บทที่ 2 น้ำ (วิทยาศาสตร์กายภาพ ม.5)

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ ระดบั ชน้ั มธั ยมศึกษาปที ่ี 5 บทท่ี 2 นา้ จัดท้าโดย ครู อภชิ ติ ดคี ้า ช่ือ…….………………………………………………………………….. ชน้ั …………….……… เลขท…ี่ ………………

โคอรางสกราา้ ศงขอคงือน?้า 2.1 โมเลกุล ของน้า น้ำเปน็ สำรทมี่ สี มบัติทำงกำยภำพแตกต่ำงจำกสำรอื่น เน่อื งจำกมี 3 สถำนะ คือ เป็นของแขง็ ของเหลว และก๊ำซ ใน ธรรมชำตินำ้ อย่ใู นสถำนะของเหลวมำกทีส่ ุด นำ้ มีสูตรทำงเคมีเปน็ H2O และมนี ้ำหนกั โมเลกุล 18 โครงสร้ำงโมเลกลุ ของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมสรา้ ง พนั ธะกบั ออกซเิ จน 1 อะตอมดว้ ยพันธะโคเวเลนต์ มุมระหว่ำงพันธะในโมเลกุลของน้ำประมำณ 105 องศำและควำมยำวของ พนั ธะไฮโดรเจนอะตอมกับออกซเิ จนอะตอมประมำณ 0.9572อังสตรอมหรือ0.096นำโนเมตร การเกิดพันธะเคมี รปู ตัวอย่างพนั ธะเคมีต่างๆ พันธะเคมี คือ แรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงอะตอมกบั อะตอมภำยในโมเลกลุ ซึ่งเปน็ แรงยดึ เหนี่ยวระหว่ำงอะตอมที่ ทำ้ ใหเ้ กดิ โมเลกลุ โดยกำรสร้ำงพนั ธะเคมีของอะตอมเกิดขึนเน่ืองจำกอะตอมต้องกำรปรับตัวให้มอี เิ ลก็ ตรอนวงนอกสดุ ครบ 8ซ่งึ เปน็ ไปตำมกฎออกเตต ส่งผลให้โมเลกลุ ท่ีเกดิ ขนึ มีควำมเสถียร ตวั อย่ำงพนั ธะเคมีเช่นพนั ธะโคเวเลนต์, พันธะไอออนกิ , พนั ธะโลหะ เป็นต้น

พันธะโคเวเลนต์ พนั ธะโคเวเลนต์เกดิ จำกอะตอมของธาตุอโลหะมารวมกัน โดยการใชเวเลนซอเิ ล็กตรอนรวมกนั ซ่ึงอำจจะใชรวมกัน เพียง 1 คู หรอื มำกกวำ 1 คู กไ็ ด้ ตัวอยา่ งการเกิดพนั ธะโคเวเลนต์ของแก๊สไฮโดรเจน(H2) ตวั อย่างการเกิดพันธะโคเวเลนต์ของน้า H2O

