Tip:
Highlight text to annotate it
X
สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาเคมีพื้นฐานลำดับที่ 24 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของ ของแข็งโลหะ
โลหะอย่างเช่นก้อนทองคำที่เราเห็นอยู่นี่แหละ มีความแวววาว นำไฟฟ้า แล้วก็คุณสมบัติต่างๆ
ที่เป็นที่น่าสนใจ รวมทั้งการที่เราสามารถขึ้นให้เป็นรูปต่างๆได้ตามต้องการ อีกอย่างนึงก็คือ
เราสามารถเอาทองมาผสมเข้ากันกับเงิน ได้ออกมาเป็นโลหะที่เรียกว่าอิเลคตรัม และทุกวันนี้ ก็มีการนำเอาทองมาผสมกับ
พวกนิเกิ้ล แมกนีเซียม พาเลเดียม ได้ออกมาเป็นทองคำขาว รวมทั้งมีการทำโลหะผสมต่างๆ
กลับมาที่ว่าโลหะของแข็งนั้น สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองทะเลอิเลคตรอน
ที่มีอิเลคตรอนอิสระที่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ เป็นที่มาของคุณสมบัติเฉพาะตัวต่างๆ
มีความมันวาว เป็นตัวนำที่ดี สามารถยืดตัวออกได้เมื่อมีแรงดึง มีความสามารถในการขึ้นเป็นรูปต่างๆได้
แล้วก็สามารถนำมาทำเป็นโลหะผสมต่างๆได้ ทั้งหมดนี้ล้วนมีที่มาจากการที่มีอิเลคตรอนอิสระทั้งสิ้น
พูดถึงความสามารถในการทำโลหะผสมนั้น โลหะผสมที่ได้ออกมาก็ยังคงมีคุณสมบัติ
ที่อธิบายได้ตามแบบจำลองทะเลอิเลคตรอนด้วย คุณสมบัติต่างๆ จึงยังคงมีอยู่
โลหะผสมนั้น สามารถแบ่งออกได้เป็น interstitial alloys ซึ่งเป็นลักษณะการเข้าแทนที่ ตรงส่วนที่เป็นช่องว่างระหว่างอะตอมขนาดใหญ่
ด้วยอะตอมขนาดเล็กกว่า แล้วก็จะมีอีกแบบที่เป็น substitutional ซึ่งจะเป็นการ
แทนที่อะตอมชนิดนึงด้วยอะตอมอีกชนิดนึงของโลหะตัวอื่น ตัวอย่างก็เช่นทองเหลือง
คุณสมบัติทางเคมีของโลหะผสมจึงมักจะแตกต่างออกไปจากโลหะตั้งต้น อย่างในกรณีของการทำ
เหล็กกล้านั้น เราจะได้เหล็กกล้าที่ไม่เป็นสนิม เนื่องจากเรามีอะตอมชนิดอื่นเพิ่มเข้าไป
ถ้ายังจำกันได้ในเรื่องของพันธะโลหะ ว่าพันธะโลหะนั้น ไม่ได้เป็น
พันธะเดี่ยวๆ แต่เป็นลักษณะของกลุ่มอิเลคตรอนที่เคลื่อนที่ไปมารอบๆ อะตอมโลหะ
เป็นกลุ่มอิเล็กตรอนอิสระ มีแรงผลักซึ่งกันและกัน ทำให้มีการเคลื่อนที่ไปมา ก่อให้เกิดเป็นทะเลอิเลคตรอน
ส่วนโปรตอน ซึ่งเป็นส่วนของนิวเคลียสข้างในนั้น ก็สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วย
และนี่เป็นที่มาของคุณสมบัติเฉพาะต่างๆ อันแรกเลยก็คือการมีลักษณะมันวาวสะท้อนแสง ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? นั่นก็เพราะ
การที่มีอิเลคตรอนอิสระอยู่บนพื้นผิวหน้า เมื่อมีแสงตกกระทบเข้า
ก็จะสามารถดูดกลืนแสงบางส่วนไป แต่ขณะเดียวกันก็จะสะท้อนแสงส่วนใหญ่ออกมา ถ้ามองในเรื่องการการนำ
โลหะสามารถเป็นตัวนำได้ทั้งการนำไฟฟ้าและการนำความร้อน เหตุผลสำคัญก็คือการที่
โลหะมีอิเลคตรอนอิสระอยู่มากมาย รวมทั้งอะตอมของโละก็สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วย แม้จะน้อยกว่าโดยเปรียบเทียบ
โลหะนั้นมีความเหนียว เมื่อมีแรงดึง ก็จะยืดตัวออกอย่างที่เห็น
แทนที่จะขาดออกจากกัน คือไม่มีความเปราะ โลหะมีความสามารถในการขึ้นรูป ตีเป็นแผ่นบางได้
สามารถแผ่ออกเป็นแผ่นได้ อาจจะอธิบายได้ด้วยการมองให้เป็นอะตอมขนาดใหญ่ตัวนึง
มีประจุบวกอยู่ด้านใน แล้วก็มีประจุลบที่ช่วยจับยึดโครงสร้างทั้งหมดเอาไว้ด้วยกัน
แล้วโปรตอนหรือนิวเคลียสพวกนี้ก็สามารถที่จะเคลื่อนที่ไปมาได้ด้วย
สามารถที่จะผสมเป็นโลหะผสมชนิดต่างๆได้ เป็นความรู้ที่มีมานานแล้ว ว่าเราสามารถใช้ความร้อน
เผาโลหะชนิดต่างๆเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต่างออกมา คงยังจำได้ว่า อิเลคตรัมนั้น
ก็คือตัวอย่างของการผสมทองกับเงิน ... แต่การแบ่งประเภทของโลหะผสมนี้
ก็อาจจะแบ่างได้ออกเป็นสองประเภท ก็จะมีโลหะผสมแบบที่เรียกว่า interstitial alloys
ซึ่งตัวอย่างที่ดีอันนึงก็คือเหล็กกล้า ซึ่งได้จากการเผาเหล็ก
เพื่อให้คาร์บอนสามารถเข้าไปแทรกตัวในเนื้อเหล็กได้ ผลก็คือ จะทำให้มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น
ก็กลายเป็นโลหะที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นตามที่เราต้องการ โลหะอีกประเภทนึงก็คือ substitutional alloys
ก็คือโลหะผสมแบบที่มีอะตอมขนาดไม่ต่างกันมากนัก
ยกตัวอย่างกรณีทองแดง เมื่อเติมสังกะสีเข้าไป ก็จะได้เป็นทองเหลืองออกมา
มีคุณสมบัติต่างไปจากโลหะเดิม .. เหล็กกล้าไร้สนิมก็ทำขึ้นมาในลักษณะที่คล้ายกัน
ถ้าเราเอาเหล็กมาเติมอะตอมชนิดต่างๆเข้าไป ก็จะได้โลหะที่ออกมาเป็นแบบนี้
เป็นแบบไหนกันแน่? ที่จริงแล้วก็คือหลายแบบรวมกัน เป็น interstitial เนื่องจากว่า
มีคาร์บอน (ที่ขนาดอะตอมเล็ก) แต่ก็จะเป็น substitutional ด้วย เพราะว่ามีโครเมี่ยมกับนิเกิ้ล
ผลที่ได้ก็คือจะช่วยให้โลหะใหม่นี้ไม่ทำปฏิกริยากับออกซิเจน
ไม่เกิดเป็นสนิมขึ้น เราจึงสามารถผลิตเหล็กกล้าที่ไม่เกิดสนิมขึ้นง่ายๆนัก เมื่อเวลาผ่านไป
สรุปว่าพวกเราได้เรียนการเปรียบเทียบคุณสมบัติและ ส่วนประกอบของธาตุชนิดต่างๆในโลหะผสม
อะตอมของธาตุพวกนั้นอาจจะเข้าไปแทรกตัว ได้เป็น interstitial alloys หรือไม่ก็อาจเป็นแบบ substitutional
หันมาทางเรื่องของโลหะ เราก็ได้เรียนเรื่องแบบจำลองกลุ่มอิเลคตรอน
ซึ่งสามารถเอามาอธิบายคุณสมบัติต่างๆของโลหะได้ ถ้าเข้าใจเรื่องที่ว่ามานี้ได้ ก็หมายความว่าเราเข้าใจเรื่องของ
ของแข็งโลหะ ซึ่งครูก็หวังว่าคงจะเป็นประโยชน์บ้าง