สารและสมบัติของสาร

องค์ความรู้

• สสาร คือสิ่งที่มองเห็นได้หรือไม่เห็นก็ตาม แต่มี มวล และ ต้องการที่อยู่ อากาศก็เป็นสสาร เพราะมีมวลและกินที่ในภาชนะ
• ของแข็ง — มีรูปร่างและปริมาตรคงที่ อนุภาคอยู่ชิดกันมากและเรียงเป็นระเบียบ จึงแข็งและอัดได้ยากมาก
• ของเหลว — มีปริมาตรคงที่ แต่รูปร่างเปลี่ยนตามภาชนะ อนุภาคอยู่ชิดกันแต่เลื่อนไหลผ่านกันได้ จึงเทได้ ไหลได้ และผิวหน้าอยู่ในแนวราบเสมอ
• แก๊ส — ไม่มีรูปร่างและปริมาตรคงที่ แผ่กระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ อนุภาคอยู่ห่างกันมากและเคลื่อนที่เร็ว จึงอัดได้และฟุ้งกระจายไปทั่ว
• สมบัติที่ใช้แยกสาร นอกจากสถานะแล้วยังมี สี กลิ่น รส ความแข็ง การนำไฟฟ้าและความร้อน การละลายน้ำ จุดหลอมเหลว และจุดเดือด

ข้อเปรียบเทียบ	ของแข็ง	ของเหลว	แก๊ส
รูปร่าง	คงที่	เปลี่ยนตามภาชนะ	เปลี่ยนตามภาชนะ
ปริมาตร	คงที่	คงที่	เปลี่ยนตามภาชนะ กระจายเต็มที่
การจัดเรียงอนุภาค	ชิดกันมาก เรียงเป็นระเบียบ	ชิดกัน แต่ไม่เป็นระเบียบ	ห่างกันมาก กระจัดกระจาย
การอัด	อัดได้ยากมาก	อัดได้ยาก	อัดได้
การไหล	ไม่ไหล	ไหล	ไหลและฟุ้งกระจาย

ตัวอย่างและวิธีคิด

• น้ำ 1 ลิตร เทใส่ภาชนะทรงใดก็ได้ 1 ลิตร — เพราะของเหลวมีปริมาตรคงที่ แม้รูปร่างจะเปลี่ยนตามภาชนะ
• อัดอากาศใส่ยางรถจักรยานแล้วยางแข็งขึ้นได้อย่างไร — เพราะแก๊สมีช่องว่างระหว่างอนุภาคมาก เมื่อถูกอัดช่องว่างจึงเล็กลง และแก๊สก็มีมวลด้วย
• ทำไมกดกระบอกฉีดยาที่บรรจุน้ำปิดรูไว้แล้วกดไม่เข้า — เพราะของเหลวมีอนุภาคชิดกันจนแทบไม่มีช่องว่างให้อัดซ้ำ
• อากาศมีจริงหรือไม่ — มีจริง อากาศเป็นแก๊สที่มีมวลและกินที่ เมื่อเป่าลูกโป่งแล้วลูกโป่งพองจึงพิสูจน์ได้ว่าอากาศต้องการที่อยู่

องค์ความรู้

• การเปลี่ยนสถานะ คือการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่ง โดย ไม่เกิดสารใหม่ เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และมวลรวมเท่าเดิม
• กระบวนการเปลี่ยนสถานะและความร้อนที่เกี่ยวข้อง
  • การหลอมเหลว — ของแข็ง → ของเหลว (ดูดความร้อน) เช่น น้ำแข็งละลายเป็นน้ำ
  • การแข็งตัว — ของเหลว → ของแข็ง (คายความร้อน) เช่น น้ำในถาดน้ำแข็งกลายเป็นน้ำแข็ง
  • การระเหยและการเดือด — ของเหลว → แก๊ส (ดูดความร้อน) เช่น ผ้าตากแห้ง น้ำเดือดเป็นไอ
  • การควบแน่น — แก๊ส → ของเหลว (คายความร้อน) เช่น ไอน้ำจับแก้วเย็นเป็นหยดน้ำ
  • การระเหิด — ของแข็ง → แก๊ส โดยไม่ผ่านของเหลว (ดูดความร้อน) เช่น น้ำแข็งแห้งและลูกเหม็น
• การระเหย เกิดได้ที่ทุกอุณหภูมิ ส่วน การเดือด เกิดเมื่อถึงจุดเดือดของสารนั้น น้ำเดือดที่ 100 องศาเซลเซียส และแข็งตัวที่ 0 องศาเซลเซียส เมื่อความดันเท่ากับบรรยากาศปกติ
• อุณหภูมิที่ใช้บอกการเปลี่ยนสถานะของสาร เช่น เทอร์มอมิเตอร์ แบบแอลกอฮอล์อาศัยการขยายตัวของของเหลวในหลอด
• น้ำเป็นตัวอย่างที่ดี เพราะพบครบทั้งสามสถานะในชีวิตประจำวัน ทั้งน้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำ

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ตากผ้าแล้วแห้งได้อย่างไรทั้งที่ไม่ได้ต้ม — น้ำระเหยกลายเป็นไอได้ที่อุณหภูมิปกติ การระเหยจึงไม่ต้องรอให้ถึงจุดเดือด
• ทำไมมีหยดน้ำเกาะบนแก้วน้ำเย็น — ไอน้ำในอากาศกระทบผิวแก้วที่เย็นกว่า จึง ควบแน่น กลับเป็นของเหลว
• น้ำที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ควรพูดว่าอย่างไร — พูดว่า «น้ำกำลังต้มเดือด» ไม่ใช่บอกว่าเป็นของเหลวอย่างเดียว เพราะตอนเดือดมีทั้งน้ำและไอน้ำอยู่ร่วมกัน
• น้ำแข็งในกระติกหลอมเหลวเป็นน้ำ มวลเปลี่ยนไหม — ไม่เปลี่ยน เพียงเปลี่ยนสถานะ ไม่ได้เกิดสารใหม่
• ลูกเหม็นในตู้เสื้อผ้าหายไปได้อย่างไร — ระเหิดจากของแข็งกลายเป็นไอโดยไม่ผ่านสถานะของเหลว เราจึงได้กลิ่นตลอดเวลา

ภาพและไดอะแกรม

flowchart LR
    S[ของแข็ง] -->|หลอมเหลว ดูดความร้อน| L[ของเหลว]
    L -->|แข็งตัว คายความร้อน| S
    L -->|ระเหยหรือเดือด ดูดความร้อน| G[แก๊ส]
    G -->|ควบแน่น คายความร้อน| L
    S -->|ระเหิด ดูดความร้อน| G

คำบรรยายภาพ: แผนผังการเปลี่ยนสถานะของสสาร ของแข็งหลอมเหลวกลายเป็นของเหลวได้โดยดูดความร้อน และของเหลวแข็งตัวกลับเป็นของแข็งได้โดยคายความร้อน ของเหลวระเหยหรือเดือดกลายเป็นแก๊สได้โดยดูดความร้อน และแก๊สควบแน่นกลับเป็นของเหลวได้โดยคายความร้อน นอกจากนี้ของแข็งบางชนิดยังระเหิดกลายเป็นแก๊สได้โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว

องค์ความรู้

• อะตอม คืออนุภาคเล็กที่สุดที่เป็นหน่วยย่อยของธาตุ
• ธาตุ คือสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอม ชนิดเดียวกัน ทั้งหมด และแยกสลายด้วยวิธีทางเคมีไม่ได้อีก เช่น ทองคำ เงิน ทองแดง เหล็ก คาร์บอน และออกซิเจน
• สารประกอบ คือสารบริสุทธิ์ที่เกิดจากธาตุ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป รวมตัวกันในอัตราส่วนที่คงที่ เช่น น้ำ เกลือแกง คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำตาล
• สมบัติของสารประกอบ ต่างจากธาตุเดิมมาก เช่น โซเดียมเป็นโลหะที่กัดกร่อนและคลอรีนเป็นแก๊สมีพิษ แต่เมื่อรวมกันเป็นเกลือแกงกลับกินได้
• ธาตุแต่ละชนิดเขียนแทนด้วย สัญลักษณ์ ที่ใช้เหมือนกันทั่วโลก เช่น O แทนออกซิเจน Fe แทนเหล็ก Au แทนทองคำ
• ธาตุแบ่งกว้าง ๆ ตามสมบัติได้เป็น โลหะ (มันวาว นำไฟฟ้าและความร้อน ตีเป็นแผ่นได้) และ อโลหะ (สมบัติตรงกันข้าม) ธาตุที่ค้นพบแล้วมีมากกว่าหนึ่งร้อยชนิด
• อากาศ ไม่ใช่ธาตุและไม่ใช่สารประกอบ เพราะเป็นของผสมของแก๊สหลายชนิดในสัดส่วนที่ไม่คงที่ในแต่ละที่

