solid liquid and gas - mwit.ac.thwebmaster/mssql/data/chem/t2040101/solid liquid and... ·...

Solid Liquid GasMr.Soontorn Pornjumreon

Chemistry departmentMahidolwittayanusorn school

www.mwit.ac.th/~sp

ของแข็ง(Solid)

แรงยึดเหนี่ยวระหวาง

อนุภาคของของแข็งมากกวา

ของเหลวและแกส

ของแข็งมีรูปรางแนนอนไม

ขึ้นกับภาชนะที่บรรจุ

ของแข็งมีปริมาตรคงที่ที่

อุณหภูมิและความดันคงที่

อนุภาคของของแข็ง

ผลึก(Crystalline solid)

อนุภาคองคประกอบของของแข็ง

เรียงตัวอยางเปนระเบียบใน 3

มิต ิเชน กํามะถัน ฟอสฟอรัส

ของแขง็อสัณฐาน

(Amorphous solid)

อนุภาคองคประกอบกระจายกัน

อยูอยางไมเปนระเบยีบ เชน

แกว ยาง พลาสติก

การจัดเรียงอนภุาคของของแข็ง

การจัดเรียงอนภุาคของของแข็ง

แบบจําลองโมเลกุลกํามะถัน(S8) กํามะถนัรอมบิก

กํามะถนัมอนอคลินิก

การจัดเรียงอนภุาคของของแข็ง

ฟอสฟอรัสขาว ฟอสฟอรัสดํา

ฟอสฟอรัสแดง

ชนิดของผลึก

จําแนกผลึกตามชนิดของอนุภาคองคประกอบและ

แรงยึดเหนี่ยวระหวางอนุภาค

ผลึก

(Crystal)

ผลึกโมเลกุล

(MolecularCrystal)

ผลึกโคเวเลนต

(CovalentCryatal)

ผลึกไอออนกิ

(Ionic crystal)

ผลึกโลหะ

(Metallic crystal)

ชนิดของผลึก

ผลึกโมเลกุล

ผลึกโมเลกุล

โมเลกุลมีขั้ว

น้ําแข็ง

แอมโมเนีย

โมเลกุลไมมีขั้ว

แนพทาลีน

ไอโอดีน

ออน หรือแข็งปานกลาง

จุดหลอมเหลวต่ํา

ไมนําความรอน

ไมนําไฟฟา

โมเลกุลมีขั้ว

แรงดึงดูดระหวางขั้ว

พันธะไฮโดรเจน

โมเลกุลไมมีขั้ว

แรงลอนดอน

โมเลกุล

หรือ

อะตอม

ตัวอยางสมบัติทัว่ไป

ชนิดของพันธะ หรือแรงยึดเหนี่ยว

ชนิดของอนุภาค

ภายในผลึก

ผลึกโคเวเลนตรางตาขาย

ผลึกโคเวเลนตรางตาขาย

เพชร

แกรไฟต

ควอตซ

แข็ง

จุดหลอมเหลวสูง

สวนใหญไมนํา

ความรอนและไฟฟา

พันธะโคเวเลนตอะตอม

ตัวอยางสมบัติทั่วไป

ชนิดของพันธะ หรือ

แรงยึดเหนี่ยว

ชนิดของ

อนุภาค

ภายในผลึก

ผลึกไอออนิก

ผลึกไอออนิก

KNO3

AgClCaF2

MgCl2

แข็งเปราะ

จุดหลอมเหลวสูง

ไมนําความรอน

และไฟฟา

พันธะไอออนิกไอออน

ตัวอยางสมบัติทั่วไป

ชนิดของพันธะ หรือ

แรงยึดเหนี่ยว

ชนิดของ

อนุภาค

ภายในผลึก

ผลึกโลหะ

ผลึกโลหะ

เหล็ก

ทองแดง

โซเดียม

แมกนีเซียม

แข็ง

จุดหลอมเหลวสูง

นําความรอนและ

ไฟฟาไดดี

พันธะโลหะอะตอม

ตัวอยางสมบัติทั่วไป

ชนิดของพันธะ หรือ

แรงยึดเหนี่ยว

ชนิดของ

อนุภาค

ภายในผลึก

การเปลี่ยนสถานะของสาร

การระเหิด(Sublimation)

การเปลี่ยนสถานะจาก

ของแข็งกลายเปนไอโดย

ไมผานสถานะของเหลว เชน การระเหิดของไอโอดนี

การหลอมเหลว(Melting)

การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเปนของเหลว

การระเหย(Vaporization)

การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเปนไอ

เชน การระเหยของน้าํ

การควบแนน(Condensation)

การเปลี่ยนสถานะจากของไอกลายเปนของเหลว

การเยือกแข็ง(Freezing)

การเปลี่ยนสถานะจาก

ของเหลวกลายเปนของแข็ง

การพอกพูน(Deposition)

การเปลี่ยนสถานะจากไอกลายเปนของแข็งโดยไมผานของเหลว

แรงดึงผิว(Surface tention)

แรงที่ดึงผิวของของเหลวเขามาภายในเพื่อใหพื้นที่ผิวของ

ของเหลวเหลอืนอยที่สุด เรียกวา แรงดึงผิว

แรงดึงผิว(Surface tention)

น้ํา ปรอท

ความดันไอของของเหลว(Vapour pressure)

ความดนัของไอเหนือของเหลวขณะที่มีคาคงที่ เรียกวา ความดันไอของของเหลว

ความดันไอกับอุณหภูมิของของเหลว

จุดเดือด(boiling pont)

อุณหภูมิขณะที่ของเหลว

มีความดันไอเทากับความดัน

บรรยากาศ

ทฤษฎีจลนของแกส

โมเลกุลของแกสอยูหาง

กันมาก ทําใหแรงดึงดูดและแรงผลัก

ระหวางโมเลกลุนอย

มาก จนถือไดวาไมมีแรงกระทําตอกัน

แกสประกอบดวย

อนุภาคจํานวนมากที่มี

ขนาดเล็กมาก จนถือไดวาอนุภาคแกสไมมี

ปริมาตรเมื่อเทียบกับ

ขนาดภาชนะที่บรรจุ

ทฤษฎีจลนของแกส

โมเลกลุของแกสเคลือ่นที่อยางรวดเร็วในแนวเสนตรงเปนอสิระดวยอัตราเร็วคงที่และไมเปนระเบียบ จนกระทั่งชนกับโมเลกลุอืน่หรือชนกับผนังของภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางและอตัราเร็ว

ทฤษฎีจลนของแกส

โมเลกุลของแกสชนกันเองหรือชนกับผนงัภาชนะจะเกิดการถายโอน

พลังงานใหแกกัน แตพลังงานรวมของระบบมี

คาคงที่ เรียกวา การชนแบบยดืหยุน(elastic)

ทฤษฎีจลนของแกส

ณ อณุหภูมิเดียวกันโมเลกลุของแกสแตละโมเลกุล

เคลือ่นที่ดวยความเร็วไม

เทากัน แตจะมีพลังงานจลนเฉลี่ยเทากัน โดยที่พลังงานจลนเฉลี่ยของแกสจะแปร

ผันตรงกับอณุหภูมิเคลวิน

ปริมาตร อุณหภูมิ และความดันของแกส

ปริมาตรของแกส คือปริมาตรของภาชนะที่ใชบรรจุแกส ใชสัญลกัษณ Vอณุหภูมิ เปนมาตราสวนที่ใชบอกระดับความรอน ใชสัญลกัษณ T (เคลวิน) และ t (องศาเซลเซยีส)

T (K) = 273.15 + t (°C)ความดนั คือแรงที่กระทําตอหนึ่งหนวยพื้นที่ที่ตั้งฉากกับแรงนัน้ ใชสัญลกัษณ P

