โครงสร้างโลก

ที่มา http://kitpiwat.blogspot.com/

การแบ่งโครงสร้างโลกตามลักษณะกายภาพ

การศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยศึกษาการเดินทางของ “คลื่นซิสมิค” (Seismic waves)
ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ  
คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน
  คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง  ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว (Earthquake) จะเกิดแรงสั่นสะเทือนหรือคลื่นซิสมิคขยายแผ่จากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวออกไปโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกัน คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปดังภาพที่ 4 คลื่นปฐมภูมิหรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับ (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 100 – 140 องศา แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านชั้นของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหว โดยมีเขตอับอยู่ที่มุม 120 องศาเป็นต้นไป

  ขณะที่เกิดแผ่นดินไหวจะเกิดแรงสั่นสะเทือน ทำให้คลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหวโดยรอบทุกทิศทุกทาง  เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน  และมีสถานะต่างกัน  คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปดังภาพที่ 2   คลื่นปฐมภูมิ หรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับคลื่น (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 103°– 143°แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหวตั้งแต่เขต 0° – 103°เท่านั้น

นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากความเร็วของคลื่น P wave และ S wave
  • ธรณีภาค (Lithosphere)  คือ ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีป (Continental crust) และ เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust)  คลื่น P wave และ S wave เคลื่อนที่ช้าลงจนถึงแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก(Mohorovicic discontinuity) ซึ่งอยู่ที่ระดับลึกประมาณ 100 กิโลเมตร
  • ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) อยู่ใต้แนวแบ่่งเขตโมโฮโรวิซิกลงไปจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นตามระดับลึก โดยแบ่งออกเป็น 2 เขต ดังนี้
    • เขตที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วต่ำ (Low velocity zone หรือ LVZ) ที่ระดับลึก 100 – 400 กิโลเมตร  P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างไม่คงที่ เนื่องจากบริเวณนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน   อุณหภูมิที่สูงมากทำให้แร่บางชนิดเกิดการหลอมละลายเป็นหินหนืด (Magma)
    • เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง (Transitional zone) อยู่บริเวณเนื้อโลกตอนบน (Upper mentle) ระดับลึก 400 – 700 กิโลเมตร   P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นมาก ในอัตราไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากบริเวณนี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่
  • เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) อยู่บริเวณเนื้อโลกชั้นล่าง (Lower Mantle) ที่ความลึก 700 – 2,900 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วสม่ำเสมอ เนื่องจากเป็นของแข็ง
  • แก่นชั้นโลกนอก (Outer core) ทึ่ระดับลึก 2,900 – 5,150 กิโลเมตร P wave ลดความเร็วลงฉับพลัน ขณะที่ S wave ไม่ปรากฏ ทั้งนี้เนื่องจากบริเวณนี้เป็นเหล็กหลอมละลาย
  • แก่นโลกชั้นใน (Inner core) ที่ระดับลึก 5,150 กิโลเมตร จนถึงความลึก 6,371 กิโลเมตร ที่จุดศูนย์กลางของโลก  P wave ทวีความเร็วขึ้น เนื่องจากความกดดันแรงกดดันภายในทำให้เหล็กเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง

การแบ่งโครงสร้างโลกตามองค์ประกอบเคมี

การแบ่งโครงสร้างโลกนักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลก โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมี ออกเป็น 3 ส่วน คือ ชั้นเปลือกโลก  เนื้อโลก  และแก่นโลก

1. ชั้นเปลือกโลก (crust) เป็นผิวโลกชั้นนอก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกาไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีปและเปลือกโลกมหาสมุทร

  • เปลือกโลกทวีป (Continental crust)  ส่วนใหญ่เป็นหินแกรนิต มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น ซิลิกอน อะลูมิเนียม และออกซิเจน มีความหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร  ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
  • เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust)  ส่วนใหญ่เป็นหินบะซอลต์ มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น มีเหล็ก แมกนีเซียม ซิลิกอน และออกซิเจน ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร   ความหนาแน่น 3  กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร มากกว่าเปลือกทวีป  ดังนั้นเมื่อเปลือกโลกทั้งสองชนกัน เปลือกโลกทวีปจะถูกยกตัวขึ้น ส่วนเปลือกโลกมหาสมุทรจะจมลง และหลอมละลายเป็นแมกมาอีกครั้ง

2. ชั้นเนื้อโลก (mantle) คือส่วนซึ่งอยู่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไปจนถึงระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร   มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิคอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์ แบ่งออกป็น 3 ชั้น ได้แก่

  • เนื้อโลกตอนบนสุด (Uppermost sphere)  มีสถานะเป็นของแข็ง เป็นฐานรองรับเปลือกโลกทวีป และเปลือกโลกมหาสมุทร อยู่ใต้แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิชิก เรียกโดยรวมว่า ธรณีภาค (Lithosphere) มีความหนาโดยรวมประมาณ 30 – 100 กิโลเมตร
  • เนื้อโลกตอนบน (Upper mantle) หรือบางครั้งเรียกว่า ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) อยู่ที่ระดับลึก 100 – 700 กิโลเมตร มีึลักษณะเป็นของแข็งเนื้ออ่อน  อุณหภูมิที่สูงมากทำให้แร่บางส่วนหลอมละลายเป็นหินหนืด (Magma) เคลื่อนที่หมุนวนด้วยการพาความร้อน (Convection)
  • เนื่อโลกตอนล่าง (Lower mantle) มีสถานะเป็นของแข็งที่ระดับลึก 700 – 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นเหล็ก แมกนีเซียม และซิลิเกท

3. ชั้นแก่นโลก (core) คือส่วนที่อยู่ใจกลางของโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แบ่งออกเป็น 2 ชั้น

  • แก่นโลกชั้นนอก (Outer core) เป็นเหล็กในสถานะของเหลว เคลื่อนที่หมุนวนด้วยการพาความร้อน (Convection) ที่ระดับลึก 2,900 – 5150 กิโลเมตร เหล็กร้อนเบื้องล่างบริเวณที่ติดกับแก่นโลกชั้นในลอยตัวสูงขึ้น เมื่อปะทะกับแมนเทิลตอนล่างที่อุณหภูมิต่ำกว่าจึงจมตัวลง การเเคลื่อนที่หมุนวนเช่นนี้เหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก
  • แก่นโลกชั้นใน (Inner core) ที่ระดับลึก 5,150 กิโลเมตร จนถึงใจกลางโลกที่ระดับลึก  6,370 กิโลเมตร ความดันมหาศาลกดทับทำให้เหล็กมีสถานะเป็นของแข็ง

  เมื่อพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีในแต่ละชั้นภายในของโลก ดังภาพที่ 2 แล้วจะพบว่า ธาตุที่หมายเลขอะตอมมาก หรือมีความถ่วงจำเพาะสูง เช่น เหล็ก (atomic no: 26) จมลงสู่แก่นกลางของโลก  ธาตุที่มีหมายเลขอะตอมน้อย หรือมีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า เช่น ออกซิิเจน อะลูมิเนียม และซิลิกอน (atomic no: 8, 13, 14) ลอยตัวขึ้นเป็นองค์ประกอบหลักของเปลือกโลก

สารประกอบ และธาตุ

 

ที่มา http://www.nakhamwit.ac.th/และhttps://janeza565.wordpress.com/

ธาตุและสารประกอบ

                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

ประวัติศาสตร์ของตารางธาตุ

เริ่มต้นจาก จอห์น นิวแลนด์ส ได้พยายามเรียงธาตุตามมวลอะตอม แต่เขากลับทำให้ธาตุที่มีสมบัติต่างกันมาอยู่ในหมู่เดียวกัน นักเคมีส่วนมากจึงไม่ยอมรับตารางธาตุของนิวแลนด์ส ต่อมา ดมีตรี เมนเดเลเยฟ จึงได้พัฒนาโดยพยายามเรียงให้ธาตุที่มีสมบัติเหมือนกันอยู่ในหมู่เดียวกัน และเว้นช่องว่างไว้สำหรับธาตุที่ยังไม่ค้นพบ พร้อมกันนั้นเขายังได้ทำนายสมบัติของธาตุใหม่ไว้ด้วย โดยใช้คำว่า เอคา (Eka) นำหน้าชื่อธาตุที่อยู่ด้านบนของธาตุที่ยังว่างอยู่นั้น เช่น เอคา-อะลูมิเนียม (ต่อมาคือธาตุแกลเลียม) เอคา-ซิลิคอน (ต่อมาคือธาตุเจอร์เมเนียม) แต่นักเคมีบางคนในยุคนั้นยังไม่แน่ใจ เนื่องจากว่าเขาได้สลับที่ธาตุบางธาตุโดยเอาธาตุที่มีมวลอะตอมมากกว่ามาไว้หน้าธาตุที่มีมวลอะตอมน้อยกว่า ดมีตรีได้อธิบายว่า เขาต้องการให้ธาตุที่มีสมบัติเดียวกันอยู่ในหมู่เดียวกัน เมื่อดมีตรีสามารถทำนายสมบัติของธาตุได้อย่างแม่นยำ และตารางธาตุของเขาไม่มีข้อน่าสงสัย ตารางธาตุของดมีตรีก็ได้รับความนิยมจากนักเคมีในสมัยนั้นจนถึงยุคปัจจุบัน

ชื่อธาตุแบ่งตามหมู่

  • หมู่ 1A ลิเทียม (Lithium) โซเดียม (Sodium – Natrium) โพแทสเซียม (Potassium – Kalium) รูบิเดียม (Rubidium) ซีเซียม (Cesium) แฟรนเซียม (Francium)
  • หมู่ 2A เบริลเลียม (Beryllium) แมกนีเซียม (Magnesium) แคลเซียม (Calcium) สตรอนเชียม (Strontium) แบเรียม (Barium) เรเดียม (Radium)
  • หมู่ 3A โบรอน (Boron) อะลูมิเนียม (Aluminum) แกลเลียม (Gallium) อินเดียม (Indium) แทลเลียม (Thallium)
  • หมู่ 4A คาร์บอน (Carbon) ซิลิกอน (Silicon) เจอร์เมเนียม (Germanium) ดีบุก (Tin – Stannum) ตะกั่ว (Lead – Plumbum)
  • หมู่ 5A ไนโตรเจน (Nitrogen) ฟอสฟอรัส (Phosphorous) อะซินิค (สารหนู) (Arsenic) พลวง (Antimony – Stibium) บิสมัท (Bismuth)
  • หมู่ 6A ออกซิเจน (Oxygen) ซัลเฟอร์ (กำมะถัน) (Sulfur) ซีลีเนียม (Selenium) เทลลูเรียม (Tellurium) พอโลเนียม (Polonium)
  • หมู่ 7A ฟลูออรีน (Fluorine) คลอรีน (Chlorine) โบรมีน (Bromine) ไอโอดีน (Iodine) แอสทาทีน (Astatine)
  • หมู่ 8A ฮีเลียม (Helium) นีออน (Neon) อาร์กอน (Argon) คริปตอน (Krypton) ซีนอน (Xenon) เรดอน (Radon)

ยกเว้น ไฮโดรเจน เพราะยังถกเถียงกันอยู่ว่าจะจัดลงไปที่หมู่ 1 หรือ 7 ดี เพราะคุณสมบัติเป็นกึ่ง ๆ กัน ระหว่าง 1A กับ 7A และธาตุประเภททรานซิชัน

   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
  • สมบัติโดยสรุปของโลหะ-อโลหะ

    โลหะ

    1.  ส่วนมากอยู่ในสถานะของแข็งยกเว้น ปรอท เป็นของเหลว  ณ อุณหภูมิปกติ

    2.  ขัดเป็นมันวาว

    3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

    4.  นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโลหะจะนำไฟฟ้าได้น้อยลง

    5.  ส่วนใหญ่มีความหนาแน่นสูง

    6.  เหนียวดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นได้

    7.  เคาะเสียงดังกังวาน

    8. มีความโน้มเอียงที่จะเสียอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับอโลหะ

    9. ส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดได้ก๊าซไฮโดรเจน 

    10. เมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นเบส       

    อโลหะ

    1.  มีทั้งสถานะของแข็ง  ของเหลว และก๊าซ  ณ  อุณหภูมิปกติ

    2.  ขัดไม่เป็นมันวาว

    3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ

    4.  เป็นฉนวนไฟฟ้า ยกเว้นแกรไฟต์

    5.  มีความหนาแน่นต่ำ

    6.  เปราะดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นไม่ได้ 

    7.  เคาะไม่มีเสียงดังกังวาน

    8. มีความโน้มเอียงที่จะรับอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับโลหะ

    9.  ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด

    10. เมื่อรวมตัวกับก๊าซออกซิเจนจะได้สรประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นกรด

    สำหรับธาตุที่เป็นกึ่งโลหะ  จะมีสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะและอโลหะ  เช่น
    นำไฟฟ้าได้เล็กน้อยที่ภาวะปกติเมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  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

การแยกสารผสม

การแยกสารผสม

ที่มา http://nakhamwit.ac.th/

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

       

การเปลี่ยนแปลงสาร
การเปลี่ยนแปลงสาร แบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ คือ
 – การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ( Physical Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวกับสมบัติกายภาพ โดยไม่มีผลต่อ องค์ประกอบภายใน และ ไม่เกิดสารใหม่ เช่น การเปลี่ยนสถานะ , การละลายน้ำ

