วิทยาศาสตร์ระดับประถม สารบัญ


ตามปกติสารที่มีอยู่ในธรรมชาติเป็นสารที่ไม่บริสุทธิ์ มีวิธีการต่างๆที่สามารถแยกสารออกจากกันโดยแบ่งเป็น 2 กลุ่ม

กลุ่มที่ 1 แยกสารเนื้อผสม

  1. การหยิบออก
    ในบางครั้งสารที่ผสมมีขนาดใหญ่และปริมาณไม่มากก็สามารถหยิบออกได้เลย เช่น กรวดปนในข้าวเปลือก
  2. การร่อน (แยกของแข็ง-ของแข็ง)
    ใช้แยกสารเนื้อผสมระหว่างของแข็งและของแข็ง โดยการร่อน อาศัยขนาดของรูตะแกรงแยกสารผสม เช่น ทรายปนในข้าวเปลือก
  3. การใช้แม่เหล็ก (แยกสารที่เป็นสารแม่เหล็ก)
    • ใช้แยกสารที่เป็นสารแม่เหล็กด้วยแม่เหล็ก เช่น ผงตะไบเหล็กในทราย,ผงเหล็กและผงกำมะถัน
    • สารที่มีสารแม่เหล็ก เช่น เหล็ก, โคบอลต์, นิกเกิล
    • สารที่ไม่มีสารแม่เหล็ก เช่น ทองแดง, กำมะถัน
  4. การกรอง (แยกของแข็ง-ของเหลว)
    • กระดาษกรองใช้แยกของแข็งที่อนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 10-4 เซนติเมตร
    • กระดาษเซลโลเฟนใช้แยกของแข็งที่อนุภาคมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 10-7 เซนติเมตร แต่เล็กกว่า 10-4 เซนติเมตร

  5. การแยกด้วยกรวยแยก (แยกของเหลว-ของเหลวที่ไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน)

    ใช้แยกสารที่มีความหนาแน่นต่างกัน สารที่มีความหนาแน่นกว่าจะอยู่ด้านล่าง สารที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอยอยู่ด้านบน

  6. การระเหิด (แยกของแข็ง-ของแข็งที่ระเหิดได้)
    • การระเหิด คือ การเปลี่ยนสถานะสารจาก ของแข็ง --> แก๊ส โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว
    • สารที่ระเหิดได้ เช่น แนฟทาลีน, การบูร, เกล็ดไอโอดีน
    • วิธีการ ให้ความร้อนกับสารผสม (ไอโอดีน-ทราย) เมื่อไอโอดีนได้รับความร้อนจะระเหิด และไอจะไปเกาะที่กรวยแก้วเมื่อทิ้งไว้จะเห็นเกล็ดไอโอดีน
  7. การตกตะกอน (แยกของแข็งแขวนลอย-ของเหลว)

    ใช้แยกสารเนื้อผสมระหว่างของแข็งแขวนลอยที่อยู่ในของเหลว เช่นน้ำคลอง เมื่อนำน้ำคลองมาตั้งทิ้งไว้สารแขวนลอยจะค่อยตกตะกอน แต่ถ้าต้องการให้เร็วขึ้น สามารถใช้สารส้ม สารส้มจะทำให้ตะกอนเกิดการเกาะกลุ่มกัน และมีน้ำหนักมากจึงตกไปที่ก้นภาชนะได้เร็วขึ้น

  8. การสกัดด้วยตัวทำละลาย

    เป็นการแยกสารผสมด้วยตัวทำละลาย เช่น การสกัดสมุนไพรด้วยเหล้าขาวหรือแอลกอฮอล์ (ข้อมูลจากสำนักงานข้อมูลสมุนไพร คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล)

    จากรูป หากต้องการแยกสารที่ผสมกันอยู่ด้วยวิธีการสกัดด้วยตัวทำละลาย เติมตัวทำละลาย -> เขย่าให้เกิดการผสม-> สารที่ต้องการจะแยกจะไปละลายในชั้นของตัวทำละลาย ->ตัวทำละลายและสารเดิมจะแยกชั้นกัน -> นำไปแยกออก ->แยกตัวทำละลายออกจากสารที่ต้องการด้วยวิธีที่เหมาะสมต่อไป

    หลักการในการเลือกตัวทำละลาย

    1. สามารถละลายสารที่ต้องการแยกได้ดี แต่ไม่ละลายสารที่ไม่ต้องการแยก
    2. มีความหนาแน่นต่างกับ สารที่ไม่ต้องการแยกมากกว่า 150 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
    3. ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารที่ต้องการแยกและไม่ต้องการแยก
    4. ไม่เสียสภาพได้ง่ายในความร้อน
    5. สามารถแยกออกจากสารที่ต้องการได้ง่าย

กลุ่มที่ 2 แยกสารเนื้อเดียว

  1. การระเหย (แยกของแข็ง-ของเหลว)

    เป็นการแยกสารผสมที่ประกอบด้วยของแข็งซึ่งละลายอยู่ในของเหลวตัวอย่างเช่น การทำนาเกลือ

  2. การตกผลึก
    คือวิธีการแยกของแข็งจากสารละลาย

    จากรูป เกิดขั้นตอนดังนี้
    A. สารผสมละลายอยู่ในตัวทำละลาย และเมื่อให้ความร้อนสารผสมจะละลายได้มากขึ้นจนใกล้ถึงจุดอิ่มตัว (จุดที่สารไม่สามารถละลายต่อไปได้)
    B. เมื่อทิ้งไว้ให้เย็นลงสารบริสุทธิ์ เช่น ธาตุหรือสารประกอบจะก่อผลึกขึ้น
    C. แยกออกจากสารอื่นด้วยการกรอง



    หลักการการเลือกตัวทำละลาย
    • สามารถละลายสารที่ต้องการตกผลึกได้เมื่อให้ความร้อน และละลายได้น้อยหรือไม่ละลายเลยเมื่ออุณหภูมิต่ำ
    • เมื่อทิ้งไว้ให้เย็นจะเกิดผลึกสารบริสุทธิ์
    • ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารที่ต้องการตกผลึก

  3. การกลั่น

    เป็นการแยกสารเนื้อเดียวที่เป็นของเหลวโดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือดของสาร เมื่อให้ความร้อน สารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าจะระเหยกลายเป็นไอ-> ไอจะกระทบความเย็น->เกิดการควบแน่น
    การกลั่นแบ่งได้เป็น 3 ประเภท

    • การกลั่นแบบธรรมดา
      สารที่จะแยกต้องมีจุดเดือดต่างกันมาก
    • การกลั่นลำดับส่วน
      สารที่จะแยกมีจุดเดือดใกล้กัน เช่น การกลั่นน้ำมันดิบ
    • การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ
      ใช้แยกสารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำและไม่ละลายเป็นเนื้อเดียวกับน้ำเมื่อเย็นตัว ตัวอย่างเช่น การ สกัดน้ำมันหอมระเหย

    การกลั่นแบบธรรมดา

    การกลั่นลำดับส่วน

  4. โคมาโตกราฟี

    เป็นการแยกสารเนื้อเดียวที่มีความเป็นขั้วต่างกัน ใช้เพื่อทำให้สารบริสุทธิ์ หรือใช้เพื่อตรวจสอบความบริสุทธิ์ของสาร
    หลักการทำงานขึ้นกับความแตกต่าง

    • ความสามารถในการดูดซับกับตัวดูดซับที่เป็นเฟสคง
    • ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายที่เป็นเฟสเคลื่อนที่


    • จากรูป C ละลายดีที่สุดและดูดซับน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับ A และ Bโดย A ละลายได้ไม่ดี และดูดซับได้ดีจึงเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางสั้นที่สุด