วิทยาศาสตร์พื้นฐาน ว 31101

สาร (Subutant)

สาร (Subutant) หมายถึง สสารต่างๆ ที่เรารู้จักชื่อหรือมีการตั้งชื่อแล้ว เช่น เหล็ก สังกะสี กรดเกลือ

            สถานะของสสาร มีได้ 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

สารแบ่งตามลักษณะของการเกิด แบ่งได้ 2 ชนิด
1.      สารที่ได้จากธรรมชาติ เช่น แร่ธาตุ
2. สารที่ได้จากการสังเคราะห์ เช่น ผงซักฟอก สบู่ เครื่องสำอาง

สมบัติของสาร

สมบัติของสาร หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสารที่สามารถบ่งบอกว่าสารชนิดนั้นคืออะไร สารแต่ละชนิดจะมีสมบัติของสารที่สังเกตได้ คือ สี กลิ่น รส สถานะ เนื้อสาร

สมบัติของสารจำแนกได้เป็น 2 ประเภทคือ
       1.      สมบัติทางกายภาพ
       2.      สมบัติทางเคมี

 การจำแนกสาร

      1.      ใช้สถานะเป็นเกณฑ์ สามารถจำแนกสารได้เป็น 3 สถานะ ดังนี้

• ของแข็ง รูปร่างไม่เปลี่ยนแปลง อนุภาคของแข็งไม่มีการเคลื่อนที่ และอัดให้เล็กลงอีกไม่ได้

• ของเหลว รูปร่างเปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุ โดยมีปริมาตรคงที่ ไหลได้ อักให้เล็กลงได้ยาก

• แก๊ส รูปร่างและปริมาตรเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ ฟุ้งกระจายได้ อัดให้เล็กลงได้ง่าย

2.      ใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์

 สารบริสุทธิ์(Pure Substance)

สารบริสุทธิ์(Pure Substance) คือ สารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารเพียงชนิดเดียว
จำแนกตามจำนวนชนิดของอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของเนื้อสารได้เป็น 2 ชนิดคือ ธาตุและสารประกอบ

 ธาตุ (Element)

ธาตุ เป็นสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดที่เรียกว่า อะตอม(Atom)

ถ้าใช้สมบัติทางกายภาพเป็นเกณฑ์ จำแนกธาตุเป็น  ชนิด คือ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

1.      โลหะ(Metel) เป็นธาตุที่มีมากชนิดที่สุด ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง จุดหลอมเหลวค่อนข้างสูงหรือบางชนิดสูงมากผิวเป็นมันวาว เมื่อเคาะจะมีเสียงดังกังวาน มีความเหนียว สามารถยืดออกเป็นเส้นหรือตีให้เป็นแผ่นบางๆ ได้ เช่น เส้นลวด แผ่นทองคำเปลว

2.      อโลหะ(Non-metal) มีจำนวนชนิดมากรองจากโลหะ มีสถานะเป็น

·       ของแข็ง เช่น คาร์บอน กำมะถัน

·       ของเหลว เช่น โบรมีน

·       แก๊ส เช่น ออกซิเจน ไฮโดรเจน

3.      กึ่งโลหะ(Metalloid) เป็นธาตุที่มีจำนวนน้อย ได้แก่ พลวง โบรอน สารหนู ฯลฯ เป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง นำไฟฟ้าได้ดี และมีผิวเป็นมันวาวเหมือนโลหะ แต่มีลักษณะเปราะ และเมื่อเคาะ จะไม่มีเสียงดังกังวาน

สารประกอบ(Compound)

สารประกอบ คือ สารบริสุทธิ์ที่เกิดจากการรวมตัวของอะตอมของธาตุจ่างชนิดกันตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาต่อกันด้วยพันธะเคมีในอัตราส่วนที่คงที่แน่นอน โดยไม่แสดงสมบัติของธาตุองค์ประกอบเดิม แสดงด้วยสูตรโมเลกุล เช่น H₂O

สูตรโมเลกุล คือ กลุ่มสัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนแทนชื่อสาร แสดงชนิดของธาตุและจำนวนอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของสาร 1 โมเลกุล

 สารไม่บริสุทธิ์

สารไม่บริสุทธิ์ เป็นสารที่เกิดจาการนำสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยมีอัตราส่วนไม่แน่นอนและไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีได้สารชนิดใหม่ สารแต่ละชนิดที่มาผสมกันยังคงแสดงสมบัติของสารนั้น

