ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ของแข็ง"
เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
Enarm160640 (คุย | ส่วนร่วม) ล สมบัติของของแข็ง |
Enarm160640 (คุย | ส่วนร่วม) เพิ่มเติมหัวข้อประเภทของของแข็ง |
||
บรรทัด 17:
==ประเภทของของแข็ง==
ของแข็งมีแรงระหว่างอะตอมที่สามารถทำให้เกิดของแข็งหลายรูปแบบ เช่น ผลึกของโซเดียมคลอไรด์(เกลือทั่วไป) ซึ่งประกอบด้วยโซเดียมไอออนและคลอรีนจับรวมกันโดยพันธะไอออนิก ส่วนเพชรหรือซิลิคอนใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเป็นพันธะโคเวเลนต์ในโลหะ ของแข็งบางชนิดโดยเฉพาะสารอินทรีย์จะถูกยึดโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยแรงเวนเดอร์วาลส์ที่เกิดจากการโพลาไรเซชัน ทำให้ของแข็งที่ได้มีความแตกต่างกัน ได้แก่
===โลหะ (Metals)===
โลหะโดยทั่วไปมีความแข็งแรง ความหนาแน่น นำความร้อน และนำไฟฟ้าได้ดี โลหะเป็นกลุ่มของธาตุที่อยู่ด้านซ้ายและกึ่งอโลหะอยู่เส้นแนวทแยงจาก[[โบรอน]]ถึง[[พอโลเนียม]]ใน[[ตารางธาตุ]] ส่วนโลหะผสมคือโลหะที่นำโลหะ 2 ชนิดมารวมกัน
ตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์คนได้ใช้โลหะเพื่อวัตถุประสงค์หลายอย่าง ความแข็งแรงของโลหะมีสารตะกั่วที่ใช้กันแพร่หลายในการก่อสร้างอาคารและโครงสร้างอื่นๆ [[เหล็ก]]และ[[อะลูมิเนียม]]เป็น 2 ส่วนใหญ่ที่นิยมใช้เป็นโลหะโครงสร้าง นอกจากนี้เหล็กและอะลูมิเนียมยังเป็นโลหะที่มีมากที่สุดในปลือกโลก เหล็กที่ใช้กันมากที่สุดคือเหล็กในรูปแบบของโลหะผสม
การศึกษาองค์ประกอบของโลหะและโลหะผสมเป็นส่วนประกอบสำคัญของสาขาเคมีขของของแข็ง ฟิสิกส์ วัสดุศาสตร์และวิศวกรรม
===แร่ (Minerals)===
แร่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติผ่านกระบวนการต่างๆทางธรณีวิทยาภายใต้ความดันสูง สามารถจำแนกแร่ได้จากคุณสามบัติทางกายภาพที่แหมือนกัน แร่เป็นที่บริสุทธิ์และมีองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่เจาะจง
===เซรามิค (Ceramics)===
เซรามิคเป็นของแข็งที่มีองค์ประกอบของสารประกอบอินทรีย์มีความสามรถในการทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือสารกัดกร่อน โดยทั่วไปเซรามิคสามารถทนต่ออุณหภูมิตั้งแต่ 1000-1600 องศา ยกเว้น วัสดุอนินทรีย์-ออกไซด์ เซรามิคทนความร้อน มีความแข็ง สามารถทนความเป็นกรดด่างได้ แต่นำไฟฟ้าได้ไม่ดี เซรามิคทำมาจากนำดินเหนียวไปเผา จะได้หม้อ ไห ถ้วย ชาม เครื่องเลือบดินเผา อิฐ กระเบื้องเคลือบ วัสดุประเภทซีเมนต์ แก้ว และวัตถุทนไฟ เป็นต้น
=====แก้วเซรามิค (Glasess Ceramics)=====
ทุกคนย่อมทราบดีว่าแก้วเป็นของแข็งที่โปร่งใส ความโปร่งใสของแก้วเกิดจากการที่แก้วเป็นของแข็งที่ไม่เป็นผลึก เนื่องจากในกระบวนการหลอมแก้วจะเร่งให้เนื้อแก้วเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเกินกว่าที่จะตกผลึก ดังนั้น หากกระบวนการเย็นตัวเกิดขึ้นไม่เร็วพอ จะทำให้แก้วนั้นสามารถตกผลึกได้เช่นกัน ตามปกติ ผลึกดังกล่าว จะเป็นตำหนิในเนื้อแก้ว แต่หากสามารถควบคุมการตกผลึกของเนื้อแก้ว ให้เป็นไปอย่างสม่ำเสมอ และมีขนาดที่เหมาะสมแล้ว จะได้วัสดุชนิดหนึ่งที่เรียกว่า กลาสเซรามิก ซึ่งมีสมบัติ และการนำไปใช้งาน ที่แตกต่างจากแก้วทั่วไป
การผลิตกลาสเซรามิกเกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1957 โดย เอส ดี สตูกี (S.D.Stookey) แห่งบริษัทคอร์นนิงกลาส (Corning Glass) กระบวนการผลิตกลาสเซรามิกจะเริ่มจากการหลอมเนื้อแก้วให้เป็นของเหลวเช่นเดียวกับแก้วชนิดอื่นๆ แต่จะแตกต่างกันคือ กลาสเซรามิกจะต้องผ่านกระบวนการทางความร้อน (heat treatment) ซึ่งจะทำให้ ตัวสร้างนิวเคลียส (nucleating agent) เช่น TiO2 ที่ผสมอยู่ในเนื้อแก้วตกผลึกออกมา และเป็นแกนกลาง ให้เนื้อแก้วส่วนอื่นๆ มาเกาะทำให้ผลึกเติบโตขึ้น การควบคุมชนิด ปริมาณ ขนาดและรูปร่างของผลึกที่เกิดขึ้น จะทำให้สมบัติของกลาสเซรามิกที่มีส่วนผสมเดียวกัน มีความแตกต่างกันออกไปได้มากมายตามความต้องการ กลาสเซรามิกที่รู้จักกันดีที่สุดคือ คอร์เดียไรต์ (Cordierite, 2MgO.2Al2O3.SiO2) และสปอดูมีน (Spodumene, Li2O.Al2O3.4SiO2) ซึ่งมีสัมประสิทธิการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนต่ำมากจนเกือบเป็นศูนย์หรือเกือบไม่ขยายตัวเลย จึงทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยฉับพลัน (thermal shock) ได้ดี จึงถูกนำมาผลิตเป็น วัสดุที่ต้องสัมผัสกับความร้อน เช่น ภาชนะหุงต้มอาหาร กระจกเตาอบ ประตูกันไฟ (fire doors) กลาสเซรามิก มีความแข็งแรงสูงกว่าแก้วทั่วไป จึงมีการนำมาใช้เป็นวัสดุตกแต่งอาคาร วัสดุทันตกรรม กระดูกเทียม กลาสเซรามิกจำพวกไมก้าที่ผสมฟลูออรีน (fluorine-containing mica) สามารถนำมาเจาะตกแต่งได้ โดยไม่แตกหักเสียหาย นอกจากนั้นแล้ว กลาสเซรามิกยังสามารถนำไปใช้งานด้านอื่นๆ อีกมากมาย เช่น กระจกป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic windows) อุปกรณ์เก็บข้อมูล อุปกรณ์ที่ใช้งานด้านแสง วัสดุทนไฟ รวมถึงผิวเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อน (corrosion-resistant coating) ได้อีกด้วย <ref>http://www.material.chula.ac.th/RADIO45/August/radio8-1.htm</ref>
===ของแข็งอินทรีย์===
เคมีอินทรีย์ศึกษาโครงสร้างคุณสมบัติองค์ประกอบของปฏิกิริยาและการเตรียมความพร้อมโดยการสังเคราะห์ (หรือวิธีการอื่น ๆ ) ของสารประกอบทางเคมีของคาร์บอนและไฮโดรเจนซึ่งอาจมีจำนวนขององค์ประกอบอื่นๆ เช่นไนโตรเจนออกซิเจนและฮาโลเจน ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีนและไอโอดีน สารอินทรีย์บางตัวก็อาจจะมีฟอสฟอรัสธาตุกำมะถัน ตัวอย่างของของแข็งอินทรีย์ ได้แก่ ไม้ ขี้ผึ้ง พาราฟินเหม็น และความหลากหลายของโพลิเมอร์และพลาสติก
=====ขี้ผึ้ง (Beewax)=====
วัสดุสำคัญที่ใช้ในการทำเทียนมาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน คือ ขี้ผึ้ง ซึ่งมาจากรังผึ้งนั่นเอง โดยมากจะเก็บมาจากรังผึ้งร้าง ผึ้งงานจะสร้างขี้ผึ้งด้วยต่อมที่อยู่บริเวณท้องน้อยของผึ้ง ขี้ผึ้งที่สร้างขึ้นมีลักษณะเป็นเกล็ดบาง ๆ ผึ้งงานจะนำขี้ผึ้งไปใช้ในการสร้างรังผึ้ง สีของขี้ผึ้งมีตั้งแต่สีเหลืองอ่อนไล่ไปจนถึงสีเหลืองแกมน้ำตาล ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของขี้ผึ้ ประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนหลายชนิด กรดอิสระตลอดจนแอลกอฮอล์ ขี้ผึ้งมีจุดหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 62 – 64 องศาเซลเซียส และจะถึงจุดติดไฟเมื่ออุณหภูมิขึ้นไปถึง 204.4 องศาเซลเซียส ความหนาแน่นของขี้ผึ้งอยู่ระหว่าง 958 – 970 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรที่ 15 องศาเซลเซียส
ขี้ผึ้งเป็นสารที่มีความเหนียวและอ่อนตัวได้ง่ายเมื่อได้รับความร้อนไม่มากนัก จึงนำมาเปลี่ยนรูปร่างได้โดยใช้การออกแรงเช่น ใช้ในการฟั่นเทียน ซึ่งเป็นการคลึงก้อนขี้ผึ้งรอบไส้ที่ทำด้วยด้วยด้ายดิบหรือฝ้าย เมื่อนำไปจุดจะมีกลิ่นหอมอ่อน ๆ จากขี้ผึ้งด้วย<ref>http://fieldtrip.ipst.ac.th/intro_sub_content.php?content_id=19&content_folder_id=216</ref>
==สมบัติของของแข็ง==
เส้น 42 ⟶ 61:
2. พื้นที่ผิวของของแข็ง ของแข็งที่มีพื้นที่ผิวหน้ามากจะเหิดได้ดีกว่า ของแข็งที่มีพื้นที่ผิวหน้าน้อย
3. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค ของแข็งใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยจะระเหิดได้จ่าย แต่ถ้ามีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมากขึ้นจะระเหิดได้ช้า<ref>http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/2/3/gas/gas/data1.htm</ref><ref>https://biwba.wordpress.com/%E0%B9%80%E0%B8%81%E0%B8%B5%E0%B9%88%E0%B8%A2%E0%B8%A7%E0%B8%81%E0%B8%B1%E0%B8%9A/%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%88%E0%B8%A7%E0%B8%A2%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B9%80%E0%B8%A3%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%99%E0%B8%A3%E0%B8%B9%E0%B9%89/</ref>
==การจัดเรียงอนุภาคของของแข็ง==
เส้น 75 ⟶ 94:
การระเหิดของสารเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับสารชนิดที่ไม่มีขั้วหรือมีขั้วน้อยมาก และมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ (Van der Waals forces) อย่างอ่อน เช่น แรงลอนดอน (London forces) เมื่ออนุภาคของสารได้รับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย จะทำให้อนุภาคของสารนั้นแยกออกจากผลึก โดยเฉพาะอนุภาคที่อยู่บริเวณผิวหน้าของผลึกจะหลุดออกและเคลื่อนที่เป็นอิสระได้ง่าย เช่น การระเหิดของไอโอดีน การระเหิดของแนฟทาลีน การะบูร เมนทอล เป็นต้น หรือ การระเหิด (sublimation หรือ primary drying) คือปรากฏการณ์ที่สสารเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นไอหรือก๊าซ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว โดยไม่ผ่านสถานะของเหลวโมเลกุลของสารในสถานะของแข็งจะอยู่ชิดกันมาก ของแข็งจึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูงกว่าในสถานะของเหลว ทำให้ของแข็งมีรูปร่างและปริมาตรแน่นอน ไม่เปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ โมเลกุลของของแข็งเคลื่อนที่ไม่ได้ แต่ก็มีการสั่นสะเทือนอยู่ตลอดเวลา
| |||