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

ตารางธาตุ (Periodic Table)

ตารางธาตุ เป็นตารางที่แสดงธาตุที่ได้รับการค้นพบแล้ว ทั้งธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นมา ตารางธาตุ (Periodic Table) คือการจัดเรียงธาตุเคมี (Chemical Element) ในรูปแบบของตารางตามโครงสร้างและคุณสมบัติของธาตุที่คล้ายคลึงกัน หรือที่เรียกว่า “กฎพีริออดิก” (Periodic Law) เพื่อเป็นประโยชน์ในการใช้งานและง่ายต่อการศึกษา ซึ่งการจัดเรียงธาตุตามตารางธาตุยังสามารถช่วยอธิบายความสัมพันธ์ของสมบัติธาตุต่างๆ รวมถึงการทำนาย หรือคาดการณ์ ถึงคุณสมบัติทางเคมี และพฤติกรรมของธาตุ ที่ยังไม่ถูกค้นพบ หรือได้รับการสังเคราะห์ขึ้นใหม่อีกด้วย ธาตุ (Element) คือ โครงสร้างพื้นฐานของสสาร เป็นสารบริสุทธิ์ที่ไม่สามารถแยกย่อยได้อีกด้วยกระบวนการทางเคมี ธาตุเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่า “อะตอม” (Atom) ซึ่งธาตุเป็นการรวมตัวกันของอะตอมชนิดเดียวกัน ภายในอะตอมของธาตุแต่ละตัวนั้น ประกอบไปด้วยอนุภาคมูลฐานขนาดเล็ก ได้แก่ โปรตอน (Proton) ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นบวก อิเล็กตรอน (Electron) ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นลบ และนิวตรอน (Neutron) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกลาง ธาตุแต่ละตัวประกอบขึ้นจากอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ โดยมีจำนวนของอนุภาคภายในอะตอมเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติอันเป็นเอกลักษณ์และความแตกต่างของธาตุแต่ละตัวในธรรมชาติ การค้นพบตารางธาตุ ตารางธาตุถูกศึกษา ค้นคว้า และจัดทำขึ้นเป็นครั้งแรก โดยนักเคมี ชาวรัสเซีย ดมีตรี อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ […]

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการร้องไห้

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการร้องไห้ คุณผู้อ่านร้องไห้ล่าสุดเมื่อไหร่? และอะไรคือสาเหตุที่ทำให้คุณร้องไห้ เมื่อร้องไห้เราทุกคนมีน้ำตา น้ำตาคือสารเติมความชุ่มชื้นให้แก่ดวงตาซึ่งพบในสัตว์หลายชนิด แต่ในมนุษย์น้ำตายังถูกใช้เพื่อแสดงอารมณ์อีกด้วย ว่าแต่ทำไมมนุษย์ถึงมีน้ำตาเมื่อรู้สึกเสียใจ? คำตอบที่แน่ชัดนั้นนักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่ทราบแต่มีทฤษฎีบางทฤษฎีสนับสนุน มองไปที่เด็กทารกตัวน้อย สัตว์อื่นๆ เมื่อแรกเกิดนั้นพวกมันมาพร้อมกับสัญชาตญาณในการเอาตัวรอดและการปกป้องตัวเอง แต่กับมนุษย์ไม่ใช่ ลูกมนุษย์อ่อนแอบอบบางและต้องการการปกป้องจากมนุษย์ที่โตกว่า การร้องไห้จึงเป็นการส่งสัญญาณให้ผู้ใหญ่รู้ได้ว่าทารกนั้นๆ กำลังต้องการอะไรบางอย่าง พอโตขึ้นมาหน่อยการร้องไห้จึงเป็นการส่งสัญญาณไปยังสมาชิกในสังคมว่าเราต้องการความช่วยเหลืออะไรบางอย่าง ดูกันที่น้ำตาบ้าง น้ำตาจะเกิดขึ้นเมื่อมีอารมณ์สุดโต่งอย่างเสียใจสุดๆ ดีใจสุดๆ หรือตกใจสุดๆ ที่น่าสนใจก็คือในน้ำตาจากสถานการณ์ที่แตกต่างกันนั้นมีสารกระกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน เช่นน้ำตาจากการร้องไห้ไม่เหมือนกับน้ำตาจากการหั่นหัวหอม การศึกษาในปี 1980 พบว่าน้ำตาจากการร้องไห้มีส่วนประกอบของโปรตีนมากกว่า นั่นจึงทำให้น้ำตาค่อยๆ ไหลช้าๆ เป็นทางยาวลงมาที่แก้ม อีกการศึกษาหนึ่งพบว่าน้ำตาเป็นเครื่องมือของการจัดการ เมื่อใครสักคนทำผิดแล้วเขาร้องไห้ น้ำตาจะทำให้คนๆ นั้นได้รับการอภัยง่ายขึ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เองพบว่าในน้ำตาของผู้หญิงนั้นมีสารเคมีที่ช่วยยับยั้งความโกรธของผู้ชาย เคยได้ยินกันใช่ไหมว่าการร้องไห้ออกมานั้นดีต่อคุณ วิทยาศาสตร์เองมีผลยืนยันเรื่องนี้ เมื่อคุณร้องไห้คุณอาจไม่ได้รู้สึกดีขึ้นมาเลยในทันที แต่ใน 90 นาทีหลังร้องไห้คุณจะรู้สึกดีขึ้น นอกจากนั้นในคนที่ไม่ได้ร้องไห้ออกมายังมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นคนเก็บกดและมีทัศนคติในทางลบมากขึ้นอีกด้วย เห็นอย่างนี้แล้วครั้งหน้าอย่าอายที่จะร้องไห้ เพราะมันดีต่อคุณเอง!   อ่านเพิ่มเติม วิทยาศาสตร์ว่าด้วยความน่ารัก

อาหารคีโตจีนิก : อาหารคาร์โบไฮเดรตต่ำ – ไขมันสูง

งานวิจัยทางวิชาการหลายฉบับยังรายงานผลการทดลอง ที่ขัดแย้งกันระหว่างข้อดีและผลกระทบระยะยาวของ อาหารคีโตจีนิก ที่กำลังเป็นกระแสนิยมในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา  อาหารคีโตจีนิก คืออะไร อาหารคีโต หรือ อาหารคีโตจีนิก (Ketogenic diets) เป็นรายการอาหารที่มีปริมาณคาร์โบไฮเดรตต่ำ แต่มีไขมันสูง ซึ่งส่งผลให้ร่างกายใช้พลังงานทางเลือกจากไขมันแทนการใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานหลักคือคาร์โบไฮเดรต ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า คีโตซิส (Ketosis) กระบวนการคีโตซิสจะเกิดขึ้นเมื่อร่างกายรับรู้ว่าระดับน้ำตาลในเลือดต่ำลง จึงจำเป็นเผาผลาญพลังงานจากไขมันแทน กระบวนการคีโซซิสเกิดขึ้นที่ตับ โดยไขมันที่เก็บสะสมไว้ในช่องท้องจะถูกเปลี่ยนให้เป็นกรดไขมัน และได้ผลผลิตสุดท้ายเป็นสารประเภทคีโตน (Ketones) ซึ่งร่างกายสามารถนำไปใช้เป็นพลังงานได้ บทสรุป: เมนูอาหารคีโต คือ อาหารที่คาร์โบไฮเดรตต่ำ และมีไขมันสูง ซึ่งส่งผลให้ร่างกายมีระดับน้ำตาลและอินซูลินในเลือดต่ำ ร่างกายจึงใช้พลังงานจากไขมัน ผ่านสารให้พลังงานที่เรียกว่า คีโตน ประเภทของอาหารคีโตจีนิก 1. Standard ketogenic diet (SKD): เป็นรายการอาหารที่มีปริมาณคาร์โบไฮเดรตน้อยมาก มีโปรตีนปานกลาง และมีไขมันสูง โดยสัดส่วนของอาหารหนึ่งมื้อคือ ไขมันร้อยละ 75 โปรตีนร้อยละ 20 และคาร์โบไฮเดรตร้อยละ 5 2. Cyclical ketogenic diet (CKD): เป็นการเลือกรับประทานอาหารคีโตจีนิกเป็นส่วนใหญ่ […]

โดรนช่วยชีวิตนักโต้คลื่น

โดรนช่วยชีวิตนักโต้คลื่น ที่นอกชายหาดของเมือง Lennox Head ทางตอนเหนือของรัฐนิวเซาท์เวลส์ วัยรุ่นนักโต้คลื่นสองคนกำลังติดอยู่ในคลื่น  โชคดีที่ใครบางคนเห็นเหตุการณ์เข้าและแจ้งเจ้าหน้าที่ชายฝั่ง พวกเขาใช้เทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับการฝึกฝนมานั่นคือโดรน โดรนช่วยชีวิตที่มีชื่อเรียกว่า Westpac Little Ripper Lifesaver ถูกส่งออกไปก่อนล่วงหน้า เมื่อไปถึงจุดเกิดเหตุมันปล่อยชูชีพลงไปให้ผู้ประสบภัยด้านล่างเกาะไว้ท่ามกลางคลื่นที่กำลังซัดสาด สุดท้ายเรื่องราวจบลงด้วยดี วัยรุ่นทั้งสองกลับเข้าสู่ฝั่งอย่างปลอดภัย กระบวนการช่วยชีวิตตามชายฝั่งนี้ใช้เวลาเพียงแค่ 1 – 2 นาที ซึ่งรวดเร็วกว่าการช่วยชีวิตในรูปแบบเดิม   อ่านเพิ่มเติม 5 ตัวอย่างที่โดรนใต้น้ำกำลังช่วยปกป้องมหาสมุทรให้เรา