ตัวอย่างและวิธีคิด

• น้ำเป็นธาตุหรือสารประกอบ — เป็นสารประกอบ เพราะแยกได้เป็นแก๊สไฮโดรเจนกับแก๊สออกซิเจน
• ทองคำกับเกลือแกงต่างกันอย่างไร — ทองคำเป็นธาตุเพราะมีแต่อะตอมทองคำ ส่วนเกลือแกงเป็นสารประกอบเพราะเกิดจากโซเดียมรวมกับคลอรีน
• ทำไมเกลือแกงกินได้ ทั้งที่คลอรีนเป็นแก๊สมีพิษ — เพราะเมื่อธาตุรวมกันเป็นสารประกอบแล้ว สมบัติจะเปลี่ยนไปจากธาตุเดิมทั้งหมด จึงดูจากสมบัติของสารประกอบโดยตรงไม่ได้ดูจากธาตุที่มาประกอบ
• อากาศเป็นสารประกอบไหม — ไม่เป็น เพราะมีแก๊สหลายชนิดปนกันและสัดส่วนไม่คงที่ จึงจัดเป็นของผสม

องค์ความรู้

• การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ — เปลี่ยนรูปร่าง ขนาด สถานะ หรือการแยกกันของสาร แต่ ยังเป็นสารเดิม และมักแยกกลับได้ง่าย เช่น น้ำแข็งหลอมเหลว กระดาษฉีก คลึงดินน้ำมันเป็นรูปต่าง ๆ หรือต้มน้ำให้เดือด
• การเปลี่ยนแปลงทางเคมี — เกิด สารใหม่ ที่สมบัติต่างจากสารเดิม และแยกกลับเป็นของเดิมได้ยาก เช่น ไม้เผาไหม้กลายเป็นเถ้าและแก๊ส เหล็กขึ้นสนิม อาหารบูด และไข่ที่ต้มสุก
• สัญญาณที่บอกว่าอาจเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี มี 5 อย่าง คือ เกิดแก๊สหรือฟอง · เกิดตะกอน · เปลี่ยนสี · เกิดกลิ่นใหม่ · มีความร้อนหรือแสงออกมา
• การเปลี่ยนแปลงทางเคมีก็มีประโยชน์มาก เช่น การหุงข้าวให้สุก การหมักอาหาร และการย่อยอาหารในร่างกาย
• สารที่ดูเหมือนหายไปตอนเผาไหม้ แท้จริงเปลี่ยนรูปเป็นแก๊สและเถ้า ไม่ได้สูญหายไปจากโลก

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ต้มน้ำให้เดือดกับเผากระดาษ ต่างกันอย่างไร — ต้มน้ำเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เพราะได้น้ำกลับคืนมาได้ ส่วนการเผากระดาษเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เพราะเกิดเถ้าและแก๊สที่ไม่ใช่กระดาษอีก
• จุดเทียนไขในห้อง เป็นการเปลี่ยนแปลงใด — มีทั้งสองอย่างพร้อมกัน ขี้ผึ้งหลอมเหลวเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (เย็นแล้วแข็งกลับได้) ส่วนไส้เทียนที่ถูกเผาและเกิดควันกับความร้อนเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
• ทุบน้ำตาลก้อนให้ละเอียดแล้วละลายน้ำ นับเป็นอะไร — เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เพราะยังเป็นน้ำตาล เพียงมีขนาดเล็กลงและละลายอยู่ในน้ำ แช่ตู้เย็นหรือตากให้แห้งก็ได้น้ำตาลคืน
• นมสดเปรี้ยวขึ้นเพราะอะไร — จุลินทรีย์ย่อยน้ำตาลในนมจนเกิดกรดใหม่ มีกลิ่นและรสเปลี่ยนไป จึงเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

องค์ความรู้

• สารแต่ละชนิดถูกนำมาใช้เพราะ สมบัติ ของมันต่างกัน

สาร	สมบัติเด่น	นำไปใช้ทำอะไร
เกลือแกง	ละลายน้ำได้ ดูดความชื้น	ปรุงรส ถนอมอาหาร ทำน้ำเกลือสำหรับปฐมพยาบาล
น้ำตาล	หวาน ละลายน้ำง่าย	ให้พลังงาน ปรุงรส ถนอมอาหารแบบเชื่อมและแช่อิ่ม
น้ำส้มสายชู	มีรสเปรี้ยว ระเหยได้	ปรุงอาหาร ทำความสะอาด ขจัดคราบหินปูน
ผงฟู	มีทั้งไบคาร์บอเนตและกรดผสมอยู่ ใส่ของเหลวแล้วเกิดฟองแก๊ส	ทำให้ขนมฟู
เบกกิ้งโซดา	เกิดฟองแก๊สเมื่อผสมกับ กรด ไม่ใช่เมื่อผสมน้ำเปล่า	ทำให้ขนมฟู ดูดกลิ่นในตู้เย็น
แอลกอฮอล์	ระเหยง่าย ติดไฟได้	เช็ดทำความสะอาดและฆ่าเชื้อที่ผิว
สบู่และผงซักฟอก	ช่วยให้ไขมันกระจายตัวอยู่ในน้ำ	ชะล้างคราบสกปรกและคราบมัน
พลาสติก	เบา กันน้ำ ไม่นำไฟฟ้า	ภาชนะใส่ของ กล่องอาหาร ฉนวนหุ้มสายไฟ
โลหะ เช่น อะลูมิเนียม	นำความร้อนและไฟฟ้า ทนทาน	หม้อ กระทะ สายไฟ

• หลักการใช้อย่างปลอดภัย — อ่านฉลากก่อนใช้ ใช้ตามปริมาณที่ระบุ เก็บแยกจากอาหารและยา เก็บในที่มืดและพ้นมือเด็ก สวมถุงมือเมื่อใช้สารที่ระคายเคือง และเปิดหน้าต่างให้อากาศถ่ายเท
• ห้ามผสมน้ำยาทำความสะอาดต่างชนิดกันเอง เช่น น้ำยาฟอกขาวผสมน้ำยาล้างห้องน้ำ อาจเกิดแก๊สพิษที่อันตรายต่อทางเดินหายใจ
• แก๊สหุงต้มรั่ว — ห้ามเปิดหรือปิดสวิตช์ไฟฟ้าและห้ามจุดไฟ ให้ปิดวาล์วถัง เปิดหน้าต่างให้ลมผ่าน แล้วออกไปแจ้งผู้ใหญ่
• สารที่เป็นพิษ เช่น ยาฆ่าแมลงและทินเนอร์ ต้องเก็บให้มิดชิด ไม่เทลงท่อระบายน้ำ และทิ้งภาชนะตามวิธีที่กำหนด

ตัวอย่างและวิธีคิด

• จานที่ทาน้ำมัน ล้างด้วยน้ำเปล่าทำไมไม่สะอาด — เพราะน้ำกับน้ำมันไม่ละลายกัน ต้องใช้สบู่หรือน้ำยาล้างจานมาช่วยให้คราบมันแพร่กระจายในน้ำและถูกล้างออกไป
• ทำไมต้องเก็บน้ำยาล้างห้องน้ำให้ห่างจากน้ำยาฟอกขาว — ถ้าผสมกันจะเกิดแก๊สพิษที่ทำให้แสบจมูกและหายใจลำบาก จึงต้องเก็บแยกกันและไม่ผสมเอง
• ภาชนะพลาสติกมีข้อดีตรงไหน — เบา กันน้ำ ไม่แตกง่าย และไม่นำไฟฟ้า จึงเหมาะกับกล่องอาหารกลางวัน
• แอลกอฮอล์ใช้เช็ดแผลได้เพราะอะไร และมีข้อควรระวังอะไร — ใช้ได้เพราะฆ่าเชื้อโรคได้ แต่ระเหยง่ายและติดไฟ จึงต้องเก็บห่างจากเปลวไฟและปิดฝาให้สนิท

องค์ความรู้

• สารเนื้อเดียว คือของผสมที่มองไม่เห็นส่วนผสมแต่ละอย่าง เพราะกลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกันตลอดทั้งส่วน แสงผ่านได้สม่ำเสมอ
• สารละลาย เป็นสารเนื้อเดียวที่เกิดจาก ตัวทำละลาย ผสมกับ ตัวละลาย เช่น น้ำเกลือ น้ำหวาน และน้ำปลา ตัวทำละลายที่ใช้บ่อยที่สุดคือน้ำ ส่วนตัวละลายอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊สก็ได้
• สารบริสุทธิ์ ทั้งธาตุและสารประกอบ เช่น น้ำกลั่น ทองคำ และเกลือแกงบริสุทธิ์ ก็จัดเป็นสารเนื้อเดียว เพราะมีเนื้อเดียวกันทั้งหมด
• สารเนื้อผสม คือของผสมที่มองเห็นส่วนผสมแยกกันได้ หรือมองไม่เห็นด้วยตาแต่ไม่กลืนกันจริง ถ้าตั้งทิ้งไว้นานจะแยกชั้นหรือตกตะกอนให้เห็น
• วิธีตรวจว่าสารใดเป็นเนื้อเดียวหรือเนื้อผสม — ส่องดูกับแสง · ตั้งทิ้งไว้ให้ของหนักตกตะกอน · กรองด้วยกระดาษกรอง ถ้ามีของติดอยู่บนกระดาษแสดงว่าเป็นสารเนื้อผสม
• การละลายของตัวละลายขึ้นกับอุณหภูมิด้วย น้ำร้อนละลายน้ำตาลได้มากกว่าน้ำเย็น

