[เสียงดนตรี] (คุณครูวัชระ) สวัสดีครับ วันนี้กลับมาพบกันอีกนะครับ โดยในวันนี้เราจะมาเรียนในหัวข้อ เรื่อง การเปลี่ยนสถานะของน้ำและความเป็นขั้ว แต่ก่อนอื่นเราขอทบทวนความรู้กันก่อนนะครับ จากคราวที่แล้วเราได้รู้ว่าอะตอมส่วนใหญ่ ไม่ได้อยู่เป็นอะตอมเดี่ยว ๆ แต่จะอยู่รวมกัน เช่นในกรณีของน้ำ อะตอมไฮโดรเจน ใช้อิเล็กตรอนร่วมกับอะตอมออกซิเจน เกิดเป็นพันธะเคมีที่เรียกว่า “พันธะโคเวเลนต์” โดยโมเลกุลของน้ำอาจแสดงได้ในหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น 3 รูปนี้นะครับ นักเรียนลองดูน้ำในขวดนี้นะครับ คิดว่าน้ำในขวดนี้ มีโมเลกุลน้ำเพียงโมเลกุลเดียวหรือเปล่าครับ ไม่ใช่ใช่ไหมครับ แต่จะประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำ เป็นจำนวนมากมาย หรือแม้แต่ไอน้ำที่อยู่ในอากาศ ก็ไม่ได้มีเพียงแค่ 1 โมเลกุล ซึ่งแต่ละโมเลกุลก็จะมีแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน คราวนี้ลองพิจารณารูปทั้ง 2 ดูนะครับ รูปข้างขวาเป็นรูปของไอน้ำหรือน้ำในสถานะแก๊ส ส่วนรูปทางซ้ายเป็นรูปของน้ำในสถานะของเหลว จากรูปทั้ง 2 ในสถานะใดครับ ที่โมเลกุลของน้ำอยู่ใกล้กัน แก๊สหรือของเหลว ของเหลวถูกไหมครับ แล้วคิดว่าน้ำในสถานะใดครับ ที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากกว่ากัน ใช่ครับ โมเลกุลของน้ำในสถานะของเหลว มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากกว่า เพราะว่าอะไรครับ เพราะว่าโมเลกุลของน้ำอยู่ใกล้กันมากกว่า จึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่มากกว่า แล้วน้ำเปลี่ยนสถานะได้อย่างไรครับ นักเรียนลองนึกถึงเหตุการณ์ในชีวิตประจำวัน ที่มีการเปลี่ยนสถานะ จากของเหลวไปเป็นแก๊สดูนะครับ การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปเป็นแก๊สนี่ จะมี เช่น การต้มน้ำ หรือการระเหยของน้ำถูกไหมครับ ซึ่งการต้มน้ำ จะเป็นการให้ความร้อนกับน้ำโดยตรง แต่การระเหยนั้น น้ำจะได้รับความร้อนจากสิ่งแวดล้อม แสดงว่าเมื่อน้ำได้รับพลังงาน ทั้งจากการให้ความร้อนโดยตรง หรือจากสิ่งแวดล้อมก็จะเปลี่ยนสถานะได้ โดยการเปลี่ยนสถานะของน้ำ ต้องใช้พลังงานความร้อนที่มากพอ ที่จะทำลายแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำ คราวนี้มาลองพิจารณาตารางแสดงจุดเดือด ของสารโคเวเลนต์กันนะครับ สารโคเวเลนต์แต่ละชนิดในตาราง จะมีจุดเดือดที่ต่างกัน แสดงว่ามีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ที่แตกต่างกัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่มากกว่า ย่อมมีจุดเดือดที่สูงกว่า นักเรียนคิดว่าเพราะเหตุใด สารจึงมีแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลที่ต่างกันครับ ให้นักเรียนพิจารณาชนิดของธาตุ ที่เป็นองค์ประกอบของสารโคเวเลนต์ แต่ละชนิดในตารางดูนะครับ นักเรียนจะเห็นอะไรบ้างครับ นักเรียนจะเห็นว่าก็จะมีโมเลกุล ที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน ซึ่งก็คือแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ กับแก๊สไนโตรเจนมอนอกไซด์ แล้วก็จะมีโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอม ที่เป็นธาตุชนิดเดียวกัน ซึ่งได้แก่ แก๊สออกซิเจน แก๊สไนโตรเจน แก๊สไฮโดรเจน เพราะฉะนั้น จะเห็นว่าโมเลกุล ที่ประกอบด้วยอะตอมที่เป็นธาตุชนิดเดียวกัน จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่า โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน จึงทำให้มีจุดเดือดที่ต่ำกว่า ซึ่งโมเลกุลที่ประกอบด้วย 2 อะตอม หากประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน จัดเป็นสารมีขั้ว ส่วนโมเลกุล ที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จัดเป็นสารไม่มีขั้วครับ ดังนั้น ปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลของสาร ก็คือสภาพขั้วของสารครับ สารโคเวเลนต์ ที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่า 2 อะตอม อาจเป็นสารมีขั้วหรือไม่มีขั้วก็ได้ ขึ้นอยู่กับรูปร่างโมเลกุลของสาร โดยน้ำ แอมโมเนีย ก๊าซไข่เน่า หรือก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ จัดเป็นสารมีขั้วครับ ส่วนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน จัดเป็นสารไม่มีขั้ว ทั้ง ๆ ที่อะตอมที่เป็นองค์ประกอบ ก็เป็นธาตุต่างชนิดกัน เช่นเดียวกับในกรณีของน้ำหรือแอมโมเนีย ซึ่งทั้งนี้เป็นผลมาจากรูปร่างของโมเลกุล นอกจากนี้ มวลของโมเลกุลก็ส่งผลต่อแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลเหมือนกันครับ แต่รายละเอียด เกี่ยวกับรูปร่างของโมเลกุลและมวล ซึ่งมีผลต่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล นักเรียนอาจจะได้เรียนในระดับสูงต่อไปนะครับ นักเรียนคิดว่ายังมีปัจจัยอื่นอีกไหมครับ ที่ส่งผลต่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของสาร อยากให้ลองพิจารณาสาร 2 ตัวนี้นะครับ ก็คือน้ำกับไฮโดรเจนซัลไฟด์ จากข้อมูลที่ผ่านมาทำให้เรารู้ว่า สารทั้ง 2 ตัวนี้จัดเป็นสารมีขั้ว แต่ลองพิจารณาจุดเดือดดูนะครับ จุดเดือดสารทั้ง 2 ตัวนี้ แตกต่างกันอย่างมากเลย เห็นไหมครับ ทั้ง ๆ ที่เป็นสารมีขั้วเหมือนกัน ถ้ามาลองพิจารณาชนิดของธาตุ ของอะตอมที่เป็นองค์ประกอบ จะเห็นได้ว่าแตกต่างกันเพียงอะตอมเดียวเท่านั้น ก็คือในกรณีของน้ำเป็นออกซิเจน ส่วนในกรณีของไฮโดรเจนซัลไฟด์ เป็นกำมะถันใช่ไหมครับ แสดงว่าชนิดของธาตุ ที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุล มีส่วนสำคัญต่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล เพราะว่าอะตอมของธาตุบางชนิด ที่สร้างพันธะโคเวเลนต์กับไฮโดรเจน สามารถเกิดพันธะระหว่างโมเลกุล ที่เรียกว่า “พันธะไฮโดรเจน” ได้ แล้วพันธะไฮโดรเจนคืออะไร พันธะไฮโดรเจนเป็นแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลของสาร ที่ภายในโมเลกุลมีพันธะ O-H, N-H หรือ F-H ดังในรูปจะเห็นว่าโมเลกุลของน้ำ มีพันธะโคเวเลนต์ O-H อยู่ จึงสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได้ แต่ในกรณีของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ภายในโมเลกุลไม่มีพันธะ O-H, N-H หรือ F-H จึงไม่สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได้ พันธะไฮโดรเจนทำให้สารมีจุดเดือด รวมทั้งจุดหลอมเหลวสูงกว่าสารที่มีขั้วทั่วไป ที่มีขนาดโมเลกุลใกล้เคียงกันครับ พันธะไฮโดรเจน นอกจากใช้ในการอธิบาย แรงยึดเหนี่ยวเวลาโมเลกุลของสาร ที่เกี่ยวข้องกับจุดเดือดของสารแล้ว ยังใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่พบในชีวิตประจำวันด้วยครับ เช่น อธิบายได้ว่า เพราะเหตุใดน้ำแข็งจึงลอยน้ำได้ ถ้านักเรียนพิจารณาที่รูปจะพบว่า โมเลกุลของน้ำ ทั้งในสถานะของแข็งและของเหลว ก็สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได้ถูกไหมครับ แต่พันธะไฮโดรเจนในผลึกน้ำแข็ง ทำให้โมเลกุลของน้ำจับตัวกันอย่างเป็นระเบียบ โดยมีช่องว่างระหว่างโมเลกุล มากกว่าช่องว่างระหว่างโมเลกุลของน้ำ ที่อยู่ในสถานะของเหลว ดังนั้น น้ำแข็งจึงมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ เราจึงเห็นน้ำแข็งลอยน้ำนะครับ นอกจากนี้ยังอธิบายว่า เพราะเหตุใดอุณหภูมิบนพื้นผิวโลก หรืออุณหภูมิในร่างกายจึงเปลี่ยนแปลงน้อย เนื่องจากบนพื้นผิวโลกและในร่างกาย มีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก โดยมีองค์ประกอบถึงประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ และน้ำมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล เป็นพันธะไฮโดรเจน ซึ่งเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรง จึงทำให้ต้องใช้ความร้อน ปริมาณมาก ในการทำให้อุณหภูมิของน้ำเพิ่มสูงขึ้น หรือการทำให้น้ำกลายเป็นไอ ดังนั้น น้ำจึงช่วยรักษาอุณหภูมิบนพื้นผิวโลก ไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งเอื้อต่อการดำรงชีพ ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ บนพื้นโลก รวมทั้งน้ำยังช่วยรักษาอุณหภูมิภายในร่างกาย โดยการระเหยของเหงื่อขณะที่เราออกกำลังกาย หรือการทำงานกลางแจ้งครับ คราวนี้มาลองทำแบบฝึกหัดดูบ้างนะครับ โดยนักเรียนอาจจะหยุดคลิปไว้ก่อน เพื่อในการคิดนะครับ โดยในข้อแรก ก็คือสารที่กำหนดให้ต่อไปนี้ สารใดเป็นสารมีขั้ว และสารใดเป็นสารไม่มีขั้วครับ เป็นอย่างไรบ้างครับ สำหรับข้อนี้พอทำได้ไหมครับ เรามาดูเฉลยกันนะครับ สารที่มีขั้ว ก็คือไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ครับ เนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้ ประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่างชนิดกันนะครับ ส่วนสารที่ไม่มีขั้ว ก็คือคลอรีน ฟลูออรีน โบรมีน และไอโอดีนครับ เนื่องจากโมเลกุลของสารเหล่านี้ ประกอบด้วยอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันนะครับ ข้อต่อไปนะครับ ข้อที่ 2 สารโคเวเลนต์ใดต่อไปนี้ ที่มีพันธะไฮโดรเจน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลครับ เฉลยนะครับ สารที่มีพันธะไฮโดรเจน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ก็คือ สาร B, สาร C และสาร F ครับ เพราะว่าภายในโมเลกุลมีพันธะโคเวเลนต์ ระหว่าง O-H, N-H เห็นไหมครับ จึงทำให้มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล เป็นพันธะไฮโดรเจนได้ ต่อมาข้อที่ 3 ข้อสุดท้ายนะครับ ข้อที่ 3 ถามว่าทำการทดลองเพื่อหาจุดเดือด ของสาร A และสาร B ซึ่งมีมวลและรูปร่างของโมเลกุลใกล้เคียงกัน แต่สารหนึ่งเป็นสารมีขั้ว และอีกสารหนึ่งเป็นสารที่ไม่มีขั้ว พบว่าสาร A มีจุดเดือด 30 องศาเซลเซียส ส่วนสาร B มีจุดเดือด 80 องศาเซลเซียส จงระบุว่าสารใดเป็นสารมีขั้ว และสารใดเป็นสารไม่มีขั้ว เฉลยนะครับ เนื่องจากสาร A และ B มีมวลและรูปร่างของโมเลกุลใกล้เคียงกัน จุดเดือดที่แตกต่างกัน จึงเป็นผลมาจากสภาพขั้วของสาร และเนื่องจากสาร A มีจุดเดือดต่ำกว่าสาร B แสดงว่าสาร B มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล มากกว่าสาร A ดังนั้น สาร A จึงเป็นสารไม่มีขั้ว ส่วนสาร B เป็นสารมีขั้วครับ เรามาสรุปสิ่งที่ได้เรียนไปวันนี้นะครับ ความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะของสาร ต้องมากพอที่จะทำลายแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุล ซึ่งถ้าสารมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูง จะมีจุดเดือดสูง จุดเด่นของสารโคเวเลนต์ มีความสัมพันธ์กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ซึ่งเป็นผลมาจากสภาพขั้วของสาร โมเลกุลที่ประกอบด้วย 2 อะตอม ถ้าเป็นธาตุต่างชนิดกันจัดเป็นสารมีขั้ว แต่ถ้าเป็นธาตุชนิดด้วยกัน จัดเป็นสารไม่มีขั้ว สภาพขั้วของโมเลกุล ที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่า 2 อะตอม ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโมเลกุลของสารแต่ละชนิด น้ำเป็นโมเลกุลมีขั้วที่มีพันธะไฮโดรเจน พันธะไฮโดรเจน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ที่เกิดจากสารมีขั้ว ที่มีพันธะ O-H, N-H หรือ F-H ในโมเลกุล พันธะไฮโดรเจน ทำให้สารมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูงขึ้น ทำให้จุดเดือดสูงขึ้น สำหรับวันนี้พอแค่นี้ก่อนนะครับ สวัสดีครับ [เสียงดนตรี]