ชุดการสอนวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 เรื่องสารและการเปลี่ยนแปลง

+++สารและการเปลี่ยนแปลง+++
1.1 สาร และสสาร
1. สสาร (Matter) หมายถึง สิ่งที่มีตัวตน มีมวล ต้องการที่อยู่ และสัมผัสได้ แต่ยังไม่ทราบสมบัติที่แน่นอน เช่น หินก้อนหนึ่ง
2. สาร (Substance) หมายถึง สิ่งที่มีตัวตน มีมวล ต้องการที่อยู่ และสัมผัสได้ ทราบสมบัติแน่นอน เช่น เงิน ทอง เหล็ก ฯลฯ หรือเป็นสสารอื่นที่ทราบสมบัติแล้วแต่ไม่เปิดเผย หรือเป็นสสารที่พิจารณาเป็นพิเศษโดยเฉพาะ เช่น เนื้อสาร
1. สมบัติทางภาพ หมาถึง สมบัติที่แสดงถึงลักษณะภายนอกของสาร สามารถสังเกตเห็นได้ เช่น สถานะ รูปร่าง สี กลิ่น รส การละลาย จุดเดือด จุดเหลอมเหลว การนำความร้อน การนำไฟฟ้า ความร้อนแฝง ความหนาแน่น
2. สมบัติทางเคมี หมายถึง สมบัติที่แสดงลักษณะภายในองค์ประกอบของสาร เช่น องค์ประกอบภายในอะตอม โมเลกุล การเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น การเกิดสารใหม่ การเผาไหม้ การสลายตัวของสารให้สารใหม่ การเกิดสนิมของโลหะ
การเปลี่ยนแปลงของสาร แบ่งเป็นสองประเภท
1. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี หมายถึง การเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมี และภายหลังการเปลี่ยนแปลงจะได้สารใหม่เกิดขึ้นเสมอ เช่นการเผาไหม้ การเกิดสารประกอบ การสลายตัวของสารประกอบ การย่อยอาหาร การเกิดสนิมเหล็ก
2. การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ หมายถึงการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางกายภาพของสาร เช่น การเปลี่ยนสถานะ การละลาย การเดือด การหลอมเหลว ภายหลังการเปลี่ยนแปลงยังคงได้ สารเดิม

สถานะของสาร มี 3 สถานะ โดยใช้แรงยึดเหนี่ยวเกาะกันของโมเลกุล เป็นเกณฑ์
1. ของแข็ง (solid ; s) หมายถึงสารหรือสสารที่ขนาดและรูปร่างแน่นอน เนื่องจากโมเลกุลยึดเหนี่ยวกันอย่างแน่นหนา เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ยาก ปริมาตรไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับแรงกดดันสูง ไม่มีการแพร่ เช่น เหล็ก หิน
2. ของเหลว (liquid ; l) หมายถึง สารหรือสสารทีขนาดและรูปร่างไม่แน่นอน เนื่องจากโมเลกุลยึดเหนี่ยวกันอย่างหลวม ๆ เปลี่ยนแปลงรูปร่างตามภาชนะ ปริมาตรเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับแรงกดดันและอุณหภูมิ มีการแพร่ เช่น ปรอท น้ำ ฯลฯ
3. ก๊าซ (gas ; g) หมายถึง สารหรือสสารที่ขนาดและรูปร่างไม่แน่นอน เนื่องจากโมเลกุลยึดเหนี่ยวกันน้อยมาก และฟุ้งกระจาย อยู่อย่างอิสระ เปลี่ยนแปลงรูปร่างตามภาชนะ ปริมาตรเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับแรงกดดันและอุณหภูมิสูง มีการแพร่ เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม ฯลฯ