– การเปลี่ยนแปลงทางทางเคมี ( Chemistry Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวข้องกับสมบัติทางเคมีซึ่งมีผลต่อองค์ประกอบภายใน และจะมีสมบัติต่างไปจากเดิม นั่นคือ การเกิดสารใหม่ เช่น กรดเกลือ ( HCl ) ทำปฏิกิริยากับลวด แมกนีเซียม ( Mg ) แล้วเกิดสารใหม่ คือ ก๊าซไฮโดรเจน ( H2 )

การจัดจำแนกสาร
จะสามารถจำแนกออกเป็น 4 กรณี ได้แก่
1. การใช้สถานะเป็นเกณฑ์
แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม คือ
– สถานะที่เป็นของแข็ง ( Solid ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรคงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดติดกัน เช่น ด่างทับทิม ( KMnO4 ) , ทองแดง ( Cu )
– สถานะที่เป็นของเหลว ( Liquid ) จะมีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุ และ มีปริมาตรที่คงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดกันน้อยกว่าของแข็ง และ มีสมบัติเป็นของไหล เช่น น้ำมัน , แอลกอฮอล์ , ปรอท ( Hg ) ฯลฯ
– สถานะที่เป็นก๊าซ ( Gas ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรที่ไม่คงที่ โดยรูปร่าง จะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ อนุภาคภายในจะอยู่ ห่างกันมากที่สุด และ มีสมบัติเป็นของไหลได้ เช่น ก๊าซหุงต้ม , อากาศ

2. การใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ จะมีสมบัติทางกายภาพของสารที่ได้จากการสังเกตลักษณะความแตกต่างของเนื้อสาร ซึ่งจะจำแนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ
– สารเนื้อเดียว ( Homogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารเหมือนกันทุกส่วน ทำให้สารมีสมบัติเหมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น แอลกอฮอล์ , ทองคำ ( Au ) , โลหะบัดกรี
– สารเนื้อผสม ( Heterogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารแตกต่างกันในแต่ละส่วน จะทำให้สารนั้นมีสมบัติ ไม่เหมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น น้ำอบไทย , น้ำคลอง ฯลฯ

 3. การละลายน้ำเป็นเกณฑ์ จะจำแนกได้ออกเป็น 3 กลุ่ม คือ
– สารที่ละลายน้ำได้ เช่น เกลือแกง ( NaCl ) , ด่างทับทิม ( KMnO4 ) ฯลฯ
– สารที่ละลายน้ำได้บ้าง เช่น ก๊าซคลอรีน ( Cl2 ) , ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) ฯลฯ
– สารที่ไม่สามารถละลายน้ำได้ เช่น กำมะถัน ( S8 ) , เหล็ก ( Fe ) ฯลฯ

4. การนำไฟฟ้าเป็นเกณฑ์  จะจำแนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่
– สารที่นำไฟฟ้าได้ เช่น ทองแดง ( Cu ) , น้ำเกลือ ฯลฯ
– สารที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น หินปูน ( CaCO3 ) , ก๊าซออกซิเจน ( O2 )

แต่โดยส่วนใหญ่นักเคมี จะแบ่งสารตามลักษณะเนื้อสารเป็นเกณฑ์ ดังนี้


สารบริสุทธิ์ ( Pure Substance ) คือ สารเนื้อเดียวที่มีจุดเดือด และ จุดหลอมเหลวคงที่

ธาตุ ( Element ) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียวกัน เช่น คาร์บอน ( C ) , กำมะถัน ( S8 )

สารประกอบ ( Compound Substance ) เกิดจากธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน โดยมีอัตราส่วนในการร่วมกันคงที่แน่นอนได้แก่ กรดน้ำส้ม ( CH3COOH ) , กรดไฮโดรคลอริก ( HCl ) ฯลฯ

ของผสม ( Mixture ) หมายถึง สารที่เกิดจากการนำสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยไม่จำกัดส่วนผสม และ ในการผสมกัน
นั้นไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างสารองค์ประกอบที่นำมาผสมกัน ซึ่งมี 3 ประเภท ได้แก่

 1. สารละลาย ( Solution Substance ) เป็นสารเนื้อเดียวที่มีสัดส่วนในการรวมกันของธาตุ หรือ สารประกอบไม่คงที่ไม่สามารถเขียนสูตรได้อย่างแน่นอน และ มีขนาดอนุภาคที่เล็กกว่า 10-7 เซนติเมตร ซึ่งมี 3 สถานะ เช่น อากาศ , น้ำอัดลม , นาก , และ โลหะผสม ทุกชนิด ฯลฯ ซึ่งสารละลายจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ตัวทำละลาย ( Solvent ) และ ตัวถูกละลาย ( Solute ) จะมีข้อสังเกต ดังนี้
สารใดที่มีปริมาณมากจะเป็นตัวทำละลาย และ สารใดมีปริมาณน้อยจะเป็นตัวถูกละลาย เช่น
แอลกอฮอล์ฆ่าเชื้อ มีเอทานอล 70 % และ น้ำ ( H2O ) 30 %  หมายความว่า น้ำจะเป็นตัวถูกละลาย และ เอทานอลเป็นสารละลาย เพราะแอลกอฮอล์มีปริมาณตามเปอร์เซนต์ที่มากกว่าน้ำ
สารใดที่มีสถานะเช่นเดียวกับสารละลายเป็นตัวทำละลาย เช่น
น้ำเชื่อม ซึ่งน้ำเชื่อมจัดอยู่ในสภาพที่เป็นของเหลว ( Liquid ) ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า น้ำเป็นตัวทำละลาย และ น้ำตาลทราย ( C12H22O11 ) เป็นตัวถูกละลาย

2. สารแขวนลอย ( Suspension Substance ) คือ สารที่เกิดจากอนุภาคขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่มากกว่า 10-4 เซนติเมตร ซึ่งจะลอยกระจายอยู่ในตัวกลางโดยอนุภาคที่มีอยู่ในของผสมนั้นมีขนาดใหญ่ จึงสามารถมองเห็นอนุภาคในของผสมได้อย่างชัดเจน เมื่อตั้งทิ้งไว้  อนุภาคจะตกตะกอนลงมา ซึ่งสารแขวนลอยนั้นจะไม่สามารถผ่านได้ทั้งกระดาษกรอง และ กระดาษเซลโลเฟน เช่น โคลน , น้ำอบไทย

 3. คอลลอยด์ ( Colliod ) จะประกอบด้วยอนุภาคขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 10-4 และ 10-7 เซนติเมตร ซึ่งจะไม่มีการตกตะกอน  สามารถกระเจิงแสงได้ ซึ่งเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ” ปรากฏการณ์ทินดอลล์ ” และ ภายในอนุภาคก็มีการเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียน( Brownian Movement ) กล่าวคือ เป็นการเคลื่อนที่ที่ไม่แน่นอน ในแนวเส้นตรง ซึ่งจะสามารถส่องดูได้จากเครื่องที่เรียกว่า ” อัลตราไมโครสโคป ” ( Ultramicroscope ) ซึ่งคอลลอยด์จะสามารถผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถผ่านกระดาษเซลโลเฟนได้ เช่น กาว , นมสด

    คอลลอยด์ในชีวิตประจำวัน

คอลลอยด์มีหลายชนิด ดังนี้

ประเภทของคอลลอยด์

สถานะของอนุภาค

สถานะของตัวกลาง

ตัวอย่าง

แอโรซอล

ของเหลว

ก๊าซ

เมฆ , สเปรย์ , หมอก

แอโรซอล

ของแข็ง

ก๊าซ

ควันไฟ , ฝุ่น

อิมัลชัน

ของเหลว

ของเหลว

นมสด , น้ำกะทิ , สลัด

เจล

ของแข็ง

ของเหลว

เยลลี่ , วุ้น , กาว , ยาสีฟัน

โฟม

ก๊าซ

ของเหลว

ฟองสบู่ , ครีมโกนหนวด

โฟม

ก๊าซ

ของแข็ง

เม็ดโฟม , สบู่ก้อน

          คอลลอยด์ที่พบในชีวิตประจำวัน คือ อิมัลชัน ( Emulsion ) โดยอิมัลชัน คือ คอลลอยด์ที่เกิดระหว่างของเหลว กับของเหลว ซึ่ง สามารถปนเป็นเนื้อเดียวกันได้โดยมีอิมัลซิฟายเออร์ ( Emulsifier ) เป็นตัวประสาน  เช่น  น้ำ + น้ำมัน ( ไม่สามารถรวมตัวกันได้ ) ดังนั้น น้ำสบู่จึงเป็นอิมัลซิฟายเออร์เป็นตัวประสานจึงสามารถรวมตัวกันได้


การทดสอบความบริสุทธิ์ของสาร
มี 3 ประเภท ได้แก่

1. การหาจุดเดือด ( Boiling Point ) การที่สารไม่บริสุทธิ์ หรือ สารละลายจุดเดือดไม่คงที่ เกิดจากอัตราส่วนระหว่างจำนวนโมเลกุลของตัวถูกละลาย และ ตัวทำละลาย เปลี่ยนแปลงไปโมเลกุลที่มีจุดเดือดต่ำจะระเหยไปเร็วกว่าทำให้สารที่มีจุดเดือดสูงใน อัตราส่วนที่ มากกว่าจึงเป็นผลให้จุดเดือดสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยดูจากรูปที่แสดงเป็นกราฟ

 2. การหาจุดหลอมเหลว ( Melting Point ) จะสามารถทดสอบกับสารที่บริสุทธิ์ และสารที่ไม่บริสุทธิ์ได้ โดย
 – สารบริสุทธิ์จะมีจุดหลอมเหลวคงที่ และ มีอุณหภูมิช่วงการหลอมเหลวแคบ
– สารไม่บริสุทธิ์จะมีจุดหลอมเหลวไม่คงที่ และ มีอุณหภูมิในช่วงการหลอมเหลวกว้าง
ซึ่งอุณหภูมิฃ่วงการหลอม หมายถึง อุณหภูมิที่สารเริ่มต้นหลอมจนกระทั่งสารนั้นหลอมหมดโดยในอุณหภูมิช่วงการหลอม ถ้าแคบต้องไม่เกิน 2 องศาเซลเซียส โดยดูจากรูปที่แสดงเป็นกราฟ

        

           3. การหาจุดเยือกแข็ง ( Freezing Point ) จะสามารถทดสอบกับสารบริสุทธิ์ และ สารไม่บริสุทธิ์ ซึ่งไม่ค่อยนิยม เพราะจะต้อง ใช้เวลานานมากในการหาจุดเยือกแข็ง โดย
  – สารบริสุทธิ์จะมีจุดเยือกแข็งคงที่
– สารไม่บริสุทธิ์จะมีจุดเยือกแข็งไม่คงที่

โดยดูจากรูปที่แสดงเป็นกราฟ

          

การแยกสาร
ใช้ในการแยกสารประกอบซึ่งมี 7 วิธี ได้แก่

  1. การกลั่น
เหมาะสำหรับแยกของเหลวที่ปนเป็นเนื้อเดียวกัน โดยทำให้ของเหลวกลายเป็นไอ แล้วทำให้ควบแน่นเป็นของเหลวอีก แบ่งออก เป็น 2 ประเภท คือ
  
– การกลั่นธรรมดา  เหมาะสำหรับสารที่มีจุดเดือดต่างกันประมาณ 80 องศาเซลเซียส ขึ้นไป แต่อุณหภูมิตั้งแต่ 40 องศาเซลเซียส
ก็จะเกิดกระบวนการแล้ว

      – การกลั่นลำดับส่วน  เหมาะสำหรับสารที่มีจุดเดือดต่างกันเพียงเล็กน้อย ซึ่งจะมีข้อเสีย คือ จะใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก และมีความสลับซับซ้อน การกลั่นลำดับส่วนบางครั้งไม่ได้แยกสารให้บริสุทธิ์ แต่แยกเพื่อประโยชน์ในการนำไปใช้ เช่น การแยกน้ำมันดิบ โดยจะแยกพวกที่มีจุดเดือดใกล้เคียงไว้ด้วยกัน แต่ถ้าสารที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันมาก แต่ไม่มีเครื่องกลั่นลำดับส่วนก็สามารถกลั่นได้ด้วยเครื่องกลั่นธรรมดา แต่จะต้องกลั่นหลาย ๆ ครั้ง จนกระทั่งจุดเดือด และจุดหลอมเหลวคงที่


 
   2. การใช้กรวยแยก
เหมาะสมกับสารที่เป็นของเหลว และ จะต้องเป็นสารที่ไม่ละลายต่อกัน หรือ จะต้องมีขั้วต่างกัน เช่น น้ำ และ น้ำมัน


         3. การกรอง
เหมาะสำหรับของแข็งที่ไม่ละลายน้ำ หรือ ของแข็งที่ละลายน้ำ และ ไม่ละลายน้ำปนอยู่ด้วยกัน เช่น หินปูน และ น้ำ

        4. การตกผลึก
เหมาะสำหรับสารที่สามารถละลายได้เป็นปรากฏการณ์ที่ตัวถูกละลายที่เป็นของแข็ง แยกตัวออกจากสารละลายได้เป็นของแข็งที่มีรูปทรงเรขาคณิต โดยสารใด ๆ ที่ละลายในน้ำอยู่ในจุดอิ่มตัวจะตกเป็นผลึก ถ้ามากเกินพอจะเป็นการตกตะกอนของสาร

        5. การสกัดด้วยไอน้ำ
เหมาะสมสำหรับการสกัดพวกน้ำมันหอมระเหยจากพืช และ การทำน้ำหอม ( CH3COOH2O ) โดยมีหลักสำคัญ ดังนี้
– จุดเดือดต่ำจะระเหยง่าย ถ้าเป็นสารที่มีจุดเดือดสูง จะต้องการกลั่นโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงความดันในระบบ
– สารส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ

        6. การสกัดด้วยตัวทำละลาย
เหมาะสมกับสารที่ระเหยง่าย โดยมีหลักสำคัญดังนี้
– ถ้าสารมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายต่างชนิดกันสามารถแยกสารออกจากกันได้
– หลักการเลือกตัวทำละลายที่ดี คือ ต้องเลือกตัวทำละลายที่ดี คือ ต้องเลือกตัวทำละลายที่ละลายสารที่ต่างกัน การสกัดออกมามากที่สุด และสิ่งเจือปนนั้นจะต้องติดมาน้อยที่สุด

         7. การโครมาโทรกราฟี
เหมาะสมสำหรับการแยกสารที่มความสามารถในการละลาย และ ดูดซับไม่เท่ากัน , สารที่มีปริมาณน้อย และ ไม่มีสี โดยหลักสำคัญ มีดังนี้
– ในการทดลองทุกครั้งจะต้องปิดฝา เพื่อป้องกันตัวทำละลายแห้ง ในขณะที่เคลื่อนที่บนตัวดูดซับ
– ถ้าสารเคลื่อนทีใกล้เคียงกันมาก แสดงว่าสารมีความสามารถในการละลาย และ ดูดซับได้ใกล้เคียง และ จะแก้ไขได้โดย การเปลี่ยนตัวทำละลาย หรือ เพิ่มความยาวของดูดซับได้ แต่สารที่เคลื่อนที่ได้ระยะทางเท่ากันในตัวทำละลาย และ ตัวดูดซับใกล้เคียงกัน มักจะสรุปได้ว่าสารนั้นเป็นสารเดียวกัน
โดยวิธีนี้สามารถทำให้สารบริสุทธิ์ได้ โดยตัดแบ่งสารที่ต้องการละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสม แล้วระเหยตัวทำละลายนั้นทิ้งไป แล้วนำสารนั้นมาทำการโครมาโทรกราฟีใหม่ จนได้สารบริสุทธิ์


การคำนวณหาค่า Rf  ( Rate of Flow )  เพื่อนำมาคำนวณค่าของสารละลาย

ค่า Rf = ระยะทางที่สารเคลื่อนที่ / ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่

โดยค่า Rf ไม่มีหน่วย แต่มีค่าที่สูงสุดเท่ากับ 1

แหล่งน้ำ

ที่มา http://www.lesa.biz/

แหล่งน้ำ

ภาพที่ 1 โลก ดาวเคราะห์สีน้ำเงิน

        แม้ว่าพื้นผิว 2 ใน 3 ส่วนของโลกปกคลุมไปด้วยน้ำ  แต่น้ำจืดที่สามารถนำมาใช้ในการดำรงชีวิตของมนุษย์กลับมีไม่ถึง 1%  ถ้าหากสมมติว่าน้ำในโลกทั้งหมดเท่ากับ 100 ลิตร จะมีน้ำทะเล 97 ลิตร  น้ำแข็งเกือบ 3 ลิตร  ส่วนน้ำจืดที่เราสามารถใช้บริโภคอุปโภคได้มีเพียง 3 มิลลิลิตร ดังภาพที่ 2  ด้วยเหตุนี้น้ำจึงเป็นทรัพยากรที่ล้ำค่า และขาดแคลนง่าย 

ภาพที่ 2 เปรียบเทียบแหล่งน้ำบนโลก

        แม้ว่าปริมาณน้ำส่วนใหญ่จะอยู่ในทะเลและมหาสมุทร แต่น้ำก็มีอยู่ในทุกหนแห่งของโลก ไม่ว่าจะเป็นแม่น้ำ ลำคลอง น้ำใต้ดิน น้ำในบรรยากาศ รวมทั้งเมฆหมอกและหยาดน้ำฟ้า ดังข้อมูลในตารางที่ 1  นอกจากนั้นร่างกายมนุษย์มีองค์ประกอบเป็นน้ำร้อยละ 65  ร่างกายของสัตว์น้ำบางชนิด เช่น แมงกะพรุน มีองค์ประกอบเป็นน้ำร้อยละ 98  ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า น้ำคือปัจจัยที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต 
ตารางที่ 1 แหล่งน้ำบนโลก
มหาสมุทร 97.2 % ทะเลสาบน้ำเค็ม 0.008 %
ธารน้ำแข็ง 2.15 % ความชื้นของดิน 0.005 %
น้ำใต้ดิน 0.62 % แม่น้ำ ลำธาร 0.00001 %
ทะเลสาบน้ำจืด 0.009 % บรรยากาศ 0.001 %

น้ำผิวดิน 

        แหล่งน้ำที่เรารู้จักและใช้ประโยชน์กันมากที่สุดคือ “น้ำผิวดิน” (Surface water)  น้ำผิวดินมีทั้งน้ำเค็มและน้ำจืด  แหล่งน้ำผิวดินที่เป็นน้ำจืดได้แก่ ทะเลสาบน้ำจืด แม่น้ำ ลำธาร ห้วย หนอง คลอง บึง  เนื่องจากภูมิประเทศของพื้นผิวโลกไม่ราบเรียบเสมอกัน พื้นผิวของโลกแต่ละแห่งมีความแข็งแรงทนทานไม่เหมือนกัน  แรงโน้มถ่วงทำให้น้ำไหลจากที่สูงลงที่ต่ำ น้ำมีสมบัติเป็นตัวทำละลายที่ดีจึงสามารถกัดเซาะพื้นผิวโลกให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศ

        การกัดเซาะของน้ำอย่างต่อเนื่อง ทำให้ร่องน้ำเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่าง และทิศทางการไหล เมื่อฝนตก หยดน้ำจะรวมตัวกันแล้วไหลทำให้เกิดร่องน้ำ ร่องน้ำเล็กๆ ไหลมารวมกันเป็น “ธารน้ำ” (Stream)  เมื่อกระแสน้ำในธารน้ำไหลอย่างต่อเนื่องก็จะกัดเซาะพื้นผิวและพัดพาตะกอนขนาดต่างๆ ไปกับกระแสน้ำ ธารน้ำจึงมีขนาดใหญ่และยาวขึ้นจนกลายเป็น แม่น้ำ (River) ความเร็วของกระแสน้ำขึ้นอยู่กับความลาดชันของพื้นที่ ถ้าพื้นที่มีความลาดชันมากกระแสน้ำจะเคลื่อนที่เร็ว แต่ถ้าหากพื้นที่มีความลาดชันน้อยกระแสน้ำก็จะเคลื่อนที่ช้า  นอกจากนั้นความเร็วของกระแสน้ำยังขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัด เข่น เมื่อกระแสน้ำไหลผ่านช่องเขาแคบๆ ก็จะเคลื่อนที่เร็ว  เมื่อกระแสน้ำพบความที่ราบกว้างใหญ่ เช่น บึง หรือทะเลสาบ กระแสน้ำจะหยุดนิ่งทำให้ตะกอนที่น้ำพัดพามาก็จะตกทับถมใต้ท้องน้ำ ดังเราจะพบว่า อ่างเก็บน้ำเหนือเขื่อนที่มีอายุมากมักมีความตื้นเขินและเก็บกักน้ำได้น้อยลง  อย่างไรก็ตามปริมาณของน้ำผิวดินขึ้นอยู่กับลักษณะภูมิอากาศ ภูมิประเทศ ปริมาณน้ำฝน เนื้อดิน การใช้ประโยชน์ที่ดินและทรัพยากรน้ำ  

ภาพที่ 3 ภาคตัดขวางของแม่น้ำ

น้ำใต้ดิน 

        หากไม่นับธารน้ำแข็งขั้วโลกแล้ว “น้ำบาดาล” (Ground water) เป็นแหล่งน้ำจืดที่มีปริมาณมากที่สุดบนโลกของเรา  น้ำบาดาลเกิดขึ้นจากการไหลซึมของน้ำผิวดิน  ในเนื้อดินมีรูพรุน (Pore) สำหรับอากาศและน้ำ เช่น ดินเหนียวมีรูพรุนขนาดเล็ก น้ำไหลผ่านได้ยาก  ดินทรายมีรูพรุนขนาดใหญ่ น้ำไหลผ่านได้ง่าย  เมื่อพื้นผิวดินเกิดความชื้นหรือมีฝนตก เม็ดดินจะเก็บน้ำไว้ในรูพรุนไว้จนกระทั่งดินอิ่มตัวด้วยน้ำ ไม่สามารถเก็บน้ำได้มากกว่านี้แล้ว น้ำส่วนหนึ่งจะไหลบ่าไปตามพื้นผิว (Run off) น้ำอีกส่วนหนึ่งจะไหลซึมลงสู่ชั้นดินเบื้องล่าง (Infiltration)  ใต้ชั้นดินลึกลงไปจะเป็นชั้นหินตะกอนเนื้อหยาบที่สามารถเก็บกักน้ำบาดาลไว้ได้เรียกว่า “ชั้นหินอุ้มน้ำ” (Aquifer)  ซึ่งเป็นหินทราย กรวด ตะกอนทราย จึงมีสมบัติยอมให้น้ำซึมผ่านโดยง่าย เนื่องจากช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างอนุภาคตะกอน จึงเก็บกักน้ำได้เป็นปริมาณมากจนกลายเป็นแหล่งน้ำบาดาล  ใต้ชั้นหินอุ้มน้ำลงไปเป็นชั้นหินตะกอนเนื้อละเอียด เช่น หินดินดานหรือทรายแป้งซึ่งไม่ยอมให้น้ำซึมผ่านได้  ในบางแห่งที่ชั้นหินอุ้มน้ำถูกขนาบด้วยชั้นหินเนื้อละเอียดก็จะเกิดแรงดันน้ำ ถ้าเราเจาะบ่อบาดาลลงไปตรงบริเวณดังกล่าง แรงดันภายในจะดันน้ำให้มีระดับสูงขึ้น หรือไหลล้นปากบ่อออกมา  และเนื่องจากชั้นหินมีความลาดเอียง น้ำในดินจึงไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำ แรงดันของน้ำใต้ดินจึงมักทำให้เกิด “น้ำพุ” (Spring) ในบริเวณที่ราบต่ำ ดังภาพที่ 4

ภาพที่ 4 ภาคตัดขวางของแหล่งน้ำใต้ดิน 

            อย่างไรก็ตามน้ำบาดาลทำให้เกิดแรงดันภายใต้พื้นผิว ซึ่งช่วยรับน้ำหนักที่กดทับจากด้านบน แต่ถ้าหากเราสูบน้ำบาดาลขึ้นมาใช้เป็นปริมาณมาก เกินกว่าที่น้ำจากธรรมชาติจะไหลมาแทนที่ช่องว่างระหว่างอนุภาคตะกอนของชั้นหินอุ้มน้ำได้ทัน ก็จะส่งผลให้ระดับน้ำใต้ดินลดลงอย่างรวดเร็ว โพรงที่ว่างที่เกิดขึ้นจะทำให้แผ่นดินที่อยู่ด้านบนทรุดตัวลงมากลายเป็น หลุมยุบ (Sinkhole) ซึ่งถ้าเกิดขึ้นในเขตชุมชน ก็จะสร้างความเสียหายแก่สิ่งปลูกสร้าง และเกิดอันตรายต่อชีวิต 

เชื้อเพลิงธรรมชาติ

เชื้อเพลิงธรรมชาติ

ที่มา http://www.lesa.biz/

        เชื้อเพลิงธรรมชาติเป็นทรัพยากรพลังงานที่สำคัญในอุสาหกรรมการผลิตไฟฟ้า และการพัฒนาประเทศ เชื้อเพลิงธรรมชาติแต่ละชนิดกำเนิดและมีประโยชน์ที่แตกต่างกัน

ถ่านหิน

        ถ่านหิน (coal) เป็นเชื้อเพลิงธรรมชาติ เกิดจากการสะสมตัวตามธรรมชาติของซากพืชในแอ่งตะกอนน้ำตื้น ถ่านหินเป็นหินตะกอนชนิดหนึ่งซึ่งสามารถติดไฟได้ มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ สารประกอบของคาร์บอน ซึ่งจะมีอยู่ประมาณไม่น้อยกว่าร้อยละ 50 โดยปริมาณ ถ่านหินมีกำเนิดมาจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติของพืชพันธุ์ไม้ต่างๆ ที่สลายตัวและสะสมอยู่ในลุ่มน้ำหรือแอ่งน้ำต่างๆ นับเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของ ผิวโลกเช่น เกิดแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด หรือมีการทับถมของตะกอนมากขึ้น ทำให้แหล่งสะสมตัวนั้นได้รับความกดดันและความร้อนที่มีอยู่ภายในโลกเพิ่มขึ้น ซากพืชเหล่านั้นก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงกลายเป็นถ่านหินชนิดต่างๆ

ประเภทของถ่านหิน

1. พีต (Peat)  มีคาร์บอน 60% 

 
ภาพที่ 1 พีต

        เป็นถ่านหินในขั้นเริ่มต้นของกระบวนการเกิดถ่านหิน ซากพืชบางส่วนยังสลายตัวไม่หมด และมีลักษณะให้เห็นเป็นลำต้น กิ่งหรือใบ มีสีน้ำตาลจนถึงสีดำ มีความชื้นสูง  เมื่อนำพีตมาเป็นเชื้อเพลิงต้องผ่านกระบวนการไล่ความชื้นหรือทำให้แห้งก่อน ความร้อนที่ได้จากการเผาพีตสูงกว่าที่ได้จากไม้ ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนในบ้านหรือผลิตไฟฟ้า ข้อดีของพีตคือมีร้อยละของกำมะถันต่ำกว่าน้ำมันและถ่านหินอื่น ๆ ส่วนมากจะพบในที่ราบน้ำท่วมถึง พีตที่เป็นชั้นหนามักจะพบในป่าพรุ 

2. ลิกไนต์ (Lignite) มีคาร์บอน 55 – 60 %

ภาพที่ 2 ลิกไนต์

        เป็นถ่านหินที่มีซากพืชสลายตัวหมด ไม่เห็นโครงสร้างของพืช ลักษณะเนื้อเหนียวและผิวด้าน มีสีเข้ม  มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำ มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าพีต เมื่อติดไฟมีควันและเถ้าถ่านมาก ลิกไนต์ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับให้ความร้อน ใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้บ่มใบยา แหล่งลิกไนต์ที่สำคัญ คืออำเภอแม่เมาะ จังหวัดลำปาง

3. ซับบิทูมินัส (Sub–bituminous)

ภาพที่ 3 ซับบิทูมินัส

        เป็นถ่านหินที่เกิดนานกว่าลิกไนต์ มีสีน้ำตาลจนถึงดำ ลักษณะมีทั้งผิวด้านและผิวมัน มีทั้งเนื้ออ่อนร่วนและแข็ง มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำ แต่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าลิกไนต์ ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าและอุตสาหกรรม

4. บิทูมินัส (bituminous)

ภาพที่ 4 บิทูมินัส

        เป็นถ่านหินที่เกิดนานกว่าซับบิทูมินัส มีเนื้อแน่นและแข็ง มีทั้งสีน้ำตาลจนถึงสีดำ มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำ แต่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าซับบิทูมินัส เมื่อเผาไหม้แล้วจะให้ค่าความร้อนสูง ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการถลุงโลหะ และนำมาเป็นวัตถุดิบเพื่อเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเคมีอื่น ได้

5. แอนทราไซต์ (Anthracite)

ภาพที่ 5 แอนทราไซต์ 

        เป็นถ่านหินที่มีการแปรสภาพสูงสุด เนื่องจากแรงกดดันและความร้อนใต้เปลือกโลกทำให้น้ำและสารระเหยต่างๆในพืชหมดไปเหลือแต่คาร์บอน มีอายุการเกิดนานที่สุด มีสีดำ ลักษณะเนื้อแน่น แข็ง และเป็นมัน มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำ แต่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าถ่านหินชนิดอื่น จุดไฟติดยาก เมื่อติดไฟจะให้เปลวไฟสีน้ำเงินจาง มีควันน้อย ให้ความร้อนสูง และไม่มีสารอินทรีย์ระเหยออกมาจากการเผาไหม้

 

การใช้ประโยชน์จากถ่านหิน

1. ถ่านหิน ถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานมากกว่า 3000 ปี ประเทศจีนเป็นประเทศแรก ที่นำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการถลุงทองแดง ปัจจุบันการใช้ประโยชน์จากถ่านหินส่วนใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้าการถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ และอุตสาหกรรมที่ใช้เครื่องจักรไอน้ำ การผลิตกระแสไฟฟ้าทั่วโลกใช้พลังงานจากถ่านหินประมาณร้อยละ 39

2. แหล่งถ่านหินในประเทศไทยมีมากที่เหมืองแม่เมาะ จังหวัดลำปาง คิดเป็น 97% ของปริมาณสำรองที่มีอยู่ในประเทศไทย รองลงมาคือเหมืองกระบี่ จังหวัดกระบี่ ส่วนใหญ่เป็นลิกไนต์และซับบิทูมินัส ซึ่งมีคุณภาพต่ำ ให้ปริมาณความร้อนไม่สูงมากนัก

3. ถ่านหินยังนำมาทำเป็น ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) เพื่อใช้เป็นสารดูดซับกลิ่นในเครื่องกรองน้ำ เครื่องกรองอากาศ หรือในเครื่องใช้ต่าง ทำคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่ง แต่นำหนักเบา สำหรับใช้ทำอุปกรณ์กีฬา เช่น ด้ามไม้กอล์ฟ ไม้แบดมินตัน ไม้เทนนิส

4. นักวิทยาศาสตร์พยายามเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นแก๊ส และแปรสภาพถ่านหินให้เป็นของเหลว เพื่อเพิ่มคุณค่าทางด้านพลังงานและความสะดวกในการขนส่งด้วยระบบท่อส่ง เชื้อเพลิงแก๊สหรือของเหลวนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์เคมีอื่น ๆ ที่มีประโยชน์ รวมทั้งเป็นการช่วยเสริมปริมาณความต้องการใช้เชื้อเพลิงธรรมชาติจากปิโตรเลียมด้วย

ปิโตรเลียม

    ปิโตรเลียม คือ สารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เป็นของผสมของโฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ ที่ยุ่งยากและซับซ้อน ทั้งที่อยู่ในสภาพของแข็ง ของเหลว และแก๊ส หรือทั้งสามสภาพปะปนกัน แต่เมื่อต้องการจะแยกประเภทออกเป็นปิโตรเลียมชนิดต่างๆ จะใช้คำว่า น้ำมันดิบ (Crude oil) แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) และแก๊สธรรมชาติเหลว (Condensate) โดยปกติน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติมักจะเกิดร่วมกันในแหล่งปิโตรเลียม แต่บางแหล่งอาจมีเฉพาะน้ำมันดิบ บางแหล่งอาจมีเฉพาะแก๊สธรรมชาติก็ได้ ส่วนแก๊สธรรมชาติเหลวนั้นหมายถึง แก๊สธรรมชาติในแหล่งที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินภายใต้สภาพอุณหภูมิและความกดดันที่สูง เมื่อถูกนำขึ้นมาถึงระดับผิวดินในขั้นตอนของการผลิต อุณหภูมิและความกดดันจะลดลง ทำให้แก๊สธรรมชาติกลายสภาพไปเป็นของเหลว เรียกว่า แก๊สธรรมชาติเหลว

แหล่งกำเนิดปิโตรเลียม

        น้ำมันและแก๊สธรรมชาติมีสถานะเป็นของเหลว เบากว่าน้ำ น้ำมันผลิตได้จากบ่อน้ำมัน (oil pools) ซึ่งหมายถึงแหล่งสะสมน้ำมันและแก๊สธรรมชาติใต้ดินในแหล่งกักเก็บที่มีตัวปิดกั้นทางธรณีวิทยา หมายถึงส่วนของหินที่มีน้ำมันบรรจุอยู่เต็มช่องว่างในหินนั้น ดังนั้นบ่อน้ำมันหลายๆ บ่อที่มีลักษณะโครงสร้างของการกักเก็บคล้ายๆ กันหรือบ่อเดียวโดยแยกจากบ่ออื่นที่ไหลออกไปอาจเรียกรวมๆ กันว่า แหล่งน้ำมัน (oil field) แหล่งน้ำมันจึงอาจประกอบด้วยบ่อที่อยู่เรียงๆ กันไปอยู่ข้างๆ กันหรืออยู่บนล่างตามแนวดิ่งก็ได้

ปิโตรเลียม (Petroleum)

        ปิโตรเลียม มาจากคำในภาษาละติน 2 คำ คือ เพตรา แปลว่า หิน และ โอเลียม ซึ่งแปลว่า น้ำมัน รวมความแล้ว หมายถึง น้ำมันที่ได้จากหิน

        ตามนิยาม ปิโตรเลียม หมายถึง สารไฮโดรคาร์บอน (CH) ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลัก 2 ชนิด คือ คาร์บอน (C) และ ไฮโดรเจน (H) โดยอาจมีธาตุอโลหะชนิดอื่น เช่น กำมะถัน ออกซิเจนไนโตรเจน ฯลฯ ปนอยู่ด้วย ปิโตรเลียมเป็นได้ทั้ง ของแข็ง ของเหลว หรือ แก๊ส ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของปิโตรเลียมเองเป็นสำคัญ นอกจากนี้ความร้อน และความกดดันของสภาพแวดล้อมที่ปิโตรเลียมนั้นถูกกักเก็บ ก็มีส่วนในการกำหนดสถานะของปิโตรเลียม

         ปิโตรเลียม แบ่งตามสถานะที่สำคัญได้ 2 ชนิด คือ น้ำมันดิบ (Oil) และ แก๊สธรรมชาติ ( Natural Gases)สถานะตามธรรมชาติ น้ำมันดิบเป็น ของเหลว ประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนชนิดระเหยง่ายเป็นส่วนใหญ่ ที่เหลือเป็นสารกำมะถัน ไนโตรเจน และสารประกอบออกไซด์อื่น

        น้ำมันดิบแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามคุณสมบัติและชนิดของไฮโดรคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบ คือ น้ำมันดิบฐานพาราฟิน น้ำมันดิบฐานแอสฟัลท์ และ น้ำมันดิบฐานผสม น้ำมันดิบทั้ง 3 ประเภท เมื่อนำไปกลั่น จะให้ผลิตภัณฑ์น้ำมันในสัดส่วนที่แตกต่างกัน

        ส่วนแก๊สธรรมชาติเป็นปิโตรเลียมที่อยู่ในรูปของ แก๊ส  อุณหภูมิ และความกดดันที่ผิวโลก แก๊สธรรมชาติประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก อาจมีสัดส่วนสูงถึงร้อยละ 95 ส่วนที่เหลือ ได้แก่ ไนโตรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ บางครั้งจะพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่ด้วย

        

1. การเกิด

น้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติ จะพบเกิดร่วมกับหินตะกอนที่เกิดในทะเลเสมอ ส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ มีซัลเฟอร์ไนโตรเจน และออกซิเจนเป็นส่วนน้อย ปัจจุบันนักธรณีวิทยามีความเชื่อว่า น้ำมันและแก๊สธรรมชาติมีต้นกำเนิดมาจากอินทรียวัตถุที่เป็นพืชและสัตว์

อย่างไรก็ตาม สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่พบในน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ จะแตกต่างไปจากที่เราพบในสิ่งที่มีชีวิตอยู่บ้าง ดังนั้น จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นระหว่างที่เป็นซากของอินทรียวัตถุและผลที่ได้รับภายหลังขั้นตอนแรกก็คือ การสะสมตัวของตะกอนในทะเล ซึ่งมีซากพืชและสัตว์เป็นจำนวนมาก วิธีการดังกล่าว ต้องอาศัยสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ทั้งนี้เพราะว่า โดยปกติแล้ว สภาวะแวดล้อมในทะเล มักประกอบด้วยออกซิเจนเป็นจำนวนมาก และเป็นการเปิดโอกาสให้ซากอินทรียวัตถุถูกทำลายลงก่อนที่มันจะถูกทับถมโดยตะกอน ในกรณีดังกล่าว จำเป็นต้องอาศัยแอ่งของการตกตะกอนและการหมุนเวียนของกระแสน้ำต้องช้ามาก และเปิดโอกาสให้ซากอินทรียวัตถุได้สะสมตัว อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจนเช่นนี้ อาจจะไม่เพียงพอและจะป้องกันไม่ให้ซากอินทรียวัตถุถูกทำลายลง ก่อนที่แบคทีเรียสามารถใช้ซัลเฟตจากน้ำทะเล เพื่อจะออกซิไดซ์อินทรียวัตถุ ดังนั้น สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเกิดน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ จะต้องประกอบด้วยแอ่งสะสมตะกอนที่เหมาะสม ที่สามารถสะสมพวกสารอินทรียวัตถุเป็นจำนวนมาก และจะต้องเป็นสภาวะแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนและซัลเฟต

เมื่อซากอินทรียวัตถุพวกนี้ได้เกิดการสะสมตัวขึ้นแล้ว จะต้องถูกปิดทับโดยตะกอนอีกทอดหนึ่ง จากน้ำหนักของตะกอนที่ปิดทับอุณหภูมิและความดันจะเพิ่มขึ้น เมื่อความลึกถึงประมาณ 2.5 กิโลเมตร จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในส่วนของอินทรียวัตถุ โมเลกุลเดิมจะถูกทำลายลงและเปลี่ยนไปเป็นโมเลกุลใหม่ ซึ่งให้ไฮโดรคาร์บอนในรูปของเหลวและแก๊สในช่องว่างของหิน ไฮโดรคาร์บอนดังกล่าวสามารถเคลื่อนย้ายไปตามช่องว่างและรอยแตกในหินข้างเคียง ส่วนการที่จะมารวมตัวเกิดเป็นแหล่งของน้ำมันและแก๊สธรรมชาติที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจหรือไม่ ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ อีกหลายประการ ดังภาพที่ 1