ชนิดของพันธะโคเวเลนต์ สภาพข้วั ของโมเลกลุ โคเวเลนต์

แรงยดึ เหน่ยี วระหว่างโมเลกลุ โคเวเลนต์

รปู A รูป B รปู A พันธะโคเวเลนต์แบบมีขัว้ ของโมเลกลุ นา้ ทา้ ให้น้ามีแรงขวั้ คู่ รปู B โมเลกุลน้าสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจน(H-bond) กับโมเลกุลของน้าใกลเ้ คยี งได้สงู สุดถงึ 4 bonds จำกตำรำงและโครงสร้ำงของโมเลกลุ ดำ้ นบน จะเหน็ ไดว้ ่ำเมอื่ น้ำเปน็ สำรโคเวเลนต์ที่มจี ุดเดอื ดสงู กวำ่ สำรโคเวเลนต์ อื่นๆมำก เนื่องจำกนำ้ เป็นสารที่มีข้ัวท้าให้เกดิ แรงข้ัวคู่ จงึ ทำ้ ให้จดุ เดือดสงู กว่ำสำรท่ีไม่มีขวั อย่ำงแกส๊ ไฮโดรเจน(H2)ทไี่ ม่มีแรง ขวั คู่ และในกรณเี ทียบน้ำ(H2O)กบั ไฮโดรเจนซลั ไฟด์(H2S)ซง่ึ มขี วั ทังคู่ แต่นำ้ ยงั มีจุดเดือดสงู กวำ่ ไฮโดรเจนซลั ไฟด์ เพรำะน้ำมี พันธะไฮโดรเจนซงึ่ เปน็ แรงระหว่ำงโมเลกุลทแ่ี ขง็ แรงมำก ท้ำใหน้ ำ้ มีจดุ เดือดสงู จะเห็นวำ่ สำรโคเวเลนตม์ ีจุดเดือดทตี่ ำ่ งกนั เกิดจำกควำมแตกต่ำงของแรงยดึ เหนีย่ วพันธะระหว่ำงโมเลกลุ ซึง่ ยิ่งมีแรงยึด เหน่ียวระหว่ำงโมเลกลุ สงู สำรประกอบนนั ยง่ิ แขง็ แรงท้ำให้จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงไปดว้ ย (นอกจำกแรงยึดเหน่ยี วระหวำ่ ง โมเลกุล มวลและรูปร่ำงของโมเลกลุ ยังสง่ ผลต่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงโมเลกุลด้วย)

พันธะไอออนิก การหาสูตรเอมพิรคิ ลั ของสารประกอบไอออนกิ • กำรเขยี นสตู รสำรประกอบไอออนิก จะใช้ สตู รเอมพิริคลั แสดงอัตรำส่วนอยำ่ งต้่ำของจ้ำนวนของไอออนท่ีเปน็ องค์ประกอบ • โดยเขียนสญั ลกั ษณ์ของธำตหุ รอื กลุ่มธำตุท่ีเป็นไอออนบวกไวข้ ำ้ งหน้ำตำมด้วยไอออนลบ และแสดงอตั รำสว่ นอยำ่ งต้่ำ ของไอออนทีเ่ ปน็ องค์ประกอบโดยเขียนตวั เลขอำรบิกห้อยท้ำยไอออนนนั ทังนีในกรณีท่ีจำ้ นวนไอออนเป็น 1 ไม่ต้อง เขยี น โดยอตั รำส่วนอยำ่ งต้่ำของไอออนต้องท้ำใหผ้ ลรวมของประจเุ ป็นศนู ย์ ท้ำให้สำรประกอบไอออนิกเปน็ กลำงทำง ไฟฟ้ำ เช่น – Ba2+ รวมกบั I- ดว้ ยอัตรำสว่ นอยำ่ งต่ำ้ 1:2 จึงเขยี นสูตรได้เป็น BaI2 – Ca2+ รวมกับ O2- ดว้ ยอัตรำส่วนอยำ่ งต้ำ่ 1:1 จงึ เขียนสูตรไดเ้ ปน็ CaO  ตัวอย่ำง วิธหี ำสูตรเอมพริ ิคัลโดยใช้วธิ กี ำรไขว้ตัวเลขประจุของไอออน แล้วท้ำให้ตวั เลขเป็นอัตรำส่วนอยำ่ งต่้ำ

