บทที่ 0 ติวเข้ม เคมี ทรูปลูกปัญญา

50 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya จากรูปนองก็คงเห็นและไดคําตอบที่พี่ถามไวตอนแรกแลว ถานองสนใจรายละเอียดตางๆ ของ DNA นองๆ ก็ไปเรียน ในชีวะหรือหาขอมูลเพิ่มเติม ในเคมีนองๆ เรียนเทานี้พอแลว 4.2 RNA (Ribonucleic acid) RNA ก็เปนอีกหนึ่งชนิดของกรดนิวคลีอิก ทําหนาที่เกี่ยวกับการสังเคราะหโปรตีนที่ใชในรางกายและเซลล โครงสราง คลายกับ DNA มาก แตตางกันที่ “นํ้าตาล” เพราะ RNA เปนนํ้าตาลไรโบส นองเห็นความแตกตางไหม ที่ตําแหนงที่ 2 ถาเปนนํ้าตาลไรโบส ก็จะมี –OH แตถาเปน นํ้าตาลดีออกซีไรโบสก็คือ เอา O (oxygen) ออก ไป มันเลยชื่อวา Deoxy- ไง เพราะ De แปลวา “ไมมี” oxy ก็คือ oxygen รวมกันก็เลยแปลวา “ไมมี ออกซิเจน” สําหรับสวนประกอบอื่นๆ ทั้งไนโตรจีนัส เบส (Nitrogenous base) และฟอสเฟต (Phosphate) ที่มาเกาะนํ้าตาลก็เหมือนๆกับ DNA แตตางกันที่ใน RNA ไมมีเบส T (Thymine) แตมี U (Uracil) แทนนะ โครงสรางของ RNA จะเปนเสนเดียว ธรรมดาๆ (single strand) มันจะไมเปนเกลียวคู เหมือนกับ DNA ซึ่งก็คือ สัดสวนของคูเบสจะไม สัมพันธกัน(แตถานองไปเรียนในมหาลัยอาจจะเจอ RNA ที่เปนเกลียวได ในบางกรณีเพื่อประโยชน ของกระบวนการในเซลล แตสวนมากมันก็จะเปน สายเดี่ยวนะ) ที่มา : http://classconnection.s3.amazonaws.com/1527/flashcards/610287/jpg/picture123.jpg ที่มา : http://images.tutorvista.com/cms/ images/81/dna-and-rna.png

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 51 จากรูป เปนการเปรียบเทียบระหวาง RNA และ DNA จะเห็นวา RNA มันไมเปนเกลียวเหมือน DNA และก็ไมมีเบส T แตมี U แทน สําหรับนองที่เรียนสายวิทย นองก็จะไดเรียนวา RNA มีหลายชนิด ไดแก rRNA mRNA tRNA แตสําหรับใน O-NET เอาเทานี้พอ ถาอยากรูเพิ่มเติมลองไปสืบคนไดนะ ตัวอยางขอสอบ ขอความใดตอไปนี้ถูกตอง ก. ไตรกลีเซอไรด 1 โมเลกุล ประกอบดวย กรดไขมัน 1 โมเลกุลและกลีเซอรอล 3 โมเลกุล ข. พันธะเพปไทดพบไดในโมเลกุลของโปรตีน ค. สารชีวโมเลกุล เปนสารที่มีคารบอนและไฮโดรเจนเปนหลัก พบไดทั้งในสิ่งมีชีวิตและไมมีชีวิต ง. ปุยฝายเกิดจากกลูโคสมาเชื่อมตอกันเปนสายยาว 1. ก และ ข 2. ข และ ค 3. ข และ ง 4. ค และ ง เฉลย ขอ..... 3. เรามาดูทีละตัวเลือกเลยแลวกันนะ ขอ ก. ผิด เพราะวา ไตรกีเซอไรด ประกอบดวยกลีเซอรอล 1 โมเลกุลและกรดไขมัน 3 โมเลกุล ขอ ค. ผิด เพราะ สารชีวโมเลกุล พบไดในสิ่งมีชีวิตเทานั้น ตัวอยางขอสอบ กําหนดสาย DNA มาให จงหาลําดับเบสที่เปนคูสมกับสายดังกลาว 3’ G A T G T C A 5’ 1. 5’ T G A C A T C 3’ 2. 5’ C A T C A G T 3. 5’ C T A C A G T 3’ 4. 5’ T G A G T A C 3’ เฉลย ขอ 3. กอนอื่นนองๆ ตองจําไดกอนวาเบสตัวไหนคูกับตัวไหน ซึ่งก็คือ A คูกับ T และ G คูกับ C สวนที่มีเขียนวา 3’ และ 5’ ก็คือเปนตัวเลขกํากับวาปลายนั้นคือปลายอะไรนะ ไมตองสนใจอะไร นองๆ สามารถศึกษาเพิ่มเติมไดที่ Tag : สอนศาสตร เคมี เคมีอินทรีย สารชีวโมเลกุล กรด กรดนิวคลีอีก ไขมัน คารโบไฮเดรต โปรตีน • 15 : เคมีอินทรีย 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-1

52 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya • 17 : โปรตีนและคารโบไฮเดรต http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-2 • 18 : ไขมันและกรดนิวคลีอิก http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-3 • สอนศาสตร เคมี ม.ปลาย : เคมีอินทรีย http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-4 • สารชีวโมเลกุล ตอนที่ 1 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-5 • สารชีวโมเลกุล ตอนที่ 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-6 • สารชีวโมเลกุล ตอนที่ 3 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-7 • เคมีอินทรีย ตอนที่ 1 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-8 • เคมีอินทรีย ตอนที่ 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-9 • เคมีอินทรีย ตอนที่ 3 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch2-10

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 53 บทที่ 3 ธาตุและสารประกอบ Introduction สําหรับบทนี้ “ธาตุและสารประกอบ” เปนบทที่เรียกไดวาเปนความรูรอบตัวทางดานเคมีก็วาได เพราะมันเปนอะไรที่ คอนขางประยุกต เราตองอาศัยความจําและความเขาใจชวยกันจึงจะทําขอสอบในบทนี้ได บทนี้นองๆ จะเจออะไร? เราผานบท ที่ 1 มาแลว ไดรูจักกับตารางธาตุ และพี่ก็ไดเกริ่นๆ ไปนิดนึงแลววาธาตุในตารางธาตุมันมีความสัมพันธกัน โดยที่ธาตุในหมู เดียวกันจะมีสมบัติที่คลายๆ กัน ในบทนี้เราก็จะมาเรียนกันวาธาตุในแตละหมูที่วามีสมบัติคลายกัน มันมีสมบัติอยางไร นอกจาก เรื่องตารางธาตุแลวพี่ก็จะเสริมเรื่อง “พันธะเคมีเบื้องตน” ใหดวย จริงๆแลวในเคมีพื้นฐานมันไมไดเรียน แตวาขอสอบมันออก มาถามนิดหนอย ดังนั้นเราจึงตองรูไว อีกเรื่องหลักๆก็คือเรื่องครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งมีการคํานวณนิดหนอย ไมยาก มาก พี่บอกแลวนะวาบทนี้ตองใชทั้งความจําและความเขาใจ ก็ขอใหนองๆ ทําใจสบายๆ บทนี้ไมยาก งั้นเราก็มาเริ่มเรียนกัน เลย Outlines 1. สมบัติตามหมูของตารางธาตุ 2. ตําแหนงของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ 3. พันธะเคมีเบื้องตน (Chemical bond) 4. เลขออกซิเดชัน (oxidation number) 5. แนวโนมตามตารางธาตุเบื้องตน 6. ธาตุกัมมันตรังสี 1. สมบัติตามหมูของตารางธาตุ กอนที่เราจะเริ่มเรียนกันในหัวขอนี้ นองๆ ตองไปทบทวนเนื้อหาเบื้องตนเกี่ยวกับตารางธาตุกอนนะ ใครจําไมไดก็ไป อานทบทวนไดที่บทที่ 1 พี่เคยบอกไปแลววาธาตุที่อยูในหมูเดียวกันในตารางธาตุจะมีสมบัติคลายๆ กัน ในหัวขอนี้เราก็จะมาเรียนรูกันวาที่วา มันคลายกัน สมบัติอะไรของมันที่คลายกัน และจะทําใหตอไปเวลาเราเจอโจทยที่บรรยายสมบัติของธาตุมา และใหเราตอบวา มันคือธาตุอะไรหรืออยูหมูอะไร เราก็จะใชความรูตรงนี้ไปตอบ และก็ถึงแมพี่จะเปนคนที่ไมคอยใหนองๆ เรียนโดยทองจํา พี่จะ เนนความเขาใจ แตวาเนื้อหาสวนนี้หลีกเลี่ยงไมไดจริงๆ ที่ตองจําบาง แตพี่จะพยายามอธิบายเหตุผลประกอบใหนองๆ เขาใจ

54 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ทีนี้ทําความเขาใจกอนนะ จริงๆ พี่ก็เคยพูดไปแลวในบทที่ 1 แตขอยํ้าอีกทีแลวกันนะ “ธาตุในหมูเดียวกันจะมีสมบัติ คลายกัน” หมายถึงเฉพาะธาตุในหมู A เทานั้น ถาดูในรูปตารางธาตุดานบนนี้ ก็คือสวนที่แรเงานั่นเอง สวนพวกธาตุหมู B หรือ โลหะแทรนซิชัน (Transition metal) ในหมูเดียวกันจะไมคอยคลายกันงั้นเรามาเริ่มเรียนทีละหมูไปเลยนะนองๆ 1.1 สมบัติธาตุหมู IA (Alkali metal) 1. เปนของแข็งชนิดออนสามารถใชมีดตัดได นําความรอนและไฟฟาไดดี 2. หมู IA เปนหมูที่มีความเปนโลหะมากที่สุดเมื่อเทียบในคาบเดียวกัน 3. มีความหนาแนนตํ่า (Li Na K ลอยนํ้าได) 4. มีขนาดอะตอมใหญที่สุดเมื่อเทียบในคาบเดียวกัน 5. มีคาพลังงานไอออไนเซชันลําดับที่ 1 ตํ่าที่สุดเมื่อเทียบในคาบเดียวกัน ทําใหเสียอิเล็กตรอนไดงาย หรือเรียกวา เปน“ตัวรีดิวซ” ที่ดี จึงเปนไอออนบวก (cation) 6. ธาตุหมู IA เมื่อรวมตัวกับธาตุอโลหะเกิดพันธะไอออนิก โดยธาตุหมู IA มีเลขออกซิเดชัน (ประจุ) +1 เสมอ 7. ธาตุหมู IA มีความวองไวในการเกิดปฏิกิริยามาก เชน ทําปฏิกิริยากับนํ้าแลวระเบิด 8. เมื่อหลอมเหลวหรือละลายนํ้าสามารถนําไฟฟาได 9. มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูงมาก เพราะเปนการทําลายพันธะไอออนิก ประโยชนของธาตุหมู IA 1. Cs ใชทําโฟโตเซลลที่เปลี่ยนสัญญาณแสงไปเปนสัญญาณไฟฟา เพราะ Cs เมื่อถูกแสงสามารถเสียอิเล็กตรอนไดงายกวา โลหะอื่นในหมู IA 2. Na และ K ทําหนาที่ถายเทความรอนจากเตาปฏิกรณปรมาณูเพราะ Na นําไฟฟาและความรอนไดดี และราคาถูก 3. Na+ และ K+ มีสวนชวยในกระบวนการตางๆ ในรางกาย เชนระบบกลามเนื้อ 4. ไอออนหมู IA ใชปรุงอาหารได เชน NaCl (เกลือแกง) , KCl 1.2 ธาตุหมู IIA (Alkaline Earth metal) มักพบในดิน 1. สารประกอบหมู IIA เปนสารประกอบไอออนิกยกเวนสารประกอบของ Be เชน BeCl2 เปนสารประกอบโคเวเลนต เพราะ คา IE และ EN มีคาสูงเนื่องจากอิเล็กตรอนบรรจุเต็ม ทําใหมีความเสถียรมาก จึงเสียอิเล็กตรอนไดยาก 2. มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูงเพราะเปนสารประกอบไอออนิก

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 55 3. เมื่อหลอมเหลวหรือละลายนํ้าสามารถนําไฟฟาได แตนอยกวาหมู IA 4. ทุกธาตุเปนของแข็ง มีความหนาแนนมากกวาหมู 1 ไมสามารถใชมีดตัดได ประโยชนของธาตุหมู IIA 1. Mg ใชทําไสหลอดไฟในแฟลชของกลองถายรูป เพราะเมื่อลุกไหมจะเกิดแสงสวาง 2. โลหะผสมระหวาง Mg และ Al ใชทําสวนประกอบของเครื่องบินเพราะนํ้าหนักเบา 3. Ca และ Mg ใชเปนตัวรีดิวซในการเตรียมโลหะบริสุทธิ์เชนการเตรียมไทเทเนียม (Ti) 4. CaSO4 (แคลเซียมซัลเฟต)ใชทําแผนยิบซัม, Mg(OH)2 (แมกนีเซียมไฮดรอกไซด) ใชในยาสีฟนและยาลดกรดใน กระเพาะอาหาร 5. โลหะผสมระหวาง Be และ Cu ใชทําสวนประกอบของเรือเดินทะเล เพราะทนตอนํ้าทะเล 1.3 ธาตุหมู VIIA (Halogen) 2. ธาตุแฮโลเจนทุกชนิดเปนพิษ หากทําการทดลองจะตองใชตูดูดควัน 3. เปนอโลหะไมนําไฟฟา 4. มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวตํ่า เพราะเปนการทําลายแรงลอนดอนเทานั้น ไมไดทําลายพันธะ (อานเพิ่มไดในหัวขอพันธะเคมี เบื้องตน) 5. มีคา IE (Ionization Energy: พลังงานที่ทําใหเสียอิเล็กตรอน) EN (Electronegativity : คาความสามารถในการรับอิเล็กตรอน) สูงจึงรับอิเล็กตรอนไดงาย เปนไอออนลบ (anion) 6. ธาตุหมู VIIA มีเลขออกซิเดชันไดหลายคา เชน KClO , KClO2 , KClO3 , KClO4 โดยที่ Cl มีเลขออกซิเดชัน -1 -3 -5 -7 ตาม ลําดับ (ถานองงงกับคําวา “เลขออกซิเดชัน” ใหขามไปอานเรื่องเลขออกซิเดชัน กอนก็ไดนะ) ปฏิกิริยารีดิวส / ออกซิไดส ของธาตุภายในหมู VIIA เรื่องที่สําคัญของธาตุหมู VIIA หรือธาตุฮาโลเจน คือปฏิกิริยาการรีดิวส/ออกซิไดส (ปฏิกิริยาที่มีการถายเทของอิเล็กตรอน พูดงายๆ ก็คือปฏิกิริยาที่สารตัวหนึ่งทําหนาที่ใหอิเล็กตรอน และอีกตัวทําหนาที่รับอิเล็กตรอน) ของธาตุภายในหมู VIIA ซึ่งเรื่อง นี้ออกขอสอบบอย พี่เลยอยากใหนองๆ ทําความเขาใจใหดีๆ สาร F2 แกส มวง Cl2 ของแข็ง Br นํ้าตาลแดง2 แกส เหลือง เขียว ของเหลว I 2 สถานะ สี 1.

56 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya พี่อยากใหนองๆ ทุกคนจําสีของโมเลกุลของธาตุหมู VIIA ไวหนอย อันนี้จําเปนจริงๆ และพี่ยํ้านิดนึง สีที่พี่ให จําพวกนี้ มันเปนสีของโมเลกุล คําวาโมเลกุลก็คือเปน สารประกอบ (ในทีนี้คือเปนสารประกอบที่มี 2 อะตอม) ไมใช ธาตุหรือไอออน เพราะธาตุมี 1 อะตอม เชน F Cl อันนี้คือ ธาตุ สวนถาเปนไอออนก็เชน F- Cl-เปนตน ทางดานขวามือนี้ สมมติวาคือหมู VIIA ในตารางธาตุ พี่อยาก ใหนองๆ จําวา “ธาตุดานบนชิงอิเล็กตรอนไดเกงกวาตัวลาง” ลําดับความเกงก็จะลดหลั่นตามลูกศรลงมา ก็คือ F ชิงอิเล็กตรอนไดดีกวา Cl Br I Cl ชิงอิเล็กตรอนไดดีกวา Br I Br ชิงอิเล็กตรอนไดดีกวา I พูดอยางนี้นองคงไมเห็นภาพ พี่จะอธิบายดวยสมการ และนองก็ลองสังเกตวาหลักการมันก็แลวกันเชน KBr + Cl 2 Br 2 + KCl ไมมีสี ไมมีสี สีมวง สีเขียว สีนํ้าตาล แดง ไมมีสี ถาดูจากสมการนี้ สมมติเรามีนํ้าคลอรีน (Cl2 ) สีเขียวอยูในหลอดทดลอง และตอมาเราก็นํา KBr (เปนตัวแทนของ Brไมจําเปนตองเปน KBr อาจจะเปน NaBr ก็ได ขอแคเปน Br- ) มาเติม ก็จะเกิดการถายเทอิเล็กตรอนกัน ไดเปนนํ้าโบรมีน (Br2 ) ซึ่งมีสีนํ้าตาลแดง ก็คือวาสีเขียวมันจะหายไป แตเปลี่ยนเปนสีนํ้าตาลแดงแทน การนําไปใชก็คือ เวลาเราทําแล็ปเนี่ย เราไมรู หรอกวาสารที่เรามีคือสารอะไร จริงไหม? เราจะใชการสังเกตสีเดิม และสีที่เปลี่ยนไป เปนเฉลยวาสารที่เรามีคืออะไร เพราะ ฉะนั้นพี่เลยใหนองจําสีไง เพื่อเสริมความเขาใจเพิ่มขึ้น ที่พี่บอกไปแลววา “ธาตุดานบนชิงอิเล็กตรอนไดเกงกวาตัวลาง”เราตองมาขยายความ นิดนึง จริงๆ แลวมันคือ “สารประกอบของธาตุที่อยูดานบน ชิงอิเล็กตรอน จากไอออนที่อยูลางมันไดดีกวา” นองลองดูจาก สมการก็ได สารประกอบของธาตุที่อยูดานบน ก็คือ Cl2 ชิงอิเล็กตรอนของไอออนที่อยูลาง ก็คือ Br- (โบรไมดไอออน) ไดดีกวา มันเลยทําใหเกิดปฏิกิริยาได งั้นเราลองดูตัวอยางปฏิกิริยาที่เกิดไมไดบาง NaCl + I 2 F Cl Br I สาร F2 มวง Cl2 Br นํ้าตาลแดง2 เหลือง เขียว I 2 สี

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 57 ปฏิกิริยาดังภาพนี้ ไมเกิดปฏิกิริยา เพราะอะไร? ก็เพราะวา สารประกอบของธาตุหมู VIIA ในปฏิกิริยานี้คือ I2 (ไอโอดีน) ซึ่ง มันอยูตํ่ากวา Cl- อยางนี้ก็ไมสามารถเกิดปฏิกิริยาได สมมติเปนสารที่เราไมรูวาคือสารอะไร (unknown) ในทีนี้ก็บรรยายไดวา “เมื่อเติมสารละลายใส ไมมีสีลงไปในสารละลายสีมวง จะไมเกิดการเปลี่ยนแปลง) 1.4 แกสเฉื่อยหรือแกสมีตระกูล (inert gas or noble gas) 1. แกสเหลานี้ 1 โมเลกุล มี 1 อะตอม 2. แกสเหลานี้ไมทําปฏิกิริยากับธาตุอื่น เพราะมีความเสถียรแลว เนื่องจากอิเล็กตรอนวงนอกสุด (เวเลนซอิเล็กตรอน) ครบ 8 แลว ยกเวน He ที่มีเวเลนซอิเล็กตรอน เทากับ 2 ประโยชนของแกสเฉื่อย 1. He บรรจุในลูกบอลลูน แทน H2 เพราะอาจเกิดระเบิดได 2. แกสเฉื่อยบรรจุในหลอดไฟจะทําใหไดแสงสีตางๆ 3. Ar ใชบรรจุหลอดไสธรรมดา แทนอากาศ เพราะ Ar ไมทําปฏิกิริยากับลวดรอน จึงทําใหมีอายุการใชงานยาวนาน 1.5 โลหะแทรนซิชัน (Transition metal) 1. ธาตุทรานซิชันมีความเปนโลหะนอยกวาธาตุหมู IA และ IIA 2. แข็ง มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวและความหนาแนนสูง สูงกวาโลหะหมู IA และ IIA ในคาบเดียวกัน เพราะมีขนาดเล็ก จึงมี พันธะโลหะที่แข็งแรงกวา 3. ธาตุทรานซิชันมีสมบัติคลายกันในคาบมากกวาในหมู 4. นําไฟฟาและความรอนไดดี 5. สารประกอบของโลหะทรานซิชันมักมีสี 6. ธาตุทรานซิชันมีเลขออกซิเดชันไดหลายคา ยกเวน Ag+ , Zn2+ , Sc3+ เทานั้น 7. ขนาดอะตอมเล็กลงจากซายไปขวา แตใกลเคียงกันมาก เพราะอิเล็กตรอนไดเพิ่มขึ้นมานั้นไมไดเพิ่มที่ชั้นนอกสุดของ อะตอม แตเพิ่มในชั้นที่ถัดลงมา ทําใหเกิดการบดบังแรงดึงดูดระหวางโปรตอนและอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดทําใหอะตอมไมได เล็กลงมากถึงแมโปรตอนจะเพิ่มก็ตาม 2. ตําแหนงของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ บางครั้งเราอาจจะเคยเห็นตารางธาตุแบบนี้ ใชไหมนองๆ H อยูตรงกลางและมีเสนประลากเชื่อมระหวางหมู IA และ VIIA เปนเพราะอะไรกันนะ เคยสงสัยกันไหม ที่มา : http://www.maceducation.com/e-knowledge/2422210100/17_files/17-3.jpg

58 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya มันเปนเพราะวานักวิทยาศาสตรสรุปไมไดวา H ควรอยูหมูอะไรดี เพราะมันมีสมบัติที่คลายทั้งหมู IA และหมู VIIA เขาจึงใหมันอยูตรงกลางและลากเสนเชื่อมไว เรา ลองมาดูสมบัติที่มันคลายกันทั้งสองหมู จากตารางดานลางนี้นะ 3. พันธะเคมีเบื้องตน (Chemical bond) นองคงเคยไดยินคําวา “พันธะเคมี” ใชไหม เมื่อธาตุตั้งแตสองอะตอมขึ้นไปมาเกิดพันธะเคมีกันก็จะไดเปน “สารประกอบ (compound)” คําถามก็คือทําไมธาตุตางๆ ตองเกิดพันธะเคมี นั่นก็เปนเพราะวา ธาตุ มันไมเสถียร มันเลยตองเปลี่ยนแปลงนิด หนอย โดยการไปจับมือรวมกับธาตุอีกอะตอมนึงเพื่อใหมันเสถียรมากขึ้น และอะไรคือ “ความเสถียร” ความเสถียรพูดงายๆ ก็ ประมาณวา สามารถอยูในธรรมชาติได ความเสถียรของธาตุเราจะดูที่เวเลนซอิเล็กตรอน (อิเล็กตรอนวงนอกสุด) โดยธาตุที่ เสถียรจะมีเวเลนซอิเล็กตรอนเปน 8 (ตามกฎออกเตต) นองๆ ลองคิดถึงพวกแกสเฉื่อย หมู VIIIA เชน He Ne Ar พวกนี้มีเว เลนซอิเล็กตรอนวงนอกเปน 8 (เลยอยูหมู VIIIA) เราจะเรียกแกสพวกนี้วา แกสเฉื่อย (inert gas) หรือ แกสมีตระกูล (noble gas) ที่มันเฉื่อยก็เพราะวามันเสถียรแลว ไมตองดิ้นรนไปเกิดพันธะ หรือเกิดปฏิกิริยาอะไรใหเสถียรมากขึ้น ดังนั้นธาตุอื่นๆ ก็ เลยอยากเลียนแบบแกสเฉื่อย ก็จะพยายามใหเวเลนซอิเล็กตรอนของตนครบ 8 ใหได แตมันก็มีหลายวิธี และเราก็จะมาเรียน กันทุกวิธีเลย แบบคราวๆ ที่พี่บอกวามันมีหลายวิธีที่จะทําใหมีเวเลนซครบ 8 ซึ่งนั่นก็คือ พันธะชนิดตางๆ ไดแก พันธะโลหะ (metallic bond) พันธะไอออนิก (ionic bond) และพันธะโคเวเลนต (covalent bond) 3.1 พันธะโลหะ (Metallic bond) พันธะชนิดนี้งายมาก พี่ก็ขอพูดแคคราวๆ นะ พันธะโลหะนี้ก็คือ พันธะที่ทําใหอะตอมของธาตุที่เปนโลหะ ยึดติดกัน เปน โครงสรางนองหลายคนชอบทองวา “พันธะชนิดนี้จะเกิดกับอะตอมของโลหะเทานั้น” เชน แผนเหล็ก (Fe) ก็จะประกอบดวย อะตอมของ Fe (iron) จํานวนมากมายมหาศาลมายึดเกาะกันดวยพันธะโลหะ ทําใหเปนแผนโลหะอยางที่เราเห็น สมบัติ หมู IA หมู VIIA ไฮโดรเจน เวเลนซอิเล็กตรอน 1 7 1 +1 ตํ่า ตํ่า ของแข็ง โลหะ อโลหะ อโลหะ ของแข็ง ของเหลว แกส แกส นําไฟฟา ไมนําไฟฟา ไมนําไฟฟา สูง สูง สูง คอนขางสูง -1,+1,+3,+5,+7 +1 หรือ -1 เลขออกซิเดชัน การนําไฟฟา พลังงานไอออไนเซชัน ลําดับที่ 1 อิเล็กโตรเนกาติวิตี สถานะที่อุณหภูมิหอง ความเปนโลหะ – อโลหะ

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 59 พันธะโลหะ ยึดเหนี่ยวกัน ดวยแรงดึงดูดทางไฟฟาสถิต นองๆ จะเห็นวาที่อะตอมของโลหะมันเปน ไอออนบวก และก็มีอิเล็กตรอน เคลื่อนที่อยูรอบๆ ก็ทําใหดึงดูดกันได สมบัติของพันธะโลหะ - ตีเปนแผนได - ดึงเปนเสนได - นําความรอนไดดี - นําไฟฟาไดดีและนําไดทุกทิศทาง - มีความเงา ลักษณะของโลหะที่ยึด ดวยพันธะโลหะ ที่จริงสมบัติตางๆ ของโลหะนี้มีเหตุผลอธิบายได แตพี่ขอละไวแลวกัน หากนองอยากรู สามารถไปสืบคนเพิ่มเติมได 3.2 พันธะไอออนิก (Ionic bond) พันธะไอออนิกจะเกิดกับธาตุสองธาตุ (บางครั้งอาจจะเปนสองอนุมูลกลุม) โดยที่ธาตุหนึ่งเปนโลหะ อีกธาตุหนึ่งเปน อโลหะ ซึ่งพันธะชนิดนี้เปนแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟา โดยที่อะตอมของโลหะจะเสียอิเล็กตรอนออกไป กลายเปนไอออนบวก (Cation) และอะตอมของอโลหะจะรับอิเล็กตรอนเขาไป กลายเปนไอออนลบ (Anion) ทําใหมีทั้งไอออนบวกและลบอยูดวยกัน ก็เลยเกิดแรงดึงดูดทางไฟฟา (บวกกับลบดูดกัน) เราจะรูไดไงวาธาตุไหนจะเกิดเปนไอออนบวกหรือลบเทาใด? หลักการงายๆ ก็คือ เราตองจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ นั้นๆ ได และลองดูวาตองเสียหรือรับอิเล็กตรอนเทาไหร เวเลนซมันจึงเปน 8 (ตามกฎออกเตต) อานแลวอาจจะงง มาดูตัวอยาง ก็แลวกัน

60 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya เชน Na (Sodium) มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 8, 1 ก็คือเวเลนซอิเล็กตรอนเปน 1 เราก็ลองคิดซิวาจะทําไงใหมันมีเวเลนซ เปน 8 ก็มี 2 วิธี ก็คือ รับอิเล็กตรอนเขาไป 7 ตัว หรือ เสียอิเล็กตรอนออกมา 1 ตัว นองก็คิดดูวาอะไรมันงายกวากัน.... นั่นก็ คือ..... เสียอิเล็กตรอน 1 ตัว พอมันเสียอิเล็กตรอน 1 ตัว มันก็จะเปน Na+ (Sodium Ion) จัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 8 และ จากเมื่อกี้ที่พี่บอกวา โลหะมันจะเสียอิเล็กตรอน และอโลหะมันจะรับอิเล็กตรอน ก็สอดคลองกับตัวอยางนี้นะ ก็คือ Na เปน โลหะ มันก็จะเสียอิเล็กตรอน พี่ขอใช NaCl (เกลือแกง) เปนตัวอยางของสารประกอบไอออนิกแลวกันนะ พอเราได Na+ แลว อิเล็กตรอนที่มันหลุด ออกมา ก็จะวิ่งไปหา Cl (Chlorine atom) ที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 8 , 7 พออิเล็กตรอนของ Na ที่หลุดมา วิ่งไปหา Cl ก็จะกลายเปน Cl- (Chloride) ก็จะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 8 , 8 นองก็จะเห็นไดวาตอนนี้ทั้ง Na+ และ Clตางก็มีเวเลนซเปน 8 แลว มันเสถียรแลว และเนื่องจาก Na+ เปนประจุบวก ก็จะเกิดแรงดึงดูดกับ Cl- ซึ่งมีประจุลบ ก็เลยทําให มันอยูดวยกันได ที่มา : taksreview.wikispaces.com ที่มา : http://image.tutorvista.com/cms/images/44/magnesium-fluoride.JPG และถาเปน Mg ที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 8 , 2 ละนองจะทําไง? ก็มาดูวา Mg ทําไงใหมันมีเวเลนซเปน 8 .... นั่นก็คือ เสียอิเล็กตรอนออกไป 2 ตัว และถามันจะเกิดพันธะไอออนิกกับ F ที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2 , 7 ทําไง?.... เนื่องจาก F 1 อะตอม ถาจะใหมันมีเวเลนซครบ 8 ก็แครับอิเล็กตรอนเขาไปอีก 1 ตัว เปน F- แตอันนี้ Mg มันเสียอิเล็กตรอน มาแลว 2 ตัว แต F ตองการแค 1 อิเล็กตรอน ทําไงละ? ก็ตองเพิ่ม F เปน 2 อะตอม ใหมารับอิเล็กตรอน 2 ตัวของ Mg ก็จะ กลายเปน MgF2 (magnesium fluoride)

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 61 พี่ขอเสริมนะ ประจุบวกและลบของไอออนที่เรานั่งคิดเมื่อกี้ เดี๋ยวตอไปเราจะเรียกวา “เลขออกซิเดชัน (oxidation number)” ซึ่งพี่จะอธิบายอีกทีหลังจากจบเรื่องพันธะเคมี 3.3 พันธะโคเวเลนท (Covalent bond) พันธะชนิดนี้จะเกิดกับธาตุสองธาตุขึ้นไป โดยที่ทั้งสองธาตุนั้นเปนอโลหะวิธีการเกิดพันธะชนิดนี้เราเดาไดจากชื่อของ พันธะ นั่นก็คือ โค (co-) แปลวา รวมกัน เวเลนท (valent) ก็คือ เวเลนซอิเล็กตรอน ก็แสดงวาพันธะโคเวเลนทคือการใช อิเล็กตรอนวงนอกสุดรวมกันนั่นเอง ยกตัวอยางเชน แกสฟลูออรีน (F2 ) เกิดจากการรวมกันของธาตุฟลูออรีน (F) 2 อะตอม โดยนองๆ ก็ตองมาดูวา F มี การจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2, 7 จะเห็นไดวาเวเลนซมี 7 อิเล็กตรอน จะทําไงใหครบ 8 ดีละ? เนื่องจาก F อีกอะตอมนึงก็ ตองการ 1 อิเล็กตรอนเหมือนกัน ดังนั้นมันก็เลยตกลงรวมกัน โดยการใชอิเล็กตรอนวงนอก 1 คู รวมกัน ดังรูป จากรูปดานขวานี้ นองจะเห็นวาอะตอม ฟลูออรีน 2 อะตอม มันแชรอิเล็กตรอนกัน 1 คู ทําใหทั้งสองอะตอม มีเวเลนซเทากับ 8 e- ลักษณะการแชรอิเล็กตรอน 1 คู เราจะเรียก วา พันธะเดี่ยว (single bond) จากรูป ทั้งสองอะตอมคือ ออกซิเจน (O) นองจะเห็นวาอะตอมดานซายและดานขวาแชร อิเล็กตรอน 2 คู ทําใหแตละอะตอมมีเวเลนซ เทากับ 8 e- ในกรณีนี้มีการแชรอิเล็กตรอนกัน 2 คู เราจะเรียกวา พันธะคู (double bond) ตัวอยางตอไป แกสออกซิเจน (O2 ) เกิดจากการรวมกันของธาตุออกซิเจน (O) 2 อะตอม โดยนองๆ ก็ตองมาดูวา O มี การจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2, 6 จะเห็นไดวาเวเลนซมี 6 อิเล็กตรอน จะทําไงใหครบ 8 ดีละ? เนื่องจาก O อีกอะตอมนึงก็ ตองการ 2 อิเล็กตรอนเหมือนกัน ดังนั้นมันก็เลยตกลงรวมกัน โดยการใชอิเล็กตรอนวงนอก 2 ตัว รวมกัน ดังรูป

62 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ตัวอยางสุดทาย แกสไนโตรเจน (N2) เกิดจากการรวมกันของธาตุไนโตรเจน (N) 2 อะตอม โดยนองๆ ก็ตองมาดูวา N มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเปน 2, 5 จะเห็นไดวาเวเลนซมี 5 อิเล็กตรอน จะทําไงใหครบ 8 ดีละ? เนื่องจาก N อีกอะตอมนึงก็ ตองการ 3 อิเล็กตรอนเหมือนกัน ดังนั้นมันก็เลยตกลงรวมกัน โดยการใชอิเล็กตรอนวงนอก 3 คู รวมกัน ดังรูป จากรูปทางดานขวานี้ ทั้งสองอะตอมคือ ออกซิเจน (O) นองจะเห็นวาอะตอมดานซายและดาน ขวาแชรอิเล็กตรอน 2 คู ทําใหแตละอะตอมมีเวเลนซ เทากับ 8 e- ในกรณีนี้มีการแชรอิเล็กตรอนกัน 3 คู เรา จะเรียกวา พันธะสาม (triple bond) เราอาจจะเขียนโครงสรางโมเลกุลขางตนนี้ เปนโครงสรางแบบเสนก็ได เพื่อความสะดวกและรวดเร็ว เราจะเขียนได ดังนี้ ตามลําดับ F - F O = O N N 4. เลขออกซิเดชัน (oxidation number) เลขออกซิเดชัน คือ เลขที่แสดงคาประจุของธาตุในสารประกอบตางๆ ในบางครั้งนองอาจจะเจอสารประกอบที่มี “อนุมูลกลุม” ก็คือเปนสารประกอบโคเวเลนตที่เปนมีประจุไฟฟา และเกิด พันธะไอออนิกได พี่คิดวานองดูตารางนี้ก็นาจะเพียงพอแลวละ หมู เลขออกซิเดชัน อนุมูลกลุม OH- HCO3 - NO3 - HSO4 - H2PO4 - ClO3 - ClO4 - CN- MnO4 - SO4 2- CO3 2- HPO4 2- Cr2 O7 2- PO4 3- NH4 + IA VA VIA VIIA โลหะทรานซิชัน มีหลายคามากๆ มีหลายคา -2 -1 +1 +2 +3 -1 -2 -3 +1 มีหลายคา IIA IIIA IVA เลขออกซิเดชัน หมู เลขออกซิเดชัน

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 63 ตารางที่พี่ใหนี้ พี่คิดวาในวิชาเคมีพื้นฐานจําเทานี้ก็เพียงพอแลว แตถาเรียนกันจริงๆ มันมีอีกเยอะมาก แตเอาไวเทานี้ แลวกัน และถานองอยากรูเพิ่มเติมก็สามารถไปสืบคนได ตัวอยางขอสอบ ธาตุ 3 ชนิด มีสัญลักษณดังนี้ ขอใดเปนสูตรเคมีของสารประกอบฟลูออไรด ของธาตุทั้งสามชนิดตามลําดับ 1. XF YF3 ZF2 2. XF Y2 F3 ZF2 3. XF2 Y2 F3 ZF 4. XF2 YF3 ZF เฉลย ขอ 4. สําหรับวิธีการคิดขอนี้ก็คือ นองตองจัดเรียงอิเล็กตรอนใหไดกอนนะ ก็ไดดังนี้ : 2 , 2 : 2 , 8, 3 : 2 , 8, 7 แสดงวา X Y และ Z เปนโลหะหมู IIA IIIA และอโลหะหมู VIIA ตามลําดับ เนื่องจาก ฟลูออไรด เปนอโลหะ เพราะฉะนั้นถา เปนพันธะโลหะเกิดพันธะกับอโลหะก็ตองเปนพันธะไอออนิก และถาเปนอโลหะกับอโหละ ก็เปนพันธะโคเวเลนต ธาตุ X อยู หมู IIA มีเลขออกซิเดชันเปน +2 เพราะฉะนั้นโครงสรางที่เกิดกับฟลูออไรดที่มีประจุ -1 ก็จะเปน XF2 ธาตุ Y อยูหมู IIIA มีเลข ออกซิเดชันเปน +3 เพราะฉะนั้นโครงสรางที่เกิดกับฟลูออไรด ที่มีประจุ -1 ก็จะเปน YF3 ธาตุ Z อยูหมู VIIA ตองการ 1 อิเล็กตรอน เชนเดียวกับ F เพราะฉะนั้นมันเลยแชรเวเลนซกัน 1 คู สูตรโมเลกุลก็เลยเปน ZF 5. แนวโนมตามตารางธาตุเบื้องตน ถาเรียนกันอยางจริงจัง หัวขอเราจะเรียนแนวโนมของหลายอยางมาก แตในเคมีพื้นฐานนี้พี่ขอกลาวถึงเพียง แนว โนมของรัศมีอะตอม ความวองไวของปฏิกิริยา IE และ EN นะนองๆ โดยคําวาแนวโนมตามตารางธาตุ เราจะดูแนวโนม 2 อยางนะ คือ แนวโนมตามหมู และแนวโนมตามคาบ 5.1 แนวโนมของรัศมีอะตอมตามตารางธาตุ ใหญขึ้น เล็กลง

64 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya กอนอื่นนองตองเขาใจกอนวารัศมีอะตอม มีอะไรเปนปจจัยสําคัญ..? ปจจัยสําคัญก็คือ ระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ยิ่งมีระดับพลังงานมาก อะตอมก็จะมีรัศมีมาก จริงไหม? สําหรับรัศมีอะตอม หรือเรียกงายๆวา ขนาดของอะตอม ถาเปนตามคาบ มันจะเล็กลง เพราะ ในคาบเดียวกันมี จํานวนระดับพลังงานเทากันแตจํานวนโปรตอน (ประจุบวก) เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามคาบ เลยทําใหโปรตอนที่เพิ่มขึ้นมีแรงดึงดูด ทําใหระดับพลังงานมันมาอยูใกลๆ กันมากขึ้น แตถาเปนตามหมู ระดับพลังงานมันเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ก็เลยทําใหอะตอมใหญขึ้นดวย นองบางคนอาจจะสงสัยวา “อาว ก็ตามหมู โปรตอนมันก็เพิ่มขึ้น แลวเราสรุปไดไงวามันจะใหญขึ้น” จําไวนะนองๆ ระดับพลังงานมันเปนปจจัยที่สําคัญกวา หมายความวา การเพิ่มขึ้นของระดับพลังงานมีอิทธิพลตอขนาดของอะตอมมากกวาการเพิ่มขึ้นของจํานวนโปรตอน 5.2 แนวโนมของความวองไวของปฏิกิริยาตามตารางธาตุ สําหรับเรื่องความวองไวของปฏิกิริยาเคมี พี่ขอเรียกวา “ความเกง” ก็แลวกัน ซึ่งความเกง เราไมสามารถเหมารวม ทั้งตารางธาตุได เพราะในตารางธาตุเราแบงออกเปน โลหะ กับอโหละ ซึ่งทั้งโลหะและอโหละตางก็มีความเกงตางกัน เหมือนผูชายกับผูหญิง เรามาเปรียบเทียบกันไมได เพราะฉะนั้นเราเลยตองแยกกันคิด สําหรับโลหะ (เสนทึบ) ความวองไวของปฏิกิริยาจะลดลงตามคาบ และเพิ่มขึ้นตามหมู แตถาเปนอโลหะ (เสนประ) ความวองไวของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นตามคาบ (ตั้งแตหมู IV ถึงหมู VIIA ที่เราไมรวมถึงหมู VIIIA เพราะมันเปนแกสเฉื่อยนะ ไมวองไวอยูแลว) และเพิ่มขึ้นตามหมู เชนเดียวกันกับโลหะ 5.3 แนวโนมของพลังงานไอออไนเซชัน (IE) ตามตารางธาตุ ลดลง เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น ลดลง

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 65 IE หรือพลังงานที่นอยที่สุดที่ธาตุรับเขาไปแลวอิเล็กตรอนจะหลุดออกมา นองๆลองคิดตามนะ ธาตุที่อิเล็กตรอนหลุด งายๆ (เปนไอออนบวกไดงาย) ควรจะเปนธาตุจําพวกไหน .... ก็ควรจะเปนโลหะจริงไหม? สวนธาตุจําพวกอโลหะอิเล็กตรอน มันหลุดยากใชปาว (เปนไอออนลบไดงาย) เพราะฉะนั้นถาเปนโลหะ อิเล็กตรอนมันหลุดไดงาย IE มันก็ตองนอย แตอโลหะ อิเล็กตรอนมันหลุดยาก IE มันก็ตองมาก ดังนั้นตามคาบ IE มันก็ตองเพิ่มขึ้น สวนตามหมู IE มันจะลดลง เพราะวาอะตอมมี ขนาดใหญขึ้น แรงดึงดูดที่มีตออิเล็กตรอนมันก็นอย ดังนั้นอิเล็กตรอนมันก็หลุดไดงาย ก็คือ IE นอย 5.4 แนวโนมของอิเล็กโตรเนกาติวิตี (EN) ตามตารางธาตุ แนวโนมของ EN นองก็ใชความเขาใจนะวา EN มันคือความสามารถในการรับอิเล็กตรอน ธาตุโลหะมันไมรับ อิเล็กตรอนอยูแลว สวนอโลหะก็รับอิเล็กตรอนเกง ดังนั้นตามคาบแนวโนมก็ตองเพิ่มขึ้น สวนถาเปนตามหมู เหตุผลก็คลายๆ กับ IE นะ ก็คือ อะตอมมันใหญขึ้น แรงที่มันจะไปดึงอิเล็กตรอนภายนอกเขามา มันก็นอย ดังนั้นธาตุที่อยูลางๆ ของตาราง ธาตุก็รับอิเล็กตรอนไมเกง เพราะฉะนั้นแนวโนมของ EN ตามหมู ก็เลย ลดลง 6. ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive element) ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีความไมเสถียรสูง ปลดปลอยพลังงานในรูปรังสีออกมาไดเพื่อใหมีความเสถียรมากขึ้น โดยการแผรังสีออกมานั้น อาจจะไดธาตุใหมหรือไมก็ได โดยเราจะเรียกรังสีที่ธาตุกัมมันตรังสีแผรังสีออกมาไดนั้นวา “กัมมันตภาพรังสี” เพราะฉะนั้นใชใหถูก ระหวางคําวา “กัมมันตรังสี” กับ “กัมมันตภาพรังสี” 6.1 รังสีที่ควรรูจัก รังสีแอลฟา ( , ) เปนนิวเคลียสของธาตุ He ซึ่งเสียอิเล็กตรอนไป 2 ตัว ดังนั้นจึงมีประจุเปน +2 รังสีแอลฟามี อํานาจทะลุทะลวงตํ่า มีพลังงานนอยเพราะแตกตัวไดดี เพียงกระดาษแผนเดียวก็กั้นแอลฟาได แอลฟา เบตา โพซิตรอน แกมมา โปรตอน ดิวเทอรอน ตริตอน นิวตรอน รังสีเบตา ( , ) เปนอนุภาคที่มีสมบัติเหมือน อิเล็กตรอน มีประจุ -1 มีอํานาจทะลุทะลวงมากกวา แอลฟาประมาณ 100 เทา แตกตัวไดนอยกวาแอลฟา เบตาสามารถผานแผนโลหะบางๆได เชน แผนตะกั่ว 1 mm แผนอลูมิเนียม 5 mm เพิ่มขึ้น ลดลง รังสี สัญลักษณ , e 0 −1 e 0 +1 +β ,

66 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya รังสีแกมมา เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ความถี่สูง ดังนั้นพลังงานจึงสูงดวย ไมมีมวล ไมมี ประจุ เปนพลังงาน มีอํานาจทะลุลวงสูงที่สุด ผานไม โลหะ เนื้อเยื่อได แตผานคอนกรีตหรือตะกั่วหนาไมได ขอสังเกตนะ นองๆ รังสีแกมมาเปนพลังงาน เลยไมมีสัญลักษณของธาตุเหมือนกับรังสีอื่น “ถานองจําไดก็จะดีมากเลยนะ เพราะวาเดี๋ยวมันจะเอาไปใชในเรื่อง สมการนิวเคลียร” 6.2 สมการนิวเคลียร สมการนิวเคลียรเปนไง?? .... สิ่งที่จะออกขอสอบในหัวขอนี้ก็งายมากๆ นองก็แคดุลสมการนิวเคลียร ซึ่งเดี๋ยวพี่จะ สอนวาตองทําไง หลักการดุลสมการนิวเคลียร ตัวอยางโจทย 1. ……………. 2. ……………. พี่เฉลยขอ 1 กอนนะ นองก็ตองดูวา ฝงสารตั้งตน In ที่มีเลขอะตอม 49 และมวล 116 เปลี่ยนไปเปน Sn ที่มีเลขอะตอม 50 และเลขมวล 116 เราเทียบกันทีละอยาง (เทียบมวลกับมวล เทียบเลขอะตอมกับเลขอะตอม) จะเห็นไดวาเลขมวลไมเปลี่ยน และเลขอะตอมเพิ่มขึ้น แสดงวารังสีที่เปนคําตอบตองเปน , e 0 −1 สวนขอที่ 2 เราคิดทีละอยางรวมเลขมวลกอน ฝงสารตั้งตนได 24 เลขอะตอมฝงสารตั้งตนได 12 ทีนี้ฝงผลิตภัณฑ (อนุภาคแอลฟา) มีเลขมวลแลว 4 และเลขอะตอม 2 ดังนั้นธาตุที่เกิดขึ้นก็ตองเปนธาตุที่มีเลขมวล 20 และเลขอะตอม 10 นองก็อาจจะเขียนไดเปน สมมติเปนธาตุ X แลวกันนะ สมมติวาเราไมรูวาธาตุอะไร 6.3 ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี (Half-life) เนื่องจากธาตุกัมมันตรังสี เปนธาตุที่ไมเสถียร ตองปลดปลอยพลังงานในรูปของรังสีออกมาตลอดเวลา ก็เลยทําให มวลของธาตุมันจะลดไปเรื่อยๆ ครึ่งชีวิต (Half–life) ใชสัญลักษณเปน คือ ระยะเวลาที่ทําใหธาตุกัมมันตรังสีมีมวลเหลือครึ่งเดียวจากตอนเริ่มตน เชน ธาตุ X มี 100 กรัม ผานไป 10 วัน เหลืออยู 50 กรัม เราจะเรียกวา “ธาตุ X มีครึ่งชีวิตเปน 10 วัน” ถาเราลองมาดูกราฟ การลดลงของมวลของธาตุกัมมันตรังสีก็จะไดดังรูปดานลางนี้ ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งตนและผลิตภัณฑตองเทากัน จากกราฟนี้ นองจะเห็นวาเดิมมีอยู 10 กรัม และพอลดลงเหลือ 5 กรัม (ครึ่งหนึ่ง ของ 10) ใชเวลา 25 ป และใชเวลาอีก 25 ป ก็จะลดเหลือ 2.5 กรัม (ครึ่งหนึ่ง ของ 5) เปนอยางนี้ไปเรื่อยๆ เราก็เรียก วาธาตุนี้มีครึ่งชีวิตเปน 25 ป

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 67 การคํานวณครึ่งชีวิต การคํานวณครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี ไมใชเรื่องยาก มีอยูสูตรเดียวเอง ซึ่งสูตรก็คือ เมื่อ n คือ จํานวนครั้งที่ผานครึ่งชีวิต คําวา “จํานวนครั้งที่ผานครึ่งชีวิต” นองงงกันไหม? ... ยกตัวอยางเชน ธาตุ X มีครึ่งชีวิต 10 ป ถาผานไปแลว 40 ป ก็แสดงวาผานครึ่งชีวิตมาแลว 4 ครั้ง วิธีการตรวจสอบกัมมันตรังสี 1. ใชฟลมตรวจสอบ นําฟลมถายรูปไปหุมสารที่ตองการตรวจสอบในที่ที่ไมมีแสง นําฟลมไปลาง หากมีรอยจุดสีดํา แสดงวาวัตถุนั้นแผรังสีได 2. ใหนําสารที่คิดวาเปนสารกัมมันตรังสีเขาใกลสารเรืองแสง หากเปนสารกัมมันตรังสีจะเกิดการเรืองแสงขึ้น 3. เครื่องไกเกอรมูลเลอรเคานเตอร เมื่อรังสีเขาไปในเครื่องวัด จะไปกระทบกับ Ar ซึ่งทําใหแตกตัวเปน Ar+ ทําใหเกิด ความตางศักย เกิดกระแสไฟฟา และเครื่องจะแปลผลออกมาแสดงที่หนาปด ตัวอยางขอสอบ ธาตุกัมมันตรังสี X มีครึ่งชีวิตเทากับ 5,000 ป นักธรณีวิทยาคนพบซากของพืชโบราณที่มี ปริมาณธาตุกัมมันตรังสี X เหลืออยูเพียง 6.25% ของปริมาณเริ่มตน พืชโบราณนี้มีชีวิตประมาณกี่ ปมาแลว 1. 10,000 ป 2. 15,000 ป 3. 20,000 ป 4. 25,000 ป เฉลย ขอ 3. นองๆ ก็ลองใชสูตรที่เรียนไปเลยนะ โดยในที่นี้เขาไมไดกําหนดมาใหวาเริ่มตนมี X กี่กรัม แตเขาใหมาวาพบ 6.25% เราก็สมมติวาเริ่มตนมี 100% ก็แลวกัน ก็ลองไปแทนสูตร ไดเปน ก็ยายขางคํานวน ได n เทากับ 2n =16 นองก็ลองคิดซิวา 2 ยกกําลังอะไรได 16 ซึ่งก็ คือ 4 เพราะ 24 = 16 เพราะฉะนั้น n = 4 หมายความวา ผานครึ่งชีวิตมา 4 รอบ ดังนั้นพืชโบราณ นี้ก็มีอายุ 4 x 5,000 ป = 20,000 ป เครื่องไกเกอรมูลเลอรเคานเตอร ที่มา : radioactive-601.blogspot.com

68 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ปฏิกิริยานิวเคลียร (Nuclear reaction) เปนปฏิกิริยาที่เปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอมแลวไดธาตุใหมเกิดขึ้น และใหพลังงานมหาศาล ปฏิกิริยา นิวเคลียรมี 2 ประเภท ไดแก 1. ปฏิกิริยาฟชชัน (Fission reaction) คือปฏิกิริยานิวเคลียรที่เกิดจากการยิงนิวตรอนเขาไปในนิวเคลียสธาตุหนัก ทําใหแตกออกไดธาตุเล็กลง และไดนิวตรอนออกมาอีก 2-3 อนุภาค (ฟช แปลวา แตกออก) มนุษยเราก็นําความรูเรื่อง ปฏิกิริยาฟชชันมาใชเชน การผลิตไฟฟาในโรงไฟฟาพลังงานนิวเคลียร ลองดูรูปใหเขาใจมากขึ้นนะ จากรูปนองๆ จะเห็นวา เดิมมีธาตุใหญๆ อยูธาตุ หนึ่ง และก็ยิงอนุภาคนิวตรอนเขาไป ทําใหธาตุ ใหญนั้นแตกออกเปนอีก 2 ธาตุ และก็ไดนิวตรอน หลุดออกมาอีก และนิวตรอนที่หลุดมาก็จะไปชน ธาตุ ทําใหแตกออกไปเรื่อยๆ เราเรียกลักษณะ ปฏิกิริยาแบบนี้วา “ปฏิกิริยาลูกโซ (chain reaction)” เพราะมันไมจบไมสิ้น มันจะเปนอยางนี้ตอ ไปเรื่อยๆ 2. ปฏิกิริยาฟวชัน (fusion reaction) ปฏิกิริยานิวเคลียรที่นิวเคลียสของธาตุเบามา รวมกันเปนธาตุที่หนักขึ้น แตเนื่องจากเวลาเกิด ธาตุใหมขึ้น ตามหลักการมวลของธาตุหนักมัน ควรจะเทากับมวลของธาตุเล็กๆ ที่มารวมกันจริง ไหม? แตปรากฏวามวลของธาตุหนักที่เกิดขึ้น ใหม นอยกวาผลรวมกันของมวลของธาตุเบา 2 ธาตุ ซึ่งมวลที่มัน หายไปนั้นเอง มันเปลี่ยนไปเปน พลังงานที่ปลดปลอยออกมา ปฏิกิริยาแบบนี้เกิด ขึ้นในดวงอาทิตยนะ การนํากัมมันตรังสีไปใชประโยชน - I-131 ใชตรวจสอบความผิดปกติของตอมไทรอยด - Na-24 ใชตรวจสอบการไหลเวียนของโลหิต - Co-60 รักษาโรคมะเร็ง ถนอมอาหาร - Ra-226 รักษาโรคมะเร็ง - U-238, Pu-239 ใชผลิตไฟฟาในโรงไฟฟา นิวเคลียร - C-14 หาอายุของวัตถุโบราณ ซากดึกดําบรรพ ที่มา: www.plasma.inpe.br

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 69 โทษของสารกัมมันตรังสี หากไดรับรังสีเขาสูรางกายจะมีผลทําใหการสรางเซลลใหมในรางกายมนุษยเกิดการกลายพันธุ โดยเฉพาะเซลล สืบพันธุ สวนผลที่ทําใหเกิดความปวยไขจากรังสี เนื่องจากเมื่ออวัยวะสวนใดสวนหนึ่งของรางกายไดรับรังสี โมเลกุลของธาตุ ตางๆ ที่ประกอบเปนเซลลจะแตกตัว ทําใหเกิดอาการปวยไขได นองๆ สามารถศึกษาเพิ่มเติมไดที่ Tag : สอนศาสตร เคมี เคมีอินทรีย สารชีวโมเลกุล กรด กรดนิวคลีอีก ไขมัน • 03 : พันธะไอออนิก และพันธะโลหะ http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-1 • 04 : พันธะโคเวเลนต http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-2 • 05 : สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-3 • 06 : ปริมาณสารสัมพันธ :โมลและสารละลาย http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-4 • 07 : ปริมาณสารสัมพันธ : สมการเคมี http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-5 • สอนศาสตร เคมี ม.ปลาย : พันธะเคมี http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-6

70 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya • สมบัติของธาตุตามหมู http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-7 • ธาตุและสารประกอบ 1 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-8 • ธาตุและสารประกอบ 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-9 • ธาตุและสารประกอบ 3 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-10 • เคมี ม.ปลาย - พันธะเคมี ตอนที่ 1 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-11 • เคมี ม.ปลาย - พันธะเคมี ตอนที่ 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch3-12

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 71 บทที่ 4 เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ (Fossil) Introduction แมวาชื่อของบทๆ นี้ จะดูสะเทือนใจสําหรับคนมีอายุเล็กนอย แตบทนี้มีเสนหของมันอยูเล็กๆ เสนหของมันก็คือ ทองจําแหลก กอนอื่นเลย มารูจักกับคําวา เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ หรือ บางคนอาจเคยไดยินคําวา อินทรียวัตถุกันกอนดี กวา เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพหรืออินทรียวัตถุเปนเชื้อเพลิงพื้นฐานในการดํารงชีวิตที่สําคัญ ซึ่งเกิดจากการทับถมกันมาเปน เวลานานนับหลายลานป ดวยอุณหภูมิและความดันสูง จึงเกิดการยอยสลายผานกระบวนการหลายขั้นตอนและแปลงสภาพ ไป ซึ่งนองๆรูรึเปลาวา เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพนี้สามารถแบงไดหลากหลายประเภท Outlines 1. ถานหิน 2. หินนํ้ามัน 3. ปโตรเลียม 4. ปโตรเคมีภัณฑ 5. มลพิษจากปโตรเคมีภัณฑ รูปแสดงประเภทตางๆ ของถานหิน (ที่มา : http://energyearth.co.th/product?lang=th) ประเภทของเชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ สามารถแบง ไดเปน 3 ประเภท 1. ถานหิน (Coal) กําเนิดมาจากซากพืช ในภาวะที่มีออกซิเจน อยางจํากัดหรือไมมีออกซิเจนเลย จากนั้นจึงเกิดการ เปลี่ยนแปลงอยางชาๆ จนกลายมาเปนถานหิน ซึ่งนองเชื่อไหม วา ถานหินนี้เปนหินตะกอนชนิดหนึ่งที่สามารถใชเปนแรเชื้อ เพลิงและทําใหติดไฟได และมีลักษณะเปนหินสีนํ้าตาลออนจนถึง สีดํา มีทั้งชนิดผิวมันและผิวดาน นํ้าหนักเบา และประกอบไป ดวยธาตุที่สําคัญหลายธาตุ อาทิ คารบอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน และกํามะถัน นอกจากนี้ยังมีธาตุหรือสารอื่น เชน ปรอท โครเมียม ทองแดง นิกเกิล สารหนู และซิลีเนียม เจือปน อยูเล็กนอยดวย ซึ่งรูไหมวา เมื่อนองๆนําถานหินไปใชเปนเชื้อ เพลิงสารที่เจือปนอยูนี้จะสามารถสงผลตอปญหาสุขภาพของ นองๆ และสิ่งแวดลอมไดดวยนะ โดยถานหินที่มีคุณภาพดีจะมี จํานวนคารบอนสูงและมีธาตุอื่นๆ ตํ่า เมื่อนํามาเผาจะใหความ รอนมาก ซึ่งสามารถแบงถานหินไดเปน 5 ประเภท มีอะไรบาง เรามาดูกัน

