การจำแนกประเภทของสาร

ในการศึกษาเรื่องสาร จำเป็นต้องแบ่งสารออกเป็นหมวดหมู่ เพื่อให้ง่ายต่อการจดจำสาร โดยทั่วไปนิยมใช้สมบัติทางกายภาพด้านใดด้านหนึ่งของสารเป็นเกณฑ์ในการจำแนกสารซึ่งมีหลายเกณฑ์ด้วยกัน เช่น

1.ใช้สถานะเป็นเกณฑ์ จะแบ่งสารออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ

1.1 ของแข็ง ( solid )

1.2 ของเหลว ( liquid )

1.3 ก๊าซ ( gas )ใช้

2.ใช้ความเป็นโลหะเป็นเกณฑ์ แบ่งได้เป็น 3 กลุ่ม คือ

2.1 โลหะ ( metal)

2.2 อโลหะ ( non-metal)

2.3 กึ่งโลหะ ( metaliod )

3.ใช้การละลายน้ำเป็นเกณฑ์ แบ่งได้ 2 กลุ่ม คือ

3.1 สารที่ละลายน้ำ

3.2 สารที่ไม่ละลายน้ำ

4.ใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ

4.1 สารเนื้อเดียว ( homogeneous substance )

4.2 สารเนื้อผสม ( heterogeneous substance )

สารเนื้อเดียว

สารเนื้อเดียว ( Homogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีลักษณะของเนื้อสารผสมกลมกลืนกันเป็นเนื้อเดียว และมีอัตราส่วนของผสมเท่ากัน ถ้านำส่วนใดส่วนหนึ่งของสารเนื้อเดียวไปทดสอบจะมีสมบัติเหมือนกันทุกประการ เช่น น้ำกลั่นและเกลือแกง เป็นสารเนื้อเดียว เมื่อนำเกลือแกงใส่ในน้ำแล้วคนให้ละลายจะได้สารละลายน้ำเกลือ ซึ่งเป็นสารเนื้อเดียวที่มีอัตราส่วนของน้ำและเกลือแกงเหมือนกันทุกส่วน

สารเนื้อเดียวมีได้ทั้ง 3 สถานะ คือ

1.สารเนื้อเดียวสถานะของแข็ง เช่น เหล็ก ทองคำ ทองแดง สังกะสี อะลูมิเนียม นาก ฟิวส์ ทองเหลือง หินปูน เกลือแกง น้ำตาลทราย เป็นต้น

2.สารเนื้อเดียวสถานะของเหลว เช่น น้ำกลั่น น้ำเกลือ น้ำส้มสายชู น้ำอัดลม น้ำมันพืช เอทานอล น้ำเชื่อม น้ำนม เป็นต้น

3.สารเนื้อเดียวสถานะแก๊ส เช่น อากาศ แก๊สหุงต้ม แก๊สออกซิเจน แก๊สไนโตรเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น

นักวิทยาศาสตร์จำแนกสารเนื้อเดียวออกเป็น 2 ประเภท คือ

1.สารบริสุทธิ์ ( Pure Substance ) เป็นสารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารเพียงอย่างเดียว ไม่มีสารอื่นเจือปน ได้แก่ ธาตุและสารประกอบ

2.สารไม่บริสุทธิ์ เป็นสารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปด้วยอัตราส่วนที่ไม่แน่นอน ไม่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น สารที่เกิดใหม่จะมีสมบัติไม่คงที่ขึ้นอยู่กับปริมาณของสารบริสุทธิ์ที่นำมาผสมกัน ได้แก่ สารละลาย คอลลอยด์

ธาตุ ( Element ) เป็นสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียว ธาตุจึงไม่สามารถแบ่งย่อยลงไปได้อีกเนื่องจากอะตอมทั้งหมดในสารนั้นเป็นชนิดเดียวกัน อะตอมของธาตุบางชนิดอยู่รวมกันเป็นผลึก เช่น ธาตุเหล็ก ( Fe ) ธาตุทองคำ ( Au ) ธาตุสังกะสี ( Zn ) ธาตุเงิน ( Ag ) เป็นต้น ธาตุบางชนิดมีอะตอมอยู่รวมกันเป็นโมเลกุล เช่น ธาตุออกซิเจน ( O2 ) ธาตุไนโตรเจน (N2 ) ธาตุคลอรีน (Cl2 ) ธาตุฟอสฟอรัส (P4 )ธาตุกัมมะถัน (S8 ) เป็นต้น ธาตุบางชนิดอะตอมจะอยู่อย่างอิสระเพียงลำพัง เช่น ธาตุฮีเลียม ( He ) ธาตุนีออน ( Ne ) และธาตุอาร์กอน ( Ar ) ซึ่งจัดเป็นธาตุเฉื่อย

