Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Properties of Substances and Mixtures · ⁨คุณสมบัติของสารและส่วนผสม⁩

AP Chemistry · Topic 3 · ⁨หัวข้อ 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
10:54

คุณสมบัติของสารและส่วนผสม

การต้มน้ำ. เพื่อให้เกิด بخ你需要ต้องถึง 100 องศาเซลเซียส. เมเทนมีมวลใกล้เคียงกันมาก และเดือดที่ -162…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

3.1

Intermolecular and Interparticle Forces · ⁨แรงระหว่างโมเลกุลและแรงระหว่างอนุภาค⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.1.A: Explain the relationship between the chemical structures of molecules and the relative strength of their intermolecular forces when: i. The molecules are of the same chemical species. ii. The molecules are of two different chemical species.

  • 3.1.A.1 London dispersion forces are a result of the Coulombic interactions between temporary, fluctuating dipoles. London dispersion forces are often the strongest net intermolecular force between large molecules.
    • i. Dispersion forces increase with increasing contact area between molecules and with increasing polarizability of the molecules.
    • ii. The polarizability of a molecule increases with an increasing number of electrons in the molecule and the size of the electron cloud. It is enhanced by the presence of pi bonding.
    • iii. The term "London dispersion forces" should not be used synonymously with the term "van der Waals forces."
  • 3.1.A.2 The dipole moment of a polar molecule leads to additional interactions with other chemical species.
    • i. Dipole-induced dipole interactions are present between a polar and nonpolar molecule. These forces are always attractive. The strength of these forces increases with the magnitude of the dipole of the polar molecule and with the polarizability of the nonpolar molecule.
    • ii. Dipole-dipole interactions are present between polar molecules. The interaction strength depends on the magnitudes of the dipoles and their relative orientation. Interactions between polar molecules are typically greater than those between nonpolar molecules of comparable size because these interactions act in addition to London dispersion forces.
    • iii. Ion-dipole forces of attraction are present between ions and polar molecules. These tend to be stronger than dipole-dipole forces.
  • 3.1.A.3 The relative strength and orientation dependence of dipole-dipole and ion-dipole forces can be understood qualitatively by considering the sign of the partial charges responsible for the molecular dipole moment, and how these partial charges interact with an ion or with an adjacent dipole.
  • 3.1.A.4 Hydrogen bonding is a strong type of intermolecular interaction that exists when hydrogen atoms covalently bonded to the highly electronegative atoms (N, O, and F) are attracted to the negative end of a dipole formed by the electronegative atom (N, O, and F) in a different molecule, or a different part of the same molecule.
  • 3.1.A.5 In large biomolecules, noncovalent interactions may occur between different molecules or between different regions of the same large biomolecule.
ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลกับความแข็งแรงสัมพัทธ์ของแรงระหว่างโมเลกุลเมื่อ: i. โมเลกุลเป็นสารเคมีชนิดเดียวกัน ii. โมเลกุลเป็นสารเคมีสองชนิดต่างกัน

  • 3.1.A.1 แรงลอนดอนเกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์แบบคูลอมบ์ระหว่างไดโพลชั่วคราวที่เปลี่ยนแปลงค่า แรงลอนดอนมักเป็นแรงระหว่างโมเลกุลสุทธิที่แข็งแกร่งที่สุดในโมเลกุลขนาดใหญ่
    • i. แรง disperion เพิ่มขึ้นตามพื้นที่สัมผัสระหว่างโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นและความสามารถในการทำให้เป็นขั้วของโมเลกุลที่เพิ่มขึ้น
    • ii. ความสามารถในการทำให้เป็นขั้วของโมเลกุลเพิ่มขึ้นตามจำนวนอิเล็กตรอนในโมเลกุลและขนาดของเมฆอิเล็กตรอน การเพิ่มประสิทธิภาพนี้เกิดจากการมีอยู่ของพันธะไพ
    • iii. คำว่า "แรงลอนดอน" ไม่ควรใช้แทนคำคำว่า "แรงวานเดอรวาลส์"
  • 3.1.A.2 ไดโพลโมเมนต์ของโมเลกุลที่มีขั้วนำไปสู่การมีปฏิสัมพันธ์เพิ่มเติมกับสารเคมีอื่น
    • i. ปฏิสัมพันธ์ไดโพล-เหนี่ยวนำไดโพลมีอยู่ในระหว่างโมเลกุลที่มีขั้วและไม่ขั้ว แรงเหล่านี้มีความดึงดูดเสมอ ความแข็งแกร่งของแรงเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามขนาดของไดโพลของโมเลกุลที่มีขั้วและความสามารถในการทำให้เป็นขั้วของโมเลกุลที่ไม่ขั้ว
    • ii. ปฏิสัมพันธ์ไดโพล-ไดโพลมีอยู่ในระหว่างโมเลกุลที่มีขั้ว ความแข็งแกร่งของการขึ้นอยู่กับขนาดของไดโพลและการจัดวางสัมพัทธ์它们的。ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่มีขั้วมักมากกว่าระหว่างโมเลกุลที่ไม่ขั้วที่มีขนาดเทียบเท่าเนื่องจากปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเพิ่มเติมจากแรงลอนดอน
    • iii. แรงดึงดูดไอออน-ไดโพลมีอยู่ในระหว่างไอออนและโมเลกุลที่มีขั้ว แรงเหล่านี้มักแข็งแกร่งกว่าแรงไดโพล-ไดโพล
  • 3.1.A.3 ความสัมพันธ์ของความเข้มและความขึ้นอยู่กับการจัดวางตัวของแรงดิปอล-ดิปอลและแรงไอออน-ดิปอลสามารถอธิบายโดยเชิงคุณภาพได้จากการพิจารณาเครื่องหมายของประจุย่อยที่เป็นสาเหตุของโมเมนต์ดิปอลของโมเลกุล และวิธีที่ประจุย่อยเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับไอออนหรือกับดิปอลที่อยู่ติดกัน
  • 3.1.A.4 พันธไฮโดรเจนเป็นประเภทหนึ่งของการดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างแข็งแรง เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์กับอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง (N, O และ F) ถูกดึงดูดไปยังขั้วลบของดิปอลที่เกิดจากอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง (N, O และ F) ในโมเลกุลอื่น หรือในส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลเดียวกัน
  • 3.1.A.5 ในไบโอมoléกุลขนาดใหญ่ อาจเกิดการมีปฏิสัมพันธ์แบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ระหว่างโมเลกุลต่าง ๆ หรือระหว่างบริเวณต่าง ๆ ของไบโอมoléกุลขนาดใหญ่ตัวเดียวกัน

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Intermolecular forces 分子间作用力 (IMFs) are attractions between molecules – much weaker than bonds, but they set melting/boiling points. From weakest to strongest:

  • London dispersion forces 伦敦色散力: present in all molecules; they arise from Coulombic attraction between temporary, fluctuating dipoles, and are stronger for larger, more polarizable electron clouds - often the strongest net force between large molecules.
  • Dipole–dipole 偶极-偶极: between polar molecules. Their strength depends on the size of the dipoles and their relative orientation - a $\delta+$ end lining up with a neighbour's $\delta-$ end attracts, so these act in addition to dispersion and make polar molecules stickier than nonpolar ones of similar size.
  • Hydrogen bonding 氢键: a strong dipole force when H is bonded to N, O, or F.
  • Ion–dipole 离子-偶极: between an ion and a polar molecule (the ion pulls on the oppositely-charged end of the dipole). These are the strongest of the four here (stronger even than hydrogen bonds), and are exactly what lets water dissolve an ionic solid - each $\text{Na}^+$ is surrounded by the $\delta-$ oxygen ends of water molecules.

The whole ladder is understood qualitatively by looking at the sign of the partial charges: a larger or better-aligned partial charge, or a full ionic charge, gives a stronger attraction. Stronger IMFs mean higher boiling points and lower vapor pressure. This is why water ($18\ \text{g/mol}$, hydrogen-bonded) boils at $100\,{}^{\circ}\text{C}$ while methane ($16\ \text{g/mol}$, dispersion only) boils at $-162\,{}^{\circ}\text{C}$.

ไทย

แรงระหว่างโมเลกุล (IMFs) คือแรงดึงดูด ระหว่าง โมเลกุล – อ่อนกว่าพันธะมาก แต่กำหนดจุดหลอมเหลว/จุดเดือด. จากอ่อนไปหาแรง:

London dispersion: ไดโพลชั่วขณะเหนี่ยวนำไดโพลในเพื่อนบ้าน
London dispersion: ไดโพลชั่วขณะเหนี่ยวนำไดโพลในเพื่อนบ้าน
Hydrogen bonding: H บน N/O/F ดึงดูดคู่อิเล็กตรอนอิสระของอีกโมเลกุลหนึ่ง
Hydrogen bonding: H บน N/O/F ดึงดูดคู่อิเล็กตรอนอิสระของอีกโมเลกุลหนึ่ง
  • แรงลอนดอน: มีอยู่ใน ทุก โมเลกุล; เกิดจากแรงคูลอมบ์ระหว่าง ไดโพลชั่วคราวที่ผันแปร, และแรงนี้ stronger对于 larger, more polarizable electron clouds - มักเป็นแรงสุทธิที่แข็งแกร่งที่สุดระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่
  • ไดโพล-ไดโพล: ระหว่างโมเลกุลขั้ว. ความแข็งแรงขึ้นอยู่กับขนาดของไดโพล และการจัดวางสัมพัทธ์ - ปลาย $\delta+$ ที่เรียงตัวกับ $\delta-$ ปลายของเพื่อนบ้านจะดึงดูดกัน ดังนั้นแรงเหล่านี้จึงทำงาน เพิ่มเติม กับแรงลอนดอน ทำให้โมเลกุลขั้วเหนียวหนืดกว่าโมเลกุลไม่ขั้วที่มีขนาดใกล้เคียงกัน
  • พันธะไฮโดรเจน: เป็นแรงไดโพลที่รุนแรงเมื่อ H ผูกกับ N, O, หรือ F
  • ไอออน-ไดโพล: ระหว่าง ไอออน กับโมเลกุลขั้ว (ไอออนดึงที่ปลายที่มีประจุตรงข้ามของไดโพล). เหล่านี้เป็น แรงที่แข็งแกร่งที่สุด ในสี่ข้อนี้ (แม้จะแรงกว่าพันธะไฮโดรเจน), และเป็นสิ่งที่ทำให้สารละลายไอออนิกละลายในน้ำได้ - แต่ละ $\text{Na}^+$ ถูกล้อมรอบด้วย $\delta-$ ปลายออกซิเจนของโมเลกุลน้ำ

บันไดทั้งหมดเข้าใจได้แบบ เชิงคุณภาพ โดยดูที่ เครื่องหมายของประจุย่อย: ประจุย่อยที่ใหญ่ขึ้นหรือจัดวางได้ดีขึ้น, หรือประจุไอออนเต็ม, ให้แรงดึงดูดที่audio更强. แรงระหว่างโมเลกุลที่audio更强意味 higheracha points and lower vapor pressure. นี่คือเหตุผลที่น้ำ ($18\ \text{g/mol}$, มีพันธะไฮโดรเจน) ลวกที่ $100\,{}^{\circ}\text{C}$ ในขณะที่มีเทน ($16\ \text{g/mol}$, มีเพียงแรงลอนดอน) ลวกที่ $-162\,{}^{\circ}\text{C}$

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
Intermolecular forces/ˌɪntəməˈlekjʊlə ˈfɔːsɪz/ แรงระหว่างโมเลกุล
London dispersion forces/ˈlʌndn dɪˈspɜːʃn ˈfɔːsɪz/ แรงลอนดอน
Dipole–dipole/ˈdaɪpəʊl ˈdaɪpəʊl/ ไดโพล–ไดโพล
Ion–dipole/ˈaɪɒn ˈdaɪpəʊl/ ไอออน–ไดโพล
Hydrogen bonding/ˈhaɪdrədʒn ˈbɒndɪŋ/ พันธะไฮโดรเจน
malleable/ˈmæləbl/ นูนได้
ductile/ˈdʌktaɪl/ ด่าง (ductile)
free valence electrons/friː ˈveɪləns ɪˈlektrɒnz/ อิเล็กตรอนอิสระในวงนอกสุด
crystalline/ˈkrɪstəlaɪn/ ผลึก
amorphous/əˈmɔːfəs/ ไม่มีรูปทรง (อะมอร์ฟัส)
Kinetic molecular theory/kɪˈnetɪk məˈlekjʊlə ˈθɪəri/ ทฤษฎีจลน์ของโมเลกุล
3.2

Properties of Solids · ⁨คุณสมบัติของของแข็ง⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.2.A: Explain the relationship among the macroscopic properties of a substance, the particulate-level structure of the substance, and the interactions between these particles.

  • 3.2.A.1 Many properties of liquids and solids are determined by the strengths and types of intermolecular forces present. Because intermolecular interactions are overcome completely when a substance vaporizes, the vapor pressure and boiling point are directly related to the strength of those interactions. Melting points also tend to correlate with interaction strength, but because the interactions are only rearranged, in melting, the relations can be more subtle.
  • 3.2.A.2 Particulate-level representations, showing multiple interacting chemical species, are a useful means to communicate or understand how intermolecular interactions help to establish macroscopic properties.
  • 3.2.A.3 Due to strong interactions between ions, ionic solids tend to have low vapor pressures, high melting points, and high boiling points. They tend to be brittle due to the repulsion of like charges caused when one layer slides across another layer. They conduct electricity only when the ions are mobile, as when the ionic solid is melted (i.e., in a molten state) or dissolved in water or another solvent.
  • 3.2.A.4 In covalent network solids, the atoms are covalently bonded together into a three-dimensional network (e.g., diamond) or layers of two-dimensional networks (e.g., graphite). These are only formed from nonmetals and metalloids: elemental (e.g., diamond, graphite) or binary compounds (e.g., silicon dioxide and silicon carbide). Due to the strong covalent interactions, covalent solids have high melting points. Three-dimensional network solids are also rigid and hard, because the covalent bond angles are fixed. However, graphite is soft because adjacent layers can slide past each other relatively easily.
  • 3.2.A.5 Molecular solids are composed of distinct, individual units of covalently-bonded molecules attracted to each other through relatively weak intermolecular forces. Molecular solids generally have a low melting point because of the relatively weak intermolecular forces present between the molecules. They do not conduct electricity because their valence electrons are tightly held within the covalent bonds and the lone pairs of each constituent molecule. Molecular solids are sometimes composed of very large molecules or polymers.
  • 3.2.A.6 Metallic solids are good conductors of electricity and heat, due to the presence of free valence electrons. They also tend to be malleable and ductile, due to the ease with which the metal cores can rearrange their structure. In an interstitial alloy, interstitial atoms tend to make the lattice more rigid, decreasing malleability and ductility. Alloys typically retain a sea of mobile electrons and so remain conducting.
  • 3.2.A.7 In large biomolecules or polymers, noncovalent interactions may occur between different molecules or between different regions of the same large biomolecule. The functionality and properties of such molecules depend strongly on the shape of the molecule, which is largely dictated by noncovalent interactions.
ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.2.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางมหภาคของสาร โครงสร้างในระดับอนุภาคของสาร และการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเหล่านี้