 สารละลาย เป็นสารเนื้อเดียวทีมีองค์ประกอบของสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกันในอัตราส่วนที่ไม่คงที่ ประกอบด้วย ตัวทำละลายและตัวถูกทำละลาย มีทั้ง 3 สถานะ

1.      การพิจารณาว่าสารใดในสารละลายเป็นตัวทำละลาย

·       สารที่มีสถานะเดียวกัน สารที่มีปริมาณมากกว่าจัดเป็นตัวทำละลาย

·       สารที่มีสถานะต่างกัน  สารที่มีสถานะเดียวกับสารละลายจัดเป็นตัวทำละลาย

2.      การบอกความเข้มข้นของสารละลาย

ความเข้มข้นของสารละลายเป็นค่าที่แสดงให้ทราบถึงปริมาณของตัวละลายที่มีอยู่ในสารละลาย

·       สารละลายเข้มข้น คือ สารละลายที่มีตัวทำละลายอยู่ในปริมาณมาก

·       สารละลายเจือจาง คือ สารละลายที่มีตัวทำละลายอยู่ปริมาณน้อย

การบอกความเข้มข้นของสารละลายแสดงด้วยหน่วยร้อยละ ดังนี้

1.      ร้อยละโดยมวล

เป็นการบอกมวลของตัวละลายเป็นกรัมในสารละลาย 100 กรัม เช่น สารละลายเกลือแกงเข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล หมายความว่า มีเกลือแกง 10 กรัม ละลายอยู่ในสารละลายเกลือแกง 100 กรัม หรือสารละลายเกลือแกงประกอบด้วยเกลือแกง 10 กรัม ละลายอยู่ในน้ำ(100-10) เท่ากับ 10 กรัม

2.      ร้อยละโดยปริมาตร

เป็นการบอกปริมาตรของตัวละลายเป็นลูกบาศก์เซนติเมตรในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรเช่น สารละลายเอทานอลในน้ำเข้มข้นร้อยละ 15 โดยปริมาตร หมายความว่าสารละลายเอทานอลในน้ำ 100 cm³ มีเอทานอลละลายอยู่ 15 cm³ ดังนั้นจึงมีน้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายเท่ากับ(100-15) คือ  85 cm³

3.      ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร

เป็นการบอกมวลตัวละลายเป็นกรัมในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร เช่น สารละลายเกลือแกงเข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่า สารละลายเกลือแกง 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรมีเกลือแกงละลายอยู่ 20 กรัม

3. สารละลายอิ่มตัว

     สารละลายอิ่มตัว หมายถึง สารละลายที่ไม่สามารถละลายตัวละลายได้อีกต่อไป ณ อุณหภูมิขณะนั้น ซึ่งถ้าใส่ตัวละลายเพิ่มลงไปอีก จะเหลือตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ

คอลลอยด์

คอลลอยด์ มีสมบัติ ดังนี้

1.      เป็นสารเนื้อเดียวที่มีลักษณะมัวหรือขุ่นไม่ตกตะกอน

2.      เกิดจากอนุภาคของสารชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดที่มีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคของสารละลาย คือมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10^-7 -10^{-4 cm} ลอยกระจายแทรกอยู่ในตัวกลางที่เป็นสารอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งอนุภาคของคอลลอยด์สามารถลอดผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถลอดผ่านกระดาษเซลโลเฟน

3.      เมื่อผ่านลำแสงเล็กๆ เข้าไปในคอลลอยด์จะมองเห็นเป็นลำแสงซึ่งเกิดจากการกระเจิงของแสง

อิมัลชั่น(Emulsion) เป็นคอลลอยด์ ที่เกิดจากสาร 2 ชนิด ที่ไม่รวมตัวเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อเติมสารอีกชนิดหนึ่งลงไปแล้วเขย่า จะทำให้สารทั้งสองชนิดรวมตัวกันเป็นเนื้อเดียว โดยมีสารที่เติมลงไปทำหน้าที่ตัวประสาน เรียกสาร ที่เป็นตัวประสานนี้เรียกว่า อิมัลซิฟายเออร์ (Emulsifier)

1. คอลลอยด์ชีวิตประจำวัน

คอลลอยด์ที่พบในชีวิตประจำวันมีหลายชนิด บางชนิดนำไปใช้ประโยชน์ เช่น น้ำกะทิ น้ำสลัด น้ำสบู่หรือผงซักฟอก เป็นต้นเราใช้สบู่หรือผงซักฟอกในการซักผ้าหรือชำระล้างสิ่งสกปรกได้ เนื่องจากสบู่หรือผงซักฟอกจะทำให้ไขมันที่ติดตามเสื้อผ้ารวมกับน้ำได้ และช่วยให้สิ่งสกปรกหลุดอกไปน้ำสลดมีส่วนประกอบคือ น้ำมันพืช น้ำส้มสายชู และไข่แดง น้ำมันพืชจะรวมเป็นเนื้อเดียวกับน้ำส้มสายชูได้โดยมีไข่แดงทำหน้าที่ประสานให้เป็นเนื้อเดียวกันนมสดที่บรรจุถุงหรือกระป๋องที่ปิดฉลาดว่า “โฮโมจีไนทซ์” เป็นนมสดที่ผ่านกระบวนการโฮโมจีไนเซซัน (Homogenization) โดยการทำให้ไขมันในน้ำนมสดแตกออกเป็นอนุภาคเล็กๆ ลอยตัวในน้ำนม และมีเคซีนซึ่งเป็นโปรตีนชนิดหนึ่งเป็นตัวประสานนอกจากนี้ การย่อยไขมันและน้ำมันในร่างกาย ไขมันและน้ำมันจะรวมกับน้ำย่อยได้ โดยมีน้ำดีทำหน้าที่เป็นตัวประสานให้เข้ากันของเหลวที่ละลายในกันและกันไม่ได้ เมื่อจะทำให้เป็นคอลลอยด์จะต้องเติมสารบางชนิดเพื่อเป็นตัวประสานลงไปเรียกคอลลอยด์ชนิดนี้ว่า อิมัลชัน (emulsion)และสารที่ทำหน้าที่ประสานให้อนุภาคของของเหลวที่ไม่ละลายรวมกันสามารถแทรกรวมเป็นเนื้อเดียวกันได้ในอิมัลชันเรียกว่า อิมัลซิฟายเออร์ (emulsifier) น้ำสบู่หรือผงซักฟอกจึงเป็นอิมัลซิฟายเออร์ ระหว่างน้ำและน้ำมัน ส่วยไข่แดงเป็นอิมัลซิฟายเออร์ในน้ำสลัด

 3.      สมบัติบางประการของคลอลยด์ เมื่อแสงส่องผ่านคอลลอยด์ จะมองเห็นลำแสงได้ ซึ่งเกิดจากกระเจิงของแสง

 สารแขวนลอย(Suspension)

สารแขวนลอย(Suspension) เป็นสารสารเนื้อผสมที่มองเห็นอนุภาคของสารชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดหรือหลายชนิดลอยกระจายปนอยู่ในสารอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นตัวกลาง มีขนาดของอนุภาคใหญ่กว่าอนุภาคของคอลลอยด์ คือ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10^{-4 cm} ขึ้นไป

 สมบัติความเป็นกรด – เบส

กรด (Acid) คือ สารประกอบที่มีธาตุไฮโดรเจน(H) เป็นองค์ประกอบ และอะตอมของ H อะตอมให้โลหะ หรือ หมู่ธาตุที่เทียบเท่าโลหะที่ได้ และเมื่อกรดละลายน้ำ จะแตกตัวให้ไฮโดรเจนอิออน

เราจำแนกกรดตามแหล่งกำเนิดได้ 2 ประเภทคือ กรดอินทรีย์ และ กรดอนินทรีย์

คุณสมบัติของกรด

1.      มีธาตุไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ

2.      มีรสเปรี้ยว

3.      ทำปฏิกิริยากับโลหะไก้แก๊สไอโดรเจน

4.      ทำปฏิกิริยากับหินปูน หินปูนสึกกร่อน ได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้น้ำปูนใสขุ่น

ประเภทของกรด จำแนกได้เป็น 2 ประเภท

1.      กรดอินทรีย์

2.      กรดอนินทรีย์หรือกรดแร่

เบส (Base) คือ สารละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^-) ออกมา เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดจะได้เกลือกับน้ำ หรือได้เกลืออย่างเดียว

สมบัติของเบส

1.      เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน

2.      ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียมไนเตรต จะให้แก๊สแอมโมเนีย มีกลิ่นฉุน

3.      ทำปฏิกิริยากับน้ำมันหรือไขมันได้สบู่

4.      ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด

5.      ลื่นคล้ายสบู่

การทดสอบความเป็นกรด-เบส

1.      การทดสอบด้วยกระดาษลิตมัส

2.      สารละลายฟีนอล์ฟทาลีน

 การแยกสาร

การแยกสารเป็นการ

1.     การกรอง เป็นการแยกสารเนื้อผสมด้วยกระบวนการแยกของแข็งที่ไม่ละลายในของเหลวออกจากของเหลว

2.     การกลั่น

3.     การระเหิด

4.     การสกัดด้วยตัวทำลาย