตร 200 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร วัตถุชิ้นน้มี คี วามหนาแนน่ เทา่ ใด ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร กลอ่ งพลาสตกิ นมี้ คี วามหนาแนน่ เทา่ ใด แนวคิด มวล (g) แนวคดิ มวล (g) ปรมิ าตร (cm3) ปรมิ าตร (cm3) ความหนาแน่นของวตั ถุ (D) = ความหนาแน่นของกล่อง (D) = 100 (g) 400 (g) = 200 (cm3) = 200 (cm3) = 0.5 g/cm3 = 2 g/cm3 ดังนนั้ วตั ถนุ ้ีมีความหนาแนน่ เทา่ กบั 0.5 g/cm3 ดังนนั้ กลอ่ งใบนี้มคี วามหนาแนน่ เทา่ กบั 2 g/cm3

ตารางแสดง ความหนาแน่นของสารบางชนดิ ทคี่ วามดนั 1 บรรยากาศ ชนดิ ของสาร สถานะ ความหนาแนน่ (g/cm3) เกรด็ ความรู้ ไอนา้ (100 oC) แก๊ส 0.0006 ปรอท (Mercury:Hg) แก๊สไนโตรเจน แก๊ส 0.0012 - เปน็ โลหะ แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ แกส๊ 0.0019 - เปน็ ของเหลวสขี าวคลา้ ยเงนิ ของเหลว 0.99 - เมือ่ แขง็ ตวั จะมีคณุ สมบัติ นา้ ของเหลว คารบ์ อนไดออกไซดเ์ หลว ของเหลว 1.18 คลา้ ยกับโลหะท่วั ไป ของแขง็ 13.60 - เป็นสาระสา้ คัญในการทา้ ปรอท ของแขง็ 0.92 นา้ แข็ง ของแขง็ 1.56 เทอร์โมมเิ ตอร์ น้าแข็งแหง้ 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 Polyethyคle่อnนeข้า)งแข็งและเหนียว ค่อนข้างนิ่มแต่เหนียวไม่แตกง่าย มสี มบัตหิ ลากหลาย สมบตั ิ สว่ นใหญท่ ้าให้มสี สี นั สวยงาม ทัง้ แขง็ นิ่ม สามารถท้าใหม้ ี ไม่เปราะแตกงา่ ย ทนสารเคมี นอกจากนี้ยงั ปอ้ งกนั สีสนั สวยงามได้ และสว่ นใหญจ่ ะใส การแพรผ่ า่ นความชื้นได้ดี ขวดบรรจนุ ้าด่ืม ขวดนม ขวดแชมพสู ระผม ขวดแปง้ เด็ก ท่อน้าประปา สายยางใสแบบนิ่ม ขวดน้ามันพชื และขวดนา้ อัดลม ตวั อย่างการใชง้ าน ขวดสบูเ่ หลว ถงุ พลาสตกิ ทนรอ้ นชนดิ ข่นุ แผ่นฟลิ ์มสา้ หรบั หอ่ อาหาร และถุงหูหว้ิ แผ่นพลาสติกปูโตะ๊ อาหาร ขวดใสแ่ ชมพูสระผมชนิดใส

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

การทดสอบพลาสตกิ ทดสอบดว้ ยน้า พลาสติกทจี่ มนา้ พลาสติกทลี่ อยนา้ PETE / PVC/PS HDPE / LDPE / PP ทดสอบโดยการเผาดว้ ยลวดทองแดง ทดสอบโดยการขดู ดว้ ยเลบ็ (Copper wire test) (scratch test) เปลวไฟสเี ขยี ว เปลวไฟสสี ม้ เกดิ รอยขดู ขดี ไม่เกดิ รอยขดู ขดี PVC PETE / PS HDPE / LDPE PP มตี ่อสไลดถ์ ดั ไป

