สารเพื่อชีวิต

สมบัติของสาร การแยกสาร สารในชีวิตประจำวัน การเลือกซื้อและการเลือกใช้ได้อย่างถูกต้องเหมาะสมและปลอดภัย

สมบัติของสาร หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสารที่สามารถบ่งบอกว่าสารชนิดนั้นคืออะไร สารแต่ละชนิดจะมีสมบัติของสารที่สังเกตได้ คือ สี กลิ่น รส สถานะ เนื้อสาร

สมบัติของสารจำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ
1. สมบัติทางกายภาพหรือทางฟิสิกส์ (physical properties) หมายถึง สมบัติที่สังเกตได้จากลักษณะภายนอก เช่น สี , กลิ่น , รส , สถานะ , จุดเดือด , จุดหลอมเหลว , การนำไฟฟ้า , การละลาย , ความหนาแน่น เป็นต้น
2. สมบัติทางเคมี (chemical properties) หมายถึง สมบัติที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบและดครงสร้างภายในของสาร ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น ความเป็นกรด - เบส , การเผาไหม้ , การทำปฏิกิริยากับสารบางชนิด ซึ่งต้องทดสอบ ทดลอง แล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลงไปหรือการเกิดสารใหม่

การจำแนกสาร

1. ใช้สถานะเป็นเกณฑ์ สามารถจำแนกสารได้เป็น 3 สถานะ ดังนี้

-  ของแข็ง รูปร่างไม่เปลี่ยนแปลง อนุภาคของแข็งไม่มีการเคลื่อนที่ และอัดให้เล็กลงอีกไม่ได้
-  ของเหลว รูปร่างเปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุ โดยมีปริมาตรคงที่ ไหลได้ อักให้เล็กลงได้ยาก
-  แก๊ส รูปร่างและปริมาตรเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ ฟุ้งกระจายได้ อัดให้เล็กลงได้ง่าย

2. ใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ เนื้อสารจัดเป็นสมบัติทางกายภาพของสารที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า สามารถใช้ประสาทสัมผัสในการจำแนก และยังเป็นวิธีที่นิยมใช้กันมาก เพราะบอกรายละเอียดของสารได้มากกว่าการใช้เกรฑ์อื่น โดยจะจำแนกสารได้ดังแผนภาพ

สารเนื้อเดียว หมายถึง สารที่อาจมีชนิดเดียว หรืออาจมีมากกว่า 2 ชนิดขึ้นไปผสมกันอยู่อย่างกลมกลืน มองเห็นเป็นเนื้อเดียวกันตลอด อาจมีหลายสถานะและจะแสดงสมบัติเหมือนกันทุกประการ สารเนื้อเดียวแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

สารบริสุทธิ์(Pure Substance)

คือ สารเนื้อเดียวที่ประกอบด้วยสารเพียงชนิดเดียวจำแนกตามจำนวนชนิดของอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของเนื้อสารได้เป็น 2 ชนิด คือ ธาตุและสารประกอบ

ธาตุ (Element) เป็นสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดที่เรียกว่า อะตอม(Atom) ถ้าใช้สมบัติทางกายภาพเป็นเกณฑ์ จำแนกธาตุเป็น ชนิด คือ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

1. โลหะ (Metel) เป็นธาตุที่มีมากชนิดที่สุด ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง จุดหลอมเหลวค่อนข้างสูงหรือบางชนิดสูงมากผิวเป็นมันวาว เมื่อเคาะจะมีเสียงดังกังวาน มีความเหนียว สามารถยืดออกเป็นเส้นหรือตีให้เป็นแผ่นบางๆ ได้ เช่น เส้นลวด แผ่นทองคำเปลว
2. อโลหะ (Non-metal) มีจำนวนชนิดมากรองจากโลหะ มีสถานะเป็น
- ของแข็ง เช่น คาร์บอน กำมะถัน
- ของเหลว เช่น โบรมีน
- แก๊ส เช่น ออกซิเจน ไฮโดรเจน
3. กึ่งโลหะ (Metalloid) เป็นธาตุที่มีจำนวนน้อย ได้แก่ พลวง โบรอน สารหนู ฯลฯ เป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง นำไฟฟ้าได้ดี และมีผิวเป็นมันวาวเหมือนโลหะ แต่มีลักษณะเปราะ และเมื่อเคาะ จะไม่มีเสียงดังกังวาน

สารประกอบ(Compound) คือ สารบริสุทธิ์ที่เกิดจากการรวมตัวของอะตอมของธาตุจ่างชนิดกันตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาต่อกันด้วยพันธะเคมีในอัตราส่วนที่คงที่แน่นอน โดยไม่แสดงสมบัติของธาตุองค์ประกอบเดิม แสดงด้วยสูตรโมเลกุล เช่น

          สูตรโมเลกุล คือ กลุ่มสัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนแทนชื่อสารแสดงชนิดของธาตุและจำนวนอะตอมที่เป็นองค์ประกอบของสาร 1 โมเลกุล

