Chemistry Introduction

การศึกษาวิชาเคมี (เคมีคืออะไร) “การศึกษาสมบัติของสสาร และการเปลี่ยนแปลงของสสาร” แบ่งออกเป็น 5 สาขาหลัก ๆ ดังนี้ อนินทรีย์เคมี สมบัติของสารประกอบของธาตุ(Inorganic) อื่นๆ นอกเหนือจากคาร์บอนและ ไฮโดรเจน อินทรีย์เคมี สมบัติของสารประกอบของคาร์บอนและ (Organic) ไฮโดรเจน

การศึกษาวิชาเคมี เคมีเชิงฟิสิกส์ ทฤษฎีและความคิดรวบยอดต่าง ๆ ทาง ชีวเคมี สมบัติของสารประกอบในสิ่งมีชีวิต (Biochemistry) เคมีเชิงฟิสิกส์ ทฤษฎีและความคิดรวบยอดต่าง ๆ ทาง (Physical) เคมี เคมีวิเคราะห์ วิธีการวิเคราะห์ทางเคมี (Aalytical)

สมบัติของสสาร แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. สมบัติทางกายภาพ (Physical properties) สมบัติเฉพาะตัว ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสสาร เช่น สี ความหนาแน่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว เป็นต้น 2. สมบัติทางเคมี (Chemical properties) สมบัติที่ขึ้นกับองค์ประกอบทางเคมีของสารนั้น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทำให้เกิดสารใหม่ มีสมบัติต่างไปจาก เดิม เช่น การเผาไหม้ ปฏิกิริยาการสะเทิน

 การเผาไหม้ จัดเป็นสมบัติทางเคมี ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่น การเผาไหม้ของไม้ ไม้ + ก๊าซออกซิเจน  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ + ความร้อน สารที่มีในตอนแรก (สารตั้งต้น) แตกต่างกับสารที่เกิดขึ้นหลังการเปลี่ยนแปลง (ผลิตภัณฑ์) แสดงว่ามีสารใหม่เกิดขึ้น  การเผาไหม้ จัดเป็นสมบัติทางเคมี

การจำแนกสสาร

“การจำแนกลักษณะเนื้อสาร ใช้การมองด้วยตา ในการแยกเท่านั้น” “การจำแนกลักษณะเนื้อสาร ใช้การมองด้วยตา ในการแยกเท่านั้น” สารเนื้อเดียว องค์ประกอบกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน เช่น น้ำ อากาศ กระดาษ A4 ฯลฯ สารเนื้อผสม องค์ประกอบไม่กลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน สามารถแยก ส่วนประกอบต่าง ๆ ด้วยสายตาได้ เช่น พริกกะเกลือ คอนกรีต ดิน ฯลฯ

สารละลาย ( Solution ) เป็นสารไม่บริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ ตัวถูกละลาย (solute) ตัวทำละลาย (solvent) จุดเดือด , จุดหลอมเหลว ไม่คงที่ มีทั้ง 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เช่น น้ำเกลือ มีสถานะเป็นของเหลว ประกอบด้วย น้ำ  ตัวทำละลาย และ เกลือ  ตัวถูกละลาย อากาศ มีสถานะก๊าซ ประกอบด้วย ก๊าซไนโตรเจน  ตัวทำละลาย และ ก๊าซออกซิเจน, ก๊าซคาร์บอนได - ออกไซด์, ก๊าซเฉื่อยชนิดต่างๆ  ตัวถูกละลาย

สารบริสุทธิ์ ( Pure Substance ) สารเนื้อเดียว ที่มีองค์ประกอบเพียงชนิดเดียว จุดเดือด , จุดหลอมเหลว คงที่ จำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ ธาตุ (element) สารประกอบ (compound) ธาตุ หมายถึง สารบริสุทธิ์ที่ไม่สามารถแยกสลายเป็นสารอื่นได้อีก ด้วยวิธีการใด ๆ ทางเคมี

อาจจะแบ่งธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะได้ 3 ชนิด คือ ปัจจุบันมีธาตุบรรจุอยู่ในตารางธาตุแล้วกว่า 109 ธาตุ มีทั้งที่ พบในธรรมชาติ และสังเคราะห์ขึ้นมาใหม่ อาจจะแบ่งธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะได้ 3 ชนิด คือ

สัญลักษณ์ของธาตุ อักษรภาษาอังกฤษที่ใช้เขียนแทนชื่อของธาตุแต่ละชนิด มาจากอักษรตัวแรกในชื่อของธาตุ ( ภาษาอังกฤษ, กรีก หรือ ละติน ) ใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ ในกรณีที่อักษรตัวแรกเหมือนกัน ให้มีตัวอักษรตัวที่ 2 เขียนติดกัน แต่ต้องเป็นตัวพิมพ์เล็กเท่านั้น เช่น คาร์บอน  Carbon  C แคลเซียม  Calcium  Ca แคดเมียม  Cadmium  Cd

สารประกอบ เกิดจากการรวมตัวกันด้วยปฏิกิริยาเคมีของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป ด้วยอัตราส่วนที่คงที่ สามารถใช้วิธีการทางเคมีแยกสลายสารประกอบกลับมาเป็นธาตุที่เป็นองค์ประกอบได้ ไม่สามารถแยกสลายได้ด้วยวิธีทางกายภาพ เช่น น้ำ (H2O) เกิดจากธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม รวมกับธาตุออกซิเจน 1 อะตอม ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เกิดจากธาตุคาร์บอน 1 อะตอม รวมกับธาตุออกซิเจน 2 อะตอม

