สารละลาย ตามธรรมชาติและที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น มีคุณสมบัติอย่างไรบ้าง

สารละลาย ในธรรมชาติ (Solutions)

สารละลาย เป็นสารที่เกิดขึ้นโดยทั่วไปตามธรรมชาติ บางครั้งอาจเกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นโดยมนุษย์

สารละลาย (Solutions) คือ สารผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน (Homogenous Mixture) ซึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของสารบริสุทธิ์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป โดยมีสารที่มีปริมาณมากกว่าเป็น “ตัวทำละลาย” (Solvent) และสารที่มีปริมาณน้อยกว่าเป็น “ตัวถูกละลาย” (Solute) การผสมผสานกันของสารทั้ง 2 ประเภท ทำให้เกิดสารละลายเนื้อเดียวที่เกิดขึ้นได้ในทุกสถานะของสสาร

คุณสมบัติของสารละลาย

  • เป็นสารเนื้อเดียวกันในทุกส่วน
  • ไม่เกิดการตกตะกอนหรือเกิดการเปลี่ยนแปลง เมื่อเวลาผ่านไป
  • ตัวถูกละลายไม่สามารถแยกออกจากสารละลายผ่านการกรองทางกายภาพได้ (Mechanical Filtration)
  • สารละลายไม่ทำให้เกิดการกระเจิงของแสง

ในการกระบวนเกิดสารละลาย ตัวทำละลายทำหน้าที่เร่งให้เกิดการสลายตัวของตัวถูกละลาย อย่างเช่น น้ำเกลือ ผลึกเกลือ ซึ่งเป็นโมเลกุลของตัวถูกละลายที่รวมกลุ่มกันเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ เมื่อสัมผัสกับน้ำ ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ดี โมเลกุลของน้ำจะทำการแทรกซึมและสลายการยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเกลือ จนแตกออกเป็นโมเลกุลขนาดเล็กลง โดยสารละลายน้ำเกลือ ยังคงมีเกลือหลงเหลืออยู่ในสารละลาย แต่อนุภาคของเกลือถูกจับแยกออกจากกันและถูกรายล้อมด้วยโมเลกุลของน้ำแทนการจับกลุ่มกันเป็นก้อนหรือผลึกเกลือขนาดใหญ่อย่างในตอนตั้งต้น

ผลึกเกลือ, สารละลาย, ตัวทำละลาย, ตัวถูกละลาย
ภาพสดงการแตกตัวของผลึกเกลือในน้ำ

ชนิดของสารละลาย

  1. สารละลายอิ่มตัว (Saturated Solution) คือ สารละลายที่ตัวถูกละลายไม่สามารถละลายในตัวทำละลายได้อีก ณ อุณหภูมิคงที่ แต่เมื่อทำการเพิ่มอุณหภูมิให้สารละลายสูงขึ้น อาจทำให้ตัวถูกละลายสามารถละลายเพิ่มขึ้นได้อีก จนกลายเป็นสารละลายที่เรียกว่า “สารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด”
  2. สารละลายไม่อิ่มตัว (Unsaturated Solution) คือ สารละลายที่ตัวถูกละลายยังสามารถละลายในตัวทำละลายได้อีก โดยไม่ต้องอาศัยการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิหรือปัจจัยภายนอกเข้าช่วย โดยสารละลายไม่อิ่มตัวที่มีตัวถูกละลายอยู่ในปริมาณต่ำจะถูกเรียกว่า “สารละลายเจือจาง” ขณะที่สารละลายที่มีตัวถูกละลายอยู่ในปริมาณมากจะถูกเรียกว่า “สารละลายเข้มข้น”

ประเภทของสารละลายสามารถแบ่งออกได้ตามทั้ง 3 สถานะของสารละลาย ได้แก่

  1. สารละลายที่เป็นก๊าซ หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นก๊าซ
  2. สารละลายที่เป็นของเหลว หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของเหลว
  3. สารละลายที่เป็นของแข็ง หมายถึง สารละลายที่มีตัวทำละลายมีสถานะเป็นของแข็ง

ตัวอย่างสารละลายในทั้ง 3 สถานะ ซึ่งตัวทำละลายจะต้องมีสถานะเช่นเดียวกับสถานะของสารละลาย

สถานะของสารละลาย

สถานะของตัวถูกละลาย

ตัวอย่าง

สารละลายก๊าซ

ก๊าซ

ออกซิเจนในอากาศ

ของเหลว

ไอน้ำในอากาศ

ของแข็ง

กลิ่นในอากาศ

สารละลายของเหลว

ก๊าซ

คาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำอัดลม

ของเหลว

แอลกอฮอล์ในเครื่องดื่ม

ของแข็ง

เกลือในน้ำเกลือ

สารละลายของแข็ง

ก๊าซ

ไฮโดรคาร์บอนในโลหะต่างๆ

ของเหลว

ความชื้นในไม้

ของแข็ง

ทองเหลือง (ทองแดงผสมกับสังกะสี)

สารละลาย

ดังนั้น ในการเกิดสารละลาย ตัวถูกละลายแต่ละชนิด จึงต้องการตัวทำละลายที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างตัวทำละลายและตัวถูกละลายดังกล่าว ซึ่งการผสมผสานเข้าด้วยกันของสสารทั้ง 2 ชนิด ต้องเกิดเป็นสารเนื้อเดียวที่ไม่มีปฏิกิริยาเคมีใดๆ เกิดขึ้นระหว่างกัน อย่างเช่น น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี เมื่อตัวถูกละลายคือเกลือและน้ำตาลทราย ขณะที่น้ำมันเบนซินเป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับโฟมและยางพารา แต่ถ้าในสารดังกล่าว มีการกระจายตัวของสารที่นำมาผสมอย่างไม่สม่ำเสมอ และยังสามารถมองเห็นรูปร่างของสารดั้งเดิมอยู่ การรวมกันของสารทั้ง 2 ไม่ได้ถูกจำแนกเป็นสารละลาย แต่จะถูกเรียกว่า “สารเนื้อผสม” โดยสารเนื้อผสมที่มีอนุภาคขนาดเล็กของของแข็งเรียงตัวอยู่อย่างกระจายภายในของเหลวหรือก๊าซ จะถูกเรียกว่า “สารแขวนลอย” (Suspensions)

นอกจากนี้ ตัวทำละลายที่เป็นสารบริสุทธิ์เมื่อกลายเป็นสารละลายแล้ว มักจะทำให้คุณสมบัติของสารละลายเปลี่ยนแปลงไป เช่น การเพิ่มขึ้นของจุดเดือด การลดลงของจุดเยือกแข็ง การลดลงของความดันไอ หรือการเกิดแรงดันออสโมซิส เป็นต้น

สืบค้นและเรียบเรียง

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


อ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7077-solution

มหาวิทยาลัยมหิดล – https://il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry2/liquid_solution/solution_trypes.htm

https://www.thoughtco.com/definition-of-solution-604650

https://www.ducksters.com/science/chemistry/solutions_and_dissolving.php#targetText=A%20solution%20is%20a%20specific,makes%20it%20a%20homogeneous%20mixture%20.


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนในใจ : ธาตุและสารประกอบ 

copper sulfide, ธาตุและสารประกอบ

เรื่องแนะนำ

ดาวอังคาร การแข่งขันสู่ดาวเคราะห์แดง

อีลอน มัสก์ อยากไป ” ดาวอังคาร ” คำกล่าวอันลือเลื่องของผู้ก่อตั้งและซีอีโอของบริษัทสเปซเอกซ์  (SpaceX)  คือเขาอยากตายบน ดาวอังคาร และไม่ใช่แค่ยานตกตาย  เทคโนโลยีที่อาจช่วยป้องกันอุบัติเหตุดังกล่าวผ่านการทดสอบสำคัญในคืนหนึ่งเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว เมื่อจรวดฟัลคอน 9 (Falcon 9) ที่สร้างโดยสเปซเอกซ์  ทะยานขึ้นจากแหลมคะแนเวอรัลในรัฐฟลอริดา พร้อมบรรทุกดาวเทียมสื่อสาร 11 ดวง เรื่อง โจล แอเคนบาค ภาพถ่าย ฟิลลิป ทอลีดาโน, โรเบิร์ต คลาร์ก, แมกซ์ อากีเลรา-เฮลล์เวก และมาร์ก ทีสเซน หลังบินขึ้นไม่กี่นาที จรวดเร่ง (booster) ก็ถูกปลดออก เหมือนกับจรวดเร่งนับพันลำที่ใช้กันมาตั้งแต่อรุณรุ่งของยุคอวกาศ ซึ่งเผาไหม้ในบรรยากาศและเหลือชิ้นส่วนตกกระจายในมหาสมุทร แต่จรวดเร่งลำนี้ไม่ถูกทิ้ง แทนที่จะตกลงไปเฉยๆ มันกลับหมุนตัว ติดเครื่องเพื่อชะลอการตกและบินไปหาแท่นลงจอดที่อยู่ใกล้ พูดให้ง่ายคือมันบินถอยหลัง บริษัทสเปซเอกซ์เพิ่งบรรลุก้าวย่างสำคัญในความพยายามสร้างจรวดใช้ซ้ำได้  มัสก์คำนวณว่า  เทคโนโลยีนี้อาจลดค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดลงเหลือหนึ่งในร้อย  ซึ่งทำให้สเปซเอกซ์ได้เปรียบในธุรกิจส่งดาวเทียมและการส่งสิ่งอุปกรณ์ (supply) ให้สถานีอวกาศนานาชาติ แต่นั่นไม่ใช่จุดหมายของมัสก์ เขาบอกในการแถลงข่าวคืนนั้นว่า การลงจอดของจรวดเร่งเป็น “ก้าวสำคัญบนเส้นทางสู่ความสามารถในการจัดตั้งเมืองบนดาวอังคาร” บริษัทสเปซเอกซ์ซึ่งก่อตั้งเมื่อปี […]

การเปลี่ยนแปลงทางธรณีภาค และแผ่นเปลือกโลก

การเปลี่ยนแปลงของ แผ่นเปลือกโลก และธรณีวิทยา เป็นหนึ่งในสาขาของวิชาวิทยาศาสตร์ และมนุษย์ได้นำความรู้เรื่องนี้มาประยุกต์ใช้ประโยชน์จากทรัพยากรธรณีมาอย่างต่อเนื่อง หลังการเย็นตัวลงของพื้นผิวโลก เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน เกิดการยกตัวขึ้นของชั้นหินเหนือผิวน้ำจนแผ่นดินผืนแรกถือกำเนิดในอีกราว 2.5 พันล้านปีต่อมา ตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของ แผ่นเปลือกโลก และมหาสมุทรไม่เคยหยุดนิ่ง ภายใต้พื้นผิวโลกมีความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ก่อให้เกิดภูมิประเทศและทรัพยากรอันหลากหลาย รวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ จากการศึกษาหลักฐานทางธรณีวิทยา รวมถึงความพยายามในการจัดทำแผนที่โลกของนักวิทยาศาสตร์ในอดีต ส่งผลให้เกิดการลบล้างความเชื่อที่ว่า “แผ่นดินไม่เคยเกิดการเปลี่ยนแปลง” โดยเฉพาะการเสนอทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีป (Theory of Continental Drift) ในปี1915 โดย อัลเฟรด เวเกเนอร์  (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ที่สังเกตเห็นถึงความสอดคล้องกันของรูปร่างชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกา ทำให้เกิดการตั้งสมมุติฐานที่ว่า เมื่อราว 200 ล้านปีก่อน โลกประกอบด้วยแผ่นดินผืนเดียวที่เรียกว่า “มหาทวีป” หรือ “พันเจีย” (Pangaea) ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยมหาสมุทรขนาดใหญ่ และมหาทวีปนี้ประกอบไปด้วยดินแดนลอเรเซีย (Laurasia) ทางตอนเหนือและดินแดนกอนด์วานา (Gondwana) ทางตอนใต้ จนกระทั่งมหาสมุทรแอตแลนติกเกิดการขยายตัว ทำให้แผ่นดินเคลื่อนที่และแยกตัวออกจากกัน จนกลายเป็นทวีปและมหาสมุทรดังที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบันนี้ แนวคิดเรื่อง […]

แผ่นน้ำแข็งที่นอร์เวย์ละลาย เผยให้เห็นลูกธนูอายุ 6,000 ปี

นักโบราณคดี ค้นพบอาวุธจำนวน 68 ชิ้นจากยุคหินใหม่ถึงยุคไวกิ้ง ช่วยเสริมแนวคิดเกี่ยวกับ วิธีที่น้ำแข็งทั้งรักษาและทำลายหลักฐานทางโบราณคดี นักโบราณคดี ในนอร์เวย์ค้นพบลูกศรหลายสิบดอกซึ่งมีอายุย้อนไปถึง 6,000 ปี การค้นพบครั้งนี้เป็นผลมาจากการละลายของแผ่นน้ำแข็งขนาด 242,811 ตารางเมตร บนภูเขาสูงของภูมิภาค การเดินทางออกสำรวจพืดน้ำแข็ง Langfonne ในปี 2014 และ 2016 โดยเฉพาะช่วงฤดูร้อนที่อากาศอบอุ่นเป็นพิเศษ เผยให้เห็นกระดูกกวางเรนเดียร์และเขากวางจำนวนมาก ซึ่งบ่งชี้ว่านักล่าสัตว์ใช้ประโยชน์ในพื้นที่แห่งนี้ช่วงหนึ่งพันปีที่ผ่านมา กลยุทธ์การล่าสัตว์ของพวกเขายังคงเดิม แม้กระทั่งอาวุธที่เลือกใช้ ซึ่งประดิษฐ์มาจากหินแม่น้ำ และเหล็กแหลม ขณะนี้ ทีมวิจัยรายงานการค้นพบในวารสาร Holocene ในเนื้อหารายงานว่า ค้นพบลูกศรทั้งที่สมบูรณ์และเสียหายบางส่วนทั้งหมด 68 ดอก (และหัวลูกศรห้าดอก) ที่กระจัดกระจายอยู่ทั้งในบริเวณและรอบ ๆ แผ่นน้ำแข็งที่กำลังละลาย ซึ่งมีจำนวนมากกว่าแหล่งโบราณคดีที่อยู่ในพืดน้ำแข็งแหล่งอื่นๆ ของโลก ชิ้นส่วนของอาวุธบางชิ้นมีอายุย้อนไปถึงยุคหินใหม่ ในขณะที่การค้นพบ “ล่าสุด” อาวุธส่วนใหญ่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่สิบสี่ ในขณะที่จำนวนของอาวุธโบราณเหล่านี้สร้างความประหลาดใจต่อนักโบราณคดี การสำรวจพบโบราณวัตถุในพืดน้ำแข็ง Langfonne ยังได้เพิ่มน้ำหนักให้กับแนวคิดที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปเกี่ยวกับวัตถุทางประวัติศาสตร์ที่ถูกฝังอยู่ใต้น้ำแข็ง และเป็นหลักฐานชิ้นใหม่เกี่ยวกับประสิทธิภาพของน้ำแข็งในเรื่องการรักษาและทำลายโบราณวัตถุตลอดหลายพันปีที่ผ่านมา น้ำแข็งคือเครื่องย้อนเวลา นับตั้งแต่นักโบราณคดีเริ่มสำรวจอย่างเป็นระบบในแหล่งโบราณคดีที่อยู่ในพื้นที่น้ำแข็งเมื่อ 15 ปีที่ผ่านมา พืดน้ำแข็งจากนอร์เวย์ที่ยาวไปถึงอเมริกาเหนือ เป็นแหล่งเก็บรักษาซากสิ่งประดิษฐ์โบราณที่เกือบสมบูรณ์ […]

ไดโนเสาร์อาจมีลักษณะคล้ายแร็กคูน

ไดโนเสาร์ขนาดเท่าแม่ไก่ตัวนี้น่าจะมีขนสีเข้มเหมือนปานดำรอบดวงตา ในขณะที่หางของมันเต็มไปด้วยลวดลาย ที่ส่วนหลังขนสีเข้มขึ้นปกคลุม ในขณะที่ส่วนท้องนั้นกลับเป็นขนสีอ่อนแทน ลักษณะนี้เรียกว่า “Countershading” เป็นลักษณะหนึ่งของการพรางตัวในสัตว์ ที่ช่วยให้พวกมันเป็นที่สังเกตเห็นยากภายใต้แสงอาทิตย์ นั่นทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมุติฐานว่า ไดโนเสาร์ซิโนซอรอปเทอริกซ์น่าจะอาศัยอยู่ในสถานที่เปิดโล่ง จากเดิมที่เคยเชื่อกันว่ามันอาศัยอยู่ตามต้นไม้และพงหญ้ารก   อ่านเพิ่มเติม : เทอโรซอร์ ยักษ์ใหญ่ครองเวหา, ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก