สสารและการเปลี่ยนแปลง

                                                                           Homepage

  สสาร ( Matter ) คือสิ่งที่มีมวล ต้องการที่อยู่ และสามารถสัมผัสได้ หรืออาจหมายถึงสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวเรา มีตัวตน ต้องการที่อยู่ สัมผัสได้ อาจมองเห็นหรือมองไม่เห็นก็ได้ ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวเรานั้น ล้วนเป็น สสาร ทั้งสิ้น เช่น อากาศ หิน ดิน น้ำ ต้นไม้ สัตว์ บ้าน รถ หรือแม้กระทั้งตัวเราเองเป็นต้น

ภาพที่ 1 ตัวอย่างสารและลักษณะการจัดเรียงอนุภาคของสาร 3 สถานะ

        สาร ( Substance ) คือสสารที่ศึกษาค้นคว้าจนทราบสมบัติและองค์ประกอบที่แน่นอน สารทุกชนิดจะมีลักษณะเฉพาะตัวที่สามารถนำมาใช้ระบุชนิดของสาร ลักษณะเฉพาะตัวนี้เรียกว่า สมบัติของสาร

        สมบัติของสาร หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสาร เช่น เนื้อสาร สี กลิ่น รส การนำไฟฟ้า การละลายน้ำ จุดเดือด จุดหลอมเหลว ความเป็นกรด – เบส เป็นต้น

ภาพที่ 2 น้ำบริสุทธิ์

ตัวอย่าง สมบัติของน้ำบริสุทธิ์ 

       ไม่มีสี  ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส มีจุดเดือด = 100 °C และ จุดเยือกแข็ง =  0 °C

นักวิทยาศาสตร์แบ่งสมบัติของสารออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. สมบัติทางกายภาพ หรือสมบัติทางฟิสิกส์ ( Physical Properties ) หมายถึง สมบัติของสารที่สามารถสังเกตได้จากลักษณะภายนอก หรือจากการทดลองที่ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี เช่น สถานะ เนื้อสาร สี กลิ่น รส ความแข็ง ความอ่อน ความเหนียว ความหนาแน่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว การนำไฟฟ้า การละลายน้ำ ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนแฝง เป็นต้น ซึ่งสมบัติทางกายภาพสามารถสังเกตลักษณะ       ทางกายภาพของสารได้โดยการใช้ประสาทสัมผัสหรือใช้อุปกรณ์ที่ประดิษฐ์ขึ้น เช่น เครื่องวัดความหนาแน่น เครื่องวัดการนำไฟฟ้า เครื่องวัดความชื้น เป็นต้น
2. สมบัติทางเคมี ( Chemical Properties ) หมายถึง สมบัติของสารที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบภายในของสารที่แสดงออกมาให้เห็นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยจะมีสารใหม่เกิดขึ้น ซึ่งสารใหม่ที่เกิดขึ้นจะมีสมบัติแตกต่างไปจากเดิม เช่น การติดไฟ การผุกร่อน การทำปฏิกิริยากับน้ำ การทำปฏิกิริยากับกรด – เบส การเกิดสนิม การเน่าของผัก ผลไม้ เป็นต้น

สถานะของสาร

       เมื่อจำแนกสารโดยใช้การจัดเรียงตัวของอนุภาคที่เป็นองค์ประกอบเป็นเกณฑ์ สารแบ่งออกเป็น 3 สถานะ ดังนี้ 

1. ของแข็ง ( Solid )

       หมายถึงสารที่มีลักษณะรูปร่างและปริมาตรคงที่ มีรูปร่างเฉพาะตัว เนื่องจากอนุภาคในของแข็งจัดเรียงชิดติดกันและอัดแน่นอย่างมีระเบียบ มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันสูงมากทำให้อนุภาคไม่มีการเคลื่อนที่หรือเคลื่อนที่ได้น้อยมาก เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ยาก เช่น ไม้ หิน เหล็ก ทองคำ ดิน ทราย พลาสติก กระดาษ น้ำตาล เกลือแกง ตะกั่ว ถ่านไฟฉาย ยางรถยนต์ เป็นต้น

