ของแข็ง ของเหลว แก๊ส

ของแขง็ ของเหลว แกส๊

สมบตั ิของของแขง็  แรงยึดเหน่ียวระหว่างอนุภาคมากกว่าของเหลวและ แกส๊  มีจุดเดือดและจดุ หลอมเหลวสงู  รปู ร่างคงที่

สมบตั ิของของแข็ง  มีปรมิ าตรคงท่ี ณ อณุ หภูมิและความดันคงที่  ไม่สามารถไหลได้ในสภาวะปกติ เน่ืองจากอนุภาคของ ของแข็งอยู่ชิดตดิ กนั มาก

การจดั เรยี งอนภุ าคของของแขง็  ผลึก อ นุ ภ า ค อ ง ค์ ป ร ะ ก อ บ ข อ ง ข อ ง แ ข็ ง เ รี ย ง ตั ว กั น อย่างเป็นระเบียบใน 3 มิติ เช่น กามะถัน ฟอสฟอรสั

5.2 การจดั เรียงอนุภาคของของแขง็ ของแข็งอสณั ฐาน อนุภาคองค์ประกอบ กระจายกัน อยู่อย่างไม่ เปน็ ระเบียบ เชน่ แก้ว ยาง พลาสติก

การจดั เรยี งอนภุ าคของของแขง็ ของแข็งในรูปผลกึ อาจมกี ารจัดเรยี งจัดตวั ของโมเลกุลไดห้ ลาย รูปแบบ เรียกว่า การมีอัญรปู ของของแข็ง อัญรูป (Allotropes) คือ การท่ขี องแขง็ สามารถจัดเรียงตัวข้นึ เป็นผลกึ ไดม้ ากกวา่ 1 แบบ ทาให้มีสมบตั ิทางกายภาพและเคมี เปล่ียนไป ทง้ั นไี้ มน่ บั รวมถงึ การจัดตวั ทไี่ มเ่ ปน็ ระเบียบที่เรยี กว่า ของแข็งอสญั ฐาน

ตวั อยา่ งของแข็งท่จี ัดเรยี งตวั ได้หลายแบบ  กามะถัน  ฟอสฟอรัส  คาร์บอน

กามะถนั กามะถัน มรี ูปแบบทเ่ี ป็นผลึกอยู่ 2 แบบ คอื 1.กามะถนั แอลฟา หรือกามะถนั รอมบกิ (Rhombic sulphur) 2.กามะถันบตี า หรอื กามะถันมอนอคลินิก (Monoclinic sulphur) ซง่ึ เกดิ จากการจดั เรยี งตวั ท่ีตา่ งกนั สง่ ผลให้มคี ณุ สมบตั ิบาง ประการไม่เหมือนกนั ด้วย เชน่ สี จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น

กามะถนั รอมบกิ (Rhombic sulphur)  ประกอบดว้ ย S 8 อะตอมตอ่ กนั เปน็ วง  เป็นของแข็งผลกึ สีเหลือง  ผลึกมลี ักษณะเป็นรปู สเ่ี หล่ียมขนม เปียกปูน  พบมากในธรรมชาติ (เสถยี รที่ 25 0c)



กามะถันมอนอคลินกิ (Monoclinic sulphur)  ผลกึ จะมลี กั ษณะเป็นแทง่ ยาวคล้ายเข็ม  เสถียรนอ้ ยกว่ากามะถนั รอมบกิ  อยู่ตัวท่ีอุณหภูมสิ งู กวา่ 96 0c  ท่ีอุณหภูมิสงู กว่า 96 0c กามะถนั รอมบกิ จะกลายเปน็ กามะถัน มอนอคลินกิ อย่างช้าๆ



สมบัติ กามะถันรอมบกิ กามะถันมอนอคลนิ กิ เข็ม รปู ผลกึ เหลยี่ ม เหลืองเข้ม สี เหลืองอ่อน 1.96 g/cm 3 ความหนาแนน่ 2.07 g/cm 3 119 ๐C จุดหลอมเหลว 112.8 ๐C 444.6 ๐C ไม่นาไฟฟา้ จดุ เดอื ด 444.6 ๐C การนาไฟฟ้า ไม่นาไฟฟา้

การจดั เรียงตัวของโมเลกลุ กามะถนั จากรปู จะสงั เกตได้ว่าโมเลกลุ กามะถันในผลกึ กามะถันรอมบิกมี การจัดเรยี งตัวชดิ และอัดแนน่ ไดม้ ากกว่ากามะถันมอนอคลนิ กิ ทาใหผ้ ลกึ กามะถนั รอมบกิ มีความหนาแนน่ มากกวา่ กามะถนั มอนอคลนิ กิ

ฟอสฟอรสั ผลึกฟอสฟอรสั นัน้ พบอยู่ 3 แบบ คอื 1.ฟอสฟอรัสขาว 2.ฟอสฟอรัสแดง 3.ฟอสฟอรสั ดา

ฟอสฟอรสั ขาว  ประกอบด้วยฟอสฟอรสั 4 อะตอม มีสูตรโมเลกลุ P4  มีสขี าว นิม่ คลา้ ยขผี้ ง้ึ  วอ่ งไวในการทาปฏิกริ ยิ าเคมีและ สามารถลกุ ไหมไ้ ด้เองเมือ่ สัมผัส กบั อากาศ  ใชป้ ระโยชนใ์ นการทาลกู ระเบิด หรอื ระเบิดเพลิง

ฟอสฟอรสั แดง  โครงสร้างเปน็ สายยาวต่อกนั ไป (พอลเิ มอร์)  เสถยี รมากกวา่ ฟอสฟอรัส ขาว จงึ ใช้ทาไมข้ ีดไฟ

ฟอสฟอรสั ดา  มีโครงสรา้ งแบบโครงผลึกรา่ ง ตาข่าย  เสถียรกว่าฟอสฟอรัสแดง  ติดไฟยาก

สมบัติ ฟอสฟอรสั ขาว ฟอสฟอรสั แดง ฟอสฟอรัสดา ลกั ษณะ ของแข็งสขี าว ของแข็งสแี ดง ของแขง็ สีดา หรือเหลือง 610 ๐C จุดหลอม เหลว 44 ๐C 590 ๐C ( ท่ีความ ดันสูง) ความ 1.82 g/cm 3 2.34 g/cm 3 2.70 g/cm 3 หนาแน่น ไมน่ าไฟฟ้า ไมน่ าไฟฟา้ นาไฟฟ้าเลก็ นอ้ ย การนา ท่ีอณุ หภมู สิ ูง ไฟฟา้

คาร์บอน ผลึกคารบ์ อนน้นั พบอยู่ 3 แบบ คอื 1. แกรไฟต์ 2. เพชร 3. ฟลเู ลอรนี

แกรไฟต์  เปน็ โครงสรา้ งท่ีพบไดง้ า่ ยใน ธรรมชาติ  เกิดจากอะตอมของคาร์บอนท่ีมี พันธะคอู่ ยู่ 1 พันธะมาต่อกนั  เป็นโครงสร้างแบบระนาบ โดยมี ลักษณะเช่ือมต่อกันไป สามารถนา ไฟฟ้าไดใ้ นแนวระนาบ

เพชร  เปน็ โครงสรา้ งที่แขง็ แรงทส่ี ุด  เกดิ จากคาร์บอนที่เกดิ พันธะเดย่ี ว ตอ่ กันทัง้ หมดจนเปน็ โครงรา่ ง ตาขา่ ยทแ่ี ตล่ ะหน่วยมพี ันธะย่นื ออกมา 4 ขา้ ง

ฟลเู ลอรีน  เป็นสารตระกูลคารบ์ อนท่มี โี ครงสร้าง คลา้ ยลกู บอล  เกิดจากแกรไฟตท์ ่มี ้วนตวั ขึ้นเปน็ ทรง กลมท่ปี ระกอบด้วยรูป 5 เหล่ยี ม และ 6 เหลีย่ มเชือ่ มกัน  เปน็ ตระกลู สารอะโรมาติกทีม่ ขี นาดใหญ่ ทสี่ ุดกว็ ่าได้สงั เคราะห์ได้ครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1985

สมบัติ แกรไฟต์ เพชร ฟลเู ลอรีน ลักษณะ ผงหรอื แผน่ สี ผลึกรปู เหลีย่ ม ผงสีดา ดา ไมม่ สี ี ขึน้ อยูก่ ับจานวน จดุ หลอม 3727 ๐C สูงกว่า3550 C อะตอม เหลว 3.51 g/cm 3 ขึ้นอยู่กับจานวน ความ 2.25 g/cm 3 C อะตอม หนาแนน่ ไมน่ าไฟฟ้า ไมน่ าไฟฟ้า การนา นาไฟฟ้า ไฟฟา้

5.3 ชนดิ ของผลกึ

ผลกึ โมเลกลุ

ผลกึ โมเลกุล ชนดิ ของ ชนดิ ของพันธะ สมบัตทิ ั่วไป ตวั อย่าง อนุภาค ภายในผลกึ โมเลกลุ หรือ โมเลกลุ มีข้ัว ออ่ นหรือแข็ง โมเลกุลมีข้ัว อะตอม แรงดงึ ดดู ระหว่างข้ัว ปานกลาง นา้ แข็ง พันธะ จดุ หลอมเหลว แอมโมเนีย ไฮโดรเจน ตา่ โมเลกลุ ไมม่ ขี ว้ั ไม่นาความรอ้ น แนฟทาลีน โมเลกุลไมม่ ีขวั้ ไม่นาไฟฟ้า แรงลอนดอน

ผลกึ โคเวเลนตร์ า่ งตาขา่ ย

ผลึกโคเวเลนต์รา่ งตาข่าย ชนดิ ของ ชนดิ ของพันธะ สมบัติทัว่ ไป ตัวอยา่ ง อนภุ าคภายใน ผลึก อะตอม พันธะโคเว- แขง็ เพชร เลนต์ จดุ หลอมเหลวสูง แกรไฟต์ ส่ ว น ใ ห ญ่ ไ ม่ น า ควอตซ์ ความร้อนและไฟฟา้

ผลกึ โลหะ ชนิดของ ชนดิ ของพันธะ สมบัตทิ ั่วไป ตวั อยา่ ง อนุภาคภายใน ผลึก อะตอม พนั ธะโลหะ แขง็ เหลก็ จดุ หลอมเหลวสูง ทองแดง นาความร้อนและ โซเดียม ไฟฟ้าไดด้ ี แมกนเี ซียม

ผลกึ ไอออนกิ

ผลึกไอออนกิ ชนิดของ ชนิดของพนั ธะ สมบตั ทิ ั่วไป ตวั อยา่ ง อนุภาคภายใน ผลึก ไอออน พนั ธะไอออนกิ แขง็ เปราะ KNO3 จุดหลอมเหลวสูง AgCl ไ ม่ น า ค ว า ม ร้ อ น CaF2 และไฟฟา้ MgCl2

5.2 การจดั เรียงอนุภาคของของแขง็ ของแข็งอสณั ฐาน อนุภาคองค์ประกอบ กระจายกัน อยู่อย่างไม่ เปน็ ระเบียบ เชน่ แก้ว ยาง พลาสติก

5.4 การเปลี่ยนแปลงสถานะของของแข็ง การเปลี่ยนสถานะของของแขง็ มี 2 ประเภท ไดแ้ ก่  การหลอมเหลว  การระเหดิ

การหลอมเหลว  เม่ือให้ความร้อนแก่ของแข็ง อนุภาคของของแข็งจะมี พลังงานจลน์มากขึ้น เกิดการส่ันจนบางอนุภาคมีพลังงาน สูงกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค อนุภาคของของแข็ง จึงอยู่ห่างกันมากข้ึน ของแข็งจึงเกิดการเปล่ียนสถานะ เปน็ ของเหลว เรยี กวา่ การหลอมเหลว  เรียกอุณหภูมิที่ของแข็งเปล่ียนสถานะเป็นของเหลวที่ ความดนั 1 บรรยากาศวา่ จดุ หลอมเหลว

การระเหดิ  การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง ก ล า ย เ ป็ น ไ อ โ ด ย ไ ม่ ผ่ า น ส ถ า น ะ ของเหลว เรียกวา่ การระเหดิ  การระเหิดเป็นการเปล่ียนแปลงท่ี เกิดกับสารบางชนิดท่ีไม่มีข้ัวหรือมี ขั้วน้อยมาก และมีแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างอนุภาคเป็นแรงแวนเดอร์ วาลส์อย่างอ่อน

การระเหิด  เม่ืออนุภาคของสารได้รับความร้อน จากสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย จะ ทาให้อนุภาคของสารนั้นแยกออก จากผลึก โดยเฉพาะอนุภาคท่ีอยู่ บริเวณผิวหน้าของผลึกจะหยุดออก และเคล่ือนทีเ่ ปน็ อิสระไดง้ ่าย  ของแข็งบางชนิด เช่น แนฟทาลีน (ลกู เหมน็ ) พิมเสน หรือการบูร

5.5สมบตั ขิ องของเหลว  แรงยดึ เหนย่ี วระหว่างอนุภาคนอ้ ยกว่า ของแขง็  จดั เรยี งอนุภาคไมเ่ ป็นระเบยี บ  มที ว่ี า่ งระหวา่ งอนภุ าคเลก็ น้อย  ไหลได้ สามารถเทของเหลวจากภาชนะ หนึ่งไปภาชนะหนง่ึ ได้

สมบัตขิ องของเหลว  รูปร่างของของเหลวจะเปลี่ยนไปตามภาชนะทบ่ี รรจุ  มีปรมิ าตรคงที่ท่อี ุณหภูมแิ ละความดนั คงที่  สามารถแพรไ่ ด้

สมบตั ิของของเหลว สมบัติของของเหลวทีจ่ ะทาการศกึ ษา มดี งั น้ี  ความตงึ ผิว  การระเหย  ความดันไอกับจุดเดอื ดของของเหลว

5.5.1 ความตึงผวิ หยดนา้ บนใบไม้ แมลงบนผวิ หน้าของนา้

ความตึงผิว  แรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพ่ือให้พ้ืนท่ี ผิวของของเหลวเหลือน้อยที่สุดเรียกวา่ แรงดงึ ผวิ

ความตึงผิว แรงดงึ ผวิ ของของเหลว หยดนา้ บนใบไม้ • จะทาให้ของเหลวปริมาณนอ้ ยๆ มี รปู รา่ งคอ่ นข้างเป็นทรงกลม เช่น 1 หยด • รูปทรงกลมมพี ืน้ ที่ผวิ น้อยท่สี ดุ • ผวิ ของเหลวถูกดึงจนตึงเปรียบเสมอื น แผ่นยางยดื บางๆ ปกคลมุ ของเหลวไว้ • น้ามแี รงยึดเหนีย่ วระหวา่ งโมเลกลุ ท่ี แขง็ แรงและมีแรงดงึ ผวิ มาก

ความตงึ ผิว  ในกรณที เี่ พิม่ พื้นทผ่ี วิ ของของเหลว โมเลกุลทีอ่ ยดู่ า้ นในจะต้อง เคลื่อนทีอ่ อกมายังพ้ืนผิวของของเหลว โมเลกุลเหล่านี้ต้องใช้ พลังงานเพอื่ เอาชนะแรงยึดเหนีย่ วระหว่างโมเลกลุ ท่ีอยรู่ อบข้าง  งานที่ต้องใชใ้ นการขยายพื้นทผี่ ิวของของเหลว 1 หน่วย เรยี กวา่ ความตึงผวิ  ความตงึ ผวิ ของของเหลวจะมคี า่ มากหรอื นอ้ ยขน้ึ อยกู่ ับแรงยึด เหน่ียวระหวา่ งโมเลกลุ ในของเหลว  ถา้ ของเหลวใดมีแรงยดึ เหน่ียวระหว่างโมเลกลุ สงู ความตงึ ผวิ จะ มีคา่ สูงดว้ ย

ความตงึ ผิว ตารางแสดง ความตงึ ผิวของของเหลวบางชนิดที่อณุ หภูมิ 25 ๐C ของเหลว สูตร ความตงึ ผวิ (N/m) ปรอท Hg 0.4855 นา้ H2O 0.0720 เบนซีน C6H6 0.0282 เอทานอล C2H5OH 0.0220 เฮกเซน C6H14 0.0179 ไดเอทิลอเี ทอร์ C2H5OC2H5 0.0167

ความตึงผิว จากตารางแสดงความตึงผิวของของเหลวบางชนดิ ทีอ่ ณุ หภมู ิ 25 ๐C  ปรอทมแี รงยดึ เหน่ียวระหวา่ งอนุภาคเป็นพนั ธะโลหะมีความ แขง็ แรงมาก ความตึงผวิ ของปรอทจงึ มคี า่ สูง  ไดเอทิลอเี ทอร์มีแรงลอนดอนเปน็ แรงยึดเหน่ยี วระหว่างโมเลกลุ ซ่งึ มคี วามแขง็ แรงน้อย ความตึงผวิ จึงมคี า่ นอ้ ย  นา้ ยดึ เหนีย่ วกันดว้ ยพันธะไฮโดรเจน จงึ มคี า่ ความตงึ ผวิ มาก

ความตึงผวิ ตารางแสดง ความตึงผิวของนา้ ท่อี ณุ หภมู ติ า่ งๆ อุณหภมู (ิ ๐C) 10 25 50 75 100 ความตงึ ผวิ 0.0742 0.0720 0.0679 0.0636 0.0589 (N/m) อณุ หภูมิมผี ลต่อความตึงผวิ ของน้า อยา่ งไร

ความตึงผวิ เมอื่ อณุ หภมู ิเปลย่ี นจะทาให้ความตึง ผิวของของเหลวนน้ั เปลยี่ นไปดว้ ย เช่น น้า ความตงึ ผิวจะลดลงเม่อื อณุ หภูมิเพม่ิ ข้นึ การเติมสารบางชนดิ เช่น นา้ สบูล่ งไป ในนา้ จะทาใหค้ วามตงึ ผวิ ของนา้ เปล่ยี นแปลงดว้ ย

ปจั จัยท่มี ผี ลต่อความตึงผวิ ของของเหลว  1) แรงดงึ ดูดระหว่างโมเลกุล - ถา้ แรงดึงดดู ระหว่างโมเลกุลมาก พลงั งานทใ่ี ช้ในการขยาย พื้นทีผ่ ิวจะมาก - ถา้ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลนอ้ ย พลงั งานทใี่ ช้ในการขยาย พ้ืนท่ผี ิวจะนอ้ ย

ปัจจยั ที่มผี ลต่อความตึงผิวของของเหลว 2) อุณหภมู ิ - เมอ่ื อณุ หภมู เิ พิม่ ขึน้ พลงั งานจลน์ของแต่ละโมเลกลุ จะเพิม่ ขน้ึ แต่ แรงดงึ ดดู ระหวา่ งโมเลกลุ ลดลง ทาให้ความตงึ ผวิ ลดลง - เม่อื อุณหภูมลิ ดลง พลงั งานจลน์ของแตล่ ะโมเลกลุ จะลดลง แตแ่ รง ดงึ ดูดระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึน้ ทาให้ความตึงผิวเพม่ิ ขน้ึ