72 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 1) พีต (Peat) ขั้นแรกในกระบวนการเกิดถานหิน เปนซากพืชบางสวนที่ไดสลายตัวไปแลวสามารถใชเปนเชื้อเพลิงได แตมีความชื้นมาก 2) ลิกไนต (Lignite) มีซากพืชหลงเหลืออยูเล็กนอย มีความชื้นมาก เปนถานหินที่ใชเปนเชื้อเพลิง แตจะมีควันและเถา ถานมาก นิยมใชในการผลิตไฟฟา 3) ซับบิทูมินัส (Subbituminous) เปนถานหินที่มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นตํ่า แตมีปริมาณคารบอนสูงกวาลิกไนต ใชเปนแหลงพลังงานสําหรับผลิตไฟฟาและงานอุตสาหกรรม 4) บิทูมินัส (Bituminous) เปนถานหินเนื้อแนน แข็ง มีสีดํามันวาว ใชเปนเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ 5) แอนทราไซต (Anthracite) มีอายุการเกิดนานที่สุด ลักษณะเปนสีดํา เนื้อแนน แข็งและเปนมัน มีปริมาณออกซิเจน และความชื้นตํ่า แตมีปริมาณคารบอนสูงกวาถานหินชนิดอื่น แมจะจุดไฟติดยาก แตเมื่อติดไฟจะมีควันนอยใหความรอนสูง อีก ทั้งไมมีสารอินทรียระเหยออกมาจากการเผาไหม จึงจัดวาเปนถานหินที่ใหความรอนไดดีที่สุด ประโยชนและโทษของถานหิน ถานหินถือเปนผลผลิตที่ไดจากธรรมชาติ และมีประโยชนอยูมากมายทีเดียว นองๆ รูรึเปลาวา แหลงถานหินใน ประเทศไทยสามารถพบไดในทั่วทุกภาคของประเทศไทยเลย แตสวนใหญจะอยูในเขตภาคเหนือซึ่งจะมีคุณภาพเปนขั้นลิกไนต และซับบิทูมินัส จึงใหความรอนไมสูงนักซึ่งนํามาใชเปนเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟา การถลุงโลหะ ผลิตปูนซีเมนต ผลิต ถานกัมมันต การบมใบยาสูบ การผลิตอาหารอีกทั้งยังสามารถนํามาทําถานสังเคราะหเพื่อดูดซับกลิ่น หรือการทําคารบอนด ไฟเบอรที่เปนวัสดุแข็งและเบาไดดวย สวนโทษของถานหิน เมื่อเกิดการเผาไหมจะทําใหเกิดแกสที่เปนมลพิษทางอากาศหลายชนิด ไดแก CO2 , CO, SO2 และ NO ซึ่งกาซเหลานี้นองๆทราบอยูแลวใชไหมวา เปนปจจัยของภาวะเรือนกระจกที่สงผลเสียตอโลกของเราอยางมากมาย **เกร็ดความรูเพิ่มเติม** ภาวะเรือนกระจก คือ ภาวะที่ชั้นบรรยากาศของโลกยอมใหรังสีผานลงมายังผิวโลกได อีกทั้งจะดูดกลืนรังสีคลื่นยาว ชวงอินฟราเรดที่แผออกจากพื้นผิวโลกเอาไวและก็จะคายพลังงานความรอนใหกระจายซํ้าไปซํ้ามาอยูภายในชั้นบรรยากาศและ พื้นผิวโลก ซึ่งผลกระทบที่ตามมานั้น สงผลโดยตรงตอสภาพภูมิอากาศของโลก และสิ่งมีชีวิตพื้นผิวโลกอยางมากมาย นองๆ รูหรือไม!? ในภาวะปกติของชั้นบรรยากาศของโลกนั้น จะประกอบดวย โอโซนไอนํ้าและกาซชนิดตางๆ ซึ่งทํา หนาที่กรองรังสีบางชนิดใหผานมาตกกระทบพื้นผิวโลกโดยรังสีที่ตกกระทบพื้นผิวโลกนี้จะสะทอนกลับออกนอกชั้นบรรยากาศ ไปสวนหนึ่ง และที่เหลือพื้นผิวโลกที่ประกอบดวยพื้นนํ้า พื้นดิน และสิ่งมีชีวิตจะดูดกลืนเอาไวหลังจากนั้นก็จะคายพลังงานออก มาในรูปรังสีอินฟราเรดแผกระจายขึ้นสูชั้นบรรยากาศและแผกระจายออกนอกชั้นบรรยากาศไปอีกสวนหนึ่งผลที่เกิดขึ้นคือทําให โลกสามารถ รักษาสภาพสมดุลทางอุณหภูมิไวไดจึงมีวัฏจักรนํ้า อากาศ และฤดูกาลตางๆ ดําเนินไปอยางสมดุลเอื้ออํานวยตอ การดํารงชีวิตพืชและสัตวโลกจึงเปรียบเสมือนเรือนปลูกพืชขนาดใหญที่มีไอนํ้าและกาซตางๆ ทั้งนี้ชั้นบรรยากาศมีลักษณะ คลายกับกระจกที่คอยควบคุมอุณหภูมิ และวัฏจักรตางๆ บนโลกใหเปนไปอยางสมดุลแตสิ่งที่เกิดขึ้นในปจจุบัน ชั้นบรรยากาศ ของโลกมีปริมาณกาซบางชนิดที่มากเกินไปซึ่งเปนปจจัยที่ทําใหเสียสมดุลของธรรมชาติ ซึ่งกาซที่มีผลกระทบตอภาวะโลกรอน มีหลายชนิด อาทิ ไอนํ้า (H2 O) นองเชื่อหรือไม วาไอนํ้าเปนกาซเรือนกระจกที่มีมากที่สุดบนโลก โดยมีอยูในอากาศประมาณ 0 - 4% เลยทีเดียว ขึ้นอยูกับลักษณะภูมิประเทศ ภูมิอากาศ และอุณหภูมิเชน ในบริเวณเขตรอนใกลเสนศูนยสูตรและ ชายทะเลจะมีไอนํ้าอยูมากสวนในบริเวณเขตหนาวแถบขั้วโลกอุณหภูมิตํ่าจะมีไอนํ้าในบรรยากาศเพียงเล็กนอย ไอนํ้าเปนสิ่งจําเปนตอสิ่งมีชีวิตอีกทั้ง เปนสวนหนึ่งของวัฏจักรนํ้าในธรรมชาติ นอกจากนี้ นํ้าสามารถเปลี่ยนสถานะ ไปมาทั้ง 3 สถานะ จึงเปนตัวพาและกระจายความรอนแกบรรยากาศและพื้นผิว

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 73 กาซคารบอนไดออกไซด (CO2 ) เปนกาซอีกชนิดหนึ่งที่พี่เชื่อวานองๆคงรูจักกันมาตั้งแตเด็ก ซึ่งในยุคเริ่มแรกของ โลกและระบบสุริยะ มีกาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศถึง 98% กันเลยทีเดียว เนื่องจากดวงอาทิตย ยังมีขนาดเล็กและแสงอาทิตยยังไมสวางเทาทุกวันนี้จึงทําใหกาซคารบอนไดออกไซดชวยทําใหโลกอบอุนเหมาะ สําหรับเปนถิ่นที่อยูอาศัยของสิ่งมีชีวิตเมื่อเวลาผานไป ดวงอาทิตยมีขนาดใหญขึ้นและนํ้าฝนนี่เองที่เปนตัวการ ในการละลายกาซคารบอนไดออกไซดในอากาศลงมายังพื้นผิวแพลงกตอนและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กบางชนิด รวมถึง พืชบางชนิดมีความสามรถในการตรึงกาซคารบอนไดออกไซดในอากาศ และมาสรางเปนอาหารโดยการสังเคราะห ดวยแสง ทําใหภาวะเรือนกระจกลดลง ธรรมชาติของกาซคารบอนไดออกไซดเกิดขึ้นจากการหลอมละลายของ หินปูนซึ่งโผลขึ้นมาจากปลองภูเขาไฟ และการหายใจของสิ่งมีชีวิต กาซคารบอนไดออกไซดมีปริมาณเพิ่มขึ้น เนื่องจากการเผาไหมในรูปแบบตาง ๆเชน การเผาไหมเชื้อเพลิง โรงงานอุตสาหกรรม การเผาปาเพื่อใชพื้นที่ สําหรับอยูอาศัยและการทําปศุสัตว เปนตน โดยการเผาปาเปนการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดขึ้นสูชั้นบรรยากาศ ไดโดยเร็วที่สุดเนื่องจากตนไมมีคุณสมบัติในการตรึงกาซคารบอนไดออกไซดไวกอนที่จะลอยขึ้นสูชั้นบรรยากาศ ดังนั้นเมื่อพื้นที่ปาลดนอยลงกาซคารบอนไดออกไซดจึงลอยขึ้นไปสะสมอยูในบรรยากาศไดมากยิ่งขึ้นและทําให พลังงานความรอนสะสมบนผิวโลกและในบรรยากาศเพิ่มขึ้นประมาณ 1.56 วัตต /ตารางเมตร(ซึ่งยังไมรวมผล ทางออมที่จะเกิดขึ้น) แลวนองๆ ทราบกันหรือเปลาวาปริมาณกาซคารบอนไดออกไซดมาจากประเทศใดมากที่สุด จากผลสํารวจเรียงจากมากไปหานอยก็คือตั้งแตป ค.ศ.1950 10 อันดับแรกก็คือ 1.สหรัฐอเมริกา 2. สหภาพยุโรป 3. รัสเซีย 4. จีน 5. ญี่ปุน 6. ยูเครน 7. อินเดีย 8. แคนาดา 9. โปแลนด 10. คาซัคสถาน เปนตน กาซมีเทน (CH4 ) กาซชนิดนี้เกิดขึ้นจากการยอยสลายของซากสิ่งมีชีวิตแมวาในอากาศจะมีเพียง 1.7 ppm แตกาซมีเทนมีคุณสมบัติของกาซเรือนกระจกสูงกวากาซคารบอนไดออกไซดในปริมาณที่เทากัน หรือ พูดงายๆก็คือ กาซมีเทนสามารถดูดกลืนรังสีอินฟราเรดไดดีกวากาซคารบอนไดออกไซด กาซมีเทนมีปริมาณ เพิ่มขึ้นเนื่องจากการทํานาขาว การทําปศุสัตวการเผาไหมมวลชีวภาพ การเผาไหมเชื้อเพลิงประเภทถานหิน นํ้ามัน และกาซธรรมชาติซึ่งนองๆเชื่อหรือไมวา การเพิ่มขึ้นของกาซมีเทนนั้น จะสงผลกระทบโดยตรงตอภาวะ เรือนกระจกมากเปนอันดับ 2 รองจากกาซคารบอนไดออกไซดเลยทีเดียว กาซไนตรัสออกไซด (N2 O) โดยทั่วไป กาซชนิดนี้เกิดจากการยอยสลายซากสิ่งมีชิวิตโดยแบคทีเรีย แตสาเหตุที่ ทําใหปริมาณกาซไนตรัสออกไซดเพิ่มสูงขึ้นในปจจุบันนั้นมาจากอุตสาหกรรมที่ใชกรดไนตริกในกระบวนการผลิต เชนอุตสาหกรรมผลิตเสนใยไนลอน อุตสาหกรรมเคมีและพลาสติกบางชนิด เปนตนซึ่งนองๆรูไหมวา กาซไนตรัสออกไซดที่เพิ่มขึ้นสงผลกระทบโดยตรงตอการเพิ่มพลังงานความรอนที่สะสมบนพื้นผิวโลก และ หากลอยขึ้นสูบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟยรมันจะทําปฏิกิริยากับกาซโอโซนทําใหเกราะปองกันรังสีอัลตราไวโอเล็ต ของโลกลดนอยลงอีกดวย สารประกอบคลอโรฟลูออโรคารบอน (CFC) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งวา “ฟรีออน Freon” สารวายรายตัวการในการ เกิดภาวะโลกรอน ซึ่งสารชนิดนี้ไมไดเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติแตเกิดจากชีวิตประจําวันของนองๆ นั่นแหละ สารชนิดนี้มีแหลงกําเนิดมาจากโรงงานอุตสาหกรรมและอุปกรณเครื่องใชในชีวิตประจําวัน เชน ตูเย็น เครื่องปรับ อากาศและสเปรย เปนตน สาร CFC นี้มีองคประกอบเปนคลอรีนฟลูออไรด และโบรมีน ซึ่งความสามารถของมัน นั้นรายแรงมาก เพราะมีความสามารถในการทําลายโอโซนที่เปนชั้นบรรยากาศของนองๆ นั่นเอง ปกติแลว สาร CFC ในบริเวณพื้นผิวโลกจะทําปฏิกิริยากับสารอื่นแตเมื่อมันดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตในบรรยากาศชั้น สตราโตสเฟยรโมเลกุลจะแตกตัวใหคลอรีนอะตอมเดี่ยว และทําปฏิกิริยากับกาซโอโซนเกิดกาซคลอรีนโมโนออกไซด (ClO) และกาซออกซิเจน นองๆอาจจะคิดวา ถาคลอรีนจํานวน 1 อะตอมสามารถทําลายกาซโอโซน 1 โมเลกุล ก็คงไมนาจะเปนปญหาอะไรแตพี่จะบอกวามันไมใชอยางที่นองๆคิด เพราะวาคลอรีน 1 อะตอม สามารถทําลาย

74 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya กาซโอโซน 1 โมเลกุล ไดนับพันครั้งเนื่องจากเมื่อคลอรีนโมโนออกไซดทําปฏิกิริยากับออกซิเจนอะตอมเดี่ยวแลว จะสามารถเกิดคลอรีนอะตอมเดี่ยวขึ้นอีกครั้งและเกิดเปนปฏิกิริยาลูกโซไปเรื่อยๆเชนนี้ จึงเปนการทําลายโอโซน อยางตอเนื่องแมวาปจจุบันนี้ จะมีการจํากัดการใชกาซประเภทนี้ใหนอยลง แตปริมาณของสารคลอโรฟลูออโร คารบอนยังคงสะสมอยูในชั้นบรรยากาศไมสูญหายไปไหน อีกทั้งยังเปนตนเหตุที่ทําใหมีพลังงานความรอนสะสม บนพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้นอีกดวย โอโซน (O3 ) เปนกาซที่ประกอบดวยธาตุออกซิเจนจํานวน 3 โมเลกุล มีอยูเพียง 0.0008% ในบรรยากาศ โอโซนมีอายุอยูในอากาศไดเพียง 20 - 30 สัปดาหแลวก็สลายตัว โอโซนเกิดจากกาซออกซิเจน (O2) ดูดกลืน รังสีอุลตราไวโอเล็ตแลวแตกตัวเปนออกซิเจนอะตอมเดี่ยว (O) จากนั้นออกซิเจนอะตอมเดี่ยวรวมตัวกับ กาซออกซิเจนและโมเลกุลชนิดอื่นที่ทําหนาที่เปนตัวกลาง แลวใหผลผลิตเปนกาซโอโซนออกมา นองๆ อาจจะสงสัย วาที่ผานมากลาววา โอโซนชวยปองกันรังสีที่มายังโลก แลวทําไมถึงเปนปจจัยหนึ่งใหเกิดสภาวะโลกรอนขึ้นได คําตอบนั้นก็คือ กาซโอโซนมี 2 บทบาท หรือ พูดงายๆ เปนทั้งพระเอก และผูรายในกาซชนิดเดียวกัน ขึ้นอยูกับวา ระดับชั้นบรรยากาศที่อยูนั้นอยูชั้นไหน ซึ่งโอโซนที่อยูในชั้นสตราโตสเฟยรจะทําหนาที่ทําหนาที่กรองรังสี อุลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตยออกไป 99% กอนถึงพื้นโลก เพราะหากรางกายมนุษยไดรับรังสีนี้มากเกินไป จะทําใหเกิดมะเร็งผิวหนัง สวนจุลินทรียขนาดเล็กอยางเชนแบคทีเรียก็จะถูกฆาตาย สวนโอโซนที่อยูใน ชั้นโทรโพสเฟยรมีคุณสมบัติเปนกาซเรือนกระจกมากที่สุด ซึ่งจะดูดกลืนรังสีอินฟราเรดทําใหเกิดพลังงาน ความรอนสะสมบนพื้นผิวโลก โอโซนในชั้นนี้เกิดจากการเผาไหมมวลชีวภาพและการสันดาปของเครื่องยนต สวนใหญเกิดขึ้นจากการจราจรติดขัด เครื่องยนต เครื่องจักรและโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งปะปนอยู ในหมอกควัน นั่นเอง ฯลฯ อาทิ กาซไฮโดรฟลูโรคารบอน (HFCS) กาซเปอรฟลูโรคารบอน (CFCS) และกาซซัลเฟอรเฮกซาฟลูโอโรด (SF6) เปนตน ผลกระทบจากภาวะโลกรอนหลักๆที่นองควรทราบมี 2 อยางไดแก ปรากฏการณเอลนิโญ ปรากฏการณนี้ ทําใหเกิดการกอตัวของเมฆและฝนเหนือนานนํ้าบริเวณเอเชียตะวันออกเฉียง ใตจะลดลงและจะขยับไปทางตะวันออก ทําใหบริเวณตอนกลางและตะวันออกของแปซิฟกเขตศูนยสูตรรวมทั้งประเทศเปรูและ ประเทศเอกวาดอรมีปริมาณฝนมากกวาคาเฉลี่ย ขณะที่มีความแหงแลงเกิดขึ้นที่อินโดนีเซียอีกทั้งบริเวณเขตรอนของ ออสเตรเลีย (พื้นที่ทางตอนเหนือ) มักจะเริ่มฤดูฝนลาชานอก จากนี้ยังมีความเกี่ยวของเชื่อมโยงกับความผิดปกติของภูมิอากาศ ในพื้นที่ซึ่งอยูหางไกลดวยเชน ความแหงแลงทางตอนใตของแอฟริกา ในฤดูหนาวและฤดูรอนของซีกโลกเหนือ (ระหวางเดือน ธันวาคม – กุมภาพันธ และ เดือนมิถุนายน – สิงหาคม) รูปแบบของฝนและอุณหภูมิหลายพื้นที่ผิดไปจากปกติดวย เชนในฤดู หนาวบริเวณตะวันออกเฉียงใตของแอฟริกาและตอนเหนือของประเทศบราซิลแหงแลงผิดปกติ ขณะที่ทางตะวันตกของประเทศ แคนาดา และตอนบนสุดของอเมริกามีอุณหภูมิสูงผิดปกติ สวนบางพื้นที่บริเวณกึ่งเขตรอนของอเมริกาเหนือและอเมริกาใต บราซิลตอนเหนือถึงอารเจนตินาตอนกลาง มีปริมาณนํ้าฝนผิดปกติ นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลตอการเกิดและการเคลื่อนตัวของพายุหมุนเขตรอนอีกดวย โดยปรากฏการณเอลนีโญไมเอื้อ อํานวยตอการกอตัวและการพัฒนาของพายุหมุนเขตรอนในมหาสมุทรแอตแลนติก ทําใหพายุหมุนเขตรอนในบริเวณที่พี่บอก ไปลดลง ในขณะที่บริเวณดานตะวันตกของประเทศเม็กซิโกและสหรัฐอเมริกามีพายุพัดผานมากขึ้น สวนพายุหมุนเขตรอนใน มหาสมุทรแปซิฟกเหนือดานตะวันตกที่มีการกอตัวทางดานตะวันออกของประเทศฟลิปปนส มีเสนทางเดินของพายุขึ้นไปทาง เหนือมากกวาที่จะเคลื่อนตัวมาทางตะวันตกผานประเทศฟลิปปนสลงสูทะเลจีนใต ประเทศไทยโดยเฉพาะในชวงฤดูรอนและ ตนฤดูฝนมีปริมาณฝนตํ่ากวาปกติมากขึ้น สําหรับอุณหภูมิปรากฏวาสูงกวาปกติทุกฤดูโดยเฉพาะในชวงฤดูรอนและตนฤดูฝน และสูงกวาปกติมากขึ้นในกรณีที่มีขนาดปานกลางถึงรุนแรง อยางไรก็ตามในชวงกลางและปลายฤดูฝนไมสามารถหาขอสรุป

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 75 เกี่ยวกับสภาวะฝนในปเอลนีโญไดชัดเจนซึ่งพี่เชื่อวานองๆทุกคนคงไมอยากใหเกิดเพราะมันจะทําใหประเทศไทยรอน ปรากฏการณลานีญา ปรากฏการณนี้มีผลทําใหอากาศลอยขึ้นและกลั่นตัวเปนเมฆและฝนบริเวณมหาสมุทรแปซิฟก ตะวันตกเขตรอนทําใหประเทศออสเตรเลีย ประเทศอินโดนีเซียและประเทศฟลิปปนสมีแนวโนมที่จะมีฝนมากและมีนํ้าทวม ขณะ ที่บริเวณมหาสมุทรแปซิฟกเขตรอนทางดานภาคตะวันออกมีฝนนอยและแหงแลง นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลไปยังพื้นที่ซึ่งอยูหาง ไกลออกไปดวย ซึ่งพบวาแอฟริกาใตมีแนวโนมที่จะมีฝนมากกวาปกติและมีความเสี่ยงตออุทกภัยมากขึ้นดวยขณะที่บริเวณ ตะวันออกของทวีปแอฟริกาและตอนใตของทวีปอเมริกาใตมีฝนนอยและเสี่ยงตอการเกิดความแหงแลงทางดานประเทศ สหรัฐอเมริกาจะแหงแลงกวาปกติอุณหภูมิพื้นผิวบริเวณเขตรอนโดยเฉลี่ยจะลดลงและมีแนวโนมตํ่ากวาปกติในชวงฤดูหนาว ของซีกโลกเหนือทางตะวันตกเฉียงเหนือของมหาสมุทรแปซิฟก บริเวณประเทศญี่ปุนและเกาหลีมีอุณหภูมิตํ่ากวาปกติ ขณะที่ทางตะวันตกเฉียงใตของมหาสมุทรรวมถึงพื้นที่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของออสเตรเลียมีอุณหภูมิสูงกวาปกติ ทางดานประเทศไทยปริมาณฝนสวนใหญสูงกวาปกติโดยเฉพาะชวงฤดูรอนและตนฤดูฝนเปนระยะที่มีผลกระทบตอสภาวะฝน ของประเทศไทยชัดเจนกวาชวงอื่น ทวาในชวงกลางและปลายฤดูฝนมีผลกระทบตอสภาวะฝน ของประเทศไทยไมชัดเจน หาก พิจารณาดานอุณหภูมิปรากฏวาลานีญามีผลกระทบตออุณหภูมิในประเทศไทยชัดเจนกวาฝนโดยทุกภาคของประเทศไทยมี อุณหภูมิตํ่ากวาปกติทุกฤดู และพบวาลานีญาที่มีขนาดปานกลางถึงรุนแรงสงผลใหปริมาณฝนของประเทศไทยสูงกวาปกติมาก ขึ้นขณะที่อุณหภูมิตํ่ากวาปกติมากขึ้น 2. หินนํ้ามัน (Oil Shale) เปนหินตะกอนที่มีสารประกอบสําคัญ คือ เคอโรเจน แทรกอยูระหวางชั้นหินตะกอนเมื่อนองๆนํา หินนํ้ามันมาสกัดดวยอุณหภูมิที่สูงพอ เคอโรเจนจะสลายตัวใหนํ้ามันหิน ซึ่งหินนํ้ามันนี้นองเชื่อไหมวาเกิดจากการสะสมและ ทับถมตัวของซากพืชและสัตวเล็กๆ ภายใตแหลงนํ้าที่มีภาวะเหมาะสมคืออยูภายใตความกดดันสูงและมีปริมาณออกซิเจนจํากัด ซึ่งหินนํ้ามันมีองคประกอบที่สําคัญ 2 ประเภท (พี่เนนใหวา นองควรเขาใจ และแยกความแตกตางของทั้งสองชนิดดวยนะ) คือ สารประกอบอนินทรีย ไดแก แรธาตุตางๆ ที่ไดจากชั้นหิน ซึ่งประกอบดวยกลุมแรที่สําคัญ 3 กลุม คือ กลุมแรซิลิ เกต กลุมแรคารบอเนต และกลุมแรซัลไฟดและฟอสเฟต สารประกอบอินทรีย ประกอบดวย บิทูเมนและเคอโรเจน นอกจากหินนํ้ามันจะใชเปนเชื้อเพลิงหรือแหลงพลังงานไดแลว ยังสามารถนํามาผลิตเปนนํ้ามันกาด พาราฟน นํ้ามันหลอลื่น ไข แนฟทาลีน และนํ้ามันเชื้อเพลิงไดอีกดวย *** NOTE : 1. สารประกอบอินทรีย คือ สารที่ประกอบที่มีองคประกอบหลักเปน C, H และ O ซึ่งสารประกอบอินทรียสวน ใหญ มักพบในสิ่งมีชีวิต สวนสารประกอบอนินทรีย คือ สารที่มีธาตุอื่นเปนองคประกอบหลัก2. คําวา “องคประกอบหลัก” ใน ที่นี้หมายถึง มี % รอยละโดยมวลรวมกันแลวมีคามากกวาธาตุอื่นๆ 3. ปโตรเลียม (Petroleum) กอนอื่นพี่แนะนําใหนองๆ รูถึงรากศัพทของคําวา Petroleum กันกอนดีกวา รากศัพทของ Petroleum = Petra + Oleum ซึ่ง Petra ก็หมายถึงหิน (Rock) สวน Oleum คือนํ้ามัน (Oil) ดังนั้นปโตรเลียมจึงหมายถึง “นํ้ามันที่อยูในหิน” ปโตรเลียม จึงประกอบไปดวยสารไฮโดรคารบอนเปนหลัก และอาจมีธาตุไนโตรเจน ออกซิเจน และกํามะถัน เปนองคประกอบรวมอยูดวย ซึ่งมีสถานะทั้งในรูปของแข็งและกึ่งของแข็ง (มีชื่อเรียกหลากหลาย) ของเหลว หรือแกส เชน นํ้ามันดิบ (Crude Oil) และแกส ธรรมชาติ (Natural Gas) ตามลําดับดวยเหตุนี้จึงสามารถนํามาใชประโยชนในอุตสาหกรรมปโตรเคมีไดอยางหลากหลาย แต กอนอื่น พี่จะพานองๆ มาเริ่มจากการสํารวจหาแหลงปโตรเลียมกันกอน

76 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya การสํารวจหาแหลงปโตรเลียม ถึงตอนนี้ นองๆ นาจะรูกันแลววา ปโตรเลียมคืออะไร ตัวอยางเชนอะไรบาง พี่จะพานองๆ มารูจักกับการสํารวจหา แหลงปโตรเลียมกันดีกวา แหลงปโตรเลียมสวนใหญจะอยูใตพื้นดิน จึงตองมีการสํารวจและขุดเจาะขึ้นมาใชประโยชน ซึ่งก็มี วิธีการสํารวจอยูหลายวิธี ไมวาจะเปนการสํารวจทางธรณีวิทยา (ทําแผนที่ภาพถายทางอากาศ) การสํารวจทางธรณีฟสิกส (วัด คาความเขมของสนามแมเหล็กโลก) การวัดความโนมถวงของโลก การวัดคลื่นไหวสะเทือนและที่นิยมที่สุดคือ การเจาะสํารวจ เพื่อดูความยากงายของการขุดเจาะ จากนั้นจึงนําเขาสูกระบวนการกลั่นนํ้ามัน นอกจากนี้ยังตองสํารวจหาขอมูลทางดาน วิศวกรรมปโตรเลียมที่เกี่ยวของ เชน ความดันของแหลงปโตรเลียม อัตราการไหล ความสามารถในการผลิตปโตรเลียม และ ชนิดของปโตรเลียมในแหลงสะสมตัวอีกดวย 3.1 นํ้า มันดิบ(Crude Oil) นํ้ามันดิบที่ขุดพบจากการสํารวจนั้น ประกอบไปดวยสารไฮโดรคารบอนเปนหลัก แตก็มีสารประกอบอื่นเจือปนอยูจึง ตองทําการกลั่นแยกนํ้ามันดิบกอนนํามาใชงาน เพื่อใหเปนผลิตภัณฑนํ้ามันสําเร็จรูปชนิดตางๆ ตามตองการ และเหมาะสมตอ การใชประโยชน การกลั่นแยกนํ้ามันดิบ การกลั่นแยกนํ้ามันจะนิยมใชวิธีการกลั่นลําดับสวน (Fractional distillation) โดยนํานํ้ามันดิบมากลั่นในหอกลั่นลําดับ สวน เริ่มจากนํ้ามันดิบจะถูกสงผานเขาไปในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงมาก หลังจากนั้นนํ้ามันดิบจะไหลผานไปในหอกลั่น ซึ่งใน หอกลั่นจะมีถาดเรียงกันเปนชั้น ๆ เมื่อสารไดรับความรอนจนถึงจุดเดือดจะควบแนนและกลั่นตัวลงมาเปนของเหลวในถาดชั้น นั้นๆ โดยชั้นบนสุดจะเปนชั้นที่นํ้ามันมีจุดเดือดตํ่าที่สุดนองๆ สงสัยไหมวา ทําไมถึงเปนเชนนี้ สาเหตุเนื่องจากวา สารที่มีจํานวน คารบอนนอย ทําใหมีจุดเดือดตํ่าและระเหยขึ้นไปไดสูง สวนชั้นถัดมาจะมีจุดเดือดสูงขึ้นเรื่อยๆ ดังรูปแสดงการกลั่นแยกนํ้ามัน ดิบในหอกลั่นลําดับสวนทําใหสามารถแยกชนิดของนํ้ามันดิบออกจากกันได ตามชวงจุดเดือดที่ตางกัน ตามตารางลําดับ ผลิตภัณฑที่ไดจากการกลั่นลําดับสวน หรือ พูดงายๆ ก็คือวา ยิ่งสารที่เล็กยิ่งระเหยไดงาย รูปแสดงการกลั่นแยกนํ้ามันดิบในหอกลั่นลําดับสวน ที่มา : http://chemistryquiz.exteen.com/20081201/fractional-distillation

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 77 ตารางแสดงลําดับผลิตภัณฑที่ไดจากการกลั่นลําดับสวน และประโยขนที่ใช **มุมเล็กๆ ขอเมาทมอย ตารางนี้ พยายามทําความเขาใจนะ ลําดับความคิดใหเปนแลวขอสอบจะเปนเรื่องงาย เชน ระหวาง แก็สหุงตม กับ นํ้ามันหลอลื่น ขอใดมีจุดเดือดตํ่ากวา นองๆ คิดไปพรอมๆ พี่นะ แก็สหุงตมมีสถานะเปนแก็ส นํ้ามันหลอลื่นมี สถานะเปนของเหลว แก็สยอมระเหยไดงายกวาของเหลว สารที่ระเหยไดงายกวาแสดงวาเปนสารที่ตัวเล็กกวา ดังนั้นแก็ สหุงตมจึงมีจุดเดือดตํ่ากวานํ้ามันหลอลื่นนั่นเอง เรื่องนี้ขอเนนอีกรอบ พยายามลําดับความคิดใหเปน เกร็ดความรูเพิ่มเติม** • คุณสมบัติพื้นฐานของแกสที่นองควรรูไดแก 1. คาความรอน (Heating Value) หมายถึงปริมาณความรอนที่เชื้อเพลิงที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส คายออก มาจากการทําปฏิกริยากับออกซิเจนและแกสไอเสียที่เกิดจากการเผาไหมถูกทําใหกลับมามีอุณหภูมิ 25 องศา เซลเซียสเหมือนเดิม 2. คาความถวงจําเพาะ (Specific Gravity) อากาศที่นองๆ รูจักกันดีนองมีคาความถวงจําเพาะเทากับ 1 ดังนั้น แกสที่มีคาความถวงจําเพาะมากกวา 1.0 เปนแกสที่มีความหนาแนนมากกวาอากาศ ซึ่งเมื่อรั่วไหลออกสู บรรยากาศในปริมาณมาก จะไหลลงไปที่พื้น แตจะลอยอยูเรี่ยๆ กับพื้น และคอยๆ กระจายออกสูบรรยากาศ อยางชาๆ 3. ความดันไอ )Vapour Pressure) คือ คาความดันของของเหลวที่ไดรับความรอนจนกระทั่งเกิดการเดือด 4. ความสามารถในการติดไฟ (Flammability) คาที่แสดงถึงความสามารถในการติดไฟ ยิ่งมีคามาก แสดงวา สามารถเกิดการติดไฟไดงาย 5. จุดติดไฟอัตโนมัติ (Autoignition Temperature) การที่เชื้อเพลิงจะเกิดการติดไฟหรือเผาไหมได จะตองมี จํานวนคารบอน ประเภท ประโยชน จุดเดือด (o C) 1 – 4 แกสปโตรเลียม แนฟทาเบา แนฟทาหนัก นํ้ามันเบนซิน นํ้ามันเบนซิน, ใชทําตัวทําละลาย แกสหุงตม, เชื้อเพลิง < 30 30 - 110 65 - 170 170 - 250 5 – 7 6 – 12 10 – 14 14 – 19 19 – 35 มากกวา 35 มากกวา 35 มากกวา 35 นํ้ามันเตา บิทูเมน นํ้ามันหลอลื่น ไข นํ้ามันหลอลื่น นํ้ามันหลอลื่น ใชกับเครื่องยนตเรือเดินสมุทร, เครื่องกําเนิดไฟฟาขนาดใหญ ยางมะตอย > 350 > 500 > 500 > 500 นํ้ามันกาด นํ้ามันดีเซล เชื้อเพลิงเครื่องยนต, ใชกับ เครื่องกําเนิดไฟฟา 250 - 340 ใชกับตะเกียง, เชื้อเพลิง

78 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya องคประกอบ 3 ประการ คือ เชื้อเพลิง อากาศและพลังงาน (ความรอนหรือเปลวไฟ) แตเมื่อเชื้อเพลิงผสมกับ อากาศและมีอุณหภูมิสูงเพียงพอก็จะสามารถเผาไหมไดเองโดยไมตองมีประกายไฟ • คําวา แกสหุงตมนองๆ อาจจะยังไมคุน แตหากพี่บอกวา แก็ส LPG (Liqueified Petroleum Gas) นองๆ นาจะรูจักกันมากกวา นองรูหรือไมวาแก็ส LPG ประกอบดวยแกสโพรเพน (Propane) และแกสบิวเทน (Butane) เปนสวนประกอบหลักและจะบรรจุ ในสภาพเปนของเหลวโดยการอัดใหมีความดัน ประมาณ 100 - 130 ปอนดตอตารางนิ้วกระบวนการเกิดของแก็ส LPG เกิดได 2 วิธี คือ 1. ผลิตจากกระบวนการแยกแกสของแกสธรรมชาติ 2. ผลิตจากกระบวนการกลั่นนํ้ามันในโรงกลั่นนํ้ามันตางๆ • คําวา NGV (Natural Gas for Vehicle) ที่นองรูจักกันคือ กาซธรรมชาติสําหรับยานยนต ซึ่งมีคุณสมบัติที่สําคัญ คือ 1. สัดสวน ของคารบอนใน NGV นอยกวาเชื้อเพลิงชนิดอื่น และมีคุณสมบัติเปนกาซทําใหการเผาไหมสมบูรณ มากกวาเชื้อเพลิงชนิดอื่น และปริมาณไอเสียที่ปลอยออกจากเครื่องยนตใชกาซธรรมชาติมีปริมาณตํ่ากวาเชื้อเพลิงชนิดอื่นซึ่งเปนการชวยโลกทางหนึ่ง ที่นองๆสามารถทําได 2. เปนเชื้อเพลิงที่สะอาดไมกอใหเกิดควันดําหรือสารพิษที่เปนอันตรายตอสุขภาพของประชาชน ตัวอยางขอสอบ ขอใดคือเหตุผลหลักที่ผูประกอบการใชการกลั่นลําดับสวนแทนการกลั่นแบบธรรมดาในการกลั่นนํ้ามันดิบ 1. ในนํ้ามันดิบมีสารที่มีจุดเดือดใกลเคียงกันจึงแยกดวยการกลั่นแบบธรรมดาไมได 2. การกลั่นลําดับสวนจะไมมีเขมาที่เกิดจากการเผาไหมไมสมบูรณ 3. การกลั่นแบบธรรมดาตองใชเชื้อเพลิงมากกวาการกลั่นลําดับสวน 4. การกลั่นแบบธรรมดาจะไดสารปรอทและโลหะหนักออกมาดวย เฉลยขอ 1 การกลั่นนํ้ามันดิบจะใชวิธีการกลั่นลําดับสวน เนื่องจากมีสารที่มีจุดเดือดใกลเคียงกัน ทําใหไมสามารถแยกไดดวย การกลั่นแบบธรรมดา ตัวอยางขอสอบ สมบัติของตัวทําละลายในอุตสาหกรรมเคมีที่ไดจากการกลั่นปโตรเลียมขอใดถูกตอง 1. ประกอบดวยสารไฮโดรคารบอนที่มีจํานวนคารบอนนอยกวา 5 อะตอม 2. เปนสารไฮโดรคารบอนที่ละลายนํ้าได 3. มีจุดเดือดสูงกวานํ้ามันดีเซล 4. มีสถานะเปนของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติ เฉลยขอ 4 มีสถานะเปนของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติเพราะตัวทําละลายในอุตสาหกรรมเคมีจะตองเปนของเหลวที่ อุณหภูมิและความดันปกติจึงสามารถใชงานได ตัวอยางขอสอบ จากภาพการกลั่นนํ้ามันปโตรเลียม

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 79 a. จํานวนอะตอมของคารบอน A มากกวา B b. จุดเดือดและความหนืดของ A มากกวา C c. เปนกระบวนการแยกทางกายภาพดวยการกลั่นแบบลําดับสวน จงพิจารณาขอความ ขอใดผิด 1. ขอ a และ b เทานั้น 2. ขอ a และ c เทานั้น 3. ขอ b และ c เทานั้น 4. ขอ a, b และ c เฉลยขอ 1 ขอ a และ b เทานั้นจากภาพพี่เชื่อวานองๆ นาจะทราบวาเปนการกลั่นลําดับสวน ที่เมื่ออุณหภูมิมากขึ้นจะทําให นํ้ามันที่มีจุดเดือดตํ่า ความหนืดนอย มวลโมเลกุลตํ่า หรือจํานวนอะตอมของคารบอนนอยกวานั้นจะสามารถระเหยขึ้นไปไดสูงกวา นํ้ามันที่ควรรูจัก ตอนนี้พี่จะพานองๆ มาทําความรูจักกับนํ้ามันกันตอดีกวา นํ้ามันมีอยูดวยกันหลายประเภท ทั้งที่ไดมาจากการกลั่นแยก นํ้ามันดิบ และที่คิดคนขึ้นมาใหมจากเทคโนโลยีขั้นสูง ดังนั้นนองๆ จึงควรรูจักและเลือกใชใหเหมาะสมกับการใชงาน (ถึงตอนนี้ พี่อยากจะใหนองๆ สังเกตดูวา ที่บานของนองๆ ใชนํ้ามันชนิดไหนกันบาง แลวเรามาดูคุณสมบัติของนํ้ามันแตละ ประเภทกันเลย) นํ้ามันเบนซินหรือแกสโซลีน เปนเชื้อเพลิงที่ระเหยไดงาย ไดมาจากการกลั่นนํ้ามันดิบในโรงกลั่นในประเทศไทยนิยม ใชเปนเบนซิน 91 และเบนซิน 95 นํ้ามันดีเซลแบงเปน 2 ชนิด คือ นํ้ามันดีเซลหมุนเร็วหรือโซลา ใชกับเครื่องยนตที่มีความเร็วรอบสูงเกิน 1,000 รอบตอนาที เชน รถยนตเครื่องยนตดีเซล นํ้ามันดีเซลหมุนชาหรือขี้โล ใชกับเครื่องยนตที่มีความเร็วรอบตํ่ากวา 1,000 รอบตอนาที เชน เครื่องจักรโรงงาน เครื่องยนต เดินทะเล แกสโซฮอลมาจากคําวา Gasoline + alcohol เปนเชื้อเพลิงที่เกิดจากการผสมระหวางนํ้ามันเบนซินกับเอทานอล แกส โซฮอลถูกพัฒนาขึ้นเพื่อเปนพลังงานทางเลือกทดแทนนํ้ามันเบนซิน โดยมีการเผาไหมที่สมบูรณขึ้น เนื่องจากโครงสรางทาง เคมีของแอลกอฮอล ทําใหลดมลพิษในอากาศ อีกทั้งแกสโซฮอลมีราคาตํ่ากวานํ้ามันเบนซินโดยทั่วไป ***NOTE : นองๆ มักจะเห็นตามปมนํ้ามันเวลาคุณพอคุณแมเติมนํ้ามัน เชน Gasohol E20 นองๆ รูหรือไมวา คําวา E20 หมาย ถึงนํานํ้ามันเบนซิน มาผสมกับเอทานอลบริสุทธในอัตราสวน 80 : 20 รึพูดงายๆ คือ เบนซิน 80 สวนผสมกับเอทานอลบริสุทธ 20 สวนนั่นเอง ดีโซฮอล มาจากคําวา Diesel + alcohol เปนเชื้อเพลิงที่เกิดจากการผสมระหวางนํ้ามันดีเซลกับเอทานอลพบวาดีโซ ฮอลสามารถลดควันดําไดรอยละ 50 แตมีตนทุนการผลิตที่มีราคาแพง จึงไปผลิตไบโอดีเซลแทน ไบโอดีเซลจัดเปนสารประเภทเอสเทอร ที่ผลิตจากนํ้ามันพืช นํ้ามันสัตว ผานกระบวนการทรานสเอสเตอริฟเคชัน (Transesterification Process) โดยใชนํ้ามันทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอล ซึ่งไบโอดีเซลถือเปนพลังงานทดแทนดีเซลได เปนอยางดี การบอกคุณภาพของนํ้ามัน เลขออกเทน ใชบอกคุณภาพนํ้ามันเบนซิน ซึ่งเปนคาตัวเลขที่แสดงเปนรอยละโดยมวลของไอโซออกเทนในของผสม ระหวางไอโซออกเทนและเฮปเทนหรือ เปอรเซ็นตของไอโซออกเทนในสวนผสมระหวางไอโซออกเทนและเฮปเทน ซึ่งแสดง ถึงความสามารถในการตอตานการชิงจุดระเบิดของเครื่องยนต

80 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya โครงสรางของไฮโดรคารบอนที่เปนกิ่งจะมีคุณคาดีกวาโครงสรางแบบโซตรง และสามารถกําหนดเลขออกเทนได ดังนี้ - เลขออกเทน 100 คือ นํ้ามันเบนซินที่มีสมบัติในการเผาไหมไดดีเหมือนกับไอโซออกเทน - เลขออกเทน 0 คือ นํ้ามันเบนซินที่มีสมบัติในการเผาไหมเหมือนกับเฮปเทน **NOTE : 1. นํ้ามันเบนซินคาออกเทน 87 มีสีเขียวนําไปใชกับมอเตอรไซดเครื่องยนตสองจังหวะ และรถยนตที่มีเครื่องยนตเบนซิน รุนเกาที่มีกําลังอัดในหองเผาไหมนอยกวา 8.5 ตอ 1 2. นํ้ามันเบนซินคาออกเทน 91 มีสีแดงนําไปใชกับรถยนตที่มีเครื่องยนตสี่จังหวะและมีกําลังอัดในหองเผาไหมตั้งแต 8.5 - 10.0 ตอ 1 3. นํ้ามันเบนซินคาออกเทน 95 มีสีเหลืองนําไปใชกับรถยนตที่มีเครื่องยนตเบนซินสี่จังหวะและมีกําลังอัดในหองเผา ไหมมากกวา 10.0 ตอ 1 4. การใชนํ้ามันที่มีคาออกเทนสูงกวาคาที่กําหนดไวบนยานพาหนะ ไมทําใหเครื่องมี กําลังเพิ่มขึ้น หรือ ขับไดเร็วขึ้นแต อยางใด เพียงแตจะเพิ่มคาใชจายใหมากกวาตางหาก 5. การใชนํ้ามันที่มีคาออกเทนตํ่ากวาที่กําหนดไวบนยานพาหนะ อาจทําใหเครื่องยนตเสียหายได 6. ความแรงของยานพาหนะ ไมขึ้นกับชนิดของนํ้ามัน แตขึ้นกับสภาพการใชงาน การดูแลบํารุงรักษา และสภาพ เครื่องยนตในขณะนั้น เชน นํ้ามันเบนซินที่มีเลขออกเทน 95 จะมีสมบัติการเผาไหมเชนเดียวกับเชื้อเพลิงที่เกิดจากการผสมไอ โซออกเทนรอยละ 95 กับเฮปเทนรอยละ 5 โดยมวล การเพิ่มเลขออกเทนใหนํ้ามันเบนซิน หากตองการใหคุณภาพนํ้ามันดีขึ้นคือ ตองมีเลขออกเทนสูงขึ้น มีวิธีการเติมสารเพิ่มเลข ออกเทนได 2 วิธี คือ 1. เติมเตตระเมทิลเลด (TML : [Pb (CH3 ) 4 ]) หรือ เตตระเอธิลเลด (TEL : [Pb (CH3 CH2 ) 4 ]) ลงในนํ้ามันเบนซิน ทําให นํ้ามันมีเลขออกเทนสูงขึ้น แตจะกอใหเกิดสารปรอท (Pb)เปนสารมลพิษตามมา 2. เติม เมทิลเทอรเทียรีบิวทิลอีเทอร (Methyl Tertiary Butyl Ether ; MTBE) อาจเรียกกันวา นํ้ามันไรสารตะกั่ว หรือยู แอลจี (Unleaded gasoline ; ULG) ทําใหนิยมใช MTBE มากกวา TEL, TML เพราะไมเกิดมลภาวะในภายหลัง MTBE

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 81 เลขซีเทนใชบอกคุณภาพนํ้ามันดีเซล ซึ่งเปนคาตัวเลขที่แสดงเปนรอยละโดยมวลของซีเทน ในของผสมระหวางซี เทนและแอลฟาเมทิลแนฟทาลีน ซึ่งเกิดการเผาไหมหมด กําหนดเลขซีเทนได ดังนี้ - เลขซีเทน 100 คือ นํ้ามันดีเซลที่มีสมบัติในการเผาไหมดีเหมือนกับซีเทน - เลขซีเทน 0 คือ นํ้ามันดีเซลที่มีสมบัติในการเผาไหมเหมือนกับแอลฟาเมทิลแนฟทาลีน สรุปการบอกคุณภาพของนํ้ามัน **มุมเล็กๆ ขอเมาทมอย อยาลืมจําสูตรเคมีตางๆ นะ สําคัญมากสําหรับบทนี้ เพราะถานองจําสูตรได โครงสรางกเขียนได ชิวๆ เลย ตัวอยางขอสอบ ถาผสมนํ้ามันเบนซิลที่มีคาออกเทนเทากับ80 กับไอโซออกเทน ดวยอัตราสวน 3:1 จะทําใหไดนํ้ามันเบนซิลที่มีคาออกเทนเปน เทาใด 1. 95 2. 87 3. 85 4. 83 เฉลย ขอ3 มีคาออกเทน 85 โดยคิดจาก ถานํ้ามันมีคาออกเทน 300 สวน จะมีคุณภาพเหมือนไอโซออกเทน 240 สวน และถา มีคาออกเทน 100 สวนจะไดวามีคุณภาพเหมือนไอโซออกเทน100 สวน (อัตราสวน 3 : 1) จากนั้นผสมกันเปน 400 สวน จะมี ไอโซออกเทน 240+100 = 340 สวน เทียบไดเปน (340/400)*100 = 85 ตัวอยางขอสอบ นํ้ามันเบนซินชนิด 1 และ 2 มีเลขออกเทน 95 และ 75ตามลําดับ มีองคประกอบเปนสารที่มีโครงสรางในรูป A และ B เลขออกเทน – คุณภาพนํ้ามันเบนซิน เลขซีเทน – คุณภาพนํ้ามันดีเซล A B

82 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya พิจารณาขอความตอไปนี้ ก. นํ้ามันเบนซิน 1 มีสาร B มากกวาเบนซิน 2 ข. นํ้ามันเบนซิน 1 มีสาร A 95 สวน แตเบนซิน แตเบนซิน 2 มีสาร A เพียง 75 หนวย ค. สาร B ทําใหประสิทธิภาพการเผาไหมของนํ้ามันเบนซิน 1 มากกวาเบนซิน 2 ง. การเติมสาร B ลงในนํ้ามันเบนซิน 1 และ 2 เปนการเพิ่มคุณภาพ เพราะเลขออกเทนสูงขึ้น ขอใดถูก 1.ข เทานั้น 2. ก, ค และ ง เทานั้น 3.ข, ค และ ง เทานั้น 4. ก, ข, ค และ ง เฉลยขอ 2 ก, ค และ ง เทานั้นที่ถูกตอง เนื่องจากสาร A คือ เฮปเทน และสาร B คือไอโซออกเทน การปรับคุณภาพนํ้ามัน 1. กระบวนการแตกสลาย (Cracking) แตกโมเลกุลขนาดใหญเปนโมเลกุลขนาดเล็กโดยใชความรอนตัวเรงปฏิกิริยาและ ความดันตํ่า C 10 H 22 C 8 H 16 + C 2 H 6 2. รีฟอรมมิง (Reforming) การเปลี่ยนรูปแบบโครงสรางสาร เชน โซตรงเปลี่ยนเปนโซกิ่ง หรือ โครงสรางแบบวงเปลี่ยน เปนอะโรมาติก โดยใชความรอนตัวเรงปฏิกิริยา 3. แอลคิเลชัน (Alkylation) เปนการรวมโมเลกุลของแอลเคนกับแอลคีนใหยาวขึ้นหรือมีกิ่งมากขึ้น Catalyst heat Catalyst heat H2 SO4 +

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 83 4. โอลิโกเมอไรเซชัน (Oligomerization) เปนการรวมตัวของโมเลกุลเล็กๆ ที่ยังไมอิ่มตัว (มีพันธะคู หรือ พันธะสาม) โดยใช ความรอนหรือตัวเรงปฏิกิริยาและเกิดเปนผลิตภัณฑที่ยังมีพันธะคูเหลืออยู 3.2 แกสธรรมชาติ(Natural Gas) แกสธรรมชาติ มีลักษณะเปนแกสที่ไมมีสีไมมีกลิ่น และมีสถานะเปนแกสที่อุณหภูมิและความดันปกติ โดยเกิดจากการ ทับถมและแปรสภาพของอินทรียสารในชั้นหินใตผิวโลก แกสธรรมชาตินี้จะประกอบไปดวยสารประกอบไฮโดรคารบอนหลาย ชนิดเชน มีเทน (CH4 ) อีเทน (C2 H6 ) โพรเพน(C3 H8 ) บิวเทน (C4 H10) ฯลฯ รวมถึงยังมีสารประกอบอื่นที่ไมใชไฮโดรคารบอน เชน นํ้า (H2 O) คารบอนไดออกไซด (CO2 ) ไฮโดรเจนซัลไฟด (H2 S) และไอปรอท (Hg) ปนอยูดวย จึงตองนํามาผานกระบวนการ แยกแกสธรรมชาติตอไป การแยกแกสธรรมชาติ การแยกแกสธรรมชาติ ทําเพื่อแยกสารที่ไมตองการออก จากนั้นนําแกสผสมที่ผานการแยกแกสที่ไมตองการออกแลวไปเพิ่ม ความดันและลดอุณหภูมิจนกลายเปนของเหลว และนําเขาสูหอกลั่นเพื่อแยกแกสตางๆ สามารถสรุปเปนขั้นตอนได ดังนี้ 1. แยกแกสเหลวออกจากแกสธรรมชาติ โดยผานหนวยแยกของเหลว 2. ผานแกสไปยังหนวยกําจัดปรอท เนื่องจากไอปรอทมีผลตอการสึกกรอนของระบบทอแกสและเครื่องมือตางๆ 3. ผานแกสไปยังหนวยกําจัดแกสคารบอนไดออกไซด โดยใหทําปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด (KOH) 4. ผานแกสไปยังหนวยกําจัดความชื้น นั่นคือกําจัดไอนํ้า โดยใชสารดูดซับที่มีรูพรุนสูงและสามารถดูดซับนํ้าออกจาก แกสได 5. ทําใหแกสเปลี่ยนสถานะเปนของเหลว โดยการเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิลง นําแกสเหลวที่ได ไปรวมกับแกส เหลวที่แยกไวในขั้นตอนที่ 1 6. ผานไปยังหอกลั่นเพื่อแยกแกสมีเทน โพรเพน และบิวเทนตามลําดับโดยการเพิ่มอุณหภูมิ ผลิตภัณฑที่ไดจากแกสธรรมชาติ 1. มีเทน (Methane) เปนสารที่มีอยูมากในแกสธรรมชาติ ใชเปนเชื้อเพลิงสําหรับการ ผลิตกระแสไฟฟาหรือเปน เชื้อเพลิงรถยนตและใชผลิตสารที่สําคัญของโรงงาน อุตสาหกรรม เชน ผลิตกาว ปุยเคมีแอมโมเนีย เปนตน 2. อีเทน (Ethane) ใชผลิตเชื้อเพลิง และการผลิตพลาสติกในอุตสาหกรรมปโตรเคมี 3. โพรเพน (Propane) ใชสําหรับผลิตพลาสติกในอุตสาหกรรมปโตรเคมี 4. บิวเทน (Butane) ใชเปนวัตถุดิบในการผลิตยางเทียมและไนลอน 5. เพนเทน (Pentane) ใชในการผลิตปุยและเมทานอล 6. คารบอนไดออกไซด (Carbon dioxide) ใชในการถนอมอาหาร,ผลิตนํ้าอัดลมหรือ ผลิตนํ้าแข็งแหง 7. แกสโซลีนธรรมชาติ (Natural Gasoline ; NGL) ประกอบดวยแกสเพนเทน เฮกเซนและสารประกอบอื่น ๆ ที่มี คารบอนผสมอยูตั้งแต C5 H12 ขึ้นไป โดยแกสชนิดนี้สามารถนํามากลั่นเปนนํ้ามันเบนซิน เปนวัตถุดิบสําหรับเปนตัวทําละลาย และใชในโรงงานอุตสาหกรรมปโตรเคมีได +

84 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 8. แกสปโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas ; LPG) ประกอบดวยแกสโพรเพนและบิวเทน ใชเปนเชื้อเพลิง ในการหุงตมในอุตสาหกรรมและครัวเรือน อีกทั้งยังใชเปนเชื้อเพลิงสําหรับรถยนตและโรงงานอุตสาหกรรมไดดวย 4. ปโตรเคมีภัณฑ ตอนนี้พี่เชื่อวา นองๆคงเชี่ยวชาญในความรูพื้นฐานของทั้งแก็ส และนํ้ามัน ชนิดตางๆ แลว ดังนั้น พี่จะพานองๆ มา รูจักกับคําวา ปโตรเคมีภัณฑกันดีกวา ปโตรเคมีภัณฑเปนการนําผลิตภัณฑที่ไดจากการแยกนํ้ามันดิบและแกสธรรมชาติ มาใช เปนสารตั้งตนในอุตสาหกรรมปโตรเคมี โดยสามารถแบงไดเปน 2 ประเภท ดังนี้ 1. อุตสาหกรรมขั้นตน เปนการนําสารประกอบไฮโดรคารบอนที่ไดจากแกสธรรมชาติหรือนํ้ามันดิบมาผลิตสารโมเลกุลขนาด เล็กที่เรียกวา มอนอเมอร (monomer) เชน อีเทนและโพรเพนผลิตเอทิลีนและโพรพิลีน แนฟทาผลิตเบนซีน โทลูอีน และไซลีน เบนซีนทําปฏิกิริยากับเอทิลีนไดเปนสไตรีนที่ใชผลิตพอลิสไตรีน 2. อุตสาหกรรมขั้นตอเนื่อง เปนการนํามอนอเมอรที่ไดจากอุตสาหกรรมขั้นตนมาผลิตสารโพลิเมอร (Polymer) ซึ่งกลายเปน โมเลกุลขนาดใหญขึ้น ผลิตภัณฑจากอุตสาหกรรมตอเนื่องนี้ จะนําไปใชเปนสารตั้งตนในอุตสาหกรรมตางๆ ตอไป 5. มลพิษจากปโตรเคมีภัณฑ เชื่อไหมวา นองๆ ทุกคนก็เคยเปนผูสรางมลพิษที่เกิดจากผลิตภัณฑปโตรเคมีภัณฑ ทําไมพี่ถึงพูดเชนนี้ เพราะชีวิต ประจําวันของคนเราไมสามารถเลี่ยงจากการสรางมลพิษได ดังนั้นพี่จะพานองๆ มารูถึงผลกระทบตอสิ่งแวดลอมกันกอน ผลก ระทบตอสิ่งแวดลอมเกิดจากการเผาไหมถานหินหรือปโตรเลียมเปนสิ่งที่มนุษยใชเปนประจําในทุกๆ วัน ไมวาจะเปนการใชนํ้ามัน หรือแกสในการเดินทางหรือขนสง การผลิตกระแสไฟฟา การทําผลิตภัณฑตางๆ เชนการผลิตยา พลาสติก และสบู จึงเกิดเปน มลพิษสูสิ่งแวดลอมเปนจํานวนมาก ทั้งที่เกิดจากการผลิตและการใชปโตรเคมี โดยมีสาเหตุหลักอยู 2 ประการ คือ การเพิ่ม จํานวนของประชากรและความเจริญกาวหนาทางเทคโนโลยี ซึ่งสามารถจําแนกมลพิษออกไดเปน 3 ทาง ไดแก 1. มลพิษทางอากาศ พี่เชื่อวา นองๆ ทุกคนเคยสรางมลพิษทางอากาศแนนอน อากาศที่มีสารเจือปนอยูในปริมาณที่สูงกวาระดับปกติเปน เวลานาน และทําใหเกิดอันตรายแกมนุษย สัตว พืช หรือทรัพยสินตางๆ มีทั้งมลพิษที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เชน ไฟไหม ภูเขาไฟระเบิด แผนดินไหว และที่เกิดจากการกระทําของมนุษย ไดแก มลพิษจากทอไอเสียของรถยนต การใชสารทําความเย็น การผลิตในขั้นตางๆ จากกระบวนการในโรงงานอุตสาหกรรม การเผาขยะ เปนตน แกสคารบอนไดออกไซด(CO2 ) มาจากการเผาไหมเชื้อเพลิงตางๆ เมื่อปลอยสูชั้นบรรยากาศในปริมาณมาก จะเกิด ปรากฏการณเรือนกระจก เนื่องจากจะเก็บความรอนบางสวนไวในโลกไมใหสะทอนกลับสูบรรยากาศทั้งหมด จนกลายเปนภาวะ โลกรอน แกสคารบอนมอนอกไซด (CO) เปนแกสที่ไมมีสี ไมมีกลิ่น เกิดจากการเผาไหมที่ไมสมบูรณเชื้อเพลิงของรถยนต สามารถเขาสูรางกายไดทางลมหายใจ เมื่อรวมตัวกับฮีโมโกลบิน จะขัดขวางการลําเลียงและขนสงกาซออกซิเจนของเลือดไป ยังสวนตางๆของรางกาย จนมีภาวะเลือดเปนกรดและอาจถึงขั้นเสียชีวิตได แกสซัลเฟอรไดออกไซด (SO2 ) เปนแกสที่ไมมีสี แตมีกลิ่นฉุนกอใหเกิดอันตรายตอระบบทางเดินหายใจ และเปน สาเหตุของฝนกรด (pH ตํ่ากวา 5.6) ซึ่งจะทําลายระบบนิเวศน ปาไม และแหลงนํ้า รวมถึงการกัดกรอนทําลายสิ่งกอสรางและ โบราณสถาน แกสไนตริกออกไซด (NO) และแกสไนโตรเจนไดออกไซด (NO2 ) เกิดจากการสันดาปของเชื้อเพลิงที่มีไนโตรเจนเปน องคประกอบหรือมาจากแหลงอุตสาหกรรม ซึ่งเปนอันตรายตอระบบทางเดินหายใจ โลหะผุกรอน เปนสาเหตุของฝนกรด และ