สารไม่บริสุทธิ์...คือ สารที่เกิดจาการนำสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยมีอัตราส่วนไม่แน่นอน ไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีและได้สารชนิดใหม่ สารแต่ละชนิดที่มาผสมกันยังคงแสดงสมบัติของสารนั้น

สารละลาย (Solution) หมายถึง สารเนื้อเดียวที่เกิดจากสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกัน โดยใช้อัตราส่วนในการผสมแต่ละครั้งไม่จำเป็นต้องเท่ากัน สารละลายที่ได้มีสมบัติก้ำกึ่งตามสารที่นำมาผสมกันและส่วนมากแยกกลับคืนเป็นสารเดิมได้ง่าย

องค์ประกอบของสารละลาย ประกอบด้วย ตัวถูกละลาย (Solute) และ ตัวทำละลาย(Solvent) สารที่มีปริมาณมากกว่าจะเป็นตัวทำละลาย ส่วนสารที่มีปริมาณน้อยกว่าจะเป็นตัวถูกละลาย

  

ตาราง แสดงสารละลาย ตัวทำละลายและตัวถูกละลายบางชนิด

ชนิดของสารละลาย	สถานะสารละลาย	ตัวถูกละลาย	ตัวทำละลาย
นาก	ของแข็ง	ทองคำ	ทองแดง
น้ำส้มสายชู	ของเหลว	กรดอะซิติก	น้ำ
อากาศ	ก๊าซ	ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซเฉื่อยและไอน้ำ	ก๊าซไนโตรเจน
น้ำอัดลม	ของเหลว	- น้ำตาล - ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ - สารที่ทำให้เกิดสี และกลิ่น	น้ำ

ปัจจัยที่มีผลต่อการละลายของสาร

1. ชนิดของสาร สารต่างชนิดกันจะละลายในตัวทำละลายชนิดเดียวกันได้ไม่เท่ากัน
2. ปริมาณสาร อัตราส่วนระหว่างปริมาณของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย ถ้าใช้ตัวทำละลายน้อยก็จะละลายตัวถูกละลายได้น้อย ถ้าใช้ตัวทำลละายมากก็จะละลายตัวทำละลายได้มาก
3. อุณหภูมิ การละลายของสารจะเพิ่มขึ้นในอุณหภูมิที่สูงขึ้น (ยกเว้นแก๊สจะละลายได้น้อยลง)
4. ความดันอากาศ ในกรณีที่ตัวทำละลายเป็นแก๊ส ที่ความดันสูงแก๊สจะละลายได้ดีขึ้น

การพิจารณาว่าสารใดในสารละลายเป็นตัวทำละลาย จะพิจารณาจาก

1. สารที่มีสถานะเดียวกัน สารที่มีปริมาณมากกว่าจัดเป็นตัวทำละลาย
2. สารที่มีสถานะต่างกัน สารที่มีสถานะเดียวกับสารละลายจัดเป็นตัวทำละลาย

การบอกความเข้มข้นของสารละลาย ความเข้มข้นของสารละลายเป็นค่าที่แสดงให้ทราบถึงปริมาณของตัวถูกละลายที่มีอยู่ในสารละลาย

1. สารละลายเข้มข้น คือ สารละลายที่มีตัวทำละลายอยู่ในปริมาณมาก
2. สารละลายเจือจาง คือ สารละลายที่มีตัวทำละลายอยู่ปริมาณน้อย

การบอกความเข้มข้นของสารละลายแสดงด้วยหน่วยร้อยละ ดังนี้

1. ร้อยละโดยมวล เป็นการบอกมวลของตัวละลายเป็นกรัมในสารละลาย 100 กรัม เช่น สารละลายเกลือแกงเข้มข้นร้อยละ 10 โดยมวล หมายความว่า มีเกลือแกง 10 กรัม ละลายอยู่ในสารละลายเกลือแกง 100 กรัม หรือสารละลายเกลือแกงประกอบด้วยเกลือแกง 10 กรัม ละลายอยู่ในน้ำ(100-10) เท่ากับ 10 กรัม
2. ร้อยละโดยปริมาตร เป็นการบอกปริมาตรของตัวละลายเป็นลูกบาศก์เซนติเมตรในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรเช่น สารละลายเอทานอลในน้ำเข้มข้นร้อยละ 15 โดยปริมาตร หมายความว่าสารละลายเอทานอลในน้ำ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีเอทานอลละลายอยู่ 15 ลูกบาศก์เซนติเมตร ดังนั้นจึงมีน้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายเท่ากับ(100-15) คือ 85 ลูกบาศก์เซนติเมตร
3. ร้อยละโดยมวลต่อปริมาตร เป็นการบอกมวลตัวละลายเป็นกรัมในสารละลาย 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร เช่น สารละลายเกลือแกงเข้มข้นร้อยละ 20 โดยมวลต่อปริมาตร หมายความว่า สารละลายเกลือแกง 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรมีเกลือแกงละลายอยู่ 20 กรัม

ตัวอย่าง สารละลายเอทานอลเกิดจากเอทานอล 300 ลูกบาศก์เซนติเมตร ผสมกับน้ำ 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร สารละลายที่ได้มีความเข้มข้นกี่เปอร์เซนต์โดยปริมตรต่อปริมาตร
วิธีทำ ปริมาตรของสารละลาย = ปริมาตรเอทานอล + น้ำ= 300 +500=800 cm3
สารละลาย 800 cm3 มีเอทานอล 300 cm3
สารละลาย 100 cm3 มีเอทานอล (300/800)100 = 37.5 cm3
นั่นคือ สารละลายเอทานอลเข้มข้น 37.5 เปอร์เซนโดยปริมาตรต่อปริมาตร Ans.

ตัวอย่าง นากเข้มข้น 20 เปอร์เซนต์โดยมวลต่อมวล ถ้าต้องการเตรียมนาก 500 กรัม จะต้องใช้ทองคำและทองแดงอย่างละกี่กรัม
วิธีทำ นาก 20 % โดยมวลต่อมวลหมายความว่า
นาก 100 กรัม มีทองคำ (500 /100)20 กรัม และทองแดง (500 /100)80 กรัม
นาก 100 กรัม มีทองคำ 100 กรัม และทองแดง 400 กรัม
นั่นคือ ต้องใช้ทองคำ 100 กรัม และทองแดง 400 กรัม Ans.

สารละลายอิ่มตัว หมายถึง สารละลายที่ไม่สามารถละลายตัวละลายได้อีกต่อไป ณ อุณหภูมิขณะนั้น ซึ่งถ้าใส่ตัวละลายเพิ่มลงไปอีก จะเหลือตะกอนอยู่ที่ก้นภาชนะ

คอลลอยด์ (Colloid) มีสมบัติ ดังนี้
1. เป็นสารเนื้อเดียวที่มีลักษณะมัวหรือขุ่นไม่ตกตะกอน
2. เกิดจากอนุภาคของสารชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดที่มีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคของสารละลาย คือมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ cm ลอยกระจายแทรกอยู่ในตัวกลางที่เป็นสารอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งอนุภาคของคอลลอยด์สามารถลอดผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถลอดผ่านกระดาษเซลโลเฟน
3. เมื่อผ่านลำแสงเล็กๆ เข้าไปในคอลลอยด์จะมองเห็นเป็นลำแสงซึ่งเกิดจากการกระเจิงของแสง

ชื่อคอลลอยด์	อนุภาคคอลลอยด์	สารอีกชนิดหนึ่ง
หมอก	ละอองน้ำ (ของเหลว)	อากาศ (แก๊ส)
ควันไฟ ควันบุหรี่	ผงถ่าน (ของแข็ง)	อากาศ (แก๊ส)
ฝุ่นละอองในอากาศ	ฝุ่นละออง (ของแข็ง)	อากาศ (แก๊ส)
สีทาบ้าน	เม็ดสี (ของแข็ง)	น้ำ (ของเหลว)
ฟองอากาศในน้ำ	ฟองอากาศ (แก๊ส)	น้ำ (ของเหลว)

อิมัลชั่น(Emulsion) เป็นคอลลอยด์ ที่เกิดจากสาร 2 ชนิด ที่ไม่รวมตัวเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อเติมสารอีกชนิดหนึ่งลงไปแล้วเขย่า จะทำให้สารทั้งสองชนิดรวมตัวกันเป็นเนื้อเดียว โดยมีสารที่เติมลงไปทำหน้าที่ตัวประสาน เรียกสาร ที่เป็นตัวประสานนี้เรียกว่า อิมัลซิฟายเออร์ (Emulsifier)

  

สารเนื้อผสม

สารเนื้อผสม หมายถึง สารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปที่นำมาผสมกัน โดยเนื้อสารไม่กลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สามารถมองเห็นได้ว่ามีสารมากกว่า 1 ชนิดเป็นองค์ประกอบ อาจเรียกว่า ของผสม ก็ได้

สารแขวนลอย (Suspension) เป็นสารสารเนื้อผสมที่มองเห็นอนุภาคของสารชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดลอยกระจายปนอยู่ในสารอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นตัวกลาง มีขนาดของอนุภาคใหญ่กว่าอนุภาคของคอลลอยด์ คือ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง cm ขึ้นไป สารแขวนลอยถ้ามองดูด้วยตาเปล่าจะมีลักษณะขุ่น เนื่องจากโมเลกุลของสารที่แขวนลอยมีขนาดใหญ่ หักเหแสงได้ไม่เท่ากัน โมเลกุลเหล่านี้จะแขวนลอยอยู่ได้ไม่นานแล้วจะจมอยู่เบื้องล่าง แยกตัวออกจากสารอีกชนิดหนึ่ง เช่น สารผสมระหว่างดินทรายกับน้ำ โคลนกับน้ำ ปูนขาวกับน้ำ