  • 3.2.A.1 คุณสมบัติหลายอย่างของของเหลวและของแข็งกำหนดโดยความเข้มและประเภทของแรงระหว่างโมเลกุลที่มีอยู่ เนื่องจากมีการเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลอย่างสมบูรณ์เมื่อสารระเหย ความดันไอน้ำและจุดเดือดจึงสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มของแรงเหล่านั้น จุดหลอมเหลวก็มักจะมีแนวโน้มสัมพันธ์กับความเข้มของการมีปฏิสัมพันธ์เช่นกัน แต่เนื่องจากแรงเหล่านั้นเพียงมีการจัดเรียงใหม่เท่านั้นในการหลอมเหลว ความสัมพันธ์อาจซับซ้อนกว่านั้นเล็กน้อย
  • 3.2.A.2 ภาพแสดงในระดับอนุภาค ซึ่งแสดงสปีชีส์เคมีหลายชนิดที่มีปฏิสัมพันธ์กัน เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการสื่อสารหรือทำความเข้าใจว่าการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลช่วยกำหนดคุณสมบัติทางมหภาคได้อย่างไร
  • 3.2.A.3 เนื่องจากมีการมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างไอออน ของแข็งไอออนิกจึงมีแนวโน้มที่จะมีความดันไอน้ำต่ำ จุดหลอมเหลวสูง และจุดเดือดสูง มีแนวโน้มที่จะเปราะหักเนื่องจากแรงผลักกันของประจุเดียวกันที่เกิดขึ้นเมื่อชั้นหนึ่งเลื่อนผ่านอีกชั้นหนึ่ง它们นำไฟฟ้าได้ก็ต่อเมื่อไอออนเคลื่อนที่ได้ เช่น เมื่อของแข็งไอออนิกร้อนละลาย (即在熔融状态) หรือละลายในน้ำหรือตัวทำละลายอื่น
  • 3.2.A.4 ในของแข็งเครือข่ายโควาเลนต์ อะตอมจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์เป็นเครือข่ายสามมิติ (เช่น คาร์บอนไดออกไซด์) หรือชั้นของเครือข่ายสองมิติ (เช่น แพลทินัม) เหล่านี้เกิดขึ้นจากธาตุไม่ใช่โลหะและเมทัลลอยด์เท่านั้น: ธาตุบริสุทธิ์ (เช่น คาร์บอนไดออกไซด์, แพลทินัม) หรือสารประกอบไบนารี (เช่น ซิลิคอนไดออกไซด์และซิลิคอนคาร์ไบด์) เนื่องจากมีการมีปฏิสัมพันธ์แบบโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง ของแข็งโควาเลนต์จึงมีจุดหลอมเหลวสูง ของแข็งเครือข่ายสามมิติยังมีลักษณะแข็งและเปราะ เนื่องจากมุมพันธะโควาเลนซ์ถูกกำหนดไว้แล้ว อย่างไรก็ตาม แพลทินัมมีความนุ่มเพราะชั้นที่อยู่ติดกันสามารถเลื่อนผ่านกันได้ relatif易
  • 3.2.A.5 ของแข็งโมเลกุลประกอบด้วยหน่วยโมเลกุลที่แยกออกจากกันอย่างชัดเจนซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ และถูกดึงดูดเข้าหากันผ่านแรงระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างอ่อน ของแข็งโมเลกุลโดยทั่วไปมีจุดหลอมเหลวต่ำเนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างอ่อนที่มีอยู่ระหว่างโมเลกุล ониไม่สามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดถูกยึดไว้แน่นภายในพันธะโคเวเลนต์และคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวของโมเลกุลองค์ประกอบแต่ละตัว ของแข็งโมเลกุลบางครั้งอาจประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่หรือโพลิเมอร์
  • 3.2.A.6 ของแข็งโลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี เนื่องจากมีอิเล็กตรอนชั้นนอกอิสระ มีแนวโน้มที่จะมีความเหนียวและยืดหยุ่นได้ง่าย เนื่องจากแกนโลหะสามารถจัดโครงสร้างใหม่ได้อย่างสะดวก ในสารผสมแบบอินเทอร์สติเชียล อะตอมอินเทอร์สติเชียลมักจะทำให้โครงตาข่ายแข็งแรงขึ้น ลดความเหนียวและความยืดหยุ่น สารผสมโดยทั่วไปยังคงมีทะเลอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้และดังนั้นจึงยังคงนำไฟฟ้าได้
  • 3.2.A.7 ในชีวโมเลกุลขนาดใหญ่หรือโพลิเมอร์ อาจเกิดปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่โคเวเลนต์ระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกันหรือระหว่างบริเวณต่างๆ ของชีวโมเลกุลขนาดใหญ่เดียวกัน ฟังก์ชันและคุณสมบัติของโมเลกุลเหล่านี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโมเลกุลอย่างมาก ซึ่งส่วนใหญ่กำหนดโดยปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่โคเวเลนต์

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

A solid's properties reflect the particles and forces holding it: ionic, covalent-network (a 3D network like diamond, very hard and high-melting; graphite is a layered exception — high-melting but soft, because its 2D layers slide over one another), metallic, and molecular solids (held by weak IMFs, soft, low-melting). Matching a solid's properties to its structure is a common exam task.

Metallic solids conduct electricity and heat and are malleable 可锻的 and ductile 可延展的, all because their free valence electrons 自由价电子 move easily and let the metal ions slide past one another without breaking the bonding. Solids are also either crystalline 晶体 (particles in a regular, repeating 3-D arrangement) or amorphous 非晶体 (no long-range order, like glass).

ไทย

คุณสมบัติของของแข็งสะท้อนถึงอนุภาคและแรงที่ยึดมันไว้: ไอออนิก, โคเวเลนต์-เน็ตเวิร์ก (เครือข่าย 3 มิติ เช่น เพชร, แข็งมากและจุดหลอมเหลวสูง; กราไฟต์ เป็นข้อยกเว้นแบบชั้น — จุดหลอมเหลวสูงแต่อ่อนนุ่ม เพราะชั้น 2 มิติลื่นไหลผ่านกัน), โลหะ, และ โมเลกุล ของแข็ง (ยึดด้วยแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อน, นุ่ม, จุดหลอมเหลวต่ำ) การจับคู่คุณสมบัติของของแข็งกับโครงสร้างเป็นข้อสอบทั่วไป

โลหะ ของแข็งนำไฟฟ้าและความร้อนและเป็น มัลเลเบิล (เปราะบาง/ขึ้นรูปง่าย) และ ดักไทล์ (ดึงเส้นได้), ทั้งหมดนี้เนื่องจาก อิเล็กตรอนวอลเลนซ์อิสระ เคลื่อนที่ได้ง่ายและทำให้ไอออนโลหะเลื่อนผ่านกันได้โดยไม่ทำลายพันธะ ของแข็งยังแบ่งเป็น คริสตัลไลน์ (อนุภาคเรียงตัวเป็นระเบียบซ้ำใน 3 มิติ) หรือ แอมอร์ฟัส (ไม่มีลำดับระยะยาว เช่น กระจก)

โครงสร้างของแข็งสี่ประเภท: ไอออนิกขนาดใหญ่, โมเลกุลเล็ก, โคเวเลนต์ขนาดใหญ่, และโลหะ
โครงสร้างของแข็งสี่ประเภท: ไอออนิกขนาดใหญ่, โมเลกุลเล็ก, โคเวเลนต์ขนาดใหญ่, และโลหะ
3.3

Solids, Liquids, and Gases · ⁨ของแข็ง, ของเหลว, และแก๊ส⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.3.A: Represent the differences between solid, liquid, and gas phases using a particulate-level model.

  • 3.3.A.1 Solids can be crystalline, where the particles are arranged in a regular three-dimensional structure, or they can be amorphous, where the particles do not have a regular, orderly arrangement. In both cases, the motion of the individual particles is limited, and the particles do not undergo overall translation with respect to each other. The structure of the solid is influenced by interparticle interactions and the ability of the particles to pack together.
  • 3.3.A.2 The constituent particles in liquids are in close contact with each other, and they are continually moving and colliding. The arrangement and movement of particles are influenced by the nature and strength of the forces (e.g., polarity, hydrogen bonding, and temperature) between the particles.
  • 3.3.A.3 The solid and liquid phases for a particular substance typically have similar molar volume because, in both phases, the constituent particles are in close contact at all times.
  • 3.3.A.4 In the gas phase, the particles are in constant motion. Their frequencies of collision and the average spacing between them are dependent on temperature, pressure, and volume. Because of this constant motion, and minimal effects of forces between particles, a gas has neither a definite volume nor a definite shape.
    • Exclusion Statement: Understanding/interpreting phase diagrams will not be assessed on the AP Exam.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.3.A: แสดงความแตกต่างระหว่างสถานะของแข็ง ของเหลว และแก๊ส โดยใช้โมเดลระดับอนุภาค

  • 3.3.A.1 ของแข็งสามารถเป็นผลึก (crystalline) ซึ่งอนุภาคจะเรียงตัวในโครงสร้างสามมิติที่เป็นระเบียบ หรืออาจเป็นอเมอร์ฟัส (amorphous) ซึ่งอนุภาคไม่มีระเบียบการเรียงตัวที่สม่ำเสมอ ในทั้งสองกรณี การเคลื่อนที่ของอนุภาคแต่ละตัวจะถูกจำกัด และอนุภาคจะไม่มีการเคลื่อนที่รวมเมื่อเทียบกับกัน โครงสร้างของของแข็งได้รับอิทธิพลจากแรงระหว่างอนุภาคและความสามารถในการจัดเรียงตัวของอนุภาคให้แน่น
  • 3.3.A.2 อนุภาคองค์ประกอบในของเหลวอยู่ใกล้กันและมีการเคลื่อนที่และชนกันอย่างต่อเนื่อง การจัดเรียงและการเคลื่อนที่ของอนุภาคได้รับอิทธิพลจากลักษณะและความแรงของแรงระหว่างอนุภาค (เช่น ความขั้ว, พันธะไฮโดรเจน, และอุณหภูมิ)
  • 3.3.A.3 สถานะของแข็งและของเหลวสำหรับสารชนิดหนึ่งมีปริมาตรมอลาร์คล้ายกันเพราะในทั้งสองสถานะ อนุภาคองค์ประกอบจะอยู่ใกล้กันตลอดเวลา
  • 3.3.A.4 ในสถานะแก๊ส อนุภาคมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ความถี่ของการชนและระยะห่างเฉลี่ยระหว่างกันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดัน และปริมาตร เนื่องจากมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและผลกระทบจากแรงระหว่างอนุภาคมีน้อยมาก แก๊สจึงไม่มีปริมาตรหรือรูปร่างที่กำหนดตายตัว
    • ข้อจำกัด: ความเข้าใจ/การตีความแผนภูมิเฟสจะไม่ถูกประเมินในการสอบ AP

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

The three states differ in how tightly particles are held. Rising temperature raises average kinetic energy; when it overcomes the attractions, the substance melts or boils. Gases are mostly empty space, so they are compressible and fill their container.

ไทย

สามสถานะแตกต่างกันโดยความแน่นหนาของการยึดอนุภาค เมื่อ อุณหภูมิ เพิ่มขึ้นพลังงานจลน์เฉลี่ยจะสูงขึ้น เมื่อเกินแรงดึงดูด的物质จะละลายหรือระเหย แก๊สมีพื้นที่ว่างส่วนใหญ่ จึงบีบอัดได้และเติมเต็มภาชนะ

อนุภาคถูกจัดเรียงแน่นในของแข็ง, ใกล้เคียงแต่เคลื่อนที่ได้ในของเหลว, และห่างกันในแก๊ส
อนุภาคถูกจัดเรียงแน่นในของแข็ง, ใกล้เคียงแต่เคลื่อนที่ได้ในของเหลว, และห่างกันในแก๊ส
ไอน้ำลอยจากน้ำเดือด: แก๊สขยายตัวเติมเต็มพื้นที่และสอดคล้องกับกฎแก๊สอุดมคติที่ T สูงและ P ต่ำ
ไอน้ำลอยจากน้ำเดือด: แก๊สขยายตัวเติมเต็มพื้นที่และสอดคล้องกับกฎแก๊สอุดมคติที่ T สูงและ P ต่ำ
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Melt and boil by adding heat · ⁨หลอมเหลวและเดือดโดยการให้ความร้อน⁩

Temperature sets the average kinetic energy of the particles. Warm a solid and the particles break their fixed pattern (melt), then spread right out (boil). · ⁨อุณหภูมิกำหนดพลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาค ให้ความร้อนกับของแข็ง อนุภาคจะหลุดจากตำแหน่งตายตัว (หลอมเหลว) จากนั้นกระจายตัวออกไปอย่างเต็มที่ (เดือด)⁩

3.4

The Ideal Gas Law · ⁨กฎแก๊สอุดมคติ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.4.A: Explain the relationship between the macroscopic properties of a sample of gas or mixture of gases using the ideal gas law.

  • 3.4.A.1 The macroscopic properties of ideal gases are related through the ideal gas law:
    • EQN: $PV = nRT$.
  • 3.4.A.2 In a sample containing a mixture of ideal gases, the pressure exerted by each component (the partial pressure) is independent of the other components. Therefore, the partial pressure of a gas within the mixture is proportional to its mole fraction ($X$), and the total pressure of the sample is the sum of the partial pressures.
    • EQN: $P_{A} = P_{total} \times X_{A}$, where $X_{A} =$ moles A/total moles;
    • EQN: $P_{total} = P_{A} + P_{B} + P_{C} + \ldots$
  • 3.4.A.3 Graphical representations of the relationships between $P$, $V$, $T$, and $n$ are useful to describe gas behavior.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.4.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติมหภาคของตัวอย่างแก๊สหรือส่วนผสมของแก๊สโดยใช้กฎแก๊สอุดมคติ

  • 3.4.A.1 คุณสมบัติมหภาคของแก๊สอุดมคติเชื่อมโยงกันผ่านกฎแก๊สอุดมคติ:
    • EQN: $PV = nRT$.
  • 3.4.A.2 ในตัวอย่างที่มีส่วนผสมของแก๊สอุดมคติ แรงดันที่แต่ละส่วนประกอบ exert (แรงดันย่อย) เป็นอิสระจากส่วนประกอบอื่น ดังนั้น แรงดันย่อยของแก๊สใดหนึ่งในส่วนผสมจึงแปรผันตรงกับเศษมอล ($X$) และแรงดันรวมของตัวอย่างคือผลบวกของแรงดันย่อย
    • EQN: $P_{A} = P_{total} \times X_{A}$, โดย $X_{A} =$ คือโมล A / โมลทั้งหมด;
    • EQN: $P_{total} = P_{A} + P_{B} + P_{C} + \ldots$
  • 3.4.A.3 การแสดงกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง $P$, $V$, $T$, และ $n$ ช่วยอธิบายพฤติกรรมของแก๊ส

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

An ideal gas obeys

$$PV=nRT,$$
linking pressure, volume, moles, and absolute temperature. Use it to find any one quantity from the others, or (holding some constant) to predict how a gas responds to a change.

