ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

1. ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส จัดทำโดย ครูรุจิดา สุขใส กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนหาดใหญ่วิทยาลัยสมบูรณ์กุลกันยา

2. ลำดับเนื้อหา • สมบัติของของแข็ง • การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง • ชนิดของผลึก • การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง • สมบัติของของเหลว • สมบัติของแก๊ส • เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสมบัติของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

3. ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้ เรื่อง ของแข็ง การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง สมบัติของของแข็ง ของแข็ง การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง ชนิดของผลึก

4. สมบัติของแข็ง • สมบัติของของแข็ง • ปริมาตรคงที่ไม่ขึ้นอยู่กับขนาดภาชนะที่บรรจุ • มีรูปร่างคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามรูปร่างของภาชนะ • มีอนุภาคอยู่ชิดติดกันอย่างมีระเบียบ • สามารถระเหิดได้

5. สมบัติของแข็ง • การจัดเรียงอนุภาค • ธาตุต่างๆ บางชนิดในธรรมชาติจะมีการจัดเรียงตัวของอะตอมในรูปของโมเลกุลได้หลายรูปแบบ เราเรียกว่าอัญรูป (allotrope) • การที่สารสามารถเปลี่ยนโครงสร้างจากแบบหนึ่งไปอีกแบบหนึ่งได้ภายใต้ภาวะอุณหภูมิ และความดันค่าหนึ่ง เราเรียกอุณหภูมินี้ว่า จุดแทรนสิชัน (transition point)

6. การจัดเรียงอนุภาคของแข็งการจัดเรียงอนุภาคของแข็ง • ธาตุชนิดเดียวกันอาจมีการจัดเรียงอนุภาคแตกต่างกันทำให้เกิดอัญรูป ผลคือ สมบัติทางกายภาพและเคมีแตกต่างกัน

7. การจัดเรียงอนุภาคของแข็งการจัดเรียงอนุภาคของแข็ง

8. การจัดเรียงอนุภาคของกำมะถันการจัดเรียงอนุภาคของกำมะถัน • กำมะถันมีหลายอัญรูป ได้แก่ รอมบิก (ออร์โทรอมบิก มอนอคลินิก พลาสติก) • กำมะถันรอมบิก (s) มีสูตรโมเลกุลเป็น s8ประกอบด้วยกำมะถัน 8 อะตอมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ เป็นวง 8 เหลี่ยมรูปมงกุฎ ไม่ละลายน้ำแต่ละลายในคาร์บอนไดซัลไฟด์ หรือ โทลูอีน

9. กำมะถัน

10. ผลึกของกำมะถัน

11. สมบัติของกำมะถันรอมบิกสมบัติของกำมะถันรอมบิก 1. เป็นผลึกรูปสี่เหลี่ยมโปร่งใสสีเหลองอ่อน 2. มีจุดหลอมเหลว 112.8 ๐C และจุดเดือด 444.67๐C 3. มีความหนาแน่น 2.07 g/cm3 4. ละลายได้ใน CS2, C6H6เป็นต้นแต่ไม่ละลายน้ำ 5. เสถียรที่สุดที่อุณหภูมิปกติ แต่ถ้าให้อุณหภูมิสูงกว่า 95.6 ๐C จะเปลี่ยนไปเป็นกำมะถันมอนอคลินิก 6. ไม่นำไฟฟ้า

12. สมบัติของกำมะถันมอนอคลินิกสมบัติของกำมะถันมอนอคลินิก • กำมะถันมอนอคลินิก(Monoclinic sulphun)หรือเรียกว่า กำมะถันพริสเมติก หรือกำมะถันบีต้า เป็นรูปที่คงตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 95.6 ๐C แต่ไม่เกิน 119 ๐C มีลักษณะรูปเข็ม เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้อุณหภูมิต่ำกว่า 95.6 ๐Cบีต้าจะค่อยๆเปลี่ยน

13. สมบัติของกำมะถันมอนอคลินิกสมบัติของกำมะถันมอนอคลินิก 1. เป็นผลึกรูปเข็มโปร่งใสสีเหลืองเข้มกว่ากำมะถันแอลฟา 2. มีจุดหลอมเหลว 119 ๐C และจุดเดือด 444.67 ๐C 3. มีความหนาแน่น 1.96 g/cm3 4. ละลายได้ในคาร์บอนไดซัลไฟด์ โทลูอีน เป็นต้น 5. เสถียรที่อุณหภูมิสูงกว่า 95.6 ๐C แต่ไม่เกิน 119 ๐C 6. ไม่นำไฟฟ้า

14. รูปร่างและโครงสร้างของฟอสฟอรัสรูปร่างและโครงสร้างของฟอสฟอรัส Phosphorus exists in at least three allotropic forms. The three main allotropes are named for their colors: white phosphorus (also called yellow phosphorus), red phosphorus, and black phosphorus (also called violet phosphorus). These allotropes all have different physical and chemical properties.