การเปลี่ยนสถานะของสาร
1. การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแข็งเป็นของเหลว เนื่องจากได้รับความร้อนทำให้อนุภาคมีพลังงานจลน์ (ได้จากการเคลื่อนที่) เกิดการเคลื่อนไหวเร็วขึ้นมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ให้กันและกันเมื่อถึงจุดจุดหนึ่งโมเลกุลก็จะเคลื่อนที่ห่างออกจากกัน แรงยึดเหนี่ยวน้อยลง เรียกว่าการละลาย การหลอมเหลว หรือ การหลอมละลาย
2. การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นก๊าซ เกิดจากอนุภาค ได้รับความร้อนพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นอนุภาคห่างกัน จนไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกัน เรียกว่า การระเหย
3. การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นก๊าซ เกิดจากอนุภาคได้รับความร้อนสูง จนแรงยึดเหนี่ยวหลุดจากกัน เรียกว่า การระเหิด

2. สารเนื้อผสม วัสดุผสม หรือ ของผสม ( composite ) คือ สารที่ประกอบขึ้นจากสาร 2 ชนิดขึ้นไปผสมกัน โดยเนื้อไม่สามารถผสมเข้ากันได้ตลอด แต่บางครั้งอาจเห็นไม่ชัด ในการจำแนกชนิดของสารเนื้อผสมจะพิจารณาจากขนาดของอนุภาค ที่ปนอยู่ในสารเนื้อผสมนั้น ซึ่งจำแนกได้เป็น คือ
2.1 สารคอลลอยด์(Colloid)คือ สารที่เกิดจากอนุภาคที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ระหว่าง 10-7 - 10-4 ซม. ลอยกระจายในตัวกลางหนึ่ง ซึ่งตัวกลางอาจเป็น ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ก็ได้ ลักษณะ ขนาด และรูปร่างและรูปร่างของการกระจายตัวของอนุภาคในคอลลอยด์มีหลายลักษณะ ลักษณะ เช่น วงกลม วงรี กระบอก เป็นต้น คอลลอยด์สามารถแบ่งเป็นประเภทต่างๆ ได้ตาม ชนิดของอนุภาคและตัวกลางในคอลลอยด์ เราสามารถพบคอลลอยด์ทั่วไปได้ในชีวิตประจำวัน เช่น คอลลอยด์บางชนิดอาจเกิดขึ้นเองตาม ธรรมชาติ ตัวอย่างชนิด ฝุ่นละอองในอากาศ เมฆ หมอก ควันไฟ ก๊าชพิษต่างๆจาากท่อไอเสีย บางชนิดมีลักษณะเหนียวหนืด เนื่องจากอนุภาคถูกยึดอยู่ในตัวการที่เป็นของเหลวอย่าง เหนียวแน่น เมื่อระเหยตัวกลางออกไปบางส่วนหรือทำให้เย็นลง สารจึงเข้มข้นมากขึ้นจนเป็นของแข็ง เช่น วุ้น เจลลี่ แป้งเปียก เป็นต้น
2.2 อีมัลชัน(Emulsion) เป็นคอลลอยด์ชนิดหนึ่งที่เกิดจากการนำของเหลว 2 ชนิดมารวมกัน และทำให้เป็นคอลลอยด์โดยเขย่าอย่างแรงเพื่อให้ของเหลวทั้ง 2 ชนิด แตกตัวเป็นอนุภาคเล็กๆ กระจายตัวแทรกอยู่ระหว่างกันอย่างาทั่วถึง ซึ่งกระจายตัวนี้จะไม่ถาวร และเมื่อตั้งทิ้งไว้ ของเหลวทั้งสอง จะแยกตัวเป็นชั้นไม่สามารถเข้ากันได้ ดังนั้น เพื่อให้ของเหลวทั้งสองเข้ากันได้ จึงต้องเติมสารชนิดหนึ่ง ที่ช่วยให้อนุภาคทั้งสอง แทรกตัวกันอยู่ได้นาน สารชนิดนี้เรียกว่า "อีมัลซิฟายเออร์" ตัวอย่างเช่น