สิ่งที่พบ	ประเภท	เหตุผล
น้ำเกลือ	สารเนื้อเดียว	เกลือละลายกลมกลืน มองไม่เห็นแยกกัน
น้ำเชื่อมใส	สารเนื้อเดียว	น้ำตาลละลายจนเป็นเนื้อเดียวกัน
น้ำอัดลม	สารเนื้อเดียว	แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ในน้ำ
น้ำปนทราย	สารเนื้อผสม	เห็นทรายตกอยู่และกรองแยกได้
น้ำโคลน	สารเนื้อผสม	มีอนุภาคดินลอยฟุ้งและตกตะกอนได้
น้ำสลัด	สารเนื้อผสม	น้ำมันกับน้ำไม่ละลายกัน ตั้งไว้นานจะแยกชั้น
นมสด	สารเนื้อผสม	มีอนุภาคไขมันกระจายอยู่ ทิ้งไว้นานไขมันจะลอยขึ้นเป็นครีม

ตัวอย่างและวิธีคิด

• น้ำเกลือตั้งทิ้งไว้แล้วจะเห็นเกลือก้นแก้วไหม — ไม่เห็น เพราะเกลือละลายกลมกลืนเป็นเนื้อเดียว ต่างจากน้ำปนทรายที่ทิ้งไว้แล้วทรายตกก้น
• ทำไมน้ำสลัดที่วางไว้นานจึงแยกชั้น — เพราะน้ำมันกับน้ำไม่ละลายรวมกัน จึงค่อย ๆ แยกเป็นสองชั้น เมื่อเขย่าแรง ๆ จะกลายเป็นของผสมชั่วคราวที่ดูกลมกลืน
• น้ำอัดลมเป็นเนื้อเดียวได้อย่างไร — เพราะแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายปนอยู่ในน้ำภายใต้ความดัน เมื่อเปิดฝาความดันลดลง แก๊สจะค่อย ๆ หลุดเป็นฟอง
• จะรู้ได้อย่างไรว่าน้ำที่เก็บมาเป็นสารเนื้อเดียวหรือเนื้อผสม — กรองด้วยกระดาษกรอง ถ้ามีของเหลือติดบนกระดาษกรองแสดงว่ามีของผสมที่ไม่ละลายอยู่
• น้ำตาล 1 ช้อนละลายในน้ำเย็นไม่หมด ทำอย่างไรจึงละลายหมด — ใช้น้ำอุ่นหรือน้ำร้อน เพราะตัวละลายส่วนใหญ่ละลายได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

ภาพและไดอะแกรม

mindmap
  root((ของผสมที่พบทั่วไป))
    สารเนื้อเดียว
      สารละลาย
        น้ำเกลือ น้ำเชื่อม น้ำอัดลม
        ตัวทำละลายกับตัวละลาย
      สารบริสุทธิ์
        น้ำกลั่น ทองคำ
    สารเนื้อผสม
      น้ำปนทราย น้ำโคลน
      น้ำสลัด นมสด
      ตั้งไว้นานจะแยกชั้นหรือตกตะกอน

คำบรรยายภาพ: แผนภาพแยกของผสมที่พบทั่วไปเป็นสองกลุ่ม กลุ่มแรกคือสารเนื้อเดียว ซึ่งรวมถึงสารละลายอย่างน้ำเกลือ น้ำเชื่อม และน้ำอัดลมที่มีตัวทำละลายผสมกับตัวละลาย และรวมถึงสารบริสุทธิ์อย่างน้ำกลั่นกับทองคำ กลุ่มที่สองคือสารเนื้อผสมอย่างน้ำปนทราย น้ำโคลน น้ำสลัด และนมสด ซึ่งตั้งทิ้งไว้นานจะแยกชั้นหรือตกตะกอนให้เห็น