ผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุเมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับศูนย์

ผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุเมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับศูนย์

เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Issac Newton) นักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษ ได้สรุปเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุทั้งที่อยู่ในสภาพอยู่นิ่งและในสภาพเคลื่อนที่เป็นกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ซึ่งสามารถทำให้เราเข้าใจการเคลื่อนที่ต่างๆ ได้ทั้งหมด กฎของนิวตันมี 3 ข้อ ได้แก่
       1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเฉื่อย (inertia law) กล่าวว่า “วัตถุจะคงสภาพอยู่นิ่ง หรือสภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวในแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ” หรือสรุปเป็นสมการ ดังนี้

จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันอธิบายได้ว่า ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็ยังคงอยู่นิ่งเช่นเดิมต่อไป หรือถ้ามีแรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามกันจะพบว่า วัตถุยังคงหยุดนิ่งเช่นเดิม จึงสรุปได้ว่า “วัตถุที่อยู่นิ่งถ้าไม่มีแรงภายนอก อื่นใดมากระทำต่อวัตถุหรือมีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุ แต่แรงลัพธ์เหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ววัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพนิ่งไว้อย่างเดิม” ดังรูป

หรือถ้าพิจารณาวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่บนพื้นระดับราบลื่นซึ่งไม่มีแรงภายนอกใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวค่าหนึ่ง หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ โดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกัน จะพบว่า วัตถุยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นต่อไป จึงสรุปได้ว่า ” วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือถ้ามีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุแต่แรงลัพธ์ของแรงเหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ว วัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป” ดังรูป

จากที่กล่าวมาแล้วข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า “ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่กล่าวคือ ถ้าเดิมวัตถุอยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งตลอดไปแต่ถ้าเดิมวัตถุกำลังเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งวัตถุนั้นก็จะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปในแนวตรงตามทิศทางเดิมด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป”
      2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเร่ง ถ้ามวลของวัตถุคงตัวแต่เปลี่ยนขนาดของแรง (F) ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะมากขึ้นด้วยจึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ เมื่อมวลคงตัวเขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

และถ้าแรงลัพธ์ (F) ที่กระทำต่อวัตถุคงตัว แต่ถ้าเปลี่ยนมวล (m)ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะลดลง จึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

จากข้างต้นสรุปได้ว่า ความเร่ง (a) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรง (F) ดังนั้นอัตราส่วนของแรงกับความเร่งจะเป็นค่าคงที่ซึ่งตรงกับมวล (m) ของวัตถุ เขียนเป็นความสัมพันธ์จะได้

ดังนั้น จึงสรุปเป็นกฎข้อที่สองของนิวตัน ได้ว่า “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิดความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และจะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”
ตัวอย่างที่ 1 ถ้าออกแรง 8 นิวตัน กระทำกับวัตถุมวล 32 กิโลกรัม วัตถุจะมีความเร่งเท่าใด

ตัวอย่างที่ 2 มวล 10 กิโลกรัม ต้องการให้เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 6 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง จะต้องออกแรงกระทำเท่าใด

           3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งและสองของนิวตันจะอธิบายสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ ซึ่งจากการศึกษาในขณะที่มีแรงมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำนั้นด้วย เช่น เมื่อเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริง เราจะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงก็ดึงมือเราด้วยและยิ่งเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงด้วยแรงมากขึ้นเท่าใดเราก็จะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงยิ่งดึงมือเราไปมากขึ้นเท่านั้น ดังรูป

จากตัวอย่างจะพบว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นก็จะออกแรงโต้ตอบในทิศทางตรงข้ามกับแรงที่มากระทำ ซึ่งแรงทั้งสองแรงนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เราเรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า “แรงกิริยา” (action force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า “แรงปฏิกิริยา” (reaction force) แรงทั้งสองนี้จึงเรียกรวมกันว่า “แรงกิริยา-แรงปฏิกิริยา” (action-reaction) จึงสรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยากับแรงปฏิกิริยาได้เป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน ได้ว่า “แรงกิริยาทุกแรงต้องมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามกันเสมอ”หรือ action = reaction หมายความว่า เมื่อมีแรงกิริยากระทำต่อวัตถุใดก็จะมีแรงปฏิกิริยาจากวัตถุนั้นโดยมีขนาดแรงเท่ากันแต่กระทำกับวัตถุคนละก้อนเสมอ จึงนำแรงกิริยามาหักล้างกับแรงปฏิกิริยาไม่ได้ เช่น กรณีรถชนสุนัข แรงกิริยา คือ แรงที่รถชนสุนัข จึงทำให้สุนัขกระเด็นไป ในขณะเดียวกันจะมีแรงปฏิกิริยา ซึ่งเป็นแรงที่สุนัขชนรถ จึงทำให้รถบุบ จะเห็นว่าเสียหายทั้ง 2 ฝ่าย แสดงว่าแรงไม่หักล้างกัน ดังรูป

    ข้อควรจำ    ลักษณะสำคัญของแรงกิริยาแรงปฏิกิริยา
1. จะเกิดขึ้นพร้อมๆกันเสมอ
2. มีขนาดเท่ากัน
3. มีทิศทางตรงข้ามกัน
4. กระทำต่อวัตถุคนละก้อน
     1. จะเกิดขึ้นพร้อมๆกันเสมอ
     2. มีขนาดเท่ากัน
     3. มีทิศทางตรงข้ามกัน
     4. กระทำต่อวัตถุคนละก้อน

ความเร่ง

วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เปลี่ยนแปลงเป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เมื่อแรงลัพธ์มีค่าไม่เท่ากับศูนย์กระทำต่อวัตถุ วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งซึ่งมีทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์

    ความเร่ง คือ ความเร็วที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา หรืออัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วต่อหนึ่งหน่วยเวลาแทนด้วย a มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทีกำลังสองหรือ m/s2
    ความเร่งเป็นปริมาณเวกเตอร์จึงมีทั้งขนาดและทิศทาง  วัตถุต่าง ๆ จะตกสู่พื้นโลกด้วยความเร่ง 9.8 m/s2 หรือประมาณ 10 m/s2 ในทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก
    กรณีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ที่มีความเร่ง จะไม่มีความเร่งหรือความเร่งเป็น 0 
การคำนวณ เมื่อวัตถุมีแรงลัพธ์มากระทำ

ถ้าพิจารณาเฉพาะวัตถุใดต้องคิดเฉพาะว่าวัตถุนั้นถูกแรงอะไรกระทำไม่ต้องคำนึงถึงว่าวัตถุนั้นไปกระทบต่อวัตถุอื่น
1. กำหนดทิศ (เขียนทิศ) ของการเคลื่อนที่ของมวลแต่ละก้อน
2. ถ้ามีแรงที่ไม่อยู่ในแนวการเคลื่อนที่ต้องแตกแรงเข้าสู่แกนตั้งฉาก
โดย แกนหนึ่งอยู่ในแนวเดียวกันกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ  และ
อีกแกนหนึ่งเป็นแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ แรงที่อยู่ในแกนนี้
ไม่ต้องนำมาพิจารณา เพราะไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่
3. แทนค่าแรงต่างๆ ในสมการ      
โดยให้ แรงที่มีทิศเดียวกันกับความเร่งเป็นบวกเสมอ
แรงที่มีทิศตรงข้ามเป็นลบ และต้องใช้มวลทั้งระบบ
4. เมื่อคิดทั้งระบบแรงตึงเชือกเป็นแรงภายในระบบไม่ต้องนำมาคำนวณ
5. แรงตึงเชือก เชือกเส้นเดียวกันแรงตึงย่อมเท่ากันและมีทิศพุ่งออกจากจุด
ที่เราพิจารณาเสมอ
6. แรงเสียดทาน (f) คือแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุมีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
7. น้ำหนัก มีทิศลงเสมอ

ที่มา : https://sites.google.com/site/sciroom23101/iunite1/page1

ที่มา:http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/10/Force/Force/newtonAppsum.htm

ขนาดและทิศทางของแรง

ขนาดและทิศทางของแรง

ความหมายของแรง

แรง หมายถึง อำนาจภายนอกที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสถานะได้ เช่นทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ไป ทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่แล้วเคลื่อนที่เร็วหรือช้าลง ทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนทิศตลอดจนทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนขนาดหรือรูปทรงไปจากเดิมได้แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ที่มีทั้งขนาดและทิศทางการรวมหรือหักล้างกันของแรงจึงต้องเป็นไปตามแบบเวกเตอร์

เวกเตอร์ของแรง

ปริมาณบางปริมาณที่ใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวันบอกเฉพาะขนาดเพียงอย่างเดียวก็ได้ความหมายสมบูรณ์แล้ว แต่บางปริมาณจะต้องบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ ปริมาณในทางฟิสิกส์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. ปริมาณสเกลาร์ (scalar quantity) คือ ปริมาณที่บอกแต่ขนาดอย่างเดียวก็ได้ความหมายที่สมบูรณ์ โดยไม่ต้องบอกทิศทาง เช่น เวลา ระยะทาง มวล พลังงาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลัพธ์ของปริมาณสเกลาร์ทำได้โดยอาศัยหลักทางพีชคณิต คือ ใช้วิธีการบวก ลบ คูณ หาร

2. ปริมาณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปริมาณที่ต้องการบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ เช่น ความเร็ว ความเร่ง การกระจัด โมเมนตัม แรง ฯลฯ

ลักษณะที่สำคัญของปริมาณเวกเตอร์

1. สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ การแสดงขนาดและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์จะใช้ลูกศรแทน โดยขนาดของปริมาณเวกเตอร์แทนด้วยความยาวของลูกศรและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์แทนด้วยทิศทางของหัวลูกศร สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ ใช้ตัวอักษรมีลูกศรครึ่งบนชี้จากซ้ายไปขวาแสดงปริมาณเวกเตอร์ ดังรูป

จากรูป เวกเตอร์ A มีขนาด 4 หน่วย ไปทางทิศตะวันออก

เวกเตอร์ B มีขนาด 3 หน่วย ไปทางทิศใต้

2. เวกเตอร์ที่เท่ากัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะเท่ากันก็ต่อเมื่อมีขนาดเท่ากันและทิศทางไปทางเดียวกัน ดังรูป

จากรูป เวกเตอร์ A เท่ากับ เวกเตอร์ B เขียนเป็นสัญลักษณ์

เวกเตอร์ C เท่ากับ เวกเตอร์ D เขียนเป็นสัญลักษณ์

3. เวกเตอร์ตรงข้ามกัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงข้ามกันก็ต่อเมื่อ เวกเตอร์ทั้งสองมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน ดังรูป

จากรูป เวกเตอร์ A ตรงข้ามกับเวกเตอร์ B เขียนเป็นสัญลักษณ์ ได้ว่า

เวกเตอร์ C ตรงข้ามกับเวกเตอร์ D เขียนเป็นสัญลักษณ์ ได้ว่า

ข้อควรทราบ ในการหาผลลัพธ์ของปริมาณเวกเตอร์ ทำได้โดยอาศัยวิธีการทางเวกเตอร์ ซึ่งต้องหาผลลัพธ์ทั้งขนาดและทิศทาง การหาผลลัพธ์ของแรงหลายแรง การรวมแรงซึ่งมีหลายแรงเพื่อจะหาแรงลัพธ์เพียงแรงเดียว นิยมใช้สัญลักษณ์ เรียกว่า

แทน เพื่อรวมผลบวกที่มีแรงหลายๆ ค่า เช่น

กระทำพร้อม ๆ กันที่จุดเดียว ดังนี้

การรวมแรง คือ การหาค่าแรงลัพธ์ () ของแรงย่อยทั้งหมด มีวิธีการหาเหมือนกันกับเวกเตอร์ลัพธ์ เพราะแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งอาจสรุปวิธีการหาแรงลัพธ์ได้ดังนี้

1. โดยวิธีการวาดรูปแบบหางต่อหัว การหาแรงลัพธ์ด้วยวิธีการนี้ทำได้โดยนำหางของแรงที่สองไปต่อกับหัวลูกศรของแรงแรกและนำหางของแรงที่สามไปต่อกับหัวของแรงที่สอง ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทุกแรง แรงลัพธ์ที่ได้ คือ แรงที่ลากจากหางของแรงแรกไปยังหัวของแรงสุดท้าย ดังรูป

2. โดยวิธีการคำนวณ ใช้หาแรงลัพธ์ของแรงย่อยที่มี 2 แรง

1) แรงสองแรงไปในทางเดียวกัน แรงลัพธ์มีขนาดเท่ากับผลบวกของแรงทั้งสอง ส่วนทิศทางของแรงลัพธ์ไปทิศทางเดียวกับแรงทั้งสอง ดังรูป

ผลของแรงลัพธ์ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

วัตถุต่างๆ เมื่อมีแรงมากระทำ วัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพเดิมใน 3 ลักษณะ คือ

1. มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง

2. มีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

3. มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาด

เมื่อแรงที่กระทบต่อวัตถุแตกต่างกัน ย่อมทำให้ผลของการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปด้วย ถ้าแรงที่กระทำมีค่ามาก การเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นผลของแรงนั้นย่อมมีการเปลี่ยนแปลงมากด้วย

ในชีวิตประจำวัน การที่วัตถุมีการเปลี่ยนแปลงต่างๆ จะเกิดจากอิทธิพลของแรง แรงที่พบตามธรรมชาติมีอยู่มากมายหลายชนิด ซึ่งก็มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของวัตถุได้แตกต่างกัน

ข้อควรทราบ

– แรงที่กระทำไปในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น

– แรงที่กระทำไปในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วลดลง

การเคลื่อนที่

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Issac Newton) นักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษ ได้สรุปเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุทั้งที่อยู่ในสภาพอยู่นิ่งและในสภาพเคลื่อนที่เป็นกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ซึ่งสามารถทำให้เราเข้าใจการเคลื่อนที่ต่างๆ ได้ทั้งหมด กฎของนิวตันมี 3 ข้อ ได้แก่

1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเฉื่อย (inertia law) กล่าวว่า “วัตถุจะคงสภาพอยู่นิ่ง หรือสภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวในแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ” หรือสรุปเป็นสมการ ดังนี้

จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันอธิบายได้ว่า ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็ยังคงอยู่นิ่งเช่นเดิมต่อไป หรือถ้ามีแรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามกันจะพบว่า วัตถุยังคงหยุดนิ่งเช่นเดิม จึงสรุปได้ว่า “วัตถุที่อยู่นิ่งถ้าไม่มีแรงภายนอก อื่นใดมากระทำต่อวัตถุหรือมีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุ แต่แรงลัพธ์เหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ววัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพนิ่งไว้อย่างเดิม” ดังรูป

หรือถ้าพิจารณาวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่บนพื้นระดับราบลื่นซึ่งไม่มีแรงภายนอกใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวค่าหนึ่ง หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ โดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกัน จะพบว่า วัตถุยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นต่อไป จึงสรุปได้ว่า ” วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือถ้ามีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุแต่แรงลัพธ์ของแรงเหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ว วัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป” ดังรูป

จากที่กล่าวมาแล้วข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า “ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่กล่าวคือ ถ้าเดิมวัตถุอยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งตลอดไปแต่ถ้าเดิมวัตถุกำลังเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งวัตถุนั้นก็จะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปในแนวตรงตามทิศทางเดิมด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป”