- ในการซักผ้าหรือล้างถ้วยชาม คราบไขมันหรือน้ำมันสามรถผสมกับน้ำได้โดยมีสบู่เป็น อิมัลซิฟายเออร์
- ในน้ำสลัด น้ำมันพืช สามารถาผสมกับน้ำส้มสายชู โดยมีไข่เป็นอิมัลซิฟายเออร์
- ในไขมันสัตว์และในน้ำนมสด สามารถเข้ากันได้โดยมี เคซีนในโปรตีนเป็นอิมัลซิฟายเออร์ 2.3 สารแขวนลอย (Suspension) คือสารที่มีอนุภาคที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 10-4 ซม.(100ไมครอน) ลอยกระจัดกระจายอยู่โดยที่อนุภาคาอยู่ในของผสมนั้นมีขนาดใหญ่ จึงมองเห็นอนุภาคในของผสม ได้อย่างชัดเจน เมื่อตั้งทิ้งไว้อนุภาคจะตกตะกอน และสามารถแยกอนุภาคออกกจากของผสมได้โดยการกรอง
ตาราง เปรียบเทียบของผสม
ขนาดอนุภาค
น้อยกว่า 10-7 cm
10-7 - 10-4 cm
มากว่า 10-4 cm
ชนิด
สารละลาย
คอลลอยด์
สารแขวนลอย
การกรอง
ผ่านกระดาษกรอง และกระดาษเซลโลเฟน
ผ่านได้เฉพาะกระดาษกรอง
ผ่านไม่ได้ทั้งกระดาษกรอง และกระดาษเซลโลเฟน
การแยกสาร
เพื่อนำสารที่มีอยู่ในธรรมขาติซึ่งอยู่ในรูปของสารละลายหรือสารเนื้อผสม แยกเมื่อมีการ มาเป็นสารบริสุทธิ์ และนำไปใช้ประโยชน์ได้ มีหลายวิธีได้แก่
1. การกรอง เป็นวิธีการแยกของแข็งที่มีอนุภาคใหญ่กว่า 10-4 ซม. ออกจากของเหลว โดยที่ของแข็งนั้นไม่ละลายในของเหลว เช่น การแยกผงเหล็ก หรือผงถ่าน หรือกำมะถัน หรือตะกอน AgCl PbI2 BaSo4 CaSo4 SrSo4
2. การใช้กรวยแยก ใช้แยกของเหลวที่ไม่ละลายออกจากกันและกัน เช่น ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง หรือน้ำมันพืช หรือ CCl4 หรือเฮกเซน C6H14 หรือโทลูอีน C6H5CH3 หรือCS2 ออกจากน้ำH2O
3. การกลั่น เป็นการแยกตัวทำละลายออกจากตัวถูกละลาย โดยอาศัยหลักการระเหยและ การควบแน่นแบ่งเป็นหลายประเภทคือ
3.1 การกลั่นธรรมดา เป็นการแยกตัวทำละลายออกจากตัวถูกละลาย โดยอาศัยหลักการ ระเหย และการควบแน่นเพียงครั้งเดียว สารที่จะแยกโดยการกลั่นแบบธรรมดามีดังนี้
1. ตัวทำละลายต้องเป็นของเหลวระเหยง่าย มีจุดเดือดต่ำ (สถานะมักเป็นของเหลว)
2. ตัวถูกละลายเป็นสารที่มีจุดเดือดสูงระเหยยาก (สถานะขาองแข็ง)
3. ตัวทำละลายและตัวถูกละลายควรมีจุดเดือดต่างกันมากกว่า 30«C
สรุป การกลั่นแบบธรรมดา ใช้แยกตัวถูกละลายที่มีสถานะเดินเป็นของแข็งออกจากตัวทำละลาย สถานะของเหลว เช่น แยกสารละลายของสารไอออนิก ในน้ำ เช่น สารละลาย NaCl สารละลาย MgSO4 สารละลายCuSO4 สารละลาย Kl สารละลายNH4Cl สารละลาย NaOH สารละลายของน้ำตาลในน้ำ เป็นต้น
3.2 การกลั่นลำดับส่วน คือกระบวนการแยกสารที่มีจุดเดือดต่างกันออกเป็นส่วนๆ โดย การกลั่นซ้ำ ๆ กันหลาย ๆ ครั้งอย่างต่อเนื่องในหอกลั่นหรือคอลัมน์ สารที่มีจุดเดือดต่ำจะควบแน่น กลั่นตัวก่อน, สารที่มีจุดเดือดสูงจะครบแน่นและกลั่นตัวที่หลังตามลำดับ การกลั่นลำดับส่วนใช้กลั่นแยกสารละลายที่ตัวทำละลายและตัวถูกละลายมีสถานะของเหลว จุดเดือดต่างกัน(น้อยกว่า 30«C)