นักวิทยาศาสตร์ใช้สมบัติทางกายภาพจำแนกธาตุออกเป็น 3 กลุ่ม คือ

1.โลหะ ( Metals ) เป็นธาตุที่มีมากที่สุดส่วนใหญ่มีสถานะของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้นปรอท มีสมบัติทั่วไป คือ นำความร้อนได้ดี มีความเหนียว นำไฟฟ้าได้ดี ผิวเป็นมันวาว สะท้อนแสงได้ ตีเป็นแผ่นบางได้ เช่น เหล็ก ทองคำ เงิน เป็นต้น

2. อโลหะ ( Nonmetals ) เป็นธาตที่มีจำนวนมากรองลงมาจากโลหะมีทั้งสถานะของแข็ง ของเหลวและแก๊ส แต่ส่วนใหญ่จะมรสถานะแก๊สที่อุณหภูมิห้อง มีสมบัติตรงกันข้ามกับโลหะ เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน คลอรีน เป็นต้น

3. กึ่งโลหะ (Metalloids ) อาจเรียกได้ว่าสารกึ่งตัวนำ ( Semiconductors ) เป็นธาตุที่มีจำนวนน้อยมากมีสมบัติของโลหะและอโลหะอยู่ในธาตุเดียวกัน เช่น พลวง สารหนู ซิลิคอน โบรอน เป็นต้น

สารประกอบ

สารประกอบ ( Compound ) เป็นสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกันทางเคมีด้วยอัตราส่วนที่คงที่เกิดเป็นสารชนิดใหม่ที่มีสมบัติแตกต่างไปจากเดิมอย่างเด่นชัด เช่น โซเดียม ( Na ) เป็นโลหะสีเงินอ่อน-ขาวทำปฏิกิริยากับน้ำ กับ คลอรีน ( Cl ) เป็นแก๊สพิษสีเหลือง-อมเขียว มีกลิ่นฉุนว่องไวต่อปฏิกิริยา เมื่อนำมารวมกันทางเคมี จะได้โซเดียมคลอไรด์ ( NaCl ) หรือเกลือแกง ซึ่งเป็นของแข็งสีขาว รสเค็ม ละลายน้ำได้ดี รับประทานได้ เป็นต้นโดยทั่วไปสัญญลักษณ์ที่ใช้เขียนแทนชื่อสารประกอบจะอยู่ในรูปของสูตรโมเลกุล

คอลลอยด์

คอลลอยด์ ( Colloid ) เป็นสารเนื้อเดียวที่เกิดจากการรวมตัวกันทางกายภาพของสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป มีลักษณะมัวหรือขุ่น ไม่ตกตะกอน ขนาดของอนุภาคมีเส้นผ่าศุนย์กลางประมาณ10 - 7 ถึง 10 - 4 เซนติเมตร สามารถลอดผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สารลอดผ่านกระดาษเซลโลเฟนได้เมื่อผ่านลำแสงดเข้าไปในคอลลอยด์ จะเกิดการกระเจิงของแสง ทำให้มองเห็นลำแสงได้อย่างชัดเจน เรียกว่าปรากฏการณ์ทินดอลล์ ( Tyndall Effect ) ซึ่งค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวไอร์แลนด์ ชื่อ จอนห์ ทินดอลล์ เมื่อปี พ.ศ. 2412

ปรากฏการณ์ทินดอลล์ที่พบเห็นในชีวิตประจำวัน ได้แก่ลำแสงที่เกิดจากแสงอาทิตย์ส่องผ่านรูเล็กๆ หรือรอยแตกของฝาผนังบ้านผ่านฝุ่นละอองในอากาศลำแสงที่เกิดจากไฟฉาย ไฟรถยนต์หรือสปอตไลต์ส่องผ่านกลุ่มหมอก ควัน หรือฝุนละอองในอากาศ

