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

มาชิมกัญ เมนูใหม่จากใบกัญชา

โรงพยาบาลเจ้าพระยาอภัยภูเบศรเปิดตัวเซ็ตอาหาร มาชิมกัญ เมนูหลากรสที่มีส่วนผสมจากใบกัญชา หลังจากมีประกาศปลดล็อกบางส่วนของกัญชา และกัญชง ให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ โดยไม่จัดเป็นยาเสพติด ยกเว้นช่อดอก และเมล็ดกัญชา โดยส่วนที่นำมาใช้ได้นั้น ประกอบด้วย ใบที่ไม่ติดกับช่อดอก เปลือก ลำต้น เส้นใย กิ่ง ก้าน ราก ซึ่งไม่ถือว่าเป็นยาเสพติด ร้านอภัยภูเบศรเดย์สปาที่ตั้งอยู่ในโรงพยาบาลเจ้าพระยาอภัยภูเบศร ซึ่งดำเนินกิจการส่วนหนึ่งเกี่ยวกับอาหารอยู่แล้ว จึงเกิดแนวความคิดนำกัญชาซึ่งเป็นภูมิปัญญาดั้งเดิม มาแปลงเป็นหนึ่งในแผนการทำธุรกิจ ด้วยการเปิดตัวอาหารไทยฟิวชันภายใต้ชื่อ มาชิมกัญ โดยแนวคิดเริ่มต้นจากธุรกิจสปาของโรงพยาบาลฯ เติบโตขึ้นร้อยละ 10-20 ต่อปี แต่วัตถุดิบที่นำมาใช้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ จึงเกิดคำถามว่า ทำไมเราไม่ลองหันมาใช้วัตถุดิบที่หาได้ภายในประเทศ จากนั้นจึงประยุกต์ศาสตร์เรื่อง “ธาตุเจ้าเรือน” เข้ามาปรับใช้ ปัจจุบัน ทางโรงพยาบาลฯ ได้ถ่ายทอดองค์ความรู้เรื่องการทำสปาจากวัตถุดิบในประเทศให้แก่องค์กรเอกชนเป็นที่เรียบร้อย ตำราการแพทย์แผนไทยกว่าหลายร้อยปีมีการบันทึกลงในสมุดไทย สมุดข่อย ใบลาน หรือวัสดุอื่นใดที่มีการถ่ายทอดและคัดลอกสืบต่อกันมา เรื่อง “ธาตุเจ้าเรือน” ว่าเป็นธาตุหลักประจำตัว ซึ่งร่างกายมนุษย์ประกอบไปด้วยธาตุทั้ง 4 คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ หากธาตุเหล่านี้สมดุลกันร่างกายก็จะแข็งแรง โดยเฉพาะเรื่องการกิน ถ้าเลือกกินอาหารถูกกับธาตุจะช่วยปรับสมดุลให้ร่างกายได้ […]

World Update: พบระบบน้ำบาดาลขนาดยักษ์ใต้แผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติก

พบระบบน้ำบาดาลขนาดยักษ์ใต้แผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติก คาดเกิดขึ้นราว 5,000-7,000 ปีที่แล้ว  ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่ามีแหล่งเก็บน้ำใต้ดินอยู่ใต้แผ่นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติก ด้วยเหตุผลที่ว่าน้ำนั้นช่วยสร้างความลื่นไหลให้กับฐานกรวดและสร้างการเคลื่อนที่ของฐานน้ำแข็งให้ไหลไปยังทะเล แต่ยังไม่มีใครพบหลักฐานที่ยืนยันจนการสำรวจล่าสุดที่เพิ่งเผยแพร่ในวารสาร Science ได้ยืนยันถึงการมีอยู่ของระบบน้ำบาดาลนี้ ทีมวิจัยที่นำโดยโคลอี้ กุสตาฟซัน (Chole Gustafson) จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ทำแแผนที่ระบบน้ำเค็มบาดาลขนาดยักษ์ที่หมุนเวียนอย่างทรงพลังลึกลงไปใต้ฐานแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกด้านตะวันออกเป็นครั้งแรก และเชื่อว่ามันอาจมีอยู่ทั่วไปในทวีปนี้ แต่ยังไม่ชัดเจนว่ามันมีอิทธิพลมากน้อยเพียงใดต่อแผ่นหรือธารน้ำแข็ง และมีปฎิกิริยาอย่างไรต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ “ผู้คนตั้งสมมติฐานว่าอาจมีน้ำใต้ดินลึกลงไปในตะกอนเหล่านี้ แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่มีใครทำแผ่นที่มันได้อย่างละเอียด” กุสตาฟซันกล่าว “ปริมาณน้ำใต้ดินที่เราพบนั้นมีนัยสำคัญ ซึ่งน่าจะส่งผลต่อกระบวนการของกระแส (ธาร) น้ำแข็ง ตอนนี้เราต้องหาข้อมูลเพิ่มเติมและหาวิธีรวมสิ่งนั้นเข้ากับแบบจำลอง” ทีมวิจัยได้โฟกัสไปยังธารน้ำแข็งที่มีชื่อว่า “Whillans” ซึ่งมีความกว้างราว 96 กิโลเมตร พวกเขาใช้เทคนิคใหม่ที่เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยเคลื่อนแม่เหล็ก (Magnetotelluric Imaging) ซึ่งเป็นการวัดระดับความแตกต่างของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่น้ำแข็ง ตะกอน น้ำจืด และน้ำเค็มแสดงออกต่างกัน โดยกุสตาฟซันอธิบายไว้ว่า “เหมือนกับการทำ MRI ของโลก”  ทำให้พวกเขาสามารถสร้างแผ่นที่ระบบน้ำเค็มบาดาลได้อย่างชัดเจน ซึ่งอยู่ด้านล่างลึกลงไปจากฐานของน้ำแข็งราวครึ่งกิโลเมตรจนถึงเกือบ 2 กิโลเมตร และยืนยันว่ามันเต็มไปด้วยของเหลวตลอดทางซึ่งมีขนาดเท่ากับ “ฐานตึกเอ็มไพร์สเตทไปจนถึงเสาอากาศสูงสุดประมาณ 420 เมตร” กุสตาฟซันกล่าว ทีมงานตั้งสมมติฐานถึงการมีอยู่ของน้ำเค็มในแหล่งปิดผนึกใต้ฐานแผ่นน้ำแข็งนี้ว่า น้ำจากมหาสมุทรน่าจะไหลเข้าสู่ระบบบาดาลเมื่อราว 5,000 ถึง […]

ความหนาแน่น (Density) ของสสาร

ความหนาแน่น (Density) คืออัตราส่วนของมวลต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ซึ่งเป็นสมบัติพื้นฐานทางกายภาพของสสาร โดยวัตถุที่มีมวลในหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่กำหนดมากเท่าไหร่ ยิ่งแสดงให้เห็นว่าวัตถุดังกล่าวมีความหนาแน่นมากเท่านั้น นอกจากนี้ ความหนาแน่นยังแปรผันตามมวลอะตอม (Atomic Mass) ของธาตุหรือมวลโมเลกุลของสารประกอบอีกด้วย สูตรคำนวณความหนาแน่น ในการคำนวณหาความหนาแน่นของสสารความหนาแน่นมักถูกแสดงผลด้วยสัญลักษณ์ p (โร) ซึ่งเป็นตัวอักษรตัวที่ 17 ในภาษากรีกโดยคำนวณผ่านความสัมพันธ์ระหว่างมวล (Mass) หรือปริมาณเนื้อของสสารที่ถูกบรรจุอยู่ภายในวัตถุต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร (Volume) p = m/v โดยหน่วยของความหนาแน่นที่ผู้คนนิยมใช้กันคือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m3) และกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm3) และจากสูตรการคำนวณหาความหนาแน่นข้างต้นแสดงให้เห็นว่า ความหนาแน่นนั้นเป็นอัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรที่ไม่ได้คำนึงถึงปริมาณของวัตถุหรือสารตั้งต้นทั้งหมดที่มีอยู่ในขณะนั้น ดังนั้น ความหนาแน่นจึงเป็นสมบัติที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณของสสาร (Intensive Property) ซึ่งโดยทั่วไป เราอาจสับสนระหว่างความหนาแน่นกับน้ำหนัก เนื่องจากวัตถุ 2 ชิ้นที่มีปริมาตรเท่ากัน ชิ้นที่มีความหนาแน่นมากกว่ามักมีน้ำหนักที่มากกว่า ซึ่งในความเป็นจริง ความหนาแน่นเป็นความสัมพันธ์ระหว่างมวลต่อปริมาตร จึงไม่สามารถหาข้อสรุปจากการพิจารณามวลหรือปริมาตรของสสารเพียงส่วนเดียว แต่ต้องพิจารณาตัวแปรทั้งสองควบคู่กันไป อ่านเพิ่มเติม : ความหนาแน่นของน้ำ ตารางแสดงความหนาแน่นของสสารทั่วไป สสาร ความหนาแน่น (g/cm3) อากาศ 0.0013 ขนนก […]

ปลอดโรคภัย เมื่อให้อาหารดีแก่จุลินทรีย์ในลำไส้

ทำความรู้จักกับเพื่อนแท้ที่อยู่กับเรามาตั้งแต่เกิด และเป็นผู้เล่นสำคัญในการกำหนดว่าสุขภาพของคุณจะดีหรือไม่ดี พวกมันคือ "ไมโครโบโอม" นิคมของประชากรแบคทีเรียและจุลินทรีย์ในลำไส้