ประโยชน์การกลั่นลำดับส่วน
1. แยกสารละลายที่ตัวทำละลายและตัวถูกละลายสถานะของเหลงเช่น สารละลายเอทานอล สารละลาย
เมทานอล สารละลายกรดแอซีติก สารละลายเบนซินในโทลูอีน
2. การกลั่นแยกก๊าซธรรมชาติ
3. การกลั่นแยกอากาศ
4. การกลั่นแยกน้ำมันปิโตรเลียม ลำดับจุดเดือดจากต่ำไปสูงของน้ำมันที่กลั่นได้เป็นดังนี้ ก๊าซ
ปิโตรเลียม , น้ำมันเบนซิน , แนพธา , น้ำมันกาด , น้ำมันหล่อลื่น , พาราฟีน , น้ำมันเตา , ยางมะตอย
3.3 การกลั่นด้วยไอน้ำ เป็นการแยกสารที่ระเหยง่ายออกจากสารที่ระเหยยาก โดยมีหลักการ คือนำสารไปต้มรวมกับหรือผ่านไอน้ำเข้าไปยังสารที่ต้องการสกัด เมื่อร้อนสารที่ต้องการที่ ต้องการสกัดแยก และน้ำจะระเหย ออกมา พร้อมกันจนกระทั่งความดันไอของสารรวมกับความดันไอน้ำเท่ากับความดันบรรยากาศของเหลวทั้งสอง จะกลั่นตัวออกมาพร้อมกันที่อุณหภูมิต่ำกว่า จุดเดือดของสาร ของเหลวจะควบแน่น แยกเป็น 2 ชั้น น้ำอยู่ชั้นล่าง สารที่ต้องการสกัดอยู่ขึ้นบน
สมบัติของสารที่แยกโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ
1. ต้องไม่ละลายน้ำ จึงจะสามารถแยกออกจากน้ำได้ง่าย โดยใช้กรวยแยก
2. มีสมบัติระเหยง่าย มีจุดเดือดหรือต่ำกว่าน้ำก็ได้ ถ้าสารมีจุดเดือดต่ำจะแยกได้ดีกว่าสารที่มีจุดเดือดสูง
ประโยชน์การกลั่นด้วยไอน้ำ
1. สกัดแยกน้ำมันหอมระเหยออกจากส่อนต่างๆ ของพืช
2. สกัดแยกน้ำมันพืชจากเมล็ดพืช
3.4 การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นการแยกสารโดยมีหลักการคือ เลือกใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม ไปละลายที่ต้องการออกมาโดยเครื่องมือ ซอกซ์เลต(soxhlet)
คุณสมบัติของตัวทำละลายที่เหมาะสม
1. สามารถละลายสารที่ต้องการได้มากและละลายเจือปนได้ง่าย
2. มีจุดเดือดต่ำ ระเหยง่าย จึงจะแยกออกจากสารที่สกัดได้ง่าย
3. ไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องแยก
4. หาง่าย ราคาถูกเช่น น้ำ
ประโยชน์ของการสกัดด้วยตัวทำละลาย
1. ใช้สกัดน้ำมันพืชจากเมล็ดพืช เช่น น้ำมันงา รำ ถั่ว ปาล์ม นุ่น บัว นิยมใช้เฮกเซน เป็นตัวทำละลาย
2. สกัดสารมีสีออกจากพืช
3. ใช้สกัดน้ำมันหอมระเหยออกจากพืช
4. ใช้สกัดยาออกจากสมุนไพร
4. โครมาโทกราฟี เป็นวีธีการแยกตัวถูกละลายที่ผสมกันหลายๆ ชนิดออกจากกันในสารละลายหนึ่งๆ โดยความสามารถ ในการดูดซับที่ต่างของสาร โครมาโทกราฟีมีหลายประเภท เช่น
1. โครโทกราฟีแบบกระดาษ
2. โครโทกราฟีแบบคอลัมน์(แบบลำกระบอก)
3. ทินเลเยอร์โครโทกราฟี (แบบผิวบาง)
องค์ประกอบของวิธีโครมาโทกราฟี
ตัวดูดซับ ทำหน้าที่ดูดซับสารและเป็นตัวกลางให้สารเคลือนที่ผ่านและแยกตัวออกจากกัน สารที่ดูดซับด้วยตัวดูดซับได้ดีจะเคลื่อนที่ช้า สารที่ดูดซับได้น้อยจะเคลื่อนที่เร็ว ตัวดูดวับได้แก่ กระดาษโครมาโทกราฟี ผงอลูมินา ซิลิกา
