สารและการจำแนกสาร

สารและการจำแนกสาร

สาร  สารรอบตัวเรามีอยู่มากมายหลายชนิด ซึ่งมีสถานะต่าง ๆ กัน 3 สถานะ คือ ของเหลว ของแข็ง และก๊าซ สารรอบตัวเราแต่ละชนิดจะมีสมบัติต่างกัน เช่น สี กลิ่น รสชาติ การติดไฟ การละลายน้ำ ความเป็นกรด-เบส ความแข็ง-อ่อน เป็นต้น

การจำแนกสาร เมื่อใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์เราสามารถจำแนกสารออกเป็น 2 ประเภท คือ สารเนื้อเดียว  สารเนื้อผสม
1. สารเนื้อเดียว หมายถึง สารที่สังเกตเห็นเนื้อสารกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกันทั้งหมด แต่สารอาจมีองค์ประกอบชนิดเดียว หรือมากกว่า 1ชนิดก็ได้ และแสดงคุณสมบัติเหมือนกันตลอดทุกส่วนของสาร อาจมีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้
    สารบริสุทธิ์ คือสารเนื้อเดียว ที่ประกอบด้วยสารชนิดเดียวกันล้วน ๆ ได้แก่ ธาตุและสารประกอบซึ่งสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางเคมีคงที่
    ธาตุ จัดเป็นสารบริสุทธิ์เนื่องจากประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียว เช่น คาร์บอนไนไตรเจน ออกซิเจน เหล็ก เป็นต้น ปัจจุบันมีการค้นพบธาตุแล้วถึง 107 ธาตุ ซึ่งเป็นธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจำนวน 92 ธาตุ ส่วนที่เหลือ 15 ธาตุ เป็นนักวิทยาศาสตร์ สังเคราะห์ขึ้นนักวิทยาศาสตร์จำแนกธาตุออกเป็น 3 กลุ่มดังนี้
    • ธาตุโลหะ จะมีอะตอมจัดเรียงเป็นระเบียบและอยู่ชิดกัน อิเล็กตรอนแต่ละอะตอมในก้อนโลหะมีการเคลื่อนไหวอย่างอิสระทุกทิศทาง ทำให้โลหะนำไฟฟ้าได้ดี ในภาวะปกติ โลหะจะมีสถานะเป็นของแข็ง เช่นทองคำ เงิน เหล็ก ดีบุก อลูมิเนียม
คุณสมบัติของโลหะ
1. นำไฟฟ้าได้ดี
2. นำความร้อนได้ดี
3. สามารถขัดให้ขึ้นเงาเป็นมันวาว
4. เสียงสะท้อนจากการเคาะดังกังวาน
5. ตีให้ยืดเป็นเส้น เป็นแผ่น หรือโค้งได้
6. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือนสูง
    • กึ่งโลหะ จะมีสมบัติบางประการคล้ายกับโลหะ และมีสมบัติบางประการคล้ายอโลหะ เป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง เช่น พลวง สารหนู ซิลิกอน โบรอน ธาตุกึ่งโลหะนี้มีผิววาวเหมือนโลหะแต่มีความเปราะเหมือนอโลหะ
    • อโลหะ จะมีอะไตอมที่ไม่อยู่อย่างอิสระ แต่มีการรวมตัวกันในรูปโมเลกุล และเนื่องจากโลหะไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ อะโลหะจึงไม่นำไฟฟ้า ในสภาวะปกติจะพบ อโลหะทั้งที่มีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ (ส่วนใหญ่จะอยู่ในสถานะของแข็งและก๊าซ) เช่น กำมะถัน ฟอสฟอรัส คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน
คุณสมบัติของอโลหะ
1. ไม่นำไฟฟ้า
2. นำความร้อนได้ดี
3. มีความมันวาวน้อย
4. เสียงสะท้อนจากการะเคาะไม่ดังกังวาน
5. หักง่ายและเปราะ
6. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ

2. สารประกอบ คือสารที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกันตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมตัวกันในสัดส่วนที่แน่นอนด้วยปฏิกิริยาทางเคมี กลายเป็นสารชนิดใหม่ ที่มีสมบัติแตกต่างไปจากธาตุที่เป็นองค์ประกอบ ตัวอย่างสารประกอบที่นักเรียนรู้จักในชวิตประจำวัน เช่น น้ำ เกลือแกง น้ำส้มสายชู น้ำตาลทราย น้ำแอมโมเนีย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซน์ กรดและเบสต่าง ๆ เป็นต้น
    สารละลาย หมายถึง สารเนื้อเดียวที่เกิดจากสารตั้งแต่ 2ชนิดขึ้นไปมาผสมรวมกัน โดยอัตราของการผสมไม่คงที่ และสารที่เกิดจากการผสมนี้จะแสดงคุณสมบัติที่ไม่คงที่