15. อัญรูปของคาร์บอน

16. ฟอสฟอรัสขาว  • มีลักษณะนิ่มคล้ายขี้ผึ่งสีขาว • สูตรโมเลกุลเป็น P4รูปร่างเป็นทรงสีหน้าแต่ไม่มีอะตอมกลาง • มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอย่างอ่อนทำให้มีจุดหลอมเหลวต่ำและระเหยง่ายแม้ที่อุณหภูมิห้องมีความเป็นพิษสูง และถูกออกซิไดส์โดยออกซิเจนในอากาศได้ง่าย แล้วกลายเป็นสีขาวขุ่น แต่ถ้าเก็บไว้ในบรรยากาศของแก๊สเฉื่อยและไม่โดนแสงจะไม่ขุ่น • โดยทั่วไปจะไปเก็บรักษาโดยการจุ่มไว้ในน้ำ สามารถลุกติดไฟได้เองที่อุณหภูมิห้องที่สูง 40 - 45 c แล้วเกิดสารประกอบออกไซด์ขึ้น • ไม่ละลายน้ำแต่ละลายใน CS2,C6H6หรือตัวทำละลายอินทรีย์

17. ฟอสฟอรัสแดง • ฟอสฟอรัสแดง  คือ พอลิเมอร์ของฟอสฟอรัสขาว เกิดจากการนำฟอสฟอรัสขาวมาเผาหรือทิ้งไว้นานๆเป็นผงสีแดงแก่ • ไม่ละลายใน CS2หรือตัวทำละลายอินทรีย์ใดๆไม่ระเหย • ไม่เป็นพิษและไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยาไม่สามรถลุกไหม้ได้เองที่อุณหภูมิต่ำกว่า 240  c • สามารถระเหิดได้ที่อุณหภูมิประมาณ 420  c มีโครงสร้างแบบโครงตาข่าย • ใช้ทำผิวกล่องไม้ขีดไฟ

18. ฟอสฟอรัสดำ  • มีโครงร้างและสมบัติคล้ายแกรไฟต์ คือ เป็นของแข็งสีเทาแก่มีเงาโลหะเป็นแผ่น • สามารถนำไฟฟ้าและความร้อนได้ โครงสร้างเป็นแผ่นๆ คล้ายแกรไฟต์ อะตอมของฟอสฟอรัสในชั้นเดียวกันต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ แต่ชั้นของฟอสฟอรัสดำไม่แบนราบแต่มีการหยักขึ้นลง • ฟอสฟอรัสดำเป็นอัญรูปที่เสถียรที่สุดของฟอสฟอรัส การเตรียมฟอสฟอรัสดำทำได้โดยนำฟอสฟอรัสขาวมาให้ความร้อนโดยใช้อุณหภูมิและสูง ถ้าอุณหภูมิสูงเกิน 450 C หรือทิ้งไว้นานๆ สามารถเปลี่ยนเป็นฟอสฟอรัสแดงซึ่งเป็นรูปอัญรูปที่เสถียรที่สุด

19. ผลึกของคาร์บอน Graphite

20. เพชร

21. Fullerene

22. ชนิดของผลึก • ของแข็งที่บริสุทธิ์ที่อยู่ในรูปผลึกมีลักษณะที่สำคัญคือ มีการจัดเรียงอนุภาคภายในอย่างมีระเบียบในสามมิติ • แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคอาจจะเป็นแรงดึงดูดระหว่างขั้ว หรือแรงลอนดอน หรือพันธะโคเวเลนต์ หรือพันธะโลหะ หรือพันธะไอออนิก • ของแข็งบริสุทธิ์เหล่านี้จะมีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจนและคงที่