การทดสอบพลาสตกิ PETE / PS ทดสอบโดยการอบ ทดสอบดว้ ยสารเมทิลเอทลิ คโี ตน (oven test) (Methyl Ethyl Ketone / MEK test) จุดหลอมเหลว จุดหลอมเหลว แชใ่ นสารละลาย 20 นาที ประมาณ ประมาณ ละลาย ไม่ละลาย 105 – 115 oc 120 – 130 oc PS PETE / พลาสติกประเภทอน่ื ทดสอบดว้ ยความรอ้ น ( heat test) LDPE HDPE ใส่ในนา้ เดอื ด อ่อนตวั และบดิ เบ้ียว ไมอ่ อ่ นตัว PETE พลาสตกิ ประเภทอนื่

บทท่ี 2 การจา้ แนกและองคป์ ระกอบของสารบรสิ ุทธ์ิ H ธาตุไฮโดรเจน : H อนุภาคมลู ฐาน p+ = โปรตอน C คาร์บอน e- = อเิ ล็กตรอน O ธาตอุ อกซิเจน p+ , e- , n n =นวิ ตรอน อะตอม อนุภาคมลู ฐานรวมตวั กนั ด้วยอตั ราสว่ นตา่ งๆ ตัวอยา่ งธาตุ ธาตุ สารประกอบ ประกอบด้วยอะตอมชนดิ เดยี ว อะตอมตา่ งชนดิ กันมารวมตวั กัน สารบรสิ ทุ ธ์ CO O CO O นา้ : H2O ตัวอยา่ ง คาร์บอนมอนอกไซด์ : CO คารบ์ อนไดออกไซด์ : CO2 HH สารประกอบ

เกรด็ ความรู้ ?โมเลกลุ กับ สารประกอบ ธาตุ กับ สารประกอบ ต่างกันอยา่ งไร โมเลกลุ : เกดิ จากอะตอมของธาตุมารวมกัน 1. ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียว จะเป็นชนิดเดยี วกนั หรือต่างชนิดก็ได้ ธาตุ 2. แยกออกโดยวิธเี คมีไม่ได้ เชน่ O2 , N2 , H2 , O3 , I2 , CO2 , NH3 1. อะตอมตา่ งชนดิ กันมา 3. เขยี นแทนด้วยสัญลกั ษณ์ สารประกอบ : เกดิ จากอะตอมของธาตุ มารวมตัวกัน ตง้ั แต่ เชน่ Na , C , K , Cl 2 ชนิด ขน้ึ ไป “ต่างชนดิ กัน” มารวมกนั สารประกอบ เช่น H2O , CO2 , HCl , NaOH , CaCO3 2. แยกออกโดยวิธเี คมีได้ ดงั นน้ั สารประกอบท้งั หมด เปน็ “ โมเลกลุ .” เชน่ การแยกน้าดว้ ยไฟฟา้ ได้ O2(g) กับ H2(g) 3. เขยี นแทนดว้ ยสตู รเคมี เชน่ SO2 , CO , H2SO4

ตัวอย่าง : ธาตุและสารประกอบ ธาตุ ข้อมลู ธาตุ หรอื สาร ธาตุท่เี ปน็ องคป์ ระกอบ อัตราสว่ น และสารประกอบ โมเลกลุ ของธาตุ ประกอบ จา้ นวนอะตอมของธาตุ น้า (H2O) ท่ีเปน็ องคป์ ระกอบ แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แกส๊ ไนโตรเจน (N2) - ✓ ไฮโดรเจน, ออกซเิ จน 2:1 แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) โซเดยี ม (Na) - ✓ คารบ์ อนไดออกไซด์, ออกซิเจน 1:2 โซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) ✓ - ไนโตรเจน 2 กลโู คส (C6H12O6) - ✓ ไนโตรเจน, ออกซเิ จน 1:2 มเี ทน (CH4) ✓ - โซเดยี ม 1 - ✓ โซเดยี ม, คลอรนี 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+ + ++ - + - จงึ หกั ลา้ งกนั หมดพอดี - e-เคลอื่ นทีร่ อบ เปน็ กลางทางไฟฟา้ - นิวเคลยี ส - + - e- หายไป 1 ตวั ทา้ ใหจ้ ้านวน e- น้อยกว่าจ้านวน p+ ธาตุจึงเดน่ ประจุ 1+ -+ + โครงสรา้ งอะตอม : ประกอบด้วยอนภุ าคมลู ฐาน ดงั น้ี ประจุไฟฟ้าเปน็ บวก + อนุภาคโปรตอน มปี ระจุ + - - + - - e- เพิ่มมา 2 ตวั ท้าให้จา้ นวน e- - + +- มากกว่าจา้ นวน p+ ธาตุจงึ เดน่ ประจุ 2- อนภุ าคนวิ ตรอน เป็นกลางทางไฟฟ้า ประจุไฟฟา้ เปน็ ลบ - อนุภาคอเิ ล็กตรอน มีประจุ -

สญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี รข์ 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+ เมือ่ ธาตเุ ป็นกลาง = 11 เลขอะตอม (Atomic Number) 2131 Na+ p+ = z = 11 คือ จา้ นวนโปรตอน p+ n = A – Z = 23 – 11 = 12 e- ≠ p+ เนอ่ื 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 คณุ สมบตั เิ ฉพาะ จดุ หลอมเหลว ชนิดของธาตุ เปน็ ของแขง็ ในสภาวะ น้าไฟฟา้ ได้ดี นา้ ความร้อนได้ดี - มีความมันวาว ปกติ ยกเว้น ปรอท สงู มาก ยกเว้น - ยืดเป็นเสน้ หรอื โลหะ ปรอท จุดเดอื ดจุด ซึง่ เป็นของเหลว ตเี ป็นแผ่นบางได้ หลอมเหลวตา้่ ก่งึ โลหะ ของแขง็ น้าไฟฟ้าได้บางชนิด นา้ ความรอ้ นได้ บางชนิดต่า้ เปราะ บางชนดิ สูง เช่น โบรอน บางชนดิ อโลหะ มที ั้ง 3 สถานะ ไมน่ ้าไฟฟ้า ไม่น้าความร้อน ต่้า ยกเว้น คาร์บอน - เปราะ ของแข็ง ของเหลว ยกเวน้ แกรไฟต์ หรือ น้าความร้อน ทีเ่ ปน็ โครงผลกึ - ไม่มันวาว และแก๊ส ไดน้ ้อย ร่างตาข่าย

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)

ธาตุกมั มนั ตรงั สี (Radioactive Element) ธาตุกัมมันตรงั สี ตัวอยา่ งธาตกุ มั มันตรงั สแี ละการใชป้ ระโยชน์ เปน็ ธาตุทม่ี ีองคป์ ระกอบภายใน C-14 คาร์บอน-14 ใชใ้ นการค้านวณหาอายุ นวิ เคลยี ส (Nucleus) ไม่เสถยี ร I-131 ของโบราณวัตถุหรืออายุของฟอสซลิ U-238 สง่ ผลให้เกิดการสลายตวั หรอื การปลอ่ ย ไอโอดีน-131 ใชใ้ นการตดิ ตาม รงั สขี องธาตุอยตู่ ลอดเวลา เพอ่ื ศึกษาและรักษาโรคตอ่ มไทรอยดเ์ ปน็ พิษ การแผร่ งั สีของธาตุเปน็ กระบวนการปรับสมดุล ยูเรเนียม-238 ใช้ความรอ้ นจากปฏิกริ ิยา เพื่อสร้างความเสถียรภายในธาตุ นิวเคลยี รเ์ พือ่ ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ธาตุกมั มนั ตรังสีมักเป็นธาตุท่มี มี วลมาก Co-60 โคบอลต-์ 60 ใช้ในการรกั ษาโรคมะเรง็ หรอื มเี ลขอะตอมสูงเกนิ กวา่ 82 Ra-226 เรเดยี ม-226 ใชใ้ นการรกั ษาโรคมะเร็ง