วันเสาร์ที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2553

สารและการเปลี่ยนแปลง

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
1.2 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 (www.ku.ac.th) 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 พร้อมกันจนกระทั่งความดันไอของสารรวมกับความดันไอน้ำเท่ากับความดันบรรยกาศของเหลวทั้งสอง จะกลั่นตัวออกมาพร้อมกันที่อุณหภูมิต่ำกว่า จุดเดือดของสาร ของเหลวจะควบแน่น แยกเป็น 2 ชั้น น้ำอยู่ชั้นล่าง สารที่ต้องการสกัดอยู่ขึ้นบน
สมบัติของสารที่แยกโดยการกลั่นด้อยไอน้ำ
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
อัตราการเคลื่อนที่ของสาร (Rf : Rate of flow) Rf = ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ / ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่
สารมีมีค่า Rf มาก แสดงว่าสารมีคุณสมบัติ
1. สารเคลื่อนที่ได้เร็วหรือมาก
2. สารถูกดูดซับได้น้อย
3. สารละลายได้ดี
สารมีค่า Rf น้อย แสวงว่าสารมีสมบัติ
1. สารเคลื่อนได้ช้าหรือน้อย
2. สารถูกดูดซับได้มาก
3. สารละลายได้น้อย
สมบัติของค่า Rf
1. ค่า Rf ไม่มีหน่วย
2. ค่า Rf หาได้จากการทดลองเท่านั้น
3. ค่า Rf มีค่าไม่เกิน 1
4. ค่า Rf ขึ้นอยู่กับชนิดของสารและชนิดของตัวทำละลาย
5. ค่า Rf เป็นค่าเฉพาะค่าคงที่ของแต่ละสาร
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
กิจกรรม 1.1 สารละลาย สารแขวนลอย คอลลอยด์
1. สังเกตศึกษาลักษณะของสารที่จัดเตรียมไว้ให้ 5 ตัวอย่าง
2. ตรวจสอบคุณสมบัติในการกรองด้วย กระดาษเซลโลเฟน กระดาษกรอง ทั้ง 5 ตัวอย่าง บันทึกผล
3. บอกประเภทของสารตัวอย่างว่าเป็น สารละลาย สารแขวนลอย หรือ คอลลอยด์
ข้อสังเกต
1. สาร ทั้ง 5 แตกต่างกันอย่างไรทั้งก่อนกรองและหลังกรอง
2. จะตรวจสอบสารที่ได้จากกรองแล้วได้อย่างไร
1.3 สารเนื้อเดียว คือ สารที่มีลักษณะเนื้อสารกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน จาการสังเกตจะมีลักษณะเดียวเท่านั้น แบ่งเป็น 2 ประเภท
1.3.1 สารละลาย คือ สารเนื้อเดียวที่ประกอบด้อยสารอย่างน้อย 2 ชนิดขึ้นไป รวมเป็นเนื้อ เดียวกันมีคุณสมบัติดังนี้
ประกอบด้วยสาร 2 ชนิดรวมกัน มีจุดเดือดไม่คงที่ มีจุดเหลมเหลวไม่คงที่ 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 มีคุณสมบัติดังนี้
ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวหรือสารชนิดเดียว มีจุดเดือดคงที่ จุดหลอมเหลวคงที่ มีความหนาแน่นคงที่ มีอัตราส่วนขององค์ประกอบที่สม่ำเสมอ (ดูรายระเอียดหัวข้อต่อไป)
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 แต่สารมารถแยกออกจากันโดยต้มหรือระเหยออกให้แห้งสารละลายที่เป็น ก๊าซ เช่น อากาศ สารละลาที่เป็น ของเหลว เช่น น้ำเกลือ น้ำเชื่อม ฯลฯ สารละลาที่เป็น ของแข็ง เช่น โลหะอัลลอยด์ อมัลกัม ทองสำริด นาก ทองเหลือง
องค์ประกอบการเกิดสารละลาย
1. ตัวทำละลาย (solvent) จะเป็นส่วนที่มีปริมาณมากในสารละลาย และเป็นส่วนที่ละลายสารตัวอื่น อีกส่วนหนึ่งเป็นสารทีมีปริมาณน้อยกว่าในสารละลายและถูกละลายโดยตัวทำละลายเรียกว่า ตัวถูกละลาย
2. ตัวถูกละลาย (solute) ในน้ำเกลือ ตัวถูกละลาย คือ เกลือ ตัวทำละลาย คือ น้ำ ตัวทำละลายที่เป็นน้ำ สารละลายที่พบเห็นทั่วไปหลายชนิดมีน้ำเป็นตัวทำละลาย ยกตัวอย่างเช่น น้ำหวานที่ทำมาจากการละลายน้ำตาลและสีแต่งอาหารในน้ำรวมถึงน้ำอัดลมที่มีการละลายก๊าซคาร์บอนไดร์ออกไซค์ลงไปในน้ำ น้ำสามารถละลายสารได้มากมายหลายชนิด จึงมักมีผู้เรียกน้ำว่าเป็น”ตัวทำลายครอบจักรวาล”สารละลายน้ำมีความสำคัญและจำเป็นในโลกสิ่งมีชีวิต
องค์ประกอบภายในเซลล์ส่วนใหญ่ก็คือน้ำซึ่งจะมีสารเคมีหลายอย่างละลายอยู่ สารเคมีที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตจะทำปฎิกิริยาได้ดีในรูปสารละลาย ตัวอย่างเช่น การย่อยอาหารของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายและพืชจะสามารถดูดซึมสารอาหารที่ละลายอยู่ในน้ำใต้ดินนั้น
ตารางแสดง สารละลายที่พบทั่วไป
ตัวถูกละลาย ตัวทำละลาย สารละลาย
ก๊าซ ก๊าซ อาการห่อหุ้มโลก ฯลฯ
ก๊าซ ของเหลว น้ำโซดา ฯลฯ
ของเหลว ของเหลว อมัลกัม หรือ สารอุดฟัน (Ag+Hg) ฯลฯ
ของแข็ง ของเหลว น้ำทะเล ฯลฯ
ของแข็ง ของแข็ง ทองเหลือง (Zn+Cu) ฯลฯ
เมื่อนำเกลือมาละลายน้ำ ดูเหมือนว่าเกลือจะหายไปแต่ความจริง “อนุภาคตัวถูกละลายจะยกออกจากกันและถูกล้อมรอบด้วยอนุภาคของตัวทำละลาย”
3. อุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงการลายยิ่งมากขึ้น เช่น การต้มน้ำเชื่อม
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
พลังงานกับการละลาย
กิจกรรม 1.2 การละลายของสารประกอบเชิงไอออนในน้ำ
1. ใส่น้ำ 5 cm3 ลงในหลอดขนาดกลาง วัด ค่า อุณหภูมิ T1
2. ใส่จุนสีสะตุ (CuSO4) 1 g คนด้วยเทอร์โมมิเตอร์ พร้อมวัดอุณหภูมิ T2
3. ทำซ้ำข้อ 1-2 แต่ใช้ สาร NaCl , NaOH และ NH4Cl
ข้อสังเกต
1. สารละลายทั้ง 4 มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างไร
2. การละลายของสารใดอุณหภูมิสูงขึ้นและสารใดอุณหภูมิต่ำลง
สารที่ละลายแล้วอุณหภูมิในระบบสูงขึ้นเป็น การละลายแบบคายความร้อน และสารที่ละลายแล้วอุณหภูมิในระบบต่ำลงเป็นการละลายแบบดูดความร้อน กระบวนการละลายของสารในน้ำเป็นตัวทำละลาย เรียกว่า กระบวนการ ไฮเดรชั่น (hydration)
ความร้อนของสารละลาย = พลังงานในโครงผลึกของของแข็ง - พลังงานไฮเดรชั่น
สมการนี้นักเรียนจะได้ศึกษาในขั้นสูงต่อไปถ้านักเรียนสนใจติดครูในกลุ่มสาระวิทยาศาสตร์ด้านเคมีได้
พลังงานกับการเปลี่ยนสถานะ (ดูเพิ่มเติมบทที่ 2 พลังงานสะสมในอาหาร และลองคำนวณจากตัวอย่างกับครู)
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)
วิวัฒนาการของโครงสร้างอะตอม
จอห์น ดาลตัน (1808)เป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม สรุปว่า สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เรียกว่า อะตอม แบ่งแยกไม่ได้ และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด
ทอมสัน (1897) ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซในหลอดรังสีแคโทด พบว่าไม่ว่าจะใช้ก๊าซใดบรรจุในหลอดหรือใช้โลหะใดเป็นแคโทด จะได้รังสีที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ พุ่งมาที่ฉากเรืองแสงเหมือนเดิม เมื่อคำนวณหาอัตราส่วนของประจุต่อมวล(e/m)ของอนุภาค จะได้ค่าคงที่ทุกครั้งเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม สรุปว่าอะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองค์ประกอบเรียกว่า อิเล็กตรอน
โกลด์ชไตน์ ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด เมื่อเปลี่ยนชนิดของก๊าซ พบว่า อนุภาคที่มีประจะบวกมีอัตราส่วนของประจุต่อมวลไม่คงที่ ถ้าใช้ก๊าซไฮโดรเจน จะได้อนุภาคบวกมีประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนจึงเรียกอนุภาคบวกว่า โปรตอน
มิลลิแกน ทำการทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ และเมื่อนำไปคำนวณหามวล ของอิเล็กตรอนจะได้เท่ากับ 9.11x10-28กรัม
ฮันตาโร นากาโอกะ (1900) อะตอมประกอบด้วยทรงกลมขนาดใหญ่อยู่ตรงกลาง มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบเห็นระบบสุริยะ
รัทเทอร์ฟอร์ด, ไกเกอร์ และมาร์สเดน (1911)ยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ พบว่า อนุภาคส่วนใหญ่จะวิ่งเป็นเส้นตรงผ่านแผ่นทองคำ นาน ๆ ครั้งจะเบนไปจากแนวเส้นตรง และน้อยครั้งมากที่อนุภาคจะสะท้อนกลับมากระทบฉากบริเวณหน้าแผ่นทองคำ
มักซ์ พลังค์ สรุปว่า พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น
สเปกโตสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับแยกสเปกตรัมของแสงขาว และตรวจเส้นสเปกตรัมของธาตุที่ถูกเผา การทดลองใช้ลวดนิโครมจุ่มลงในกรดไฮโดรลอริกเข้มข้น (HCI) แตะสารประกอบที่ต้องการทดสอบ นำไปเผาบนเปลวไฟ สังเกตสีของเปลวไฟ และใช้สเปกโตสโคปสังเกตสีของเส้นสเปกตรัมสีของเปลวไฟ หรือเส้นสเปกตรัม เกิดจากส่วนที่เป็นโลหะ (ion +) ในสารประกอบชนิดนั้น ๆ ธาตุแต่ละชนิด มีเส้นสเปกตรัมเป็นลักษณะเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน ลักษณะของเส้นสเปกตรัมจึงเป็นสมบัติเฉพาะตัวประการหนึ่งของธาตุ เส้นสีเขียวที่เห็นจากแสงไฟฟลูออเรสเซนต์ เกิดจาก ไอปรอท
การศึกษาเรื่องสเปกตรัมของสารหรือของธาตุ สรุปได้ว่า เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จึงขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงคาย พลังงานเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไป พลังงานส่วนใหญ่ที่คายออกอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฎเป็นเส้น สเปกตรัมการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียสระดับพลังงานต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น
นีลส์ โบร์ (1913) สร้างแบบจำลองว่า อิเล็กตรอนในอะตอมวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ หรือเป็นระดับพลังงานมีค่าพลังงานเฉพาะคล้าย ๆ กับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งแบบจำลองนี้ใช้ได้ดีกับอะตอมขนาดเล็กที่มี อิเล็กตรอนเดียว เช่น ไฮโดรเจนเท่านั้น
เจมส์ แซดวิก (1932) ค้นพบว่ามีอนุภาคที่มีขนาดและมวลใกล้เคียงกับโปรตอน ไม่มีประจุไฟฟ้า ได้ตั้งชื่อว่า นิวตรอน
แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก(ปัจจุบัน) สรุปได้ว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่มีทิศทางแน่นอน บอกได้เพียงโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอน ณ ตำแหน่งต่าง ๆ เท่านั้น โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานไม่เหมือนกัน ขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนและระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนนั้น อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำอยู่ในบริเวณใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงด้วย พลังงานไอออไนเซชัน
พลังงานไอออไนเซชัน (IE) คือ พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมในสถานะก๊าซ ซึ่ง อิเล็กตรอนเหล่านี้จะเป็นตัวการนำเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีต่อไป
พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นของธาตุใดก็ตาม ล้วนมีค่าต่ำสุดเมื่อเทียบกับพลังงานไอออไนเซชัน ลำดับอื่น ๆ ของธาตุเดียวกัน เพราะอิเล็กตรอนที่หลุดออกไปตัวแรกได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อยที่สุด จำนวนอิเล็กตรอน ที่มีได้มากที่สุดในแต่ละชั้น แต่ละระดับพลังงาน = 2n2 (จะใช้ได้เฉพาะ n=1-4 เท่านั้น)อิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงที่สุดของแต่ละธาตุ เรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน (ถามรายละเอียดได้โดยตรง)
K มีการจัดอิเล็กตรอน เป็น 2, 8, 8, 1 (หมู่ 1 A คาบ 4)
มีสิ่งที่เล็กกว่าอะตอมหรือไม่
ดาลตัน เสนอว่า อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม ภายในว่างเปล่า อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกัน แต่ลักษณะอะตอมของตาลต้นไม่สามารถอธิบาย คำถามหรือข้อสงสัยบางอย่างได้ เช่น การเกิดไฟฟ้าสถิต ต่อมาจึงได้มี
ผู้ทดลองเพื่อค้นหาคำอธิบายกันอย่างมากมาย จนได้ข้อสรุปว่าภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ อิเล็กตรอน (e-) โปรตอน (p) และนิวตรอน (n) โดยมีแกนกลางที่ว่างขึ้น จากโปรตอนและนิวตรอน เรียกว่า นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนที่ว่องไววิ่งอยู่รอบ ๆ อนุภาคเหล่านี้จะจับยึดกันอยู่ด้วยแรงสองชนิดคือ แรงแม่เหล็ก ไฟฟ้า และแรงนิวเคลียร์ โปรตอนเป็นอนุภาคที่มีประจุบวก และอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ ดังนั้นโปรตอนกับอิเล็กตรอนจึงดึงดูดกันด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แต่นิวตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นกลาง อยู่รวมกับโปรตอนในนิวเคลียส ดังนั้นนิวตรอนกับโปรตอนจึงดึงดูดกันด้วยแรงนิวเคลียร์
หลังปี ค.ศ. 1960 นักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาพบว่า มีอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอยู่ในโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งได้รับการตั้งชื่อภายหลังว่า ควาร์ก (quark) ควาร์กมีขนาดเล็กกว่าโปรตอนประมาณ 1,000 เท่า และมีพลังงานจากประจุไฟฟ้า ประมาณ 1/3 - 2/3 ของโปรตอน ปัจจุบันเราพบควาร์กถึง 6 ชนิด ได้แก่ อัพ (up) ดาวน์ (down) สเตรนจ์ (Strenge) ชาร์ม (charm) ทอป (top) และ บอททอม (bottom)
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 ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอน
เลขมวล คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ วิธีเขียน เลขอะตอมไว้มุมล่างซ้าย และเลขมวลไว้มุมบนซ้ายของสัญลักษณ์ เช่น Na
จำนวนอะตอม กับจำนวนโมเลกุล
CH4+2O2 ===> CO2+2H2O
อธิบายได้ว่า ก๊าซมีเทน 1 โมเลกุล(5 อะตอม)ทำปฏิกิริยากับ ก๊าซออกซิเจน 2 โมเลกุล (4 อะตอม) ได้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกุล (3 อะตอม)และน้ำ 2 โมเลกุล (6 อะตอม)
ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไอโซโทป
ไอโซโทป (Isotope) คือ อะตอมต่าง ๆ ของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลต่างกัน คือ มีนิวตรอนต่างกัน เช่น โฮโดรเจน มีสารไอโซโทป คือ โปรเตียม (Protrium) ไม่มีนิวตรอน ดิวเทอร์เรียม (Deuterium) มีนิวตรอน 1 อนุภาค ไตรเตียม (Tritium) มีนิวตรอน 2 อนุภาค ไอโซโทปของธาตุบางชนิดสามารถปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ได้ เช่น โคบอลต์ 60
1.3.2.1 ธาตุ (สมพงษ์ จันทร์โพธิ์ศรี 2544) เป็นสารที่มีพื้นฐานหลักที่ไม่สามารถแตกตัวเป็นสารชนิดง่ายได้อีก โดยกรรมวิธีทางเคมี ธาตุเป็นองค์ประกอบหลักของสารทุกชนิด ธาตุเกือบทุกชนิดนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาคันพบแล้ว โดยได้มีการจัดเรียงลำดับตามเลขเชิงอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส) ที่เพิ่มขึ้น คือ ตารางธาตุ
เริ่มต้นจาก ไฮโดรเจน ในจำนวน 92 ธาตุ เรียงตามลำดับกันนั้น 88 ธาตุเกิดขึ้นในธรรมชาติ อีก 4 ธาตุ คือ เทคนีเทียม (ลำดับ 43) โพรมีเทียม (ลำดับ 61) แอสทาทีน (ลำดับ 85) ฟรานเซียม (ลำดับ 87) ล้วนแล้วแต่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ธาตุเหนือลำดับที่ 92 ยกเว้น พลูโตเนียม (ลำดับ 94) เกิดจากการ สังเคราะห์ ปัจจุบันมีการค้นพบธาตุแล้วไม่ต่ำกว่า 108 ธาตุ ธาตุบางธาตุอาจค้นพบแล้วแต่ไม่มีการเปิดเผยเพราะเป็นประโยชน์ทางธุรกิจ
สารส่วนใหญ่สามารถสลายตัวเป็นสารชนิดง่าย ๆ ได้ 2 ชนิด หรือมากกว่านั้น เช่น สารประกอบเมอร์คิวรี (II)ออกไซด์ สลายตัวได้ ปรอท กับ ออกซิเจน คอปเปอร์ซัลเฟต สลายตัวได้ ทองแดง กำมะถัน และออกซิเจน เป็นต้น ธาตุ ไม่สลายตัวเป็นสารชนิดง่าย ๆ ได้อีก โดยการเปลี่ยนแปลงทางเคมีธรรมดา
เมื่อนำธาตุ เช่น ทองแดง แล้วแบ่งให้เล็กลงเรื่อย ๆ จนไม่สามารถแยกได้อีก จะได้สิ่งที่เรียกว่า อะตอม “คำว่าอะตอมนี้และจะเป็นตัวการเข้าสู่ ปฏิกิริยาเคมี” ซึ่งจะมาซึ่งสารประกอบนั่นเอง
ประมาณ 99 % ของมวลเปลือกโลก ทะเล บรรยากาศ ประกอบด้วยธาตุหลัก 10 ธาตุ ดังตาราง ส่วน ชั้นแมนเทิล และแก่นโลกนั้นประกอบด้วย เหล็ก และนิเกิล
ตารางแสดง มวลของสารที่เป็นส่วนประกอบของโลก
ธาตุ %โดยมวล ธาตุ %โดยมวล ธาตุ %โดยมวล ธาตุ %โดยมวล ธาตุ %โดยมวล
O 49.20 Ca 3.39 H 0.87 Mn 0.09 N 0.03
Si 25.67 Na 2.63 Ti 0.58 C 0.08 F 0..03
Al 7.50 K 2.40 Cl 0.19 S 0.06 อื่น ๆ 0.47
Fe 4.71 Mg 1.93 P 0.11 Ba 0.04
การกำเนิดธาตุ
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ธาตุเกิดมาจากทฤษฎี Big bang ตามที่ได้เรียนมาแล้วใน บทที่ 4 โดยมีคำอธิบายดังนี้
1. พลังงานและสสารทั้งหมดรวมกันเป็นดวงไฟมหึมาในเอกภพ
2. ขณะเกิดระเบิดพลังงานและสสารทั้งหมดถูกผลักดันห่างออกจากกันเรื่อย ๆ
3. ระหว่างการระเบิดไม่กี่วินาที โปรตอน และนิวตรอน หลอมรวมกันเป็น ฮีเลียม
4. หลังจากนั้น ธาตุที่หนักกว่าฮีเลียมรวมกันเป็นดาวดวงใหญ่ ซึ่งอยู่ในบรรยากาศ ที่มีความถ่วงจำเพาะแล้วดึงไฮโดรเจน มารวมกันอย่างเพียงพอ จนกลายเป็นของเหลว ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น เพียงพอที่จะทำให้อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นฮีเลียม ฮีเลียมจะรวมกับสสารอื่นต่อไปทำให้เกิดธาตุที่มีนิวเคลียสหนักขึ้น เช่น C ,O, Ca ,Fe
5. ภายหลังเกิดการรวมกันมานานกว่าหลายล้านปี ดวงดาวต่าง ๆ เย็นลง ยุบตัวลง หรือเกิดระเบิดขึ้นอีก เกิดซากปรักหักพังกระจายในเขตบรรยากาศ ทำให้เกิดธาตุหนักขึ้น เช่น Pb Ra U เกิดขึ้น
6. ซากปรักหักพังกระจายในเขตบรรยากาศเกิดการรวมตัวกันเป็นดาวดวงใหม่ เช่น ระบบสุริยะ ได้แก่ ดวงอาทิตย์ และบริวาร
7. เมื่อระบบสุริยะเย็นตัวลง โลกของเราก็เย็นตัวลง สารที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น ซิลิเกต (Si กับ O) จะลอยขึ้นบนผิวโลก สารประกอบของ Fe ซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าจะจมลงภายในใจกลางโลก ส่วน สารที่เป็นก๊าซก็จะลอยสู่บรรยากาศ
ประมาณ 90 ธาตุ พบในธรรมชาติ ที่เหลือสังเคราะห์จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ 20 ธาตุ อยู่ในธรรมชาติอิสระ ที่เหลือมากกว่า 70 ธาตุ อยู่ในรูปสารประกอบ
สัญลักษณ์ธาตุยุคปัจจุบัน
เยอน แบร์เซลิอุส (Jons Berzelius 1779-1848) นักเคมีชาวสวีเดน ได้เสนอใช้สัญลักษณ์ธาตุแบบตัวอักษรขึ้น เมื่อปี พ.ศ. 2357 และยังใช้ถึงปัจจุบัน มีหลักเกณฑ์ ดังนี้
1. ภาษาที่ใช้ คือ ภาษาลาติน ถ้าไม่มีภาษาลาติน ให้ใช้ภาษา กรีก เยอรมัน หรือ ภาษาอังกฤษ
2. ใช้อักษรตัวแรกเป็นตัวพิมพ์ใหญ่ ถ้าขึ้นต้นด้วยตัวเดียวกันให้ต่อด้วยตัวที่ 2 แต่เป็นตัวพิมพ์เล็ก เช่น C พบก่อน ธาตุทีพบทีหลัง แต่ขึ้นต้นด้วย C ก็เขียนได้ ดังนี้ Cd Ca Cf Ce Cs Cl Cr Co Cu Cm ตัวอย่างบางส่วน
ภาษา ชื่อเต็ม สัญลักษณ์
ลาติน Ferum
Plumbum Fe
Pb
กรีก Iodes I
เยอรมัน Kallium
Natrium
Wulfram K
Na
W
อังกฤษ Carbon C
การเรียกชื่อธาตุ มีการเรียกชื่อหลายแบบ ได้แก่
1. ตามสมบัติ เช่น Iodes แปล ว่า คล้ายสีม่วง เพราะไอของไอโอดีนมีสีม่วง
2. ตามแหล่งค้นพบ เยอร์มาเนียมพบที่ เยอรมัน
3. ตามชื่อบุคคลสำคัญ เช่น ไอสโตเนียม ตามชื่อของไอน์สไตน์
การเรียกชื่อ มี 2 ระบบ
1. ระบบสามัญ (Commom name) เช่น ตั้งตามผู้ค้นพบ เช่น รัทเทอร์ฟอร์เดียม Rf
2. ระบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) เป็นการเรียกชื่อตามเลขเชิงอะตอม ตามภาษาลาติน ส่วนที่ค้นพบที่หลังตั้งแต่ ลำดับที่ 104 เป็นต้นไป ก็จะเรียกได้ดังนี้ ลงท้ายด้วย …-ium
0 อ่านว่า นิล (nil) 5 อ่านว่า เพนท์ (pent)
1 อ่านว่า อูน (un) 6 อ่านว่า เฮกซ์ (hex)
2 อ่านว่า ไบ (bi) 7 อ่านว่า เซปท์ (sept)
3 อ่านว่า ไตร (tri) 8 อ่านว่า ออกต์ (oct)
4 อ่านว่า ควอด (quad) 9 อ่านว่า เอนน์ (enn)