23. ชนิดของผลึก

24. ผลึกโมเลกุล • ผลึกโมเลกุลประกอบด้วยโมเลกุลที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์และหรือพันธะไฮโรเจน • ถ้าเป็นผลึกของโมเลกุลที่ไม่มีขั้วแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจะเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ประเภทแรงลอนดอน เช่น แนฟทาลีน น้ำแข็งแห้ง • สำหรับของแข็งที่เป็นโมเลกุลมีขั้วจะยึดเหนี่ยวด้วยแรงดึงดูดระหว่างขั้วหรือพันธะไฮโดรเจน เช่น น้ำแข็ง แอมโมเนียแข็ง ซึ่งโมเลกุลจะยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไฮโดรเจน • ของแข็งที่เป็นผลึกโมเลกุลโดยส่วนใหญ่จะมีลักษณะค่อนข้างอ่อนหรือแข็งปานกลางมีจุดหลอมเหลวต่ำไม่นำไฟฟ้าในกรณีของผลึกที่ประกอบด้วยโมเลกุลไม่มีขั้วบางชนิดจะเกิดการระเหิดได้ง่าย เช่น แนฟทาลีน

25. ผลึกโมเลกุล

26. ผลึกโคเวเลนต์ร่างตาข่ายผลึกโคเวเลนต์ร่างตาข่าย • ผลึกโคเวเลนต์ร่างตาข่ายประกอบด้วยอะตอมที่ยึดเหนียวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ ที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย เช่น ผลึกแกรไฟต์ เพชร ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอน สร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของคาร์บอนอื่น อีก 3 และ 4 อะตอมตามลำดับ เกิดเป็นสารที่มีโครงผลึกร่างตาข่ายของแข็งประเภทนี้มีจุดหลอมเหลวสูงมีความแข็ง แต่ความแข็งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการจัดเรียงตัวของอะตอมในโครงผลึกร่างตาข่าย

27. ผลึกโครงร่างตาข่าย

28. ผลึกโลหะ • ผลึกโลหะประกอบด้วยอะตอมที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโลหะที่แข็งแรงมาก • ของแข็งประเภทนี่ส่วนใหญ่มีความแข็งและเหนียวสามารถตีเป็นแผ่น บิดงอได้ เป็นตัวนำความร้อนนำไฟฟ้าที่ดีอย่างไรก็ตามผลึกโลหะทั้งหมด • อาจมีสมบัติไม่สอดคล้องทุกประการดังที่กล่าวมาแล้ว เช่น ตะกั่วซึ่งนำไฟฟ้าได้ไม่ดี • สำหรับจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของของแข็งประเภทนี้ส่วนใหญ่ค่อนข้างสูงและแตกต่างกันไปตามความแข็งแรงของพันธะโลหะ แต่มีผลึกโลหะบางชนิดที่มีลักษณะค่อนข้างอ่อน มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น โพแทสเซียม โซเดียม

29. ผลึกโลหะ

30. ผลึกไอออนิก • ผลึกไอออนิกประกอบด้วยไอออนบวกกับไอออนลบ ที่มีขนาดไอออนแตกต่างกัน • ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้า • ของแข็งประเภทนี้จึงมีลักษณะแข็งและเปราะ • มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง • ขณะที่อยู่ในสถานะของแข็งจะไม่นำไฟฟ้าแต่เมื่อทำให้หลอมเหลวหรือละลายน้ำจะนำไฟฟ้าได้

31. ผลึกไอออนิก

32. การเปลี่ยนสถานะของของแข็งการเปลี่ยนสถานะของของแข็ง

33. การระเหิด (Sublimation) • การระเหิด คือ ปรากฏการณ์ที่สารเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นก๊าซหรือไอโดยไม่เปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวก่อน ใช้แยกสารเนื้อผสมที่เป็นของแข็งออกจากกัน ของแข็งที่มีสมบัติในการระเหิด ได้แก่ ลูกเหม็น พิมเสน การบูร น้ำแข็งแห้ง การบูรกับเกลือแกง

35. การระเหิด (Sublimation) • ตัวอย่างเช่น เมื่อให้ความร้อนการบูรจะกลายเป็นไอแยกออกจากเกลือแกง ดักไอของการบูรด้วยภาชนะที่เย็นจะได้การบูรเป็นของแข็งแยกออกมาหรือ ถ้าเราใส่ลูกเหม็นในตู้เสื้อผ้าไว้สักระยะหนึ่ง ลูกเหม็นจะมีขนาดเล็กลงเพราะลูกเหม็นเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นไอทำให้มีกลิ่นเหม็นไล่แมลง