บาโรมิเตอร

Evangeliata Torricelliนักฟสิกสชาวอิตาลี

มาโนมิเตอร(Manometer)

P(gas)=h P(gas)=P(atm)

กฎของบอยล(Boyle’s Law)

ป ค.ศ.1662สรุปผลการทดลอง ดังนี้

“เมื่ออุณหภมูิและมวลของแกส

คงที่ปรมิาตรของแกสจะแปรผกผัน

กับความดนั”V ∝ 1/PVP = k

V1P1=V2P2=…..VnPnนักวิทยาศาสตรชาวอังกฤษ

กราฟแสดงความสัมพันธกฎของบอยล

กฎของชารลส(Charles’s Law)

ป ค.ศ.1787สรุปผลการทดลอง ดังนี้

“เมื่อความดันและมวลของแกส

คงที่ปรมิาตรของแกสจะแปรผันตรง

กับอุณหภมูิเคลวิน”V ∝ TV/T = k

V1/T1=V2/T2=…..Vn/Tnชารลส(J.Charles)นักวิทยาศาสตรชาวฝรั่งเศส

กราฟแสดงความสัมพันธกฎของชารลส

กฎรวมแกส

กฎของบอยล V ∝ 1/Pกฎของชารล V ∝ T

รวมกฎของบอยลและกฎของชารล

V ∝ T/PV = k.(T/P)

VP/T = kV1P1/T1 = V2P2/T2 =…..VnPn/Tn = k

กฎแกสสมบูรณ

กฎของบอยล V ∝ 1/Pกฎของชารล V ∝ T

กฎของอาโวกาโดร V ∝ n เมื่อ T และ P คงที่กฎแกสสมบูรณ V ∝ nT/P

V = R.(nT/P)PV = nRT

R คือคาคงที่ของแกส = 0.082 L.atm.mol-1.K-1

พฤติกรรมของแกสจริง

แกสจริง(Real gas) มีพฤติกรรมใกลเคียงแกสสมบูรณ(Ideal gas) เมือ ความดันต่ําและอุณหภมูิสูง (อุณหภมูิหองและความดัน 1 บรรยากาศ)

การแพรผานของเกรแฮม

การแพรผาน

(Effusion) คือกระบวนการที่แกสภายใตความ

ดันคาหนึ่งเคลื่อนที่ออกจาก

ภาชนะบรรจแุกสผานรูเล็กมากๆ ไปสูอีกภาชนะหนึ่งโดยโมเลกุล

ไมชนกัน

การแพรผานของเกรแฮม

กฎการแพรผานของเกรแฮม

“ที่อุณหภูมิและความดัน

เดียวกันอัตราการแพรผานของ

แกสจะเปนสัดสวนผกผันกับราก

ที่สองของมวลโมเลกุล”r ∝ 1/√M

r1/r2 = √M2/M1โทมัส เกรแฮม(T.Graham)

การทาํน้ําแข็งแหงCO2(g)

เพิ่มความดนัและลดอุณหภมูิ

CO2(l)+ ความชื้นทําใหปราศจากความชืน้

CO2(l)เพิ่มความดนั= 18 atm ลดอุณหภมูิ = -25°CอัดCO2(l)ผานรูพรุน

CO2(s) เรียกวา น้ําแข็งแหง

การทาํไนโตรเจนเหลว

ดูดอากาศเขาเครื่องอัดอากาศ

กําจัดแกส CO2 โดยใช NaOHแยกน้ํามันออก โดยผานเขาเครื่องกรองทําใหแหง โดยใชสารดูดความชื้นทําอากาศแหงใหมีอุณหภูมิลดลงถึง-

183°C แกส O2กลายเปนของเหลว

แยกออกกอน

ลดอุณหภูมิตอจนถึง-196°C ไดไนโตรเจนเหลวแยกออกมา