2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเร่ง ถ้ามวลของวัตถุคงตัวแต่เปลี่ยนขนาดของแรง (F) ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะมากขึ้นด้วยจึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ เมื่อมวลคงตัวเขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

และถ้าแรงลัพธ์ (F) ที่กระทำต่อวัตถุคงตัว แต่ถ้าเปลี่ยนมวล (m)ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะลดลง จึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

จากข้างต้นสรุปได้ว่า ความเร่ง (a) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรง (F) ดังนั้นอัตราส่วนของแรงกับความเร่งจะเป็นค่าคงที่ซึ่งตรงกับมวล (m) ของวัตถุ เขียนเป็นความสัมพันธ์จะได้

ดังนั้น จึงสรุปเป็นกฎข้อที่สองของนิวตัน ได้ว่า “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิดความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และจะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

ตัวอย่างที่ 1 ถ้าออกแรง 8 นิวตัน กระทำกับวัตถุมวล 32 กิโลกรัม วัตถุจะมีความเร่งเท่าใด

ตัวอย่างที่ 2 มวล 10 กิโลกรัม ต้องการให้เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 6 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง จะต้องออกแรงกระทำเท่าใด

3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งและสองของนิวตันจะอธิบายสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ ซึ่งจากการศึกษาในขณะที่มีแรงมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำนั้นด้วย เช่น เมื่อเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริง เราจะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงก็ดึงมือเราด้วยและยิ่งเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงด้วยแรงมากขึ้นเท่าใดเราก็จะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงยิ่งดึงมือเราไปมากขึ้นเท่านั้น ดังรูป

จากตัวอย่างจะพบว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นก็จะออกแรงโต้ตอบในทิศทางตรงข้ามกับแรงที่มากระทำ ซึ่งแรงทั้งสองแรงนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เราเรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า “แรงกิริยา” (action force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า “แรงปฏิกิริยา” (reaction force) แรงทั้งสองนี้จึงเรียกรวมกันว่า “แรงกิริยา-แรงปฏิกิริยา” (action-reaction) จึงสรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยากับแรงปฏิกิริยาได้เป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน ได้ว่า “แรงกิริยาทุกแรงต้องมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามกันเสมอ”หรือ action = reaction หมายความว่า เมื่อมีแรงกิริยากระทำต่อวัตถุใดก็จะมีแรงปฏิกิริยาจากวัตถุนั้นโดยมีขนาดแรงเท่ากันแต่กระทำกับวัตถุคนละก้อนเสมอ จึงนำแรงกิริยามาหักล้างกับแรงปฏิกิริยาไม่ได้ เช่น กรณีรถชนสุนัข แรงกิริยา คือ แรงที่รถชนสุนัข จึงทำให้สุนัขกระเด็นไป ในขณะเดียวกันจะมีแรงปฏิกิริยา ซึ่งเป็นแรงที่สุนัขชนรถ จึงทำให้รถบุบ จะเห็นว่าเสียหายทั้ง 2 ฝ่าย แสดงว่าแรงไม่หักล้างกัน ดังรูป

ข้อควรจำ ลักษณะสำคัญของแรงกิริยาแรงปฏิกิริยา

1. จะเกิดขึ้นพร้อมๆกันเสมอ

2. มีขนาดเท่ากัน

3. มีทิศทางตรงข้ามกัน

4. กระทำต่อวัตถุคนละก้อน

แรง (force) เป็นสิ่งที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่าง เปลี่ยนทิศทาง เกิดการเคลื่อนที่หรือหรือหยุดนิ่งได้ แรงสามารถเปลี่ยนความเร็วของวัตถุได้ หรือกล่าวได้ว่าแรงทำให้วัตถุเกิดความเร่ง

ถ้ามีแรงขนาดเท่ากันกระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้าม อาจจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของวัตถุ แต่ไม่มีการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ลักษณะของแรง แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทั้งขนาดและทิศทาง มีหน่วยเป็นนิวตัน (N) ใช้สัญลักษณ์ Fเขียนแทนแรง การเขียนสัญลักษณ์ของแรงที่บอกทิศทางของแรงด้วยนั้น จะใช้ความยาวของเส้นตรงแทนขนาด และใช้หัวลูกศรแทนทิศทางของแรง เรียกว่า เวกเตอร์ของแรง

ที่มา : https://sites.google.com/site/tukbenz/ray-laxeiyd-neuxha/khwam-hmay-khxng-khnad-laea-thisthang-khxng-raeng

ที่มา : https://chainsorrowful.wordpress.com/

แรงที่กระทำต่อวัตถุ

แรงที่กระทำต่อวัตถุ

แรงและแรงลัพธ์

แรง (Force) หมายถึง สิ่งที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้ เช่น ทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่เคลื่อนที่เร็วหรือช้าลง ทำให้วัตถุเปลี่ยนทิศทาง รวมทั้งทำให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดได้
ปริมาณทางฟิสิกส์ มี 2 ชนิด คือ

  • ปริมาณเวกเตอร์ (vector quality) หมายถึง ปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง
  • ปริมาณสเกลาร์ (scalar quality) หมายถึง ปริมาณที่มีแต่ขนาดอย่างเดียว ไม่มีทิศทาง

แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ เนื่องจากมีทั้้งขนาดและทิศทาง สัญลักษณ์ของแรงคือ F หน่วยของแรง คือนิวตัน (N) เช่น แรง 1 นิวตัน หมายความว่า ขนาดของแรงที่ทำให้มวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ตามแนวแรงด้วยความเร็วที่เปลี่ยนไป 1 เมตรต่อวินาที

ปริมาณเวกเตอร์

1. สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ ขนาดและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์จะแสดงด้วย
ลูกศร โดยขนาดแทนด้วยความยาวของลูกศรและทิศทางแทนด้วยทิศทางของหัวลูกศร อย่างการเขียนเวกเตอร์ของแรงจะใช้ความยาวของส่วนเส้นตรงแทนขนาดของแรงและหัวลูกศรแสดงทิศทางของแรง

2. เวกเตอร์ที่เท่ากัน เมื่อมีขนาดเท่ากันและทิศทางไปทางเดียวกัน เวกเตอร์จะเท่ากัน

3. เวกเตอร์ตรงข้ามกัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงข้ามกัน เมื่อเวกเตอร์มีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน

การหาผลลัพธ์ของแรงหลายแรง
การหาผลลัพธ์ของแรงมาจากการรวมแรงหลายแรงให้เป็นแรงเดียว มีหลายวิธี ดังนี้

1. การวาดรูปแบบหางต่อหัว โดยนำหางของแรงที่ 2 ไปต่อหัวลูกศรของแรงแรก และนำหางของแรงที่ 3 ไปต่อหัวแรงที่ 2 ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทุกแรง จะได้แรงลัพธ์ นั่นคือแรงที่ลากจากหางของแรงแรกไปที่หัวของแรงสุดท้าย

2. การคำนวณ

  • เมื่อแรง 2 แรงสวนทางกัน แรงลัพธ์มีขนาดเท่ากับผลต่างของแรงทั้งสอง และทิศทางของแรงลัพธ์ไปทางแรงที่มีขนาดมาก

  • เมื่อแรง 2 แรงไปในทางเดียวกัน ให้นำแรงทั้ง 2 มาบวกกันจะได้ขนาดของแรงลัพธ์ ส่วนทิศทางของแรงลัพธ์ก็ไปทิศทางเดียวกับแรงทั้งสอง

  • เมื่อมีแรงหลาย ๆแรงมากระทำกับวัตถุ หาได้โดยวิธีการแตกแรงเข้าสู่แกนตั้งฉาก

ผลของแรงลัพธ์ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุจะทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง ความเร็ว รวมทั้งรูปร่างและขนาด และถ้ามีแรงมากระทำมาก ก็จะทำให้การเปลี่ยนแปลงของวัตถุมากด้วย ซึ่งแรงที่กระทำในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น ส่วนแรงที่กระทำในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่จะทำให้วัตถุมีความเร็วลดลง

1. ชนิดของแรง 
  1.1 แรงย่อย 
คือ แรงที่เป็นส่วนประกอบของแรงลัพธ์
1.2 แรงลัพธ์ คือ แรงรวมซึ่งเป็นผลรวมของแรงย่อย ซึ่งจะต้องเป็นการรวมกันแบบปริมาณเวกเตอร์
1.3 แรงขนาน คือ แรงที่ที่มีทิศทางขนานกัน ซึ่งอาจกระทำที่จุดเดียวกันหรือต่างจุดกันก็ได้ มีอยู่ 2 ชนิด
– แรงขนานพวกเดียวกัน หมายถึง แรงขนานที่มีทิศทางไปทางเดียวกัน
– แรงขนานต่างพวกกัน หมายถึง แรงขนานที่มีทิศทางตรงข้ามกัน
1.4 แรงหมุน หมายถึง แรงที่กระทำต่อวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่โดยหมุนรอบจุดหมุน ผลของการหมุนของ เรียกว่า โมเมนต์ เช่น การปิด-เปิด ประตูหน้าต่าง
       1.5 แรงคู่ควบ คือ แรงขนานต่างพวกกันคู่หนึ่งที่มีขนาดเท่ากัน แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์ และวัตถุที่ถูกแรงคู่ควบกระทำ 1 คู่กระทำ จะไม่อยู่นิ่งแต่จะเกิดแรงหมุน
       1.6 แรงดึง คือ แรงที่เกิดจากการเกร็งตัวเพื่อต่อต้านแรงกระทำของวัตถุ เป็นแรงที่เกิดในวัตถุที่ลักษณะยาวๆ เช่น เส้นเชือก เส้นลวด
       1.7 แรงสู่ศูนย์กลาง หมายถึง แรงที่มีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลมหรือทรงกลมอันหนึ่งๆ เสมอ
       1.8 แรงต้าน คือ แรงที่มีทิศทางต่อต้านการเคลื่อนที่หรือทิศทางตรงข้ามกับแรงที่พยายามจะทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ เช่น แรงต้านของอากาศ แรงเสียดทาน
       1.9 แรงโน้มถ่วงของโลก คือ แรงดึงดูดที่มวลของโลกกระทำกับมวลของวัตถุ เพื่อดึงดูดวัตถุนั้นเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก
– น้ำหนักของวัตถุ เกิดจากความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลกมากกระทำต่อวัตถุ
       1.10 แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา
– แรงกิริยา 
คือ แรงที่กระทำต่อวัตถุที่จุดจุดหนึ่ง อาจเป็นแรงเพียงแรงเดียวหรือแรงลัพธ์ของแรงย่อยก็ได้
– แรงปฏิกิริยา 
คือ แรงที่กระทำตอบโต้ต่อแรงกิริยาที่จุดเดียวกัน โดยมีขนาดเท่ากับแรงกิริยา แต่ทิศทางของแรงทั้งสองจะตรงข้ามกัน

ที่มา :https://sites.google.com/site/akadahtwongrat/3-raeng-laea-kar-kheluxnthi/01

ที่มา : https://sites.google.com/site/jamezas13/hnwy-thi-8-raeng-laea-raeng-laphth

ปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเคมีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน

รอบๆตัวเราและในร่างกายเรามีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาปฏิกิริยาเคมีเกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารต่างๆ มีผลให้พลังงานของระบบเปลี่ยนไปและให้ผลิตภัณฑ์หรือสารใหม่เกิดขึ้นปฏิกิริยาเคมีบางชนิดเกิดขึ้นเอง แต่บางชนิดต้องได้รับพลังงานจำนวนหนึ่งก่อนจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้

ปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน อุตสาหกรรม เกษตรกรรมและทางการแพทย์ในขณะเดียวกันปฏิกิริยาบางชนิดก็ให้ผลลบต่อสิ่งแวดล้อมและชีวิตของมนุษย์เองปฏิกิริยาเคมีแต่ละชนิดมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก 5 ประการ ได้แก่ ความเข้มข้น พื้นที่ผิว อุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยา และธรรมชาติของสาร ผลของปัจจัยดังกล่าวสามารถหาได้จากการทดลอง

การที่มนุษย์สามารถปรับเปลี่ยนและควบคุมปัจจัยต่างๆ ดังกล่าวได้ ทำให้มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาได้อย่างกว้างขวาง สารต่างๆในโลก รวมทั้งสิ่งของเครื่องใช้ต่าง ๆล้วนแต่เป็นผลผลิตที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีของสารที่มีอยู่บนพื้นโลกเกือบทั้งสิ้น เมื่อเราทราบวิธีการเกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว  เราก็สามารถนำความรู้มาใช้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ต่างๆ และป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการกับสิ่งต่างๆในชีวิตประจำวันเพื่อรักษาสภาพของสิ่งนั้นให้สามารถใช้งานได้นานขึ้น

ปฏิกิริยาในชีวิตประจำวันเรามีอะไรบ้าง

1.ปฏิกิริยาเผาไหม้เชื้อเพลิง ฝนกรด

2.ปฏิกิริยาการเกิดสม๊อก

3.ปฎิกิริยาการเกิดสนิมเหล็ก

4.ปฏิกิริยาการสลายตัวของผงฟู

5.ปฏิกิริยาการสลายตัวของหินปูน

6.ปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

7.ปฏิกิริยาในดอกไม้ไฟ

8.ปฏิกิริยาในน้ำอัดลม

9.ปฏิกิริยาในแบตเตอร์รี่

10.ปฏิกิริยาสะเทินระหว่างกรดและเบส

1.ปฏิกิริยาเผาไหม้เชื้อเพลิง ฝนกรด

ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่างๆ เช่น แก๊ส NGV น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันก๊าด และถ่านหิน เป็นต้น
เชื้อเพลิงเหล่านี้ใช้ในยานยนต์ และโรงงานอุตสาหกรรม ยังก่อให้เกิดผลเสียต่อสภาวะแวดล้อมด้วย
เช่น ปรากฏการณ์เรือนกระจก สำหรับถ่านหินซึ่งมีกำมะถันร้อยละ 1-4 อยู่ในรูป FeS2
(ไอร์ออน (IV)ซัลไฟด์ หรือไพไรต์ (pyrite) เมื่อนำถ่านหินมาเผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยา ดังนี้

โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง

โรงงานไฟฟ้าแม่เมาะ ตั้งอยู่ที่อำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง
มีกำลังผลิตกระแสไฟฟ้า2,625 MW ใช้ถ่านลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง ปีละประมาณ 17.5 ล้านตัน
มีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ถูกปล่อยออกมา ประมาณ 1,300 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ถูกปล่อยออกมาจะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศ
ได้แก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO3) ดังสมการ

เมื่อแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ถูกกับความชื้นในอากาศ
จะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกับละอองน้ำได้กรดกำมะถัน (กรดซัลฟิวริก H2SO4) ดังสมการ

ถ้ากรดกำมะถัน (H2SO4 ) ที่เกิดขึ้นมีปริมาณมาก เมื่อฝนตกลงมาก็จะชะลงมากับฝน เรียกว่า ฝนกรด (acid rain)

การเผาไหม้ถ่านหินซึ่งมีส่วนประกอบของกำมะถัน(ซัลเฟอร์)จากโรงงานหรือโรงไฟฟ้าที่มีการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง
ทำให้เกิดสารมลพิษหลักคือ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ในขณะที่การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ทำให้เกิดออกไซด์