36. การระเหิด (Sublimation) • ดังนั้นการแยกสารโดยการระเหิด จะใช้แยกองค์ประกอบของสารที่ผสมที่มีสถานะเป็นของแข็งที่ระเหิดได้กับของแข็งที่ระเหิดไม่ได้ การให้ความร้อนแก่สารผสมจะทำให้องค์ประกอบที่ระเหิดได้กลายเป็นไอแล้วแยกตัวออกจากสารผสมนั้น

37. ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหิดปัจจัยที่มีผลต่อการระเหิด • อุณหภูมิ ณ อุณหภูมิสูงของแข็งระเหิดได้มากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ • พื้นที่ผิวของของแข็ง ของแข็งที่มีพื้นที่ผิวหน้ามากจะระเหิดได้ดีกว่าของแข็งที่มีพื้นที่ผิวหน้าน้อย • แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค ของแข็งใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยจะระเหิดได้ง่าย แต่ถ้ามีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากขึ้นจะระเหิดได้ช้า

38. คำถาม 1.กำมะถัน (S8) มีรูปผลึกได้ 2 รูปคือ ก. รอมบิกและมอนอคลินิก... ข. คิวบิกและรอมบิก ค. มอนอคลินิกและไตรคลินิก ง. ไตรคลินิกและคิวบิก ก

39. คำถาม 2.กำมะถันรอมบิกเรียกอีกชื่อว่าอย่างไร ก. กำมะถันแอลฟา.. ข. กำมะถันบีต้า ค. กำมะถันแลมดา ง. กำมะถันแกมมา ก

40. คำถาม 3. สมบัติของกำมะถันรอมบิกข้อใดต่อไปนี้ไม่ถูกต้อง ก. เป็นผลึกรูปสี่เหลี่ยมโปร่งใสสีเหลองอ่อน ข. มีความหนาแน่น 2.07 g/cm3 ค. นำไฟฟ้า ง. มีจุดหลอมเหลว 112.8 ๐C ค

41. คำถาม 4. กำมะถันมอนอคลินิกมีลักษณะอย่างไร ก. เป็นรูปสี่เหลี่ยม ข. เป็นรูปเข็ม ค. เป็นรูปวงกลม ง. เป็นรูปดาว ข

42. คำถาม 5. เมื่อเผากำมะถัน กำมะถันจะหลอมเหลวกลายเป็นของเหลวสีเหลืองอ่อนใสเรียกว่าเรียกกำมะถันนี้ว่าอะไร ก. กำมะถันไหล หรือ กำมะถันแลมดา ข. กำมะถันเหนียว ค. กำมะถันบีต้า ง. กำมะถันรอมบิก ก

43. คำถาม 6. โครงสร้างของคาร์บอนมี 3 ชนิดข้อใดต่อไปนี้ไม่ถูกต้อง ก. เพชร ข. แกรไฟต์ ค. ฟูลเลอรีน ง. ผลึก ง

44. คำถาม 7.ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง ก. เพชรมีลักษณะโครงสร้างเป็นชั้นๆ ข. แกรไฟต์มีลักษณะเป็นรูปทรงสี่หน้า ค. เพชรเป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุด ง. ฟูลเลอรีนพบในรูปของเพชร และแกรไฟต์ ง

45. คำถาม 8. โครงสร้างของฟอสฟอรัสแดงมีลักษณะอย่างไร ก. เป็นสายยาวคล้ายลูกโซ่ ข. เป็นโครงร่างตาข่าย ค. ประกอยด้วยฟอสฟอรัส 4 อะตอม ง. แตกออกเป็นสายๆละ 8 อะตอม ก

46. คำถาม 9.กำหนดขั้นตอนต่างๆดังนี้ 1. นำผงกำมะถันใส่ในหลอดทดลอง 2. เทสารละลายลงบนกระจกนาฬิกา 3. เติม cs2เขย่าจนผงละลายหมด 4. ตั้งทิ้งไว้ในตู้ควันเพื่อให้ cs2ระเหยจนหมด จงเรียงลำดับการเตรียมกำมะถันรอมบิกว่าข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง ก. 1,2,3,4 ข. 1,3,2,4 ค. 2,3,1,4 ง. 4,3,1,2 ข

47. คำถาม 10.ข้อใดต่อไปนี้ไม่ถูกต้อง ก. ฟอสฟอรัสขาวประกอยด้วยฟอสฟอรัส 4 อะตอม ข. เพชรเป็นโครงผลึกร่างตาข่าย ค. ฟอสฟอรัสดำมีจุดหลอมเหลว 610๐C ง. แกรไฟต์เป็นโครงร่างตาข่าย 2 มิติ ค