ใบความรู้-เรื่องการแยกสาร-กับพื้นที่ผิวและปริมาตร

การแยกสาร คือ ใบความรู้ น เรื่อง การแยกสารและการ นาไปใช้ ว่ ไ ไ 1. การกรอง เป็นวิธกี ารแยกสารออกจากกนระหว่างของแข็งกบของเหลว หรือใชแ้ ยกสารแขวนลอยออกจากนา้ ซึ่งใช้ กนมากในทางเคมี โดยเฉพาะในห้องปฏิบตกิ ารทกี่ รองสารในปรมิ าณนอ้ ย ๆ การกรองน้นจะตอ้ งเทสารผา่ น กระดาษกรอง หรอื อาจใชว้ สดุตา่ งๆนอกเหนอื จากกระดาษกรองก็ได้ เช่น ผ้าขาวบางหรือผ้าชนดิ ต่างๆ เซล โลเฟนหรือกระดาษแกว้ เปน็ ต้น อนุภาคของแขง็ ที่ลอดผ่านรกู ระดาษกรองไม่ได้จะอยูบ่ นกระดาษกรอง สว่ น นา้ และสารท่ลี ะลายน้าไดจ้ ะผ่านกระดาษกรองลงสู่ภาชนะ ภาพท่ี 1 การแยกสารเน้อื ผสมโดยการกรอง ทีม่ า: http://scienceg1.blogspot.com/2016/06/blog-post_39.html 2. การระเหยแหง้ การแยกสารดว้ ยวิธนี เี้ หมาะส้าหรบใชแ้ ยกสารผสมทีเ่ ปน็ ของแข็งละลายอยู่ในของเหลว จนท้าให้ไดส้ าร ผสม มลี กษณะ เปน็ ของเหลวใส ซ่งึ เราเรยี กสารผสมน้ีวา่ สารละลาย เชน่ น้าทะเล น้าเชอ่ื ม น้าเกลือ เป็น ตน้ การแยกสารโดยวิธกี ารระเหยแหง้ นิยมใช้ในการแยกเกลอื ออกจากน้าทะเล โดยชาวนาเกลือจะเตรยี ม แปลงนาแลว้ ใช้กงหนฉดุ น้าทะเลเข้าสู้แปลงนาเกลือหลงจาก นน้ ปลอ่ ยใหน้ ้าทะเลไดร้ บแสงแดดเป็นเวลานาน จนกระท่งน้าระเหยจนแห้ง จะเหลือเกลอื อย่ใู นนา เกลือท่ีได้นเ้ี รยี กวา่ เกลือสมุทร ซึ่งเป็นเกลือที่น้ามาใช้ปรงุ อาหาร ท้าเคร่ืองดื่ม

ภาพที่ 2 การท้านาเกลอื 3. การกลั่น ทม่ี า: https://thailandtopvote.com/นาเกลอื / เหมาะส้าหรบแยกของเหลวทป่ี นเป็นเนื้อเดียวกน โดยท้าใหข้ องเหลวกลายเป็นไอ แลว้ ทา้ ใหค้ วบแนน่ เปน็ ของเหลวอีก แบ่งออก เป็น 2 ประเภท คือ - การกล่นธรรมดา เหมาะสา้ หรบสารท่ีมีจุดเดอื ดตา่ งกนประมาณ 80 องศาเซลเซียส ขนึ้ ไป แตอ่ ุณหภูมิ ต้งแต่ 40 องศาเซลเซียส กจ็ ะเกดิ กระบวนการแล้ว - การกลน่ ลา้ ดบส่วน เหมาะสา้ หรบสารที่มีจุดเดือดต่างกนเพยี งเลก็ น้อย ซ่งึ จะมีข้อเสยี คอื จะใช้ พลงงานเปน็ จ้านวนมาก และมีความสลบซบซ้อน การกลน่ ลา้ ดบสว่ นบางคร้งไม่ไดแ้ ยกสารให้บริสุทธ์ิ แต่แยก เพอ่ื ประโยชน์ในการน้าไปใช้ เชน่ การแยกน้ามนดิบ โดยจะแยกพวกที่มีจุดเดือดใกล้เคยี งไวด้ ว้ ยกน แต่ถา้ สาร ท่ีมีจุดเดือดใกล้เคียงกนมาก แต่ไม่มีเคร่ืองกล่นลา้ ดบสว่ นก็สามารถกลน่ ได้ด้วยเคร่ืองกล่นธรรมดา แตจ่ ะต้อง กลน่ หลาย ๆ ครง้ จนกระท่งจุดเดือด และจุดหลอมเหลวคงที่ ภาพท่ี 3 การกล่น ทมี่ า: https://sites.google.co 4. การใช้กรวยแยก ใช้แยกสารทีเ่ ปน็ ของเหลวที่ไมร่ วมเปน็ เนอ้ื เดียวกนออกจากกน การใชก้ รวยแยกจะ เหมาะกบ สารทเ่ี ป็นของเหลวและแยกคนละช้น หรือมีข้วต่างกน เชน่ น้ากบนา้ มน จะแยกช้นกนอยู่ เพราะ น้ามีขว้ แตน่ า้ มนไม่มขี ้ว ซ่งึ กรวยแยกจะมลี กษณะเปน็ กรวยใหเ้ ราใสข่ องเหลวลงไป ของเหลวนน้ จะแยกช้นกน อยู่