Worked example. How many moles of gas fill a $2.0\ \text{L}$ container at $300\ \text{K}$ and $1.5\ \text{atm}$? Using $R=0.0821\ \text{L atm/(mol K)}$,

$$n=\frac{PV}{RT}=\frac{1.5\times2.0}{0.0821\times300}=0.12\ \text{mol}.$$
Always use kelvin for $T$ and match the units of $R$ to your pressure and volume.

ไทย

แก๊สอุดมคติ สอดคล้องกับ

$$PV=nRT,$$
การเชื่อมโยงความดัน ปริมาตร จำนวนโมล และอุณหภูมิสัมบูรณ์ ใช้หาค่าใดค่าหนึ่งจากค่าที่เหลือ, หรือ (เมื่อคงค่าบางอย่างไว้) เพื่อทำนายปฏิกิริยาของแก๊สต่อการเปลี่ยนแปลง

แก๊สอุดมคตินี้คือโมเดลของอนุภาคจุดที่ไม่มีแรงระหว่างกัน
แก๊สอุดมคตินี้คือโมเดลของอนุภาคจุดที่ไม่มีแรงระหว่างกัน

ตัวอย่างวิธีทำ. มีแก๊สจำนวนกี่โมลที่เติม $2.0\ \text{L}$ ที่ $300\ \text{K}$ และ $1.5\ \text{atm}$? โดยใช้ $R=0.0821\ \text{L atm/(mol K)}$,

$$n=\frac{PV}{RT}=\frac{1.5\times2.0}{0.0821\times300}=0.12\ \text{mol}.$$
ต้องใช้ เคลวิน เสมอสำหรับ $T$ และปรับหน่วยของ $R$ ให้ตรงกับความดันและปริมาตรของคุณ

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Compress a gas and watch the pressure · ⁨บีบอัดแก๊สและดูความดัน⁩

$PV = nRT$. At fixed temperature, squeezing the gas into a smaller volume packs the molecules closer, so they hit the walls more often and the pressure rises. · ⁨$PV = nRT$. ที่อุณหภูมิคงที่ การบีบแก๊สให้อยู่ใน ปริมาตร เล็กลงจะทำให้โมเลกุลอยู่ชิดกันมากขึ้น พัดชนผนังบ่อยขึ้น ส่งผลให้ ความดัน เพิ่มขึ้น⁩

3.5

Kinetic Molecular Theory · ⁨ทฤษฎีโมเลกุลจลน์⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.5.A: Explain the relationship between the motion of particles and the macroscopic properties of gases with: i. The kinetic molecular theory (KMT). ii. A particulate model. iii. A graphical representation.

  • 3.5.A.1 The kinetic molecular theory (KMT) relates the macroscopic properties of gases to motions of the particles in the gas. The Maxwell-Boltzmann distribution describes the distribution of the kinetic energies of particles at a given temperature.
  • 3.5.A.2 All the particles in a sample of matter are in continuous, random motion. The average kinetic energy of a particle is related to its average velocity by the equation:
    • EQN: $KE = \frac{1}{2}\,mv^{2}$.
  • 3.5.A.3 The Kelvin temperature of a sample of matter is proportional to the average kinetic energy of the particles in the sample.
  • 3.5.A.4 The Maxwell-Boltzmann distribution provides a graphical representation of the energies/velocities of particles at a given temperature.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.5.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ของอนุภาคกับคุณสมบัติมหภาคของแก๊สโดย: i. ทฤษฎีโมเลกุลจลน์ (KMT) ii. โมเดลระดับอนุภาค iii. การแสดงกราฟ

  • 3.5.A.1 ทฤษฎีโมเลกุลจลน์ (KMT) เชื่อมโยงคุณสมบัติมหภาคของแก๊สกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคในแก๊ส การกระจายแมกซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ (Maxwell-Boltzmann distribution) อธิบายการกระจายของพลังงานจลน์ของอนุภาคที่อุณหภูมิที่กำหนด
  • 3.5.A.2 อนุภาคทั้งหมดในตัวอย่างสสารมีการเคลื่อนที่แบบสุ่มต่อเนื่องกัน พลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาคเกี่ยวข้องกับความเร็วเฉลี่ยโดยสมการ:
    • EQN: $KE = \frac{1}{2}\,mv^{2}$.
  • 3.5.A.3 อุณหภูมิเคลวินของตัวอย่างสสารแปรผันตรงกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาคในตัวอย่าง
  • 3.5.A.4 การกระจายแมกซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์เป็นการแสดงกราฟของพลังงาน/ความเร็วของอนุภาคที่อุณหภูมิที่กำหนด

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English
Kinetic theory: gas pressure

Kinetic molecular theory 分子运动论 explains gas behavior: particles are tiny, in constant random motion, with negligible volume and no attractions, and collisions are elastic. Temperature is proportional to average kinetic energy, so at a given temperature lighter molecules move faster (Graham's law of effusion).

ไทย
ทฤษฎีจลน์: ความดันก๊าซ

ทฤษฎีโมเลกุลจลน์ อธิบายพฤติกรรมแก๊ส: อนุภาคมีขนาดเล็ก, เคลื่อนที่สุ่มอย่างต่อเนื่อง, มีปริมาตรน้อยมากและไม่มีการดึงดูด, และการชนเป็นแบบยืดหยุ่น อุณหภูมิ สัดส่วนกับพลังงานจลน์เฉลี่ย ดังนั้นที่อุณหภูมินั้นโมเลกุลที่มีมวลเบาจะเคลื่อนที่เร็วกว่า (กฎเกรแฮมเรื่องการแพร่)

การแจกแจงแม็กซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ของความเร็วโมเลกุลเลื่อนไปทางขวาเมื่อถูกความร้อน
การแจกแจงแม็กซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ของความเร็วโมเลกุลเลื่อนไปทางขวาเมื่อถูกความร้อน
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Heat a gas and watch the speed spread · ⁨ให้ความร้อนแก๊สและดูการกระจายตัวของความเร็ว⁩

Gas molecules have a range of speeds. Raising the temperature shifts the whole distribution to higher speeds and flattens it, so more molecules move fast. · ⁨โมเลกุลของแก๊สมี ช่วง ความเร็วต่างๆ การเพิ่ม อุณหภูมิ จะทำให้การกระจายตัวทั้งหมด SHIFT ไปสู่ความเร็วที่สูงขึ้นและแบนลง ทำให้มีโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วมากขึ้น⁩

3.6

Deviation from the Ideal Gas Law · ⁨ความเบี่ยงเบนจากกฎแก๊สอุดมคติ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.6.A: Explain the relationship among non-ideal behaviors of gases, interparticle forces, and/or volumes.

  • 3.6.A.1 The ideal gas law does not explain the actual behavior of real gases. Deviations from the ideal gas law may result from interparticle attractions among gas molecules, particularly at conditions that are close to those resulting in condensation. Deviations may also arise from particle volumes, particularly at extremely high pressures.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.6.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมที่ไม่เป็นอุดมคติของแก๊ส, แรงระหว่างอนุภาค, และ/หรือปริมาตร

  • 3.6.A.1 กฎแก๊สอุดมคติไม่อธิบายพฤติกรรมจริงของแก๊สจริง ความเบี่ยงเบนจากกฎแก๊สอุดมคติอาจเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลแก๊ส โดยเฉพาะในสภาวะที่ใกล้เคียงกับการควบแน่น ความเบี่ยงเบนยังอาจเกิดจากปริมาตรของอนุภาค โดยเฉพาะที่ความดันสูงมาก

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Real gases deviate from ideal behavior at high pressure and low temperature, where molecules are close enough that their real volume and their attractions matter. Attractions lower the pressure below ideal; molecular volume raises it.

ไทย

แก๊สจริง เบี่ยงเบนจากพฤติกรรมอุดมคติที่ ความดันสูง และ อุณหภูมิต่ำ ซึ่งโมเลกุลอยู่ใกล้กันพอที่ปริมาตรจริงและการดึงดูดของมันจะมีความสำคัญ การดึงดูดลดความดันต่ำกว่าอุดมคติ; ปริมาตรโมเลกุลเพิ่มให้สูงกว่า

3.7

Solutions and Mixtures · ⁨สารละลายและส่วนผสม⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.7.A: Calculate the number of solute particles, volume, or molarity of solutions.

  • 3.7.A.1 Solutions, also sometimes called homogeneous mixtures, can be solids, liquids, or gases. In a solution, the macroscopic properties do not vary throughout the sample. In a heterogeneous mixture, the macroscopic properties depend on location in the mixture.
  • 3.7.A.2 Solution composition can be expressed in a variety of ways; molarity is the most common method used in the laboratory.
    • EQN: $M = n_{solute}/L_{solution}$
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.7.A: คำนวณจำนวนอนุภาคตัวละลาย ปริมาตร หรือโมลาริตี้ของโซลูชัน

  • 3.7.A.1 โซลูชัน (ซึ่งบางครั้งเรียกว่าส่วนผสมแบบโฮโมจีนียส) สามารถเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ในโซลูชัน คุณสมบัติมหภาคไม่เปลี่ยนแปลงตลอดตัวอย่าง ในส่วนผสมแบบเฮเทอโรจีนียส (heterogeneous mixture) คุณสมบัติมหภาคขึ้นอยู่กับตำแหน่งในส่วนผสม
  • 3.7.A.2 ส่วนประกอบของสารละลายสามารถแสดงได้หลายรูปแบบ; ความเข้มข้นแบบโมลาร์ (Molarity) เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดในห้องปฏิบัติการ
    • EQN: $M = n_{solute}/L_{solution}$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

A solution 溶液 is a homogeneous mixture of a solute 溶质 dissolved in a solvent 溶剂. Concentration is usually molarity 摩尔浓度:

$$M=\frac{\text{moles of solute}}{\text{liters of solution}}.$$
Dilution conserves moles: $M_1V_1=M_2V_2$.

Worked example. What volume of water must you add to $50\ \text{mL}$ of $6.0\ \text{M}$ HCl to make it $2.0\ \text{M}$? The moles of HCl are unchanged, so $M_1V_1=M_2V_2$ gives the final volume $V_2=\dfrac{M_1V_1}{M_2}=\dfrac{6.0\times50}{2.0}=150\ \text{mL}$. You therefore add $150-50=100\ \text{mL}$ of water.

ไทย

สารละลาย คือส่วนผสมเนื้อเดียวกันของ ตัวละลาย ที่ละลายใน ตัวทำละลาย ความเข้มข้นมักจะเป็น โมลาริตี้:

$$M=\frac{\text{moles of solute}}{\text{liters of solution}}.$$
การเจือจาง รักษามวลสารไว้: $M_1V_1=M_2V_2$.

ตัวอย่างวิธีทำ. ต้องเติมน้ำปริมาณเท่าไหร่เพื่อทำให้ $50\ \text{mL}$ ของ $6.0\ \text{M}$ HCl มีความเข้มข้น $2.0\ \text{M}$? มวลสารของ HCl ไม่เปลี่ยนแปลง, ดังนั้น $M_1V_1=M_2V_2$ ให้ปริมาตรสุดท้าย $V_2=\dfrac{M_1V_1}{M_2}=\dfrac{6.0\times50}{2.0}=150\ \text{mL}$. คุณดังนั้นต้อง เพิ่ม $150-50=100\ \text{mL}$ ของน้ำ

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
solution/səˈluːʃn/ สารละลาย
solute/ˈsɒljuːt/ ตัวละลาย
solvent/ˈsɒlvənt/ ตัวทำละลาย
molarity/məʊˈlærɪti/ โมลาริตี้
3.8

Representations of Solutions · ⁨การแสดงภาพสารละลาย⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.8.A: Using particulate models for mixtures: i. Represent interactions between components. ii. Represent concentrations of components.

  • 3.8.A.1 Particulate representations of solutions communicate the structure and properties of solutions, by illustration of the relative concentrations of the components in the solution and/or drawings that show interactions among the components.
    • Exclusion Statement: Colligative properties will not be assessed on the AP Exam.
    • Exclusion Statement: Calculations of molality, percent by mass, and percent by volume for solutions will not be assessed on the AP Exam.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.8.A: การใช้แบบจำลองอนุภาคสำหรับสารผสม: i. แสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ ii. แสดงความเข้มข้นขององค์ประกอบ

  • 3.8.A.1 การแสดงภาพด้วยอนุภาคของสารละลายสื่อถึงโครงสร้างและคุณสมบัติของสารละลาย โดยการแสดงความเข้มข้นสัมพัทธ์ขององค์ประกอบในสารละลายและ/หรือวาดภาพที่แสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ
    • ข้อยกเว้น: คุณสมบัติเชิงคอลลิเกตivas จะไม่ถูกทดสอบในการสอบ AP Exam
    • ข้อยกเว้น: การคำนวณโมลาลิตี, เปอร์เซ็นต์โดยมวล, และเปอร์เซ็นต์โดยปริมาตรสำหรับสารละลายจะไม่ถูกทดสอบในการสอบ AP Exam

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

A particulate diagram shows the solute and solvent particles. For an ionic solute, show it fully dissociated into separate ions surrounded by solvent; count particles to reason about concentration and conductivity.

ไทย

แผนภาพอนุภาค แสดงตัวละลายและตัวทำละลาย สำหรับตัวละลายไอออนิก, แสดงให้ แยกตัว ออกเป็นไอออนเดี่ยวๆ ล้อมรอบด้วยตัวทำละลายนับจำนวนอนุภาคเพื่อวิเคราะห์ความเข้มข้นและการนำไฟฟ้า

3.9

Separation of Solutions and Mixtures · ⁨การแยกสารละลายและส่วนผสม⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.9.A: Explain the results of a separation experiment based on intermolecular interactions.

  • 3.9.A.1 The components of a liquid solution cannot be separated by filtration. They can, however, be separated using processes that take advantage of differences in the intermolecular interactions of the components.
    • i. Chromatography (paper, thin-layer, and column) separates chemical species by taking advantage of the differential strength of intermolecular interactions between and among the components of the solution (the mobile phase) and with the surface components of the stationary phase. The resulting chromatogram can be used to infer the relative polarities of components in a mixture.
    • ii. Distillation separates chemical species by taking advantage of the differential strength of intermolecular interactions between and among the components and the effects these interactions have on the vapor pressures of the components in the mixture.
ไทย

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 3.9.A: อธิบายผลการทดลองแยกสารโดยอ้างอิงจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

  • 3.9.A.1 องค์ประกอบของสารละลายเหลวไม่สามารถแยกด้วยการกรองได้ แต่สามารถแยกได้โดยใช้กระบวนการที่อาศัยความแตกต่างของแรงระหว่างโมเลกุลขององค์ประกอบ
    • i. โครมาโตกราฟี (กระดาษ, ชั้นบาง, และคอลัมน์) แยกสเปชีส์เคมีโดยใช้ความแตกต่างของความเข้มของแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างและภายในองค์ประกอบของสารละลาย (เฟสนำเคลื่อนที่) และกับพื้นผิวขององค์ประกอบของเฟสนิ่ง ผลลัพธ์ที่ได้คือโครมาโทแกรมสามารถใช้อนุมานความมีขั้วสัมพัทธ์ขององค์ประกอบในสารผสมได้
    • ii. การกลั่นแยกสเปชีส์เคมีโดยใช้ความแตกต่างของความเข้มของแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างและภายในองค์ประกอบ以及ผลกระทบของแรงเหล่านี้ต่อความดันไอขององค์ประกอบในสารผสม

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Because a mixture's components keep their properties, physical methods separate them: filtration (by particle size), distillation (by boiling point), and chromatography 色谱法 (by how strongly each component sticks to a stationary phase versus moving with a solvent).

ไทย

เนื่องจากส่วนประกอบของส่วนผสมรักษาคุณสมบัติไว้, วิธีกายภาพแยกพวกมัน: การกรอง (ตามขนาดอนุภาค), การกลั่น (ตามจุดเดือด), และ โครมาโตกราฟี (ตามความแข็งแรงในการยึดติดกับเฟสนิ่งเมื่อเทียบกับเคลื่อนที่ไปกับตัวทำละลาย)

โครมาโตกราฟีกระดาษแยกสารผสมเมื่อตัวทำละลายไหลขึ้นไปบนกระดาษ
โครมาโตกราฟีกระดาษแยกสารผสมเมื่อตัวทำละลายไหลขึ้นไปบนกระดาษ
Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ ครอมาโทกราฟ
Solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ ความละลายได้
Spectroscopy/spekˈtrɒskəpi/ สเปกโทรสโคปี
photons/ˈfəʊtɒnz/ โฟตอน
Beer–Lambert law/bɪə ˈlæmbət lɔː/ กฎของบีร์–แลมเบิร์ต
3.10

Solubility · ⁨ความสามารถในการละลาย⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.10.A: Explain the relationship between the solubility of ionic and molecular compounds in aqueous and nonaqueous solvents, and the intermolecular interactions between particles.

  • 3.10.A.1 Substances with similar intermolecular interactions tend to be miscible or soluble in one another.
ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.10.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการละลายของสารประกอบไอออนิกและโมเลกุลในน้ำและตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ และการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

  • 3.10.A.1 สารที่มีลักษณะการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลคล้ายคลึงกันมักจะผสมเข้าด้วยกันได้หรือละลาย друг в друга

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Solubility 溶解度 is how much solute dissolves. "Like dissolves like": polar (and ionic) solutes dissolve in polar solvents; nonpolar in nonpolar. Dissolving happens when solute–solvent attractions are comparable to the attractions being broken.

ไทย

ความสามารถในการละลาย คือปริมาณตัวละลายที่ละลายได้ "เหมือนละลายเหมือน": ขั้ว (และไอออนิก) ตัวละลายละลายในขั้วตัวทำละลาย; ไม่มีขั้วในไม่มีขั้ว การละลายเกิดขึ้นเมื่อแรงดึงดูดระหว่างตัวละลาย–ตัวทำละลายเทียบเท่ากับการทำลายแรงดึงดูด

กลุ่มผลึกสีฟ้าสว่างขนาดใหญ่แก้วของทองแดง(II) ซัลเฟต
ผลึกทองแดง(II) ซัลเฟตสีฟ้าที่เจริญเติบโตจากสารละลาย: สารละลายอิ่มตัวที่ทิ้งไว้ให้ระเหยจะตกตะกอนของแข็งที่ละลายไว้กลับมาเป็นผลึกที่มีระเบียบ
3.11

Spectroscopy and the Electromagnetic Spectrum · ⁨สเปกโทรสโกปีและสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.11.A: Explain the relationship between a region of the electromagnetic spectrum and the types of molecular or electronic transitions associated with that region.

  • 3.11.A.1 Differences in absorption or emission of photons in different spectral regions are related to the different types of molecular motion or electronic transition:
    • i. Microwave radiation is associated with transitions in molecular rotational levels.
    • ii. Infrared radiation is associated with transitions in molecular vibrational levels.
    • iii. Ultraviolet/visible radiation is associated with transitions in electronic energy levels.
ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.11.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างช่วงหนึ่งของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับประเภทของการเปลี่ยนผ่านระดับโมเลกุลหรือระดับอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับช่วงนั้น

  • 3.11.A.1 ความแตกต่างในการดูดกลืนหรือปล่อยโฟตอนในช่วงสเปกตรัมต่าง ๆ มีความเกี่ยวข้องกับประเภทของการเคลื่อนที่ระดับโมเลกุลหรือการเปลี่ยนผ่านระดับอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน:
    • i. คลื่นไมโครเวฟเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านระดับการหมุนของโมเลกุล
    • ii. คลื่นอินฟราเรดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านระดับการสั่นสะเทือนของโมเลกุล
    • iii. คลื่นอัลตราไวโอเลต/แสงที่มองเห็นได้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Spectroscopy 光谱学 studies how matter absorbs or emits light. Different regions of the electromagnetic spectrum probe different changes: microwaves (rotation), infrared (bond vibrations), ultraviolet–visible (electron transitions). The light absorbed reveals structure.

ไทย

สเปกโทรสโกปี ศึกษาว่าสสารดูดกลืนหรือปล่อยแสงอย่างไร พื้นที่ต่างๆ ของ สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกัน: ไมโครเวฟ (การหมุน), อินฟราเรด (การสั่นของพันธะ), ยูวี-วิสิibble (การเปลี่ยนระดับพลังงานอิเล็กตรอน). แสงที่ถูกดูดกลืนเปิดเผยโครงสร้าง

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Scan across the electromagnetic spectrum · ⁨สแกนผ่านสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า⁩

Light is a wave with a range of wavelengths. Shorter wavelength means higher frequency and more energy per photon, from radio waves up to gamma rays. · ⁨แสงเป็นคลื่นที่มี ความยาวคลื่น หลากหลาย ความยาวคลื่นสั้นกว่าหมายถึง ความถี่ สูงขึ้นและมีพลังงานต่อโฟตอนมากกว่า ตั้งแต่คลื่นวิทยุจนถึงรังสีแกมมา⁩

3.12

Properties of Photons · ⁨คุณสมบัติของโฟตอน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.12.A: Explain the properties of an absorbed or emitted photon in relationship to an electronic transition in an atom or molecule.

  • 3.12.A.1 When a photon is absorbed (or emitted) by an atom or molecule, the energy of the species is increased (or decreased) by an amount equal to the energy of the photon.

  • 3.12.A.2 The wavelength of the electromagnetic wave is related to its frequency and the speed of light by the equation:

    • EQN: $c = \lambda\nu$.

    The energy of a photon is related to the frequency of the electromagnetic wave through Planck's equation:

    • EQN: $E = h\nu$.
ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.12.A: อธิบายคุณสมบัติของโฟตอนที่ถูกดูดกลืนหรือปล่อยออกมา โดยเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนผ่านระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมหรือโมเลกุล

  • 3.12.A.1 เมื่อโฟตอนถูกดูดกลืน (หรือปล่อย) โดยอะตอมหรือโมเลกุล พลังงานของสปีชีส์จะเพิ่มขึ้น (หรือลดลง) เป็นจำนวนเท่ากับพลังงานของโฟตอน

  • 3.12.A.2 ความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กับความถี่และความเร็วแสงตามสมการ:

    • EQN: $c = \lambda\nu$.

