RSS

ของแข็ง ( Solid )

ของแข็ง หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก ทำให้อนุภาคอยู่ใกล้ชิดกันดังนั้นจึงมีรูปร่างและปริมาตรของมันเอง โดยไม่เปลี่ยนไปตามรูปร่างของภาชนะที่บรรจุ เช่น เหล็ก เกลือแกง และด่างทับทิม

คุณสมบัติทั่วไปของของแข็ง

        สารที่อยู่ในสถานะของแข็งจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากกว่าของเหลวและก๊าซ จึงเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารในสถานะของแข็งส่วนใหญ่มีค่าสูงกว่ของเหลวและก๊าซ นอกจากนี้ของแข็งยังมีสมบัติเฉพาะตัวที่สำคัญอีกหลายประการคือ มีรูปร่างแน่นอนไม่ขึ้นอยู่กับภาชนะที่บรรจุ มีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ ไม่สามารถไหลได้ตามภาวะปกติเนื่องจากอนุภาคของแข็งอยู่ชิดกันมาก การจัดเรียงอนุภาคอยู่ในตำแหน่งที่แน่นอน

การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง

การจัดเรียงอนุภาคในของแข็งแบ่งตามลักษณะการจัดเรียงอนุภาคของสารได้ 2 ชนิด คือ

1. ของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก (crystalline solid)

        เป็นของแข็งที่มีพื้นผิวที่ทํามุมกันด้วยค่าที่แน่นอน ซึ่งแสดงถึงการจัดเรียงเป็นระเบียบของอนุภาคของของแข็ง  ผลึกที่มีขนาดใหญ่เมื่อทําให้เล็กลงก็ยังคงรักษาลักษณะรูปผลึกเดิมอยู่ สารบางอย่างอาจมีรูปผลึกได้หลายแบบซึ่งเราจะเรียกว่า ปรากฏการณ์อัญรูป (polymorphism) เช่น เพชร แกรไฟต์ สารบางชนิดอาจจะมีรูปร่างผลึกที่เหมือนกันได้ ซึ่งจะเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า  ภาวะรูปร่างเหมือน (isomorphism) เช่น โซเดียมคลอไรด์  โพแทสเซียมคลอไรด์ เป็นต้น นอกจากนี้ ผลึกยังมีสมบัติที่เรียกว่า anisotropy อันได้แก่ความแข็งแรงทนทานทางกล ดรรชนีหักเห และการนําไฟฟ้า ถ้าวัดในทิศทางที่ต่างกันค่าที่ได้จะไม่เท่ากัน

คุณสมบัติของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก

  • อนุภาคเรียงตัวกันอย่างมีระเบียบแบบแผนทางเรขาคณิตเป็นสามมิติ เรียกว่า Crystal lattice

  • ผิวหน้าเรียบ มุมระหว่างผิวหน้ามีค่าแน่นอน

  • มีจุดหลอมเหลวแน่นอน

  • มีสมบัติไม่เหมือนกันทุกทิศทาง

          1.1) โครงสร้างผลึก (crystal structure) ของวัสดุ เรามักจะนึกถึงอะตอมหรือไอออนในรูปของทรงกลมทีจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบในระบบโครงข่ายสามมิติ หรือทีเรียกว่า แลตทิซ (lattice) จุดตัดบนโครงข่ายสามมิตินี้เรียกว่า จุดแลตทิซ (lattice point) ซึงแสดงถึงอะตอมของในโครงข่าย แต่ละส่วนย่อยทีจัดเรียงตัวซ้ำๆกันในแลตทิซเรียกว่า ยูนิตเซลล์ (unit cell) ซึ่งกำหนดด้วยความยาวแต่ละด้าน a,b,c

 โครงสร้างผลึก

          1.2) ยูนิตเซลล์มีทั้งหมด 7 แบบ แต่ละแบบมีความยาวของแต่ละด้านและมุมทีด้านประกอบกันแตกต่างกันออกไป เราเรียกยูนิตเซลล์ทั้ง 7 แบบนี้ว่า ระบบผลึก (crystal system) ยกตัวอย่างเช่น ระบบผลึกคิวบิก (cubic) เป็นระบบผลึกทีแต่ละด้านมีความยาวเท่ากันและทำมุมกัน 90 องศา หรือ ระบบผลึกออร์โธรอมบิก (orthorhombic) ทีแต่ละด้านทำมุมกัน 90 องศา แต่ว่ามีความยาวไม่เท่ากัน

ระบบผลึกทั้ง 7 แบบ

2. ของแข็งอสัณฐาน (amorphous solid)

          ของแข็งที่อนุภาคอยู่ปะปนกันอย่างไม่เป็นระเบียบ ไม่มีรูปร่างที่แน่นอนเช่น แก้ว โพลิเมอร์ ยางธรรมชาติ ฯลฯ มีสมบัติทั่วๆ ไปคล้ายผลึก แตกต่างกันที่ไม่มีรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอน ดังนั้นจึงมีสมบัติที่เรียกว่า isotropy คือ ค่าดรรชนีหักเห การนําไฟฟ่า และคุณสมบัติอื่นๆ จะเหมือนกันหมดทุกทิศทาง  นอกจากนี้ของแข็งอสัณฐานจะมีจุดหลอมเหลวไม่เด่นชัด เมื่อได้รับความร้อนจะค่อยๆ อ่อนตัวจนกระทั่งไหลได้ อุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวจึงอยู่ในช่วงที่ยาว ต่างจากผลึกซึ่งจะมีจุดหลอมเหลวที่เด่นชัดและอุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวอยู่ในช่วงที่แคบ

  • อนุภาคเรียงตัวโดยไม่มีระเบียบแบบแผน

  • ผิวหน้าไม่เรียบ และมุมต่างๆ กัน

  • ช่วงการหลอมเหลวกว้าง

  • มีสมบัติเหมือนกันทุกทิศทาง

    โครงสร้างของแข็งอสัณฐาน

    ผลึกควอตซ์

การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง

1. การหลอมเหลว

  เมื่อของแข็งได้รับความร้อน อนุภาคจะมีพลังงานจลน์ของการสั่นมากขึ้น จนในที่สุดความสั่นสะเทือนรุนแรงถึงขีดที่อนุภาคหลุดออกจากที่ในแลตทิชผลึกและเคลื่อนที่ไปมาได้ ความเป็นระเบียบของอนุภาคภายในของแข็งสิ้นสุดลง ของแข็งจึงเปลี่ยนเป็นของเหลว อุณหภูมินั้นเป็นจุดหลอมเหลวของของแข็ง และเป็นอุณหภูมิเดียวกันกับอุณหภูมิที่ของเหลวเปลี่ยนเป็นของแข็งหรือที่เรียกว่า                  ” จุดเยือกแข็ง 
จุดหลอมเหลวปกติ หมายถึง จุดหลอมเหลวของของแข็งที่ความดัน 1 บรรยากาศ ในระหว่างการหลอมเหลว ของแข็งอยู่ในสมดุลกับของเหลว จุดหลอมเหลวของของแข็ง เป็นอุณหภูมิที่ของแข็งและของเหลวอยู่ร่วมกันในสมดุล ที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส

2. การระเหิด

     เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ใกล้กันมาก ทำให้มีโอกาสกระทบกันได้ จึงมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันที่อุณหภูมิหนึ่งบางอนุภาคที่ผิวหน้าของของแข็งมีพลังงานสูงพอที่จะหลุดเป็นปรากฏการณ์ที่ของแข็งเปลี่ยนสถานะเป็นไอ โดยไม่ผ่านสถานะของเหลวก่อน เรียกว่า ” การระเหิด ” จึงทำให้      แนฟทาลีนมีขนาดเล็กลงและหมดไปในที่สุดได้สารที่ระเหิดได้ นอกจากแนฟทาลีนแล้วยังมี การบูร พิมเสน ไอโอดีน เป็นต้น

 

One response to “ของแข็ง ( Solid )

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: