ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส

ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

การจัดจ าพวกสารตามสถานะ ของแข็ง ของเหลว แก๊ส ปริมาตรคงที่ ปริมาตรคงที่ ปริมาตรไม่คงที่ เปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุ รูปร่างคงที่ รูปร่างเปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุ รูปร่างเปลี่ยนตามภาชนะที่บรรจุ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล มาก แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล <ของแข็ง > แก๊ส แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยมาก ความหนาแน่นมาก ความหนาแน่น <ของแข็ง > แก๊ส ความหนาแน่นน้อยมาก โมเลกุลจะสั่นสะเทือน โมเลกุลเคลื่อนที่ตลอดเวลา โมเลกุลฟุ้งกระจาย เกิดการหลอมเหลว เกิดการเดือด - บางชนิดระเหิดได้ เกิดการระเหยได้ เกิดการแพร่ได้

***ดูจากค่าจุดหลอมเหลว (mp) และจุดเดือด (bp) การพิจารณาสถานะของสาร - ถ้า t < mp แสดงว่า เป็นของแข็ง - ถ้า mp < t < bp แสดงว่า เป็นของเหลว - ถ้า t > bp แสดงว่า เป็นแก๊ส *** ถ้า t </= mp แสดงว่า เป็นของแข็ง หรือของเหลว *** ถ้า t >/= bp แสดงว่า เป็นของเหลว หรือแก๊ส

ชื่อสาร จุดหลอมเหลว (C) จุดเดือด (C) นีออน ออกซิเจน คลอรีน น า ปรอท โซเดียม อะลูมิเนียม -249 -219 -100.8 0 -39 98 660 -246 -182.8 -34 100 357 885 2327 สถานะ -300C สถานะ -60C สถานะ 0C สถานะ 25C สถานะ 700C

การระเหิด (SUBLIMATION) หมายถึง การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นแก๊ส โดยที่ไม่ต้องผ่านของเหลว ***เกิดเฉพาะผิวหน้าของแข็ง เท่านั น ขั นตอน ของแข็งอนุภาค สั่นสะเทือน (ชนกัน) แรงยึดเหนี่ยวน้อยลง พลังงานจลน์มากขึ น อนุภาคอยู่ห่างกัน *** ที่ผิวหน้า พลังงานจลน์ > แรงยึดเหนี่ยว กลายเป็นแก๊ส อนุภาคหลุดออก สมบัติเฉพาะของแข็ง อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหิด 1. ชนิดของแข็ง (แรงยึดเหนี่ยว) แรงยึดมาก ระเหิดยาก แรงยึดน้อย ระเหิดง่าย 2. อุณหภูมิ T สูง ระเหิดง่าย T ต่ า ระเหิดยาก 3. ความดันบรรยากาศ ความดันสูง ระเหิดยาก ความดันต่ า ระเหิดง่าย 4. พื นที่ผิวสัมผัส พื นที่ผิวมาก ระเหิดง่าย พื นที่ผิวน้อย ระเหิดยาก 5. อากาศเหนือของแข็ง ถ่ายเท ระเหิดง่าย ไม่ถ่ายเท ระเหิดยาก

การหลอมเหลว (MELTING POINT) หมายถึง การที่สารได้รับความร้อน แล้วมีพลังงานจลน์สูงขึ น อนุภาคแยกออกจากกัน เรียกว่า จุดหลอมเหลว

ขั นตอน ของแข็งได้รับความ ร้อน แรงยึดเหนี่ยวน้อยลง พลังงานจลน์มากขึ น อนุภาคอยู่ห่างกัน อนุภาคหลุดออก ความร้อนเพิ่มขึ น กลายเป็นแก๊ส อนุภาคสั่นสะเทือน (ชนกัน) พลังงานจลน์ > แรงยึดเหนี่ยว

ปัจจัยที่มีผลต่อการหลอมเหลว 1. ชนิดของแข็ง (แรงยึดเหนี่ยว) แรงยึดมาก หลอมเหลวยาก (MP สูง) แรงยึดน้อย หลอมเหลวง่าย (MP ต่ า) 2. ความดันบรรยากาศ ความดันสูง หลอมเหลวยาก (MP สูง) ความดันต่ า หลอมเหลวง่าย (MP ต่ า)