ของไนโตรเจน (NOX)เมื่อสารมลพิษทั้ง 2 ชนิดลอยขึ้นไปในอากาศจะรวมตัวกับไอน้ำกลายเป็นกรดซัลฟูลิคและกรดไนตริก

เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนเป็นสารประกอบซัลเฟตและไนเตรตสะสมในอากาศจนในที่สุดรวมตัวกับน้ำฝน ตกลงสู่พื้นดินกลายเป็น “ฝนกรด”

“ฝนกรด”

คำว่า ฝนกรด (acid rain) ถูกใช้ครั้งแรกในปี 1872 โดย Robert Angus Smith
ชาวอังกฤษ เขานำมาอธิบายถึงการตกสะสมของกรดในเมืองแมนเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งตอนนั้นมีการปฏิวัติทางด้านอุตสาหกรรม

ฝนกรด (Acid Rain)

ฝนกรด  หมายถึง น้ำฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 วัดได้จากการใช้สเกลที่เรียกว่า pH
ซึ่งค่ายิ่งน้อยแสดงความเป็นกรดที่แรงขึ้น น้ำบริสุทธิ์มี pH เท่ากับ 7 น้ำฝนปกติมีความเป็นกรดเล็กน้อย ฝนกรดจะมี pH ต่ำกว่า 5.6

ฝนกรดเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีผล กระทบทั้งต่อระบบนิเวศ สุขภาพมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ
เมื่อฝนที่ตกลงมามีสภาพเป็นกรดทำให้สามารถกัดกร่อนสิ่งก่อสร้างรวมทั้ง ต้นไม้และพืชพันธุ์ต่างๆล้มตาย
น้ำฝนที่ซึมลงดินหรือไหลบนผิวดินจะทำให้ทั้งดินและแหล่งน้ำมีสภาพเป็นกรด มีผลกระทบต่อพืชและสิ่งมีชีวิตที่อาศัย
อยู่บริเวณนั้นจนเกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศทั้งบนบกและในน้ำ

ความขัดแย้งในสังคม

ปัญหาที่เกิดจากการใช้พลังงานนั้นนอกจากจะทำให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ก่อให้เกิดปัญหาทางสังคมอีกด้วย
เช่นกรณีการสร้างโรงไฟฟ้าหลายแห่ง มักจะเกิดการต่อต้านจากชาวบ้านรอบๆโครงการที่ไม่เห็นด้วย
ไม่ว่าจะในประเด็นความมั่นใจในผลกระทบจากเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตกระแส ไฟฟ้า ประเด็นความขัดแย้งเรื่องที่ดิน
หรือประเด็นความไม่เชื่อถือรายงานการ วิเคราะห์ผลกระทบสิ่งแวดล้อมหรืออีไอเอ
จนทำให้เกิดการชุมนุมประท้วงและสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน

สาเหตุของการเกิดฝนกรด

ในบริเวณศูนย์กลางอุตสาหกรรมได้แก่ ทวีปยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น และจีน
ที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์และโรงงานต่างๆจะมีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)และออกไซด์ของไนโตรเจน
เช่น แก๊สไนโตรเจนมอนอกไซด์ (NO) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) โอโซน (O3) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ถูกปล่อยสู่บรรยากาศ เกิดการทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจน และสารเคมีอื่นๆก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก
มีแสงอาทิตย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ให้มากขึ้น เรียกว่า ขบวนการออกซิเดชัน

แก๊สNO2 ในอากาศเมื่อถูกแสดงอาทิตย์จะสลายตัวเป็นแก๊ส NO และอะตอมอิสระของออกซิเจนซึ่งสามารถรวมตัวกับแก๊ส O2 เป็น O3

ผลกระทบ

1.ทำให้ดินเป็นกรดเพิ่มขึ้น มีผลต่อการเพาะปลูก เช่น ผลผลิตของพืชน้อยกว่าปกติ
2.ฝนกรดทำให้ดินเปรี้ยวจุลินทรีย์หลายชนิดในดินที่มีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืชถูกทำลาย ซึ่งจะมีผลกระทบในแง่การย่อยสลาย
3.ฝนกรดสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอาหารที่สำคัญของพืช เช่น แคลเซียม,ไนเตรต และโพแทสเซียมทำให้พืชไม่สามารถนำธาตุอาหารเหล่านี้ไปใช้ได้
4.แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศทำให้ปากใบปิดซึ่งจะมีผลกระทบต่อการหายใจของพืช
5.ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำยังมีผลกระทบด้านระบบนิเวศ ที่อยู่อาศัยรวมถึงการดำรงชีวิตอีกด้วย
6.ฝนกรดสามารถละลาย calcium carbonate ในหินทำให้เกิดการสึกกร่อนเช่น พิรามิดในประเทศอียิปต์และ ทัชมาฮาลในประเทศอินเดีย เป็นต้นนอกจากนี้ยังมีฤทธิ์กัดกร่อนทำลายพวกโลหะทำให้เกิดสนิมเร็วขึ้นอีกด้วย
7.ฝนกรดทำลายวัสดุสิ่งก่อสร้างและอุปกรณ์บางชนิด คือ จะกัดกร่อนทำลายพวกโลหะเช่น เหล็กเป็นสนิม เร็วขึ้น สังกะสีมุงหลังคา ที่ใกล้ๆ โรงงานจะผุ กร่อนเร็ว สังเกตได้ง่าย นอกจากนี้ยังทำให้วัสดุอื่นๆ ผุกร่อนเร็วขึ้นด้วย
8.ฝนกรดจะทำลายทรัพยากรธรรมชาติ เช่น ปู หอย กุ้ง มีจำนวนลดลงหรือสูญพันธุ์ไปได้เพราะฝนกรดที่เกิดจากแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์และเกิดจากแก๊สไนโตรเจนออกไซด์ จะทำให้น้ำในแม่น้ำทะเลสาบ มีความเป็นกรดเพิ่มขึ้น ถ้าเกิดอย่างรุนแรงจะทำให้สัตว์น้ำดังกล่าวตาย

สวนหินผางาม จังหวัดเลย

สวนผาหินงามเป็นความมหัศจรรย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงด้านธรณีวิทยา
จนเป็นปฏิมากรรมธรรมชาติอันน่าทึ่ง มีสภาพเป็นเทือกเขาสูง ต่อมาเทือกเขาหินปูนได้ถูกน้ำฝนและกระแสลมกัดเซาะ
รวมทั้งความชื้นยังทำปฏิกริยากับก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์เกิดเป็นกรดกัดกร่อน ให้ร่องหินปูนแตกลึกมากขึ้นเรื่อย ๆ จนมีสภาพดังปัจจุบัน

การกัดกร่อนของฝนกรด ทำให้เกิดร่องหินปูน และสนิมที่โลหะ

 

การควบคุมและป้องกัน

1.การลดตัวการที่จะทำให้เกิดฝนกรด โดยลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลให้น้อยลง ทำให้ค่าความเป็นกรดในน้ำฝนลดลงได้
2.ปรับปรุงการเผาไหม้เพื่อควบคุมการเกิดสารประกอบออกไซด์ไนโตรเจนด้วยการลด อุณหภูมิให้ต่ำลงกว่า 1,500 องศาเซลเซียสควบคุมปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในการสันดาปให้เพียงพอ
3.ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อกำจัดมลพิษก่อนระบายออกสู่บรรยากาศ ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง และเพิ่มความยุ่งยากในการบำรุงรักษาอีกไม่น้อย การสร้างปล่องควันสูงลิบลิ่วไม่สามารถแก้ปัญหามลพิษทางอากาศได้ แต่เป็นการผลักปัญหาจากสถานที่ใกล้เคียงไปยังแหล่งที่อยู่ห่างไกลมากกว่า เท่านั้นสำหรับพวกเราควรระมัดระวัง การดื่มน้ำฝนที่เป็นกรดและสารพิษอื่นๆ ซึ่งตกลงมาผ่านอากาศที่เป็นมลพิษในเมืองใหญ่

การกำจัดกำมะถันจากถ่านหิน

บดถ่านหินให้เป็นผงแล้วใช้แม่เหล็กดูดเอา FeS2 ออกมา วิธีนี้จะแยก FeS2 ออกมาไม่ได้สมบูรณ์ มีค่าใช้จ่ายสูง
ในกรณีที่น้ำมันเชื้อเพลิงมีกำมะถันปะปนอยู่ อาจกำจัดโดยการพ่น แก๊สไฮโดรเจน ลงในน้ำมันเชื้อเพลิง
โดยมีโลหะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยากำมะถันจะถูกแยกออกมาในสภาพแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
ในปัจจุบันโรงงานไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินจะไม่กำจัดถ่านหินออกก่อน แต่จะใช้การกำจัดแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์
แทน ซึ่งวิธีการนี้สามารถลดกำมะถันได้ถึงร้อยละ 95 แต่จะเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ปล่อยออกสู่อากาศแทน ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้

2.ปฏิกิริยาการเกิดสม๊อก

หมอก (fog)
จะมีอนุภาคเล็กๆ ของน้ำเป็นองค์ประกอบ เกิดขึ้นในสภาวะอากาศร้อนเนื่องจากไอน้ำในอากาศถูกทำให้เย็นลงอย่างกระทัน

ควัน (Smoke) เป็น สารผสมระหว่างเขม่า ขี้เถ้า และวัสดุต่าง ๆ ที่เกิดมาจากกองเพลิง รวมทั้งพวกแก๊สและไอต่าง ๆ ด้วย ผลของเขม่าและควันไฟ คือทำให้ผู้ป่วยสำลักและอาจถูกเผาที่ผิวหน้าหรือตามตัว รวมทั้งปิดบังทางออกต่าง ๆ ทำให้หนีออกจากบริเวณอันตรายไม่ได้

1. เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก เกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอน และมีเทนที่เกิดขึ้นในปริมาณมาก เนื่องจากการกิจกรรมอันหลากหลายของมนุษย์ เมื่อได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จากดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงทะลุผ่านชั้นก๊าซเรือนกระจก เมื่อผิวโลกร้อนขึ้นจะคายพลังงานความร้อนในรูปของรังสีอินฟาเรด ซึ่งมีพลังงานต่ำไม่สามารถทะลุผ่านชั้นก๊าซเรือนกระจกออกไปได้ ทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น คาดว่าอีกประมาณ 100 ปีข้างหน้าอุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้น 1- 5 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่ก๊าซที่ทำให้เกิดชั้นเรือนกระจก ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO2เกิดปรากฎการณ์เรือนกระจกได้ถึง 57 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นส่วนใหญ่ ดังสมการ

    สารเชื้อเพลิง + ก๊าซออกซิเจน + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ + ไอน้ำ

ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นเกิดจากกิจกรรมต่าง ๆ ดังนี้

1. โรงงานอุตสาหกรรม

2. การเผาไหม้เชื้อเพลิงจากยานพาหนะ

3. การตัดไม้ทำลายป่า การเผาป่า

แนวทางในการป้องกัน

1. ควบคุมเครื่องยนต์ในยาพาหนะให้มีสภาพดี และเลือกใช้น้ำมันเชื้อเพลิงคุณภาพดี ลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

2. แก้ไขปัญหาจราจรหนาแน่น

3. ปฏิบัติตามกฎหมายเกี่ยวกับเรื่องควบคุมปริมาณควันไอเสียของโรงงาน และยานพาหนะสู่บรรยากาศ

4. ไม่ตัดไม้ทำลายป่า เผาป่า และเผาฟางข้าวในนา

5. กำจัดขยะให้ถูกวิธี หลีกเลี่ยงการเผาขยะ

2. ก๊าซโอโซนถูกทำลาย การที่ก๊าซโอโซนถูกทำลายทำให้บรรยากาศของโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น

    สาเหตุ เกิดจากก๊าซคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องทำความเย็นทั้งหลาย ใช้ในการผลิตโฟม สารขับดันในกระป๋องสเปรย์ เป็นต้น โดยไปทำลายโอโซน (O3ที่ช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งเป็นรังสีที่มองไม่เห็น
แนวทางในการป้องกัน
    ผลกระทบ เกิดรูโหว่ของบรรยากาศชั้นโอโซน ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตผ่านบรรยากาศของโลกได้มากขึ้น ซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์ ถ้ามนุษย์ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตมากเกินไปจะทำให้เกิดโรคมะเร็งผิวหนัง ต้อกระจก ทำลายสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ผลผลิตลดลง สารพันธุกรรมและเนื้อเยื่อถูกทำลาย เป็นต้น

1. ใช้ก๊าซมีเทนและก๊าซเพนเทนในการผลิตโฟมแทนก๊าซคลอโรฟลูออโรคาร์บอน

2. เปลี่ยนสารขับดันในกระป๋องสเปรย์จากก๊าซคลอฟลูออโรคาร์บอนเป็นน้ำหรือสารอื่นแทน

ที่มา : https://sites.google.com/site/lamaiyodpho/bth-thi-1-sar-laea-kar-peliyn-plng/5-phl-ptikiriya-khemi-tx-chiwit-laea-sing-waedlxm

ที่มา : https://sites.google.com/site/carefullpattara/hnwy-thi-1/1-5-phl-ptikiriya-khemi-tx-chiwit-laea-sing-waedlxm

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยา

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยา

ปัจจัย (Factor) ที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1. ธรรมชาติของสารตั้งต้น (Nature of reactant)
สารต่างชนิดกันจะทำปฏิกิริยาเคมีได้เร็วหรือช้าต่างขึ้นอยู่กับสมบัติของสารแต่ละชนิด เช่นโลหะโซเดียมทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้เร็วมากและเกิดปฏิกิริยารุนแรง
ในขณะที่โลหะแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้ช้าแต่เกิดได้เร็วขึ้นเมื่อใช้น้ำร้อน


2. พื้นที่ผิวของสารตั้งต้น (Surface area)
จากการทดลองพบว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ผิวของสารตั้งต้น คือเมื่อเพิ่มพื้นที่ผิวของสารตั้งต้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น อธิบายได้ว่า เมื่อสารตั้งต้นมีพื้นที่ผิวมากมีผลให้อนุภาคของสารมีโอกาสเข้าชนกันได้มาก จึงเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น การเพิ่มพื้นที่ทำได้หลายวิธี เช่น ทำให้สารมีขนาดเล็กลงคือตัดให้เป็น
ชิ้นเล็กๆ หรือบดเป็นผงละเอียด ยิ่งทำให้สารมีขนาดเล็กมากเท่า
ใด(มวลคงที่) จะยิ่งเพิ่มพื้นที่ผิวให้มากขึ้น


3. ความเข้มข้นของสารตั้งต้น ( Concentration of reactant)
ในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เข้าทำปฏิกิริยา อธิบายได้ว่า เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น จะทำให้อนุภาคของ
สารตั้งต้นในระบบเพิ่มขึ้น โอกาสที่จะเกิดการชนกันจึงมีมากขึ้น และอนุภาคที่มีพลังงานสูงก็มีจำนวนมากขึ้นด้วย จึงมีผลทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยามีค่า
สูงสำหรับปฏิกิริยาที่มีสารตั้งต้นมากกว่าหนึ่งชนิด อัตราการเกิดปฏิกิริยาอาจขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพียงสารใดสารหนึ่งหรือทุกสารก็ได้แต่อย่างไรก็
ตามมีปฏิกิริยาเคมีบางชนิดที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นเลย กล่าวคือไม่ว่าจะเปลี่ยนความเข้มข้นของสารตั้งต้นอย่างไรอัตราการเกิด
ปฏิกิริยาจะคงที่เสมอ ตัวอย่าง เช่น ปฏิกิริยาการกำจัดแอลกอฮอล์ในเลือดคน สำหรับปฏิกิริยาเคมีที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นอธิบายว่าใน
ระยะเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมีความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์จะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว จากนั้นก็ค่อยๆ ลดลงและคงที่เมื่อปฏิกิริยาดำเนินเข้าสู่ภาวะสมดุล

3.1 กฎอัตราและค่าคงที่ของอัตรา (Rate Law and Rate Constant)

นักเคมีชาวนอร์เวย์ 2 ท่าน คือ Guldberg และ Waage ไได้กล่าวถึงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น ไว้ว่า ” อัตราการเกิด-
ปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้น และความเข้มข้นแต่ละค่ามีเลขยกกำลังซึ่งแล้วแต่ปฏิกิริยาหนึ่งปฏิกิริยาใดโดยเฉพาะ” สำหรับปฏิกิริยาทั่วไป ของสาร A กับสาร B aA + bB cC + dD
ตามกฎสามารถเขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้
V [A] n[B] m
เพราะฉะนั้นสมการทั่วไป V = k[A] n[B] m
สมการทั่วไปที่ได้เรียกว่า กฎอัตรา หรือสมการอัตรา
V = อัตราการเกิดปฏิกิริยา
K = ค่าคงที่ของอัตรา
[A], [B] = ความเข้มข้นของสาร A และสาร B
n, m = เลขบอกกำลังความเข้มข้น

3.2 วิธีการหาค่า n, m และกฎอัตรา

ในการศึกษาผลของความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่างๆนั้นใช้วิธีการทดลองวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยา โดยการทดลองแต่ละชุดนั้นให้ความเข้มข้น ของสารตั้งต้นตัวที่จะศึกษาเปลี่ยนแปลง ส่วนความเข้มข้นของสารตัวอื่นๆ รวมทั้งภาวะต่างๆคงที่ เช่น การศึกษาผลของความเข้มข้นของสารตั้งต้นของปฏิกิริยาระหว่าง CO กับ NO2ดังสมการ
CO(g) + NO2 (g) CO2 (g) + NO(g)
การทดลองชุดที่ 1

การทดลองขุดที่ 2

จากการทดลองชุดที่ 1 จะพบว่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของ CO เมื่อความเข้มข้นของ NO2 คงที่ ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของ CO เป็น 2 เท่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มเป็น 2 เท่าด้วย (n = 1) ดังนั้น V [CO]
จากการทดลองชุดที่ 2 จะพบว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของ NO2 เมื่อความเข้มข้นของ CO คงที่ ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของ NO2 เป็น 2 เท่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มเป็น 2 เท่าสด้วย (m = 1) ดังนั้น V [NO2]
จะเห็นได้ว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีของปฏิกิริยานี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ [CO] และ [NO2] ซึ่งย่อมเท่ากับเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของ [CO] และ [NO2]
V [CO][NO2]
หรือ V = k[CO][NO2] สมการนี้คือ กฎของอัตรา

3.3 อันดับของปฏิกิริยา

จากสมการกฎของอัตรา V = k[A] n[B] m
n คือ อันดับของปฏิกิริยาในแง่ของสาร A และ m คืออันดับของปฏิกิริยาในแง่ของสาร B ผลรวมของเลขยกกำลังคือ n + m เรียกว่า อันดับรวมของปฏิกิริยา (Overal order of reaction) เช่น V = k[A] 2[B] แสดงว่าปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาอันดับ 3

3.4 การคำนวณหาค่า n , m กฎอัตรา และค่าคงที่ของอัตรา

จากปฏิกิริยา 2NO(g) + O2 (g) 2NO2 (g)
ซึ่งเกิดที่ 25 OC มีข้อมูลดังต่อไปนี้

จงหา ค่า n m กฎอัตรา และ k

เฉลย
อัตราการเกิดปฏิกิริยา = 1/2 x อัตราการเกิดของ NO

V = k[NO] n[O]m
พิจารณาในหลอดที่ 1 และ 2
V = [O] m
0.007/ 0.0035 = (0.02/0.01) m

2 = 2 m
m = 1
พิจารณาในหลอดที่ 3 และ
V = [NO] n
0.042 / 0.0105 = (0.02 / 0.01) n
4 = 2n
2 2 = 2 n
n = 2
กฎของอัตรา
V = k[NO] 2[O]

หาค่า k จาก หลอดที่ 2
0.007 = k (0.01) 2 (0.02)
k = 0.007/ (0.01) 2 (0.02)
k = 3500


4. อุณหภูมิ จากการทดลองทำให้ทราบว่าปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
กล่าวคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะสูงขึ้นและเมื่ออุรหภูมิลดลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะต่ำลง ตามทฤษฎีจลน์อธิบายว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นโมเลกุล
จะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเพิ่มขึ้น จึงมีโอกาสชนกันมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงสูงขึ้น


5. ตัวเร่งปฏิกิริยา
จากการศึกษาที่ผ่านมาได้เปรียบเทียบการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับการเดินทางขึ้นภูเขา โดยพลังงานก่อกัมมันต์เปรียบได้กับความสูงของภูเขา ถ้าภูเขาสูงมากคนที่มีกำลังมากพอ
เท่านั้นจึงจะผ่านไปได้ แต่ถ้ามีทางสายใหม่ที่จะไปถึงจุดหมายปลายทางได้ง่ายขึ้น คนที่มีกำลังไม่มากก็สามารถผ่านไปได้ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเปรียบเสมือนการเดิน
ทางสารใหม่ที่มีพลังงานก่อกัมมันต์ต่ำลง นั่นคือ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยามีผลทำให้พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาต่ำลง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงสูงขึ้นตัวเร่งปฏิกิริยา
ช่วยทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นโดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยามีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วยเสมอ แต่เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงหรือสารตั้งต้นเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์
แล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลับคืนมาเหมือนเดิม


6. ตัวหน่วงปฏิกิริยา
ตัวหน่วงปฏิกิริยา คือสารที่ทำหน้าที่ตรงกันข้ามกับตัวเร่งปฏิกิริยา คือเมื่อเติมลงไปแล้วจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดช้าลง การหน่วงปฏิกิริยาของตัวหน่วงปฏิกิริยาทำได้
หลายลักษณะ เช่น มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยา และเปลี่ยนไปเป็นสารใหม่ หรืออาจจะไปขัดขวางการทำหน้าที่ของตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นต้น

ตัวอย่าง

 

5. ตัวหน่วงปฏิกิริยา เป็นสารที่เติมลงไปในปฏิกิริยาโดยที่สารเหล่านี้จะไม่มีผลต่อการเกิด ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา แต่จะมีผลไปเพิ่มค่าพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา จึงทำให้สารเกิดปฏิกิริยาได้ยากขึ้นหรือมีผลยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาแล้ว ตัวหน่วงปฏิกิริยาทางเคมีและมีมวลเท่าเดิม แต่อาจมีสมบัติทางภาพบางอย่างเปลี่ยนแปลงไป เช่น มีขนาด หรือรูปร่างเปลี่ยนไป โดยตัวหน่วงปฏิกิริยาที่พบได้ชีวิตประจำวัน ได้แก่ สารกันบูดในอาหาร ที่ช่วยยับยั้งปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหาร เป็นต้น

ตัวอย่าง

6. พื้นที่ผิวของสารตั้งต้น ในกรณีที่สารตั้งต้นเป็นของแข็ง การเพิ่มพื้นที่ผิวของสารจะช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเร็วขึ้นได้ เนื่องจากพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นจะทำให้สารมีพื้นที่สำหรับการเข้าทำ ปฏิกิริยากันได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น การเคี้ยวอาหารให้ละเอียดก่อนกลืน จะช่วยทำให้อาหารมีขนาดเล็กลง และมีพื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้น จึงทำให้น้ำย่อยในระบบทางเดินอาหารสามารถเข้าย่อยอาหารได้ง่ายขึ้น เป็นต้น

ตัวอย่าง

 

7. ความดัน จะมีผลทำให้สารที่เป็นแก๊สสามารถทำปฏิกิริยากันได้ดีขึ้น เนื่องจากการเพิ่มความดันจะช่วยทำให้โมเลกุลของแก๊สเข้าอยู่มาอยู่ใกล้ชิด กันมากขึ้น มีจำนวนโมเลกุลของแก๊สต่อหน่วยพื้นที่เพิ่มขึ้น จึงมีโอกาสชนกันและเกิดปฏิกิริยาเคมีมากขึ้น ซึ่งลักษณะเช่นนี้ก็คล้ายกับกรณีที่สารที่มีความเข้มข้นมากจะสามารถเกิด ปฏิกิริยาได้เร็วขึ้นนั่นเอ

ที่มา :http://www.mmv.ac.th/CHEM/rootsite/sub_05.html

ที่มา :https://saranya05618.wordpress.com/

มวล พลังงาน กับการเกิดปฏิกิริยาเคมี

มวล พลังงาน กับการเกิดปฏิกิริยาเคมี

พลังงานกับการเกิดปฏิกิริยา

พลังงานเคมี (Chemical energy)
เป็นพลังงานศักย์ที่แฝงอยู่ในโครงสร้างของสาร เช่น อยู่ในรูปของน้ำมันเชื้อเพลิง ไขมัน
ซึ่งเมื่อเกิดการเผาไหม้จะปล่อยพลังงานเคมีออกมา
และนำมาใช้ประโยชน์ได้พลังงานเคมีเป็นพลังงานที่มีส่วนเกี่ยวข้องและสำคัญกับสิ่งมีชีวิตมาก
ในการเกิดปฏิกิริยาของสารแต่ละปฏิกิริยานั้น ต้องมีพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี 2 ขั้นตอน ดังนี้

ขั้นที่ 1 เป็นขั้นที่ดูดพลังงานเข้าไปเพื่อสลายพันธะในสารตั้งต้น
ขั้นที่ 2 เป็นขั้นที่คายพลังงานออกมาเมื่อมีการสร้างพันธะในผลิตภัณฑ์
1.ปฏิกิริยาดูดความร้อน ( Endothermic reaction)

เป็นปฏิกิริยาที่ดูดพลังงานเข้าไปสลายพันธะมากกว่าที่คายออกมา
เพื่อสร้าง พันธะ โดยในปฏิกิริยาดูดความร้อนนี้สารตั้งต้นจะมีพลังงานต่ำกว่าผลิตภัณฑ์ จึงทำให้สิ่งแวดล้อมเย็นลง
อุณหภูมิลดลง เมื่อเอามือสัมผัสภาชนะจะรู้สึกเย็น ดังภาพ

แผนภูมิพลังงานของปฏิกิริยาดูดความร้อน

มวลของสารในปฏิกิริยาเคมี

ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงใด ๆ  เราต้องกำหนดขอบเขตของสิ่งที่ต้องการศึกษาสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ภายในขอบเขตที่ต้องการศึกษาเรียกว่า  ระบบ  และ สิ่งต่างที่อยู่นอกขอบเขตที่ต้องการศึกษาเรียกว่า  สิ่งแวดล้อม  เช่น ในการทดลองแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า  เราต้องหยดกรดลงในน้ำเพื่อช่วยให้น้ำ  นำไฟฟ้าได้  

ระบบก่อนการเปลี่ยนแปลง ได้แก่น้ำและกรด  เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงไป  น้ำจะสลายตัวให้
แก๊สไฮโดรเจนและแก๊สออกซิเจน 

ระบบหลังการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยกรด น้ำที่เหลือ และสิ่งที่เกิดขึ้นใหม่คือ
แก๊สไฮโดรเจนและออกซิเจน  ส่วนภาชนะที่ใช้ในการทดลองและกระแสไฟฟ้าจัดเป็นสิ่งแวดล้อม 

การกำหนดองค์ประกอบของระบบขึ้นอยู่กับจุดมุ่งหมายของการศึกษา  ซึ่งจะต้องกำหนดหรือระบุให้ชัดเจน  เช่น  การศึกษาผลการจุดเทียนไขในครอบแก้วที่ปิดสนิท  ระบบก่อนทดลองประกอบด้วยเทียนไข และอากาศภายในครอบแก้วซึ่งมีมวล  อุณหภูมิ  ปริมาตร  และความดัน
ค่าหนึ่ง   เมื่อจุดเทียนไขในครอบแก้ว  เทียนไขจะติดไฟอยู่ครู่หนึ่งแล้วดับ  การจุดเทียนไขทำให้
ไส้เทียนและเนื้อเทียนลุกไหม้  โดยทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศที่อยู่ในครอบแก้ว
ได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ   เมื่อเทียนไขดับระบบหลังการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วย
เทียนไข   อากาศส่วนที่เหลือ   แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำที่เกิดขึ้น  ถึงแม้ว่ามวลของเทียนไข
และมวลของแก๊สออกซิเจนในระบบเปลี่ยนแปลงไป แต่มวลรวมและปริมาตรรวมของ
ระบบไม่เปลี่ยนแปลง  เนื่องจากการจุดเทียนไขกระทำในครอบแก้วที่ปิดสนิททำให้สารทุกชนิด
ถูกกักอยู่ในครอบแก้ว  ปริมาตรของระบบคือ  ปริมาตรของครอบแก้วจึงคงที่ตลอดเวลา ส่วนที่
เปลี่ยนแปลงคือความดันของระบบซึ่งเกิดจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำที่เกิดขึ้นใหม่
กับอากาศที่เหลือ เช่น

ถ้าเราต้องการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจากปฏิกิริยาระหว่างกรดเกลือ และสังกะสี

ถ้าเอาแผ่นสังกะสีใส่ลงในบีกเกอร์  แล้วเทกรดเกลือลงไป  ในที่นี้ระบบก็คือ  แผ่นสังกะสี  และกรดเกลือ  ที่อยู่ภายในบีกเกอร์นั้น  สำหรับ  บีกเกอร์ไม่จัดเป็นระบบ  เพราะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงใด ๆ  ดังนั้นบีกเกอร์จึงจัดเป็นสิ่งแวดล้อม

ถ้าการศึกษาปฏิกิริยาดังกล่าวข้างต้น  แต่เปลี่ยนจากบีกเกอร์มาใช้จานอะลูมิเนียม  หรือจานสังกะสีแทน  ซึ่งภาชนะนี้จะเกิดปฏิกิริยากับกรดด้วย  ดังนั้นภาชนะจึงจัดเป็นระบบด้วย

สิ่งแวดล้อม  หมายถึง   สิ่งต่าง ๆ  ที่อยู่นอกเหนือไปจากระบบ  หรือไม่เกี่ยวข้องต่อการเปลี่ยนแปลงในสิ่งที่เราจะศึกษา  พิจารณาตัวอย่างจากบีกเกอร์ข้างต้น

 

การแบ่งประเภทของระบบ  อาศัยมวลและพลังงานเป็นหลักดังนี้

  1. ระบบเปิดหมายถึงระบบที่มีการถ่ายเททั้งมวลและพลังงานระหว่างระบบกับ

สิ่งแวดล้อม  เช่น

1.1  ระบบที่เกิดจากการนำโลหะสังกะสี (Zn)  มาผสมกับสารละลายกรดซัลฟิวริก (H2SO4)  ในบีกเกอร์แล้วได้ซิงค์ซัลเฟต (ZnSO4) และแก๊สไฮโดรเจน (H2)  ที่เกิดขึ้นหนีออกนอกภาชนะ

1.2  เผาหินปูนในหลอดทดลองแล้วเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

  1. ระบบปิด หมายถึงระบบที่มีการถ่ายเทเฉพาะพลังงานระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อมเท่านั้นไม่มีการถ่ายเทมวลสารระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม  นั้นคือมวลสารคงที่  เช่น

2.1  ปฏิกิริยาระหว่างเลด (II) ไนเตรตกับโพแทสเซียมไอโอไดด์

2.2  การเผาแคลเซียมคาร์บอเนต (หินปูน) ในขวดปิดฝาสนิท

2.3  ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ในขวดปิดเกิดการสลายตัวเป็นน้ำ  และแก๊สออกซิเจน

  1. ระบบแยกตัวหรือระบบอิสระ หมายถึงระบบที่ไม่มีการถ่ายเททั้งมวลสารและพลังงานระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อมเช่น  น้ำร้อนในกระติกปิดฝาสนิท

ทั้งระบบเปิด และระบบปิด อาจมีการถ่ายเทพลังงาน กับสิ่งแวดล้อมหรือไม่ก็ได้  การพิจารณาว่าระบบใดเป็นระบบเปิด-ปิดนั้น  บางครั้งการพิจารณาภาชนะของระบบนั้นก็จะทำให้เข้าใจง่ายขึ้น  ซึ่งมีหลักดังนี้

  1.   ระบบใด ๆ  ที่เกิดขึ้นโดยทั่วไปนั้นกระทำในภาชนะ  2 ประเภท  คือ ภาชนะเปิด

กับภาชนะปิด (เปิดฝากับปิดฝาภาชนะ)

  1.   ระบบใดก็ตามที่ไม่มีแก๊ส  เกี่ยวข้องเลย  การปิด-เปิดภาชนะไม่มีผลต่อชนิดของระบบ
    แต่อย่างใด
  2.   ถ้าระบบใดๆ  ที่มีแก๊สเกี่ยวข้องอยู่ด้วย  การปิด-เปิดภาชนะจะมีผลต่อชนิดของระบบนั้นด้วย  กล่าวคือ

3.1  ถ้าเปิดภาชนะ (เปิดฝา)  ระบบนั้นก็เป็นระบบเปิด  เพราะมวลเปลี่ยนแปลง

(แก๊สหนีออกไป)

3.2  ถ้าปิดภาชนะ (ปิดฝา)  ระบบนั้นก็เป็นระบบปิด  เพราะมวลคงที่ (แก๊สหนีออกไม่ได้)

ที่มา: http://www.thaigoodview.com/node/87461

ที่มา : http://www.sahavicha.com/?name=media&file=readmedia&id=2488

สมการเคมี

   สมการเคมี

   สมการเคมี คือ  กลุ่มสัญลักษณ์ที่เขียนแทนปฏิกิริยาเคมี  ให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นในระบบ  สมการเคมีประกอบด้วยสัญลักษณ์ แสดงสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์  เงื่อนไขแสดงปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น  พร้อมด้วยลูกศรทิศทางแสดงของปฏิกิริยา

สารตั้งต้น                                            ผลิตภัณฑ์

 

Zn (s)  +2HCl(aq)                        ZnCl2(aq)  +  H2(g)

 

สารที่เขียนทางซ้ายมือของลูกศร เรียกว่า สารตั้งต้น

สารที่เขียนทางขวามือของลูกศร เรียกว่า สารผลิตภัณฑ์

เครื่องหมาย + หมายถึงทำปฏิกิริยากัน

เครื่องหมาย                     แสดงการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นไปเป็นสารผลิตภัณฑ์

สมการเคมีมี  2  ประเภท   คือ

1.สมการโมเลกุล (Molecule equation)  เป็นสมการเคมีของปฏิกิริยาที่มารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เป็นรูปอะตอม  หรือโมเลกุล  เช่น

2NaHCO3(s)                     Na2CO3(s)  +  H2O(l)  +  CO2(g)

2.สมการไอออนิก (Ionic equation) เป็นสมการเคมีของปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์  อย่างน้อง 1 ชนิดเป็นไอออน  เช่น

H+(aq)  +  OH-(aq)                      2H2O(l)

สมการเคมีที่สมบูรณ์  จะต้องมีจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุ  ทางซ้ายและขวาเท่ากัน  เรียกว่า  สมดุลเคมี

สมการเคมีเป็นสัญลักษณ์ที่แสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารตั้งต้น (อาจเป็นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล อะตอม หรือไอออนก็ได้) เพื่อเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ โดยเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ และสูตรโมเลกุลที่เป็นตัวแทนของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ

ตัวอย่างสมการเคมี


          สมการเคมีโดยทั่วไปแล้วจะใช้สัญลักษณ์แทนของธาตุต่าง ๆ มีลูกศรที่ชี้จากด้านซ้ายของสมการไปทางด้านขวาเพื่อบ่งบอกว่าสารตั้งต้น(reactant)ทางด้านซ้ายมือ ทำปฏิกิริยาเกิดสารใหม่ขึ้นมาเรียกว่าผลิตภัณฑ์ (product)ทางด้านขวามือ ดังนั้น จากสมการเคมีเราสามารถใช้คำนวณหาได้ว่าใช้สารตั้งต้นเท่าไรแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเท่าไร

          จากกฎทรงมวลเราจึงต้องทำให้แต่ละข้างของสมการต้องมีจำนวนอะตอม และประจุที่เท่ากัน เรียกว่า การดุลสมการ ซึ่งมีข้อสังเกตดังนี้

                  1. พยายามดุลธาตุที่เหมือนกันให้มีจำนวนอะตอมทั้งสองด้านเท่ากันก่อน
2. ในบางปฏิกิริยามีกลุ่มอะตอมให้ดุลเป็นกลุ่ม
3. ใช้สัมประสิทธิ์(ตัวเลขที่ใช้วางไว้หน้าอะตอม)ช่วยในการดุลสมการ แล้วนับจำนวนอะตอมแต่ละข้างให้เท่ากัน

ตัวอย่างที่ 1 ให้ทรงกลมสีแดง แทนอะตอมของออกซิเจน และทรงกลมสีน้ำเงินแทนอะตอมของไนโตรเจน รูปใดแสดงถึงผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานี้

แนวคิด ดูจากผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ NO2 โดยมี N 1 อะตอม กับ O 2 อะตอม คำตอบคือข้อ ค.

ตัวอย่างที่ 2    จงดุลสมการต่อไปนี้       

แนวคิด จากสมการ ให้ดุล Fe ก่อน ซึ่งด้านซ้ายมี 1 อะตอม ด้านขวามี 2 อะตอม ดังนั้นต้องใส่สัมประสิทธิ์ด้านซ้ายเป็น 2

ดุล O2 ด้วย สัมประสิทธิ์ 3/2

ทำให้เป็นเลขจำนวนเต็มโดยการ x 2 ทั้งสมการ

จะได้สมการสุดท้ายคือ

ตัวอย่างที่ 3 จงดุลสมการต่อไปนี้

         ในสมการเคมีสามารถบอกอัตราส่วนแสดงจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลของสาร ซึ่งเทียบได้โดยตรงกับจำนวนโมลที่ใช้

          ในการคำนวณมีขั้นตอน ดังนี้

          1. เขียนและดุลสมการเคมี (สัมประสิทธิ์หน้าสมการเคมีที่ดุลแล้วทำให้ทราบอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน)

          2. จากโจทย์ อาจกำหนดปริมาณของสารในหน่วยต่างๆ เช่น มวล หรือ ปริมาตร ดังนั้นต้องเปลี่ยนให้เป็นหน่วยโมล

          3. นำจำนวนโมลของสารที่ได้ในข้อ 2 ไปคำนวณ เพื่อหาปริมาณของสารตามที่โจทย์ต้องการ โดยเทียบกับอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ได้จากข้อ 1

          เช่น ถ้าโจทย์กำหนดปริมาณสาร A และให้หาประมาณสาร B ที่เกิดขึ้น

ความสัมพันธ์ของสมการเคมีกับการคำนวณ

ตัวอย่างที่ 4 แอมโมเนียมซัลเฟต (NH4)2SO4 ใช้เป็นวัตถุดิบผลิตปุ๋ย เตรียมได้โดยการผ่านแก๊สแอมโมเนีย (NH3) ลงในสารละลาย 65% ของกรดซัลฟิวริกที่มีความหนาแน่น 1.55 g/mL ต้องใช้กรดซัลฟิวริก (H2SO4) ปริมาตรเท่าไรในการทำปฏิกิริยากับ 1.00 กิโลกรัมของแก๊สแอมโมเนีย เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาพอดี

แนวคิด  ต้องเขียนสมการเคมีก่อน และดุลสมการด้วย

วิธีคิด

         ดังนั้น ต้องใช้สารละลายกรดซัลฟูริก 2.9 ลิตรในการทำปฏิกิริยา

ตัวอย่างที่ 5 สารละลาย Sodium hypochlorite (NaOCl) หรือที่รู้จักกันคือน้ำยาซักผ้าขาว เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง Sodium hydroxide กับ Chlorine

        ต้องใช้ NaOH กี่กรัมในการทำปฏิกิริยากับ 25.0 g Cl2

แนวคิด   ดุลสมการเคมีก่อนอันดับแรก จากนั้นดูว่ามีค่าใดที่กำหนดมาให้บ้าง แล้วทำตามแผนดังนี้

      เริ่มต้นจากการหาจำนวนโมลของ Cl2 โดยมวลโมเลกุลของ Cl2เท่ากับ 70.9 g/mol ดังสมการ

       จากสมการเคมีจะได้ว่า 1 โมลของ Cl2 ทำปฏิกิริยากับ 2 โมลของ NaOH และมวลโมเลกุลของ NaOH คือ 40.0 g/mol จะคำนวณหาจำนวนกรัมของ NaOH ที่ต้องใช้ทำปฏิกิริยา ดังสมการ

ที่มา :https://enchemcom1s.wordpress.com/

ที่มา :http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/mass_relationship/index_new003.htm

สารประกอบและธาตุ

สารประกอบและธาตุ

  ธาตุและสารประกอบ

การแบ่งสารตามองค์ประกอบทางเคมี แบ่งได้ดังนี้

  1. ธาตุ (Element)  หมายถึงสารบริสุทธิ์เนื้อเดียวที่มีองค์ประกอบอย่างเดียว  ธาตุไม่สามารถจะนำมาแยกสลายให้กลายเป็นสารอื่นโดยวิธีการทางเคมี  ธาตุมีทั้งสถานะที่เป็นของแข็ง  เช่น  ธาตุสังกะสี(Zn)   ตะกั่ว(Pb)  เงิน (Ag) และดีบุก (Sn) ,   เป็นของเหลว เช่น ปรอท (Hg)    เป็นก๊าซ   เช่น  ไนโตรเจน (N2)   ฮีเลียม (He)  ออกซิเจน (O2)     ไฮโดรเจน (H2)  เป็นต้น ธาตุยังแบ่งออกเป็น โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ ตามสมบัติที่แตกต่างกันออกไป

ธาตุโลหะ (metal) จะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอท ที่เป็นของเหลว  ) มีผิวที่มันวาว  นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี  มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง (ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก)   ได้แก่  โซเดียม (Na),   เหล็ก (Fe) , แคลเซียม (Ca) , ปรอท (Hg),  อะลูมิเนียม (Al), แมกนีเซียม (Mg) ,  สังกะสี (Zn) , ดีบุก (Sn)  ฯลฯ

ธาตุอโลหะ    มีได้ทั้งสามสถานะ  สมบัติส่วนใหญ่จะตรงข้ามกับอโลหะ  เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ  เป็นต้น   ได้แก่  คาร์บอน( C ) , ฟอสฟอรัส (P) ,กำมะถัน (S) โบรมีน (Br),  ออกซิเจน (O2) ไฮโดรเจน (H2),  คลอรีน (Cl2) ,  ฟลูออรีน (F2) เป็นต้น

ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid)  ได้แก่  โบรอน (B) ,  ซิลิคอน ( Si) ,   เป็นต้น

 ในภาวะปกติ ธาตุบางชนิดดำรงอยู่สถานะของแข็ง บางชนิดเป็นของเหลว และบางชนิดเป็นก๊าซ เราแบ่งธาตุทั้งหมดออกได้เป็นสามพวกใหญ่ ๆ คือ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ ตัวอย่าง โลหะและอโลหะที่เราพอรู้จักกันคือ

โลหะ

อโลหะ

ทองคำ
เงิน
เหล็ก
ปรอท
ตะกั่ว
สังกะสี
อะลูมิเนียม
โซเดียม
แมกนีเซียม

( ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ของเหลว)
( ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ของแข็ง)

ไฮโดรเจน
ไนโตรเจน
ออกซิเจน
คลอรีน
โบรมีน
ไอโอดีน
กำมะถัน
อาร์กอน
คาร์บอน

( ก๊าซ)
( ก๊าซ)
( ก๊าซ)
( ก๊าซ)
(ของเหลว)
(ของแข็ง)
( ของแข็ง)
( ก๊าซ)
( ของแข็ง)

 

สมบัติอื่น ๆ บางประการของธาตุบางชนิด

ธาตุ

ความมันวาว

การนำความร้อน

การนำไฟฟ้า

ความเหนียว

Al

เป็นมันวาว

นำได้ดี

นำได้ดี

เหนียว

Mg

เป็นมันวาว

นำได้ดี

นำได้ดี

เหนียว

C( แกรไฟต์)

ไม่มันวาว

นำได้ดี

นำได้ดี

เปราะ

S

ไม่มันวาว

ไม่นำ

ไม่นำ

เปราะ

P

ไม่มันวาว

ไม่นำ

ไม่นำ

เปราะ

               การที่เราจำแนกธาตุทั้งหลายออกเป็นโลหะกับอโลหะ ก็เนื่องจากธาตุต่าง ๆ แม้จะมีสมบัติเฉพาะตัวแตกต่างกัน แต่ก็มีสมบัติบางประการเหมือนกันหรือคล้ายกัน พอจะแยกออกได้เป็น 2 พวก คือ

ตาราง การเปรียบเทียบสมบัติของโลหะและอโลหะ

สมบัติ

โลหะ

อโลหะ

1. สถานะ

เป็นของแข็งในสภาวะปกติ ยกเว้นปรอทซึ่งเป็นของเหลว มีอยู่ได้ทั้ง 3 สถานะ ธาตุที่เป็นก๊าซในภาวะปกติเป็นอะโลหะ

2. ความมันวาว

มีวาวโลหะ ขัดขึ้นเงาได้ ส่วนมากไม่มีวาวโลหะ ยกเว้น แกรไฟต์ และเกล็ดไอโอดีน

3. การนำไฟฟ้าและน้ำความร้อน

นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี เช่น สายๆฟฟ้ามักทำด้วยทองแดง นำไฟฟ้าและนำความร้อนไม่ได้ยกเว้นแกรไฟต์ นำไฟฟ้าได้ดี

4. ความเหนียว

ส่วนมากเหนียว ดึงยืดเป็นเส้นลวด หรือตีเป็นแผ่นบ่าง ๆ ได้ อโลหะที่เป็นของแข็ง มีเปราะดึงยืดออกเป็นเส้นลวดหรือตีเป็นแผ่นบาง ๆ ไม่ได้

5. ความหนาแน่น หรือความถ่วงจำเพาะ (ถ. พ. )

ส่วนมากมีความหนาแน่น หรือ ถ . พ. สูง มีความหนาแน่น หรือ ถ . พ. ต่ำ

6. จุดเดือนและจุดหลอดเหลว

ส่วนมากสูงเช่น เหล็ก มีจุดหลอดเหลว 1,536 OC จุดเดือด 3,000 OC ยกเว้นปรอท ซึ่งมีจุดหลอดเหลวต่ำเพียง -39 OC ส่วนมากต่ำโดยเฉพาะพวกอโลหะที่เป็นก๊าซ เช่น ออกซิเจน มีจุดเดือด -183 OC จุดเยือกแข็ง ( จุดหลอดเหลว) -219 OC กำมะถันมีจุดหลอดเหลว 113 OC จุดเดือด 444 OC เป็นต้น

7. การเกิดเสียงเมื่อเคาะ

มีเสียงดังกังวาน ไม่มีเสียงดังกังวาน

8. เกี่ยวกับอิเล็กตรอนและประจุไอออน

เป็นพวกชอบให้อิเล็กตรอน ทำให้เกิดเป็นไอออนบวก เป็นพวกชอบรับอิเล็กตรอน ทำให้เกิดเป็นไอออนลบ

9. การ เกิดสารประกอบ

เกิดสารประกอบ เช่น ออกไซด์ คลอไรด์ ซัลไฟด์ และไฮไดร์ได้ เกิดสารประกอบ เช่น ออกไซด์ คลอไรด์ ซัลไฟด์ และไฮไดร์ได้

10. สารประกอบออกไซด์

โลหะออกไซด์เป็นเบส อโลหะออกไซด์เป็นกรด

              ส่วนพวกกึ่งโลหะ หมายถึง ธาตุที่มีสมบัติกึ่งโลหะและอโลหะ เช่น ธาตุซิลิคอน มีสมบัติบางประการคล้ายโลหะ เช่น นำไฟฟ้าได้บ้างที่อุณหภูมิปกติ และนำไฟฟ้าได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เป็นของแข็ง เป็นมันวาวสีเงิน จุดเดือดสูง แต่เปราะแตกง่าย คล้ายอโลหะ

 

โลหะทรานซิชัน

          โลหะทรานซิชันบรรจุไว้ตรงกลางของตารางธาตุ โลหะทรานซิชันที่รู้จักกันดี คือ เหล็ก ทองแดง สังกะสี โครเมียม นิกเกิล และทองคำ โลหะทรานซิชัน มีทั้งหมด 8 หมู่ แต่หมู่ 8 มีทั้งหมด 3 หมู่ย่อย จึงมีธาตุต่างๆ รวม 10 หมู่ และมีทั้งหมด 4 คาบ ดังรูป

สมบัติทางกายภาพ

  • โลหะทรานซิชันมีสมบัติแข็ง หนัก เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี เป็นประกายวาว จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง ซึ่งถือได้ว่าเป็นแบบฉบับของโลหะ (ดูเรื่องสมบัติของโลหะ)
  • เหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์ เป็นโลหะที่เป็นแม่เหล็ก
  • โลหะทรานซิชันใช้ผสมกับโลหะอื่นได้โลหะผสม (โลหะอัลลอยด์)

สมบัติทางเคมี

  • โลหะทรานซิชันว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่าโลหะหมู่ 1 และโลหะหมู่ 2
  • โลหะทรานซิชันมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เช่น Fe มีเลขออกซิเดชัน = +3 และ +2 และ Cu มีเลขออกซิเดชัน = +2 และ +1 เป็นต้น
  • โลหะทรานซิชันหลายชนิดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี เช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตแอมโมเนีย ใช้เหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การผลิดกรดซัลฟูริก ใช้ วาเนเดียม (v) ออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
  • สารประกอบและไอออนของโลหะทรานซิชันมักมีสี เช่น CuCl 2 มีสีเขียวเข้ม FeCl 3 มีสีส้ม CuSO 4 มีสีฟ้า MnSO 4 มีสีชมพู เป็นต้น

 

ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82

กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง รังสีที่ได้จากการสลายตัว มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีเบต้า และรังสีแกมมา

ในนิวเคลียสของธาตุประกอบด้วยโปรตอนซึ่งมีประจุบวกและนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า สัดส่วนของจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนไม่เหมาะสมจนทำให้ธาตุนั้นไม่เสถียร ธาตุนั้นจึงปล่อยรังสีออกมาเพื่อปรับตัวเองให้เสถียร ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น

(ธาตุยูเรเนียม)…………. (ธาตุทอเลียม) (อนุภาคแอลฟา)

จะเห็นได้ว่าการแผ่รังสีจะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้ หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุ มีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน โดย มวลจำนวนหนึ่งของธาตุ จะลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของมันที่มีอยู่เดิม เมื่อเวลาผ่านไป เรียกว่า ครึ่งชีวิตของธาตุ ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้

 

สูตรคำนวณหา ครึ่งชีวิตของธาตุ

กำหนดให้ N คือ มวลของธาตุที่เหลืออยู่
N 0 คือ มวลของธาตุที่มีอยู่เดิม
t คือ เวลาที่ผ่านไปที่เกิดการสลายตัว
t 0 คือ เวลา ครึ่งชีวิตของแต่ละธาตุ

 

รังสีที่ทำให้เกิดการแตกของประจุ ( Ionizing Radiation )

  • รังสีแอลฟา อะตอมใหม่จะมี เลขอะตอมลดลง 2 เลขมวลลดลง 4 อนุภาคแอลฟา มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำเพียงแค่กระดาษ อากาศที่หนาประมาณ 2- 3 cm น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร หรือโลหะบางๆ ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้
  • รังสีของอนุภาคโพซิตรอน มีสมบัติเช่นเดียวกับอนุภาคบีตา ต่างกันที่โพซิตรอนมีประจุบวกและไม่เสถียร การแผ่รังสีของอนุภาคโพซิตรอนนิวเคลียสจะมีจำนวนโปรตอนมากกว่านิวตรอน เมื่อเทียบจากไอโซโทปที่เสถียรของธาตุเดียวกัน
  • รังสีเบต้า มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน คือ ประจุเป็น –1 มวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า และมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
  • รังสีแกมมา เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง ไม่มีประจุ ไม่มีมวล เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง
  • สัญลักษณะของอนุภาคต่าง ๆ ( ต้องจำ) เช่น เบต้า b ( )   แอลฟา a ( ) แกมมา g โปรสิตรอน ( ) โปรตอน ( ) และนิวตรอน ( )

ประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์ 

การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ

1. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก ดังภาพ ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี คือ ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb)

2. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ดังภาพ ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรง นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังส

1.  ทำเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ทำโรงงานไฟฟ้าพลังงานปรมาณู และเรือดำน้ำปรมาณู
2.  ใช้สร้างธาตุใหม่หลังยูเรเนียม สร้างขึ้นโดยยิ่งนิวเคลียสของธาตุหนักด้วยอนุภาคแอลฟา หรือด้วยนิวเคลียสอื่นๆ ที่ค่อนข้างหนัก และมีพลังงานสูง
3.  ใช้ศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมี เช่น การเกิดปฏิกิริยาของเอสเทอร์
4.  ใช้ในการหาปริมาณวิเคราะห์
5.  ใช้ในการหาอายุของซากสิ่งมีชีวิต (C – 14)
6.  การรักษาโรค เช่น มะเร็ง (Ra – 226)
7. ใช้ในการถนอมอาหารให้อยู่ได้นานๆ ( Co-60)
8. ใช้ ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช และปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ (P – 32)

โทษของธาตุกัมมันตรังสี

ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่า โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์ เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้

ตารางแสดง ธาตุไอโซโทป

ธาตุ/ไอโซโทป

ครึ่งชีวิต

แบบการสลายตัว

ประโยชน์

Tc -99

6 ชั่วโมง

C-14

5,760 ปี

เบต้า

หาอายุวัตถุโบราณ

Co-60

5.26 ปี

แกมมา

รักษามะเร็ง

Au-198

2.7 วัน

เบต้า แกมมา

วินิจฉัยตับ

I-125

60 วัน

แกมมา

หาปริมาณเลือด

I-131

8.07 วัน

เบตา แกมมา

วินิจฉัยอวัยวะ

P-32

14.3 วัน

เบต้า

รักษามะเร็ง

Pu-239

24,000 ปี

อัลฟา   แกมมา

พลังงาน

K-40

1 x10 9 ปี

เบต้า

หาอายุหิน

U-238

4.5×10 9 ปี

อัลฟา   แกมมา

วัตถุเริมต้นให้ Pu-239

U-235

7.1×10 9 ปี

อัลฟา   แกมมา

รักษามะเร็ง

Cl-36

4×10 5 ปี

Po-216

0.16 วินาที

Ra-226

1,600 ปี

อัลฟา   แกมมา

รักษามะเร็ง

Na-24

15 ชั่วโมง

ตารางแสดง ปริมาณและผลของรังสี

ปริมาณรังสีที่รับ

ผลของรังสีที่ได้รับต่อสุขภาพ

4 มิลลิเร็ม เดินทางไปกลับด้วยเครื่องบิน นิวยอร์ค-ลอนดอน
20 มิลลิเร็ม x -ray ปอด 1 ครั้ง
30-50 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านไม้
50-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านอิฐ
70-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านปูน(คอนกรีต)
170 มิลลิเร็ม/ต่อปี ตายด้วยโรคมะเร็ง 1 ใน 250,000 คน
500 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับประชาชน ทั่ว ๆไป
5000 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับเจ้าหน้าที่ใน อุตสาหกรรมนิวเคลียร์
25 เร็ม มีเลือดขาวต่ำกว่าปกติเล็กน้อย
50 เร็ม เกิดมีรอยแผลของผิวหนัง เม็ดเลือดขาวต่ำชัดเจนขึ้น
100 เร็ม คลื่นไส้อาเจียนผมร่วงมีอัตราการเสี่ยงต่อโรคมะเร็งในระยะยาว
200-600 เร็ม เลือดขาวต่ำอย่างรุนแรง มีเลือดออกในร่างกาย มีโอกาสเสียชีวิต 50 %
600-1000 เร็ม เม็ดเลือดขาวถูกทำลายโดยสิ้นเชิง ระบบทำงานของลำไส้ถูกทำลาย มีโอกาสเสียชีวิต 80-100%
มากกว่า 1000 เร็ม เสียชีวิตใน 1-14 วัน

การจัดตำแหน่งไฮโดรเจนในตารางธาตุ

การจัดธาตุให้อยุ่ในหมู่ใดของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์ ในตารางธาตุปัจจุบันได้จัดให้ธาตุไฮโดรเจนอยู่ในคาบที่ 1 ระหว่างหมู่ 1 กับหมู่ 7 เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ให้ศึกษาสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนเปรียบเทียบกับสมบัติธาตุหมู่ 1 และหมู่ 7

ตารางสมบัติของประการของธาตุไฮโดรเจนกับธาตุหมู1 กับหมู่ 7

สมบัติ

ธาตุหมู่ 1

ธาตุไฮโดรเจน

ธาตุหมู่ 7

จำนวนเวเลนต์อิเล็กตรอน
1
1
7
เลขออกซิเดซันในสารประกอบ
+1
+1 และ -1
+1 +3 +5 +7 – 1
ค่า IE
382-526
1318
1015 – 1687
อิเล็กโทรเนกาทิวิตี
1.0-0.7
2.1
1015 – 1687
สถานะ
ของแข็ง
ก๊าซ
ก๊าซ /ของเหลว/ของแข็ง
การนำฟ้า
นำ
ไม่นำ
ไม่นำ

 

เมื่อพิจารณาข้อมูลในตาราง พบว่าไฮโดรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 และมีเลขออกซิเดชัน +1 ไฮโดรเจนจึงควรอยู่ในหมู่ 1 คาบที่ 1 แต่ไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายธาตุหมู่ 7 หลายประการคือ มีเลขออกซิเดชันได้มากกว่าหนึ่งค่า มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 และอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง มีสถานะเป็นก๊าซ ไม่นำไฟฟ้า เมื่อเกิดเป็นสารประกอบต้องการเพียง 1 อิเล็กตรอนก็จะมีการจัดอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับฮีเลียมซึ่งเป็นธาตุในหมู่ 7 คาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ 1 กับ 7 ดังปรากฏในตารางธาตุ

 

สารประกอบออกไซด์

สารประกอบออกไซดหมายถึง สารประกอบที่เกิดจากธาตุออกซิเจนรวมกับธาตุอื่น ๆ ซึ่งอาจจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ได้ เช่น Na 2O, P 2O 3, NO 2

การเตรียมสารประกอบออกไซด์ อาจจะทำได้โดยนำออกซิเจนมาเผารวมกับธาตุต่าง ๆ เช่น

4Na (s) + O 2 (g) ————–> 2Na 2O (s)

2Ca(s) + O 2 (g) ————–> 2CaO (s)

4Al(s) + O 2 (g) —————> 2Al 2O 3 (s)

C(s) + O 2 (g) ————–> CO 2 (g)

สมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด

จากการศึกษาสมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด์ของ 20 ธาตุแรก เกี่ยวกับสูตรของสารประกอบ จุดหลอมเหลว สถานะ การละลายน้ำ และความเป็นกรด – เบสของสารละลายได้ผลสรุปดังนี้

1. เมื่อใช้ความเป็นโลหะและอโลหะเป็นเกณฑ์ จะแบ่งสารออกได้เป็น 2 กลุ่มดังนี้

ก . ออกไซด์ของโลหะ เช่น Li 2O BeO Na 2O MgO Al 2O 3 K 2O CaO
ข . ออกไซด์ของอโลหะ เช่น H 2O CO 2 N 2O 5 F 2O P 2O 5 SO 2 Cl 2O

2. การแบ่งกลุ่มย่อยอาจจะใช้สมบัติความเป็นกรด – เบสของสารละลาย เช่น

ก . ออกไซด์ของโลหะ

– สารละลายเป็นกรด –
– สารละลายเป็นเบส ได้แก่ Li 2O Na 2O MgO K 2O และ CaO
– สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ –
– พวกไม่ละลายน้ำ ได้แก่ BeO Al 2O 3 B 2O 3 SiO 2

ข . ออกไซด์ของอโลหะ

– สารละลายเป็นกรด ได้แก่ CO 2 N 2O 5 F 2O P 2O 5 SO 2 และ Cl 2O
– สารละลายเป็นเบส ได้แก่ –
– สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ H 2O
– พวกไม่ละลายน้ำ ได้แก่ –

4. เมื่อใช้จุดหลอมเหลวเป็นเกณฑ์จะได้กลุ่มย่อยดังนี้

ออกไซด์ที่เป็นของแข็ง
และมีจุดหลอมเหลวสูง

ออกไซด์ที่เป็นของแข็งและ
มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง

ออกไซด์ที่เป็นของเหลวหรือ
ก๊าซและมีจุดหลอมเหลวต่ำ

สูตร

จุดหลอมเหลว (0C)

สูตร

จุดหลอมเหลว (0C)

สูตร

จุดหลอมเหลว (0C)

Li 2O

1700

K 2O

350

H 2O(l)

0

Na 2O

1275

B 2O 3

460

CO 2(g)

-57

BeO

2530

P 2O 5

580

N 2O 5(g)

-102

MgO

2800

F 2O(g)

-218

CaO

2580

P 2O 5(g)

-224

Al 2O 3

2045

SO 2(g)

-73

Cl 2O(g)

-20

โดยสรุป

ก . ออกไซด์ของโลหะ มีสถานะเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง พวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นเบส เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน
ข . ออกไซด์ของอโลหะ มีสถานะเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำพวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นกรด

เมื่อนำสารประกอบออกไซด์มาจัดเรียงเป็นหมวดหมู่เดียวกันตามตารางธาตุ จะได้ดังนี้

สารประกอบคลอไรด์

สารประกอบคลอไรด์ หมายถึง สารประกอบธาตุคู่ระหว่างธาตุคลอรีนกับธาตุอื่นๆ เช่น NaCl CaCl 2 HCl และ CCl 4 เป็นต้น

สารประกอบคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดยตรง โดยผ่านก๊าซคลอรีนแห้งไปบนธาตุที่กำลังร้อน ดังนั้นในขั้นแรกจึงต้องเตรียมก๊าซคลอรีนก่อนแล้วจึงผ่านก๊าซคลอรีนที่ได้นั้นลงไปบนธาตุที่ร้อนดังกล่าว

การเตรียมก๊าซคลอรีนในห้องปฏิบัติการ ใช้ปฏิกิริยาระหว่างโปตัสเซียมเพอร์แมงกาเนต (KMnO 4) กับก๊าซไฮโดรคลอริก(HCl) เข้มข้นประมาณ 10 mol/dm 3 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้

KMnO 4 (s) + 16 HCl (aq) —–> 2KCl (aq) + 2MnCl 2 (aq) + 8H 2 (l) + 5Cl 2 (g)

หมายเหตุ ก๊าซคลอรีนเป็นก๊าซพิษ ดังนั้นการเตรียมจึงต้องทำอย่างระมัดระวัง

สมบัติของสารประกอบคลอไรด์

1. การแตกตัวเป็นไอออนทดสอบได้โดยใช้สารละลาย AgNO 3 ซึ่งถ้ามีCl – จะเกิดตะกอนของ AgCl จัดว่าเป็นวิธีทดสอบคลอไรด์ไอออนวิธีหนึ่ง จากสมการดังต่อไปนี้

Ag +(aq) + Cl – (aq) ——-> AgCl (s)

2. แบ่งสารประกอบคลอไรด์ออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ คลอไรด์ของโลหะและคลอไรด์ของอโลหะดังนี้

ก . คลอไรด์ของโลหะ ได้แก่ LiCl BeCl 2 NaCl MgCl 2 AlCl 3 KCl และ CaCl 2
ข . คลอไรด์ของอโลหะ ได้แก่ HCl   BCl 3  CCl 4  NCl 3   Cl 2O  ClF   PCl 5   SiCl 4 และ SCl 2

3. เมื่อใช้ความเป็นกรด – เบสของสารละลาย จะแบ่งกลุ่มย่อยได้ดังนี้

ก . คลอไรด์ของโลหะ

– สารละลายเป็นกรด ได้แก่ AlCl 3   BeCl 2
– สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ LiCl   NaCl   MgCl 2   KCl และ CaCl 2
– สารละลายเป็นเบส –

ข . คลอไรด์ของอโลหะ

– สารละลายเป็นกรด ได้แก่ HCl   BCl 3   Cl 2O   ClF   PCl 5   SiCl 4 และ SCl 2
– สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ –
– สารละลายเป็นเบส ได้แก่ –

4. เมื่อใช้สถานะและจุดหลอมเหลว จะแบ่งกลุ่มย่อยได้ดังในตาราง

คลอไรด์ที่เป็นของแข็ง
และมีจุดหลอมเหลวสูง

คลอไรด์ที่เป็นของแข็งและ
มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง

คลอไรด์ที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ
และมีจุดหลอมเหลวต่ำ

สูตร

จุดหลอมเหลว ( 0C)

สูตร

จุดหลอมเหลว ( 0C)

สูตร

จุดหลอมเหลว ( 0C)

LiCl

610

AlCl 3

198

SCl 2

-80

NaCl

801

PCl 5

148

CCl 4

-23

KCl

770

ClF

-154

BeCl 2

405

Cl 2O

-20

MgCl 2

712

BCl 3

-107

CaCl 2

772

NCl 3

-27

SiCl 4

-68

HCl

-114

เมื่อนำคลอไรด์มาจัดรวมกันเป็นหมวดหมู่ หมวดหมู่เดียวกันตามตารางธาตุ จะได้ดังนี้

ธาตุและสารประกอบในชีวิตประจำวัน

1. โซเดียมคลอไรด์ ( NaCl ) ใช้ปรุงรสอาหาร ถนอมอาหาร เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO 3 ) หรือโซดาทำขนม โซเดียมคาร์บอเนต (NaCO 3 ) หรือโซดาแอส โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH ) หรือโซดาไฟ และไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl ) ในต่างประเทศใช้ NaCl สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ เป็นสารจำเป็นในร่างกาย คือ Na + เป็นส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย

2. แคลเซียมคลอไรด์ ( CaCl 2 )  ใช้เป็นสารดูดความชื้น ใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น ใช้ทำฝนเทียม

3. โพแทสเซี่ยมคลอไรด์ ( KCl ) ใช้ทำปุ๋ย

4. แอมโมเนียมคลอไรด์ ( NH 4Cl ) ใช้เป็นน้ำประสารดีบุก ใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์เซลล์ถ่านไฟฉาย

5. โซเดียมหรือแคลเซียมคลอเรต ( NaClO 3 , Ca (ClO 3 ) 2   ใช้เป็นสารฟอกสี ฟอกขาวเยื่อกระดาษ ใช้ฆ่าแบคทีเรีย และสาหร่ายในน้ำประปา และในน้ำสระ

6. HCl    ใช้กำจัดสนิมเหล็กก่อนที่จะฉาบสารกันสนิม

7. DDT   ใช้เป็นยาฆ่าแมลง (ปัจจุบันเป็นสารต้องห้าม)

8. ฟรีออน หรือสาร CFC ใช้ทำความเย็น เป็นตัวขับดันในกระป๋องสเปรย์

9. โบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน ( BFC ) เป็นสารที่ใช้ดับเพลิงในรถยนต์    และเครื่องบิน

10. แคลเซียม ( Ca ) เป็นธาตุหมู่ 2 มีความแข็งแรงพอใช้เป็นโลหะที่มีเงาวาว เบา ถ้าถูกับไอน้ำในอากาศมันจะหมดเงาทันที ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ไฮโดรเจน

11. แคลเซียมคาร์บอเนต ( CaCO 3 ) พบมากในธรรมชาติเกิดอยู่ในแบบของ Limestone Marble ชอล์ก หอย เปลือกหอยกาบ และไข่มุก CaCO 3 ที่บริสุทธิ์ จะมีสีขาว CaCO 3 ที่อยู่ในรูปแบบของ Marble ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้าง แต่ถ้าอยู่ในรูป Limestone ผสม Clay แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์

12. แคลเซียมฟอสเฟต [ Ca 3 (PO 4 ) 2] พบมากในมลรัฐฟลอริดา อยู่ในกระดูก มีประโยชน์ใช้ทำปุ๋ยซึ่งอยู่ในรูป Super phosphate

13. แคลเซียมซัลเฟต ( CaSO 4 .2H 2O ) มีอยู่ในธรรมชาติในชื่อ ยิปซัม ใช้ในการกสิกรรมเพื่อทำให้ดินดี และยังใช้ในอุตสาหกรรมทำปูนปลาสเตอร์

14. อะลูมิเนียม ( Al ) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที่ 3 ในโลก ผู้พบอะลูมิเนียมเป็นคนแรกคือ Hans Christan Oersted อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่สำคัญมากและยังราคาถูก ในอุตสาหกรรมใช้อะลูมิเนียมมากที่สุด โดยการผสมกับธาตุอื่นเป็นโลหะผสม (Alloys ) สารประกอบอะลูมิเนียม ได้แก่ อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al 2O 3 ) บางทีเรียกคอรันดัม มีความแข็งมากเกือบเท่าเพชร บางที่เรียก Emery บุษราคัม Sapphire ทับทิมก็เป็นพวกอะลูมิเนียมออกไซค์ที่ไม่บริสุทธิ์

15. สารส้ม ( Al 2O 3.14H 2O) ใช้แกว่งน้ำให้ตะกอนตกลงก้นตุ่ม

16. เกาลิน หรือ ดินขาว ( H 4 Al 2 Si 2 O 9 ) ใช้ประโยชน์คือ เอาทำเครื่องเคลือบดินเผา

17. เหล็ก ( Fe ) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที 4 ในโลก ซึ่งเหล็กนี้ได้จากการถลุงเหล็ก โดยใช้เตาบลาสเฟอร์เนส (Blast Furnace ) เหล็กที่ได้มาจาก Blast Furnace เป็นเหล็กที่ไม่บริสุทธิ์เรียก Pigiron

18. เหล็กกล้า เป็นเหล็กที่ใช้ประโยชน์มาก เช่น ทำขัน ทำขบวนรถไฟ

19. เหล็กกล้าผสม คุณสมบัติและประโยชน์ที่เหล็กกล้าถูกสารอื่นผสม ดังนี้

– เติมโครเมียม ( Cr ) ทำให้เหล็กเหนียว แข็ง ใช้ทำมีดโกน เกียร์รถยนต์ เหล็กกล้ากันสนิม (Stainless Steel )
– เติมนิเกิล ( Ni ) ทำให้เหล็กเหนี่ยวไม่เปราะ ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์
– เติมแมงกานีส ( Mn )ทำให้เหล็กแข็งและเหนียวใช้ทำตู้นิรภัยชิ้นส่วนเรือรบ
– เติมทังสเตน ( W ) ทำให้เหล็กเหนียว ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์

20. ทองแดง ( Cu ) ซึ่งพบมากในธรรมชาติเกิดในรูปของสินแร่ต่างๆ และมีอยู่ในเลือดของสัตว์บางชนิด คือ มีใน Haemocyanin (ฮีมี)ทองแดงมีคุณสมบัติเป็นโลหะ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมากลงมาจากเงิน

21. ทองเหลือง ( Brass ) คือ ทองแดงผสมกับสังกะสี ใช้ทำกุญแจ ปลอกกระสุนปืน กรอบประตู

22. บรอนซ์ ( Bronze ) บางทีเรียกสัมฤทธิ์ ลงหินหรือทองม้าล่อ คือ ทองแดงผสมกับดีบุก ในอัตราส่วนต่างๆ

23. จุนสี เป็นสารประกอบที่สำคัญของทองแดง บางทีเรียก Blue Vitriol มนุษย์ใช้จุนสีฆ่าเห็ดรา (Fungicide ) ฆ่าเชื้อโรคจัดเป็นพวกยาประเภท Germicide

24. เงิน ( Ag ) เป็นสื่อไฟฟ้าและความร้อนที่ดีที่สุด ทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดอินทรีย์ และโซดาไฟ

25. ทองคำ ( Au ) เป็นธาตุที่หายากมาก มีในโลกประมาณ 1 เท่าของเงิน ความบริสุทธิ์ของทองคำใช้วัดเป็นกะรัต ทองคำที่บริสุทธิ์จริงคือ ทองคำ 24 กะรัต ทองคำนี้ใช้ทำทองขาวเทียม (White gold ) ซึ่งมีสีคล้ายทองขาว ประกอบด้วยทอง 80 % นิกเกิล 20%

26. โคบอลท์ ( Co ) โลหะนี้ผสมกับเหล็กกล้าเพื่อใช้เป็นเครื่องมือตัดโลหะ ประโยชน์สำคัญมากใช้ทำโคบอลท์ 60 เพื่อการรักษามะเร็ง

27. ทังสเตน ( W ) ปัจจุบันใช้ทำไส้หลอดไฟฟ้า ใช้ผสมกับเหล็กใช้ทำ Tungsten carbide ซึ่งจัดว่าเป็นสารที่แข็งมาก ใช้ประกอบเครื่องมือตัดโลหะด้วยความเร็วสูง

28. เยอรเมเนียม ( Ge ) เป็นธาตุที่หายากมาก ใช้เป็นส่วนประกอบ ของเครื่องทรานซิสเตอร์ และใช้ในเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ตารางธาตุ

ตารางธาตุ (Periodic table) คือ ตารางที่ใช้แสดงรายชื่อธาตุเคมี คิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีตรี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) ในปี พ.ศ. 2412 จากการสังเกตว่า เมื่อนำธาตุที่รู้จักมาวางเรียงตามลำดับเลขอะตอม จะพบว่าคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างคล้ายกัน สามารถจำแนกเป็นกลุ่มๆ ได้ทำให้เกิดรูปแบบตารางธาตุ และพัฒนาต่อเนื่องมาจนเป็นอย่างที่เห็น ตารางธาตุเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนการสอนวิชาเคมีด้วย

ที่มา : http://www.nakhamwit.ac.th/pingpong_web/Element&Compounds.htm

ที่มา : https://janeza565.wordpress.com/

ที่มา : http://www.kr.ac.th/ebook2/narumon/03.html

การแยกสารผสม

การแยกสารผสม


สาร และ สมบัติของสาร

 สสาร ( Matter ) หมายถึงสิ่งที่มีมวล ต้องการที่อยู่ และ สามารถสัมผัสได้โดยประสาทสัมผัสทั้ง 5 เช่น ดิน น้ำ อากาศ ฯลฯ ภายใน สสารเป็นเนื้อของสสาร เรียกว่า สาร ( Substance )

   สาร ( Substance ) คือ สสารที่ทราบสมบัติ หรือ สสารที่จะศึกษา ดังนั้นจึงเป็นสสารที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจะมีสมบัติของสาร
2 ประเภท คือ
– สมบัติกายภาพ ( Physical Property ) หมายถึง สมบัติที่สังเกตได้จากลักษณะภายนอก และ เกี่ยวกับวิธีการทางฟิสิกส์ เช่น ความหนาแน่น , จุดเดือด , จุดหลอมเหลว
 
– สมบัติทางเคมี ( Chemistry Property ) หมายถึง สมบัติที่เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาเคมี เช่น การติดไฟ , การเป็นสนิม , ความเป็น กรด – เบส ของสาร

การแยกสาร หมายถึง
การที่แยกสารที่ผสมกันตั้งแต่ ๒ ชนิดขึ้นไปออกจากกัน เพื่อนำสารที่ได้นั้นไปใช้ประโยชน์ตามต้องการ ซึ่งสามารถจำแนกได้คือ การแยกสารเนื้อผสม และการแยกสารเนื้อเดียว
สารเนื้อผสม หมายถึง สารที่มีลักษณะเนื้อสารไม่ผสมกลมกลืนกันเป็นเนื้อเดียวกันเกิดจาก
สารอย่างน้อย 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยเนื้อสารจะแยกกันเป็นส่วน ๆ