ตัวทำละลาย ทำหน้าที่ละลายและพาสารเคลื่อนไป สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ดีจะเคลื่อน ที่แยกตัวไปก่อน สารที่ละลายในตัวทำละลายได้น้อยจะเคลื่อนที่ตังทีหลัง
ตัวทำละลายได้แก่ ของเหลวใส ไม่มีสี เช่น น้ำ เอทานอล แอลกอฮอล์ เฮกเซน อีเทอร์ คาร์บอนเตตระคลอไรด์ สารละลาย NaCl
ประโยชน์ของวิธีโครมาโทกราฟี
1. ใช้แยกสารที่มีปริมาณน้อยๆ ได้ ซึ้งวิธีอื่นแยกไม่ได้
2. ใช้แยกได้ทั้งสารมีสีและมีไม่มีสี สารไม่มีสีทำให้ภายหลังการแยกโดย
- อบด้อยของไอของไอโอดีน
- ฉายด้วยรังสี UV
- พ่นสารบางชดนิดไปทำปฏิกิริยาและเกิดสีขึ้น
3. ใช้วิเคราะห์ชนิดของสารและหาปริมาณของสารผสม
4. ใช้ทดลองความบริสุทธิ์ของสาร
การวิเคราะห์สารเป็นสารชนิดเดียวกัน มีหลักการดังนี้
1. มีสีเดียวกัน
2. มีค่า Rf เท่ากัน
3. มีระบบการทดลองเดียวกัน
ข้อจำกัดหรือข้อเสียของวิธีโครมาโทกราฟี ถ้าสารที่ต้องการจะแยกออกจากกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายในตัวทำ ละลายได้เท่ากันและถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับเท่ากัน ไม่สามารรถแยกออกจากกันได้ เพราะจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกันด้วยระยะทางเท่ากัน
วิธีแก้ไข
1. เปลี่ยนชนิดของตัวทำละลาย
2.เพิ่มระยะทางของตัวดูดซับให้ยาวขึ้น แบบคอลัมน์โครมาโตกราฟีหรือแบบสำกระบอก ใช้แยกสารที่มีปริมาณมากๆได้
5. การตกผลึก เป็นการแยกสารโดยอาศัยสมบัติการละลายของสารที่แตกต่างกัน ในตัวทำละลายหนึ่งๆ ซึ่งสารจะแยกตัวออกจากกันในลักษณะที่เป็นผลึกของแข็ง ในสารละลายอิ่มตัว
สมบัติของตัวถูกละลายที่แยกออกจากกัน
1. สารที่มีคุณสมบัติละลายได้น้อย จะอิ่มตัวก่อน จะตกผลึกและแยกตัวออกไปก่อน
2. สารที่มีคุณสมบัติละลายได้มาก จะอิ่มตัวช้า จะตกผลึกและแยกตัวทีหลัง
สารละลายอิ่มตัว คือสารละลายที่มีตัวละลายอยู่ปริมาณสูงสุด ณ อุณหภูมิขณะนั้น
1.3 สารเนื้อเดียว คือ ลักษณะเนื้อสารกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน แบ่งเป็น 2 ประเภท
1.3.1 สารละลาย คือ สารเนื้อเดียวที่ประกอบด้อยสารอย่างน้อย 2 ชนิดขึ้นไป รวมเป็นเนื้อเดียวกันมีคุณสมบัติ คือประกอบด้วยสาร 2 ชนิดรวมกัน มีจุดเดือดไม่คงที่ มีจุดหลอมเหลวไม่คงที่ มีความหนาแน่นไม่คงที่ มีอัตราส่วนของส่วนประกอบสม่ำเสมอ
สารละลายมีองค์ประกอบ 2 ส่วน
1. ตัวทำละลาย คือ สารที่มีปริมาณมากที่สุด หรือมีสถานะเดียวกับสารละลาย และได้มีเพียงสารเดียว
2. ตัวถูกละลาย คือ สารที่มีปริมาณน้อยว่า มีได้หลายสาร
การเรียกชื่อสารละลาย
1. ถ้าสารละลายมีน้ำเป็นตัวละลาย การเรียกชื่อ สารละลาย + ชื่อตัวถูกละลายในชื่อตัวทำ ละลาย เช่น สารละลายโซเดียมคลอไรด์,สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต,สารละลายกรดซัลฟูริก
2. สารละลายที่มีตัวทำละลายอื่นไม่ใช่น้ำ การเรียกชื่อ สารละลาย + ชื่อตัวถูกละลายในชื่อตัวทำละลาย เช่น สารละลายไอโอดีนในเอธานอล,สารละลายโบรมีนในคาร์บอนเตตระคลอไรด์
1.3.2 สารบริสุทธิ์ คือ สารเนื้อเดียวประกอบด้อยสารเพียงชนิดเดียวเท่านั้น มีคุณสมบัติ คือ ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวหรือสารชนิดเดียว มีจุดเดือดคงที่ จุดหลอมเหลวคงที่ มีความหนาแน่นคงที่ มีอัตราส่วนขององค์ประกอบที่สม่ำเสมอ
1.3.1 สารละลาย ( solution ) เป็นของผสมที่มีการผสมอย่างดีจนเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ในชีวิตประจำวันนักเรียนได้สัมผัสกับสารเหล่านี้ตลอดเวลา เช่น อากาศ น้ำอัดลม ทองนาค
ถ้านักเรียนชิมสารละลายเกลือไม่ว่าจะกี่ครั้งก็จะมีรสเค็มเท่าเดิมนั้น หมายความว่าสารละลายมีสมบัติเดียวกันในทุก ๆ ส่วน อนุภาคภายในสารแขวนลอยมาก นอกจากนี้ สารละลายออกจากกัน กล่าวคือ ในสารละลาย อนุภาคจะมีขนาดเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ดังนั้น นักเรียนไม่สามารถแยกอนุภาคของสารละลายออกจากกันได้ด้วยการกรอง หรือรอให้ตกตะกอน แต่สารมารถแยกออกจากกันโดยต้มหรือระเหยออกให้แห้งสารละลายที่เป็น ก๊าซ เช่น อากาศ สารละลาที่เป็น ของเหลว เช่น น้ำเกลือ สารละลายเป็น ของแข็ง เช่น นาก ทองเหลือง
องค์ประกอบการเกิดสารละลาย
1. ตัวทำละลาย (solvent) จะเป็นส่วนที่มีปริมาณมากในสารละลาย และเป็นส่วนที่ละลายสารตัวอื่น อีกส่วนหนึ่งเป็นสารทีมีปริมาณน้อยกว่าในสารละลายและถูกละลายโดยตัวทำละลายเรียกว่า ตัวถูกละลาย
2. ตัวถูกละลาย (solute) ในน้ำเกลือ ตัวถูกละลาย คือ เกลือ ตัวทำละลาย คือ น้ำ ตัวทำละลายที่เป็นน้ำ สารละลายที่พบเห็นทั่วไปหลายชนิดมีน้ำเป็นตัวทำละลาย ยกตัวอย่างเช่น น้ำหวานที่ทำมาจากการละลายน้ำตาลและสีแต่งอาหารในน้ำรวมถึงน้ำอัดลมที่มีการละลายก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์ลงไปในน้ำ น้ำสามารถละลายสารได้มากมายหลายชนิด จึงมักมีผู้เรียกน้ำว่าเป็น”ตัวทำลายครอบจักรวาล”สารละลายน้ำมีความสำคัญและจำเป็นในโลกสิ่งมีชีวิต
องค์ประกอบภายในเซลล์ส่วนใหญ่ก็คือน้ำซึ่งจะมีสารเคมีหลายอย่างละลายอยู่
ตารางแสดง สารละลายที่พบทั่วไป
ตัวถูกละลาย
ตัวทำละลาย
สารละลาย
ก๊าซ
ก๊าซ
อาการห่อหุ้มโลก ฯลฯ
ก๊าซ
ของเหลว
น้ำโซดา ฯลฯ
ของเหลว
ของเหลว
อมัลกัมหรือสารอุดฟัน(Ag+Hg) ฯลฯ
ของแข็ง
ของเหลว
น้ำทะเล ฯลฯ
ของแข็ง
ของแข็ง
ทองเหลือง (Zn+Cu) ฯลฯ
เมื่อนำเกลือมาละลายน้ำ ดูเหมือนว่าเกลือจะหายไปแต่ความจริง “อนุภาคตัวถูกละลายจะยกออกจากกันและถูกล้อมรอบด้วยอนุภาคของตัวทำละลาย”
ชนิดของสารละลาย
สารละลายเข้มข้น ( concentrated solution ) สารละลายที่มีตัวถูกละลายปริมาณมากละลายอยู่ เช่น ใช้เกลือ 20 g ละลายน้ำ 250 cm3 ในบิกเกอร์ ที่ 1 และ ใช้เกลือ 40 g ละลายน้ำ 250 cm3 ในบิกเกอร์ ที่ 2 แสดงว่า บิกเกอร์ใบที่ 2 มีความเข้มข้นมากกว่า ส่วนใบที่ 1 เรียกกว่า สารละลายเจือจาง
สารละลายเจือจาง ( dilute solution ) สารละลายที่มีตัวถูกทำลายมีปริมาณน้อยละลายอยู่
สารละลายอิ่มตัว ( saturated solution) สารละลายที่มีตัวถูกละลายอยู่มากจนกระทั่งไม่สามารถละลายตัวถูกละลายเพิ่มได้อีก เช่น ใช้เกลือ 20 g ละลายน้ำ 250 cm3 ในบิกเกอร์ เกลือจะละลายได้หมด และถ้าใช้เกลือเติมเกลือลงไปเรื่อย ๆ คนไปเรื่อย ๆ พอถึงจุดจุดหนึ่งเกลือก็จะไม่ลายอีก แสดงว่า สารละลายเกิดการอิ่มตัว ส่วนการเติมเกลือ 20 g ครั้งแรกเป็นสารละลายไม่อิ่มตัว
สารละลายไม่อิ่มตัว ( unsaturated solution) สารละลายที่ยังสามารถละลายตัวถูกละลายเพิ่มได้อีก ค่าการละลาย (solubility) เป็นค่าที่วัดว่าตัวถูกละลายละลายในตัวทำละลายได้มากเพียงใดในอุณหภูมิที่กำหนด

สมบัติการละลายของสารในตัวทำละลาย
ธาตุหมู่ที่ 1 ละลายน้ำจะได้ ด่างกับก๊าซไฮโดรเจน
2Na+H2O -------> 2NaOH +H2 หรือ 2K+H2O -------> 2KOH +H2
ยิ่งเลขอะตอมสูงปฏิกิริยายิ่งเร็วขึ้นอาจเกิดระเบิดได้ เช่น K จะเกิดลูกไฟเหมือนบั้งไฟพญานาคเลยทีเดียว ส่วน Cs นั้นจะเกิดระเบิดทันที นักเรียนติดต่อชมภาพได้ในห้องแลป
ธาตุหมู่ที่ 7 ละลายน้ำจะได้ กรด
คลอรีน + น้ำ ------->ได้กรดเกลือ + กรดไฮเปอร์คลอรัส (สารฟอกขาว เช่น ไฮเตอร์)
Cl2+H2O -------> HCl + HOCl
สารละลายของโลหะจะมีขั้ว(นำไฟฟ้าได้) สารละลายของอโลหะจะไม่มีขั้ว(ไม่นำไฟฟ้าได้) ดูเรื่องปฏิกิริยาเคมี

ระบบกับการเปลี่ยนแปลง
ระบบ(system) หมายถึง สิ่งที่อยู่ในขอบเขตของการศึกษา ต้องกำหนดขอบเขตให้ชัดเจน แบ่งได้ 2 แบบ
1. ระบบปิด(close system) หมายถึง ระบบที่ไม่ได้ถ่ายเทมวลสู่สิ่งแวดล้อม
2. ระบบเปิด(open system) หมายถึง ระบบที่มีการถ่ายเทมวลสู่สิ่งแวดล้อม
สิ่งแวดล้อม (environment) หมายถึง สิ่งที่อยู่นอกขอบเขตของการศึกษา
สารที่ละลายแล้วอุณหภูมิในระบบสูงขึ้นเป็น การละลายแบบคายความร้อน และสารที่ละลายแล้วอุณหภูมิในระบบต่ำลงเป็นการละลายแบบดูดความร้อน กระบวนการละลายของสารในน้ำเป็นตัวทำละลาย เรียกว่า กระบวนการ ไฮเดรชั่น (hydration)
ความร้อนของสารละลาย = พลังงานในโครงผลึกของของแข็ง - พลังงานไฮเดรชั่น
สมการนี้นักเรียนจะได้ศึกษาในขั้นสูงต่อไปถ้านักเรียนสนใจติดครูในกลุ่มสาระวิทยาศาสตร์ด้านเคมีได้
พลังงานกับการเปลี่ยนสถานะ
1.3.2 สารบริสุทธิ์ (pure)
ความเข้าใจเกี่ยวกับ อะตอม และโมเลกุล
นักวิทยาศาสตร์ได้ให้ความสนในประเด็นอื่นอีก เช่น องค์ประกอบ โดยได้ศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับโครงสร้างจนกระทั่ง จอห์น ดาลตัล (Jonh Daltol) ชาวอังกฤษ ได้ค้นพบและเสนอแนวคิดว่า สสารสามารถแบ่งเป็นหน่วยย่อยที่เล็กที่สุดโดยแต่ละหน่วยมีสมบัติคงเดิม เรียกว่า “อะตอม” (Atom)
อะตอม (Atom) เป็นเซลล์ไม่มีชีวิตแต่ทำงานได้ (คณาวิจก์ 2546) ประกอบด้วยอนุภาค โปรตอน อิเล็กตรอนนิวตรอน ไม่สามารถอยู่อย่างอิสระได้ถึงต้องรวมกับอะตอมของธาตุอื่นหรือธาตุเดียวกัน ทำให้เกิดเป็นโมเลกุล เช่น H2 = 1
โมเลกุล (ไฮโดรเจน 2 อะตอมรวมเป็น 1 โมเลกุล) , H2O = 1 โมเลกุล (H = 2 อะตอม, O = 1 อะตอม รวมเป็น 3 อะตอม)
สรุป ปัจจุบันพบว่าอะตอมของธาตุหนึ่งจะประกอบด้วย 2 ส่วน 3 อนุภาคสำคัญคือ
1. นิวเคลียส (Nucleas) อยู่ใจกลางของอะตอมประกอบด้วยอนุภาค 2 ชนิด
1.1 โปรตอน (Proton ; p) มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก (+) มีมวลประมาณ 1.6725x10-24 g มีประจุบวก 1 (+1) ค้นพบโดยมีเกน โกลส์ไตน์ (Eugene Goldstien) ชาวเยอรมัน เมื่อ พ.ศ. 2429
1.2 นิวตรอน (Neutron ; n) หมายถึง อนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า คือเป็นกลางไฟฟ้าอยู่ใจกลางของ อะตอมมีจำนวนเท่ากับน้ำหนักอะตอม ลบด้วย น้ำหนักอิเล็กตรอน มีมวล 1.6749x10-24 g ค้นพบโดยนายเซอร์ เจมส์ เซดวิค (Sir James Chadwick) เมื่อ พ.ศ. 2475
2. อิเล็กตรอน (Electron,: e-) เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ (-) โคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส มีขนาดเล็กสุด มีมวลประมาณ 9.1096 x 10-28 g มีค่าประจุเป็น ลบ 1 (-1) อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เป็นชั้น ๆ ตามระดับพลังงาน ผู้ที่ต้องชื่อคือ นายจอห์นสโตน สโตนีย์ (Johnston Stoney)
*** ปัจจุบันทฤษฎีแบบเมฆหมอกเป็นที่ยอมรับ มีผลให้ทฤษฎีของจอห์น ดาลตัน จึงถูกยกเลิกไป***
การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม (ดูตารางธาตุ)
วิธีการใช้ในการหาข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส คือ การศึกษาสเปกตรัมของสารหรือธาตุแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงที่มองเห็นได้มีความยาวคลื่น 400 - 700 นาโนเมตร แสงสีต่าง ๆ ในแถบสเปกตรัมของแสงได้แก่ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดงแสงสีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่มี ความถี่สูงที่สุด และมีพลังงานสูงสุดแสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด แต่มีความถี่ต่ำที่สุด และมีพลังงานต่ำสุด
เลขอะตอม คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอนเลขมวล คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน

_________________________________________