    พลังงานของโฟตอนมีความสัมพันธ์กับความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านสมการของพลังค์:

    • EQN: $E = h\nu$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

Light is carried by photons 光子, each with energy $E=h\nu=\dfrac{hc}{\lambda}$. Higher frequency (shorter wavelength) means higher energy. A molecule absorbs a photon only when its energy matches an allowed energy gap.

ไทย

แสงพาโดย โฟตอน, แต่ละตัวมีพลังงาน $E=h\nu=\dfrac{hc}{\lambda}$. ความถี่สูงขึ้น (ความยาวคลื่นสั้นลง) หมายความว่าพลังงานสูงขึ้น. โมเลกุลดูดกลืนโฟตอนก็ต่อเมื่อพลังงานของมันตรงกับช่องว่างพลังงานที่ยอมรับได้เท่านั้น

3.13

The Beer-Lambert Law · ⁨กฎบีร์-แลมเบิร์ต⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English

Learning Objective 3.13.A: Explain the amount of light absorbed by a solution of molecules or ions in relationship to the concentration, path length, and molar absorptivity.

  • 3.13.A.1 The Beer-Lambert law relates the absorption of light by a solution to three variables according to the equation:

    • EQN: $A = \varepsilon bc$.

    The molar absorptivity, $\varepsilon$, describes how intensely a chemical species absorbs light of a specific wavelength. The path length, $b$, and concentration, $c$, are proportional to the number of light-absorbing particles in the light path.

  • 3.13.A.2 In most experiments the path length and wavelength of light are held constant. In such cases, the absorbance is proportional only to the concentration of absorbing molecules or ions. The spectrophotometer is typically set to the wavelength of maximum absorbance (optimum wavelength) for the species being analyzed to ensure the maximum sensitivity of measurement.

ไทย

จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.13.A: อธิบายปริมาณแสงที่สารละลายของโมเลกุลหรือไอออนดูดกลืน โดยเชื่อมโยงกับความเข้มข้น ระยะทาง และความหนาแน่นการดูดกลืน摩尔

  • 3.13.A.1 กฎของบิئر-แลมเบิร์ตแสดงความสัมพันธ์ระหว่างการดูดกลืนแสงของสารละลายกับตัวแปรสามตัวตามสมการ:

    • EQN: $A = \varepsilon bc$.

    ค่าความหนาแน่นการดูดกลืน摩尔, $\varepsilon$, อธิบายถึงความเข้มที่สปีชีส์เคมีดูดกลืนแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ ค่าระยะทาง, $b$, และความเข้มข้น, $c$, เป็นสัดส่วนกับจำนวนอนุภาคที่ดูดกลืนแสงในเส้นทางแสง

  • 3.13.A.2 ในการทดลองส่วนใหญ่ ระยะทางและความยาวคลื่นของแสงจะถูกคงไว้ ในกรณีเช่นนี้ ค่าการดูดกลืนจะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของโมเลกุลหรือไอออนที่ดูดกลืนแสงเท่านั้น เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์มักจะถูกตั้งค่าที่ความยาวคลื่นของการดูดกลืนสูงสุด (ความยาวคลื่นที่เหมาะสม) สำหรับสปีชีส์ที่กำลังวิเคราะห์เพื่อให้มั่นใจถึงความไวสูงสุดของการวัด

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP⁩

English

The Beer–Lambert law 比尔-朗伯定律 relates how much light a solution absorbs to its concentration:

$$A=\varepsilon\,b\,c,$$
where $A$ is absorbance, $\varepsilon$ the molar absorptivity, $b$ the path length, and $c$ the concentration. Since $A$ is proportional to $c$, measuring absorbance is a fast way to find an unknown concentration.

Worked example. A dye has molar absorptivity $\varepsilon=2000\ \text{L/(mol cm)}$; in a $1.0\ \text{cm}$ cell a sample reads absorbance $A=0.40$. Its concentration is $c=\dfrac{A}{\varepsilon b}=\dfrac{0.40}{2000\times1.0}=2.0\times10^{-4}\ \text{M}$. Because $A\propto c$, a solution twice as concentrated would read $A=0.80$ – the basis of a calibration curve.

ไทย

กฎบีร์-แลมเบิร์ต เชื่อมโยงปริมาณแสงที่สารละลายดูดกลืนกับความเข้มข้น:

$$A=\varepsilon\,b\,c,$$
โดยที่ $A$ คือการดูดกลืนแสง, $\varepsilon$ ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนต่อโมล, $b$ ระยะทางผ่าน, และ $c$ คือความเข้มข้น. เนื่องจาก $A$ สัดส่วนกับ $c$, การวัดค่าการดูดกลืนแสงจึงเป็นวิธีรวดเร็วในการหาความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่า

ตัวอย่างที่แสดงวิธีทำ. สีย้อมมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนโมล $\varepsilon=2000\ \text{L/(mol cm)}$; ในเซลล์ $1.0\ \text{cm}$ ตัวอย่างอ่านค่าความดูดกลืนแสงได้ $A=0.40$. ความเข้มข้นของมันคือ $c=\dfrac{A}{\varepsilon b}=\dfrac{0.40}{2000\times1.0}=2.0\times10^{-4}\ \text{M}$. เนื่องจาก $A\propto c$, สารละลายที่มีความเข้มข้นเป็นสองเท่าจะอ่านค่าได้ $A=0.80$ – ซึ่งเป็นพื้นฐานของกราฟการปรับเทียบ.

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Link absorbance to concentration · ⁨เชื่อมโยงการดูดกลืนแสงกับความเข้มข้น⁩

The Beer-Lambert law says absorbance $A = \varepsilon b c$: absorbance is proportional to concentration, so a calibration line lets you read an unknown concentration. · ⁨กฎBeer-Lambert บอกว่าการดูดกลืน $A = \varepsilon b c$: การดูดกลืน แปรผันตรง กับความเข้มข้น ดังนั้นเส้นมาตรฐานจะช่วยอ่านค่าความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่าได้⁩

3.13

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Intermolecular forces (dispersion < dipole–dipole < hydrogen bonding) set boiling points — they are much weaker than the bonds inside a molecule.
  • Boiling breaks the forces between molecules, not the covalent bonds within them.
  • Use $PV=nRT$ with temperature in kelvin and $R$ matched to your pressure/volume units.
  • For solutions use molarity $M=\text{mol}/\text{L}$; dilution conserves moles, so $M_1V_1=M_2V_2$.
  • "Like dissolves like" — polar/ionic solutes dissolve in polar solvents, non-polar in non-polar.
ไทย
  • แรงระหว่างโมเลกุล (แรงกระจายตัว < แรงดิปอล-ดิปอล < พันธไฮโดรเจน) กำหนดจุดเดือด – ซึ่งอ่อนกว่าพันธภายในโมเลกุลมาก
  • การระเหยทำลายแรง ระหว่างโมเลกุล ไม่ใช่พันธโคเวเลนต์ภายในโมเลกุล
  • ใช้ $PV=nRT$ กับอุณหภูมิในหน่วย เคลวิน และ $R$ ให้ตรงกับหน่วยความดัน/ปริมาตรของคุณ
  • สำหรับสารละลายใช้โมลาริตี้ $M=\text{mol}/\text{L}$; การเจือจางรักษาจำนวนโมลไว้ ดังนั้น $M_1V_1=M_2V_2$
  • "เหมือนละลายเหมือน" – สารละลายขั้ว/ไอออนิกจะละลายในตัวทำละลายขั้ว, ไม่ขั้วจะละลายในไม่ขั้ว

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน AP Chemistry⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP