การแพร่ของแก๊ส

การแพร่ของแกส๊
(Diffusion of gas)

หมายถึง...

หมายถึง การทแี่ กส๊ เคล่อื นท่ีจากบรเิ วณหนง่ึ
ผ่านรทู เี่ ล็กมาก ออกสู่บรเิ วณอ่ืนโดยโมเลกลุ ไมช่ น
กันเอง เป็นการเคลอ่ื นที่ของโมเลกลุ แก๊สต้งั แต่ 2
ชนดิ ข้ึนไป เขา้ ไปในบรเิ วณหนึ่ง ท่มี คี วามเขม้ ขน้

ตา่ งกนั โดยที่โมเลกุลแกส๊ แต่ละชนิดสามารถ
สอดแทรกผสมกลนื กนั หรอื อาจชนกันได้

แนวคดิ สาคญั

แกส๊ สามารถแพรไ่ ด้ การแพรข่ องแกส๊ อธบิ ายไดด้ ว้ ย
ทฤษฎจี ลน์ของแกส๊ ที่อุณหภมู ิเดียวกัน แก๊สจะแพร่ไดช้ ้า
หรอื เร็วข้นึ อยกู่ ับมวลโมเลกุลของแก๊ส

การแพร่ของแก๊สแบ่งออกเป็น 2 ลกั ษณะ ดงั น้ี

การแพร่
(diffusion)

หมายถงึ ...

กระบวนการซ่ึงแกส๊ ชนิดหน่ึงกระจายไปทั่วระหวา่ งโมเลกลุ
ของแก๊สอกี ชนิดหน่งึ

เช่น การเคลื่อนท่ขี องโมเลกลุ นา้ หอม

การแพรผ่ า่ น
(Effusion)

หมายถงึ ...

กระบวนการซึ่งโมเลกุลของแก๊สภายใต้
ความดันในภาชนะใบหนึ่งหลดุ ผา่ นรู
เลก็ ๆ ไปยงั อกี ภาชนะหน่ึงที่เปน็

สุญญากาศ

กฎการแพรผ่ า่ นของเกรย์แฮม
(Graham’s Law Of effusion)

หมายถงึ ...

นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวสก๊อตแลนด์ ช่ือโทมสั เกรยแ์ ฮม
(Thomas Graham) ไดเ้ สนอผลงานจาก

การศึกษาเก่ียวกับอตั ราการแพร่ของแก๊สชนดิ ตา่ ง ๆ และ
พบวา่ แก๊สชนิดตา่ งกันส่วนใหญจ่ ะมอี ตั ราการแพร่ไม่เทา่ กนั

อัตราการแพรข่ องแกส๊ มีสว่ นสัมพันธ์กบั มวลโมเลกลุ
แกส๊ ท่ีมีมวลโมเลกุลมากจะแพรไ่ ดช้ า้ กว่าแก๊สทม่ี ีมวล
โมเลกลุ นอ้ ย และเน่ืองจากมวลโมเลกลุ ของแกส๊ แปรผนั
โดยตรงกับความหนาแน่น ดังนน้ั การแพร่ของแก๊สจงึ มสี ว่ น
สัมพนั ธ์กับความหนาแนน่ ด้วย แก๊สทีม่ ีความหนาแน่น
มากกวา่ จะแพรไ่ ดช้ า้ กว่าแกส๊ ท่มี คี วามหนาแน่นน้อย

ภายหลงั ไดน้ ามาสรุปเป็นกฎเรียกวา่ กฎการแพร่ผ่านของเกรยแ์ ฮม ดังนี้

“ ภายใตอ้ ณุ หภูมแิ ละความดันเดียวกนั อัตราการแพรข่ อง

แกส๊ ใด ๆ จะเปน็ สัดสว่ นผกผันกบั รากทีส่ องของมวลโมเลกลุ

หรือความหนาแนน่ ของแกส๊ ”

เมื่อ r แทนอตั ราการแพร่ผา่ นของแก๊ส หรอื rα1
M แทนมวลตอ่ โมลหรอื มวลโมเลกุลของ

แก๊ส
r=k



ถ้าตอ้ งการเปรยี บเทียบอัตราการแพรผ่ ่านของแกส๊ 2 ชนดิ

ที่บรรจใุ นหลอดขนาดเลก็ ๆ โดยทาการทดลองที่อณุ หภูมิ และ
ความดันเดียวกันซง่ึ คา่ เท่ากนั จะได้ดงั นี้

สูตร r₁ = k₁
₁
เมื่อ r₁ และ r₂ แทนอัตราการแพร่ผ่านของ
แกส๊ ชนดิ ที่ 1 และ 2 r₂ = k₂
₂
₁ และ ₂ แทนมวลตอ่ โมลหรอื มวล
โมเลกุลของชนดิ ท1ี่ และ 2 ดังน้นั ₁ = ₁
₂
₂

ทอี่ ณุ หภูมิและความดันเดียวกนั ความหนาแนน่ ของแกส๊
เป็นสดั ส่วนโดยตรงกบั มวลตอ่ โมลหรือมวลโมเลกุลของแกส๊

สูตร อาจกล่าวได้วา่ ทอ่ี ุณหภูมแิ ละความดนั เดยี วกันอตั ราการแพรผ่ ่านของแกส๊
เป็นสัดส่วนผกผันกบั รากที่สองของความหนาแน่นของแกส๊ ดังนี้

เมือ่ ₁ และ ₂ แทนความหนาแนน่ rα 1
ของแก๊สชนิดท่ี 1 และ 2 เมอื่
เปรยี บเทียบอตั ราการแพร่ผ่านของแก๊ส
2 ชนดิ ทอี่ ุณหภมู ิเดียวกัน เขยี น
ความสมั พนั ธ์ไดด้ งั นี้ r =



₁ = ₂ = ₂ ดงั น้นั ₁ = ₂
2 ₁ 2 ₁
₁

ตวั อยา่ ง เปรียบเทยี บอัตราการแพรข่ องแก๊สออกซิเจนและแกส๊
ไนโตรเจนในอากาศที่อุณหภูมิห้อง

วิธที า MO₂ = 32 MN₂ = 28
rN₂
จากสูตร = MO₂
rO₂ MN₂

แทนคา่ rN₂ = 32
rO₂ 28

= 1.07 ดงั นน้ั แก๊สไนโตรเจนแพร่เร็วเป็น 1.07 เทา่ ของแก๊สออกซเิ จน

อัตราการแพรผ่ ่านของแก๊สเท่ากับระยะทางทีแ่ กส๊ ข้นึ ท่ใี น
หน่งึ หน่วยเวลาเขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดงั นี้

สูตร

r =



เม่อื S แทนระยะทางทแ่ี กส๊ เคลือ่ นทีไ่ ด้
t แทนเวลาทีแ่ กส๊ ใช้เวลาในการเคลอ่ื นท่ี

อตั ราการแพร่ผ่านของแกส๊ เป็นสัดส่วนโดยตรงกบั ระยะทางท่แี ก๊สเคลอ่ื นทีไ่ ด้แตเ่ ปน็ สว่ น
ผกผันกบั เวลาที่แกส๊ ใชเ้ วลาในการเคลอ่ื นที่ คอื แกส๊ มีอตั ราการแพรผ่ า่ นต่าหรือแพรไ่ ด้
ช้าจะเคล่อื นทไ่ี ดร้ ะยะทางนอ้ ยแต่ใชเ้ วลามาก สว่ นแก๊สทมี่ อี ัตราการแพรผ่ า่ นสงู หรือแพร่จะ
เคล่ือนท่ีไดร้ ะยะทางมากแตใ่ ชเ้ วลานอ้ ยซึง่ จะสัมพันธ์กับมวลโมเลกลุ และความหนาแน่นด้วยดงั น้ี

₁ = ₂ = ₂ = ₂ = ₂

₂ ₁ ₁ ₁ ₁

เม่ือ t₁ และ t₂ เป็นเวลาที่แก๊สเคลอ่ื นทใ่ี ชร้ ะยะทาง S₁ และ S₂ ตามลาดบั

ตัวอย่าง แก๊สชนดิ หน่ึงแพร่ผ่านรูพรนุ ได้ในเวลา 1.5 นาที ภายใต้อุณหภูมแิ ละความดนั เดยี วกัน
แก็สโบรมีนแพร่ผ่านรพู รุนเดยี วกนั ไดใ้ นเวลา 4.73 นาที มวลโมเลกุลของแกส๊ ชนิดนี้
เปน็ เท่าใด

วธิ ีทา MBr₂ = 160 tx = 1.5 m tBr₂ = 4.73 m
จากสูตร
แทนค่า tx = Mx x =( 1.5 min )2 x 160
tBr₂ MBr₂ 4.73 min

1.5 min = Mx = 16.1
4.73 min
160

ดงั นนั้ แก๊สน้ีมมี วลโมเลกุลเท่ากบั 16.1

ตวั อย่าง แกส๊ ฮีเลียม มีอัตราการแพรเ่ ปน็ 4.5 เทา่ ของแกส๊ x มวลโมเลกุลของแกส๊
x เป็นเทา่ ไร

วธิ ีทา He = 4 x=? 4.52 = Mx
โจทยก์ าหนด
จากสตู ร rHe 4
rₓ
= 4.5 x = 4.52 x 4

rHe Mx x = 81
rₓ MHe
=

แทนคา่ 4.5 = Mx ดังนัน้ แก๊ส x มมี วลเท่ากับ 81

4

แบบทดสอบ

1. ข้อใดกล่าวถูกต้องเกี่ยวกบั การแพร่ (Diffusion)
ก. การกระจายตวั ของโมเลกุลสารจากความเขม้ ข้นสงู ไปยงั ความเข้มขน้ ต่า

ข. การกระจายตวั ของโมเลกุลสารจากความเขม้ ขน้ ต่าไปยงั ความเข้มข้นสูง
ค. กระบวนการทน่ี ้าผา่ นเยื่อเลอื กผา่ นจากความเข้มขน้ ของน้ามากไปยัง

ความเข้มข้นนา้ นอ้ ย
ง. กระบวนการท่ีน้าผา่ นเยอ่ื เลอื กผ่านจากความเขม้ ขน้ ของนา้ นอ้ ยไปยัง

ความเข้มข้นนา้ มาก

กลบั ไปก่อนหน้า

คำอธิบำย

การกระจายตวั ของโมเลกลุ สารจากความ
เข้มข้นสงู ไปยงั ความเข้มข้นตา่

โดยพ้นื ฐานแล้ว การเคล่อื นทข่ี อง
โมเลกลุ จากพ้นื ท่ีทม่ี ีความเข้มข้นสงู
ไปสคู่ วามเข้มข้นทต่ี ่ากวา่ เรียกว่าการ
แพร่ท้ังส้นิ เชน่ การแพรข่ องสีน้่าในน่า้

2. การพ่นยาฆา่ แมลงในสวนผลไม้เปน็ การเคลื่อนทข่ี องสารแบบใด

ก. การแพร่
ข.การกระจาย
ค.การออสโมซสิ
ง.ถกู ทุกข้อ

คำอธิบำย

การแพร่ เพราะเป็นการเคลอื่ นทข่ี อง
โมเลกุลภายในสสาร จากบรเิ วณทมี่ คี วาม
เข้มข้นสงู ไปยังบรเิ วณทมี่ คี วามเข้มข้นตา่
การแพร่เกดิ ขึน้ ได้ในทกุ สถานะของสสาร
ท้ังของแข็ง ของเหลว และแกส๊

3. ข้อใดไมเ่ กี่ยวข้องกบั ปจั จยั ท่สี ง่ ผลตอ่ การแพร่
ก.อณุ หภมู ิ

ข.ปรมิ าณออกซเิ จน
ค.ความเขม้ ขน้ ของสาร
ง.ขนาดอนุภาคของสาร

คำอธิบำย

ปริมาณออกซิเจน
เพราะ ปรมิ าณออกซเิ จนไม่ใช่ปัจจัยที่สง่ ผลตอ่
การแพร่ เพราะปัจจัยท่เี กยี่ วข้องกบั การแพร่ มี 7
อยา่ ง คอื ความเข้มข้นของสาร ,
ขนาดของอนภุ าค , อุณหภมู ิ , ความดัน , สถานะ,
ตวั กลาง, และความสามารถในการละลายของสาร

4. การแพร่จะเกิดได้ดแี ละรวดเร็ว ต้องอาศัยปัจจยั ใด

ก. อุณหภมู ขิ องสารตา่
ข.ตัวกลางมีความหนาแนน่ มาก
ค.อนุภาคของสารตอ้ งมขี นาดใหญ่
ง.ความแตกต่างของความหนาแนน่ ของอนภุ าคสาร

คำอธิบำย

ความแตกต่างของความหนาแน่นของ
อนภุ าคสาร เพราะ สารที่มขี นาดของอนุภาค
เล็ก จะเคลอ่ื นที่ได้เร็วกวา่ สารทม่ี ขี นาดใหญ่
การแพรจ่ ึงเกดิ ขึน้ ได้เร็ว

5. การแพรข่ องสารทพ่ี บเห็นในชีวติ ประจา่ วนั

ก. การฉีดน้ารดดอกไม้
ข. การแขวนกอ้ นยาดับกล่นิ ในห้องน้า
ค. การกระจายของฝนุ่ ละอองในอากาศ
ง. การเคล่ือนทข่ี องไดอะตอมในนา้ ทะเล

คำอธิบำย

การแขวนก้อนยาดบั กล่ินในห้องน้า่
เพราะ เป็นการกระจายตวั ของอนภุ าค

สสาร จากบริเวณท่มี คี วามเข้มข้นสงู ไปยงั
บรเิ วณทม่ี คี วามเข้มข้นต่า

6. การแพรข่ องแกส๊ แบง่ ออกเป็นก่ปี ระเภท
ก. 2 ประเภท

ข. 4 ประเภท
ค. 6 ประเภท
ง. 1 ประเภท

คำอธิบำย

2 ประเภท
คือ การแพร่ และ การแพรผ่ า่ น

7. การแพรข่ องแก๊สเปน็ การเคลื่อนที่ของโมเลกลุ ตั้งแต่กช่ี นิดเปน็ ต้นไป

ก. ไม่ต่ากวา่ 5 ชนดิ
ข. ไม่เกนิ 5 ชนดิ
ค. 2 ชนดิ
ง. ไมเ่ กิน 1

คำอธิบำย

2 ชนิด
การที่แก๊สเคล่ือนทจี่ ากบริเวณหนง่ึ ผ่านรทู เี่ ล็ก

มาก ออกสู่บรเิ วณอนื่ โดยโมเลกุลไมช่ นกนั เอง เป็น
การเคลอื่ นท่ีของโมเลกุลแกส๊ ตง้ั แต่ 2 ชนดิ ขน้ึ ไป

8. นักวิทยาศาสตรท์ ่านใดที่ได้เสนอผลงานจากการศกึ ษาเก่ยี วกับอตั ราการแพร่ของ
แก๊สชนิดตา่ ง ๆ และพบว่า แก๊สชนิดตา่ งกนั ส่วนใหญ่จะมีอัตราการแพรไ่ ม่เท่ากนั
ก. จอหน์ ดอลตนั

ข. อาเมเดโอ อาโวกาโดร
ค. โทมัส เกรยแ์ ฮม
ง. โรเบิรต์ บอยล์

คำอธิบำย

ชื่อโทมัส เกรย์แฮม (ThomasGraham)
ได้เสนอผลงานจากการศึกษา

เก่ียวกับอตั ราการแพรข่ องแก๊สชนดิ ตา่ ง
ๆ และพบว่า แก๊สชนิดต่างกนั สว่ นใหญ่
จะมอี ตั ราการแพร่ไม่เท่ากัน

9. ในเวลา 68.3 วนิ าที กา๊ ซไนโตรเจนสามารถแพรผ่ า่ นรูเล็กๆ ภายใต้ภาวะ
เดียวกัน ถ้าผา่ นแกส๊ ชนิดหนง่ึ ปรมิ าตรเทา่ กบั ไนโตรเจน สามารถแพร่ผ่านรู
เล็กๆได้ในเวลา 85.6 วนิ าที จงคา่ นวณมวลโมเลกลุ ของก๊าซตัวอย่างนี้

34.69
ก. 43.96

36.69

69.36

คำอธิบำย