ตัวอย่าง ธาตุลำดับที่ 105 1 คือ อูน (un) ศูนย์ คือ นิล (nil) 5 คือ เพนท์ (pent) จะได้ชื่อว่า Unnilpentium สัญลักษณ์ คือ Unp เป็นต่อ ธาตุต่อไปก็มีวิธีการเช่นเดียวกัน การเรียกชื่อตามระบบนี้จะต้องมีเลขเชิงอะตอมมากกว่า 100 ขึ้นไป
ตารางแสดง ชื่อและสัญลักษณ์ธาตุที่ค้นพบแล้ว
ชื่อธาตุ สัญลักษณ์ เลขอะตอม
ไฮโดรเจน Hydrogen H 1
ฮีเลียม Helium He 2
ลิเทียม Lithium Li 3
เบอร์รินเลียม Berylliun Be 4
โบรอน Boron B 5
คาร์บอน Carbon C 6
ไนโตรเจน Nitrogen N 7
ออกซิเจน Oxygen O 8
ฟลูออรีน Fluorine F 9
นีออน Neon Ne 10
โซเดียม Sodium (Natrium) Na 11
แมกนีเซียม Magnesium Mg 12
อะลูมิเนียม Aluminium Al 13
ซิลิคอน Silicon Si 14
ฟอสฟอรัส Phosphorous P 15
ซัลเฟอร์ Sulfor S 16
คลอรีน Chlorien Cl 17
อาร์กอน Argon Ar 18
โปแตสเซียม Potasium (Kallium) K 19
แคลเซียม Calcium Ca 20
สแคนเดียม Scandium Sc 21
ไททาเนียม Titanium Ti 22
วาเนเดียม Vanadium V 23
โครเมียม Chromium Cr 24
แมงกานีส Manganese Mn 25
ไอร์ออน Iron (Ferrum) Fe 26
โคบอลต์ Cobalt Co 27
นิกเกิล Nickel Ni 28
คอปเปอร์ Copper (Cuprum) Cu 29
ซิงค์ Zinc Zn 30
แกลเลียม Gallium Ga 31
เจอร์มาเนียม Germenium Ge 32
อาร์เซนิก Arsenic As 33
ซีลีเนียม Serenium Se 34
โบรมีน Bromine Br 35
คริปตอน Krypton Kr 36
รูบีเดียม Rubidium Rb 37
สทรอนเทียม Strontium Sr 38
อิตเทรียม Yttrium Y 39
เซอร์โคเนียม Zirconium Zr 40
ไนโอเบียม Niobium Nb 41
โมลิบดินัม Molybdenum Mo 42
เทคนีเซียม Technetium Tc 43
รูบิเดียม Rubidium Ru 44
โรเดียม Rhodium Rh 45
แพลเลเดียม Palladium Pd 46
ซิลเวอร์ Sliver Ag 47
แคดเมียม Cadmium Cd 48
อินเดียม Indium In 49
ทิน Tin(Stannum) Sn 50
แอนติโมนี Antoimony(Stibium) Sb 51
เทลลูเลียม Tellurium Te 52
ไอโอดีน Iodine I 53
ซีนอน Xenon Xe 54
ซีเซียม Cesium Cs 55
แบเรียม Barium Ba 56
แลนทานัม Lanthanum La 57
ซีเลียม Cerium Ce 58
เพรซิโอดีเมียม Praseodymium Pr 59
นีโอดิเมียม Neodymium Nd 60
โพรมีเทียม Promethium Pm 61
ซาแมเลียม Samarium Sm 62
ยูโรเปียม Europium Eu 63
แกโดลิเนียม Gadolinium Gd 64
เทอร์เบียม Terbium Tb 65
ดิสโพรเซียม Dysprosium Dy 66
โฮลเมียม Holmium Ho 67
เออร์เบียม Erbium Er 68
ทูเลียม Thulium Tm 69
อิตเทอร์เบียม Ytterbium Yb 70
ลูทีเทียม Luteium Lu 71
ฮาฟเทียม Haftium Hf 72
แทนทาลัม Tantalum Ta 73
ทังสเตน Tungten(Wulfram) W 74
รีเนียม Rhenium Re 75
ออสเมียม Osmium Os 76
อิริเดียม Iridium Ir 77
พลาทีนัม Platinum Pt 78
โกลด์ Gold (Aurum) Au 79
เมอร์คิวรี Mercury (Hydrogyrum) Hg 80
แทลเลียม Thallium Tl 81
เลด Lead (Plumbum) Pb 82
บิสมัส Bismuth Bi 83
โพโลเนียม Polonium Po 84
แอสทาทีน Astatine At 85
เรดอน Radon Rn 86
ฟรานเซียม Francium Fr 87
เรเดียม Radium Ra 88
แอกทิเนียม Actinium Ac 89
ทอเรียม Thorium Th 90
โพรแทกทิเนียม Protactinium Pa 91
ยูเรเนียม Uranium U 92
เนปทูเรียม Neptunium Np 93
พลูโตเนียม Plutonium Pu 94
อะเมริเซียม Americium Am 95
คูเรียม Curium Cm 96
เบอร์คีเลียม Berkelium Bk 97
แคริฟอร์เนียม Californium Cf 98
ไอน์สไตเนียม Einsteinium Es 99
เฟอร์เมียม Fermium Fm 100
เมนเดลิเวียม Mendalevium Md 101
โนเบเลียม Nobelium No 102
ลอร์เรนเซียม Lawrencium Lr 103
- Unq 104
- Ump 105
- Unh 106
ฯลฯ
ตารางธาตุ จัดทำโดย Mendaleyev ชาวรัสเซีย เพื่อเป็นเกียรติให้กับเขา จึงตั้งชื่อธาตุ ลำดับ 101 ให้กับเขา ในการจัดธาตุลงในตารางนั้นนักเรียนสามารถศึกษาได้ด้วยตัวเอง จากครู และขั้นสูงต่อไป หรือเข้าไปดูที่ เครือข่ายเพื่อโรงเรียนไทย
รายละเอียด
ธาตุหมู่ I มีสมบัติเป็นโลหะซึ่งมีคุณสมบัติว่องไวในการผสมธาตุมาก ธาตุหมู่ I เรียกว่า alkalai metal และมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดอยู่ 1 ตัว
ธาตุหมู่ II เป็นธาตุโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 2 ตัว ธาตุที่ว่องไวที่สุดในหมู่นี้ คือเรเดียม (Ra)
ธาตุหมู่ III จะเริ่มประกอบด้วยโลหะและอโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว
ธาตุหมู่ IV มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตัว
ธาตุหมู่ V ในตอนต้น ๆ จะเป็นอโลหะ ธาตุถัดมา เช่น สารหนู (As) และอันติโนมี (Sb) จะแสดงคุณสมบัติระหว่างโลหะและอโหะก้ำกึ่งกัน ลักษณะเช่นนี้เรียกว่ามีสมบัติเป็น metalloid
ธาตุหมู่ VI ตอนต้นหมู่จะมีธาตุที่มีสมบัติเป็นอโลหะ แล้วค่อย ๆ เป็นโลหะ
ธาตุหมู่ VII มีชื่อเรียกว่า Halogen group ธาตุหมู่นี้เป็นอโลหะ ที่ว่องไวในการผสมธาตุมาก
ธาตุหมู่ VIII จัดเป็นธาตุ Inert gas จึงไม่ค่อยทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น เพราะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดเท่ากับ 8
หมู่ธาตุทรานซิชั่น (Transition elements )ได้แก่
Lanthanide series ประกอบด้วยธาตุที่มี Atomic number 57 - 70 เป็นธาตุที่หายากมาก
Actinide series ประกอบด้วยธาตุที่มี Atomic number 89 - 102 ธาตุในหมู่นี้มีคุณสมบัติเป็นสารกัมมันตรังสี
กิจกรรม 1.3 การและเปลี่ยนอนุภาคในอะตอม
1. ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นกระแสตรง ขนาด 12 โวลต์
2. เติมสารละลาย CuSO4. 5H2O จำนวน 10 g ในน้ำ 200 cm3 ในบิกเกอร์ 250 cm3
3. ให้ขั้วบวกต่อกับแผ่นทองแดง ขนาด 2 x 8 cm จุ่มลงในสารละลาย ข้อ 2
4. ให้ขั้วลบต่อกับแผ่นตะกั่ว ขนาด 2 x 8 cm จุ่มลงในสารละลาย ข้อ 2
5. ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ข้อ 3-4
ข้อสังเกต
1. แผ่นทองแดง และ แผ่นตะกั่ว เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไร
2. จะอธิบายอนุภาคในอะตอมอย่างไร
ชนิดของธาตุ
1. ธาตุโลหะ (metal) เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้น Hg (รายละเอียดดูที่ บทที่ 4 เรื่องแร่หน้า 59) สารประกอบที่เกิดจากโลหะด้วยกันนั้นเกิดได้ยาก แต่จะเกิดได้ง่ายกับอโลหะ โลหะที่มีความไวต่อปฏิกิริยาสูง เช่น ธาตุหมู่ 1 ในตารางธาตุนั้น จึงพบอยู่ ในรูปของสารประกอบ เช่น NaCl ส่วนโลหะที่มีความไวต่อปฏิกิริยาต่ำจะสามารถอยู่อย่างอิสระได้ เช่น Cu Au Ag เป็นต้น
2. ธาตุอโลหะ (non-metal) หมายถึง แร่ที่ไม่ผ่านการถลุง คุณสมบัติไม่นำไฟฟ้า ได้แก่ มะถัน (S) เป็นของแข็งสีเหลืองใช้ทำกรดซัลฟูริก ดินปูน ดินปืน ไม้ขีดไฟ กรดฆ่ายาง
3. ธาตุกึ่งโลหะหรือ เมตัลลอยด์ ( metalloid ) ถ้าดูในตารางธาตุจะอยู่ในบริเวณรอยต่อที่แบ่งเขตความเป็นโลหะกับอโลหะ เช่น B , Al , Si , Ge , As , Sb , Te และ Po นำไฟฟ้าได้น้อยแต่ถ้าอุณหภูมิสูงจะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ได้แก่ สารหนู (Asenic)
ตารางแสดง สมบัติทางกายภาพของโลหะกับอโลหะ
สมบัติของธาตุ โลหะ อโลหะ
1. มีสถานะ เป็นของแข็งยกเว้นปรอท (Hg ) มีทั้ง 3สถานะ คือของแข็ง เช่น คาร์บอน ของเหลว เช่น โบรมีน ก๊าซ เช่น ไนโตรเจน
2. การนำไฟฟ้า ความร้อน นำได้ดี ไม่ นำ ยกเว้นคาร์บอนที่อยู่ในรูปของแกรไฟต์
3. ความมันวาว ตัดหรือขัดเป็นมันวาว ไม่มันวาว
4. จุดหลอมเหลว สูง ยกเว้นปรอท ต่ำ ยกเว้นคาร์บอน
5. ช่วงกว้างระหว่างจุดเดือด และจุดหลอมเหลว กว้าง แคบ ยกเว้น คาร์บอน
6. ความหนาแน่น มีทั้งสูงและต่ำ มีทั้งสูงและต่ำ
7. ความแข็งและเหนียว แข็งและเหนียว ทำให้เป็นแผ่นและเส้นได้ ส่วนมากมักเปราะ แตกง่าย
4. ธาตุกัมมันตรังสี (radiative) นักวิทยาศาสตร์พบว่าอะตอมของสารบางชนิด เช่น ยูเรเนียม (U) สามารถเปลี่ยนเป็น อะตอมของทอเรียม (Th)ได้ หรือ คาร์บอน (C) สามารถเปลี่ยนเป็น อะตอมของไนโตรเจน (N) ได้ ปี พ.ศ. 2439 หลังจากการพบรังสี X ของเรินต์เกน ได้ไม่นาน อองตวนอองรี แบ็กเกอแรล ชาวฝรั่งเศษ ค้นพบ ยูเรเนียม และสารประกอบ ยูเรเนียม สามารถทำให้ฟิล์มถ่ายรูปถูกทำลาย แม้จะห่อด้วยกระดาษอย่างมิดชิดก็ตาม การแผ่รังสีออกมาเรียกว่า กัมมันตภาพรังสี” (radiation)
รังสี (Radiation)
ปกติโลกเราจะได้รับรังสี Cosmic อยู่ตลอดเวลา ในทุกๆ ระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น 1,000 ฟุต จะได้รับรังสีที่ เพิ่มขึ้น 3 เท่า ดังนั้น ลูกเรือของสายการบินต่างๆ จึงถูกจำกัดให้บินเพียง 1,000ชั่วโมงใน 1 ปี ซึ่งจะได้รับรังสี 1 millirems (1 rem) สำหรับบุคคลทั่วไป จะได้รับรังสี Cosmic ในแต่ละปีแตกต่างกัน แล้วแต่สถานที่ เช่น ถ้า อยู่ใน รัฐฟลอลิด้าของสหรัฐอเมริกาจะได้รับเพียง 35 mrem และอาจสูงขึ้น ถึง 130 mrem ในรัฐ Wyoming หรือ Colorado เป็นต้น
แหล่งรังสีตามธรรมชาติแหล่งที่ 2 ก็ คือมาจากตัวโลกเอง เช่น Uranium-238 , Tritanium-232 , Potonium-40 ซึ่งอจาจะพบในหินทราย หรือ สถานที่อื่น ๆ รังสีบางชนิดก็พบได้ต่ามแหล่งต่าง ๆ เช่น อิฐคอนกรีต ในน้ำ อากาศ ซึ่งปนเปื้อนด้วยก๊าซเรดอน
เนื่องจากรังสีมีอยู่ในดิน ดังนั้นอาหารและน้ำจึงมีรังสีปนเปื้อนกับรังสีนี้ด้วย เช่น Brasil nuts ซึ่งปลูกใน ประเทศบราซิลที่มีรังสี แกรมมาในดิน ทำให้มีรังสีในถั่วชนิดนี้ มากกว่าในถั่วชนิด อื่น หลายพันเท่า ธัญญพืชจะมีรังสีมากกว่าผลไม้ 500 เท่า ซึ่งรังสีเหล่านี้จะเปื้อนถึงคน ได้โดยสัตว์เลี้ยง เช่น วัวกินพืชเหล่านี้ แล้วเราก็กินเนื้อวัวต่อ โดยเฉพาะส่วนของ เครื่องในสัตว์ เช่น ตับ ไต และ เนยแข็ง น้ำนมจะมีรังสีปนเปื้อนอยู่ ถึงแม้ปริมาณที่เราได้รับ จะไม่มากพอที่จะ เป็นอันตรายแก่ เราก็ตาม
ชนิดของรังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสี
รังสีเป็นพลังงานที่แพร่กระจายออกมาในลักษณะ ของคลื่นแม่เล็กไฟฟ้า ในความยาวของคลื่นที่แตกต่างกัน พลังงาน ดังกล่าวจะถูกปล่อยออกจากอะตอม ในหลายรูปแบบ เช่น แสง ความร้อน คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์ และ กัมมันตรังสี โดยรังสีสามารถจำแนกออกเป็นดังนี้
ก. รังสีที่ทำให้เกิดการแตกของประจุ (Ionizing Radiation) เป็นรังสี ที่กระทบกับสารใดๆ แล้วก็ตาม จะทำให้เกิดการแตกประจุบวก หรือ ลบทีสารนั้นๆ ซึ่งกลายเป็นมี ประจุไฟฟ้า ของสารต่างๆ นี้ จะทำให้กระบวนการ ทางชีววิทยาของ สารนั้นตามปกติ ถูกรบกวานไปด้วย รังสีชนิดนี้จัดเป็น พลังงานระ ดับสูง ที่มีผลต่อสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปเรียกว่า กัมมันตรังสี (radioactive) จะพบว่า รังสีที่ทำให้เกิดประจุนี้ มี 2 ลักษณะ คือ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มี ความถี่สูงมากเคลื่อนที่ไปลักษณะของคลื่น เช่น x-ray และรังสี แกรมม่า หรือ เป็นอนุภาค เช่น รังสีแอลฟา รังสีเบตา การได้รังสีในปริมาณในระดับสูง จะทำให้สิ่งมีชีวิตตายได้ เช่น กรณีของฮิโรชิมานางาซากิ หรือ เซอร์โนบิล รังสี ปริมาณต่ำ จะถูกใช้ในด้านการแพทย์ เช่น x-ray หรือ การฉายรังสีถนอมอาหาร
รังสีที่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุ แบ่งเป็น
รังสีแอลฟา มีความสามารถทุลุทะลวงต่ำ เป็นการสลายตัว ประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัว และนิวตรอน 2 ตัว นั่นก็คือ He นั่นเอง การปลดปล่อยอนุภาคแอลฟา ทำให้เลขอะตอมลดลง 2 และเลขมวลอะตอมลดลง 4 รังสีแอลฟาทำให้บาดเจ็บเหมือนไฟไหม้ กระดาษบางสามารถป้องกันได้
รังสีเบตา มีความสามารถทุลุทะลวงมากกว่ารังสีแอลฟ่า 100 เท่า เกิดจากนิวตรอนภายในนิวเคลียสไม่เสถียร เกิดการแตกตัวเกิดอิเล็กตรอนและโปรตอนอย่างละ 1 อนุภาคในนิวเคลียส แล้วอิเล็กตรอนหลุดออกมาจากนิวเคลียส ภายในนิวเคลียสมีนิวตรอนลดลง 1 ตัว โปรตอนเพิ่มขึ้น 1 ตัว ทำให้เลขอะตอมเพิ่มขึ้น 1 และเลขมวลอะตอมคงเดิมอะลูมิเนียม 1 cm หรืออากาศหนา 1 เมตร สามารถป้องกันได้
รังสีแกรมมา มีความสามารถทุลุทะลวงสูงเหมือนรังสี X (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า) มากกว่า100 เท่า ของรังสีเบต้า ตะกั่วหนา 5 cm หรือผนังคอนกรีตหนา 1 เมตรสามารถป้องกันได้ เมื่ออะตอมแผ่รังสี นิวเคลียสของอะตอมจะเปลี่ยนไป ปริมาณการสลายตัวของธาตุบอกเป็นครึ่งชีวิตซึ่งเขียนแทนด้วย t หมายถึง เวลาที่ธาตุนี้สลายตัวเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ดังตาราง
ตารางแสดง ธาตุไอโซโทป
ธาตุ/ไอโซโทป ครึ่งชีวิต แบบการสลายตัว ประโยชน์
Tc -99 6 ชั่วโมง
C-14 5,760 ปี เบตา หาอายุวัตถุโบราณ
Co-60 5.26 ปี แกมมา รักษามะเร็ง
Au-198 2.7 วัน เบตา แกมมา วินิจฉัยตับ
I-125 60 วัน แกมมา หาปริมาณเลือด
I-131 8.07 วัน เบตา แกมมา วินิจฉัยอวัยวะ
P-32 14.3 วัน เบตา รักษามะเร็ง
Pu-239 24,000 ปี อัลฟา แกมมา พลังงาน
K-40 1x109 ปี เบตา หาอายุหิน
U-238 4.5x109 ปี อัลฟา แกมมา วัตถุเริมต้นให้ Pu-239
U-235 7.1x109 ปี อัลฟา แกมมา รักษามะเร็ง
Cl-36 4x105 ปี
Po-216 0.16 วินาที
Ra-226 1,600 ปี อัลฟา แกมมา รักษามะเร็ง
Na-24 15 ชั่วโมง
ข. รังสีที่ไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุ (Non-ionizing Radiation) เป็นรังสีที่พบในชีวิตประจำวัน เช่น คลื่นวิทยุ มือถือ และโทรทัศน์ แสงอาทิตย์ วิดีโอ การฉายภาพข้ามศีรษะ สายส่งไฟฟ้า ตลอดจนการใช้ผ้าห่มไฟฟ้า แสงอุลตร้าไวโอเลตจัดเป็นรังสีที่ไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุที่มีพลังงานสูง และเป็นอันตรายต่อชีวิต ทำให้เกิดโรคมะเร็งของผิวหนัง
หน่วยวัดรังสี การวัดรังสีสามารถวัดได้ใน 2 ลักษณะ
1. ปริมาณและชนิดรังสีที่มนุษย์สัมผัส (Exposed radiation)
2. ปริมาณรังสีที่ถูกดูดกลืนเข้าสู่ร่างกาย (Absorbed radiation)
หน่วยวัดต่าง ๆ ได้แก่
1. คูรี่ (Curie,Ci) เป็นหน่วยวัดที่ใช้กันทั่วๆ ไป โดยตั้งชื่อขึ้น หลังจากมาดามแมรี่ คูรี่ และสามี ปิแอร์ คูรี่ ได้ค้นพบธาตุเรเดียม คูรี่ เป็นหน่วยวัดความแรงของรังสี โดยกำหนดว่า สารกัมมันตรังสี ที่สลายตัวในอัตรา 3.7x1010 ครั้งต่อ 1 วินาที จะมีความแรงเท่ากับ 1 คูรี่ ตัวอย่างเช่น EPA (Environmental Protection Agency ใน USA) เปรียบเทียบการ หายใจเอาสารเรดอน (เป็นธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง) เข้าไปวันละ 10 ปิแอร์คูรี่ต่อลิตรของอากาศ (1Pci=1 ส่วนล้านล้านส่วน Ci) จะเกิดอัตราเสี่ยง ต่อการเป็นโรคมะเร็งพอ ๆ กับการสูบบุหรี่วันละ 1 ซอง (1 pack)
2. แร้ด (Radiation absorbed dose,Rad) คือ ปริมาณรังสี ที่ถูกดูดกลืน โดยสิ่งมีชีวิต ในรูปของพลังงานที่สะสมในช่วงเวลาหนึ่ง
3. เร็ม (Radiation equivalent man,Rem) หน่วยวัด 'เร็ม' ถูกนำมาใช้ เนื่องจาก ความแตกต่างของรังสี แต่ละชนิด โดยรังสี ขนาด 1 แร้ดเท่ากัน แต่เป็นรังสี คนละชนิดกัน จะมีผลต่อเนื้อเยื่อ ของสิ่งมีชีวิต ต่างกัน ดังนั้น 'เร็ม' จึงเป็นหน่วยวัดที่ ถูกตั้งขึ้นเพื่อให้ สามารถอธิบาย ผลกระทบด้านชีววิทยา จากการดูดกลืนรังสี ชนิดต่าง ๆ ให้อยู่บนฐานเดียวกัน ตัวอย่างเช่น รังสีแอลฟา 1 แร้ด จะเป็นอันตราย ต่ออวัยวะ มากกว่ารังสีเอ็กซ์ 1 แร้ดถึง 10 เท่า ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงอันตราย ทางด้านชีววิทยา ของรังสีแอลฟา 1 แร้ด จะเท่ากับ 10 เร็ม
4. เรนท์เก้น (Roentgens, R) เป็นชื่อที่ได้มาจาก Wilheim Roentgen ซึ่งเป็นผู้ที่ค้นพบรังสีเอ็กซ์ R เป็นหน่วยวัดปริมาณ รังสีสัมผัส (Exposed Radiation) ที่ใช้วัดรังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมมา โดยวัดเป็นปริมาณพลังงานที่ทำให้อากาศ 1 ลูกบาศก์ เซนติเมตร แตกตัวเป็นไอออน นอกจากหน่วยวัดดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ปัจจุบันมีการใช้หน่วยวัดรังสีอื่นๆ ที่แตกต่างกันไป เช่น
Gray : 1 Gray = 100 Rad Sievet : 1 SV = 100 Rem Becquerel : 1 Ci = 3.7x1010
ตารางแสดง ปริมาณและผลของรังสี
ปริมาณรังสีที่รับ ผลของรังสีที่ได้รับต่อสุขภาพ
4 มิลลิเร็ม เดินทางไปกลับด้วยเครื่องบิน นิวยอร์ค-ลอนดอน
20 มิลลิเร็ม x-ray ปอด 1 ครั้ง
30-50 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านไม้
50-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านอิฐ
70-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านปูน(คอนกรีต)
170 มิลลิเร็ม/ต่อปี ตายด้วยโรคมะเร็ง 1 ใน 250,000 คน
500 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับประชาชน ทั่ว ๆไป
5000 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับเจ้าหน้าที่ใน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์
25 เร็ม มีเลือดขาวต่ำกว่าปกติเล็กน้อย
50 เร็ม เกิดมีรอยแผลของผิวหนัง เม็ดเลือดขาวต่ำชัดเจนขึ้น
100 เร็ม คลื่นไส้อาเจียนผมร่วงมีอัตราการเสี่ยงต่อโรคมะเร็งในระยะยาว
200-600 เร็ม เลือดขาวต่ำอย่างรุนแรง มีเลือดออกในร่างกาย มีโอกาสเสียชีวิต 50 %
600-1000 เร็ม เม็ดเลือดขาวถูกทำลายโดยสิ้นเชิง ระบบทำงานของลำไส้ถูกทำลาย มีโอกาสเสียชีวิต 80-100%
มากกว่า 1000 เร็ม เสียชีวิตใน 1-14 วัน
ผลที่เกิดขึ้นเมื่อถูกรังสี แบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ ได้ 2 ประเภท คือ
1. ผลที่เกิดขึ้นกับร่างกาย (Somatic effact)
2. ผลที่เกิดขึ้นกับทางพันธุกรราม (Gentic effect)
Somatic effect หมายถึง ผลที่เกิดขึ้นกับ ส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย ทั้งนี้ยังขึ้นอยู่กับว่า การรับรังสีนั้น เป็นแบบเฉียบพลัน ( Acute exposure) หรือ แบบเรื้อรัง (Choronic exposure)
Acute effect คือ การที่ร่างกายได้รับปริมาณรังสีอย่าง เฉียบพลัน เช่น กรณีที่ได้รับอุบัติเหตุจากรังสี ผลที่เกิดขึ้น กับร่างกายเป็นดังตารางที่แสดงด้านบน
อาการป่วยเนื่องจากรังสี แบ่งเป็น 3 ระยะ คือ
ระยะเตือนร่วงหน้า เป็นอาการที่แสดงออกให้เห็นภาย หลังจากถูกรังสี ได้ไม่กี่ชั่วโมง ได้แก่ อาการคลื่นเหียน อาเจียน หายใจไม่สะดวก เพลีย หมดแรงที่ จะทรงตัว ผิวหนังแดง หายใจไม่สะดวก
ระยะแอบแฝง เป็นระยะที่สงบไม่แสดงออก สำหรับช่วงเวลากำหนดไม่ได้ ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีที่ได้รับ
ระยะปานจริง เป็นอาการต่อจากระยะแอบแฝง ได้แก่ มีไข้ เบื่ออาหาร น้ำหนักลด โลหิตออก ผมร่วง ช็อค จำอะไรไม่ได้ หมดความรู้สึก
Chronic exposure คือ ร่างกายได้รับรังสีไม่สูงเท่าแบบ acute แต่ได้รับรังสีสะสมอยู่เรื่อย ๆ เช่น การรับรังสีของผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับรังสี ผลของ chronic exposure จะทำให้เกิดชีวิตสั้น, leukemia, มะเร็งต่าง ๆ, ต้อกระจก (Cataract) ได้ Genetic effect หมายถึงผลที่เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์ โดยจะทำให้เป็นหมัน หรือมีการผสมพันธุ์ใหม่ แตกเหล่าเกิดขึ้น ซึ่งจะมีส่วนผิดปกติปรากฎ ในลูกหลาน เหลนได้
ระดับรังสีที่ถือว่าปลอดภัย
คำว่า "ปลอดภัย" หมายถึง การเปลี่ยนแปลงในร่างกายที่เกิดขึ้น เนื่องจากรังสีนั้นไม่ปรากฎออกมาให้เห็นและตรวจพบได้ การกำหนดค่าปริมาณสูงสุดที่ ยอมให้มนุษย์รับได้โดยถือว่าปลอดภัย ได้รับการพิจารณาจากนักวิทยาศาสตร์และแพทย์มานานแล้ว โดยได้มีการจัดตั้งกลุ่มหรือสถาบันขึ้นทั้งในประเทศ และระหว่างประเทศ เรียกว่า คณะกรรมาธิการ
ว่าด้วยการป้องรังสีระหว่างประเทศ (ICRP = International Commission on Radiological Protection) ได้กำหนดค่าปริมาณรังสีสูงสุดที่ยอมให้รับได้ เรียกว่าค่า MPD (MPD = Maximum Permissible dose) ขึ้นมาโดยมีความหมายในแง่ที่ว่าการทำงานกับ รังสี ถ้าได้รับรังสีต่ำกว่าค่า MPD ถือว่าปลอดภัย ค่า MPD ที่กำหนดให้สำหรับอวัยวะ ต่าง ๆ ดังนี้
อวัยวะ (organ) MPD rem/ปี
- อวัยวะสืบพันธุ์, เลนซ์ตา, ไขกระดูก 5
- มือ แขน ขา 7
- ผิวหนัง,ไทรอยด์ 30
- อวัยวะอื่น ๆ 15
ค่า MPD ของ organ ต่าง ๆ และ ICRP ได้กำหนดปริมาณรังสีสำหรับบุคคลต่าง ๆ ดังนี้
สำหรับบุคคลที่ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับรังสีไม่ควรเกิน 5 R/ปี หรือ 0.1 R/สัปดาห์
สำหรับบุคคลทั่วไปไม่ควรเกิน 0.5 R/ปี หรือ 0.01 R/สัปดาห์
สำหรับสตรีมีครรภ์ไม่ควรเกิน 0.5 R ในระหว่างตั้งครรภ์
ในกรณีบุคคลที่ทำงานด้านรังสีได้รับรังสีเกิน 5 rems ในปีหนึ่งแล้วในปีถัดไปจะต้องให้ได้รับรังสีน้อยลง แต่ปริมาณรังสีที่สะสมในช่วงอายุ ขณะนั้นต้อง ไม่เกินตามสูตร 5 (N-18) โดย N เป็นอายุของบุคคลที่ได้รับรังสี เช่น บุคคลที่อายุ 30 ปี รังสีสะสมที่ในช่วงขณะนั้นจะได้ 5(30-18) = 60 rems
วิธีการทั่วๆไป ในการป้องกันการทะลุทะลวงของรังสีอันอาจเป็นอันตรายต่อร่างกาย ก็คือใช้วิธีการแยกให้ระยะห่างจากบริเวณที่คนทำงาน หรือโดยการสร้างแผงกั้นรังสี (Shield) ด้วยวัสดุที่หนักพอที่จะลดรังสีที่ผ่านออกมา ให้ต่ำกว่าระดับมาตรฐานสูงสุดที่กำหนด หรือโดยการลดเวลาการทำงานให้น้อยลง
ประโยชน์ทั่วไปของสารกัมมันตรังสี
1. ทางการเกษตร เช่น ใช้ g ในการถนอมอาหาร การเปลี่ยนพันธุกรรมพืช ป้องกันการงอกของมันฝรั่ง หอม ขิงข่า แครอท กระเทียม กำจัดแมลง ชะลอการสุกของผลไม้
2. ทางการอุตสาหกรรม เช่น ใช้ g ในการตรวจสอบรอยเชื่อมโลหะ เชื่อมเรือดำน้ำ หาความหนาของกระดาษ วัดปริมาณ กำมะถัน ในปิโตรเลียม
การป้องกัน กัมมันตภาพรังสี
1. ให้มีเวลาสัมผัสน้อยที่สุด
2. อยู่ให้ห่างที่สุด
3. ให้วัตถุกำบังหนา ๆ เช่น ตะกั่ว คอนกรีต ส่วนอนุภาคนิวตรอนป้องกันโดยน้ำ
4. มีเครื่องมือวัดรังสีติดตั้งไว้
5. ธาตุโลหะมีตระกูล มีสมบัติพิเศษ คือ ไม่ทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน คือไม่เป็นสนิม ไม่ละลายในกรดเบสใด ๆ ยกเว้น กรดกัดทอง (aqua regia) ได้จาก HCl+HNO3 เข้มข้น ในอัตรา 3:1 โดยปริมาตร ธาตุโลหะมีตระกูล ได้แก่ Ag ,Au , Pt
1.3.2.2 สารประกอบ ( compound ) สารที่เกิดจากการรวมตัวกันด้วยแรงทางเคมีของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปและมีสัดส่วนแน่นอน เกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคภายในอะตอมเพื่อให้อยู่ในสภาพที่เสถียรหรือสมดุลนั่นเอง เช่น
H = ธาตุไฮโดรเจน 1 อะตอม
H2O = สารประกอบ ประกอบด้วย ธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม และ ออกซิเจน 1 อะตอม
CaHCO3 = สารประกอบประกอบด้วย Ca = 1 อะตอม H = 1 อะตอม C = 1 อะตอม และ O = 3 อะตอม
โมเลกุล (Molecule) คืออะไรเกี่ยวข้องกับสารประกอบอย่างไร
ถ้าแบ่งสารออกเป็นหน่วยย่อยที่สุดโดยแต่ละหน่วยคงสมบัติเดิมไว้เรียกว่า อะตอม สารใดที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุเดียวกันทั้งหมด เรียกว่า ธาตุ ถ้าอะตอมของสารต่างชนิด เรียกว่า สารประกอบ อะตอมมักไม่อยู่ตามลำพังแต่จะรวมกันอย่างมีระเบียบถ้าอะตอมของธาตุต่างชนิดกันมารวมกันก็จะเกิด โมเลกุลของสารประกอบธาตุที่เป็นก๊าซเฉื่อยสามารถอยู่อย่างอิสระได้ ดังนั้น โมเลกุล หมายถึง อะตอมของธาตุตั้งแต่ 1 อะตอมขึ้นไปซึ่งอาจเป็นอะตอมของสารชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดก็ได้มารวมตัวกันอย่างเป็นระเบียบ
ชนิดของสารประกอบ
1. กรด (acid) สารที่มีรสเปรี้ยวสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะและคาร์บอเนต และจะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสสีน้ำเงินให้เป็นสีแดง ถ้าแม้ว่ากรดจะมีรสเปรี้ยวเมื่อเราไม่ทราบก็ไม่ควรใช้ลิ้มชิม กรด แบ่งได้ 2 ประเภทคือ กรดอินทรีย์ กรดอนินทรีย์ กรด มี 2 ชื่อคือ กรดไฮโดร กับกรดออกซี่
Hydro = HCl HBr HI HF HCN ฯลฯ กรดเหล่านี้ออกเสียง “ไฮโดร” นำหน้าแล้วตามด้วยสารที่ตามมา
เช่น HCl = ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ หรือ กรดเกลือ
Oxy = HNO3 H2SO4 HClO3 H2CO3 * ฯลฯ กรดเหล่านี้ออกเสียง “อิก” ลงท้ายเสมอ * H2CO3 ไม่เสถียรจะแตกตัวให้ H2O , CO2
สมบัติทั่วไปของสารละลายกรด
1. มีรสเปรี้ยว เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง B ==> R
2. นำไฟฟ้าได้ (อิเล็กโตรไลท์ : electrolyte)
3. ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดได้ก๊าซ H2
2Na + 2HCl ===> 2NaCl +H2
4. ทำปฏิกิริยากับเบสได้ เกลือ + น้ำ
NaOH + HCl ===> NaCl + H2O
5. มีค่า power of Hydrogen ion (pH) น้อยกว่า 7
6. ทำปฏิกิริยากับสารประกอบคาร์บอเนตได้ก๊าซ CO2 และ น้ำ
CaCO3 + HCl ===> CaCl2 + CO2 + H2O
7. กัดกร่อนโลหะ พลาสติก และสารอินทรีย์ทุกชนิด
ทฤษฎีกรด
1. อาร์เรเนียส(Arrhenius) กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H+ หรือ H3O+
HCl(aq)+H2O(l) ====> H3O+(aq) + Cl-(aq)
ข้อเสีย สารใดที่ไม่ละลายน้ำไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นกรดหรือเบส
2. เบรินสเตต-ลาวรี(Bronsted-Lowry) กรด คือ สารที่ให้โปรตอน (proton donor) แก่สารอื่น
ข้อเสีย สารใดที่มี H+ แต่แตกตัวเป็นไอออนไม่ได้จะบอกไม่ได้ว่าเป็นกรดหรือเบส
สรุป
1. Arrhenius Concept กรด คือ สารประกอบที่มี H และเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ H+ หรือ H3O+
2. Lewis Concept กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair acceptor) จากสารอื่น
ประเภทกรด
1. กรดแก่ คือกรดที่แตกตัวให้ H+ ได้ดี เช่น HCl , H2SO4 , HNO3 เกิดปฏิกิริยาได้ดี เร็ว แรง
2. กรดอ่อน คือกรดที่แตกตัวให้ H+ ได้ไม่ดี เช่น HCOOH , CH3COOH , C5H5COOH , H2CO3 , HCN , HF ฯลฯ
ตารางแสดง กรดอินทรีย์ :จากสิ่งมีชิวิต หรือสังเคราะห์จากสิ่งมีชิวิต
สารประกอบกรด ชื่อสามัญ สูตรเคมี แหล่งที่พบ ประโยชน์
กรดฟอร์มิก กรดมด HCOOH มดแดง ทำอาหาร ยาดม ฆ่าน้ำยาง
กรดอะซิติก กรดน้ำส้ม CH3COOH ส้ม มะนาว สังเคราะห์ ทำอาหาร
กรดเบนโซอิก - สังเคราะห์ อุตสาหกรรม
กรดแอสคอร์บิก วิตามิน C ซับซ้อนมาก ผลไม้ สังเคราะห์ ทำอาหาร
กรดทาร์ทาริก - ซับซ้อนมาก มะขาม ทำอาหาร
กรดไฮโดรคลอริก กรดเกลือ HCl กระเพาะอาหาร ช่วยย่อยอาหาร
กรดไฮโดรไซยานิก - HCN มันสำปะหลัง มีพิษ
ตารางแสดง กรดอนินทรีย์ :จากแร่ธาตุ ในห้องปฏิบัติการหรือธรรมชาติ
สารประกอบกรด ชื่อสามัญ สูตรเคมี ประโยชน์
กรดไฮโดรคลอริก กรดเกลือ HCl อุตสาหกรรมเคมี
กรดไฮโดรไซยานิก - HCN ทางเคมี ยาพิษ
กรดไฮโดรซัลฟูริก - HS อุตสาหกรรมทางเคมี
กรดไฮโดรฟูออริก กรดกัดแก้ว HF กัดแก้ว
กรดซัลฟูริก กรดแบตเตอรี H2SO4 แบตเตอรี ฆ่าน้ำยาง
กรดไนตริก กรดดินประสิว HNO3 อุตสาหกรรมเคมี
กรดคาร์บอนิก น้ำโซดา(เจือจาง) H2CO3 กัดหินปูน(เข้มข้น)
กรดฟอสฟอริก - H2PO4 อุตสาหกรรมเคมี
2. เบส (base) หรือ ด่าง คือสารละลายที่มีรสขม เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน หรือมีลักษณะลื่นๆ
ทฤษฎีเบส
1. อาร์เรเนียส(Arrhenius) เบส คือ สารประกอบที่มี OH และเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ OH-
NaOH(s)+H2O(l) ====> Na+(aq) + OH-(aq) (aq = สารละลายที่แตกตัวเป็นประจุ)
ข้อเสีย สารใดที่ไม่ละลายน้ำไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นกรดหรือเบส
ข้อจำกัด ของทฤษฎีนี้คือ สารประกอบต้องละลายได้ในน้ำ และไม่สามารถอธิบายได้ว่า ทำไมสารประกอบบางชนิดเช่น NH3 จึงเป็นเบส
2. เบรินสเตต-ลาวรี(Bronsted-Lowryเบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน (proton acceptor) จากสารอื่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจึงเป็นการถ่ายเทโปรตอนจากกรดไปยังเบสเช่น แอมโมเนียละลายในน้ำ
NH3(aq) + H2O ===> NH4+ (aq) + OH- (aq)
ในปฏิกิริยาไปข้างหน้า NH3 จะเป็นฝ่ายรับโปรตอนจาก H2O ดังนั้น NH3 จึงเป็นเบสและ H2O เป็นกรด แต่ในปฏิกิริยาย้อนกลับ NH4+ จะเป็นฝ่ายให้โปรตอนแก่ OH- ดังนั้น NH4+ จึงเป็นกรดและ OH- เป็นเบส อาจสรุปได้ว่าทิศทางของปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความแรงของเบส
สรุป
1. Arrhenius Concept เบส คือ สารประกอบที่มี OH และเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ OH-
2. Lewis Concept เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair donor) แก่สารอื่น
สมบัติทั่วไปของสารละลายเบส
1. มีรสฝาด ขม เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจาก แดง เป็น น้ำเงิน R ==> B เปลี่ยนสีฟีนอล์ฟทาลีนจากไม่มีสี เป็นสีชมพู
2. นำไฟฟ้าได้ (อิเล็กโตรไลท์ : electrolyte)
3. ทำปฏิกิริยากับโลหะอะลูมิเนียมได้ก๊าซ H2 เช่น ก๊าซในลูกโป่งสวรรค์
6NaOH + 2Al ===> 2Na3AlO3 +3H2
4. ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลือ + น้ำ
NaOH + HCl ===> NaCl + H2O
5. มีค่า power of Hydrogen ion (pH) มากกว่า 7
6. ทำปฏิกิริยากับสารประกอบแอมโมเนียม เช่น แอมโมเนียมคลอไรด์ ได้ เกลือ น้ำ และ ก๊าซ แอมโมเนีย
NaOH + NH4Cl ===> NaCl + H2O + NH3
7. กัดกร่อนแก้ว และสารอินทรีย์ทุกชนิด
8. ต้มกับไขมันได้ สบู่ นิยมใช้ NaOH ทำสบู่ก้อน , KOH ทำสบู่เหลว
ประเภทเบส
1. เบสแก่ คือเบสที่แตกตัวให้ OH- ได้ดี เช่น KOH , NaOH , Ca(OH)2เกิดปฏิกิริยาได้ดี เร็ว แรง