ภาพที่ 3 ผลึกของเกลือแกงและการจัดเรียงอนุภาค

สมบัติเพิ่มเติมของ ของแข็ง

การเปลี่ยนสถานะของแข็ง

       - การหลอมเหลว เมื่อให้ความร้อนแก่ของแข็ง อนุภาคของของแข็งจะมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ทำให้อนุภาคมีการสั่นมากขึ้น และมีการถ่ายโอนพลังงานให้แก่อนุภาคข้างเคียงอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งบางอนุภาคของของแข็งมีพลังงานสูงกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค อนุภาคของของแข็งจึงเริ่มเคลื่อนที่และอยู่ห่างกันมากขึ้น ของแข็งจึงเกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว เรียกว่า การหลอมเหลว ( Melting ) และเรียกอุณหภูมิในขณะที่ของแข็งเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวว่า จุดหลอมเหลว ( Melting point )

      - การระเหิด เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับสารชนิดที่ไม่มีขั้วหรือมีขั้วน้อยมาก และมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ ( Van der Waals forces ) อย่างอ่อน เช่น แรงลอนดอน เมื่ออนุภาคของสารได้รับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย จะทำให้อนุภาคของสารนั้นแยกออกจากผลึก โดยเฉพาะอนุภาคที่อยู่บริเวณผิวหน้าของผลึกจะหลุดออกและเคลื่อนที่เป็นอิสระได้ง่าย เช่น การระเหิดของไอโอดีน   การระเหิดของแนฟทาลีน การบูร เมนทอล เป็นต้น

2. ของเหลว ( Liquid )

       หมายถึงสารที่มีปริมาตรคงที่ แต่รูปร่างเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ สามารถไหลได้ เนื่องจากอนุภาคในของเหลวอยู่ห่างกันมากกว่าของแข็ง อนุภาคไม่ยึดติดกันจึงสามารถเคลื่อนที่ได้ในระยะใกล้ และมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน สามารถทะลุผ่านได้ เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ น้ำมันพืช น้ำมันเบนซิน น้ำส้มสายชู น้ำหมึก น้ำอัดลม น้ำปลา เป็นต้น

ภาพที่ 4 แสดงรูปร่างของของเหลวเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ

สมบัติเพิ่มเติมของ ของเหลว

          - ความหนาแน่น ( Density ) ของของเหลว ถ้าโมเลกุลของของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันมาก โมเลกุลจะเข้าใกล้กันมากขึ้น ทำให้ความหนาแน่นของของเหลวนั้นสูง  

          - แรงตึงผิว ( Surface  tension ) เกิดจากความไม่สมดุลของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่บริเวณผิวหน้าของของเหลว โมเลกุลที่อยู่ภายในจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลอื่นทุกทิศทุกทางในขณะที่ที่ผิวหน้าของของเหลว โมเลกุลของเหลวบริเวณนี้จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลภายในเท่านั้น ด้านบนไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล จึงเกิดแรงดึงเข้าภายในซึ่งแรงนั้นคือแรงตึงผิว 

         เสมือนมีผิวมาเคลือบของเหลวไว้ ไม่ยอมให้วัตถุผ่านเข้าไป เป็นการพยายามลดพื้นที่ผิวให้น้อยลง

ภาพที่ 5 จิงโจ้น้ำเดินบนผิวน้ำ

         ดังจะเห็นได้จากจิงโจ้น้ำเดินบนผิวน้ำได้โดยไม่จมลงไป หรือหยดน้ำบนใบบอน บนฝากระโปรงรถที่เคลือบเงาหรือบนผิวแอปเปิลหยดน้ำเหล่านี้จะจับตัวกันเป็นหยดคล้ายทรงกลม เนื่องจากทรงกลมเป็นรูปทรงที่มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากจะมีแรงตึงผิวมาก  เช่นน้ำซึ่งมีพันธะไฮโดรเจนก็จะมีแรงตึงผิวมากกว่าของเหลวชนิดอื่น ๆ
        - ความหนืด  ซึ่งเกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล  ถ้ามีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากเท่าไร โมเลกุลจะอยู่ใกล้ชิดกันมากขึ้น  ทำให้มีความหนาแน่น  แรงตึงผิว  และความหนืดมากขึ้นด้วย         

        การระเหย ( Evaporation )  คือ  การเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวเป็นแก๊ส โดยที่การระเหยสามารถเกิดได้ทุกอุณหภูมิและเกิดเฉพาะผิวหน้าของของเหลวเท่านั้น  การระเหยเกิดขึ้น เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา  โดยไม่มีทิศทางการเคลื่อนที่แน่นอน บางโมเลกุลอาจเคลื่อนที่มาชนกันจึงมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างกันและกัน  ภายหลังการชนบางโมเลกุลมีพลังงานจลน์สูงขึ้น แต่บางโมเลกุลมีพลังงานจลน์ต่ำลง โมเลกุลซึ่งมีพลังงานจลน์สูงกว่า แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลและอยู่ที่ผิวหน้าของของเหลวจะสามารถแยกตัวอออกจากของเหลว เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส  โมเลกุลที่เหลืออยู่มีพลังงานจลน์ต่ำลงจึงต้องดูดพลังงาน  ดังนั้น เมื่อเหงื่อแห้งจะรู้สึกเย็นเพราะเมื่อเหงื่อบางส่วนระเหยไป  เหงื่อส่วนที่เหลือจะมีพลังงานต่ำจึงต้อง ดูดพลังงานจากผิวหนังทำให้รู้สึกเย็น 

3. แก๊ส ( Gas ) หมายถึงสารที่มีรูปร่าง และปริมาตรไม่คงที่ เปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ มีลักษณะฟุ้งกระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ เนื่องจากอนุภาคของแก๊สอยู่ห่างกันมาก มีพลังงานในการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วไปได้ในทุกทิศทางตลอดเวลา จึงมีแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคน้อยมาก สามารถทะลุผ่านได้ง่าย และบีบอัดให้เล็กลงได้ง่าย เช่น อากาศ แก๊สออกซิเจน แก๊สหุงต้ม ไอน้ำ เป็นต้น

                 ภาพที่ 6 แก๊สและการจัดเรียงอนุภาค

สมบัติเพิ่มเติมของ แก๊ส

       1. ถ้าให้แก๊สอยู่ในภาชนะที่เปลี่ยนแปลงปริมาตรได้ ปริมาตรของแก๊สจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมล ดังนั้นเมื่อบอกปริมาตรของแก๊สจะต้องบอกอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมลด้วย เช่น แก๊สออกซิเจน 1 โมล มีปริมาตร 22.4 dm3 ที่อุณหภูมิ 0 °C ความดัน 1 บรรยากาศ ( STP )

       2. สารที่อยู่ในสถานะแก๊สมีความหนาแน่นน้อยกว่าเมื่ออยู่ในสถานะของเหลวและของแข็งมาก เช่น ไอน้ำ มีความหนาแน่น 0.0006 g/cm3แต่น้ำมีความแน่นถึง 0.9584 g/cm3 ที่100 °C

       3. แก๊สสามารถแพร่ได้ และแพร่ได้เร็วเพราะแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของเหลวและของแข็ง

       4. แก๊สต่าง ๆ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปเมื่อนำมาใส่ในภาชนะเดียวกัน แก๊สแต่ละชนิดจะแพร่ผสมกันอย่างสมบูรณ์ทุกส่วน นั้นคือส่วนผสมของแก๊สเป็นสารเดียว หรือเป็นสารละลาย ( Solution )

       5. แก๊สส่วนใหญ่ไม่มีสีและโปร่งใส เช่น แก๊สออกซิเจน ( O2 ) แก๊สไฮโดเจน ( H2 ) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) เป็นต้นแหล่งที่มา

แหล่งที่มา

งานนำเสนอเรื่อง สมบัติของสาร. สืบค้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2560. จาก
          http://e-learning.e-tech.ac.th/learninghtml/somchai/unt9/un9.html

งานนำเสนอเรื่อง ธาตุกัมมันตรังสีที่เกี่ยวข้องในชีวิตประจำวัน. สืบค้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2560. จาก
         http://www.krusarawut.net/wp/?p=12340