ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ Chem203103 ของเหลว (Liquids) ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

เนื้อหา การจัดเรียงอนุภาคและสมบัติบางประการของของเหลวเทียบกับแก๊สและของแข็ง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค/โมเลกุล ความดันไอและจุดเดือดของของเหลว สมบัติของของเหลว แรงตึงผิว (surface tension) แคปิลลารีแอคชัน (capillary action) ความหนืด (viscosity) โครงสร้างและสมบัติของน้ำ (Structure and Properties of Water)

1. การจัดเรียงอนุภาคของสาร ความไม่เป็นระเบียบ (entropy) แก๊ส: เคลื่อนที่ตลอดเวลา มีแรงกระทำต่อกันน้อย ของเหลว: เคลื่อนที่ได้ ไหลได้ มีแรงกระทำต่อกันมาก ของแข็ง: เคลื่อนที่ไม่ได้ มีแรงกระทำต่อกันมากกว่า ของเหลว

ความสามารถในการเคลื่อนที่ ความสามารถในการถูก บีบอัด สถานะ ปริมาตร/ รูปร่าง ความหนาแน่น ความสามารถในการเคลื่อนที่ ความสามารถในการถูก บีบอัด แก๊ส ของเหลว ของแข็ง ปริมาตร/รูปร่างตามภาชนะ ที่บรรจุ ปริมาตร/รูปร่างแน่นอนแต่ตามภาชนะที่บรรจุ มีปริมาตร/รูปร่างที่แน่นอน ต่ำ ปานกลาง สูง อิสระสูง เคลื่อนไปมาได้ สั่นสะเทือน อยู่กับที่ ถูกบีบอัด ได้มาก ได้น้อย ไม่สามารถ

2. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Intermolecular Forces) Chem203103 2. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Intermolecular Forces) แรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (Intramolecular forces) A – B ∙∙∙∙∙∙∙∙∙ A – B แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Intermolecular forces) - Dipole-dipole - Dipole-induced dipole van der Waals forces - Dispersion - Ion-dipole - Hydrogen-bond ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

Dipole-Dipole Interactions Chem203103 Dipole-Dipole Interactions (a) Interaction of two polar molecules. (b) Interaction of many dipoles in a liquid. ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

(c) Interaction of many dipoles in a solid. Chem203103 (c) Interaction of many dipoles in a solid. ตัวอย่างโมเลกุลมีขั้ว (polar molecules) HCl, HBr, HI, H2S, H2O, CH3COOH, C6H12O6 ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

แรงระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้ว Chem203103 Ion-Dipole Interactions เช่น การละลายของ NaCl(s) ในน้ำ - + - + + - Na+ H2O Cl- H2O Dispersion Forces แรงระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้ว Nonpolar molecule Instantaneous dipole Induced dipole ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

General Chemistry: Chapter 13 Van der Waals Forces Instantaneous dipoles (permanent dipoles) Electrons move in an orbital to cause a polarization. Induced dipoles. Electrons move in response to an outside force. Dispersion or London forces. Instaneous dipole – induced dipole attraction. Related to polarizability. Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 13

Dispersion forces (London forces) มีอยู่ในอนุภาคทุกชนิดเกิดจาก Chem203103 Dispersion forces (London forces) มีอยู่ในอนุภาคทุกชนิดเกิดจาก instantaneous dipole-induced dipole polarizability ion-induced dipole dipole-induced dipole (ความสามารถในการกระจาย e- ) โดยทั่วไป สารที่มี molar mass มากกว่าจะมี dispersion forces มากกว่า ทำให้มีจุดหลอมเหลว (TM) สูงกว่า molar mass ใกล้เคียงกัน dispersion forces << dipole-dipole forces molar mass ต่างกันมาก dispersion forces >> dipole-dipole forces ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

จุดหลอมเหลวของโมเลกุลไม่มีขั้ว (nonpolar molecules) Chem203103 จุดหลอมเหลวของโมเลกุลไม่มีขั้ว (nonpolar molecules) สาร TM (oC) CH4 C2H6 CF4 -182.5 -183.3 -150.0 CCl4 CBr4 CI4 -23.0 90.0 171.0 ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร 11

ตัวอย่าง จงบอกชนิดของ intermolecular forces ของสารต่อไปนี้ Chem203103 ตัวอย่าง จงบอกชนิดของ intermolecular forces ของสารต่อไปนี้ HBr กับ H2S dipole-dipole forces, dispersion forces Cl2 กับ CBr4 dispersion forces ion-induced dipole forces, dispersion forces I2 กับ NO3- NH3 กับ C6H6 dipole-induced dipole forces, dispersion forces ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

Hydrogen bonding among water molecules. Chem203103 Hydrogen Bonding แรง dipole-dipole ระหว่าง H ในพันธะ O-H กับ N-H กับธาตุที่มีค่า electronegativity สูง เช่น O, N, F Hydrogen bonding among water molecules. ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

Hydrogen Bonding in HF and NH3 Chem203103 Hydrogen Bonding in HF and NH3 H H H N H H ● ● ● N H ● ● ● H H N ● ● ● H ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

โมเลกุลที่เกิด H-Bonds กับโมเลกุลน้ำ Chem203103 โมเลกุลที่เกิด H-Bonds กับโมเลกุลน้ำ CH3OH CH3CH2OH CH3COCH3 HCOOH CH3COOH CH3NH2 etc. CH3CH2OH CH2OHCH2OH CH2OHCHOHCH2OH ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

3. ความดันไอและจุดเดือดของของเหลว ความดันไอ (Vapour Pressure) เป็นความดันของไอสารที่อยู่เหนือของเหลวในสภาวะสมดุลไดนามิก (Rate of evaporation = Rate of condensation) อนุภาคของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวมาก การกลายเป็นไอเกิดยาก >>> ความดันไอต่ำ

จุดเดือด (Boiling point, Tb) ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคสูง การกลายเป็นไอเกิดยาก ความดันไอต่ำ และ จุดเดือดสูง

Chem203103 ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

4. สมบัติบางประการของของเหลว Some Properties of Liquids Chem203103 4. สมบัติบางประการของของเหลว Some Properties of Liquids Surface Tension พลังงานหรืองานที่ใช้ในการเพิ่มพื้นที่ผิวของของเหลว Capillary action - Cohesive Forces แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ชนิดเดียวกัน - Adhesive Forces แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ต่างชนิดกัน Viscosity (ความหนืด) แรงต้านทานการไหล ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

แรงตึงผิว Surface Tension Chem203103 แรงตึงผิว Surface Tension โมเลกุลภายในของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างกันในทุกทิศทาง โมเลกุลที่ผิวของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลด้านข้างและด้านล่างจึงเกิดแรงต้านเพื่อรักษาผิวไว้ ซึ่งมีค่าเท่ากับ surface tension Intermolecular forces Surface tension ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

adhesion > cohesion Chem203103 Capillary action การไหลขึ้นของน้ำในหลอด capillary การลดลงของปรอทในหลอด capillary adhesion > cohesion cohesion > adhesion ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

ความหนืด (viscousity) เป็นสมบัติเฉพาะของของเหลวในการต้านการไหลหรือการต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ของเหลวใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูง ก็จะมีความหนืดสูงด้วย Intermolecular forces มาก ความหนืดสูง

Viscosity of some common liquids at 20 oC Chem203103 Viscosity of some common liquids at 20 oC Liquid Viscosity (N s/m2) Acetone (C3H6O) Benzene (C6H6) Carbon tetrachloride (CCl4) Ethanol (C2H5OH) Diethyl ether (C2H5OC2H5) Glycerol (C3H8O3) Mercury (Hg) Water (H2O) Blood 3.16 x 10-4 6.25 x 10-4 9.69 x 10-4 1.20 x 10-3 2.33 x 10-4 1.49 1.55 x 10-3 1.01 x 10-3 4 x 10-3 ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

โครงสร้างและสมบัติบางประการของน้ำ (Structure and Some Properties of Water) ผลของ Hydrogen bond ต่อสถานะของน้ำ

Hydrogen Bonding in Ice Chem203103 Hydrogen Bonding in Ice ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

Density of Liquid Water Chem203103 Density of Liquid Water 1.00 g/mL ที่ 4OC 0.92 g/mL ที่ 0OC ผศ.ดร.อรอนงค์ อาร์คีโร

ประเมินการสอนของคณาจารย์โดยนักศึกษา สวัสดี