ของเหลว ( Liquids)

1. ของเหลว (Liquids) ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

2. เนื้อหา • การจัดเรียงอนุภาคและสมบัติบางประการของของเหลวเทียบกับแก๊สและของแข็ง • แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค/โมเลกุล • ความดันไอและจุดเดือดของของเหลว • สมบัติของของเหลว แรงตึงผิว (surface tension) แคปิลลารีแอคชัน (capillary action) ความหนืด (viscosity) • โครงสร้างและสมบัติของน้ำ (Structure and Properties of Water)

3. 1. การจัดเรียงอนุภาคของสาร ความไม่เป็นระเบียบ (entropy) แก๊ส: เคลื่อนที่ตลอดเวลา มีแรงกระทำต่อกันน้อย ของเหลว: เคลื่อนที่ได้ ไหลได้ มีแรงกระทำต่อกันมาก ของแข็ง: เคลื่อนที่ไม่ได้ มีแรงกระทำต่อกันมากกว่า ของเหลว

5. 2. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล(Intermolecular Forces) แรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (Intramolecular forces) A – B ∙∙∙∙∙∙∙∙∙ A – B แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (Intermolecular forces) • - Dipole-dipole • - Dipole-induced dipole van der Waals forces • - Dispersion • - Ion-dipole • - Hydrogen-bond

6. Dipole-Dipole Interactions (a) Interaction of two polar molecules. (b) Interaction of many dipoles in a liquid.

7. (c) Interaction of many dipoles in a solid. ตัวอย่างโมเลกุลมีขั้ว (polar molecules) HCl, HBr, HI, H2S, H2O,CH3COOH, C6H12O6

8. Ion-Dipole Interactions เช่น การละลายของ NaCl(s) ในน้ำ - - + + +- Na+ H2O Cl- H2O Dispersion Forces แรงระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้ว Instantaneous dipole Nonpolar molecule Induced dipole

9. Van der Waals Forces Instantaneous dipoles (permanent dipoles) Electrons move in an orbital to cause a polarization. Induced dipoles. Electrons move in response to an outside force. Dispersion or London forces. Instaneous dipole – induced dipole attraction. Related to polarizability. General Chemistry: Chapter 13

10. Dispersion forces (London forces) มีอยู่ในอนุภาคทุกชนิดเกิดจาก • instantaneous dipole-induced dipole polarizability • ion-induced dipole • dipole-induced dipole (ความสามารถในการกระจาย e- ) • โดยทั่วไป สารที่มี molar mass มากกว่าจะมี dispersion forces มากกว่า ทำให้มีจุดหลอมเหลว (TM) สูงกว่า • molar mass ใกล้เคียงกัน • dispersion forces << dipole-dipole forces • molar mass ต่างกันมาก • dispersion forces >> dipole-dipole forces

11. จุดหลอมเหลวของโมเลกุลไม่มีขั้ว (nonpolar molecules)

12. ตัวอย่างจงบอกชนิดของ intermolecular forces ของสารต่อไปนี้ HBr กับ H2S dipole-dipole forces, dispersion forces Cl2กับ CBr4 dispersion forces ion-induced dipole forces, dispersion forces I2กับ NO3- NH3กับ C6H6 dipole-induced dipole forces, dispersion forces

13. Hydrogen Bonding แรง dipole-dipole ระหว่าง H ในพันธะ O-H กับ N-H กับธาตุที่มีค่า electronegativity สูง เช่น O, N, F Hydrogen bonding among water molecules.

14. Hydrogen Bonding in HF and NH3 H H H H H N ● ● ● N H ● ● ● H H N ● ● ● H

15. โมเลกุลที่เกิด H-Bonds กับโมเลกุลน้ำ CH3OH CH3CH2OH CH3COCH3 HCOOH CH3COOH CH3NH2etc. CH3CH2OH CH2OHCH2OH CH2OHCHOHCH2OH

16. 3. ความดันไอและจุดเดือดของของเหลว ความดันไอ (Vapour Pressure) • เป็นความดันของไอสารที่อยู่เหนือของเหลวในสภาวะสมดุลไดนามิก • (Rate of evaporation = Rate of condensation) • อนุภาคของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวมาก การกลายเป็นไอเกิดยาก • >>> ความดันไอต่ำ

17. เมื่อเพิ่มอุณหภูมิแก่ของเหลว การกลายเป็นไอจะเกิดมากขึ้น จนถึงอุณหภูมิหนึ่งที่ทำให้ความดันของไอของเหลวในสภาวะสมดุล มีค่าเท่ากับ ความดันบรรยากาศ >>> Tb จุดเดือด (Boiling point, Tb) ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคสูง การกลายเป็นไอเกิดยาก ความดันไอต่ำ และ จุดเดือดสูง

19. 4. สมบัติบางประการของของเหลว Some Properties of Liquids • Surface Tension • พลังงานหรืองานที่ใช้ในการเพิ่มพื้นที่ผิวของของเหลว • Capillary action • - Cohesive Forces แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล • ชนิดเดียวกัน • - Adhesive Forces แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล • ต่างชนิดกัน • Viscosity (ความหนืด) • แรงต้านทานการไหล

20. แรงตึงผิว Surface Tension โมเลกุลภายในของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างกันในทุกทิศทาง โมเลกุลที่ผิวของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลด้านข้างและด้านล่างจึงเกิดแรงต้านเพื่อรักษาผิวไว้ ซึ่งมีค่าเท่ากับ surface tension Intermolecular forces Surface tension

21. Capillary action การไหลขึ้นของน้ำในหลอด capillary การลดลงของปรอทในหลอด capillary adhesion > cohesion cohesion > adhesion

22. ความหนืด (viscousity) เป็นสมบัติเฉพาะของของเหลวในการต้านการไหลหรือการต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ของเหลวใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูง ก็จะมีความหนืดสูงด้วย Intermolecular forces มาก ความหนืดสูง

23. Viscosity of some common liquids at 20 oC

24. โครงสร้างและสมบัติบางประการของน้ำ(Structure and Some Properties of Water) ผลของ Hydrogen bond ต่อสถานะของน้ำ

25. Hydrogen Bonding in Ice

26. Density of Liquid Water 1.00 g/mL ที่ 4OC 0.92 g/mL ที่ 0OC

27. ประเมินการสอนของคณาจารย์โดยนักศึกษาประเมินการสอนของคณาจารย์โดยนักศึกษา สวัสดี