    องค์ประกอบของสารละลาย  สารละลายอาจเกิดจากของเหลวละลายในของเหลว หรือของแข็งละลายในของเหลวนอกจากนี้ยังมีสารละลายที่ได้จากของแข็งละลายในของแข็ง เช่น โลหะผสมพวกนากและทองเหลือง เป็นต้น ส่วนสารละลายที่ได้จากก๊าซละลายในของเหลว เช่น น้ำโซดา ซึ่งเป็นสารละลายที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ในน้ำ จึงกล่าวได้ว่าเราสามารถพบสารละลายได้ทั้ง 3 สถานะ
อย่างไรก็ตาม ก็สารละลายทุกประเภทต้องมีองค์ประกอบอยู่ 2 ส่วน คือ ตัวทำละลายและตัวถูกละลาย ซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้

ตัวทำละลายและตัวถูกละลาย
ในการพิจารณาว่าสารใดเป็นตัวละลายและตัวถูกละลายของสารละลายใด ๆ นั้น มีหลักในการพิจารณาดังนี้
1. ถ้าทั้งตัวทำละลายและตัวถูกละลายมีสถานะเดียวกับสารละลายสารที่มีปริมาณมากที่สุดจะเป็นตัวทำละลาย สำหรับตัวถูกละลายจะเป็นสารที่มีปริมาณน้อยกว่าเช่น แอลกอฮอล์ 70% ซึ่งแสดงว่าสารละลายมีแอลกอฮอล์ 70 ส่วนผสมอยู่กับน้ำ 30 ส่วน แสดงว่าแอลกอฮอล์นั้นเป็นตัวทำละลาย ส่วนน้ำเป็นตัวถูกละลาย
2. ถ้าตัวทำละลายและตัวถูกละลายมีสถานะต่างกัน สารที่มีสถานะเดียวกับสารละลายจะเป็นตัวทำละลาย สำหรับการที่มีสถานะต่างกับสารละลายเป็นตัวถูกละลาย เช่น น้ำเชื่อม ประกอบด้วยน้ำกับน้ำตาล น้ำเป็นสถานะเดียวกับน้ำเชื่อม นึงเป็นตัวทำละลาย น้ำตาลมีสถานะต่างกับน้ำเชื่อม จึงเป็นตัวถูกละลาย

สารคอลลอยด์  เป็นสารเนื้อผสมที่มีความกลมกลืนจนไม่อาจจัดเป็นสารเนื้อเดียวหรือเนื้อผสมได้อย่างแน่นอน มีขนาดอนุภาคเล็กกว่าสารแขวนแต่ใหญ่กว่าสารละลาย ทำให้มองเห็นสารเป็นเนื้อเดียวอนุภาคของสารจะกระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นสารอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งอาจมีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้
    ตัวอย่างของสารคอลลอยด์ เช่น น้ำนม น้ำสลัด น้ำกะทิ ควันบุหรี่ ฝุ่นละอองในอากาศ และสีทาบ้าน เป็นต้น คอลลอยด์บางชนิดเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่บางชนิดเราสามารถทำให้เกิดขึ้นได้จากผสมสารขึ้น 2 ชนิดที่ไม่รวมตัวกันเข้าด้วยกัน แล้วนำสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวประสานเราเรียกว่า “อิมัลซิฟายเออร์” และเรียกคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นด้วยวิธีนี้ว่า “อิมัลชัล” ตัวอย่างเช่น น้ำสลัด ซึ่งประกอบด้วยน้ำมันพืชกับน้ำส้มสายชู โดยไม่มีไข่แดงเป็นอิมัลซิฟายเออร์
    สารคอลลอยด์สามารถปรากฎการณ์ “การกระเจิงของแสง” คือ เมื่อมีแสงผ่านสารคอลลอยด์ แสงจะเกิดการหักเห เนื่องจากแสงไม่สามารถทะลุผ่านได้ สารคอลลอยด์มีอนุภาคที่เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-7-10-4 เซนติเมตรโดยอนุภาคเหล่านี้สามารถผ่านรูกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถผ่านรูถุงเซลโลเฟนได้

สารแขวนลอย  เป็นสารเนื้อที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ ทำให้สามารถเห้นส่วนผสมได้อย่างชัดเจนเมื่อทิ้งไว้จะตกตะกอนและสามารถแยกสารที่แขวนลอยอยู่ในสารเนื้อผสมออกมาได้ด้วยการกรองตัวอย่างของสารแขวนลอย เช่น น้ำแห้ง น้ำโคลน เป็นต้น สารแขวนลอยที่อนุภาคที่เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 10-4 เซนติเมตร ซึ่งไม่สามารถผ่านรูกระดาษกรองได้

ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง