กการตกผลึก

การแยกสารผสม

การตกผลกึ

ผสู้ อน นางสาวสายธาร มากมี

วดิ โี อเร่อื ง การตกผลกึ ของเกลอื

วดิ โี อเร่อื ง การตกผลกึ ของนา้ ตาล

วดิ โี อเร่อื ง การตกผลกึ ของสารสม้

การตกผลกึ

การตกผลกึ เปน็ การแยกตัวละลายทเ่ี ป็นของแขง็ ออกจาก
ตัวทา้ ละลายทเ่ี ปน็ ของเหลวในสภาพสารละลายอ่มิ ตวั โดยอาศยั
ความสามารถในการละลายในตัวท้าละลายของสารท่ตี ้องการตก
ผลึก ซ่ึงสารท่ีตอ้ งการตกผลึก ละลายไดน้ อ้ ยในตวั ท้าละลายท่ี
อุณหภมู ปิ กติ แตล่ ะลายไดด้ ีทอ่ี ุณหภูมสิ งู การตกผลกึ ถูกนา้ มาใช้
ในการผลติ นา้ ตาลทราย ซง่ึ เมอ่ื น้านา้ อ้อยมาเคีย่ วเพื่อน้าน้าออก
จะได้นา้ ออ้ ยเข้มข้น (สารละลายนา้ ตาลอิม่ ตัว) และเมอ่ื ลด
อุณหภูมิลงทา้ ให้นา้ อ้อยตกผลกึ เป็นเกลด็ น้าตาลทราย”

การตกผลกึ

การตกผลกึ สามารถใชแ้ ยกสารที่มีสงิ่ เจือปนให้บริสุทธ์ิได้
โดยนา้ สารประกอบทอ่ี ยูใ่ นสถานะของแขง็ มาละลายในตวั ทา้ ละลาย
จนกลายเป็นสารละลายอ่ิมตัวที่อุณหภมู สิ ูง แลว้ กรองสารละลาย
อม่ิ ตวั ในขณะทีย่ งั รอ้ น เพือ่ กา้ จดั ส่ิงเจอปนที่ไม่ละลายออก จากนนั
เม่ือสารละลายอิม่ ตัวเยน็ ลง หรือมีอณุ หภมู ิลดลง ตัวละลายทเ่ี ปน็
ของแขง็ จะตกผลึกแยกออกจากสารละลายท้าให้สามารถแยกตัว
ละลายออกจากสารละลายอม่ิ ตัวได้

ผลกึ

ผลกึ คอื ของแข็งทีเ่ ปน็ สารชนิดเดียว มลี ักษณะ
เฉพาะตวั มรี ปู ทรงเรขาคณิต มีเหล่ยี ม มมี ุม ผิวหน้า
เรียบ ที่แยกตวั ออกมาจากสารละลายอ่ิมตวั

กระบวนการตกผลกึ

การท้าใหต้ วั ถูกละลายในสารละลายตกผลึก สารละลายดงั กล่าวจะต้องอ่ิมตวั
อย่างยงิ่ ยวด จากการมปี รมิ าณของตัวถูกละลายไมว่ า่ จะอยใู่ นรูปของอะตอม โมเลกุล
หรอื ไอออน มากกวา่ ปกติภายใตส้ ภาวะสมดุล (Equilibrium) ของสารละลายอม่ิ ตัว ซ่ึง
ผลึกทีส่ มบรู ณ์ของสารแตล่ ะชนดิ จะมรี ูปรา่ งและโครงสรา้ งทแ่ี ตกต่างกันออกไป ตาม
กระบวนการตกผลึกหรือการเย็นตวั ลงของสารละลายดังกล่าว โดยทวั่ ไป สารละลาย
อิ่มตัวทม่ี อี ุณหภูมิลดต่า้ ลงอย่างรวดเรว็ มกั ก่อใหเ้ กดิ ผลกึ ของแขง็ หรือคริสตลั ขนาดเล็ก
ขณะที่การเย็นตวั ลงอย่างชา้ ๆ มกั กอ่ ใหเ้ กดิ ผลกึ ท่ีมขี นาดใหญ่

กระบวนการตกผลึกประกอบไปด้วย 2 ขันตอนหลกั คือ

การเกดิ เกลด็ หรือนวิ เคลยี สของผลึก คอื จดุ เร่มิ ต้นของการ
สรา้ งนิวเคลียสหรือการเกิดเกลด็ ของผลกึ จากการรวมตัวกันของ
โมเลกลุ ตวั ถูกละลาย เกดิ เปน็ กลมุ่ ของสารกระจายตวั อยู่ใน
สารละลาย จนกระท่งั การรวมตัวดังกลา่ วสามารถคงตัวอยู่อย่าง
มัน่ คง จึงกอ่ ให้เกดิ นิวเคลียสหรือเกล็ดของผลึกขึนในทา้ ยที่สดุ แต่ถ้า
หากการจบั กลุ่มกันไมส่ ามารถคงอยู่อย่างเสถยี รภาพ โมเลกลุ ของสาร
จะสลายตัว และถกู นา้ กลบั ไปละลายในสารละลายอีกครัง ดังนัน
การเกดิ ผลกึ จึงต้องมกี ารจบั กลมุ่ กนั ของโมเลกุลซึง่ มีขนาดทมี่ ั่งคงและ
มีเสถยี รภาพ จากปจั จัยทางด้านอุณหภูมิ ความดัน และความอ่มิ ตวั
ย่งิ ยวด ของสาร นอกจากนี รูปแบบหรอื โครงสร้างของครสิ ตลั และ
ผลึก เกดิ จากการเรียงตวั ของเกลด็ หรือนิวเคลยี สของผลึกในขันตอน
นนี ั่นเอง

กระบวนการตกผลึกประกอบไปด้วย 2 ขันตอนหลัก คือ

การขยายตวั ของผลึก (Crystal Growth) คอื การเติบโตของ
ผลกึ หรือคริสตัล จากการเติบโตของนวิ เคลียสทีม่ เี สถียรภาพ การ
ขยายตัวของผลกึ จะยงั คงด้าเนินตอ่ ไปตราบเท่าทส่ี ารละลายยงั
อิม่ ตัวด้วยตวั ถกู ละลาย ซ่ึงสารละลายทยี่ ังหลงเหลอื อยู่หลังจาก
กระบวนการตกผลกึ ถกู เรียกว่า “สารละลายตังตน้ ” (Mother
Liquors)

การตกผลึกของสารทงั 2 ขันตอนนัน เกดิ ขึนเฉพาะในสารละลาย
อ่ิมตัวยิ่งยวดเท่านนั โดยมีอตั ราการเกิดนวิ เคลียสและการขยายตวั ของผลกึ
เปน็ ปจั จัยหลักทีส่ ่งผลต่อขนาดและรปู รา่ งของผลกึ ที่เกิดขนึ รวมไปถงึ
คณุ สมบัติอ่ืน ๆ ของสาร อย่างเชน่ ความบริสุทธแ์ิ ละความเข้มขน้ ของสาร
ซึง่ สารประกอบหลายชนดิ สามารถสร้างผลึกทีม่ โี ครงสร้าง ขนาด และ
คุณสมบัตทิ ี่แตกต่างกันออกไป

การตกผลึกในธรรมชาติ

ตวั อยา่ งของการตกผลึกตามมาตราทางธรณกี าล (Geological Time Scale)

การเกิดแร่ธาตุและอัญมณี การเกดิ หินงอก และหินยอ้ ย

การตกผลึกในธรรมชาติ

ตวั อยา่ งของการตกผลกึ ในช่วงเวลาปกติ

การเกดิ เกล็ดหมิ ะ และผลึกนา้ แข็ง การตกผลึกของน้าผงึ และเกลอื

การตกผลกึ สามารถจา้ แนกออกเปน็ 3 ประเภท คือ

การตกผลึกดว้ ยการลดอุณหภูมิ คือ การตกผลึกที่มวี ตั ถปุ ระสงค์เพือ่ การแยกสาร
หรอื แยกตวั ถกู ละลายทเี่ ปน็ ของแข็งออกจากตวั ทา้ ละลาย ซงึ่ การตกผลึกประเภทนี
ถูกน้ามาใชใ้ นการผลติ น้าตาลซูโครส (Sucrose) น้าตาลแล็กโทส (Lactose) และกรด
ซติ ริก (Citric Acid) รวมไปถึงในขนั ตอนของการแยกสว่ น (Fractionation) น้ามนั ออก
จากไขมนั

การตกผลึกด้วยการแช่แขง็ คือ การเกดิ ผลกึ นา้ แข็งระหวา่ งการแชแ่ ข็ง
(Freezing) อยา่ งเชน่ การแช่แขง็ อาหาร

การตกผลึกดว้ ยการระเหย คอื การตกผลึกทเ่ี กดิ จากการระเหยของน้าหรอื ตัวท้า
ละลายอยา่ งรวดเรว็ สง่ ผลให้สารละลายทีถ่ งึ จุดอิ่มตวั เกิดการตกผลึกในทนั ที
โดยผลึกทเ่ี กดิ ขนึ จะมขี นาดค่อนข้างเล็กและไมส่ ามารถขยายตวั หรือเพ่มิ ขนาดได้
อีก

ขันตอนในการตกผลึก

01 เลือกตัวทา้ ละลายที่เหมาะสม 04 กรองในขณะทีส่ ารละลายยงั รอ้ น

02 บดสารทต่ี อ้ งการตกผลกึ ใหล้ ะเอยี ด 05 ปล่อยให้สารละลายทไี่ ด้จากการกรองเยน็
03 ใส่ในภาชนะทม่ี ตี วั ท้าละลายอยู่ 06 ลงช้า ๆ อยา่ ใหถ้ ูกกระทบกระเทอื นหรอื
เลก็ นอ้ ย เคลื่อนไหว เพ่อื ใหไ้ ดร้ ปู ผลึกที่สวยงาม

อนุ่ สารให้มีอณุ หภูมเิ พิม่ ขึนชา้ ๆ พรอ้ มกบั ผลกึ ทต่ี กครังแรกอาจไมบ่ รสิ ุทธิเ์ พียงพอ
เตมิ ตวั ท้าละลายลงไปจนมีปริมาณ ต้องตกผลึกใหม่อกี ครังเพ่อื ใหม้ ีความ
พอสมควร ทา้ ให้สารละลายทีไ่ ด้เปน็ บรสิ ทุ ธเิ์ พ่มิ ขึน
สารละลายอ่ิมตัว แล้วอุน่ สารละลายต่อไป
จนอุณหภมู ิใกลเ้ คยี งกบั จดุ เดือดของตัวท้า
ละลาย เพ่ือให้ผลึกทบี่ ดละเอยี ดละลาย
หมด

ลกั ษณะเฉพาะตวั มรี ูปทรงเรขาคณิต มีเหลี่ยม มมี มุ ผวิ หนา้ เรียบ ท่แี ยกตวั
ออกมาจากสารละลายอ่มิ ตัว

ประโยชนข์ องการตกผลึกในชวี ิตประจา้ วัน

01 ใช้ผลกึ น้าตาลทราย เชน่ ใชใ้ นครวั เรอื น อุตสาหกรรม
อาหารต่างๆ เปน็ ตน้

02 ใช้ผลกึ เกลือแกง เชน่ ใช้ในครวั เรือน อุตสาหกรรมเคมี
เปน็ ตน้

03 ใชผ้ ลึกสารส้ม เชน่ ตกตะกอนนา้ ประปา กระดาษ
อตุ สาหกรรมเสน้ ใย เปน็ ต้น

คา้ ถามชวนคิด

“ถ้าครูน้านา้ ตาลทรายหรอื เกลือมาละลายในน้า และใส่นา้ ตาลทรายหรือเกลือเพ่ิมขึน
เรอื่ ย ๆ นักเรียนคดิ ว่าจะเกดิ ผลอยา่ งไร”
เม่ือใสน่ ำ้ ตำลทรำยหรอื เกลือเพ่มิ ขึ้นเรอ่ื ย ๆ และไม่สำมำรถละลำยในน้ำเพม่ิ ได้อีก เมือ่ น้ันจะ
เรยี กสำรละลำยนี้ว่ำ สำรละลำยอม่ิ ตัว

02 “สารละลายอม่ิ ตัวเหมอื นหรือตา่ งจากสารละลายไม่อ่ิมตัวอยา่ งไร”

สำรละลำยอิม่ ตวั เป็นสำรละลำยท่ตี วั ละลำยไม่สำมำรถละลำยในตัวทำ้ ละลำยเพิ่มไดอ้ ีก แต่
สำรละลำยไมอ่ ิม่ ตัวเป็นสำรละลำยทีต่ วั ละลำยสำมำรถละลำยในตวั ทำ้ ละลำยเพิม่ ไดอ้ ีก

คา้ ถามชวนคดิ

03 “สภาวะใดท่ที ้าใหต้ ัวละลายละลายในตวั ทา้ ละลายได้เพ่มิ ขึน””

สภำวะที่ท้ำให้ตัวละลำยละลำยในตัวทำ้ ละลำย คือ สภำวะกำรเพิม่ อุณหภมู ิ และกำรเพิม่ ควำม
ดนั

04 “เพราะเหตใุ ดเมอื่ นา้ สารละลายสารส้มในบีกเกอร์ลงจากตะเกยี งแอลกอฮอล์ แลว้ จงึ
เกิดการตกผลกึ ”

เมื่อละลำยสำรสม้ ในน้ำทใ่ี หค้ วำมรอ้ นจะไดส้ ำรละลำยสำรสม้ อม่ิ ตัว และเมอื่ น้ำบีกเกอร์ลงจำก
ตะเกียงแอลกอฮอล์ ท้ำใหส้ ำรละลำยสำรส้มอ่มิ ตวั มอี ุณหภูมลิ ดลง สำรส้มจงึ
ตกผลกึ แยกออกมำอยู่ในตัวทำ้ ละลำย

คา้ ถามชวนคดิ

05 “เพราะเหตใุ ดจึงตอ้ งใช้เสน้ ดา้ ยผกู ผลึกสารส้มท่ีมีขนาดเล็ก แล้วน้าไปห้อยไว้ใน
สารละลายเดมิ ””

ใช้ผลึกขนำดเลก็ มำล่อให้เกดิ กำรตกผลึกมำกขึน้ ซง่ึ ผลึกขนำดเลก็ จะถูกใช้เปน็ ฐำนใหเ้ กดิ กำร
เกำะของผลึกจนกลำยเป็นกอ้ นผลกึ ขนำดใหญ่

06 “การผลิตนา้ ตาลทรายใช้หลกั การตกผลกึ อยา่ งไร”

เมื่อน้ำนำ้ อ้อยมำเคยี่ วเพอ่ื นำ้ น้ำออกจะได้นำ้ ออ้ ยเข้มขน้ ซึง่ เม่อื ลดอุณหภมู ิลงจะ เกิดกำรตก
ผลึกเปน็ เกลด็ น้ำตำลทรำยแยกออกมำ