ของแข็ง หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก
ทำให้อนุภาคอยู่ใกล้ชิดกันดังนั้นจึงมีรูปร่างและปริมาตรของมันเอง
โดยไม่เปลี่ยนไปตามรูปร่างของภาชนะที่บรรจุ เช่น เหล็ก เกลือแกง และด่างทับทิม
คุณสมบัติทั่วไปของของแข็ง
สารที่อยู่ในสถานะของแข็งจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากกว่าของเหลวและก๊าซ
จึงเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารในสถานะของแข็งส่วนใหญ่มีค่าสูงกว่ของเหลวและก๊าซ
นอกจากนี้ของแข็งยังมีสมบัติเฉพาะตัวที่สำคัญอีกหลายประการคือ มีรูปร่างแน่นอนไม่ขึ้นอยู่กับภาชนะที่บรรจุ
มีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่
ไม่สามารถไหลได้ตามภาวะปกติเนื่องจากอนุภาคของแข็งอยู่ชิดกันมาก
การจัดเรียงอนุภาคอยู่ในตำแหน่งที่แน่นอน
การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง
การจัดเรียงอนุภาคในของแข็งแบ่งตามลักษณะการจัดเรียงอนุภาคของสารได้ 2 ชนิด คือ
1. ของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก (crystalline solid)
เป็นของแข็งที่มีพื้นผิวที่ทํามุมกันด้วยค่าที่แน่นอน
ซึ่งแสดงถึงการจัดเรียงเป็นระเบียบของอนุภาคของของแข็ง
ผลึกที่มีขนาดใหญ่เมื่อทําให้เล็กลงก็ยังคงรักษาลักษณะรูปผลึกเดิมอยู่
สารบางอย่างอาจมีรูปผลึกได้หลายแบบซึ่งเราจะเรียกว่า ปรากฏการณ์อัญรูป (polymorphism)
เช่น
เพชร แกรไฟต์ สารบางชนิดอาจจะมีรูปร่างผลึกที่เหมือนกันได้
ซึ่งจะเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า
ภาวะรูปร่างเหมือน (isomorphism) เช่น โซเดียมคลอไรด์ โพแทสเซียมคลอไรด์ เป็นต้น นอกจากนี้
ผลึกยังมีสมบัติที่เรียกว่า anisotropy อันได้แก่ความแข็งแรงทนทานทางกล ดรรชนีหักเห
และการนําไฟฟ้า ถ้าวัดในทิศทางที่ต่างกันค่าที่ได้จะไม่เท่ากัน
คุณสมบัติของแข็งที่มีลักษณะเป็นผลึก
อนุภาคเรียงตัวกันอย่างมีระเบียบแบบแผนทางเรขาคณิตเป็นสามมิติ เรียกว่า
Crystal lattice
ผิวหน้าเรียบ มุมระหว่างผิวหน้ามีค่าแน่นอน
มีจุดหลอมเหลวแน่นอน
มีสมบัติไม่เหมือนกันทุกทิศทาง
1.1) โครงสร้างผลึก
(crystal structure) ของวัสดุ เรามักจะนึกถึงอะตอมหรือไอออนในรูปของทรงกลมที
จัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบในระบบโครงข่ายสามมิติ หรือที
เรียกว่า แลตทิซ (lattice) จุดตัดบนโครงข่ายสามมิตินี้เรียกว่า จุดแลตทิซ (lattice point) ซ
ึงแสดงถึงอะตอมของในโครงข่าย แต่ละส่วนย่อยท
ีจัดเรียงตัวซ้ำๆกันในแลตทิซเรียกว่า ยูนิตเซลล์ (unit cell) ซ
ึ่งกำหนดด้วยความยาวแต่ละด้าน a,b,c
โครงสร้างผลึก
1.2) ยูนิตเซลล์มีทั้งหมด
7 แบบ แต่ละแบบมีความยาวของแต่ละด้านและมุมท
ีด้านประกอบกันแตกต่างกันออกไป เราเรียกยูนิตเซลล์ทั้ง 7 แบบนี้ว่า ระบบผลึก (crystal system) ยกตัวอย่างเช่น ระบบผลึกคิวบิก (cubic) เป็นระบบผลึกที
แต่ละด้านมีความยาวเท่ากันและทำมุมกัน 90 องศา หรือ ระบบผลึกออร์โธรอมบิก (orthorhombic) ที
แต่ละด้านทำมุมกัน 90 องศา แต่ว่ามีความยาวไม่เท่ากัน
ระบบผลึกทั้ง 7 แบบ
2. ของแข็งอสัณฐาน (amorphous solid)
ของแข็งที่อนุภาคอยู่ปะปนกันอย่างไม่เป็นระเบียบ ไม่มีรูปร่างที่แน่นอนเช่น
แก้ว โพลิเมอร์ ยางธรรมชาติ ฯลฯ มีสมบัติทั่วๆ ไปคล้ายผลึก
แตกต่างกันที่ไม่มีรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอน ดังนั้นจึงมีสมบัติที่เรียกว่า isotropy
คือ
ค่าดรรชนีหักเห การนําไฟฟ่า และคุณสมบัติอื่นๆ จะเหมือนกันหมดทุกทิศทาง
นอกจากนี้ของแข็งอสัณฐานจะมีจุดหลอมเหลวไม่เด่นชัด
เมื่อได้รับความร้อนจะค่อยๆ อ่อนตัวจนกระทั่งไหลได้
อุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวจึงอยู่ในช่วงที่ยาว ต่างจากผลึกซึ่งจะมีจุดหลอมเหลวที่เด่นชัดและอุณหภูมิที่ของแข็งชนิดนี้หลอมตัวอยู่ในช่วงที่แคบ
อนุภาคเรียงตัวโดยไม่มีระเบียบแบบแผน
ผิวหน้าไม่เรียบ และมุมต่างๆ กัน
ช่วงการหลอมเหลวกว้าง
มีสมบัติเหมือนกันทุกทิศทาง
โครงสร้างของแข็งอสัณฐาน
ผลึกควอตซ์
การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง
1. การหลอมเหลว
เมื่อของแข็งได้รับความร้อน
อนุภาคจะมีพลังงานจลน์ของการสั่นมากขึ้น
จนในที่สุดความสั่นสะเทือนรุนแรงถึงขีดที่อนุภาคหลุดออกจากที่ในแลตทิชผลึกและเคลื่อนที่ไปมาได้
ความเป็นระเบียบของอนุภาคภายในของแข็งสิ้นสุดลง ของแข็งจึงเปลี่ยนเป็นของเหลว
อุณหภูมินั้นเป็นจุดหลอมเหลวของของแข็ง
และเป็นอุณหภูมิเดียวกันกับอุณหภูมิที่ของเหลวเปลี่ยนเป็นของแข็งหรือที่เรียกว่า ” จุดเยือกแข็ง ”
จุดหลอมเหลวปกติ หมายถึง จุดหลอมเหลวของของแข็งที่ความดัน 1 บรรยากาศ
ในระหว่างการหลอมเหลว ของแข็งอยู่ในสมดุลกับของเหลว จุดหลอมเหลวของของแข็ง
เป็นอุณหภูมิที่ของแข็งและของเหลวอยู่ร่วมกันในสมดุล ที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส
2. การระเหิด
เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ใกล้กันมาก ทำให้มีโอกาสกระทบกันได้
จึงมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันที่อุณหภูมิหนึ่งบางอนุภาคที่ผิวหน้าของของแข็งมีพลังงานสูงพอที่จะหลุดเป็นปรากฏการณ์ที่ของแข็งเปลี่ยนสถานะเป็นไอ
โดยไม่ผ่านสถานะของเหลวก่อน เรียกว่า ” การระเหิด ” จึงทำให้
แนฟทาลีนมีขนาดเล็กลงและหมดไปในที่สุดได้สารที่ระเหิดได้
นอกจากแนฟทาลีนแล้วยังมี การบูร พิมเสน ไอโอดีน เป็นต้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น