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 85 ทําใหพืชผลเสียหายและสีซีดจาง สารประกอบไฮโดรคารบอน มาจากการเผาไหมเชื้อเพลิงไมหมด มีผลตอระบบทางเดินหายใจ สารคลอโรฟลูออโรคารบอน (Chlorofluorocarbon; CFC) เปนสารใชทําความเย็น สารขับดันในกระปองสเปรย และ สารในอุตสาหกรรมโฟม สาร CFC ทําลายชั้นโอโซนในบรรยากาศและทําใหเกิดปรากฏการณเรือนกระจก 2. มลพิษทางนํ้า นํ้าเสีย คือ นํ้าที่มีสิ่งเจือปน ซึ่งมาจากแหลงกําเนิดตางๆ ไดแก อาคารบานเรือนชุมชนโรงงานอุตสาหกรรมและการ ทําการเกษตร สวนสารที่ทําใหเกิดมลพิษทางนํ้า ไดแก สารอินทรีย ฟอสเฟต และนํ้ามัน โดยเฉพาะนํ้ามันถือเปนสวนที่เกี่ยวของ กับอุตสาหกรรมปโตรเลียมโดยตรง เมื่อไหลลงสูแหลงนํ้าจะลอยอยูบนผิวนํ้า ทําใหออกซิเจนในอากาศไมสามารถละลายลงสู แหลงนํ้าได สัตวนํ้าในบริเวณนั้นจึงขาดออกซิเจนและตายลงในที่สุด การบอกคุณภาพนํ้า DO (Dissolved Oxygen) คือ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยูในนํ้า ซึ่งควรจะมีคา DO ไมนอยกวา 3 mg/dm3 BOD (Biological Oxygen Demand) คือ ปริมาณออกซิเจนที่แบคทีเรียใชยอยสลายสารอินทรียในนํ้า มีคาไมควรเกิน 100 mg/dm3 COD (Chemical Oxygen Demand) คือ ปริมาณออกซิเจนที่สารเคมีใชในการยอยสลายสารอินทรียในนํ้า ซึ่งควร มีคานอยๆ 3. มลพิษทางดิน มลพิษดานสุดทายนี้ คือ ปญหามลพิษของดินซึ่งเกิดจากการทําลายสมดุลทางธรรมชาติจนกอใหเกิดมลภาวะทางภาค พื้นดิน ดินเปนอนุภาคที่มีขนาดเล็ก อีกทั้งสามารถฟุงกระจายไปในอากาศความรุนแรงของมลพิษทางดินขึ้นอยูกับอนุภาคดิน นั้นมีองคประกอบอยางไรสภาพทางอุตุนิยมวิทยา สภาพพื้นที่ เปนตนหากอนุภาคดินถูกพัดพาไปยังแหลงนํ้าดินที่เปนมลสาร จะกอใหเกิดปญหามลพิษทางนํ้า โดยตรงทั้งทางคุณภาพและปริมาณ อีกทั้งยังกอใหเกิดปญหาโดยออมเมื่ออนุภาคดินนั้นมี ธาตุอาหารที่สงเสริมการเจริญเติบโตของพืชนํ้า กอใหเกิดภาวะขาดออกซิเจนในแหลงนํ้าสัตวนํ้าในแหลงนํ้านั้นไดรับผลกระทบ เกิดกลิ่นเหม็นของกาซไขเนา (hydrogen sulfide, H2 S) อันตรายของมลภาวะทางดินตอสิ่งมีชีวิต ไดแก 1. อันตรายตอมนุษย ตัวอยางเชนพิษของสารประกอบไนเทรตไนไทรตในยาปราบศัตรูพืช จากนํ้าดื่ม นํ้าใชในแหลง เกษตรกรรมและจากผลผลิตทางการเกษตร เชน ผัก ผลไม จนถึงระดับที่เปนพิษตอรางกายได 2. อันตรายตอสัตว สัตวที่หากินในดินจะไดรับพิษจากการสัมผัสสารพิษในดินโดยตรงและจากการบริโภคอาหารที่มีสาร พิษปะปนอยู 3. อันตรายตอพืชและสิ่งมีชีวิตในดิน พืชจะดูดซึมสารพิษเขาไป ทําใหเจริญเติบโตผิดปกติ ผลผลิตตํ่า หรือเกิดอันตราย และการสูญพันธุขึ้น จากการศึกษามลพิษทางดานตางๆ ไป นองๆ รูสึกเหมือนพี่ไหมวา ชีวิตคนเรานี่อยูไมหางไกลจากมลพิษเลย ดังนั้นทาง ที่ดีที่สุด พวกเราจึงควรดูแลรักษาสุขภาพใหดีอยูเสมอ ออกกําลังกายเปนประจํา ทานอาหารที่มีประโยชนใหครบ 5 หมู และ ถูกสุขอนามัย เทานี้นองก็จะสามารถดํารงชีวิตอยูในสังคมที่มีแตมลพิษไดอยางสบายๆ นองๆ สามารถศึกษาเพิ่มเติมไดที่ Tag : สอนศาสตร เคมี เชื้อเพลิง ซากดึกดําบรรพ ถานหิน ปโตเลียม ผลิตภัณฑเคมี แกสธรรมชาติ นํ้ามัน

86 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya • 16 : ปโตเลียมและพอลิเมอร http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-1 • สอนศาสตร เคมี ม.ปลาย : เชื้อเพลิง ซากดึกดําบรรพและผลิตภัณฑ http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-2 • เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ และผลิตภัณฑ ตอนที่ 1 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-3 • เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ และผลิตภัณฑ ตอนที่ 2 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-4 • เชื้อเพลิงซากดึกดําบรรพ และผลิตภัณฑ ตอนที่ 3 http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-5 • แกสธรรมชาติ (Natural Gasses) http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-6 • นํ้ามันดิบ (Oil) http://www.trueplookpanya.com/book/m6/onet-chemistry/ch4-7

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 87 บทที่ 5 พอลิเมอร (Polymer) Introduction ในบทผานๆ มา สารเคมีที่นองๆ พบเจอ มักจะเปนสารเคมีเพียงตัวใด ตัวหนึ่ง อาจจะตัวเล็ก ตัวใหญปะปนกันไป แต ในบทนี้ สารเคมีที่นองๆ จะไดพบ ไมเพียงแตจะเปนสารเคมีที่มีโครงสรางขนาดใหญ แตพี่ขอบอกวา มันใหญมากเลยทีเดียว จนไมสามารถเขียนเต็มๆ ได ทางเดียวที่นองจะเขียนสูตรโครงสรางของสารจําพวกนี้ได คือ นองตองเขียนอยางยอ และที่ สําคัญสารประเภทนี้ อยูรอบๆตัวนองทั้งนั้นเลย ซึ่งพี่ขอเรียกสารเหลานี้วาเปนสารตระกูล “พอลิเมอร” กอนที่จะเขาสูบท เรียน พี่อยากใหนองๆลองพิจารณาถึงสิ่งรอบตัววา นองๆ คิดวาสิ่งรอบตัวนองนั้น มีสิ่งใดบางที่นาจะจัดเปนสารตระกูล พอ ลิเมอร Outlines 1. ความหมาย และชนิดของพอลิเมอร 2. ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร 3. โครงสรางและสมบัติของพอลิเมอร 4. พลาสติก 5. เสนใย 6. ยาง 7. ความกาวหนาทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมพอลิเมอร 1. ความหมายและชนิดของพอลิเมอร พอลิเมอร คือ สารที่มีนํ้าหนักมวลโมเลกุลสูง สามารถพบไดในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และนํามาใชประโยชนตอการดํารงชีวิตของ มนุษยไดมาก อีกทั้งยังมีบทบาทสําหรับกระบวนการในอุตสาหกรรมตางๆ เชน พลาสติก ยางพารา และเสนใยสังเคราะห เปนตน โดยพอลิเมอรบางชนิดสามารถเกิดขึ้นไดเองตามธรรมชาติ เชนคารโบไฮเดรต เซลลูโลส โปรตีน และยางธรรมชาติ และบางชนิดไดจากการสังเคราะหขึ้น เชน พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีน พอลิไวนิลคลอไรด และพอลิเมทิลเมทาคริเลต เปนตน กอนที่จะศึกษาตอ พี่จะพานองๆ มารูจักกับรากศัพทของคําวา พอลิเมอรกันกอนดีกวา คําวา พอลิเมอร นั้นเปนทับศัพทมาจาก ภาษาอังกฤษที่เขียนวา Polymer ซึ่ง Polymer มีรากศัพทมาจาก Poly + Meros ซึ่ง Poly หมายถึง จํานวนมากและ Meros คือ สวนหรือหนวย เมื่อรวมกันจะหมายความวาสารโมเลกุลขนาดใหญที่ประกอบดวยหนวยซํ้าๆ กันของมอนอเมอร (Monomer) มาเชื่อมตอกันดวยพันธะโคเวเลนต ดังภาพ

88 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ชนิดของพอลิเมอร พอลิเมอรเปนสารที่มีอยูหลากหลายชนิด แตละชนิดจะมีการกําเนิด คุณสมบัติ องคประกอบ และประโยชนที่ใชแตกตางกัน ออกไปจึงมีการจัดจําแนกประเภทพอลิเมอรตามเกณฑ ดังนี้ • พิจารณาตามการกําเนิดแบงได 2 ชนิด คือ - พอลิเมอรธรรมชาติ (Natural Polymers) พอลิเมอรชนิดนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาตินองสามารถพบไดในสิ่งมี ชีวิตซึ่งจะมีความแตกตางกันไปตามชนิดของสิ่งมีชีวิตและตําแหนงที่นองๆสามารถพบในสิ่งมีชีวิตไดเชนไกลโคเจน กรดนิวคลี อิก เซลลูโลสเสนใยพืช และไคติน - พอลิเมอรสังเคราะห (Synthetic Polymers) เปนพอลิเมอรที่มนุษยเปนผูสังเคราะหขึ้น โดยการนําสารมอนอ เมอรจํานวนมากมาทําปฏิกิริยาเคมีกันภายใตสภาวะที่เหมาะสม และเกิดพันธะโคเวเลนตตอกันจนกลายเปนโมเลกุลพอลิเมอร ไดแก พลาสติก ไนลอน ยางสังเคราะห และเสนใยสังเคราะห เปนตนซึ่งพอลิเมอรสังเคราะหนี้ นองๆจะไมสามารถหาจาก ธรรมชาติได เพราะตองผานกรรมวิธี หรือ แปรรูปออกมาตามความตองการเทานั้น • พิจารณาตามมอนอเมอรที่เปนองคประกอบแบงได 2 ชนิด คือ - โฮโมพอลิเมอร (Homo polymer) เปนพอลิเมอรที่เกิดจากมอนอเมอรชนิดเดียวกันทั้งหมดมาตอกัน (คําวา Homoหมายถึง ชนิดเดียว) เชน โฮโมพอลิเมอรธรรมชาติ: แปง เซลลูโลส และไกลโคเจน ตางก็มีมอนอเมอรคือกลูโคสสวนยางธรรมชาติมีมอนอเมอร คือไอโซพรีน โฮโมพอลิเมอรสังเคราะห: พอลีเอทิลีน มีมอนอเมอรคือเอทิลีน สวนพอลีสไตรีน มีมอนอเมอรคือสไตรีนสามารถแสดงเปน ภาพการตอกันของมอนอเมอรได ดังนี้ ตัวอยางโครงสรางของเซลลูโลส - โคพอลิเมอร (Co - polymer) เปนพอลิเมอรประกอบดวยมอนอเมอรมากกวา 1 ชนิดขึ้นไปเชนโปรตีน กรดนิวคลี อิก พอลิเอสเทอร พอลิเอไมดเปนตน สามารถแสดงเปนภาพการตอกันของมอนอเมอรได (คําวา Co- หมายถึง มากกวา 1 ชนิดมารวมกัน) ดังนี้

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 89 ตัวอยางโครงสรางของพอลิเพปไทด มุมเล็กๆ ขอเมาทมอย นองๆ อาจเคยไดยินคําวา “มาโคกันนะ” หรือ “มาจอยกันนะ” ซึ่งหมายถึง มารวมกัน คําวา Homo- และ Co- เปนคําขยาย ซึ่ง Homo- หมายถึง ชนิดเดียว สวน Co- หมายถึง มากกวา 1 ชนิดมาอยูรวมกัน ดังนั้น Homopolymer จึงมีพอลิเมอรเพียงชนิดเดียว สวน Copolymer มีพอลิเมอรมากกวา 1 ชนิด ตัวอยางขอสอบ ขอใดเปนพอลิเมอรธรรมชาติทั้งหมด 1. แปง เซลลูโลส พอลิสไตรีน 2. ไกลโคเจน ไขมัน ซิลิโคน 3. โปรตีน พอลิไอโซพรีน กรดนิวคลีอิก 4. ยางพารา พอลิเอทิลีน เทฟลอน เฉลยขอ 3 โปรตีน พอลิไอโซพรีน กรดนิวคลีอิก ขอ 1. ผิด เพราะพอลิสไตรีนเปนพอลิเมอรสังเคราะห ขอ 2. ผิด เพราะไกลโคเจนเปนพอลิเมอรสังเคราะห สวนไขมันไมใชพอลิเมอร ขอ 3 ถูก เพราะโปรตีน พอลิไอโซพรีน และกรดนิวคลีอิก จัดเปนพอลิเมอรธรรมชาติทั้งหมด ขอ 4. ผิด เพราะพอลิเอทิลีน และเทฟลอน เปนพอลิเมอรสังเคราะห 2. ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร ถึงตอนนี้นองๆ นาจะรูจักพอลิเมอรชนิดตางๆ กันแลว พี่จะพานองๆ มารูจักกับกลไกในการเกิดพอลิเมอรที่นองพึ่งได เรียนรูไปกันดีกวา ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร คือ ปฏิกิริยาการรวมตัวกันของมอนอเมอรและเกิดเปนพอลิเมอร เรียกวาปฏิกิริยา พอลิเมอรไรเซชัน (PolymerizationReaction) ซึ่งแบงไดเปน 2 แบบ ดังนี้ - ปฏิกิริยาพอลิเมอรไรเซชันแบบเติม (Addition Polymerization) หรือแบบรวมตัว เปนปฏิกิริยาที่เกิดจากมอนอ เมอรที่ไมอิ่มตัว (แอลคีน) มารวมตัวกันเปน พอลิเมอร โดยไมมีการกําจัดสวนใดออกจากโมเลกุลของมอนอเมอร เชน การเกิด พอลิเอทิลีน พอลีสไตรีนพอลิไวนิลคลอไรด เปนตน (ถาเทียบงายๆก็คือ สารมอนอเมอรที่เดิมทีจับสองแขน (พันธะคู) จะสละ 1 แขนเพื่อไปจับกับมอนอเมอรอีกตัว ทําใหเดิมการจับสองแขน (พันธะคู) เหลือจับเพียงแขนเดียว (พันธะดี่ยว) นั่นเอง) ตัวเรง + +

90 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya - ปฏิกิริยาพอลิเมอรไรเซชันแบบควบแนน (Condensation Polymerization)เกิดจากมอนอเมอรที่ทีหมูฟงกชัน มากกวา 1 หมู มาทําปฏิกิริยากัน แลวเกิดพอลิเมอร โดยมีโมเลกุลเล็กๆ เชน H2 O , NH3 , HCl หรือ CH3 OHเกิดขึ้นเปนผลพลอยได (นองๆลองพิจารณาคําวา ควบแนน พี่อยากรูวานองๆรูสึกเหมือนพี่ไหม พี่รูสึกวา คําวาควบแนน เหมือนกันนําสิ่งของ 2 สิ่งขึ้น ไปมารวมตัวกัน) ตัวอยาง การเกิดไนลอน 6, 6 จะมี H2 O เกิดขึ้น 3. โครงสรางและสมบัติของพอลิเมอร หลังจากที่นองๆ รูชนิด และกลไกการเกิดของพอลิเมอรแลว พี่จะพานองๆ มารูจักกับโครงสรางและสมบัติของ พอลิเมอรกัน ซึ่งโครงสรางขอพอลิเมอรนี้มีทั้งหมด 3 แบบใหญๆ ที่แตกตางกัน ไดแก 1. พอลิเมอรแบบเสน (Linear Polymers) มีลักษณะเปนโซตรงยาว โครงสรางจะชิดกันมาก ทําใหมีลักษณะแข็ง เหนียว ความหนาแนนสูง จุดหลอมเหลวสูง เมื่อไดรับความรอนจะออนตัวและกลับมาแข็งตัวเมื่ออุณหภูมิตํ่าสามารถจําแนก ตามโครงสรางไดเปน 3 แบบ คือ 1.1) พอลิเมอรที่สายโซเรียงชิดกันมากเปนพอลิเมอรที่แข็งแรงขุนและเหนียวเชนพอลิเอทิลีน 1.2) พอลิเมอรที่โมเลกุลอยูหางกันเปนพอลิเมอรที่ใสมากกวาพอลิเมอรที่สายโซเรียงชิดกัน เชน พอลิไวนิลคลอไรด และพอลิสไตรีน นํ้า : ผลพลอยได

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 91 1.3) พอลิเมอรที่มีอะโรมาติกเปนองคประกอบในสายโซเปนพอลิเมอรที่มีความใสมากที่สุด เชน พอลิเอทิลีนเทเรฟ ทาเลต (PET) หรือขวดพลาสติก มุมเล็กๆ ขอเมาทมอย ขวดนํ้าที่นองๆ ดื่ม ก็ขวด PET นะ 2. พอลิเมอรแบบกิ่ง (Branched Polymers) มีสวนประกอบหลักอยู 2 สวน ดังตอไปนี้ 2.1) สวนที่เปนโซหลัก – ประกอบดวยมอนอเมอรชนิดเดียวเทานั้น 2.2) สวนที่เปนโซกิ่ง -เปนมอนอเมอรอีกชนิดหนึ่ง ที่ไมไดอยูในโซหลักดวยโครงสรางแบบกิ่ง ทําใหพอลิเมอรชนิดนี้ ไมสามารถจัดเรียงตัวชิดกันได จึงมีความยืดหยุนสูง มีความหนาแนนตํ่า และมีจุดหลอดเหลวตํ่ากวาพอลิเมอรแบบเสน เชน พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแนนตํ่า (Low Density Polyethylene; LDPE) 3. พอลิเมอรแบบรางแห (Cross–Linked Polymers) เปนพอลิเมอรที่เกิดจากการเชื่อมโยงระหวางพอลิเมอรที่มี โครงสรางแบบเสน หรือแบบกิ่งตอเนื่องกันเปนรางแห ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูง เมื่อขึ้นรูปแลวจะไมสามารถหลอมหรือ เปลี่ยนแปลงรูปรางได ถาพันธะที่เชื่อมโยงระหวางโซหลักมีจํานวนนอย พอลิเมอรจะมีสมบัติยืดหยุนและออนตัวสูง แตถามี จํานวนพันธะมาก พอลิเมอรจะแข็งและไมยืดหยุน เชน เบกาไลต เมลามีน อีพอกซี โครงสรางของอีพอกซี

92 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya สรุป รูปโครงสรางของพอลิเมอร ไดดังนี้ โครงสรางแบบเสน โครงสรางแบบกิ่ง โครงสรางแบบรางแห 4. พลาสติก พลาสติก เปนพอลิเมอรอีกชนิดหนึ่งที่เกิดจากการอัดใหเปนรูปรางตางๆ เพื่อเหมาะสมตอการนําไปใชประโยขน เชน ภาชนะบรรจุของ ขวดพลาสติก จาน ชอน เกาอี้ วัสดุทําอุปกรณไฟฟา ฯลฯ อีกทั้งยังใชแทนวัสดุธรรมชาติไดโดยพลาสติกมีทั้ง ชนิดแข็ง ชนิดไมแข็ง มีหลายสีขึ้นอยูกับกระบวนการผลิต พลาสติกเปนรอยขูดขีดไดงาย เมื่อใชไปนานๆ จะเปราะแตกได และ จะละลายไดดีในตัวทําละลายอินทรีย พี่เชื่อวา นองๆ คงรูจักกับ พลาสติกอยางดีแนนอน เพราะชีวิตประจําวันของนองๆก็คง ปฏิเสธไมไดวา พบกับพลาสติกบอยมากๆ แตนองๆ ทราบรึเปลาวาพลาสติกสามารถออกแบงเปน 2 ประเภท ดังตอไปนี้ 1. เทอรมอพลาสติก (Thermoplastic) เปนพลาสติกที่สามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได ระหวางพลาสติกแข็งและ พลาสติกหลอม โดยจะออนตัวเมื่อไดรับความรอน แตเมื่ออุณหภูมิลดลงจะแข็ง ตัว จึงสามารถเปลี่ยนรูปรางได โดยที่สมบัติของพลาสติกไมเปลี่ยนแปลง ดัง นั้นพลาสติกประเภทนี้จึงนํากลับมาใชใหมไดซึ่งพอลิเมอรประเภทนี้มีโครงสราง แบบเสนหรือแบบกิ่ง และมีการเชื่อมตอระหวางโซพอลิเมอรนอยมาก ตัวอยาง เชน พอลิเอทิลีน พอลิไวนิลคลอไรด พอลิโพรพิลีน พอลิสไตรีนตัวอยางในชีวิต ประจําวัน เชน ขวดนํ้าพลาสติกที่นองๆ ใชดื่มกัน 2. พลาสติกเทอรมอเซต (Thermosetting plastic) เปนพลาสติกที่ไมสามารถนํากลับมาขึ้นรูปใหมไดอีกเมื่อขึ้นรูปโดยการผาน ความรอนหรือแรงดันแลว เนื่องจากพอลิเมอรประเภทนี้มีโครงสรางแบบ รางแห เมื่อแข็งตัวแลวจะมีความแข็งมาก ทนตอความรอนและความดันได ดีกวาเทอรมอพลาสติก ถาใหอุณหภูมิสูงมากจะแตกและไหมเปนเถา ตัวอยางเชน พอลิฟนอลฟอรมาลดีไฮด พอลิเมลามีนฟอรมาลดีไฮด และ พอลิยูรีเทน ตัวอยางเชน ทอนํ้าสีตางๆ ตามบานเรือนของนองๆ

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 93 มุมเล็กๆขอเมาทมอย พลาสติกเทอรโมเซต มีคําวา “เซต” ซึ่งมาจากภาษาอังกฤษคําวา set ที่แปลวา กําหนดติดตั้ง ดังนั้นพลาสติกเทอรโมเซตจึงเปนชนิดของพลาสติกที่ถูกกําหนดติดตั้งไว จึงไมสามารถนํากลับมาขึ้นรูปใหมไดอีก ตางกับ เทอรโมพลาสติก ที่สามารถนํากลับมาขึ้นรูปใหม ตารางแสดงสูตรโครงสราง คุณสมบัติและประโยชนของมอนอเมอรและพอลิเมอรชนิด ตางๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยาพอลิเมอรไรเซชันแบบเติม ประเภท เทอรมอพลาสติก มอนอเมอร พอลิเมอร เอทิลีน (H2 C=CH2 ) โพรพิลีน (H2 C=CH-CH3 ) ไวนิลคลอไรด } (H2 C=CH-Cl) เตตระฟลูออโรเอทิลีน (F2 C=CF2 ) สไตรีน เผา : กลิ่นพาราฟน ใชทําเครื่องใช ของเลน และ ฉนวนไฟฟา เผา : กลิ่นพาราฟน ใชทําขวดนํ้าอัดลม ภาชนะบรรจุ สารเคมี พอลิเอทิลีน (PE) พอลิโพรพิลีน (PP) พอลิไวนิลคลอไรด (PVC) พอลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน หรือ เทฟลอน (PTFE) พอลิสไตรีน (PS) คุณสมบัติ/ประโยชน เผา : กลิ่นกรดเกลือ ใชทําทอนํ้า ทอสายไฟฟากระเบื้องยาง ฉนวนสายหุมไฟฟา ใชเคลือบผิวภาชนะที่ใชในครัว ทําสายไฟ เผา : กลิ่นคลายจุดตะเกียง ใชทําโฟม วัสดุลอยนํ้า ฉนวนไฟฟา

94 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ตารางแสดงสูตรโครงสราง คุณสมบัติและประโยชนของมอนอเมอรและพอลิเมอรที่เกิด จากปฏิกิริยาพอลิเมอรไรเซชันแบบควบแนน (PMMA) พอลิอะคริโลไนไตรต (PAN) อะคริโลไนไตรต ใชทํากระจกแวนตา กระจก ครอบไฟทายรถ หรือพลาสติก ตกแตงบาน ทนตอเชื้อราไดดี ใชทําเสื้อผาและผาออมเด็ก มอนอเมอร พอลิเมอร ไดเมทิลเทเรฟทาเลต + เอทิลีนไกลคอล กรดอะดิปก + เฮกซะเมทิลีนไดเอมีน บิส – ฟนอลเอ + ฟอสจีน 1,4 – บิวเทนไดออล + เฮกซะเมทิลีนไดไอโซ ไซยาเนต ใชทําขวดนํ้าอัดลม ขวดนํ้าดื่มชนิดแข็ง และใส ทําเสนใย เอ็น แห อวน เชือก ดายเสนเทปวีดิโอ เทปเพลง หรือทํา หินออนเทียม ใชทําเชือก ดายถุงนอง ชุดชั้น ใน ชิ้นสวนเครื่องจักรกล หรือ ปลอกหุมสายไฟฟา พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ดาครอนหรือโทรเรเทโทรอน พอลิเอไมด (PA) หรือ ไนลอน 6,6 พอลิคารบอเนต (PC) พอลิยูริเทน (PU) คุณสมบัติ/ประโยชน ประเภท เทอรมอพลาสติก ใชทํากลองบรรจุเครื่องมือเครื่อง โทรศัพท ขวดบรรจุนํ้าดื่ม ขวดนมเด็ก หรือภาชนะที่ใชแทนเครื่องแกว ใชทําเสนใยของชุดวายนํ้า ลอรถเข็น นํ้ายาเคลือบผิว บุเกาอี้ เมทิลเมทาคริเลต พอลิเมทิลเมทาคริเลต ลักษณะใส โปรงแสง

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 95 ฟนอล + ฟอรมาลดีไฮด ยูเรีย + ฟอรมาลดีไฮด เมลามีน + ฟอรมาลดีไฮด ใชทํากาว หรือแผงวงจรไฟฟา ใชทํากาว โฟม หรือแผงวงจร อิเล็กทรอนิกส พอลิฟนอล-ฟอรมาลดีไฮด (เบกาไลท, PF) พอลิยูเรีย-ฟอรมาลดีไฮด (UF) พอลิเมลามีน-ฟอรมาลดีไฮด (MF) ประเภท เทอรมอพลาสติก ใชทําถวย ชาม แผงวงจร หรือผาใบกันนํ้า นิยมใชทําขวดขวดนํ้าดื่ม ขวดนํ้า อัดลม ทําเปนภาชนะบรรจุตางๆ เชน ทัป เปอรแวร ขวดนม ถังนํ้ามัน โตะ และเกาอี้แบบพับได ถุงพลาสติก ทําพลาสติกหออาหาร ถุงหูหิ้ว ขวด บรรจุชนิดบีบ กลองอุปกรณตางๆ ภาชนะบรรจุเครื่องดื่มอาหาร ไวนิลหรือพอลิไวนิลคลอไรด (PVC) พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแนนสูง PETE พอลิเอทิลีน HDPE V หมายเลข สัญญลักษณ ชื่อ การใชประโยชน 1 2 3 จากที่เห็นนองๆ อาจจะคิดวา พลาสติกจะเปนสิ่งที่มี ประโยชนและนิยมนํามาใชมาก แตหารูไมวา พลาสติกเปน ปญหาหลักทางดานการกําจัด เพราะวายอยสลายไดยาก อีก ทั้งในปจจุบันสังคมมีความคํานึงถึงสิ่งแวดลอมมากขึ้น โดยมี สมาคม อุตสาหกรรมพลาสติกแหงอเมริกา (The Society of the Plastics Industry, Inc.)ไดกําหนดสัญลักษณมาตรฐานของ พลาสติกยอดนิยมกลุมตางๆ ที่สามารถนํากลับมาหมุนเวียน หรือรีไซเคิล (Recycle) ไว 7 ประเภทหลักๆ โดยหากพลาสติก ใดสามารถนํามารีไซเคิลได ก็จะมีสัญลักษณที่ประกอบดวยรูป ลูกศร 3 ตัว วนเปนรูปสามเหลี่ยมรอบตัวเลขตัวหนึ่ง

96 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya ถุงหูหิ้ว ขวดพลาสติกบางชนิด ถุงเย็นสําหรับบรรจุอาหาร ใชทําภาชนะบรรจุอาหาร ขวดบรรจุ ยา สามารถนํามารีไซเคิลเปนกลอง แบตเตอรี่ในรถยนต ชิ้นสวนรถยนต ทําโฟม พลาสติกที่ใชแลวทิ้งเชน ถวย ชอน สอม มีด สามารถนํามาหลอมใหมได พอลิสไตรีน พอลิโพรพิลีน PETE พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแนนตํ่า PP PS OTHER อื่นๆ 4 5 6 7 ตัวอยางขอสอบ คุณสมบัติของพลาสติกชนิดหนึ่ง มีดังนี้ a. เปนเทอรมอพลาสติก b. ประกอบดวยมอนอเมอรเพียงชนิดเดียว c. ใชทํารองเทา กระดาษติดผนัง d. เมื่อไหมไฟจะเกิดควันสีขาว กลิ่นคลายกรดเกลือ จงพิจารณาวาพลาสติกชนิดใด มีสมบัติดังกลาว 1. พอลิสไตรีน 2. พอลิไวนิลคลอไรด 3. พอลิโพรพิลีน 4. พอลิยูเรียฟอรมาลดีไฮด เฉลยขอ 2. พอลิไวนิลคลอไรด เนื่องจากเปนโฮโมพอลิเมอรที่ประกอบดวยมอนอเมอรเพียงชนิดเดียว และเปนเทอร มอพลาสติกที่สามารถนํากลับมาใชใหมได โดยโครงสรางของพอลิไวนิลคลอไรดเปน ซึ่งมี Cl อยู เมื่อไหมไฟจึงเกิดปฏิกิริยาที่มีกลิ่นคลายกรดเกลือ (HCl) เคล็บลัดที่ไมลับ ถาถามเรื่องคุณสมบัติ เราไมจําเปนตองรูคุณสมบัติทุกชนิดก็ได แตตองพิจารณาจุด เดนๆ ใหเปนมากกวา

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 97 ถุงพลาสติก โฟม ดามจับเตารีด กระดาษปดผนัง เตาเสียบไฟฟา ฟลมถายภาพ เกาอี้พลาสติก ดอกไมพลาสติก ตัวอยางขอสอบ ขอใดจัดประเภทของพลาสติกไดถูกตอง เฉลยขอ 4. เทอรมอพลาสติก – กระดาษปดผนัง พลาสติกเทอรมอเซต – เตาเสียบไฟฟา สวนขออื่นที่ผิด เนื่องจากจัดไมตรงกับประเภทของพลาสติก และการจัดประเภทที่ถูกตอง มีดังนี้ เทอรมอพลาสติก – เกาอี้พลาสติก ดอกไมพลาสติก ฟลมถายภาพ พลาสติกเทอรมอเซต – ดามจับเตารีด 5. เสนใย นองๆ รูจักกับคําวา เสนใย ดีมากนอยอยางไรกันบาง หลังจากที่เราเรียนเกี่ยวกับพลาสติก ซึ่งเปนพอลิเมอรชนิดแรก ไปแลว ตอนนี้พี่จะพานองๆ มารูจักกับเสนใยที่เปนพอลิเมอรอีกชนิดหนึ่งกันตอ เสนใย คือ พอลิเมอรที่มีโครงสรางของโมเลกุล เหมาะสมตอการนํามาทําเปนเสนดาย สามารถเกิดขึ้นเองในธรรมชาติและไดจากการสังเคราะห จึงสามารถจําแนกประเภท ของเสนใยตามลักษณะการเกิดได 3 รูปแบบ ไดแก 1. เสนใยธรรมชาติ (Natural Fibers) เปนเสนใยที่สามารถเกิดขึ้นเองในธรรมชาติ คุณสมบัติดูดซับนํ้าไดดีและแหงชา แตขึ้นราและยับงาย มีแหลงกําเนิดจากแหลงตางๆ ดังนี้ 1.1) เสนใยจากพืช (เซลลูโลส) เปนโฮโมพอลิเมอร ประกอบดวยโมเลกุลของกลูโคสจํานวนมาก มีโครงสรางเปนโซ กิ่งใชในการผลิตสิ่งทอ เสนใยชนิดนี้ ไดแก เสนใยเซลลูโลส ซึ่งไดจากสวนตางๆของพืช เชน ฝาย ปาน ปอ ลินิน นุน ใยสับปะรด ใยมะพราว ศรนารายณ เปนตน 1.2) เสนใยจากสัตว (โปรตีน) ไดแก เสนใยไหม ขนแกะ ขนแพะผม เปนตน ซึ่งเสนใยเหลานี้ มีสมบัติคือเมื่อเปยกนํ้า ความเหนียวและความแข็งแรงจะลดลง เสนใยจะหดตัว โดยถาสัมผัสแสงแดดนานๆ จะสลายตัวดังนั้นการทําความสะอาดจึง ใชการซักแหง 1.3) เสนใยจากสินแร (ใยหิน) เชน แรใยหิน มีความทนทานตอการกัดกรอนของสารเคมี ทนไฟ และไมนําไฟฟา 2. เสนใยกึ่งสังเคราะห (Semi-Synthetic Fibers) เปนเสนใยที่นําสารจากธรรมชาติ มาปรับปรุงใหเหมาะกับการใช งาน นิยมใชทําผาเช็ดตัว และผาออม ไดแก เซลลูโลสแอซีเตต วิสคอส-เรยอง และแบมเบอรกเรยอง เปนตน 3. เสนใยสังเคราะห (Synthetic Fibers) เปนเสนใยที่สังเคราะหขึ้น เพื่อใชทดแทนเสนใยจากธรรมชาติ โดยใชสาร อนินทรียหรือสารอินทรียมาสังเคราะหมีคุณสมบัติดีกวาเสนใยธรรมชาติ คือ แหงเร็ว ไมยับงาย อีกทั้งยังทนตอสารเคมี เชื้อ เทอรมอพลาสติก พลาสติกเทอรมอเซต 1 2 3 4

98 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya รา และจุลินทรียได โดยแบงไดเปน 3 ประเภท คือ 3.1) พอลิเอสเทอร เชน ดาครอนหรือโทเรเทโทรอนมีประโยชนในการทําเชือก ฟลม ใชบรรจุในหมอน อีกทั้ง ยังเปนผาที่ทนตอความรอนและสารเคมี โดยเมื่อซักแลวจะไมตองรีด 3.2) พอลิเอไมด เชน ไนลอน มีหลายชนิด เชน ไนลอน 6 ไนลอน 6,6 หรือ ไนลอน 6,10 ซึ่งตัวเลขนี้จะแสดง จํานวนคารบอนอะตอมในมอนอเมอรของเอมีนและกรดคารบอกซิลิกตามลําดับดังรูป โครงสรางของไนลอน 6 3.3) พอลิอะคริโลไนไตรลเชน โอรอน ใชเปนผาออมสําหรับเด็ก เสนใยจากธรรมชาติเสนใยที่มนุษยผลิตขึ้น คําถาม หลังจากนองๆ ไดเรียนเกี่ยวกับประเภทของเสนใยไป ไหน นองๆลองยกตัวอยาง สิ่งของในชีวิตประจําวัน และลองถามตัวเองดูซิวา เปนเสนใยประเภทไหน มุมเล็กๆขอเมาทมอย เสนใย ธรรมชาติ เสนใยกึ่ง สังเคราะห เสนใย สังเคราะห โครงสรางของไนลอน 66

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 99 สรุปประเภทของเสนใย ดังแผนภาพ เสนใย เสนใยธรรมชาติ เซลลูโลส เสนใยกึ่งสังเคราะห ใยหิน เสนใยสังเคราะห เรยอน พอลิเอสเทอร โปรตีน พอลิอะคริโลไนไตรล อื่นๆ พอลิเอไมด ยาง (Rubber) 6. ยาง นอกจาก พลาสติก และเสนใยแลว ยางก็เปนพอลิเมอรอีกชนิดหนึ่งที่นองๆนาจะรูจักกันดี นองๆ รูหรือไมวายางเปน พอลิเมอรที่มีความยืดหยุนสูง มีความตานทานแรงดัน เปนฉนวนได และออนตัวเมื่อไดรับความรอน ซึ่งยางสามารถแบงได เปน 2 ประเภทตามแหลงกําเนิด ทั้งที่กําเนิดจากธรรมชาติหรือมาจากการสังเคราะหขึ้น ดังนี้ 1. ยางธรรมชาติ (Natural Rubbers)เปนพอลิเมอรที่เกิดจากตนยาง ประกอบดวย มอนอเมอร “ไอโซพรีน” ที่เชื่อม ตอกัน 1,500 ถึง 15,000 หนวย ยางพารา หรือ พอลิไอโซพรีน มีโครงสรางเปนแบบ cis – Isoprene (มีหมูที่เหมือนกันอยูดานเดียวกันของพันธะ คู) คุณสมบัติที่ดี คือ ยืดหยุนไดสูง ยางกัตตา ยางบาราทา ยางชิคเคิล หรือ พอลิไอโซพรีนมีโครงสรางเปนแบบ trans– Isoprene (มีหมูที่เหมือน กันอยูดานตรงขามกันของพันธะคู) เปนยางที่ไดจากตนยางกัตตา, ตนยางบาราทาและตนยางซิคเคิล