ธาตุ สารประกอบ ธาตุ สารประกอบ ธาตุ ธาตุ จงจำแนกว่าสสารที่กำหนดให้เป็นธาตุหรือสารประกอบ N CO O2 SO2 Br C4 ธาตุ สารประกอบ ธาตุ สารประกอบ ธาตุ ธาตุ

หน่วยย่อยของสสาร เราสามารถบอกลักษณะหน่วยย่อยของสสารออกเป็น 2 แบบ คือ 1. อะตอม (atom) หน่วยที่เล็กที่สุดของธาตุ (สสาร) และยังคงแสดงสมบัติต่าง ๆ ของธาตุนั้นได้ 2. โมเลกุล (molecule) หน่วยที่เล็กที่สุดของสารบริสุทธิ์ ที่ยังคงแสดงสมบัติต่าง ๆ ของสารนั้นได้ อาจจะประกอบด้วยอะตอมมากกว่า 1 อะตอม (โมเลกุลของธาตุ) หรือธาตุมากกว่า 1 ชนิดก็ได้ (โมเลกุลของสารประกอบ)

Model ของ อะตอมและโมเลกุล โมเลกุลของธาตุ O3 โมเลกุลของสารประกอบ H2O

โครงสร้างของอะตอม โครงสร้างของอะตอมประกอบ ด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ โครงสร้างของอะตอมประกอบ ด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ นิวเคลียส ประกอบด้วยอนุภาค 2 ชนิด ดังนี้ 1.1 โปรตอน (p) มีประจุ + 1.2 นิวตรอน (n) เป็นกลางทางไฟฟ้า (ไม่มีประจุ) อิเล็กตรอน (e) มีประจุ - วิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส

วิธีการแยกสารให้บริสุทธิ์ (วิธีทางกายภาพ) แยกของผสมระหว่างของแข็งกับของเหลว (ไม่ละลาย) วัสดุที่ใช้กรอง (กระดาษกรอง) มีขนาดรูพรุนที่เหมาะสม เช่น การแยกน้ำกะทิจากกากมะพร้าว, กรองตะกอนออกจากของเหลว เป็นต้น 1. การกรอง (filtration)

2. การตกผลึก (crystallization) แยกตัวถูกละลายออกจากสารละลายที่อิ่มตัวแบบยิ่งยวด สารที่แยกออกมาอยู่ในสถานะของแข็ง โดยอาศัยสมบัติของการะลายที่แตกต่างในสภาวะต่าง ๆ เช่น การตกผลึกสารส้ม 2. การตกผลึก (crystallization)

3. การกลั่น (distillation) 3.1 การกลั่นแบบธรรมดา แยกสารหรือตัวทำละลายที่ระเหยง่าย ออกจากตัวถูกละลายที่ระเหยยาก อาศัยความแตกต่างของจุดเดือด > 80 C เช่น การกลั่นแยกน้ำบริสุทธิ์ออกจากน้ำทะเล

3.2 การกลั่นลำดับส่วน แยกสารหรือตัวทำละลายที่ระเหยง่าย ทีละ 1 ชนิดออกจากสารละลาย สารที่มีจุดเดือดต่ำ ระเหยออกมาก่อน เช่น การกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม

3.3 การกลั่นด้วยไอน้ำ ไม่ให้ความร้อนแก่สารที่กลั่นโดยตรง ใช้ไอน้ำร้อนเข้าไปผสมกับสารที่ต้องการแยก สารที่ต้องการจะระเหยเป็นไอมาพร้อมกับไอน้ำ สารที่ออกมาต้องแยกชั้นกับน้ำ (ไม่ละลายน้ำ) เช่น การแยกน้ำมันหอมระเหยออกจากพืช

4. การสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) แยกสาร 2 ชนิดที่มีความ สามารถในการละลายต่างกัน โดยใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม ส่วนมากจะใช้น้ำ + ตัวทำละลายอินทรีย์ หลักการ like dissloves like เช่น การแยกน้ำมันออกจากเมล็ดพืช โดยใช้เฮกเซน

4. โครมาโทกราฟี (Chromatography) แยกสารที่มีสีและไม่มีสีออกจากกัน (ใช้สารปริมาณน้อย) แยกโดยอาศัยสมบัติการละลายและการดูดซับที่แตกต่างกันของสาร ใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม เป็นตัวเคลื่อนที่ไปละลายสารที่ต้องการแยก ให้ไหลผ่านตัวดูดซับ ตัวดูดซับ เช่น กระดาษ อลูมินา ซิลิกา ผงถ่าน เป็นต้น สารที่ละลายในตัวทำละลายนั้นได้ดี จะเคลื่อนที่ไปกับตัวทำละลายได้ไกล และถูกดูดซับไว้ได้น้อย มีหลายปะเภท แยกตามลักษณะการแยกหรือตัวดูดซับ 4. โครมาโทกราฟี (Chromatography)

โครมาโทกราฟีแบบต่าง ๆ

..The End..