สสารและการจำแนกสสาร

     สสาร คือ สิ่งที่ต้องการที่อยู่ มีมวล อาจสัมผัสได้ แบ่งออก 3 สถานะ คือ ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง สมบัติของสสาร แบ่งออกได้เป็น

- สมบัติทางกายภาพ หมายถึง สมบัติของสสารที่สังเกตได้โดยไม่ต้องใช้ปฏิกิริยาเคมี เช่น สี กลิ่น รส หรือสถานะที่อุณหภูมิปกติ ปริมาณการละลายน้ำ การนำความร้อนและไฟฟ้า เป็นต้น

- สมบัติทางเคมี เป็นสมบัติของสสาร ซึ่งทราบโดยการสังเกตปฏิกิริยาของสารเมื่อสัมผัสกับสารเคมี เช่น ไฮโดรเจนไหม้ไฟในออกซิเจน กรดสะเทินกับเบส เป็นต้น

      การเปลี่ยนแปลงของสสาร จำแนกออกเป็น

- การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนองค์ประกอบของสาร รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงสถานะของสาร เช่น การหลอมเหลว การระเหย เป็นต้น

- การเปลี่ยนแปลงทางเคมี เป็นการเปลี่ยนแปลงในสาร ซึ่งองค์ประกอบของมันเปลี่ยนไปจากสารหนึ่งไปเป็นอีกสารหนึ่ง เช่น การรวมตัวของซัลเฟอร์กับออกซิเจนเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นต้น

      การจำแนกสาร สามารถจำแนกได้เป็น

1. สารวิวิธพันธ์ คือ สสารที่มีส่วนต่างๆ และสมบัติแตกต่างกัน เช่น หินแกรนิต ดินปืน น้ำโคลน

2. สารเอกพันธ์ คือ สสารที่มีสมบัติเหมือนกันโดยตลอด แบ่งออกได้เป็น สารละลาย และสารบริสุทธิ์

     - สารละลาย คือ ของผสมที่มีเนื้อเดียวกันตลอด เช่น น้ำตาลละลายน้ำ อากาศเป็นสารละลายของแก๊สต่างๆ โลหะผสม เช่น ทองเหลือง (ทองแดงกับสังกะสี) จัดว่าเป็นสารละลายของแข็ง

     - สารบริสุทธิ์ คือ สารที่มีสมบัติอย่างเดียวกัน และมีองค์ประกอบที่แน่นอนอย่าง-เดียวกัน เช่น น้ำตาล น้ำ เกลือแกง ทองแดง โดยสารบริสุทธิ์แบ่งออกเป็น สารประกอบและธาตุ

   สารประกอบ คือ สารบริสุทธิ์ ซึ่งสารอาจถูกแยกออกเป็นสารอื่นๆ 2 สาร หรือมากกว่า โดยวิธีเคมีธรรมดา เช่น น้ำ เพราะสามารถแยกออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน

   ธาตุ คือ สารบริสุทธิ์ ซึ่งเป็นสารที่ไม่สามารถแยกสลายด้วยวิธีเคมีธรรมดา โดยมีธาตุร้อยละโดยมวลดังนี้


              
      โลหะ หมายถึง ธาตุที่มีสมบัตินำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มีจุดหลอมเหลวสูง เหนียวตีเป็นแผ่นได้ โลหะไม่รวมตัวกับโลหะ แต่จะรวมตัวกับอโลหะเกิดสารประกอบได้

      อโลหะ หมายถึง ธาตุที่ไม่มีสมบัตินำไฟฟ้าและความร้อน จุดหลอมเหลวและความหนาแน่นต่ำ สามารถรวมตัวกันเองเกิดเป็นสารประกอบได้

       กึ่งโลหะ หมายถึง ธาตุที่มีสมบัติระหว่างโลหะกับอโลหะ

      พลังงาน (Energy)

     พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงาน เช่น ความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้า เคมี นิวเคลียร์ เป็นต้น พลังงานสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้ ซึ่งมีความจริงอยู่ว่า

"สสารไม่สูญหายไปจากโลกหรือพลังงานไม่สูญหายไปไหน" ซึ่งมาจากกฎ 2 กฎ คือ

     กฎทรงมวล (Law of Conservation of Mass) มีใจความว่า มวลของสารทั้งหมดก่อนทำปฏิกิริยาเท่ากับมวลของสารหลังทำปฏิกิริยา

     กฎทรงพลังงาน (Law of Conservation of Energy) มีใจความว่า พลังงานรวม โดยกฎทั้งสองนี้รวมเข้าเป็นกฎเดียวกันมีชื่อกฎว่า "กฎทรงมวลและพลังงาน" (Law of Conservation of Mass and Energy) ซึ่งมีใจความว่า "มวลและพลังงาน เป็นสิ่งที่ไม่สูญหายไปและมีอยู่เท่าเดิม แต่สามารถแปรเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปอีกสภาพหนึ่งได้" ซึ่ง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ได้กล่าวถึงมวลและพลังงานไว้ว่า มวลและพลังงานแปรเปลี่ยนสภาพเข้าหากันได้ในภาวะที่เหมาะสม ตามสมการ E = mc2 เมื่อ E เป็นพลังงาน และ m เป็นมวล โดย c เป็นความเร็วแสง

    การวัด (Measurements)

     1. หน่วยของการวัด (SI Units) หน่วยเอสไอ ย่อมาจาก Le System International d' Units (International System of Units) ซึ่งเป็นหน่วยระหว่างชาติ สำหรับใช้ในวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีดังนี้

   - ข้อตกลงระหว่างชาติ คือจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงตัวย่อของหน่วยเอสไอเป็นอักษรของชาติใดชาติหนึ่ง
   - ในทางปฏิบัติหน่วยของมวลยังนิยมใช้กรัมและอุณหภูมิใช้องศาเซลเซียส

     ระบบก่อนการเปลี่ยนแปลงจะเท่ากับพลังงานรวมในระบบภายหลังการเปลี่ยนแปลง



     2. เลขนัยสำคัญ (Significant Figures) เป็นตัวเลขที่แสดงความถูกต้องในการวัดในขอบข่ายที่เป็นไปได้®

     การพิจารณาจำนวนเลขนัยสำคัญ

     - จำนวนเลขนัยสำคัญไม่เกี่ยวกับตำแหน่งของจุดทศนิยม เช่น 25.2 กับ 225 ต่างก็มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว

     - เลขศูนย์ ถ้าเป็นเพียงตัวรั้งตำแหน่ง เช่น 0.018 เป็นค่าที่มีเลขนัยสำคัญสองตัวคือ 1 กับ 8 เลขศูนย์ 2 ตัว ทำหน้าที่บอกตำแหน่ง

     - เลขศูนย์จะเป็นเลขนัยสำคัญก็ต่อเมื่อใช้เป็นสัญลักษณ์ที่บอกจำนวน เช่น 20.4 และ 240 ต่างมีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว

      เลขนัยสำคัญในการบวกและลบ

     ในการบวกและลบเลขนัยสำคัญ ผลลัพธ์ที่ได้จะมีค่าไม่มากไปกว่าความแน่นอนที่น้อย
ที่สุดของเลขนัยสำคัญต่างๆ นั้น เช่น
2.345 + 0.124 + 19.1 = 21.569
จะเห็นว่า 19.1 มีเลขนัยสำคัญหลังจุดทศนิยมเพียงตำแหน่งเดียว เพราะฉะนั้นผลบวกจึงต้องปัดมาเป็น 21.6 ซึ่งเป็นค่าตัวเลขที่มีนัยสำคัญเท่ากับ 3

     เลขนัยสำคัญในการคูณและหาร

     ในการคูณและหารเลขนัยสำคัญ ผลลัพธ์ที่ออกมาในลักษณะเลขนัยสำคัญเหมือนกับตัวที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด เช่น
              2.8 4.5039 = 12.61092                                เพราะฉะนั้นคำตอบจึงเป็น 13
              6.85 112.04 = 0.06111388789                  เพราะฉะนั้นคำตอบจึงเป็น 0.0611

      การหาความถูกต้องและความแม่นยำในการวัด (Accuracy and Precision)

     ในการวัดค่าใดๆ ในการทดลอง จะต้องทำซ้ำกันหลายครั้ง เพื่อป้องกันความผิดพลาด ถ้าค่าเฉลี่ยที่ทำการทดลองซ้ำหลายๆ ครั้งใกล้เคียงกันมาก เรียกว่า มีความแม่นยำสูง และถ้าค่าเฉลี่ยตรงกับ
ค่าจริงถือว่ามีความถูกต้องในการวัด