2. เบสอ่อน คือเบสที่แตกตัวให้ OH- ได้ไม่ดี เช่น NH4OH , NH3
ชนิดของเบสในชีวิตประจำวัน
1. ออกไซด์ของโลหะ ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลือ กับ น้ำ ได้แก่ CaO , MgO , Na2O
CaO + H2SO4 ===> CaSO4 + H2O
2. ไฮดรอกไซด์ของโลหะ ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลือ กับ น้ำ ได้แก่ Ca(OH)2 , NaOH , KOH
NaOH + HCl ===> NaCl + H2O
3. เบสขาดน้ำ มี 4 ชนิด คือ NH3 (Ammonia) , AsH3 (arsine), PH3 (phosphine), SbH3 (stibine) ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลืออย่างเดียว
NH3 + HCl ===> NH4Cl
ตารางแสดง เบส จากสิ่งมีชิวิต หรือสังเคราะห์ จากแร่ธาตุ
สารประกอบเบส ชื่อสามัญ สูตรเคมี แหล่งที่พบ ประโยชน์
ด่างธรรมชาติ - - เมล็ด มะขาม เปลือกแค อาหาร ยาลดกรด
โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซดาไฟ (แผดเผา) NaOH ธรรมชาติ อุตสาหกรรม สบู่
โปแตสเซียมไฮดรอกไซด์ ด่างคลี KOH ธรรมชาติ อุตสาหกรรม สบู่
แคลเซียมออกไซด์ ปูนดิบ CaO เผาเปลือกหอย เผาหินปูน อุตสาหกรรม
แคลเซียมไฮดรอกไซด์ ปูนขาว ปูนสุก Ca(OH)2 ธรรมชาติ อุตสาหกรรม
แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ น้ำแอมโมเนีย NH4OH ธรรมชาติ อุตสาหกรรม
แอมโมเนีย ก๊าซเยี่ยวอูฐ NH3 ธรรมชาติ ยาดม(เจือจาง)
3. เกลือ (salt) (ประสิทธิ์ ทองเพียรพงษ์ 2538)เป็นสารประกอบที่เกิดจากโลหะหรือธาตุเทียบเท่าโลหะ ไปแทนที่ไฮโดรเจนในกรด อาจแทนที่ทั้งหมดหรือแทนเพียงอะตอมก็ได้ เกลือแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ดังนี้
1. เกลือปกติ (normal salt) เกิดจากโลหะหรือธาตุเทียบเท่าโลหะ ไปแทนที่ไฮโดรเจนในกรด ทั้งหมด ได้แก่ NaCl , CaCl2 , HNO3 , NH4Cl , KCl
2. เกลือกรด (acid salt) เกิดจากโลหะหรือธาตุเทียบเท่าโลหะ ไปแทนที่ไฮโดรเจนในกรดได้ไม่หมดหมด ซึ่งจะมี ไฮโดรเจนเหลืออยู่ ได้แก่ NaHCO3 , Ca(HCO3)2 , KHSO4 , Mg(HCO3)2
3. เกลือเบส (basic salt) เกิดจากโลหะหรือธาตุเทียบเท่าโลหะที่มีไฮดรอกไซด์รวมอยู่ด้วย ได้แก่ CuOHCl
4. เกลือเชิงคู่ (double salt) เกิดจากการรวมตัวของเกลือปกติ 2 เข้าด้วยกัน ซึ่งยังคงสมบัติเหมือนเกลือตัวเดิม ได้แก่ K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
5. เกลือเชิงซ้อน (complex salt) เกิดจากการรวมตัวของเกลือปกติ 2 เข้าด้วยกัน โดยไม่คงสมบัติเหมือนเกลือตัวเดิม ได้แก่ K3Fe(CN)6
สมบัติทั่วไปของเกลือ
1. ส่วนมากมีลักษณะเป็นผลึกสีขาว เช่น NaCl แต่มีหลายชนิดที่มีสี เช่น
สีม่วง ได้แก่ ด่างทับทิม(โปแตสเซียมเปอร์แมงกาเนต) KMnO4
สีน้ำเงิน ได้แก่ จุนสี(คอปเปอร์ซัลเฟต) CuSO4.5H2O
สีส้ม ได้แก่ โปแตสเซียมโครเมต KCr2O7
สีเขียว ได้แก่ ไอออน(II)ซัลเฟต FeSO4.7H2O
2. มีหลายรส เช่น
รสเค็ม ได้แก่ เกลือแกง(โซเดียมคลอไรด์) NaCl
รสฝาด ได้แก่ สารส้ม K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
รสขม ได้แก่ โปแตสเซียมคลอไรด์ , แมกนีเซียมซัลเฟต KCl, Mg SO4.7H2O
3. นำไฟฟ้าได้ (อิเล็กโตรไลท์ : electrolyte)
4. เมื่อละลายน้ำ อาจแสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือ กลางก็ได้
5. ไม่กัดกร่อนแก้วและเซอรามิก
ตารางแสดง ในน้ำทะเลมีเกลือละลายอยู่ 3.5% โดยน้ำหนัก ประกอบด้วยเกลือต่าง ๆ ต่อไปนี้
ชื่อเกลือ สูตรเคมี ปริมาณที่พบ(%) ประโยชน์
โซเดียมคลอไรด์ NaCl 67.0 อาหาร กระจก
แมกนีเซียมคลอไรด์ MgCl2 14.6 อุตสาหกรรม
โซเดียมซัลเฟต Na2SO4 11.6 อุตสาหกรรม
โปแทสเซียมคลอไรด์ KCl 2.2 อุตสาหกรรม
แคลเซียมคลอไรด์ CaCl2 3.5 อุตสาหกรรม
ของแข็งอื่น ๆ - 1.1
*เกลืออื่น ๆ ได้แก่ KI เป็นส่วนผสมของเกลือไอโอดีน
ตารางแสดง เกลือชนิดต่าง ๆ
สารประกอบเกลือ ชื่อสามัญ สูตรเคมี แหล่งที่พบ ประโยชน์
โซเดียมคลอไรด์ เกลือแกง NaCl ทะเล อีสาน(เฮไลท์) อาหาร กระจก
โซเดียมคาร์บอเนตดีกาไฮเดรท โซดาซักผ้า Na2CO3.10 H2O สังเคราะห์ อุตสาหกรรม
โซเดียมคาร์บอเนต โซดาแอช Na2CO3 สังเคราะห์ อุตสาหกรรม
โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต โซดาทำขนม NaHCO3 สังเคราะห์ ทำขนม
โปแตสเซียมไนเตรท ดินประสิว KNO3 สังเคราะห์ บั้งไฟ ดินปืน
โปแตสเซียมเปอร์แมงกาเนต ด่างทับทิม KMnO4 สังเคราะห์ อุตสาหกรรม
แคลเซียมคาร์บอเนต หินปูน CaCO3 ธรรมชาติ อุตสาหกรรม
แคลเซียมซัลเฟต ได ไฮเดรท ยิปซัม เกลือจืด CaSO4.2H2O ธรรมชาติ อุตสาหกรรม
แมกนีเซียมซัลเฟต ดีเกลือ MgSO4 ธรรมชาติ อุตสาหกรรม
ตารางแสดง อนุมูลที่เกิดสารประกอบ
ธาตุเดี่ยว/กลุ่ม ชื่ออนุมูล สัญลักษณ์ ตัวอย่าง
ธาตุ หมู่ 4 C คาร์ไบด์ C4- Ca2C (แคลเซียมคาร์ไบด์ หรือถ่านแก๊ซ)
ธาตุ หมู่ 5 N P - - -
ธาตุ หมู่ 6 O S Se ออกไซด์ ซัลไฟต์ ฯลฯ O2- S2- ฯลฯ CaO , H2S (ก๊าซไข่เน่า)
ธาตุ หมู่ 7 F Cl Br I ฟูออไรด์ คลอไรด์ ฯลฯ F- Cl- Br- I- HF , KCl , AgBr , KI
- ซัลเฟต SO42- Na2SO4
- คาร์บอเนต CO32- CaCO3
- ไฮโดรเจนคาร์บอเนต HCO3- Ca(HCO3)2
- ไซยาไนด์ CN- HCN
- ไนเตรท NO3- KNO3
- แมงกาเนต MnO4- K MnO4
- โครเมต CrO42- CaCrO4
- ไฮดรอกไซด์ OH- NaOH
- ฟอสเฟต PO43- H3PO4
- คลอเรต ClO3- KClO3
สารประกอบอื่น ๆ
1. สารประกอบออกไซด์ เป็นการรวมตัวของธาตุใด ๆ กับ ออกซิเจน ซึ่งประกอบด้วย 2 ธาตุเท่านั้น เช่น Fe2O3 (สนิมเหล็ก)
2. สารประกอบคลอไรด์ เป็นการรวมตัวของธาตุใด ๆ กับ คลอรีน ซึ่งประกอบด้วย 2 ธาตุเท่านั้น
3. สารประกอบซัลไฟด์ เป็นการรวมตัวของธาตุใด ๆ กับ กำมะถัน ซึ่งประกอบด้วย 2 ธาตุเท่านั้น เช่น H2S , CuFS
ธาตุ/สารประกอบ ในชีวิตประจำวัน
1. โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ใช้ปรุงรสอาหาร ถนอมอาหาร เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) หรือโซดาทำขนม , โซเดียมคาร์บอเนต (NaCO3) หรือโซดาแอส , โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโซดาไฟ และ ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) ในต่างประเทศใช้ NaCl สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ เป็นสารจำเป็นในร่างกาย คือ Na+ เป็นส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย
2. แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) ใช้เป็นสารดูดความชื้น. ใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น. ใช้ทำฝนเทียม
3. โพแทสเซี่ยมคลอไรด์ (KCl ) ใช้ทำปุ๋ย
4. แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl)ใช้เป็นน้ำประสารดีบุกและใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์มาเซลล์ถ่านไฟฉาย
5. โซเดียมหรือแคลเซียมคลอเรต(NaClO3 , Ca(ClO3)2 ใช้เป็นสารฟอกสี ฟอกขาวเยื่อกระดาษ . ใช้ฆ่าแบคทีเรีย และสาหร่ายในน้ำประปา และในน้ำสระ
6. HCl ใช้กำจัดสนิมเหล็กก่อนที่จะฉาบสารกันสนิม
7. DDT ใช้เป็นยาฆ่าแมลง (ปัจจุบันเป็นสารต้องห้าม)
8. ฟรีออน หรือสาร CFC ใช้ทำความเย็น เป็นตัวขับดันในกระป๋องสเปรย์
9. โบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน (BFC) เป็นสารที่ใช้ดับเพลิงในรถยนต์ และ เครื่องบิน
10. CCl4 , CHCl3 ใช้เป็นตัวทำละลายในการสกัดสารอินทรีย์
11. แคลเซียม (Ca) เป็นธาตุหมู่ 2 มีความแข็งแรงพอใช้เป็นโลหะที่มีเงาวาว เบา ถ้าถูกับไอน้ำในอากาศมันจะหมดเงาทันที ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ไฮโดรเจน
12. แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) พบมากในธรรมชาติเกิดอยู่ในแบบของ Limestone , marble , ชอล์ก , หอย , เปลือกหอยกาบ และไข่มุก CaCO3 ที่บริสุทธิ์ จะมีสีขาว CaCO3 ที่อยู่ในรูปแบบของ marble ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้าง แต่ถ้าอยู่ในรูป Limestone ผสม clay แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์
13. แคลเซียมฟอสเฟต [Ca3(PO4)2] พบมากอยในมลรัฐฟลอริดา อยู่ในกระดูกมีประโยชน์ใช้ทำปุ๋ยซึ่งอยู่ในรูป super phosphate
14. แคลเซียมซัลเฟต (CaSO4.2H2O) มีอยู่ในธรรมชาติในชื่อ ยิปซัม ใช้ในการกสิกรรมเพื่อทำให้ดินดี และยังใช้ในอุตสาหกรรมทำปูนปลาสเตอร์
15. อะลูมิเนียม (Al) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที่ 3 ในโลก ผู้พบอะลูมิเนียมเป็นคนแรกคือ Hans Christan Oersted อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่สำคัญมากและยังราคาถูก ในอุตสาหกรรม ใช้อะลูมิเนียมมากที่สุด ผสมกับธาตุอื่นเป็นโลหะผสม (Alloys) สารประกอบอะลูมิเนียม ได้แก่ อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) บางทีเรียกคอรันดัม มีความแข็งมากเกือบเท่าเพชร บางที่เรียก Emery บุษราคัม Sapphire ทับทิมก็เป็นพวกอะลูมิเนียมออกไซค์ที่ไม่บริสุทธิ์
16. สารส้ม ใช้แกว่งน้ำให้ตะกอนตกก้นตุ่ม
17. เกาลิน หรือ ดินขาว (H4 Al2 Si2 O9) ใช้ประโยชน์คือ เอาทำเครื่องเคลือบดินเผา
18. เหล็ก (Fe) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที 4 ในโลก ซึ่งเหล็กนี้ได้จากการถลุงเหล็ก โดยใช้เตาบลาสเฟอร์เนส (Blast Furnace) เหล็กที่ได้มาจาก Blast Furnace เป็นเหล็กที่ไม่บริสุทธิ์เรียก Pigiron
19. เหล็กกล้า เป็นเหล็กที่ใช้ประโยชน์มาก เช่น ทำขัน ทำขบวนรถไฟ
20. เหล็กกล้าผสม คุณสมบัติและประโยชน์ที่เหล็กกล้าถูกสารอื่นผสม ดังนี้
เติมโครเมียม (Cr) ทำให้เหล็กเหนียว แข็ง ใช้ทำมีดโกน เกียร์รถยนต์ เหล็กกล้ากันสนิม (Stainless Steel)
เติมนิเกิล (Ni) ทำให้เหล็กเหนี่ยวไม่เปราะ ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์
เติมแมงกานีส (Mn) ทำให้เหล็กแข็งและเหนียว ใช้ทำตู้นิรภัย ชิ้นส่วนเรือรบ
