การเข้าเรียน ครั้งที่ 4

วันที่ 3 กรกฎคม  2556

กิจกรรมการเรียนการสอน

องค์ความรู้ที่ได้รับ

    -  อาจารย์ให้นักศึกษาทับทวนเนื้อหา สัปดาห์ที่แล้ว เรื่องแสงและเงา จากนั้นก็เปิดวีดีโอ เรื่อง       ความมหัศจรรย์ของน้ำให้นักศึกษาดู แล้วสรุปองค์ความรู้

ความมหัศจรรย์ของน้ำ

          ก่อนอื่นเราต้องมาทราบก่อนว่าวัตถุทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่ข้าง ๆ รอบตัวเรานี้ ล้วนแล้วแต่เป็นสสารทั้งสิ้น สสาร (Matter) คือ สิ่งที่มีตัวตน มีมวล และต้องการที่อยู่ สามารถสัมผัสได้โดยประสาทสัมผัสทั้ง 5 แต่ยังทราบสมบัติที่ไม่แน่นอน เช่น ดิน น้ำ อากาศ ฯลฯ ภายในสสารหรือเนื้อของสสาร เรียกว่า “สาร (substance)” ส่วน สาร (substance) คือ สสารที่ทราบสมบัติแน่นอน เช่น เงิน ทอง เหล็ก ฯลฯ ซึ่งสสาร สามารถแบ่งออกตามสถานะได้เป็น 3 ประเภท คือ ของแข็ง​ (solid) ของเหลว (liquid) และก๊าซ (gas) 

ภาพที่ 1  แสดงประเภทของสสารตามสถานะ

สำหรับน้ำนั้นจัดเป็นสารประกอบเคมีตัวหนึ่ง ที่มีสูตรเคมี คือ H2O และ 1 โมเลกุลของน้ำจะประกอบไปด้วย ไฮโดรเจน (hydrogen, H) 2 อะตอม และ ออกซิเจน (oxygen, O) 1 อะตอม ที่เชื่อมกันด้วยพันธะโควาเลนต์ (covalent bond) ดังรูปข้างล่าง น้ำเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (SATP, Standard conditions for temperature and pressure) แต่พบบนโลกที่สถานะของแข็ง (น้ำแข็ง) และสถานะแก๊ส (ไอน้ำ) อีกด้วย 

Note: อะตอม (atom) คือ หน่วยพื้นฐานของสสาร ประกอบด้วยส่วนของนิวเคลียส (nucleus) ที่หนาแน่นมากอยู่ตรงศูนย์กลาง ล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอน (electron) ที่มีประจุลบ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอน (proton) ที่มีประจุบวกกับนิวตรอน (nutron) ซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า

โมเลกุล (molecule) เกิดจากอะตอมของธาตุหลายชนิดมาเกิดพันธะเคมีกันกลายเป็นสารประกอบชนิดต่าง ๆ ซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ตามลำพังและยังคงความเป็นสารดังกล่าวไว้ได้ 

พันธะโควาเลนต์ (covalent bond) จัดเป็นพันธะเคมีภายในโมเลกุลชนิดหนึ่ง (intramolecular bond) ที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากอะตอม 2 อะตอมนำอิเล็กตรอนมาใช้ร่วมกัน โดยทั่วไปแล้วจะเป็นอะตอมของธาตุหมู่  IVA, VA, VIA และ VII ตามตารางธาตุ [2] (คลิกที่นี่ เพื่อดูตารางธาตุ)

ภาพที่ 2  แสดงคุณสมบัติของน้ำ

ลักษณะโมเลกุลของน้ำจะมีลักษณะโค้งงอ ประมาณ 104.5 องศา ซึ่งลักษณะดังกล่าวทำให้น้ำเป็นสารที่มีความเป็นขั้วสูง จึงจัดเป็นตัวทำละลายมีขั้วชนิดหนึ่ง (polar protic solvent) สำหรับสารที่สามารถละลายกับน้ำได้ดี เช่น เกลือ น้ำตาล สารละลายกรด-เบส แก๊สบางชนิด จะถูกเรียกว่า “ไฮโดรฟิลิก (hydrophilic)” และในทางตรงกันข้ามสารที่ไม่สามารถละลายเข้ากันกับน้ำได้ เนื่องจากสารนั้นไม่มีความเป็นขั้ว เช่น น้ำมัน ไขมัน เป็นต้น จะถูกเรียกว่า “ไฮโดรโฟบิก (hydrophobic)”  ซึ่งเราอาจใช้กฏที่ว่า like dissolves like

ภาพที่ 3  แสดงถึงตัวอย่างของกฏ like dissolved like

“ตัวถูกละลาย (solute) ที่มีขั้วจะละลายในตัวทำละลาย (solvent) ที่มีขั้ว แต่จะไม่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว เช่น เอทานอล (CH3CH2OH) ละลายในน้ำ (H2O) แต่ไม่ละลายในเฮกเซน (C6H14) ในทางตรงข้าม ตัวถูกละลายที่ไม่มีขั้วจะละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว แต่จะไม่ละลายในตัวทำละลายที่มีขั้ว เช่น คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4) ละลายในเบนซีน (C6H6) ไม่ละลายในน้ำ แต่ถ้าในกรณีที่สารหนึ่งมีขั้วน้อยกว่าอีกสารตัวหนึ่ง ความสามารถในการละลายก็ลดลง หรืออาจจะกล่าวอีกนัยคือละลายได้เพียงบางส่วนเท่านั้น” [3] มาช่วยในการพิจารณา 

วิดีโอแสดงโมเลกุลของน้ำ แบบ 3D (ball-stick)

สรุปองค์ความรู้ที่ได้

       อาจารย์ให้ดู vdo ของ ความมหัศจรรย์ของน้ำ หลังจากนั้นก็ให้นักศึกษาสรุปความรู้ที่ได้จากเรื่องนี้ส่งในช่วงโมง มีหัวข้อดังนี้

• ความมหัศจรรย์ของน้ำ
• แรงผลักดัน
• การเกิดฝน
• สถานะของน้ำ