ตัวชี้วัด
๑. อธิบายและเปรียบเทียบการแยกสารผสม โดยการหยิบออก การร่อน การใช้แม่เหล็กดึงดูด การรินออก การกรอง และการตกตะกอน โดยใช้หลักฐานเชิงประจักษ์รวมทั้งระบุวิธี แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันเกี่ยวกับการแยกสาร
สาระการเรียนรู้แกนกลาง
• สารผสมประกอบด้วยสารตั้งแต่ ๒ ชนิดขึ้นไปผสมกัน เช่น น้ำมันผสมน้ำ ข้าวสารปนกรวดทราย วิธีการ ที่เหมาะสมในการแยกสารผสมขึ้นอยู่กับลักษณะ และสมบัติของสารที่ผสมกัน ถ้าองค์ประกอบของ สารผสมเป็นของแข็งกับของแข็งที่มีขนาด แตกต่างกันอย่างชัดเจน อาจใช้วิธีการหยิบออก หรือการร่อนผ่านวัสดุที่มีรูถ้ามีสารใดสารหนึ่ง เป็นสารแม่เหล็กอาจใช้วิธีการใช้แม่เหล็กดึงดูด ถ้าองค์ประกอบเป็นของแข็งที่ไม่ละลายใน ของเหลว อาจใช้วิธีการรินออกการกรอง หรือ การตกตะกอน ซึ่งวิธีการแยกสารสามารถนำไปใช้ ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้
สถานะของสารจำแนกได้3 สถานะ คือของแข็งของเหลว แก๊ส การเปลี่ยนสถานะของสารเป็นการทำให้ระยะระหว่างโมเลกุลของสารเปลี่ยนแปลงไป แต่องค์ประกอบของสารยังคงเป็นสารชนิดเดิม สูตรโมเลกุลยังเหมือนเดิม
จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูงมาก ทำให้โมเลกุลแต่ละโมเลกุลอยู่ใกล้ชิดกันมาก ดังนั้นจึงมีรูปร่างแน่นอนและมีปริมาตรคงที่ พลังงานในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลมีค่าน้อยโมเลกุลจึงเพียงแค่สั่นเท่านั้น เช่น เหล็กทองคำเงิน เป็นต้น
จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของแข็ง ทำให้โมเลกุลอยู่ห่างกันมากขึ้นทำให้โมเลกุลมีการสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นหรือสามารถเคลื่อนที่ได้ ดังนั้นของเหลวจึงไหลได้เช่นน้ำปรอทน้ำเชื่อมเป็นต้น
มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยมาก โมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ทำให้เกิดการฟุ้งกระจายได้เช่น อากาศแก๊สหุงต้ม เป็นต้น
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
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 นำ้คลอง นำ้โคลน นำ้จิ้มไก่ เป็นต้น
3. สารเนื้อผสมสถานะแก๊ส เช่น ฝุ่นละอองในอากาศ เขม่า ควันดำในอากาศ เป็นต้น
ใช้แยกของผสมเนื้อผสม ที่ของผสมมีขนาดโตพอที่จะหยิบออกหรือเขี่ยออกได
การแพร่คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารชนิดหนึ่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งทั้งนี้การแพร่เกิดได้หลายรูปแบบแล้วแต่แรงขับเคลื่อนที่มีในขณะนั้น การแพร่ของสารแบบธรรมดา(simplediffusion)คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลสารจากที่ที่ความเข้มข้นมากไปความเข้มข้นน้อยตัวอย่างที่เห็นง่ายๆก็คือเวลาเราหยดหมึกลงในน้ำแล้วโมเลกุลหมึกค่อยๆกระจายไปในโมเลกุลน้ำ