เติมทังสเตน (w) ทำให้เหล็กเหนียว ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์
21. ทองแดง (Cu) ซึ่งพบมากในธรรมชาติเกิดในรูปของสินแร่ต่างๆ และมีอยู่ในเลือดของสัตว์บางชนิด คือ มีใน Haemocyanin (ฮีมี)ทองแดงมีคุณสมบัติเป็นโลหะ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมากลงมาจากเงิน
22. ทองเหลือง (Brass) คือ ทองแดงผสมกับสังกะสี ใช้ทำกุญแจ ปลอกกระสุนปืน กรอบประตู ฯลฯ
23. บรอนซ์ (Bronze) บางทีเรียกสัมฤทธิ์ ลงหินหรือทองม้าล่อ คือ ทองแดงผสมกับดีบุก ในอัตราส่วนต่างๆ
24 จุนสี เป็นสารประกอบที่สำคัญของทองแดง บางทีเรียก Blue Vitriol มนุษย์ใช้จุนสีฆ่าเห็ดรา (Fungicide) ฆ่าเชื้อโรคจัดเป็นพวกยาประเภท Germicide
25 เงิน (Ag) เป็นสื่อไฟฟ้าและความร้อนที่ดีที่สุด ทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดอินทรีย์ และโซดาไฟ
26. ทองคำ (Au) เป็นธาตุที่หายากมาก มีในโลกประมาณ 1 เท่า ของเงิน ความบริสุทธิ์ของทองคำใช้วัดเป็นกะรัต ทองคำที่บริสุทธิ์จริงคือ ทองคำ 24 กะรัต ทองคำนี้ใช้ทำทองขาวเทียม (White gold) ซึ่งมีสีคล้ายทองขาว ประกอบด้วยทอง 80 % นิกเกิล 20%
27. โคบอลท์ (Co) โลหะนี้ผสมกับเหล็กกล้าเพื่อใช้เป็นเครื่องมือตัดโลหะ ประโยชน์สำคัญมากใช้ทำโคบอลท์ 60 เพื่อการรักษามะเร็ง
28. ทังสเตน (W) ปัจจุบันใช้ทำเส้นใยหลอดไฟฟ้า ใช้ผสมกับเหล็กใช้ทำ tungsten carbide ซึ่งจัดว่าเป็นสารที่แข็งมาก ใช้ประกอบเครื่องมือตัดโลหะด้วยความเร็วสูง
29. เยอรเมเนียม (Ge) เป็นธาตุที่หายากมาก ใช้เป็นส่วนประกอบ ของเครื่องทรานซิสเตอร์ และใช้ในเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ
ก๊าฃเฉื่อย หรือ ก๊าฃมีตระกูล
สารประกอบของธาตุ 20 ธาตุแรก เรียงตามมวลอะตอม ปรากฎว่า ก๊าฃฮีเลียม นีออน และอาร์กอน ไม่ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและออกฃิเจน จึงเรียกธาตุกลลุ่มนี้ว่า ก๊าฃเฉื่อย ปัจจุบันพบว่า Kr และ Xe สามารถทำปฎิกิริยาโดยตรงกับฟลูออรีน เกิดเป็นสารประกอบฟลูออไรด์ เช่น KrF2 , XeF2 , XeF4 , XeF6 นอกจากนี้ยังพบสารประกอบออกไฃด์ของฃีนอน เช่น XeO3 และ XeO4
ก๊าซเฉื่อย หรือ ก๊าซมีตระกูล มีคุณสมบัติดังนี้
1. เป็นก๊าซที่ไม่ค่อยทำปฏิกิริยากับก๊าซอื่นๆทัง้นี้เพราะมีอิเลคตรอนชั้นนอกสุด ( verent electron ) ครบ 8 อะตอม ( ยกเว้น He ที่มีแค่ 2 อะตอม )
2. มีสถานะเป็นก๊าซ (1 โมเลกุล ประกอบด้วย อะตอม 1 อะตอม) ได้แก่ He , Ar , Ne , Kr , Xe , Rn
3. ปัจจุบันพบก๊าซเฉื่อยบางชนิด เช่น Kr และ Xe สามารถทำปฏิกิริยากับ F และ O ได้ เช่น KrF2 , XeF2 ,XeF4 , XeF6 , XeO3 , XeO4
4. ก๊าซเฉื่อยมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็น " วันเดอร์วาลส์ " จึงทำให้มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่ำ
ประโยชน์ของก๊าซเฉื่อย
1. He ผสมกับ O2ในอัตราส่วน 4 :1 โดยปริมาตรใช้เป็นอากาศหายใจของนักประดาน้ำที่ทำงานใต้ทะเลลึก ซึ่งมีความกดดันสูง เนื่องจากฮีเลียมละลายในเลือดได้น้อย ถ้าหายใจด้วยอากาศปกติ ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของไนโตรเจนอยู่มาก ก๊าซไนโตรเจนนี้สามารถละลายในเลือดได้ดีที่ความดันสูงๆ เมื่อนักประดาน้ำกลับขึ้นสู่ผิวน้ำซึ่งมีความดันปกติ ไนโตรเจนละลายได้น้อยก็แยกตัวออกจากเลือดเป็นฟองก๊าซอยู่ในอวัยวะ เช่น หลอดเลือด กล้ามเนื้อ ทำให้เจ็บปวดมาก
2. He และ Ar ใช้เป็นสารหล่อเย็นเพื่อศึกษาสมบัติของสารที่อุณหภูมิต่ำ
3. Ne และ Ar ใช้เป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟเพื่อยืดอายุการใช้งานของไส้หลอด
4. ก๊าซเฉื่อยใช้ในหลอดไฟโฆษณาเพื่อให้แสงสีต่างๆ
He ให้แสง สีชมพู Ne ให้แสง สีชมพู Ar ให้แสง สีม่วงน้ำเงิน
5. Kr (คริปตอน) ใช้ในหลอดไฟแฟลชสำหรับถ่ายรูปด้วยความเร็วสูง
6. Xe(ซีนอน) เป็นก๊าซที่ช่วยให้สลบ
7. Rn(เรดอน)เป็นธาตุกัมมันตรังสี ใช้ในการบำบัดรักษามะเร็ง
8. Ar และ Kr บรรจุในหลอดผลิตแสงเลเซอร์ เพื่อใช้เป็นตัวกลางที่ทำให้แสงเลเซอร์มีความถี่ต่างๆกันได้
ตารางแสดง สารประกอบอื่น ๆ ที่พบในธรรมชาติ
ชื่อสาร แหล่งที่พบ คุณสมบัติ
ลิมูซีน กระถิน เป็นพิษต่อสัตว์เคี้ยวเอื้องถ้าได้รับปริมาณมาก ถูกทำลายด้วยความร้อน
ไรซิน เมล็ดละหุ่ง เป็นพิษรุนแรงกว่าไซยาไนด์ 1000 เท่า ถูกทำลายด้วยความร้อน
ออกซาเลต ผักพื้นบ้าน รสเฝื่อน ตกตะกอนของ CaCO3 ในไต กระเพาะปัสสาวะแก้โดยทานอาหาร มี P
ควินิน ควินิน สะเดา รสขม เป็นยา
ไฮโดรไซยานิก มันสำปะหลัง เป็นพิษเมื่อทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ได้สาร ไซยาไนด์ถูกทำลายด้วยความร้อน
เมนทอล สระแหน่ กลิ่นหอม ทำยา
อัลคาลอยด์ พันซาด เป็นพิษรุนแรงต่อระบบเลือด กล้ามเนื้อ ระบบประสาท และหัวใจ
1.4 ปฏิกิริยาเคมี (chemical reaction) (สำรวจโลก 2546) กระบวนการที่สารเคมีเกิดการเปลี่ยนแปลงแล้วได้สารใหม่ ที่มีสมบัติต่างไปจากเดิม สามารถสังเกตจาก เกิดไอ ตกตะกอน(precipitate) สี อุณหภูมิ ขุ่น
การเกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดจากความไม่สมดุลของอนุภาคภายในอะตอมจึงเกิดการแลกเปลี่ยนหรือใช้อนุภาคร่วมกันทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม เรียกว่า พันธะเคมี (chemical bond) โดยมีพลังงานน้อยที่สุดที่จะทำให้ปฏิกิริยาดำเนินไปได้ เรียกว่า พลังงานกระตุ้น ( activation energy ) ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดก็ต่อเมื่อมีการสร้างหรือทำลาย พันธะเคมี
พันธะเคมีมี 2 ชนิด ดังนี้
1. พันธะโควาเลนท์ (covalent bond) พันธะเคมีระหว่างอะตอมสองอะตอมที่มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อให้อยู่อย่างสมดุล เกิดกับสารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุอโลหะและอโลหะ
พันธะโควาเลนท์แบ่งออกได้ 3 พันธะดังนี้
1. พันธะเดี่ยว(single bone)เป็นการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของธาตุเพียง 1 คู่ เช่น F กับ F ได้ F2
2. พันธะคู่ (double bone)เป็นการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของธาตุ 2 คู่ เช่น O กับ O ได้ O2
3. พันธะสาม(triple bone)เป็นการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของธาตุ 3 คู่ เช่น N กับ N ได้ N2
การอ่านชื่อสารประกอบโควาเลนต์
1. อ่านชื่อของธาตุอะตอมแรกก่อน แล้วจึงอ่านชื่อธาตุอะตอมหลัง และลงท้ายด้วย ไอด์(-ide)
2. ต้องระบุจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุด้วยเลขในภาษากรีก ดังนี้
1 = มอนอ (mono-) 6 = เฮกซะ (hexa-)
2 = ได (di-) 7 = เฮปตะ (hepta-)
3 = ไตร (tri-) 8 = ออกตะ (octa-)
4 = เตตระ (tetra-) 9 = โนนา (nona-)
5 = เพนตะ (panta-) 10 = เดคะ (deca-)
3. สำหรับธาตุแรกถ้ามีอะตอมเดียวไม่ต้องอ่าน mono- เช่น
NO อ่านว่า ไนโตรเจนมอนอออกไซด์ หรือ สามารถอ่านได้ว่า มอนออกไซด์ได้
CCl4 อ่านว่า คาร์บอนเตตระคลอไรด์
SO2 อ่านว่า ซัลเฟอร์ไดออกไซด์
P2O5 อ่านว่า ไดฟอสฟอรัสเพนตะออกไซด์
H2O อ่านว่า ไดไฮโดรเจนมอนอกไซด์
การใช้อิเล็กตรอนร่วมกันแบบไม่เท่าเทียมกัน มีผลทำให้แรงดึงที่เกิดจากอำนาจของประจุไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกัน ผลทำให้อะตอมของธาตุทำมุมต่อกัน จึงจัดว่า เป็นพันธะโควาเลนท์แบบ มีขั้ว (polar) เช่น โมเลกุลของน้ำ แต่ถ้าแรงดึงที่
เกิดจากอำนาจของประจุ อยู่ในแนวเดียวกัน ผลทำให้อะตอมของธาตุอยู่ตำแหน่งตรงกันข้ามกัน จัดว่า เป็นพันธะโควาเลนท์แบบ ไม่มีขั้ว (non polar) เช่น โมเลกุลของ CO2
ความแตกต่างของแรงดึงดูดของสารประกอบ แบบไม่มีขั้วและมีขั้ว จึงมีสมบัติแตกต่างกัน เช่น น้ำ เป็นโมเลกุลมีขั้ว ส่วนน้ำมันพืชเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว จึงทำให้น้ำและน้ำมันเข้ากันไม่ได้ ในการนำไปใช้จึงจำเป็นต้องหาสารอื่นที่มีคุณสมบัติที่จะทำให้น้ำและน้ำมันเข้ากันได้ นั่นคือสารทำความสะอาด เช่น สบู่ หรือ ผงซักฟอกนั่นเอง ดูรายละเอียดของ สบู่ หรือ ผงซักฟอก ในเรื่องสารประกอบ
คุณสมบัติของพันธะโควาเลนท์
1. จุดเดือดและจุดหลวมเหลวไม่สูงมากนัก
2. ไม่นำไฟฟ้า เนื่องจากไม่มีประจุเคลื่อนที่ แม้ละลายน้ำก็ไม่นำไฟฟ้า
3. ตัวอย่างสารที่เป็นพันธะโควาเลนท์ในชีวิตประจำวัน ได้แก่ น้ำ น้ำมัน สารประกอบไฮโดรคาร์บอนหรือปิโตรเลียม พลาสติก ยาง น้ำตาล โพลิเมอร์
ประโยชน์ นักเรียนทราบแล้วว่าสารประกอบที่เป็นพันธะ โควาเลนท์ มีมากมายจากตัวอย่าง ดูรายละเอียด ในเรื่องสารประกอบ
2. พันธะไอออนิก (ionic bond ) คือสารประกอบด้วยธาตุโลหะและธาตุอโลหะ เกิดจาก แรงดึงดูดระหว่างไอออนที่มีประจุตรงข้ามกัน หักล้างกัน คล้ายแรงดึงดูดของแม่เหล็ก
ไอออน (ion) อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า เมื่ออะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน (ประจุลบ) ในอะตอมไป ก็จะกลายเป็น ไอออนบวก เช่น สูญเสียอิเล็กตรอนไป 1 ตัว ก็จะกลายเป็น ไอออน 1+ ในทางตรงกันข้ามกันเมื่ออะตอมได้รับอิเล็กตรอน(ประจุลบ)มาเพิ่มในอะตอม ก็จะกลายเป็น ไอออนลบ เช่น ได้รับอิเล็กตรอนมา 1 ตัว ก็จะกลายเป็น ไอออน 1-
ตารางแสดง ชนิดไอออน
ชื่อ ประจุ สัญลักษณ์ ชื่อ ประจุ สัญลักษณ์
ลิเทียม 1+ Li+ ไอโอไดด์ 1- I-
โซเดียม 1+ Na+ ไบคาร์บอเนต 1- HCO3-
โปแตสเซียม 1+ K+ ไนเตรต 1- NO3-
แอมโมเนียม 1+ NH4+ ออกไซด์ 2- O2-
แคลเซียม 2+ Ca2+ ซัลไฟด์ 2- S2-
แมกนีเซียม 2+ Mg2+ คาร์บอเนต 2- CO32-
อะลูมิเนียม 3+ Al3+ ซัลเฟต 2- SO42-
ฟลูออไรด์ 1- F- ฟอสเฟต 3- PO43-
คลอไรด์ 1- Cl-
จะเห็นว่ามี ไบคาร์บอเนต ไนเตรต ซัลเฟต คาร์บอเนต ฟอสเฟต แอมโมเนียม เป็นไอออนที่มีจำนวนอะตอมมากกว่า หนึ่งอะตอม ประจุที่ได้เป็นประจุสุทธิ จึงเรียก ไอออนประเภทนี้ว่า โพลีอะตอมมิกไอออน(polyatomic ion)
การอ่านชื่อสารประกอบไอออนิก
อ่านชื่อธาตุโลหะหรือโพลีอะตอมมิกไอออน ที่เป็นไอออนบวกก่อน ตามด้วยชื่อธาตุอโลหะที่เป็นไอออนลบ แล้วลงท้ายด้วยเสียง ไอด์(-ide) หรือถ้าเป็นโพลีอะตอมมิกไอออน ที่เป็นไอออนลบก็อ่านตามนั้น ไม่ต้องอ่านตัวเลขจำนวนอะตอมเหมือนพันธะโควาเลนท์
ตัวอย่าง
LiF = ลิเทียมฟลูออไรด์ Li2O = ลิเทียมออกไซด์
MgS = แมกนีเซียมซัลไฟด์ BCl3 = โบรอนคลอไรด์
Al2(SO4)3 = อะลูมิเนียมซัลเฟต Ca2(PO4)2 = แคลเซียมฟอสเฟต
คุณสมบัติของพันธะไอออนิก
จุดเดือดและจุดหลวมเหลว สูง
นำไฟฟ้า เนื่องจาก มีประจุเคลื่อนที่ เมื่อละลายน้ำ (อิเล็กโตรไลท์)
รูปร่างเป็นผลึก
ตัวอย่างสารที่เป็นพันธะไอออนิกในชีวิตประจำวัน ได้แก่ เกลือทุกชนิด กรด ด่าง
ประโยชน์ นักเรียนทราบแล้วว่าสารประกอบที่เป็นพันธะ ไอออนิก มีมากมายจากตัวอย่าง ดูรายละเอียด ในเรื่องสารประกอบ
ประเภทของปฏิกิริยาเคมี
จะเห็นว่าในเกิดปฏิกิริยาเคมีนั้น เราสามารถสังเกตจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น เช่น ก๊าซตกตะกอน (precipitate) การเปลี่ยนสถานะ หรือ แม้กระทั่ง สี กลิ่น พูดง่ายๆ ก็คือคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมนั่นเอง ตามรูปแบบรูปแบบของสมการเคมี
สารตั้งต้น ====> สารผลิตภัณฑ์
การเกิดปฏิกิริยาเคมีนั้นจะต้องเป็นไปตาม กฎการอนุรักษ์มวลสาร(conservation of mass) หลักการของการเกิดปฏิกิริยาที่กล่าวว่า “มวลสารในปฏิกิริยาเคมีใดๆ ไม่มีการสูญหายหรือเพิ่มขึ้นมาใหม่” จึงจำเป็นต้องดุลสมการเคมี ปฏิกิริยาเคมี แบ่งออกได้ 3 ประเภท ดังนี้
1. ปฏิกิริยาเคมีแบบสังเคราะห์ (synthesis) เป็นการรวมกันของสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป แล้วได้สารใหม่
ตัวอย่าง
2SO2 + O2 + 2H2O =====> 2H2SO4
อธิบายได้ว่า ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 2 โมเลกุล ทำปฏิกิริยากับ ก๊าซออกซิเจน 1 โมเลกุล และ น้ำ 2 โมเลกุล ได้ กรดซัลฟูริก 2 โมเลกุล
2. ปฏิกิริยาเคมีแบบแทนที่ (replaciment) เป็นการแลกธาตุกันของสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป แล้วได้สารใหม่
ตัวอย่าง
2CuO + C =====> 2Cu + CO2
อธิบายได้ว่า คอปเปอร์ออกไซด์ 2 โมเลกุล ทำปฏิกิริยากับ คาร์บอน 1 โมเลกุล ได้ โลหะคอปเปอร์ 2 โมเลกุล และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกุล
3. ปฏิกิริยาเคมีแบบสลายตัว (decomposition) เป็นการสลายตัวไป แล้วได้สารใหม่ ที่มีโมเลกุลเล็กลง
ตัวอย่าง
2H2O2 =====> 2H2O + O2
อธิบายได้ว่า ไฮโดรเจนออกไซด์ 2 โมเลกุล สลายตัว ได้ น้ำ 2 โมเลกุล และ ก๊าซออกซิเจน 1 โมเลกุล
การเขียนสมการเคมี
1. สูตรเคมี เมื่อ เยอน แบเซอร์ลิอูส ได้เป็นผู้กำหนดใช้ตัวหนังสือแทนสัญลักษณ์ของธาตุแล้วก็ใช้สัญลักษณ์นั้นเข้าร่วมกัน แบ่งได้ดังนี้
สูตรทั่วไป เช่น nXaYb เมื่อ n = ค่าสัมประสิทธิ์(coefficient) บอกจำนวนโมเลกุล
X = ธาตุที่ 1
a = จำนวนอะตอมของธาตุที่ 1
Y = ธาตุที่ 2
b = จำนวนอะตอมของธาตุที่ 2
ตัวอย่าง
2SO2 อธิบายได้ว่า ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 2 โมเลกุล ประกอบด้วย ซัลเฟอร์ 2x1 = 2 อะตอม และ ออกซิเจน 2x2 = 4 อะตอม รวม 2+4 = 6 อะตอม
2. สูตรโครงสร้าง เป็นการแสดงลักษณะของพันธะภายใน
การดุลสมการเคมี นักเรียนลองนับจำนวนอะตอมของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ดูว่าเท่ากันหรือไม่ ถ้าเท่ากันก็ถือว่าสมการเคมีของปฏิกิริยานี้ถูกต้อง แต่ถ้าไม้ถูกจะต้องใส่ค่า สัมประสิทธิ์ ที่ตำแหน่ง n เพื่อให้ จำนวนอะตอมของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์เท่ากันให้ได้ตามกฎทรงมวลของสาร
SO2 + O2 + H2O =====> H2SO4
จะเห็นว่า จำนวนอะตอมของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ ไม่เท่ากัน เมื่อดุลสมการแล้ว จะได้
2SO2 + O2 + 2H2O =====> 2H2SO4
พลังงานกับปฏิกิริยาเคมี
1. ปฏิกิริยาเคมีแบบดูดความร้อน ( enpothernic reaction ) ปฏิกิริยาที่มีการดูดกลืนพลังงานที่อยู่ในรูปของความร้อนเข้าสู่ระบบ จะทำให้ระบบเย็นลง เช่น ผสมโซดาทำขนมกับน้ำส้มสายชู
2. ปฏิกิริยาคายความร้อน ( exothermic reaction ) ปฏิกิริยาที่มีการคายพลังงานหรือปลดปล่อยออกมาในรูปของความร้อน ได้แก่ การเผาไหม้ การระเบิด เช่น ผสมน้ำตาลกับด่างทับทิม
3. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ( nuclear reaction ) ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคในนิวเคลียสของอะตอม โดยอะตอมที่เกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปเป็นอะตอมของธาตุชนิดหนึ่ง ลัวปลดปล่อยพลังงานอย่างมหาศาล เช่น ปฏิกิริยาบนผิวดวงอาทิตย์ ดู เรื่องรังสี
การเริ่มปฏิกิริยาเคมี จะต้องมีพลังงานน้อยที่สุด ที่จะทำให้ปฏิกิริยาดำเนินไปได้ เรียกว่า พลังงานกระตุ้น ( activation energy )
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี จะเป็นไปได้ช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับปัจจัยดังนี้
1. ความเข้มข้นของสาร ยิ่งความเข้มข้นของสารสูงปฏิกิริยายิ่งดำเนินไปเร็ว
2. พื้นที่ผิวสัมผัส ยิ่งพื้นที่ผิวสัมผัสมากปฏิกิริยายิ่งดำเนินไปเร็ว
3. อุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงปฏิกิริยายิ่งดำเนินไปเร็ว
4. ตัวเร่งปฏิกิริยา (enzyme)เช่น น้ำย่อย แร่ธาตุต่าง สามารถทำให้ปฏิกิริยายิ่งดำเนินไปเร็ว
5. สารยับยั้งปฏิกิริยา (inhibitor) เช่น การใช้ยิปซัม ผสมในคอนกรีตเพื่อให้แข็งตัวช้าลง หรือ ในการใช้สารไนโตรกลีเซอรีน ซึ่งเป็นสารที่ระเบิดเร็ว เพียงเขย่าเบาก็ระเบิดรุนแรง ป้องกัน โดยใช้ขี้เลื่อยดูดซับสารนี้ไว้
ไฟ (Fire)คือ ผลที่เกิดจากการเผาไหม้หรือสันดาป (combustion) ซึ่งเกิดจากวงจรที่เรียกว่า “สามเหลี่ยมแห่งไฟ”
แนวทางดับไฟ จะต้องตัดวงจรตัวใดตัวหนึ่งก่อนไฟจึงจะดับได้(จากรายการ mysci ช่อง 11 ออกอากาศวันที่ 12 ก.พ.47) ผลการศึกษาของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนพบว่า การเผาโดยเฉพาะในห้องที่เป็นตัวอาคาร จะพบว่า ความร้อนที่เพดานด้านบนจะมีความร้อนสูงขึ้นเรื่อย ๆ จนทำให้ โมเลกุลของอากาศ ขยายตัวจนทำให้เกิดระเบิดและมีการลุกไหม้อย่างรุนแรงได้เรียกว่าปรากฏการณ์ “แฟลชโอเวอร์” (Flash over) ดังนั้น วิธีการดับไฟจะต้องฉีดน้ำเป็นระยะ ๆ ในเวลาสั้น โดยฉีดบริเวณแฟลชโอเวอร์ก่อนแล้วค่อยฉีดดับที่เชื้อเพลิง
นักเรียนลองคิดดูว่า สารที่ใช้ดับไฟ ที่กำหนดให้ ทำให้ไฟดับได้อย่างไร
ก. น้ำ ข. น้ำแข็งแห้ง ค. โฟม
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์จากกระบวนการทางเคมีในชีวิตประจำวัน
1. สบู่ คือ เกลือของกรดไขมัน
สบู่ละลายน้ำแตกตัวให้ไอออนบวก และไอออนลบส่วนที่เป็นไอออนลบจะเป็นตัวที่ใช้ชำระล้าง สิ่งต่าง ๆ ทั้งหลายได้ สามารถละลายในตัวทำละลายมีขั้ว และไม่มีขั้วได้ เพราะไอออนลบของสบู่ประกอบ ด้วยส่วนประกอบ 2 ส่วนย่อยดังนี้
สบู่ที่ดีควรมีจำนวน C อะตอมในหมู่ R พอเหมาะ เป็นสบู่ที่ละลายน้ำได้ดี แต่ถ้ามีจำนวน C อะตอมมากเกินไปละลายน้ำได้ดี สบู่สามารถใช้ทดสอบความกระด้างของน้ำได้ น้ำกระด้าง เป็นน้ำที่ประกอบด้วย Fe2+, Mg2+ และ Ca2+ ของ HCO-3, Cl- และ SO2-4
เนื่องจากสบู่จะเกิดตะกอนไอออนในน้ำกระด้างทำให้เกิดการสิ้นเปลืองในการใช้สบู่ จึงได้มี การสังเคราะห์สารอื่นใช้ชำระล้างซักฟอกได้เช่นเดียวกับสบู่ สารสังเคราะห์นั้นก็คือ ผงซักฟอก ซึ่งไม่ ตกตะกอนในน้ำกระด้าง
2. ผงซักฟอก คือ เกลือของกรดซัลโฟนิก มีสมบัติชำระล้างสิ่งสกปรกทั้งหลายได้เช่นเดียวกับสบู่
ส่วนประกอบของผงซักฟอก
ก. บิลเดอร์ ฟอสเฟตปนประมาณ 30-50% มีประโยชน์และหน้าที่ดังนี้
ทำให้น้ำมีสภาพเป็นเบส เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการชำระล้างสิ่งสกปรก ได้ดี
ฟอสเฟตจะรวมตัวกับไอออนของโลหะในน้ำกระด้างเป็นสารเชิงซ้อน ทำให้ไอออนของโลหะในน้ำกระด้างไม่สามารถขัดขวางการกำจัดสิ่งสกปรกของผงซักฟอกได้
ข. สารลดแรงตึงผิว เป็นสารที่ใช้ชำระล้างสิ่งสกปรกทั้งหลายได้ ได้แก่ เกลือโซเดียมแอลคิล- ซัลโฟเนตโซเดียมแอลคิลเบนซิลซัลโฟเนต ผสมอยู่ประมาณ 30%
ผลเสียที่เกิดจากการใช้ผงซักฟอก ทำให้เกิดมลภาวะของน้ำ ดังนี้
1. สารพวกฟอสเฟตเป็นปุ๋ยจากผงซักฟอกเมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ จะทำให้พืชน้ำเจริญเติบโต รวดเร็ว ทำให้ขวางทางคมนาคมทางน้ำ ทำลายทัศนียภาพ ทำให้ O2 ละลายน้ำไม่ได้ สิ่งมีชีวิต ขาด O2 ตายได้ และพืชน้ำเกิดมากอาจจะตาย เน่า ทำให้น้ำเสีย
2. ผงซักฟอกชนิด C ใน R แตกกิ่งก้านสาขาจุลินทรีย์ในน้ำสลายไม่ได้ ทำให้ตกค้างในน้ำ เมื่อ เข้าสู่ร่างกายของคนจะทำให้เกิดโรคภัยไข้เจ็บได้
แหล่งอ้างอิง: เอกสารประกอบคำบรรยาย วิชาเคมี ของโครงการส่งเสริมความสามารถพิเศษภาคฤดูร้อน Brands's Summer Camp'95 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
3. ยาลดกรดในกระเพาะ ได้แก่สารประกอบ MgSO4 และ Al(OH)3
4. ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ศึกษาจาก บุธ ของแต่ละกลุ่ม ที่เพื่อน ได้ค้นคว้านำเสนอแล้ว
1.5 ผลของปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม (ค้นคว้าตามกลุ่มสนใจและได้รับมอบหมาย)
1. ฝนกรด
2. การผุกร่อน
3. การเกิดสนิมของโลหะ
4. การสลายตัวของอินทรีย์สาร
5. การเกิดหินงอกหินย้อย
6. การทำลายชั้นโอโซน
7. การระเบิด
8. อื่น ๆ

2 ความคิดเห็น: