วันอังคารที่ 29 เมษายน พ.ศ. 2557

การเปลี่ยนแปลงของสสาร

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของสสาร

ในภาพข้างๆนี้ เธอจะเห็นว่าช่างไม้กำลังแกะสลักไม้ให้เป็นงานศิลปะ ช่างจะใช้เครื่องมือ เช่น ลิ่ม ค้อน งัดและตกแต่งไม้ให้เป็นรูปร่างตามต้องการ สิ่งที่เขากำลังทำอยู่นี้ทำให้รูปร่างหน้าตาของไม้เปลี่ยนไป แต่การเปลี่ยนนี้ไม่ได้ทำให้ไม้กลายเป็นสสารตัวใหม่ มันยังเป็นไม้อยู่ สิ่งที่เปลี่ยนไปคือรูปร่างภายนอกเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงแบบนี้ เรียกว่าการ  เปลี่ยนแปลงทางกายภาพ

ตัวอย่างของสสารที่มีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น การพับผ้า การตัดกระดาษเป็นรูปร่างต่างๆ  เมื่อรูปร่างเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมก็นับเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพแล้ว


แต่มีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่ซับซ้อนกว่าตัวอย่างที่กล่าวถึง คือการเปลี่ยนสถานะของสสาร ซึ่งทำให้รูปร่างหน้าตาเปลี่ยนไปจากเดิมมาก สถานะที่เปลี่ยนแปลงไปมาได้ มี 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ แต่เช่นเดียวกันความเป็นสสารชนิดนั้นยังคงเหมือนเดิม

ตัวอย่างที่เห็นชัด คือการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำ ที่อาจเปลี่ยนเป็นน้ำแข็งหรือเป็นไอได้ โดยเปลี่ยนสถานะกลับไปกลับมาได้ตลอดเวลา ขึ้นกับเงื่อนไขของอุณหภูมิ คือ เมื่อนำน้ำมาต้ม มันจะกลายเป็นไอ อากาศเย็นทำให้ไอน้ำในอากาศรวมตัวเป็นก้อนเมฆและควบแน่นเป็นหยดน้ำตกลงมาเป็นน้ำฝน หรือการนำน้ำไปแช่ในช่องฟรีซของตู้เย็นทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง 

การผสมสาร  2 ชนิดขึ้นไปเข้าด้วยกันอย่างง่ายๆ เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพแบบหนึ่ง เราเรียกสิ่งนี้ว่าของผสม (mixture) ซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดเป็นสสารชนิดใหม่ เรายังคงแยกมันออกจากกันได้ 

ของผสมบางอย่างอาจแยกส่วนผสมที่แตกต่างกัน ออกจากกันได้ง่าย เช่น การแยกตะไบเหล็กออกจากทราย เราจะใช้แม่เหล็กเป็นตัวดูดตะไปเหล็กออกมา หรือการแยกเม็ดบัวลอยออกจากน้ำกะทิ ก็เพียงแต่เทใส่กระชอนตะแกรงเพื่อแยกส่วนที่เป็นน้ำกะทิออกมา

แต่สารผสมบางอย่างเมื่อผสมกันแล้วมองเห็นเป็นเนื้อสารเดียวกัน เช่นการละลายเกลือในน้ำ เราจะมองไม่เห็นเม็ดเกลือลอยอยู่ในน้ำ ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า สารละลาย แต่นี่เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เพราะอนุภาคเกลือไม่ได้ไปรวมเป็นหนึ่งเดียวกับอนุภาคน้ำ มันเพียงแต่ถูกทำให้กลายเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ตามเรามองไม่เห็นลอยอยู่ในน้ำเท่านั้น  การแยกสารละลายออกจากกันจึงยังคงทำได้ ในกรณีของเกลือ จะใช้วิธธีการระเหยน้ำให้ออกไป เช่นการต้มจน้ำแห้ง ที่ก้นภาชนะก็จะมีเกลือเหลืออยู่

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสาร

การทำอาหารเป็นตัวอย่างที่ดีของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสาร ไข่ไก่สดที่นำมาทอดกับน้ำมันในกะทะ แม้ว่าเรายังคงเรียกมันว่าไข่ แต่โครงสร้างของมันมีการเปลี่ยนแปลงไปแล้วเนื่องจากความร้อน ไข่แดงเหลวสีส้มเปลี่ยนเป็นไข่แดงแข็งสีออกเหลือง ส่วนไข่ขาวที่เดิมเป็นของเหลวใสก็เปลี่ยนเป็นของแข็งสีขาว (แต่ ..เปลือกไข่ที่เรากระเทาะทิ้งไปนั้น นับเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ แม้ว่ามันจะนำมาประกอบเป็นรูปไข่เหมือนเดิมไม่ได้ เช่นเดียวกับการตัดกระดาษเป็นชิ้นเล็ก)

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ คือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสสารและไม่สามารถทำให้มันกลับมาเป็ยสสารชนิดเดิมได้อีก  การเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหรือเกิดช้าๆ ก็ได้ การเผากระดาษทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างรวดเร็วเปลี่ยนกระดาษเป็นขี้เถ้า ขณะที่การวางเหล็กไว้กลางแจ้ง เหล็กจะค่อยๆเกิดสนิมที่ผิวของมันอย่างช้า ส่วนการเกิดสนิมเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเช่นกัน เพราะเนื้อเหล็กที่กลายเป็นสนิมไปแล้วจะไม่สามารถคืนกลับมาเป็นเหล็กได้อีกโดยง่าย (การคืนกลับของสสารบางชนิดที่เปลี่ยนแปลงทางเคมีแล้ว สามารถทำได้แต่ต้องใช้กระบวนการทางเคมีที่ยุ่งยากซับซ้อน)

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสารเกี่ยวข้องกับเราตลอดเวลา เช่น อาหารที่เรารับประทาน เมื่อลงไปถึงกระเพาะอาหารจะถูกย่อยโดยน้ำย่อยเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงาน อาหารได้ถูกเปลี่ยนแปลงทางเคมีไปแล้ว  เช่นเดียวกับการเปลี่ยนน้ำมันเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานโดยการเผาไหม้ของเครื่องยนต์

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสารทำให้ชีวิตเราสะดวกสบายขึ้น เช่น การใช้ผงซักฟอกเพื่อขจัดคราบสกปรกที่เสื้อผ้า  การใช้ถ่านไฟฉายเพื่อให้แสงสว่างนั้นเกิดจากกาเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารเคมีที่บรรจุอยู่ในก้อนถ่านทำให้เกิดเป็นพลังงานไฟฟ้า เป็นต้น