การจัดเรียงอนุภาคในของแข็ง การที่ธาตุชนิดเดียวกัน มีสมบัติทางกายภาพแตกต่างกันเมื่ออยู่คนละรูป เพราะ โครงสร้างของแต่ละรูปไม่เหมือนกัน ซึ่งเนื่องมาจาก 1. จ ำนวนอะตอมในโมเลกุลไม่เท่ำกัน เช่น ออกซิเจน (O2 ) กับโอโซน (O3 ) O2 มี 2 อะตอม เกำะกันเป็นเส้นตรง O3 มี 3 อะตอม เกำะท ำมุม 120 C 2. จ ำนวนอะตอมในโมเลกุลเท่ำกัน แต่กำรเรียงตัวของโมเลกุลไม่เหมือนกัน เช่น ก ำมะถันรอมบิก (รูปเหลี่ยม) กับก ำมะถันโมโนคลินิก (รูปเข็ม) ทั้งสองรูปมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน คือ S8 3. กำรเรียงตัวของอะตอมเป็นผลึกแตกต่ำงกัน เช่น เพชรและแกรไฟต์

สมบัติของก ามะถันรอมบิก 1. รูปเหลี่ยม โปร่งใส สีเหลือง 2. จุดเดือด 444.6 C จุดหลอมเหลว 112.8 C 3. ควำมหนำแน่น 2.07 g/cm3 4. ละลำยใน CS2 เบนซีน และโทลูอีน 5. ที่อุณหภูมิปกติเสถียรที่สุด ที่อุณหภูมิสูงกว่ำ 95.6 C จะเป็นก ำมะถันโมโนคลีนิก 6. ไม่น ำไฟฟ้ำ สมบัติของก ามะถันรอมบิก 1. เป็นผลึกรูปเข็ม โปร่งใสสีเหลืองเข้มกว่ำ รอมบิก 2. จุดเดือด 444.6 C จุดหลอมเหลว 119 C 3. ควำมหนำแน่น 2.07 g/cm3 4. ละลำยในโทลูอีน และ CS2 5. เสถียรที่อุณหภูมิสูงกว่ำ 95.6 C แต่ไม่เกิน 119 C 6. ไม่น ำไฟฟ้ำ การเตรียม ผงก ำมะถัน + CS2 เขย่ำให้ละลำยหมด ทิ้งไว้ในตู้ควัน ระเหย CS2 ออก รูปเหลี่ยม การเตรียม เผำก ำมะถันก้อน/ผงจนหลอมเหลว เทลงบน กระดำษกรองที่พับเป็นรูปกรวย ทิ้งไว้จนแข็ง (แต่อย่ำให้แข็งมำกเกินไป) คลี่กระดำษกรอง รูปเข็ม

สมบัติเฉพาะของเหลว การระเหย (EVAPORATION) หมายถึง การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะ จากของเหลวกลายเป็นไออย่างช้า ๆ ***เกิดเฉพาะผิวหน้าของเหลว เท่านั น ขั นตอน ของเหลวอนุภาค เคลื่อนที่ชนกัน แรงยึดเหนี่ยวน้อยลง พลังงานจลน์มากขึ น อนุภาคอยู่ห่างกัน *** ที่ผิวหน้า พลังงานจลน์ > แรงยึดเหนี่ยว กลายเป็นแก๊ส อนุภาคหลุดออก อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย 1. ชนิดของเหลว (แรงยึดเหนี่ยว) แรงยึดมาก ระเหยยาก แรงยึดน้อย ระเหยง่าย 2. อุณหภูมิ T สูง ระเหยง่าย T ต่ า ระเหยยาก 3. ความดันบรรยากาศ ความดันสูง ระเหยยาก ความดันต่ า ระเหยง่าย 4. พื นที่ผิวสัมผัส พื นที่ผิวมาก ระเหยง่าย พื นที่ผิวน้อย ระเหยยาก 5. อากาศเหนือของเหลว ถ่ายเท ระเหยง่าย ไม่ถ่ายเท ระเหยยาก 6. การคนหรือการกวน คน/กวน ระเหยง่าย

การเดือด หมายถึง การที่ของเหลวได้รับความร้อนแล้วเปลี่ยนสถานะ จากของเหลวกลายเป็นไอ *** ความดันไอ = ความดันบรรยากาศ ความดันไอ เมื่ออนุภาคของก๊าซชนกันเองหรือชนผนังมาก ๆ เกิด ความดันขึ นระหว่างช่องว่างในภาชนะ

ขั นตอน ของเหลวได้รับ ความร้อน แรงยึดเหนี่ยวน้อยลง พลังงานจลน์มากขึ น อนุภาคอยู่ห่างกัน ความร้อนเพิ่มขึ น อนุภาคหลุดออก กลายเป็นแก๊ส อนุภาคเคลื่อนที่ชนกัน ฟองก๊าซแทรกตัวใน ของเหลว ความดันไอ = ความดันบรรยากาศ

ปัจจัยที่มีผลต่อการเดือด 1. ชนิดของเหลว (แรงยึดเหนี่ยว) แรงยึดมาก เดือดยาก (จุดเดือดสูง) แรงยึดน้อย เดือดง่าย (จุดเดือดต่ า) 2. ความดันบรรยากาศ ความดันสูง เดือดยาก (จุดเดือดสูง) ความดันต่ า เดือดง่าย (จุดเดือดต่ า)

การเดือด การระเหย 1. เกิดจากอุณหภูมิคงที่ ที่เรียกว่า จุดเดือด (แต่จุดเดือดเปลี่ยนแปลงได้ตามความดัน) 1. เกิดได้ทุกอุณหภูมิที่สารมีสถานะเป็นของเหลว โดยอัตราการระเหยขึ นกับอุณหภูมิถ้าอุณหภูมิสูง ของเหลวจะระเหยได้เร็ว 2. เกิดจากโมเลกุลของของเหลวได้รับความ ร้อนจนถึงจุดเดือด และได้รับความร้อนอีก ส่วนหนึ่ง คือความร้อนแฝงของการ กลายเป็นไอ 2. เกิดจากการชนกันของโมเลกุลแล้วถ่ายเท พลังงาน ระหว่างกัน โมเลกุลที่ชนแล้วมีพลังงาน จลน์สูงจนเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลได้ จะระเหยได้ 3. เกิดได้ทุกโมเลกุล 3. เกิดเฉพาะโมเลกุลที่อยู่ตรงผิวหน้า ตารางความแตกต่างระหว่างการเดือดกับการระเหย

สมบัติเฉพาะของแก๊ส *** ก๊าซจะมีคุณสมบัติ 4 ประการ ที่แปรเปลี่ยนตามกัน ได้แก่ ปริมาตร อุณหภูมิ ความดัน และจ านวนโมล ปริมาตร อุณหภูมิ ความดันของก๊าช และจ านวนโมล ปริมาตร (volume) ใช้สัญลักษณ์ V มีหน่วยเป็นลิตร (l) , มิลลิลิตร (ml ) , ลูกบำศก์เดชิเมตร(dm3 ) , ลูกบำศก์เซนติเมตร (cm3 ) ควำมสัมพันธ์ ระหว่ำงหน่วยปริมำตรต่ำง ๆ มีดังนี้ 1 dm3 = 1 L = 1,000 cm3 = 1,000 ml อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

ความดัน (pressure) ใช้สัญญำลักษณ์P มีหน่วยเป็นเซนติเมตรของปรอท (cm•Hg) มิลลิเมตรของปรอท (mm•Hg) ทอรร์ (torr) พำสคัล (Pa) ปอนด์ต่อตำรำงนิ้ว (lb/in2 ) มีควำมสัมพันธ์กันดังนี้ 1 atm = 76 cm∙Hg = 760 mm∙Hg = 760 torr = 1.013 x 105 Pa = 14.7 lb/in2

อุณหภูมิ(temperature) ใช้สัญญำลักษณ์T มีหน่วยเป็น คือ องศำเซลเซียส (C) และเคลวิน ( K) ควำมสัมพันธ์ระหว่ำงอุณหภูมิหน่วยต่ำง ๆ K = C + 273 จ านวนโมล (Mole) ใช้สัญญำลักษณ์ n มีหน่วยเป็น โมล (mol) อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP) ก ำหนดให้T = 0 C หรือ 273 K , P = 760 mmHg หรือ 1 atm , V = 22.4 dm3 , n = 1 mol

ทฤษฏีจลน์ของก๊าช ( Kinetic molecular of gases) มีใจควำม ดังนี้ 1. โมเลกุลก๊ำซ มีขนำดเล็กมำก (จุด) แต่มีมวลควำมเร็ว 2. โมเลกุลของก๊ำซอยู่เป็นอิสระห่ำง ๆ กันไม่มีแรงกระท ำระหว่ำงกันไม่ว่ำจะ เป็นแรงดูดหรือแรงผลัก 3. แต่ละโมเลกุลของก๊ำซเคลื่อนที่ตลอดเวลำเป็นเส้นตรงอัตรำเฉลี่ยคงที่ แต่1 อำจเปลี่ยนทิศทำงและควำมเร็วได้เมื่อโมเลกุลนั้นเกิดกำรชน โดยอำจชน กันเองหรืออำจชนภำชนะที่บรรจุก็ได้

4. กำรชนของโมเลกุลของก๊ำซถือว่ำเป็นกำรชนแบบยืดหยุ่น คือไม่สูญเสีย พลังงำน แต่ถ่ำยเทพลังงำนได้ 5. พลังงำนจลน์ของโมเลกุลของก๊ำซ หำได้จำกสูตร Ek = ½ mv2 m = มวลโมเลกุล V = อัตรำเร็ว 6. พลังงำนจลน์ไม่ขึ้นกับชนิดของก๊ำซ แต่แปรผันตำมอุณหภูมิเคลวิน เพรำะ โมเลกุลของก๊ำซจะหยุดนิ่ง

แบ่งก๊ำซโดยพิจำรณำจำกทฤษฏีจลน์ เป็น 2 กลุ่มคือ 1. ก๊าซในอุดมคติ(ideal gas) หรือก๊าซสมบูรณ์ (perfect gas) เป็นก๊ำซที่มี สมบัติครบถ้วนตำมทฤษฎีจลน์ ไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงโมเลกุล 2. ก๊าซจริง (real gas) หรือก๊าซไม่สมบูรณ์(imperfect gas) คือ ก๊ำซมีจริงใน โลก มีสมบัติไม่ครบตำมทฤษฎีจลน์ *** ก๊ำซที่มีสมบัติใกล้เคียงก๊ำซในอุดมคติมำกที่สุด ได้แก่ ก๊ำซเฉื่อย (inert gas) ซึ่งมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่ำงโมเลกุลน้อยที่สุด มีจุดเดือดต่ ำมำก สภำวะที่จะท ำให้ก๊ำซจริงมีสมบัติใกล้เคียงก๊ำซในอุดมคติ คือ อุณหภูมิสูง ความดันต่ า

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 1. กฎของบอยล์ สรุปได้ว่า เมื่ออุณหภูมิ (T) และมวล (M) ของก๊าซคงที่ ปริมาตร (V) ของก๊าซ จะแปรผกผันกับความดัน (P) V 1/P V = K/P PV = K โดย K เป็นค่ำคงที่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

1. ก๊ำซอำร์กอนที่ควำมดัน 70 mm ของ Hg มีปริมำตร 2.5 L จงหำปริมำตร ของก๊ำซอำร์กอนที่ควำมดัน 100 mm ของ Hg ถ้ำอุณหภูมิคงที่ 2. บรรจุก๊ำซฟลูออรีนในกระบอก 5 L ที่ 25 C และควำมดัน 10 atm ถูกถ่ำย ลงไปในภำชนะ 75 L ที่อุณหภูมิเดียวกันจงหำควำมดันของก๊ำซฟลูออรีนใน ภำชนะใบใหม่

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 2. กฎของชาร์ล สรุปได้ว่า เมื่อความดัน (P) และมวล (M) ของก๊าซคงที่ ปริมาตร (V) ของก๊าซ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ (T) V T V = KT V/T = K โดย K เป็นค่ำคงที่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ

1. ก๊ำซนีออนมีปริมำตร 125 cm3 ควำมดัน 737 mmHg และ 30 C จงหำ ปริมำตรของก๊ำซใหม่ ขณะควำมดันและมวลของก๊ำซคงที่ แต่อุณหภูมิ ก. เพิ่มขึ้นเป็น 60 C ข. ลดลงเป็น 0 C 2. จงแสดงให้เห็นว่ำปริมำตรของก๊ำซเป็นศูนย์ที่อุณหภูมิ -273 C โดยควำมดัน คงที่

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 3. กฎของเกย์ ลุสแซก สรุปได้ว่า เมื่อปริมาตร (V) และมวล (M) ของก๊าซคงที่ ความดัน (P) ของก๊าซ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ (T) P T P = KT P/T = K โดย K เป็นค่ำคงที่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ

1. ถังใบหนึ่งมีแก๊ส H2 บรรจุแก๊สอยู่วัดควำมดันได้ 2 บรรยำกำศ ที่ 10 C ถ้ำอุณหภูมิ เพิ่มขึ้นเป็น 500 C ควำมดันจะเป็นกี่บรรยำกำศ (ถังมีปริมำตรเปลี่ยนน้อยมำกเมื่อ อุณหภูมิเปลี่ยน ไม่ต้องน ำมำคิด) 2. เมื่อน ำของเหลว A 5 กรัม มำท ำให้เป็นไอทั้งหมดที่ 40 C ควำมดัน 380 mmHg ในถังพลำสติกซึ่งไม่มีกำรขยำยตัวขนำด 10 dm3 ถ้ำต้องกำรให้ควำมดันลดลง 100 mmHg จะต้องท ำที่อุณหภูมิเท่ำใด

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 4. กฎของอาโวกาโดร สรุปได้ว่า เมื่อ ความดัน (P) และอุณหภูมิ (T) ของก๊าซคงที่ ปริมาตร (V) ของก๊าซ จะแปรผันตรงกับโมล (N) V V = K V/ = K โดย K เป็นค่ำคงที่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ n n n

1. ก๊ำซฮีเลียม 8 กรัม มีปริมำตร 44.8 ลิตร ที่อุณหภูมิ 273 K และมีควำมดัน 760 mmHg ถ้ำก๊ำซนี้ 0.2 กรัม จะมีปริมำตรเท่ำใด เมื่ออุณหภูมิและควำมดันคงเดิม 2. บอลลูนลูกหนึ่งบรรจุฮีเลียมเข้ำไป 0.095 mol มีปริมำตร 1.90 ถ้ำเติมไฮโดรเจน เข้ำไปอีก 0.125 mol โดยให้ควำมดันและอุณหภูมิคงที่ บอลลูนจะมีปริมำตรเป้นกี่ ลูกบำศก์เดซิเมตร

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 5. กฎรวมก๊าซ บอยล์ + ชาร์ล สรุปได้ว่า V 1/P V T V = KT/P PV/T = K โดย K เป็นค่ำคงที่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

1. ก๊ำซไนโตรเจนอุณหภูมิ 20 C มีปริมำตร 350 ml ที่ควำมดัน 1.25 atm ถ้ำปริมำตรของก๊ำซลดลงเป็น 200 ml ควำมดันจะเพิ่มขึ้นเป็น 2 atm จงหำ อุณหภูมิของก๊ำซไนโตรเจนนี้ 2. ก๊ำซไฮโดรเจนปริมำตร 47.9 ml ถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 26 C และ 718 mmHg จงหำปริมำตรของก๊ำซนี้ที่ S.T.P.

4. จงหำอุณหภูมิของก๊ำซที่มีปริมำตรเป็น 2 เท่ำของก๊ำซเริ่มต้นที่ S.T.P. ถ้ำควำม ดันลดลง 25%

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 6. กฎในอุดมคติ บอยล์ + ชาร์ล + อาโวกาโดร สรุปได้ว่า V 1/P V T V V = K T/P PV/ T = K โดย K เป็นค่ำคงที่ ถ้าโจทย์บอกความหนาแน่นของก๊าซ จาก n n n (R เป็นค่าคงที่ = 0.0821 atm dm3 mole-1 K -1 )

5. ก๊ำซชนิดหนึ่ง 350 ลบ.ซม. มีมวล 1.069 กรัม ที่อุณหภูมิ 40 C 785 mmHg มีมวลโมเลกุลเท่ำใด

1. แก๊ส X 1 โมล หนัก 70 กรัม ที่ STP ถ้ำ X มีปริมำตร 300 cm3 ที่อุณหภูมิ 27 C และควำมดัน 1 บรรยำกำศ จะหนักกี่กรัม

6. จงหำควำมหนำแน่นของไอฟอสฟอรัส (P4 ) ที่ 310 C และ 775 mmHg มีปริมำตร 2.64 ลิตร (มวลอะตอมของ P = 31)

กฎต่าง ๆ ของก๊าซ 7. กฎความดันย่อยของดอลตัน ความดันรวม = ผลบวกของความดันย่อยของก๊าซองค์ประกอบ P รวม = P1 + P2 + P3 + …… จาก เมื่อก าหนดให้ ปริมาตร (V) และอุณหภูมิ (T) คงที่ P P = K เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ P/ = K P1 / 1 = P2 / n 2 n n n n

เมื่อการหาความดันย่อย เป็นกระเปราะที่เชื่อมต่อกัน 2 หรือ 3 กระเปราะ การค านวณหาความดันรวม (Pรวม) จาก PรวมVรวม = P1 V1 + P2 V2 + ……… การค านวณหาความดันย่อย (Pย่อย) จาก Pก่อนVก่อน = PหลังVหลัง

1. ภำชนะ A จุ 5 ลิตร ภำชนะ B จุ 3 ลิตร เชื่อมต่อถึงกันโดยมีลิ้นปิดเปิดได้ ภำชนะ A บรรจุแก๊ส Ar มีควำมดัน 2 บรรยำกำศ ภำชนะ B บรรจุแก๊ส N2 มี ควำมดัน 1 บรรยำกำศ ที่อุณหภูมิเดียวกัน เมื่อเปิดลิ้นระหว่ำง A กับ B จงหำ ควำมดันย่อยของแก๊สทั้ง 2 ชนิด และควำมดันรวม

การแพร่ของก๊าซ การแพร่ของก๊าซ (Diffusion of gases) การแพร่ของก๊าซ หมำยถึง กำรเคลื่อนที่ของโมเลกุลของก๊ำซตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้น ไป เข้ำไปในบริเวณหนึ่ง ๆ ที่มีควำมเข้มข้นต่ำงกัน โดยที่โมเลกุลของก๊ำซแต่ละชนิด สำมำรถสอดแทรก ผสมกลมกลืนกัน หรืออำจจะชนกันระหว่ำงโมเลกุลของก๊ำซที่ เคลื่อนที่ผ่ำนนั้นได้ การแพร่ผ่าน (Effusion) หมำยถึง กำรเคลื่อนที่จำกบริเวณหนึ่งไปยังอีก บริเวณหนึ่ง โดยผ่ำนช่องเล็กในระหว่ำงที่เคลื่อนที่ผ่ำน ไม่มีกำรชนกันระหว่ำง โมเลกุล อ. อภิญญา ภัทราธรรมรักษ์

หลักในการพิจารณาอัตราการแพร่ของก๊าซ ก๊ำซใด ๆ จะแพร่ได้เร็วหรือช้ำ ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้ 1. มวลโมเลกุลของก๊ำซ “ก๊ำซที่มีมวลโมเลกุลน้อยกว่ำ (แสดงว่ำเบำกว่ำ) จะแพร่ได้เร็วกว่ำ” 2. ควำมหนำแน่นของก๊ำซ “ก๊ำซที่มีควำมหนำแน่นน้อยกว่ำ (เบำกว่ำ) จะแพร่ได้เร็วกว่ำ” 3. เวลำ “ก๊ำซใดที่ใช้เวลำแพร่น้อย แสดงว่ำจะแพร่ได้เร็วกว่ำ” 4. ระยะทำง “ก๊ำซชนิดใดสำมำรถแพร่ได้ระยะทำงมำกกว่ำ แสดงว่ำแพร่ได้เร็วกว่ำ”

กฎของเกรแฮม (Graham , Law) สรุปได้ว่ำ “ ณ อุณหภูมิและควำมดันที่คงที่ อัตรำกำรแพร่ของก๊ำซ จะเป็น สัดส่วนผกผันกับรำกที่สองของควำมหนำแน่นของก๊ำซ และมวลโมเลกุลของก๊ำซ” นั่นคือ R 1 / d R = อัตราการแพร่ผ่านของก๊าซ R = k / d d = ความหนาแน่นของก๊าซ k = ค่าคงที่ R 1 / Mw Mw = มวลโมเลกุล R = 1 / Mw เมื่อมีก๊าซอยู่ 2 ชนิด จะได้ว่า ดังนั น R2 R1 = d1 d2 = Mw1 Mw2