อิมัลชั่น ( Emulsion ) หมายถึง คอลลอยด์ที่เกิดจากของเหลว 2 ชนิดที่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อเขย่าด้วยแรงที่มากพออนุภาคของของเหลวทั้ง 2 จะแทรกกันอยู่ได้เป็นคอลลอยด์ แต่เมื่อตั้งทิ้งไว้ระยะหนึ่งของเหลวทั้ง 2 จะแยกออกจากกันเหมือนเดิม การที่จะทำให้อิมัลชันอยู่รวมเป็นเนื้อเดียวกันต้องเติมสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวประสาน ซึ่งเรียกว่า อิมัลซิฟายเออร์ ( Emulsifler ) เช่นคราบน้ำมันในจานอาหาร เมื่อนำไปล้างจะเกิดอิมัลชัน ซึ่งประกอบด้วยน้ำและน้ำมัน แต่งเมื่อใช้น้ำยาล้างจานเป็นอิมัลซิฟายเออร์ ก็จะสามารถล้างจานได้น้ำสลัด มีสาวนผสมของน้ำมันพืชกับน้ำส้มสายชู มีไข่แดงเป็นอิมัลซิฟายเออร์การย่อยไขมันในลำไส้เล็ก มีไขมันกับเอนไซม์ ( น้ำย่อย ) เป็นอิมัลชัน โดยมีน้ำดีเป็นอิมัลซิฟายเออร์

สารละลาย ( Solution )

หมายถึง สารเนื้อเดียวที่ไม่บริสุทธิ์ เกิดจากการรวมกันทางกายภาพของสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปในอัตราส่วนที่ไม่แน่นอน โดยยังคงสมบัติของสารเดิมไว้สารละลายประกอบด้วย ตัวทำละลาย ( Solvent ) ตัวถูกละลาย ( Solute ) ซึ่งรวมอยู่เป็นเดียวอาจอยู่ในรูปของแข็ง ของเหลวหรือแก๊สก็ได้

สารเนื้อผสม

สารเนื้อผสม ( Heterogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีลักษณะของเนื้อสารคละกัน ไม่ผสมกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สารที่เป็นส่วนผสมแต่ละชนิดก็ยังคงแสดงสมบัติของสารเดิม เพราะเป็นการรวมกันทางกายภาพไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้น เราสามารถใช้ตาเปล่าสังเกตและจำแนกได้ว่าสารเนื้อผสมนั้นประกอบด้วยสารใดบ้าง และสามารถแยกสารเหล่านั้นออกจากกันได้โดยวิธีทางกายภาพธรรมดา โดยไม่ทำให้สมบัติเดิมเปลี่ยนแปลงไป

สารเนื้อผสมมีได้ทั้ง 3 สถานะ เช่น

1. สารเนื้อผสมสถานะของแข็ง เช่น ทราย คอนกรีต ดิน เป็นต้น

2. สารเนื้อผสมสถานะของเหลว เช่น น้ำคลอง น้ำโคลน น้ำจิ้มไก่ เป็นต้น

3. สารเนื้อผสมสถานะแก๊ส เช่น ฝุ่นละอองในอากาศ เขม่า ควันดำในอากาศ เป็นต้น

สารแขวนลอย

สารแขวนลอย ( Suspension ) สารแขวนลอยเป็นสารผสมที่อนุภาคของแข็งมีขนาดใหญ่กว่า เซนติเมตร แขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว มีลักษณะเป็นสารเนื้อผสมที่อนุภาคไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน สามารถมองเห็นสารผสมได้อย่างชัดเจน อาจแขวนลอยอยู่ในของเหลวหรือตกตะกอนเมื่อตั้งทิ้งไว้

อนุภาคของสารแขวนลอยไม่สามารถผ่านกระดาษกรองและกระดาษเซลโลเฟนได้ เช่น ผงถ่านในน้ำ น้ำคลอง น้ำโคลน น้ำส้มค้น น้ำจิ้มไก่ แป้งมันในน้ำ เป็นต้น