ภาพที่ 4 การใช้กรวยแยก ทม่ี า: https://sites.google.com 5. การสกัดด้วยตวั ทาละลาย การสกดดว้ ยไอน้า (steam distillation) เปน็ การสกดสารทีร่ ะเหยงา่ ย มจี ดุ เดือดต้่า และไมล่ ะลายน้า เช่น นา้ มนหอมระเหยจากพืช โดยไอนา้ จะเป็นตวพาน้ามนหอมระเหย เมอ่ื ควบแน่น นา้ มนหอมระเหยแยกชน้ กบ นา้ การสกดด้วยตวทา้ ละลาย (solvent extraction) เหมาะกบสารทรี่ ะเหยง่าย ตวท้าละลายต่างกนจะใช้ สกดสารตา่ งกน ซึง่ ตวทา้ ละลายต้องละลายสารไดด้ ีและไม่ทา้ ปฏิกิริยากบสารที่จะสกด เช่น การสกดสมี ว่ งจาก อญชนจะใช้นา้ เปน็ ตวท้าละลาย การสกดน้ามนถ่วเหลืองจะใชเ้ ฮกเซน ภาพที่ 5 การสกดดว้ ยไอน้า ภาพที่ 6 การสกดด้วยตวท้าละลาย ท่ีมา: https://sites.google.com ทม่ี า: https://sites.google.com 6. การตกผลึก คือ ปรากฏการณ์ที่ของแข็งทีเ่ ป็นตวละลายแยกออกจากสารละลายอ่ิมตว เมอ่ื สารละลายอ่มิ ตวมี อุณหภูมลิ ดลง ถา้ สารละลายอ่ิมตวเยน็ ตวลงอย่างรวดเร็ว จะเกดิ ผลึกท่ีมีขนาดเล็ก แต่ถ้าสารละลายอม่ิ ตวเย็น ตวลงอย่างชา้ ๆ จะเกิดผลึกท่ีมีขนาดใหญ่ ผลกึ ท่สี มบูรณ์ของสารตา่ งชนดิ กนจะมีรปู ทรงทแ่ี ตกต่างกนเหมาะ ส้าหรบสารที่สามารถละลายได้เปน็ ปรากฏการณ์ท่ีตวถูกละลายทเี่ ป็นของแข็ง แยกตวออกจากสารละลายได้ เปน็ ของแขง็ ทม่ี ีรูปทรงเรขาคณิต โดยสารใด ๆ ทลี่ ะลายในนา้ อยูใ่ นจุดอ่มิ ตวจะตกเปน็ ผลึก ถ้ามากเกินพอจะ เปน็ การตกตะกอนของสาร

ภาพท่ี 7 การตกผลกึ ที่มา: https://sites.google.com 7. การระเหิด เปน็ กระบวนการท่ีของแข็งเปลี่ยนสถานะกลายเปน็ ไอ โดยไมผ่ า่ นการเป็นของเหลวกอ่ น เมอื่ อนุภาค ของสารไดร้ บความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อยการระเหดิ ทา้ ให้อนภุ าคของสารน้นแยกออกจากผลึก โดยเฉพาะอนภุ าคท่ีอยบู่ รเิ วณผิวหน้าของผลกึ จะหลุดออกและเคลื่อนที่เปน็ อิสระได้งา่ ย เชน่ การระเหิดของ น้าแขง็ แห้ง (dry ice) ไอโอดีน การระเหดิ ของแนฟทาลีน (ลกู เหมน็ ) การะบรู เมนทอล เป็นต้น 8. ร า รกรา การแยกสารโดยวิธโี ครมาโทรกราฟี(Chromatography) : เปน็ วิธีการแยกสารที่มปี รมิ าณน้อย เพอ่ื ให้ ได้ สารบรสิ ุทธ์ิ โดยสารตา่ งๆ ทม่ี ีความสามารถในการละลายและความสามารถในการดดู ซบ ในตวท้าละลายและ ตวดดู ซบได้ไม่เทา่ กน เม่ือนา้ สารละลายซ่ึงเป็นของเหลว มาทดสอบการละลายและการดดู ซบ ผลท่ีไดค้ ือ 1. สารทีล่ ะลายในตวท้าละลายได้ดี และถูกดดู ซบดว้ ยตวดูดซบไดน้ ้อย จะเคล่ือนท่ีได้ไกลกวา่ 2. สารทล่ี ะลายในตวท้าละลายได้ไม่ดี และถกู ดูดซบด้วยตวดูดซบไดม้ าก จะเคล่ือนท่ีได้ใกลก้ วา่ ภาพที่ 8 โครมาโทรกราฟี ทีม่ า: https://sites.google.com

ใบความรู้ เรอ่ื ง พืน้ ทผี่ ิวและปริมาตร พ้ืนที่ผวิ และปรมิ าตร 1. ทรงสีเ่ หลี่ยมมุมฉาก คือ รูปทรงสามมติ ิทท่ี ุกด้านเปน็ รูปเหล่ยี มมุมฉาก และด้านตรงข้ามเทา่ กนทุกประการ และขนานกน ภาพท่ี 9 ทรงสเี่ หลย่ี มมุมฉาก ทมี่ า: https://sites.google.com สูตร พืน้ ท่ผี ิวของทรงส่เี หลี่ยมมมุ ฉาก = ผลรวมของดา้ นท้ง 6 ด้าน ปรมิ าตรของทรงสีเ่ หลย่ี มมุมฉาก = ความกว้าง x ความยาว x ความสูง หรอื ปรมิ าตรของทรงสเี่ หลี่ยมมมุ ฉาก = พนื้ ที่ฐาน x สงู 2. ปริซึม คือ ทรงสามมิติทีม่ ีฐานทง้ สองเปน็ รปู สี่เหล่ยี มท่ีเท่ากนทุกประการ ฐานทง้ คู่อยู่ในระนาบท่ี ขนานกน และด้านขา้ งแต่ละด้านเปน็ รปู ส่ีเหลีย่ มด้านขนาน ภาพท่ี 10 ปรซิ มึ ท่มี า: https://sites.google.com สูตร พื้นทผ่ี วิ ของปริซมึ = พ้ืนทผ่ี วิ ขา้ ง + พน้ื ที่ผิวหน้าตด ปริมาตรปรซิ ึม = พ้ืนท่ีฐาน x สงู พื้นที่ผิวของปริซึม เม่ือคลผี่ ิวขา้ งของปรซิ มึ ใด ๆ พบวา่ จะเกดิ เปน็ รูปสเ่ี หลี่ยมผนื ผ้าที่มีความยาว เท่ากบเส้น รอบฐานและส่วนกวา้ งเทา่ กบความสงู ดงรูป

พนื้ ท่ผี วิ ของปรซิ ึม เม่ือคลผ่ี ิวขา้ งของปรซิ ึมใด ๆ พบวา่ จะเกิดเปน็ รปู สเ่ี หลีย่ มผืนผา้ ท่ีมีความยาว เทา่ กบเส้น รอบฐานและสว่ นกว้างเทา่ กบความสงู ดงรูป ภาพที่ 11 ปรซิ ึม ทีม่ า: https://sites.google.com สูตร พื้นท่ีผวิ ขา้ ง = เสน้ รอบฐาน x สงู 3. พีระมิด คอื ทรงสามมติ ิที่มฐี านเป็นรูปเหลี่ยมใด ๆ มียอดแหลม ซ่งึ ไม่อยูใ่ นระนาบเดยี วกบฐาน และหน้า ทกุ หน้าเปน็ รปู สามเหลย่ี มทมี่ ีจดุ ยอดร่วมกนทย่ี อดแหลม ภาพที่ 12 พรี ะมดิ ท่ีมา: https://sites.google.com 4. กรวย เป็นรูปเรขาคณิตสามมิติท่มี ฐี านเป็นรูปวงกลม มียอดแหลมท่ีไม่อย่ใู นระนาบเดียวกนกบ ฐาน และ เสน้ ที่ต่อระหวา่ งจุดยอดกบจุดใดๆ บนขอบของฐานเป็นสว่ นของเส้นตรงรูปเรขาคณติ สามมติ ิ นน้ วา่ กรวย ภาพที่ 13 กรวย ทีม่ า: https://sites.google.com

สตู ร ค้านวณต่าง ๆท่ีเกีย่ วข้องกบกรวย ปรมิ าตรของกรวย = 1/3 X (22/7 หรอื 3.14) X รศมียกกา้ ลงสอง X สงู ตรง พื้นท่ผี วิ ของกรวย = (22/7 หรอื 3.14) X รศมี X สูงเอียง + (22/7 หรือ 3.14) X รศมยี กกา้ ลงสอง 5. ทรงกระบอก (Cylinder) คือ ทรงสามมิติใด ๆ ท่ีมฐี านเป็นรูปวงกลมทเ่ี ท่ากนทุกประการกบหนา้ ตด และ อยู่ในระนาบที่ขนานกน เม่ือตดทรงสามมิตนิ ด้ี ว้ ยระนาบที่ขนานกบฐานแลว้ จะได้รอยตดเปน็ วงกลมที่ เทา่ กน ทกุ ประการกบฐานเสมอ ภาพท่ี 12 ทรงกระบอก ทีม่ า: https://sites.google.com ปริมาตรทรงกระบอก = πr2h (เมอ่ื r คอื รศมีของฐานทรงกระบอก และ h คือสว่ นสูงของทรงกระบอก) พื้นทผ่ี ิวข้างของทรงกระบอก = 2πrh (เมื่อ r คือรศมีของฐานทรงกระบอก และ h คือสว่ นสงู ของทรงกระบอก) พ้นื ทีผ่ วิ ท้งหมดของทรงกระบอก = 2πr(r + h) (เมื่อ r คือรศมีของฐานทรงกระบอก และ h คือส่วนสูงของทรงกระบอก)