และจาก R = ระยะทาง (s) / เวลา (t) อัตราการแพร่ของก๊าซ จะแปรผกผันกับเวลา ก๊ำซใดที่ใช้เวลำมำก อัตรำกำรแพร่ช้ำ ก๊ำซใดที่ใช้เวลำน้อย อัตรำกำรแพร่เร็ว R 1/t R = k/t อัตราการแพร่ของก๊าซ จะแปรผันตรงกับระยะทาง ก๊ำซใดที่แพร่ได้ระยะทำงมำก อัตรำกำรแพร่เร็ว ก๊ำซใดที่แพร่ได้ระยะทำง น้อย อัตรำกำรแพร่ช้ำ R S R = kS เมื่อมีก๊าซอยู่ 2 ชนิด จะได้ว่า R2 /R1 = s2 /s1 = t1 /t2 = s2 /t2 s 1 /t1

สรุปภาพรวม R2 /R1 = d1 /d2 = Mw1 /Mw2 = t1 /t2 = s2 /s1 = s 2 /t2 s 1 /t1

1. จงล ำดับอัตรำกำรแพร่ของก๊ำซจำกมำกไปหำน้อยของก๊ำซต่อไปนี้ N2 , He , CH4 , CO2 , O2 2. จงเปรียบเทียบอัตรำกำรแพร่ของ 235 92UF6 และ 238 92UF6 3. A , B , C เป็นสำรระเหยง่ำยและมีกลิ่น มีสูตรโครงสร้ำง C3 H10O2 , C10H8 , C10H16O ตำมล ำดับ บรรจุอยู่ในขวดสำรห่ำงออกไปจำกผู้ได้กลิ่นเป็น ระยะทำง (d) จงเปรียบเทียบกำรได้กลิ่น 4. ในกำรศึกษำสมบัติกำรแพร่ของก๊ำซ HCl , NO2 , H2 S , C2 H4 , SO2 จง เรียงล ำดับอัตรำกำรแพร่ของก๊ำซจำกเร็วไปหำช้ำ ตำมล ำดับ

5. ก๊ำซ C แพร่ได้เร็วกว่าก๊าซ CO2 1.6 เท่า ก๊าซ C ควรจะเป็นก๊าซ NO2 NH3 H2 S หรือ SO2 6. ในกำรทดลองครั้งหนึ่งพบว่ำก๊ำซ H2 57 ml แพร่ผ่านรูเล็กๆ ได้ต้องใช้เวลา แพร่เท่ากับก๊าซที่เป็นสารประกอบออกไซด์ของซัลเฟอร์ จ านวน 10 ml ใน ภาวะเดียวกัน จงหามวลโมเลกุลของก๊าซนี้

7. ในเวลำ 30 วินำที ก๊ำซออกซิเจน 180 cm3 แพร่ผ่ำนรูเล็กๆ บนแผ่น ขณะที่ ก๊ำซคำร์บอนไดออกไซด์ 400 cm3 ใช้เวลำ t วินำที แพร่ผ่ำนรูเล็ก ๆ บนแผ่น ได้ในภำวะเดียวกัน 7.1 จงเปรียบเทียบอัตรำกำรแพร่ของก๊ำซออกซิเจน และก๊ำซคำร์บอนไดออกไซด์ 7.2 จงหำค่ำ t 7.3 จงค ำนวณหำควำมหนำแน่นของก๊ำซคำร์บอนไดออกไซด์ ถ้ำควำมหนำแน่นของ ก๊ำซออกซิเจนภำยใต้ภำวะเดียวกัน เท่ำกับ 1.5 g/ dm3

8. ถ้ำ 100 cm3 ของก๊ำซออกซิเจนแพร่ผ่ำนรูเล็กๆ ในเวลำ 5 วินำที จะต้องใช้เวลำนำนเท่ำไรที่ก๊ำซชนิดนี้ 150 cm3 แพร่ผ่ำนรูเล็กเดียวกัน นี้ ที่อุณหภูมิและควำมดันเดียวกัน