การเปลี่ยนแปลงของสาร
ประเภทของสารและการเปลี่ยนแปลง
สาร และ สมบัติของสาร
สสาร ( Matter ) หมายถึงสิ่งที่มีมวล ต้องการที่อยู่ และ สามารถสัมผัสได้โดยประสาทสัมผัสทั้ง 5 เช่น ดิน น้ำ อากาศ ฯลฯ ภายใน
สสารเป็นเนื้อของสสาร เรียกว่า สาร ( Substance )
สาร ( Substance ) คือ สสารที่ทราบสมบัติ หรือ สสารที่จะศึกษา ดังนั้นจึงเป็นสสารที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจะมีสมบัติของสาร
2 ประเภท คือ
- สมบัติกายภาพ ( Physical Property ) หมายถึง สมบัติที่สังเกตได้จากลักษณะภายนอก และ เกี่ยวกับวิธีการทางฟิสิกส์ เช่น ความหนาแน่น , จุดเดือด , จุดหลอมเหลว
- สมบัติทางเคมี ( Chemistry Property ) หมายถึง สมบัติที่เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาเคมี เช่น การติดไฟ , การเป็นสนิม , ความเป็นกรด - เบส ของสาร การเปลี่ยนแปลงสาร
การเปลี่ยนแปลงสาร แบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ คือ
- การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ( Physical Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวกับสมบัติกายภาพ โดยไม่มีผลต่อ
องค์ประกอบภายใน และ ไม่เกิดสารใหม่ เช่น การเปลี่ยนสถานะ , การละลายน้ำ
- การเปลี่ยนแปลงทางทางเคมี ( Chemistry Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวข้องกับสมบัติทางเคมี
ซึ่งมีผลต่อองค์ประกอบภายใน และจะมีสมบัติต่างไปจากเดิม นั่นคือ การเกิดสาร
ใหม่ เช่น กรดเกลือ ( HCl ) ทำปฏิกิริยากับลวดแมกนีเซียม ( Mg ) แล้วเกิดสารใหม่
คือ ก๊าซไฮโดรเจน ( H2 )
การจัดจำแนกสาร จะสามารถจำแนกออกเป็น 4 กรณี ได้แก่
1. การใช้สถานะเป็นเกณฑ์ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม คือ
- สถานะที่เป็นของแข็ง ( Solid ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรคงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดติดกัน เช่น ด่างทับทิม ( KMnO4 )
, ทองแดง ( Cu )
- สถานะที่เป็นของเหลว ( Liquid ) จะมีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุ และ มีปริมาตรที่คงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดกันน้อยกว่าของแข็ง และ มีสมบัติเป็นของไหล เช่น น้ำมัน , แอลกอฮอล์ , ปรอท ( Hg ) ฯลฯ
- สถานะที่เป็นก๊าซ ( Gas ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรที่ไม่คงที่ โดยรูปร่าง จะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ อนุภาคภายในจะอยู่ ห่างกันมากที่สุด และ มีสมบัติเป็นของไหลได้ เช่น ก๊าซหุงต้ม , อากาศ
2. การใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ จะมีสมบัติทางกายภาพของสารที่ได้จากการสังเกตลักษณะความแตกต่างของเนื้อสาร ซึ่งจะจำแนก
ได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ
- สารเนื้อเดียว ( Homogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารเหมือนกันทุกส่วน ทำให้สารมีสมบัติเหมือนกัน
ตลอดทุกส่วน เช่น แอลกอฮอล์ , ทองคำ ( Au ) , โลหะบัดกรี
- สารเนื้อผสม ( Heterogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารแตกต่างกันในแต่ละส่วน จะทำให้สารนั้นมีสมบัติ
ไม่เหมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น น้ำอบไทย , น้ำคลอง ฯลฯ
3. การละลายน้ำเป็นเกณฑ์ จะจำแนกได้ออกเป็น 3 กลุ่ม คือ - สารที่ละลายน้ำได้ เช่น เกลือแกง ( NaCl ) , ด่างทับทิม ( KMnO4 ) ฯลฯ
- สารที่ละลายน้ำได้บ้าง เช่น ก๊าซคลอรีน ( Cl2 ) , ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) ฯลฯ
- สารที่ไม่สามารถละลายน้ำได้ เช่น กำมะถัน ( S8 ) , เหล็ก ( Fe ) ฯลฯ
4. การนำไฟฟ้าเป็นเกณฑ์ จะจำแนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่
- สารที่นำไฟฟ้าได้ เช่น ทองแดง ( Cu ) , น้ำเกลือ ฯลฯ
- สารที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น หินปูน ( CaCO3 ) , ก๊าซออกซิเจน ( O2 )
5.ใช้ความเป็นโลหะเป็นเกณฑ์ ใช้ความเป็นโลหะเป็นเกณ์ แบ่งสารออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ
•โลหะ (metal) เช่น ทองคำ(Au) ทองแดง(Cu) เงิน(Ag)
เหล็ก(Fe) ปรอท(Hg) สังกะสี(Zn) ดีบุก(Sn) ตะกั่ว(Pb) โซเดียม(Na) แมกนีเซียม(Mg) เป็นต้น
•อโลหะ (non - metal) เช่น คาร์บอน(C) ฟอสฟอรัส(P) กำมะถัน(S) ออกซิเจน(O) ไฮโดรเจน(H) ฮีเลียม(He) คลอรีน(Cl) เป็นต้น
•กึ่งโลหะ (metalloid) เช่น ซิลิคอน(Si) ซีลิเนียม(Se) เจอร์เมเนียม(Ge) อาร์เซนิก(As) เป็นต้นโดยส่วนมากนักวิทยาศาสตร์จะจำแนกสารโดยใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ดังนี้
สารแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ สารเนื้อเดียว และสารเนื้อผสม
สารเนื้อเดียว
สารเนื้อเดียว คือ สารที่มองเห็นเป็นเนื้อเดียว และถ้าตรวจสอบสมบัติของสารจะเหมือนกันทุกส่วน อาจมีองค์ประกอบเดียว หรือหลายองค์ประกอบ แบ่งเป็นสารบริสุทธิ์และสารละลาย
1. สารบริสุทธิ์ เป็นสารที่มีองค์ประกอบเพียงชนิดเดียว ได้แก่ ธาตุและสารประกอบ ซึ่งก็คือ สารที่เกิดจากองค์ประกอบมากกว่าหนึ่งชนิด แต่มีอัตราส่วนโดยมวลของสารที่เป็นองค์ประกอบ
- ธาตุ( Element ) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียวกัน เช่น คาร์บอน ( C ) , กำมะถัน( S8 )
ซึ่งธาตุแบ่งเป็น
โลหะ (เช่น เหล็ก ทองคำ เงิน)
อโลหะ (เช่น แก๊สออกซิเจน แก๊สไนโตรเจน)
กึ่งโลหะ (เช่น อะลูมิเนียม)
- สารประกอบ ( Compound Substance ) เกิดจากธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน โดยมีอัตราส่วนในการร่วมกันคงที่แน่นอน ได้แก่ กรดน้ำส้ม ( CH3COOH ) , กรดไฮโดรคลอริก ( HCl ) ฯลฯ
2. สารละลาย เป็นของผสมเนื้อเดียว มีอัตราส่วนโดยมวลของสารที่เป็นองค์ประกอบไม่คงที่ องค์ประกอบของสารละลาย มี 2 ส่วน คือ
1. ตัวทำละลาย คือ สารที่มีปริมาณมากที่สุดในสารละลาย (กรณีสถานะองค์
ประกอบเหมือนกัน) หรือเป็นสารที่มีสถานะเดียวกับสารละลาย
(กรณีสถานะองค์ประกอบต่างกัน)
2. ตัวละลาย คือ สารที่มีปริมาณอยู่น้อยในสารละลาย หรือมีสถานะต่างจากสาร
ละลาย เช่น- น้ำเกลือ เป็นสารละลาย ประกอบด้วยน้ำและเกลือ พิจารณา น้ำเกลือ มีสถานะเป็นของเหลว และน้ำก็มีสถานะเป็นของเหลว ดังนั้น น้ำจึงเป็นตัวทำละลาย ส่วนเกลือ เป็นของแข็ง จึงเป็นตัวละลาย-อากาศ เป็นสารละลาย ประกอบด้วย1) แก๊สไนโตรเจน ประมาณ 78%2) แก๊สออกซิเจน ประมาณ 21%3) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สเฉื่อย 1%พิจารณา อากาศมีองค์ประกอบสถานะเดียวกัน คือ แก๊ส จึงต้องดูปริมาณสารที่เป็นองค์ประกอบ ดังนั้น แก๊สไนโตรเจน เป็นตัวทำละลาย (มีปริมาณมากกว่า) ส่วนแก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สเฉื่อยเป็นตัวละลายข้อควรทราบตัวทำละลาย จะมีเพียงองค์ประกอบเดียว แต่ตัวละลายสามารถมีหลายองค์ประกอบสารละลาย คือ ตัวทำละลาย + ตัวละลาย
สารเนื้อผสม
สารเนื้อผสม คือ สารที่มีองค์ประกอบมากกว่าหนึ่งส่วน สารที่มองไม่เป็นเนื้อเดียวหรือองค์ประกอบเดียว แต่จะสามารถเห็นเป็น 2 องค์ประกอบขึ้นไป
- สารเนื้อผสม แบ่งเป็น คอลลอยด์ และสารแขวนลอย
- สารผสม แบ่งเป็น สารละลาย คอลลอยด์ และสารแขวนลอย
- สารแขวนลอย คือ สารผสมที่ประกอบด้วยสารที่อนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวกว่า เซนติเมตร กระจายอยู่ในสารที่เป็นตัวกลางอีกชนิดหนึ่ง เมื่อทิ้งไว้จะตกตะกอน สามารถที่จะแยกอนุภาคในสารแขวนลอยได้โดยการใช้กระดาษกรอง
- คอลลอยด์ คือ สารผสมที่ประกอบด้วยสารที่อนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง - เซนติเมตร กระจายอยู่ในสารที่เป็นตัวกลางอีกชนิดหนึ่ง สามารถที่จะแยกอนุภาคในคอลลอยด์ออกจากตัวกลางได้โดยการใช้กระดาษเซลโลเฟนเท่านั้น ไม่สามารถใช้กระดาษกรองในการแยกอนุภาคได้เนื่องจากอนุภาคของคอลลอยด์มีขนาดเล็กกว่ารูของกระดาษกรอง
สรุปข้อแตกต่างระหว่างสารผสมกับสารเนื้อผสม
ข้อแตกต่างระหว่างสารผสมกับสารเนื้อผสม คือ สารผสมมีองค์ประกอบตั้งแต่ 2 ส่วนขึ้นไป ซึ่งอาจจะมองเห็นเพียงส่วนเดียวหรือหลายส่วนก็ได้ (ส่วนเดียว คือ มองเห็นเป็นเนื้อเดียว ได้แก่ สารละลาย หลายส่วน คือ มองเห็นเป็นเนื้อผสม ได้แก่ คอลลอยด์ และสารแขวนลอย)
- สารผสม ต่างก็เป็นสารไม่บริสุทธิ์ มีความแตกต่างกันในเรื่องขนาดของอนุภาค
- สารแขวนลอย มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคมากกว่า เซนติเมตร