 
ภาพที่ 1 การเกิดปิโตรเลียม

2. การสะสมตัว

        ตามที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น จะเห็นได้ว่าเราต้องการชุดของตะกอน ซึ่งมีอินทรียวัตถุเป็นจำนวนมาก และถูกปิดสะสมตัวอยู่ที่ความลึกอย่างน้อยประมาณ 2.5 กิโลเมตร ก่อนที่จะเกิดน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ ชุดของหินตะกอนนี้เรียกว่า หินต้นกำเนิด (Source Rock) ของน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ น้ำมันและแก๊สธรรมชาตินี้ ปกติจะเกิดการเคลื่อนที่จากตำแหน่งที่มันเกิด ทั้งนี้ก็เนื่องจากน้ำหนักของหินที่ปิดทับอยู่จะเป็นตัวบีบอัดให้น้ำมันและแก๊สเคลื่อนตัวไปตามช่องว่าง และรอยแตกในหิน นอกจากนี้แล้ว เนื่องจากในหินต้นกำเนิดมักจะมีน้ำแทรกตัวอยู่ รวมทั้งหินที่อยู่ข้างเคียงด้วย และถ้าหากช่องว่างนั้นโตเพียงพอ น้ำมันและแก๊สก็มักจะเคลื่อนที่ขึ้นข้างบนไปสู่ชั้นหินที่อิ่มตัวด้วยน้ำ ในที่สุด น้ำมันและแก๊สธรรมชาติอาจจะเคลื่อนที่ขึ้นไปอยู่ที่ผิวดิน และสูญเสียไปหมด ถ้าหากว่าไม่มีสิ่งที่เหมาะสมที่จะมาให้มันสะสมตัวและกักเก็บไว้ใต้ผิวดิน ชั้นหินเนื้อแน่นซึ่งส่วนมากจะเป็นหินดินดาน จะเป็นตัวที่ช่วยปิดกั้นหรือเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่ของน้ำมันและแก๊สได้ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของชั้นหินเนื้อแน่นนั้นว่าวางตัวอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมหรือไม่ ถ้าเหมาะสม ชั้นหินดังกล่าวอาจจะหยุดไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้ในระหว่างที่มันเคลื่อนตัวสู่ผิวดิน และกักเก็บมันไว้ใต้ผิวดินต่อไป ในลักษณะดังกล่าว จำเป็นที่จะต้องมีชั้นหินเนื้อพรุนวางตัวอยู่ข้างล่างชั้นหินเนื้อแน่น ทั้งนี้ เพื่อที่จะให้ไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้กักเก็บสะสมตัวอยู่ เราเรียกชั้นหินเนื้อพรุนนี้ว่า ชั้นหินกักเก็บ (Reservoir Rock) ทั้งนี้ เพราะจะเป็นชั้นหินที่คอยกักเก็บและสะสมพวกไฮโดรคาร์บอนไว้ ทั้งชั้นหินเนื้อแน่นและชั้นหินเนื้อพรุนที่จะประกอบกัน เรียกว่า แหล่งกักเก็บ (Trap) หรือ แหล่งปิโตรเลียมซึ่งอาจจะมีหลาย รูปแบบได้  เช่น โครงสร้างในลักษณะของประทุนคว่ำ (Antincline) หรือโครงสร้างรูปโดม

 
ภาพที่ 2 แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม 


        เมื่อส่วนของชั้นหินที่ปิดทับถูกเปิดออกโดยหลุมเจาะ น้ำมันแก๊สธรรมชาติจะเคลื่อนที่จากช่องว่างของชั้นหินกักเก็บเข้าไปยังหลุมเจาะ และสามารถนำน้ำมันขึ้นมาสู่ผิวดิน เพื่อนำมาใช้ประโยชน์ต่อไป แหล่งกักเก็บนี้อาจจะถูกเปิดออกโดยกรรมวิธีทางธรรมชาติได้เช่นกัน เป็นต้นว่าการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกหลังจากการเกิดแหล่งกักเก็บแล้ว ทำให้เกิดรอยแตกขึ้น ซึ่งจะทำให้น้ำมันและแก๊สธรรมชาติเกิดการเคลื่อนที่ไปสู่แหล่งกักเก็บใหม่ หรือขึ้นมาสู่ผิวดินแล้วแต่กรณี กรรมวิธีของการกัดเซาะที่เกิดขึ้นบนเปลือกโลก อาจจะเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แหล่งกักเก็บนั้นถูกทำลายลง ถ้าอัตราการกัดเซาะนั้นลึกลงไปถึงแหล่งกักเก็บ ดังนั้น โดยทั่วไปหินที่มีอายุอ่อน กล่าวคือ ประมาณ Cenozoic จะพบปิโตรเลียมมากที่สุด และตามด้วยหินที่มีอายุ Mesozoic และ Paleozoic ตามลำดับ ยังไม่เคยมีการค้นพบน้ำมันและแก๊สธรรมชาติในหินที่มีอายุ Precambrian เลย

3. การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม

        โดยทั่ว ไป การสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียม จะเป็นวิธีการทางอ้อม ทั้งนี้ เพราะว่าแหล่งกักเก็บน้ำมัน ซึ่งมีสิ่งบ่งชี้ให้เห็นบนผิวดินว่ามีน้ำมันกักเก็บอยู่ ปัจจุบันนี้มักจะถูกพัฒนานำขึ้นมาใช้เกือบทั้งนั้น ด้วยเหตุนี้ จำเป็นที่จะต้องอาศัยกรรมวิธีการสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมอื่น ในบริเวณที่นอกเหนือไปจากบริเวณดังกล่าวข้างต้น และที่อาจจะเป็นแหล่งกักเก็บของปิโตรเลียมในบริเวณที่ถูกฝังลึกอยู่ในชั้นหินนับเป็นหลาย กิโลเมตร

ในการสำรวจหาแหล่งปิโตรเลียมดังกล่าว นักธรณีวิทยาจะใช้วิธีการสำรวจอยู่หลาย วิธี ดังนี้

1. การขุดเจาะหลุมเพื่อเก็บตัวอย่างหิน (Core Drilling)

2. การสำรวจโดยคลื่นสั่นสะเทือน (Seismic Prospecting)

3. การสำรวจโดยความโน้มถ่วง (Gravity Prospecting)

        

ภาพที่ 3 แผนที่แสดงแหล่งปิโตรเลียมในประเทศไทย

ที่มา :กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ กระทรวงพลังงาน

การใช้ประโยชน์จากเชื่้อเพลิงธรรมชาติ

         การใช้ประโยชน์เชื้อธรรมชาติที่สำคัญ ได้แก่ ใช้ในการคมนาคมขนส่ง การอุตสากรรม และการผลิตไฟฟ้า ประเทศไทยใช้แก๊สธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้ามากกว่าพลังงานชนิดอื่น ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่กำลังจะหมดไป จึงต้องหาเชื้อเพลิงชนิดอื่นมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าแทน เช่น ถ่านหินและนิวเคลียร์ เป็นต้น

การใช้ประโยชน์จากแก๊สธรรมชาติ


ภาพที่ 1 การใช้ประโยชน์จากแก๊สธรรมชาติ

ประโยชน์ของแก๊สธรรมชาติ 

1. เป็นเช้ือเพลิงปิโตรเลียมที่นามาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงมีการเผาไหม้สมบูรณ์ 

2. ลดการสร้างก๊าซเรือนกระจกซ่ึงเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน 

3. มีความปลอดภัยสูงในการใช้งาน เน่ืองจากเบากว่าอากาศ จึงลอยข้ึนเมื่อเกิดการรั่ว 

4. มีราคาถกูกว่าเช้ือเพลิงปิโตรเลียมอ่ืนๆ เช่น น้ำมัน น้ำมันเตาและก๊าซปิโตรเลียมเหลว 

5. สามารถสร้างมูลค่าเพิ่มช่วยขับเคลื่อนการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศ 

6. แก๊สธรรมชาติส่วนใหญ่ท่ีใชใ้ นประเทศไทยผลิตได้เองจากแหล่งในประเทศจึงช่วยลดการนำเข้าพลังงานเช้ือเพลิงอื่นๆ และประหยัดเงินตราต่างประเทศได้มาก


การใช้ประโยชน์จากน้ำมันดิบ


ภาพที่ 2 การใช้ประโยชน์จากน้ำมันดิบ
 
 พลังงานสิ้นเปลือง( nonrenewable energy)

        

        พลังงานสิ้นเปลือง  หมายถึง  พลังงานที่ได้จากทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วหมด  ไม่สามารถเกิดทดแทนได้แบ่งออกเป็นพลังงานสิ้นเปลืองที่เป็นฟอสซิล (Fossil) หรือซากพืชซากสัตว์  ที่ทับถมกันเป็นเวลานับล้าน ๆ ปี  ภายใต้เปลือกโลกที่มีความร้อนและความดันสูง  ได้แก่ ปิโตรเลียม (น้ำมันดิบ และแก๊สธรรมชาติ)  ถ่านหิน  และหินน้ำมัน  อีกอย่างหนึ่งคือพลังงานสิ้นเปลืองที่ไม่ใช่ฟอสซิล  ได้แก่  พลังงานนิวเคลียร์  ซึ่งเกิดจากทำลายนิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีที่หนักให้สลายตัวหรือแตกตัวจะปลดปล่อยพลังงานออกมาแล้วเรานำพลังงานที่ได้ออกมาในรูปของพลังงานความร้อนไปใช้ประโยชน์  เครื่องที่ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ชนิดแตกตัวเรียกว่า  เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์  ส่วนใหญ่นำไปผลิตกระแสไฟฟ้า  ปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกชนิดหนึ่ง ได้แก่ปฏิกิริยาหลอมรวมตัวของธาตุเบาเป็นธาตุหนัก  เช่น  ไฮโดรเจนหลอมรวมตัวเป็นฮีเลียม ซึ่งเกิดอยู่ทุกเวลาในดวงอาทิตย์  จะได้พลังงานมหาศาลเช่นกัน  และมากกว่าปฏิกิริยาแตกตัวถึง 4 เท่า 


พลังงานหมุนเวียน
 

        พลังงานหมุนเวียนเป็น พลังงานที่ได้มาจากกระแสพลังงานที่ต่อเนื่องและเกิดซ้ำ ในสิ่งแวดล้อม แหล่งของพลังงานหมุนเวียน คือ แหล่งพลังงานที่เกิดขึ้นอยู่ต่อเนื่องไม่หมดไป สามารถสร้างขึ้นเองได้ในธรรมชาติ เช่นพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน้ำ  พลังงานชีวมวล พลังงานคลื่นในทะเล พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นต้น ประโยชน์ที่ได้จากพลังงานหมุนเวียนมีหลาย ด้าน ทั้งการรักษาสิ่งแวดล้อมจากการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานกลุ่มนี้ไม่ทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่่งแวดล้อม จึงเรียกว่า พลังงานสะอาด

แร่

ที่มาHTTP://WWW.NAKHAMWIT.AC.TH/PINGPONG_WEB/SOIL_ROC

แร่

    แร่ (Mineral) หมายถึง ธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ ( ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต) ที่มีสถานะเป็นของแข็ง เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมีโครงสร้างภายในที่เป็นผลึก มีสูตรเคมีและสมบัติอื่นๆ ที่แน่นอนหรือเปลี่ยนแปลงได้ในวงจำกัด ตัวอย่างเช่น แร่เฮไลต์ ( เกลือ) เป็นสารประกอบ (Compound) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของโซเดียมและคลอรีนจำนวนเท่ากัน เกาะตัวกันอยู่ ทั้งนี้ผลึกเกลือขนาดเท่าหัวเข็มหมุด ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์หลายล้านโมเลกุล

คุณสมบัติทางกายภาพของแร่

  • ผลึก ( Crystal) หมายถึง ของแข็งที่มีเนื้อเดียวกัน มีรูปทรงสามมิติ ผิวหน้าแต่ด้านเป็นระนาบ ซึ่งเป็นผลมาจากการจัดตัวของอะตอมหรือโมเลกุลของธาตุที่ประกอบอยู่ในของแข็งนั้นอย่างมีแบบแผน
  • แนวแตกเรียบ (Clevage) หมายถึง รอยที่แตกเป็นระนาบเรียบตามโครงสร้างอะตอมในผลึกแร่
  • แนวแตกประชิด (Fracture) หมายถึง แนวแตกบางๆ ซึ่งปรากฏเป็นแนวขนานบางๆ หลายแนวบนเนื้อแร่ และมิได้อยู่ในระนาบเดียวกับแนวแตกเรียบ
  • ความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity) เป็นอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของสสารต่อน้ำหนักของน้ำ ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ
  • ความแข็ง (Hardness) มาตราความแข็งของแร่ตามระบบสเกลของโมล (Mol’s scale) ประกอบด้วยแร่มาตรฐาน 10 ชนิด เรียงลำดับตั้งแต่แร่ที่ทนทานต่อการขูดขีดน้อยที่สุด ถึงมากที่สุด ตามตาราง

ค่าความแข็ง

แร่

วัตถุที่ใช้ทดสอบ

1

ทัลก์

ปลายนิ้ว

2

ยิปซัม

เล็บ

3

แคลไซต

เหรียญบาท

4

ฟลูออไรต์

มีดพก

5

อพาไทต์

กระจก

6

ออร์โทเคลส

เหล็กกล้า

7

ควอรซต์

กระเบื้อง

8

โทปาส

9

คอรันดัม ( พลอย)

10

เพชร

  • สี (Color) เป็นคุณสมบัติที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดแต่เชื่อถือไม่ได้ แร่บางชนิดเช่น แร่ควอรตซ์ (SiO2) ปกติใสไม่มีสี แต่ที่พบเห็นส่วนมากจะมีสีขาว เหลือง ชมพู หรือดำ เนื่องมีสารอื่นเจือปนทำให้ไม่บริสุทธิ์ แร่คอรันดัม (Al2O3) โดยปกติมีสีขาวอมน้ำตาลขุ่น แต่เมื่อมีธาตุโครเมียมจำนวนเล็กน้อยเจือปน ก็จะมีสีแดงเรียกว่า “ ทับทิม” (Ruby) หรือถ้ามีธาตุเหล็กเจือปน ก็จะมีสีน้ำเงินเรียกว่า “ ไพลิน” (Sapphire)
  • สีผงละเอียด (Streak) เป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของแร่แต่ละชนิด เมื่อนำแร่มาขีดบนแผ่นกระเบื้อง ( ที่ไม่เคลือบ) จะเห็นสีของรอยขีดติดอยู่แผ่นกระเบื้อง ซึ่งอาจมีสีไม่เหมือนกับชิ้นแร่ก็ได้
  • ความวาว (Luster) หมายถึง คุณสมบัติในการสะท้อนแสงของผิวแร่ ความวาวมีหลายแบบ เช่น วาวแบบโลหะ แบบมุก แบบเพชร แบบน้ำมัน แบบแก้ว เป็นต้น
  • ความเป็นโลหะและอโลหะ ( Metal and Nonmetal) เป็นสมบัติพื้นฐานของแร่ ต่างๆ ที่มีความแตกต่างกันในด้านสมบัติ ความเป็นโลหะและอโลหะ เช่น การนำไฟฟ้า การนำความร้อน การเกิดสารประกอบ เป็นต้น

การจำแนกแร่

การจำแนกแร่ สามารถจำแนกออกได้ 4 ประเภท

1. แร่โลหะและแร่อโลหะ เป็นแร่ที่อยู่ในหินทั่วไป

แร่โลหะมีออกไซของโลหะ ซึ่งประกอบโลหะ กับออกซิเจน การนำแร่โลหะมาใช้ให้เกิดประโยชน์จะต้องทำการถลุงแร่ให้ได้โลหะบริสุทธิเสียก่อน โลหะที่ยังไม่ผ่านการถลุงเรียกว่า สินแร่ เช่น ตะกั่ว สังกะสี ดีบุก ทองแดง แมงกานีส พลวง โครเมียม

ตัวอย่างแร่ที่สำคัญ

แร่อโลหะ

รูปภาพ

แร่

ประเภท

สูตรเคมี

รูปผลึก

ความแข็ง

ถ . พ.

สีผง

การนำไปใช้

ควอรตซ์

ซิลิเกต

SiO 2

7

2.7

ขาว

ทราย

เฟลด์สปาร์

ซิลิเกต

Al 2Si 2O 6

6

2.5

ทราย

ดิน

ไมก้า

ซิลิเกต

(AlSi) 4O 10(OH) 2

3

3

ขาว / ดำ

ทำฉนวน

แคลไซต์

คาร์บอเนต

CaCO 3

3

2.7

ขาว

ปูนซีเมนต์

เพชร

ไม่รวมกับธาตุอื่น

C

10

3.5

ไม่มีสี

เครื่องประดับ

กราไฟต์

ไม่รวมกับธาตุอื่น

C

1 – 2

2.2

ดำ

ไส้ดินสอ

เฮไลต์

เฮไลด์

NaCl

2.5

2.2

ขาว

เกลือ

แร่โลหะ

รูปภาพ

แร่

ประเภท

สูตรเคมี

รูปผลึก

ความแข็ง

ถ . พ.

สีผง

การนำไปใช้

ทอง

ไม่รวมกับธาตุอื่น

Au

2.5 – 3

19.3

ทอง

เครื่องประดับ

ฮีมาไทต์

ออกไซด์

Fe 2O 3

5 – 6

5

แดง

สินแร่เหล็ก

กาลีนา

ซัลไฟด์

PbS

2.5

7.5

เทา

สินแร่ตะกั่ว

แร่อโลหะไม่ต้องการถลุงสามารถที่จะขุดมาใช้ได้เลย มีดังนี้

แร่

ประโยชน์

1. กำมะถัน ทำดินปืน ไม้ขีดไฟ ใช้ในอุตสาหกรรม
2. ใยหิน ทำวัสดุทนไฟ
3. ยิปซัม ทำปูนซีเมนต์ ปูนปลาสเตอร์
4. ฟลูออไรด์ ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี
5.โพแทสเซียม ทำปุ๋ย
6. ฟอสเฟต ทำปุ๋ย อาหารสัตว์
7. แกรไฟต์ ทำดินสอ ขั้วไฟฟ้า
8. ไมกา ทำอุปกรณ์ไฟฟ้า
9. ควอตช์ ทำเครื่องมือวิทยาศาสตร์ วัสดุขัดรังสี อุตสาหกรรมใยแก้ว
10.เฟลด์สปาร์ เครื่องเคลือบ เครื่องปั้นดินเผา

2. แร่รัตนาชาติ เป็นแร่อโลหะที่สามารถนำมาเจียระไนหรือขัดมันให้เกิดความสวยงาม มีความเด่นชัด ของสี ความวาว การให้แสงผ่าน การกระทบแสง นิยมนำมาทำเครื่องประดับโดยการขายเป็นกระรัต เช่นไพลิน หยก เพทาย มรกต โกเมน เป็นต้น

3. แร่กัมมันตรังสี เป็นสภาพของนิวเคลียสไม่เสถียร จะมีการปล่อยรังสีออกมาจากอะตอมอยู่ตลอดเวลา จัดเป็นแร่ที่ให้พลังงานที่มหาศาล ปัจจุบันรังสีที่ปลดปล่อยออกจาก แร่กัมมันตรังสี มาใช้ประโยชน์ เช่น การรักษาโรค ผลิตกระแสไฟฟ้า เป็นต้น

4. แร่เชื้อเพลิง เป็นทรัพยากรทางเศรษฐกิจ เช่น ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน น้ำมันดิบหรือน้ำมันปิโตรเลียม

การอนุรักษ์ทรัพยากรธรณี

    ทรัพยากรธรณีทุกชนิดเมื่อนำมาใช้ย่อมหมดไป การสร้างขึ้นใหม่อาจจะต้องใช้เวลานานหรือบางอย่างไม่สามารถสร้างขึ้นมาทดแทนได้ จำเป็นต้องช่วยกันอนุรักษ์ทรัพยากรธรณีตามแนวทางต่อไปนี้

1. การสำรวจ การสำรวจทรัพยากรธรณีมีประโยชน์ในด้านการลงทุนว่าผลตอบแทนจะคุ้มต่อการลงทุนหรือไม่ เช่น การสำรวจแหล่งแร่ แหล่งน้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น

2. การป้องกัน การป้องกันจะช่วยไม่ให้ทรัพยากรธรรมชิตถูกทำลาย เช่น ป้องกันไม่ให้ดินถูกกร่อนด้วยแรงลมหรือน้ำ

3. การลดอัตราการเสื่อมสูญ โดยการนำทรัพยากรที่ได้มาใช้ให้เกิดประโยชน์มากที่สุด เช่น การกลั่นน้ำมัน ในขั้นตอนการกลั้นโดยผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จะได้ผลิตภัณฑ์ที่นำมาใช้เป็นประโยชน์ เช่น นำมาเป็นพลาสติก ปุ๋ย ใยสังเคราะห์ เป็นต้น

4. การปรับปรุงคุณภาพ การปรับปรุงคุณภาพเพื่อจะได้มีอายุการใช้งานให้ยาวนานมากขึ้น เช่น การนำเหล็กมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ควรจะหาทางป้องกันการเกิดสนิมเหล็ก โดยการทาสี การเคลือบ เป็นต้น

5. การใช้สิ่งอื่นทดแทน เช่น การใช้อะลูมิเนียม คอนกรีต หรือพลาสติกแทนเหล็ก เป็นต้น นำกลับมาใช้ได้อีกครั้งโดยผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

หิน

ที่มาhttp://www.nakhamwit.ac.th/pingpong_web/Soil_Rock.htm


หินอัคนีนักธรณีวิทยาแบ่งหินออกเป็น 3 ประเภท ตามลักษณะการเกิด คือ

  • หินตะกอน
  • หินแปร

วัฏจักรหิน (Rock cycle)

เมื่อหินหนืดร้อนภายในโลก (Magma) และ หินหนืดร้อนบนพื้นผิวโลก (Lava) เย็นตัวลงกลายเป็น หินอัคนี ลมฟ้าอากาศ น้ำ และแสงแดด ทำให้หินผุพังสึกกร่อนเป็นตะกอน ทับถมกันเป็นเวลานานหลายล้านปี แรงดันและปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดการรวมตัวเป็น หินตะกอน หรือ หินชั้น การเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกและความร้อนจากแมนเทิลข้างล่าง ทำให้เกิดการแปรสภาพเป็น หินแปร กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นวงรอบเรียกว่า วัฏจักรหิน (Rock cycle) อย่างไรก็ตามกระบวนการไม่จำเป็นต้องเรียงลำดับ หินอัคนี หินชั้น และหินแปร การเปลี่ยนแปลงประเภทหินอาจเกิดขึ้นย้อนกลับไปมาได้ ขึ้นอยู่กับปัจจัยแวดล้อม

หินอัคนี

หินอัคนี (Igneous rocks) เป็นหินที่เกิดจากการแข็งตัวของหินหนืด (Magma) จากชั้นแมนเทิลที่โผล่ขึ้นมา เราแบ่งหินอัคนีตามแหล่งที่มาออกเป็น 2 ประเภท คือ

  • หินอัคนีแทรกซอน (Intrusive igneous rocks) เป็นหินที่เกิดจากหินหนืดที่เย็นตัวลงภายในเปลือกโลกอย่างช้าๆ ทำให้ผลึกแร่มีขนาดใหญ่ และเนื้อหยาบ เช่น หินแกรนิต หินไดออไรต์ และหินแกรโบร
  • หินอัคนีพุ (Extrusive ingneous rocks) บางทีเรียกว่า หินภูเขาไฟ เป็นหินหนืดที่เกิดจากลาวาบนพื้นผิวโลกเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ผลึกมีขนาดเล็ก และเนื้อละเอียด เช่น หินบะซอลต์ หินไรออไรต์ และหินแอนดีไซต์

หินอัคนีแทรกซอน เย็นตัวช้าผลึกใหญ่

หินแกรนิต (Granite) เป็นหินอัคนีแทรกซอนที่เย็นตัวลงภายในเปลือกโลกอย่างช้าๆ จึงมีเนื้อหยาบซึ่งประกอบด้วยผลึกขนาดใหญ่ของแร่ควอรตซ์สีเทาใส แร่เฟลด์สปาร์สีขาวขุ่น และแร่ฮอร์นเบลนด์ หินแกรนิตแข็งแรงมาก ชาวบ้านใช้ทำครก เช่น ครกอ่างศิลา ภูเขาหินแกรนิตมักเตี้ยและมียอดมน เนื่องจากเปลือกโลกซึ่งเคยอยู่ชั้นบนสึกกร่อนผุพัง เผยให้เห็นแหล่งหินแกรนิตซึ่งอยู่เบื้องล่าง

หินไดออไรต์

หินแกรโบร

หินเพริโดไทต์

หินอัคนีพ ุ เย็นตัวเร็วผลึกเล็ก

หินไรโอไลต์ (Ryolite) เป็นหินอัคนีพุซึ่งเกิดจากการเย็นตัวของลาวา มีเนื้อละเอียดซึ่งประกอบด้วยผลึกแร่ขนาดเล็ก มีแร่องค์ประกอบเหมือนกับหินแกรนิต แต่ทว่าผลึกเล็กมากจนไม่สามารถมองเห็นได้ ส่วนมากมีสีชมพู และสีเหลือง

หินแอนดีไซต์ (Andesite) เป็นหินอัคนีพุซึ่งเกิดจากการเย็นตัวของลาวาในลักษณะเดียวกับหินไรโอไรต์ แต่มีองค์ประกอบของแมกนีเซียมและเหล็กมากกว่า จึงมีสีเขียวเข้ม

หินบะซอลต์ (Basalt) เป็นหินอัคนีพุ เนื้อละเอียด เกิดจากการเย็นตัวของลาวา มีสีเข้มเนื่องจากประกอบด้วยแร่ไพร็อกซีนเป็นส่วนใหญ่ อาจมีแร่โอลิวีนปนมาด้วย เนื่องจากเกิดขึ้นจากแมกมาใต้เปลือกโลก หินบะซอลต์หลายแห่งในประเทศไทยเป็นแหล่งกำเนิดของอัญมณี ( พลอยชนิดต่างๆ) เนื่องจากแมกมาดันผลึกแร่ซึ่งอยู่ลึกใต้เปลือกโลก ให้โผล่ขึ้นมาเหนือพื้นผิว

หินตะกอน

    หินตะกอน หรือ หินชั้น (Sedimentary rocks) เป็น หินที่ถูกแสงแดด ลมฟ้าอากาศ และน้ำ หรือ ถูกกระแทก แล้วแตกเป็นก้อนเล็กๆ หรือผุกร่อน เสื่อมสภาพลง เศษหินที่ผุพังทั้งอนุภาคใหญ่และเล็กถูกพัดพาไปสะสมอัดตัวกัน เป็นชั้นๆ เกิดความกดดันและปฏิกิริยาเคมีจนกลับกลายเป็นหินอีกครั้ง ซึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดหินตะกอนหรือหินชั้น คือ การผุพัง (Weathering) การกร่อน (Erosion) และการพัดพา (Transportation)

ตัวอย่างหินตะกอน

รูป

ประเภท

หิน

แร่หลัก

ลักษณะ

ที่มา

หินตะกอนอนุภาค (Clastic rocks)

หินกรวดมน
Conglomerate

ขึ้นอยู่กับก้อนกรวดซึ่งประกอบกันเป็นหิน

เนื้อหยาบ เป็นกรวดมนหลายก้อนเชื่อมติดกัน

เม็ดกรวดที่ถูกพัดพาโดยกระแสน้ำ และเกาะติดกันด้วยวัสดุประสาน

หินทราย
Sandstone

ควอรตซ์ SiO 2

เนื้อหยาบสีน้ำตาล สีแดง

ควอรตซ์ในหินอัคนี ผุพังกลายเป็นเม็ดทรายทับถมกัน

หินดินดาน
Shale

แร่ดินเหนียว Al 2SiO 5(OH) 4

เนื้อละเอียดมาก สีเทา ผสมสีแดงเนื่องจากแร่เหล็ก

เฟลด์สปาร์ในหินอัคนี ผุพังเป็นแร่ดินเหนียวทับถมกัน

หินตะกอนเคมี (Chemical sedimentary rocks)

หินปูน
Limestone

แคลไซต์ CaCO 3

เนื้อละเอียดมีหลายสี ทำปฏิกิริยากับกรด

การทับถมกันของตะกอนคาร์บอนเนตในท้องทะเล

หินเชิร์ต
Chert

ซิลิกา SiO 2

เนื้อละเอียด แข็งสีอ่อน

การทับถมของซากสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ในท้องทะเล จนเกิดการตกผลึกใหม่ของซิลิกา

หินแปร

    หินแปร คือ หินที่แปรสภาพไปจากโดยการกระทำของความร้อน แรงดัน และปฏิกิริยาเคมี หินแปรบางชนิดยังแสดงเค้าเดิม บางชนิดผิดไปจากเดิมมากจนต้องอาศัยดูรายละเอียดของเนื้อใน หรือสภาพสิ่งแวดล้อมจึงจะทราบที่มา อย่างไรก็ตามหินแปรชนิดหนึ่งๆ จะมีองค์ประกอบเดียวกันกับหินต้นกำเนิด แต่อาจจะมีการตกผลึกของแร่ใหม่ เช่น หินชนวนแปรมาจากหินดินดาน หินอ่อนแปรมาจากหินปูน เป็นต้น หินแปรส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระดับลึกใต้เปลือกโลกหลายกิโลเมตร ที่ซึ่งมีความดันสูงและอยู่ใกล้กลับหินหนืดร้อนในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ แต่การแปรสภาพในบริเวณใกล้พื้นผิวโลกเนื่องจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบก็คงมี นักธรณีวิทยาแบ่งการแปรสภาพออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. การแปรสภาพสัมผัส (Contact metamorphism) เป็นการแปรสภาพเพราะความร้อน เกิดขึ้น ณ บริเวณที่หินหนืดหรือลาวาแทรกดันขึ้นมาสัมผัสกับหินท้องที่ ความร้อนและสารจากหินหนืดหรือลาวาทำให้หินท้องที่ในบริเวณนั้นแปรเปลี่ยนสภาพผิดไปจากเดิม
2. การแปรสภาพบริเวณไพศาล (Regional metamophic) เป็นการแปรสภาพของหินซึ่งเกิดเป็นบริเวณกว้างใหญ่ไพศาลเนื่องจากอุณหภูมิและความกดดัน โดยปกติการเปรสภาพแบบนี้จะไม่มีความเกี่ยวพันกับมวลหินอัคนี และมักจะมี ริ่วขนาน (Foliation) จนแลดูเป็นแถบลายสลับสี บิดย้วยแบบลูกคลื่น ซึ่งพบในหินชีสต์ หินไนส์ ทั้งนี้เป็นผลมาจากการการตกผลึกใหม่ของแร่ในหิน ทั้งนี้ริ้วขนานอาจจะแยกออกได้เป็นแผ่นๆ และมีผิวหน้าเรียบเนียน เช่น หินชนวน

ตัวอย่างหินแปร

หินแปร

แร่หลัก

หินต้นกำเนิด

คำอธิบาย


หินไนซ์ (gneiss)

ควอรตซ์
เฟลด์สปาร์
ไมก้า

หินแกรนิต

หินแปรเนื้อหยาบ มีริ้วขนาน หยักคดโค้งไม่สม่ำเสมอ สีเข้มและจางสลับกัน แปรสภาพมาจากหินแกรนิต โดยการแปรสภาพบริเวณไพศาล ที่มีอุณหภูมิสูงจนแร่หลอมละลาย และตกผลึกใหม่ (Recrystallize)


หินควอร์ตไซต์ (Quartzite)

ควอรตซ์


หินทราย (Sandstone)

หินแปรเนื้อละเอียด เนื้อผลึกคล้ายน้ำตาลทราย มีสีเทา หรือสีน้ำตาลอ่อน โดยการแปรสภาพบริเวณไพศาลที่มีอุณหภูมิสูงมาก จนแร่ควอรตซ์หลอมละลายและตกผลึกใหม่ จึงมีความแข็งแรงมาก


หินชนวน (Slate)

แร่ดินเหนียว


หินดินดาน (Shale)

หินแปรเนื้อละเอียดมาก เกิดจากการแปรสภาพของหินดินดานด้วยความร้อนและความกดอัดทำให้แกร่ง และเกิดรอยแยกเป็นแผ่นๆ ขึ้นในตัว โดยรอยแยกนี้ไม่จำเป็นต้องมีระนาบเหมือนการวางชั้นหินดินดานเดิม หินชนวนสามารถแซะเป็นแผ่นใหญ่


หินชีตส์ (Schist)

ไมก้า


หินชนวน (Slate)

หินแปรมีเนื้อเป็นแผ่น เกิดจากการแปรสภาพบริเวณไพศาลของหินชนวน แรงกดดันและความร้อนทำให้ผลึกแร่เรียงตัวเป็นแผ่นบางๆ ขนานกัน


หินอ่อน (Marble)

แคลไซต์


หินปูน (Limestone)

หินแปรเนื้อละเอียดถึงหยาบ แปรสภาพมาจากหินปูน โดยการแปรสัมผัสที่มีอุณหภูมิสูงจนแร่แคลไซต์หลอมละลายและตกผลึกใหม่ ทำปฏิกิริยากับกรดทำให้เกิดฟองฟู่ หินอ่อนใช้เป็นวัสดุตกแต่งอาคาร

 

 

ดิน

 

 

ที่มาHTTP://WWW.NAKHAMWIT.AC.TH/PINGPONG_WEB/SOIL_ROCและhttp://www.lesa.biz/

ดิน

ดิน(soil) หมายถึง เทหวัตถุธรรมชาติที่ปกคลุมผิวโลกเกิดจากการแปลงสภาพหรือสลายตัวของหินแร่ธาตุและอินทรีย์วัตถุผสมคลุกเคล้ากันตามธรรมชาติรวมตัวกันเป็นชั้นบางๆเมื่อมีน้ำและอากาศที่เหมาะสมก็จะทำให้พืชเจริญเติบโตและยังชีพอยู่ได้

ส่วนประกอบของดิน

ดินมีส่วนประกอบที่สำคัญอยู่ 4 ส่วน ดังนี้ คือ

1. ส่วนที่เป็นอนินทรีย์สาร ได้แก่ แร่ หิน ทราย เป็นต้น
2. ส่วนที่เป็นน้ำ
คือ ความชื้นในดิน
3. ส่วนที่เป็นอากาศ
คือ ช่องว่างระหว่างเม็ดดินที่มีอากาศแทรกอยู่
4. ส่วนที่เป็นอินทรีย์สาร
ได้แก่ ซากพืช ซากสัตว์ที่สลายตัว มากน้อยแตกต่างกันและสิ่งมีชีวิตในดิน ซึ่งทำกิจกรรมต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อพืช เช่น ไส้เดือนและแมลงในดิน เป็นต้น

ชนิดของดิน

จำแนกตามลักษณะของเนื้อดิน มี 3 ประเภทใหญ่ ๆ ดังต่อไปนี้

1. ดินเหนียว (Clay) คือ ดินที่มีเนื้อละเอียดที่สุด ยืดหยุ่นเมื่อเปียกน้ำ เหนียวติดมือ ปั้นเป็นก้อนหรือคลึงเป็นเส้นยาวได้ พังทลายได้ยาก การอุ้มน้ำดี จับยึดและแลกเปลี่ยนธาตุอาหารพืชได้ค่อนข้างสูงจึงมีธาตุอาหารพืชอยู่มาก
2. ดินทราย (Sand)
เป็นดินที่เกาะตัวกันไม่แน่น ระบายน้ำและอากาศได้ดีมาก อุ้มน้ำได้น้อย พังทลายง่าย มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำเพราะความสามารถในการจับยึดธาตุอาหารมีน้อย พืชที่ขึ้นอยู่ในบริเวณดินทรายจึงขาดน้ำและธาตุอาหารได้ง่าย
3. ดินร่วน (Loam)
คือ ดินที่มีเนื้อค่อนข้างละเอียด นุ่มมือ ยืดหยุ่นพอควร ระบายน้ำได้ดีปานกลางมีแร่ธาตุอาหารพืชมากกว่าดินทรายเหมาะสำหรับใช้เพาะปลูก

การกำเนิดของดิน

เราสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ขั้นตอน ดังนี้

ขั้นที่ 1 การผุพัง สลายตัว (Weathering) เป็นสาเกตุทำให้ชั้นหินแตกเป็นหินก้อนใหญ่ๆ หินชั้นนี้ เมื่อถูกแสงแดดและฝนตกก็จะแตกหักและผุพังเป็นชิ้นเล็กๆต่อไป
ขั้นที่ 2 ขบวนการสร้างดิน (Soil Forming Process) จะเกิดขึ้นต่อเนื่องจากการผุพังสลายตัวของหินและ พืชจะเจริญงอกงามตามบริเวณรอยแตกของหิน แมลงเล็กๆ และสัตว์อื่นๆ เข้ามาอาศัยตามบริเวณรอยแตกเมื่อพืชและสัตว์ตายจะสลายตัวไปเป็นฮิวมัส
ขั้นที่ 3 สัตว์เล็กๆ ในดิน จะเคลื่อนที่ไปมาทำให้ฮิวมัสผสมกับเศษหินและแร่กลายเป็นดินที่อุดมสมบูรณ์ เรียกว่า ดินชั้นบน

ดินประกอบขึ้นจากหินที่ผุพัง จึงมีองค์ประกอบเป็นแร่ดินเหนียว (Clay mineral) ซึ่งเกิดขึ้นจากแร่ประกอบหินบนเปลือกโลก ได้แก่ เฟลด์สปาร์ ควอตซ์ ไมก้า เป็นต้น ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นถึงการผุพังของแร่แต่ละชนิด ซึ่งทำให้เกิดแร่ดินเหนียวและประจุต่างๆ ซึ่งอยู่ในรูปของสารละลาย

                ตารางที่ 1 การผุพังของแร่

แร่ CO2 และH2O ผลิตผลหลัก ผลิตผลรอง
เฟลด์สปาร์ —> แร่ดินเหนียว + ทราย, ประจุ (โซเดียม แคลเซียม โปแตสเซียม)
ควอตซ์ —> ทราย
ไมก้า —> แร่ดินเหนียว + ทราย, เหล็กออกไซด์, ประจุ (โซเดียมแคลเซียม โปแตสเซียม แมกนีเซียม)
แคลไซต์ —> -> ประจุ (แคลเซียม ไบคาร์บอเนต)

ภาพที่ 2 แสดงให้เห็นถึงการผุพังของแร่เฟลด์สปาร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบของหินต้นกำเนิดดิน (Parent rock)เมื่อฝนตกลงมา น้ำฝนจะละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ทำให้มีสภาพเป็นกรดอ่อนๆ (กรดคาร์บอนิก) น้ำฝนบนพื้นผิวซึมลงสู่เบื้องล่างและทำปฏิกิริยากับแร่เฟลด์สปาร์ที่อยู่ในหิน ทำให้เกิดการผุพังทางเคมี (Chemical weathering) แตกสลายเป็นเม็ดทราย (ซิลิกา), แร่ดินเหนียว (Clay mineral), ประจุโซเดียม แคลเซียม และโปแตสเซียม ในรูปของสารละลาย ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่สำคัญสำหรับพืชต่อไป

ภาพที่ 2 การผุพังของเฟลด์สปาร์

ดินเป็นตะกอนวัสดุบนเปลือกโลกที่มีพัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมอันได้แก่ บรรยากาศ น้ำ และสิ่งมีชีวิต เราจะเรียกตะกอนวัสดุเหล่านี้ว่า“ดิน” ก็ต่อเมื่อมีส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิต เช่น ซากพืช ซากสัตว์ เข้ามาเกี่ยวข้อง หากเป็นแต่เพียงตะกอนวัสดุที่ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตก็จะเรียกว่า “เรโกลิธ” (Regolith) เช่น ผงตะกอนบนดวงจันทร์ซึ่งเกิดจากการพุ่งชนของอุกกกาบาต แม้ว่าจะเห็นว่าในธรรมชาติมีดินอยู่ทุกหนแห่ง ทว่าความจริงดินมีอยู่น้อยมากเมื่อเทียบสัดส่วนปริมาณกับหินที่อยู่บนเปลือกโลก แต่กระนั้นดินก็มีความสำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก ดินตรึงธาตุไนโตรเจนและคาร์บอนจากบรรยากาศมาสร้างธาตุอาหารที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิต  ในเวลาเดียวกันสิ่งมีชีวิตเองก็ทำให้หินผุพังกลายเป็นดิน จะเห็นได้ว่า ดิน สิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม มีอิทธิพลซึ่งกันและกันเป็นอย่างมาก ดังที่แสดงในภาพที่ 3

ภาพที่ 3 ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อดิน

ดินมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา คุณสมบัติบางประการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เช่น อุณหภูมิ และปริมาณน้ำ (ทุกนาที) ในขณะที่คุณสมบัติบางประการเปลี่ยนแปลงช้ามาก เช่น ชนิดของแร่ (อาจต้องใช้เวลาเป็นร้อยหรือพันปี) สมบัติของดินจะเป็นอย่างไรนั้น ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสำคัญ 5 ประการ ดังนี้

  1. วัตถุต้นกำเนิดดิน ดินจะเป็นอย่างไรขึ้นกับวัตถุต้นกำเนิดดิน ได้แก่ หินพื้น (Parent rock) อินทรียวัตถุ ผิวดินดั้งเดิม หรือชั้นหินตะกอนที่เกิดจากการพัดพาของน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง ภูเขาไฟ หรือวัตถุที่เคลี่อนที่ลงมาจากพื้นที่ลาดชัน
  2. สภาพภูมิอากาศ ความร้อน ฝน น้ำแข็ง หิมะ ลม แสงแดด และแรงกระทบจากสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ซึ่งทำให้วัตถุต้นกำเนิดผุพัง แตกหัก และมีผลต่อกระบวนการเกิดดินว่า จะเกิดเร็วหรือช้า
  3. สิ่งมีชีวิต พืชและสัตว์ทั้งหมดที่อาศัยอยู่ในดินหรือบนดิน (รวมถึงจุลินทรีย์ และมนุษย์) ปริมาณน้ำและธาตุอาหารที่พืชต้องการมีผลต่อการเกิดดิน สัตว์ที่อาศัยอยู่ในดินจะช่วยย่อยสลายของเสียและช่วยเคลื่อนย้ายวัตถุต่างๆ ไปตามหน้าตัดดิน ซากพืชและสัตว์ที่ตายแล้วจะกลายเป็นอินทรียวัตถุ ซึ่งทำให้ดินสมบูรณ์ขึ้น การใช้ที่ดินของมนุษย์ก็มีผลต่อการสร้างดินด้วยเช่นกัน
  4. ภูมิประเทศ สภาพภูมิอากาศจะมีผลต่อดินอย่างไรนั้น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดินตามลักษณะภูมิประเทศเช่น ดินที่เชิงเขาจะมีความชื้นมากกว่าดินในบริเวณพื้นที่ลาด และพื้นที่ที่ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงจะทำให้ดินแห้งเร็วขึ้น
  5. เวลา ปัจจัยข้างต้นทั้งหมดเกี่ยวข้องกับเวลา เนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไปการพัฒนาของชั้นดินจะเพิ่มขึ้น

                    ตารางที่ 2 สมบัติของดินที่เปลี่ยนไปตามเวลา

คาบเวลานาที ชั่วโมงวัน คาบเวลา เดือน ปี คาบเวลา ร้อยปี พันปี หมื่นปี
  อุณหภูมิ   ปฏิกิริยาของดิน   ชนิดของหินแร่
  ปริมาณความชื้น   สีของดิน   การกระจายของขนาดอนุภาคดิน
  ช่องว่างของในดิน   โครงสร้างของดิน   การสร้างชั้นดิน
  ปริมาณอินทรียวัตถุในดิน
  ความอุดมสมบูรณ์ของดิน
  จุลินทรีย์ดิน
  ความหนาแน่น

 

หน้าตัดดิน

ปัจจัยต่างๆ ของการกำเนิดดิน ทำให้ได้ดินที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมาก ดินในภูมิประเทศหนึ่งๆ จะมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง เราเรียกภาคตัดตามแนวดิ่งของชั้นดิน เรียกว่า หน้าตัดดิน (Soil Horizon) หน้าตัดดินบอกถึงลักษณะทางธรณีวิทยา และประวัติภูมิอากาศของภูมิประเทศที่เกิดขึ้นมาก่อนหน้านี้นับพันปี รวมถึงว่ามนุษย์ใช้ดินอย่างไร อะไรเป็นสาเหตุให้ดินนั้นมีสมบัติเช่นในปัจจุบัน ตลอดจนแนวทางที่ดีที่สุดในการใช้ดิน

        หน้าตัดดินประกอบด้วยดินที่ทับถมกันเป็นชั้นๆ เรียกว่า ชั้นดิน  ชั้นดินบางชั้นอาจจะบางเพียง 2 – 3 มิลลิเมตรหรือหนามากกว่า 1 เมตรก็ได้  เราสามารถจำแนกชั้นดินแต่ละชั้นจากสีและโครงสร้างของอนุภาคดินที่แตกต่างกันนอกจากนั้นยังสามารถใช้สมบัติอื่นๆ ที่แตกต่างกันระหว่างดินชั้นบนและดินชั้นล่างได้อีกด้วย ดินบางชั้นเกิดจากการพังทลายและถูกชะล้างโดยกระแสน้ำ ดินบางชั้นเกิดจากตะกอนทับถมกันนานหลายพันปี นักปฐพีวิทยากำหนดชื่อของชั้นดินโดยใช้ลักษณะทางกายภาพ ดังนี้

  • ชั้นโอ (O Horizon) เป็นดินชั้นบนสุดมักมีสีคล้ำเนื่องจากประกอบด้วยอินทรียวัตถุ (Organic) หรือ ฮิวมัสซึ่งเป็นซากพืชซากสัตว์ทำให้เกิดความเป็นกรด ดินชั้นโอส่วนใหญ่จะพบในพื้นที่ป่า ส่วนในพื้นที่การเกษตรจะไม่มีชั้นโอในหน้าตัดดิน เนื่องจากถูกไถพรวนไปหมด
  • ชั้นเอ (A Horizon) เป็นดินชั้นบน (Top soil) เป็นส่วนที่มีน้ำซึมผ่าน ดินชั้น A ส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินแร่และอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายสมบูรณ์แล้วอยู่ด้วย ทำให้ดินมีสีเข้ม ในพื้นที่เกษตรกรรมดินชั้นเอจะถูกไถพรวน เมื่อมีการย่อยสลายของรากพืชและมีการสะสมอินทรียวัตถุ โดยปกติโครงสร้างของดินจะเป็นแบบก้อนกลม แต่ถ้าดินมีการอัดตัวกันแน่น โครงสร้างของดินในชั้น A จะเป็นแบบแผ่น 
  • ชั้นบี (B Horizon) เป็นชั้นดินล่าง (subsoil) เนื้อดินและโครงสร้างเป็นแบบก้อนเหลี่ยมหรือแท่งผลึก เกิดจากการชะล้างแร่ธาตุต่างๆ ของสารละลายต่างๆ เคลื่อนตัวผ่านชั้นเอ ลงมามาสะสมในชั้นบี ในเขตภูมิอากาศชื้น ดินในชั้นบีส่วนใหญ่จะมีสีน้ำตาลปนแดง เนื่องจากการสะสมตัวของเหล็กออกไซด์ 
  • ชั้นซี (C Horizon) เกิดจากการผุพังของหินกำเนิดดิน (Parent rock) ไม่มีการตกตะกอนของวัสดุดินจากการชะล้าง และไม่มีการสะสมของอินทรียวัตถุ
  • ชั้นอาร์ (R Horizon) เป็นชั้นของวัตถุต้นกำเนิดดินหรือหินพื้น (Bedrock)

การปรับปรุงคุณภาพของดิน

การปรับปรุงคุณภาพของดินให้เหมาะกับการเพาะปลูกมีหลายวิธี ดังนี้

  • การใส่ปุ๋ยเพื่อเพิ่มแร่ธาตุ จุดประสงค์ของการใส่ปุ๋ยเพื่อเพิ่มเกลือแร่ให้กับดินเกลือแร่บางชนิดจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชเช่นเกลือแร่ของาตุไนโตรเจนฟอสฟอรัสโพแทสเซียมและอื่นๆนอกจากนั้นยังเป็นการเพิ่มสารอินทรีย์ในดินอาจกระทำได้โดยใช้ปุ๋ยพืชสดใส่ปุ๋ยคอกและปุ๋ยหมักซึ่งปุ๋ยอินทรีย์เหล่านี้จะช่วยให้ดินมีความสามารถอุ้มน้ำได้ดีอากาศแทรกซึมได้สะดวกและลดอัตราการสูญเสียหน้าดิน
  • การปรับความเป็นกรด – เบสของดิน ปัจจัยที่เพิ่มความเป็นกรด – เบสของดิน ได้แก่ การเน่าเปื่อยของสารอินทรีย์ในดิน การใส่ปุ๋ยเคมีบางชนิด การใส่ปูนขาว โดยทั่วไปเป็นเพราะปริมาณแคลเซียม แมกนีเซียม โพแทสเซียม และโซเดียมที่เกาะอยู่กับเม็ดดินมากน้อยต่างกัน จึงทำให้ดินแต่ละชนิดมีความเป็นกรด – เบส แตกต่างกัน
  • การปลูกพืชหมุนเวียน การปลูกพืชหมุนเวียนจะเป็นวิธีการที่ทำให้มีการเพิ่มสารอินทรีย์ในดินเพื่อการเพิ่มคุณภาพของดิน

 

ธาตุกัมมันตรังสี

กัมมันตภาพรังสี

ที่มาhttp://radioactivity-by-6-2.blogspot.com/

กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)  หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้เนื่องจาก นิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า  82

ธาตุกัมมันตรังสี  หมายถึง ธาตุที่มีในธรรมชาติที่แผ่รังสีออกมาได้เอง

เฮนรี่ เบคเคอเรล  นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสเป็นผู้ค้นพบกัมมันตภาพรังสีโดยบังเอิญในขณะที่ทำการวิเคราะห์เกี่ยวกับรังสีเอกซ์   กัมมันตภาพรังสีมีสมบัติแตกต่างจากรังสีเอกซ์ คือ มีความเข้มน้อยกว่ารังสีเอกซ์ การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้เกิดขึ้นในไอโซโทปของธาตุที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอนมาก ทำให้นิวเคลียสของธาตุไม่เสถียรจึงต้องมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นธาตุที่มีความเสถียรมากขึ้น  โดยการสลายตัวเองเพื่อปล่อยอนุภาคภายในนิวเคลียสออกมาในรูปของการแผ่รังสี  การแผ่รังสีของธาตุเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ  โดยพบว่าธาตุต่าง ๆ ที่อยู่ในธรรมชาติที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82 ส่วนใหญ่จะสามารถแผ่รังสีได้ทั้งสิ้น ตัวอย่างเช่น ธาตุเรเดียม, ยูเรเนียม, ทอเรียม เป็นต้น  การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะเกิดขึ้นได้โดยอะตอมของธาตุมีการปลดปล่อยองค์ประกอบ    และพลังงานที่อยู่ภายในอะตอมออกมา  ทำให้โครงสร้างของอะตอมเปลี่ยนแปลงไป  โดยองค์ประกอบและพลังงานของธาตุที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นจะแผ่ออกมาจากธาตุในรูปของรังสีต่างๆ สามารถแบ่งได้เป็น     3 ชนิด  คือ  รังสีแอลฟา, รังสีบีตา และรังสีแกมมา ซึ่งรังสีต่างๆ จะมีลักษณะและสมบัติที่แตกต่างกัน คือ

หมายเหตุ รังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีเกิดจากนิวเคลียสใน

อะตอมของธาตุซึ่งไม่เสถียร  .จึงต้องมีการสลายตัวและแผ่รังสีออกมา  เพื่อเปลี่ยนไปเป็นอะตอมที่มีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อธาตุกัมมันตรังสีแผ่รังสีออกมาแล้วจะเกิดการสลายตัวลดปริมาณลงไปด้วย  โดยนักวิทยาศาสตร์เรียกระยะเวลาที่ธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไปจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมว่า

ครึ่งชีวิต (Half life)  ตัวอย่างเช่น ธาตุซัลเฟอร์ -35  มีครึ่งชีวิต 87 วัน

ในการสลายตัวเหลือ 4 กรัม  และใช้เวลาอีก 87 วัน  ในการสลายตัวจนเหลือ

2 กรัม  เป็นต้น