เป็นวิธีการแยกสารที่มีสถานะเป็นของแข็งออกจากกัน ซึ่งองค์ประกอบของสารนั้นจะต้องมีขนาดที่แตกต่างกัน จึงจะสามารถแยกสารโดยวิธีการร่อนได้ เช่นการแยกทรายละเอียดและทราหยายบออกจากกันเพื่อใช้ในการก่อสร้าง
การใช้อำนาจแม่เหล็กป็นวิธีที่ใช้แยกองค์ประกอบของสารเนื้อผสมซึ่งองค์ประกอบหนึ่งมีสมบัติในการถูกแม่เหล็กดูดได้ เช่น ของผสมระหว่างผงเหล็กกับผงกำมะถัน โดยใช้แม่เหล็กถูไปมาบนแผ่นกระดาษที่วางทับของผสมทั้งสอง แม่เหล็กจะดูดผงเหล็กแยกออกมา
คือการทำให้ของแข็งและของเหลวแยกออกจากกันโดยใช้วัสดุต่างๆนอกเหนือจากกระดาษกรองก็ได้ เช่น ผ้าขาวบางหรือผ้าชนิดต่างๆ เป็นต้นส่วนวิธีกรองนั้นก็นำที่มีสิ่งอื่นๆเจือปนมาเทลงที่กระดาษกรองที่พับเป็นรูปกรวยและใส่กรวยแก้วไว้แล้วถ้าของแข็งที่เจือปนอยู่ในของเหลวนั้นมีขนาดใหญ่กว่า10ยกกำลังลบ4ของแข็งนั้นก็ไม่สามารถผ่านกระดาษกรองไปได้แต่ถ้าเล็กกว่าก็จะสามารถผ่านได้ สำหรับกรณีที่ของแข็งเล็กกว่า10ยกกำลังลบ4นั้นเราก็สามารถใช้กระดาษเซลโลเฟนที่มีขนาด10ยกกำลังลบ7ก็ได้
การตกตะกอน ใช้แยกของผสมเนื้อผสมที่เป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว ทำได้โดยนำของผสมนั้นวางทิ้งไว้ให้สารแขวนลอยค่อย ๆ ตกตะกอนนอนก้น ในกรณีที่ตะกอนเบามากถ้าต้องการให้ตกตะกอนเร็วขึ้นอาจทำได้โดย ใช้สารตัวกลางให้อนุภาคของตะกอนมาเกาะ เมื่อมีมวลมากขึ้น น้ำหนักจะมากขึ้นจะตกตะกอนได้เร็วขึ้น เช่น ใช้สารส้มแกว่ง อนุภาคของสารส้มจะทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้โมเลกุลของสารที่ต้องการตกตะกอนมาเกาะ ตะกอนจะตกเร็วขึ้น
การแยกสารด้วยวิธีนี้เหมาะสำหรับใช้แยกสารผสมที่เป็นของเหลวและมีของแข็งละลายในของเหลวนี้ จนทำให้สารผสมมีลักษณะเป็นของเหลวใส ซึ่งเราเรียกสารผสมนี้ว่า สารละลาย เช่น น้ำทะเล น้ำเชื่อมน้ำเกลือ เป็นต้นการแยกสารโดยวิธีการระเหยแห้งนิยมใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล มีการนำเกลือเพื่อแยกน้ำทะเลให้ได้เกลือสมุทรโดยวิธีการระเหยแห้ง ชาวนาเกลือเตรีมแปงนาแล้วใช้กังหันฉุดน้ำทะเลเข้าสู้แปลงนาเกลือหลังจากนั้นปล่อยให้น้ำทะเลได้รับแสงแดดเป็นเวลานานจนกระทั่งน้ำระเหยจนแห้ง จะเหลือเกลืออยู่ในนา เกลือที่ได้นี้เรียกว่า เกลือสมุทรซึ่งเป็นเกลือที่นำมาปรุงอาหาร ทำเครื่องดื่ม
เป็นวิธีการแยกสารที่อยู่ในสถานะของแข็งที่ระเหิดได้กับของแข็งที่ระเหิดไม่ได้ ซึ่งของแข็งที่เกิดการระเหิดได้จะเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นไอแยกออจากสารนั้น โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว
1.แยกสารที่เป็นของแข็ง(ไม่ละลายน้ำ)ออกจากของเหลว แยกด้วยการกรอง
2.แยกสารที่เป็นของแข็ง(ละลายน้ำได้)ออกจากของเหลวที่มีจุดหลอมเหลวต่างกันด้วยการระเหยแห้ง แยกเกลือกับน้ำ
สารมี 3 สถานะ คือของแข็ง ของเหลว และแก๊ส
เมื่อมีพลังงานความร้อนเข้ามาเกี่ยวข้อง สารจะมีการเปลี่ยนสถานะ โดยเกิดการหลอมเหลว การการเป็นไอ การระเหิด การควบแน่น การแข็งตัว และการระเหิดกลับ