การแยกสารเนื้อผสมอาจใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น การกรอง การใช้กรวยแยก การใช้อำนาจแม่เหล็ก การระเหิด การระเหยจนแห้ง ซึ่งเป็นการแยกสารโดยวิธีทางกายภาพทั้งสิ้น สารที่แยกได้จะมีสมบัติเหมือนเดิม

1. การกรอง
เป็นวิธีการแยกสารออกจากกันระหว่างของแข็งกับของเหลว หรือใช้แยกสารแขวนลอยออกจากน้ำ ซึ่งใช้กันมากในทางเคมี โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการที่กรองสารในปริมาณน้อย ๆ การกรองนั้นจะต้องเทสารผ่านกระดาษกรอง อนุภาคของแข็งที่ลอดผ่านรูกระดาษกรองไม่ได้จะอยู่บนกระดาษกรอง ส่วนน้ำและสารที่ละลายน้ำได้จะผ่านกระดาษกรองลงสู่ภาชนะ

2. การใช้กรวยแยก
เป็นวิธีที่ใช้แยกสารเนื้อผสมที่เป็นของเหลว 2 ชนิดที่ไม่ละลายออกจากกัน โดยของเหลวทั้งสองนั้นแยกเป็นชั้นเห็นได้ชัดเจน เช่น น้ำกับน้ำมัน เป็นต้น การแยกโดยวิธีนี้จะนำของเหลวใส่ในกรวยแยก แล้วไขของเหลวที่อยู่ในชั้นล่างซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าชั้น
บนออกสู่ภาชนะจนหมด แล้วจึงค่อย ๆ ไขของเหลวที่ที่เหลือใส่ภาชนะใหม่
3. การใช้อำนาจแม่เหล็ก
เป็นวิธีที่ใช้แยกองค์ประกอบของสารเนื้อผสมซึ่งองค์ประกอบหนึ่งมีสมบัติในการถูกแม่เหล็กดูดได้ เช่น ของผสมระหว่างผงเหล็กกับผงกำมะถัน โดยใช้แม่เหล็กถูไปมาบนแผ่นกระดาษที่วางทับของผสมทั้งสอง แม่เหล็กจะดูดผงเหล็กแยกออกมา
4. การระเหิด
คือ ปรากฏการณ์ที่สารเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นก๊าซหรือไอโดยไม่เปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวก่อน ใช้แยกสารเนื้อผสมที่เป็นของแข็งออกจากกัน โดยของแข็งชนิดหนึ่งมีสมบัติระเหิดได้ เช่น ลูกเหม็น พิมเสน น้ำแข็งแห้ง การบูรกับเกลือแกง เมื่อให้ความร้อนการบูรจะกลายเป็นไอแยกออกจากเกลือแกง ดักไอของการบูรด้วยภาชนะที่เย็นจะได้การบูรเป็นของแข็งแยกออกมา
5. การใช้มือหยิบออกหรือเขี่ยออก
ใช้แยกของผสมเนื้อผสม ที่ของผสมมีขนาดโตพอที่จะหยิบออกหรือเขี่ยออกได้ เช่น ข้าวสารที่มีเมล็ดข้าวเปลือกปนอยู่
6. การตกตะกอน
ใช้แยกของผสมเนื้อผสมที่เป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว ทำได้โดยนำของผสมนั้นวางทิ้งไว้ให้สารแขวนลอยค่อย ๆ ตกตะกอนนอนก้น ในกรณีที่ตะกอนเบามากถ้าต้องการให้ตกตะกอนเร็วขึ้นอาจทำได้โดย ใช้สารตัวกลางให้อนุภาคของตะกอนมาเกาะ เมื่อมีมวลมากขึ้น น้ำหนักจะมากขึ้นจะตกตะกอนได้เร็วขึ้น เช่น ใช้สารส้มแกว่ง อนุภาคของสารส้มจะทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้โมเลกุลของสารที่ต้องการตกตะกอนมาเกาะ ตะกอนจะตกเร็วขึ้น

การแยกาสารเนื้อเดียว

สารเนื้อเดียว เป็นสารทีเกิดขึ้นโดยทั่วไป มองเห็นเป็นเนื้อเดียวกันโดยตลอด แบ่งเป็นพวก ได้แก่ ธาตุ สารละลาย และสารประกอบ ในการแยกสารเนื้อเดียวที่อยู่ในรูปของสารละลายนั้น สามารถทำได้โดยวิธีการดังต่อไปนี้

1. การระเหยจนแห้ง
ใช้ในกรณีที่ตัวถูกละลายเป็นของแข็งและตัวทำละลายเป็นของเหลว หรือของแข็งละลายในของเหลว เช่น เมื่อนำเกลือแกงซึ่งเป็นของแข็งมาละลายในน้ำจะได้ของผสมเนื้อเดียวกัน เรียกว่า สารละลายเกลือแกง ในกรณีที่เราต้องการแยกเกลือแกงและน้ำออกจากสาระลายเกลือแกงทำได้โดยการนำสารดังกล่าวมาให้ความร้อน เพื่อระเหยตัวละลาย ในที่นี้คือน้ำออกไป สิ่งที่เหลืออยู่ในภาชนะคือตัวถูกละลาย ที่เป็นของแข็งในที่นี้คือ เกลือแกง

2. โครมาโตกราฟี (Chromatography)
เป็นเทคนิคการแยกสารเนื้อเดียวออกจากกันให้เป็นสารบริสุทธิ์ โดยอาศัยหลักการที่ว่า “สารแต่ละชนิดมีความสามารถในการละลายต่างกัน และถูกดูดซับต่างกัน จึงทำให้สารแต่ละชนิดแยกออกจากกันได้” ดังนั้นการแยกสารด้วยเทคนิคโครมาโตกราฟี จึงต้องอาศัยสมบัติของสารดังนี้

2.1 สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายชนิดเดียวกันได้ดี ไม่เท่ากัน สารที่ละลายได้ดีจะเคลื่อนที่ไปได้เร็ว
2.2 สารต่างชนิดกันถูกดูดซับโดยตัวดูดซับได้ดีไม่เท่ากันสารที่ถูกดูดซับได้ดีจะเคลื่อนที่ได้ช้า
2.3 สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ดี และถูกดูดซับน้อยจะเคลื่อนที่ได้เร็วไปได้ไกล
2.4 สารที่ละลายในตัวทำละลายได้น้อยและถูกดูดซับมากจะเคลื่อนที่ช้าไปได้ไม่ไกล
ประโยชน์ของโครมาโตกราฟี
1. ใช้ในการแยกสารเนื้อเดียวที่มีส่วนผสมหลาย ๆ ชนิด ให้ได้เป็นสารบริสุทธิ์
2. ใช้ในการวิเคราะห์หาปริมาณและชนิดของสาร
3. ใช้ทดสอบหรือแยกสารตัวอย่างที่มีปริมาณน้อย ๆ ได้
4. ใช้แยกสารได้ทั้งสารที่มีสีและไม่มีสี
3. การกลั่น
เป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอ ทำให้แยกตัวทำละลายและตัวถูกละลายที่ต่างก็เป็นของเหลวออกจากกันได้โโยอาศัยความแตกต่างกันของจุดเดือด การกลั่นจะใช้ได้ผลต่อเมื่อตัวทำละลายและตัวถูกละลายเดือดที่อุณหภูมิต่างกันค่อนข้างมาก(ต่างกันอย่างน้อย 20 ๐C) เช่น การแยกน้ำจากน้ำทะเล การแยกน้ำจากน้ำคลอง การแยกน้ำจากน้ำเกลือ หรือน้ำเชื่อม เป็นต้น

4. การตกผลึก
เป็นกระบวนการแยกของแข็งที่ละลายในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว โดยทำให้สารละลายอิ่มตัวที่อุณหภูมิสูง แล้วปล่อยให้สารละลายเย็นลง ของแข็งจะตกผลึกออกมา

5.การใช้มือหยิบออกหรือเขี่ยออก ใช้แยกของผสมเนื้อผสม ที่ของผสมมีขนาดโตพอที่

จะหยิบออกหรือเขี่ยออกได้ เช่น ข้าวสารที่มีเมล็ดข้าวเปลือกปนอยู่

6. การกลั่นแบบธรรมดา เป็นวิธีการแยกสารที่มีอุณภูมต่างกันมาก เช่น หินปูนกับน้ำ เกลือกันน้ำ
4. การกลั่่นแยกลำดับส่วน (fractional distillation) เป็นการแยกสารละลายที่่มีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน เช่น น้ำมันดิบ

ที่มา : https://sites.google.com/site/dakdeecharwdong/bth-thi-2-sar-ni-chiwit-praca-wan/3-kar-yaek-sar-neux-phsm-laea-sar-neux-deiyw

ที่มา: http://pimzazaza11.blogspot.com/

ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/Matter.htm

 

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาบนเปลือกโลก

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาบนเปลือกโลก

ที่มา : https://sites.google.com/site/lamaiyodpho/bth-thi3-lok-laea-kar-peliynpaelng/4-kar-peliynpaelng-thang-thrni

ธรณีภาค (lithosphere) คือชั้นเนื้อโลกส่วนบนกับชั้นเปลือกโลกรวมกันชั้นธรณีภาคมีความหนาประมาณ 100 กิโลเมตรนับจากผิวโลกลงไปเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาการศึกษาการเปลี่ยนแปลง ของเปลือกโลกทั้งส่วนที่เป็นพื้นดิน พื้นน้ำและส่วนที่เป็นบรรยากาศจัดเป็นวิธีการหนึ่งที่จะช่วยป้องกันผลกระทบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ได้แก่แผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด ซึ่งเป็นพิบัติภัยที่มีผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกทำให้เกิดทฤษฎีหลากหลายแต่ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับกันในปัจจุบันและอธิบายถึงกำเนิดของแผ่นดินมหาสมุทร และสิ่งมีชีวิตที่ตายทับถมอยู่ในหินบนเปลือกโลก คือทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค (plate tectonic)

ที่มา : http://www.trueplookpanya.com/true/blog_diary_detail.php?diary_id=8982

แผ่นเปลือกโลกมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา และแต่ละแผ่นมีทิศทางการเคลื่อนที่ต่างๆ เรา

สามารถแบ่งการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกออกเป็น 3 แบบ คือ เคลื่อนที่มาชนกัน เคลื่อนที่แยกจาก

กัน และเคลื่อนที่แบบสวนกัน ซึ่งมีผลทำให้เกิดกระบวนการทางธรณีวิทยาดังต่อไปนี้

1. การคดโค้งโก่งงอ

ในธรรมชาติรอยคดโค้งโก่งงอ เกิดจากแผ่นเปลือกโลก 2 แผ่น เคลื่อนที่ชนกัน ซึ่งมีแรงดันมหาศาล ทำให้ชั้นหินตรงบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกชนกันเกิดการคดโค้งโก่งงอขึ้น รอยคดโค้งโก่งงอนี้ไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่จะต้องใช้เวลาเป็นพันปีและต้องได้รับพลังงานอย่างต่อเนื่องถ้ารอยคดโค้งโก่งอชั้นหินเกิดขึ้นติดต่อกัน เป็นบริเวณกว้างกินพื้นที่มาก ก็อาจกลายเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาหิมาลัยในทวีปเอเชีย เทือกเขาภูพานในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทยเทือกเขาแอลป์ในทวีปยุโรป หรือเทือกเขาร็อคกี้ในทวีปอเมริกาเหนือ เป็นต้น

2. การยกตัวและยุบตัว

พลังงานท่สะสมอยู่ภายในเปลือกโลกเมื่อมีมากขึ้นจะไปดันเปลือกโลกให้เกิดรอยแยกหรือรอย

แตกในชั้นหิน เรียกว่า รอยเลื่อน(Fault) ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างรุนแรงกว่าการเกิดคดโค้งโก่งงอ และเป็น

สาเหตุที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหว

รอยเลื่อนที่เกิดขึ้นและทำให้แผ่นเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด คือ การยกตัว

ของแผ่นเปลือกโลกที่เกิดจากรอยเลื่อนแบบปกติกลายเป็นภูเขา เรียกว่า Block mountain โดยยอด

เขาจะมีลักษณะราบและไหล่เขาจะชัน เช่น ภูกระดึง จังหวัดเลย และอีกแบบ คือ การยุบตัวของ

แผ่นเปลือกโลกกลายเป็นแอ่งหรือหุบเขาเรียกว่า rift valleys ซึ่งเกิดจากรอยเลื่อนแบบย้อน

3. การผุพังอยู่กับที่

การผุพังอยู่กับที่ หมายถึง กระบวนการที่ทำให้วัสดุผุสลายออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ โดยมีการเปลี่ยน

แปลงขนาดและองค์ประกอบเคมีของอนุภาคที่สลายตัว เช่น การผุพังหรือการหักพังของหินทั้งบน

พื้นดินและใต้ผิวโลกลงไปซึ่งเป็นผลเนื่องมาจาก ปัจจัยทางกายภาพทางเคมี และชีวภาพ ดังนี้

3.1 ปัจจัยทางกายภาพ

ชั้นหินที่มีรอยแยกหรือรอยแตกจะมีน้ำแทรกอยู่ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เช่น ในเวลา

กลางคืนอากาศเย็นจัด น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งมีปริมาณเพิ่มขึ้น ดันให้รอยแยกขยายตัวมากขึ้น และ

ทำให้ชั้นหินที่อยู่ด้านล่างแตก เมื่อถึงตอนกลางวันน้ำแข็งละลาย น้ำจะแทรกไปตามรอยแตกใหม่

พอตกกลางคืนน้ำแข็งตัว รอยแตกก็ขยายและชั้นหินก็จะเกิดรอยแตกเพิ่มมากขึ้น ในที่สุดชั้นหินจะ

แตกออกเป็นชิ้นๆ เกิดการผุพัง

3.2 ปัจจัยทางเคมี

น้ำฝนเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการผุพังทางเคมีได้ง่ายและดีที่สุด โดยเฉพาะในเขตร้อน

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้รวดเร็ว และการผุพังของหินก็เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน ได้แก่ ปฏิกิริยาไฮโดร

ไลซิส ปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยาคาร์บอเนชัน

3.3 ปัจจัยทางชีวภาพ

พืชเป็นตัวการทำให้ชั้นหินเกิดการผุพังได้มาก เช่น รากพืชที่ชอนไชไปในรอยแตกของ

หิน เมื่อพืชโตขึ้นรากพืชก็โตขึ้นด้วย ทำให้หินแตกเป็นชั้นๆ นอกจากนี้มนุษย์ก็นับเป็นตัว

การที่ทำให้หินผุพังหรือแตกสลายไปได้อย่างรวดเร็วมากกว่าตัวการอื่นๆ

4. การกร่อน

การกร่อน เป็นการพังทลายของชั้นหินเนื่องจากลม ฝน แม่น้ำ ลำธาร ธารน้ำแข็ง คลื่น เป็นต้น

5. การพัดพาและทับถม

ดิน หิน เมื่อถูกกัดกร่อน จะถูกน้ำหรือลมพัดพาไปสู่ที่ต่ำกว่าเกิดการทับถมเป็นลักษณะต่างๆ

หลายแบบ เกิดเป็นดินดอนปากแม่น้ำ เช่น แม่น้ำเจ้าพระยา

 

1 2