พนั ธะโลหะ

การละลายของสารในน้า 2.1 การละลาย ของสารในนา้ คือ กำรละลำยของสำรในนำ้ เกิดขึนเม่ือโมเลกุลของน้ำจะเข้ำไปแทรก ระหว่ำงโมเลกุลหรอื ไอออนของตวั ละลำยได้สำรเนือผสมที่เป็นเนือเดียว เรียกว่ำ สำรละลำย • ตามกฎ like dissolves like คอื ส่งิ ทเ่ี หมือนกนั จะละลายในส่งิ ท่เี หมอื นกัน กลำ่ วคือ ตัวถูกละลายที่มขี ้ัวจะละลาย ในตวั ทา้ ละลายที่มีขั้ว แต่จะไม่ละลำยในตัวทำ้ ละลำยที่ไม่มีขวั เช่น เอทำนอล (CH3CH2OH) ละลำยในนำ้ (H2O) แต่ ไมล่ ะลำยในเฮกเซน (C6H14) และในทำงตรงขำ้ ม ตวั ถูกละลายท่ไี ม่มขี ้ัวจะละลายในตัวทา้ ละลายที่ไม่มีขัว้ แต่จะไม่ ละลำยในตัวทำ้ ละลำยทมี่ ขี ัว เช่น คำรบ์ อนเตตระคลอไรด์ (CCl4) ละลำยในเบนซีน (C6H6) ไม่ละลำยในนำ้ แ ประเภทของการละลาย 1. การละลายน้าแบบแตกตัว • กำรละลำยนำ้ แบบแตกตัว จะไดส้ ำรอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) • สารอเิ ลก็ โทรไลต์ (Electrolyte) หมำยถงึ สำรทเ่ี มื่อละลำยจะน้ำไฟฟ้ำได้ เน่ืองจำกมีไอออนซ่ึงอำจจะเป็นไอออนบวก หรอื ไอออนลบเคล่ือนที่อยูใ่ นสำรละลำย สำรละลำยอิเลก็ โทรไลต์นอี ำจเปน็ สำรละลำยกรด เบสหรอื เกลือกไ็ ด้ 2. การละลายน้าแบบไม่แตกตัว • กำรละลำยน้ำแบบไม่แตกตัวจะได้ สำรนอนอเิ ลก็ โทรไลต์ (Non-electrolyte) • สารนอนอเิ ล็กโทรไลต์ (Non-electrolyte) หมำยถึง สำรทีไ่ มส่ ำมำรถนำ้ ไฟฟ้ำไดเ้ มื่อละลำยนำ้ ทังนเี นื่องจำก สำร พวกนอนอิเลก็ โทรไลต์ จะไม่สำมำรถแตกตวั เป็นไอออนได้ เชน่ นำ้ บริสุทธ์ิ น้ำตำล แอลกอฮอล์ เปน็ ตน้

ความเข้มข้นสารละลายในหนว่ ยรอ้ ยละ (%) • ควำมเขม้ ขน้ สำรละลำยในหน่วยรอ้ ยละ (%) คือ อัตรำส่วนของตัวละลำยต่อระบบสำรละลำย 100 ส่วน แบง่ ได้เปน็ 3 ชนิด ดังนี 1) ร้อยละโดยนา้ หนกั ตอ่ นา้ หนกั (%w/w) หรืออำจเรียกวำ่ ร้อยละโดยนำ้ หนกั o หมำยถงึ น้ำหนกั เปน็ กรมั ของตวั ละลำยในสำรละลำย 100 g o เช่น NaCl 35%w/w มีควำมหมำยวำ่ สำรละลำย 100 g จะประกอบดว้ ย NaCl 35 g และนำ้ 65 g 2) รอ้ ยละโดยน้าหนกั ต่อปริมาตร (%w/v) o หมำยถึง น้ำหนกั ของตัวละลำยเปน็ กรมั ในสำรละลำยปริมำตร 100 mL o เช่น NaCl 5%w/v มีควำมหมำยวำ่ สำรละลำย 100 mL มี NaCl ละลำยอยู่ 5 g 3) รอ้ ยละโดยปริมาตรต่อปริมาตร (%v/v) หรืออำจเรยี กวำ่ รอ้ ยละโดยปรมิ ำตร o หมำยถงึ ปริมำตรของตัวละลำยหนว่ ย mL ในสำรละลำยปริมำตร 100 mL มกั ใช้กับสำรละลำยท่ีเกิดจำกกำร ละลำยของเหลวในของเหลว o เชน่ เอทำนอล (C2H5OH) 10%v/v ในนำ้ มคี วำมหมำยวำ่ สำรละลำยเอทำนอล 100 mL มีเอทำนอลละลำย อยู่ 10 mL