ระหว่าง “น้ำเชื่อม” กับ “น้ำเกลือ” อะไรที่สามารถนำไฟฟ้าได้ ?

ผลึกของเกลือ บนขอบแก้ว

ทั้งน้ำเชื่อม และน้ำเกลือต่างก็เป็นสารละลาย ที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย (Solvent) เหมือนกัน  ต่างกันที่ตัวถูกละลาย (Solute)  โดยถ้าเป็น "น้ำเชื่อม" ตัวถูกละลายก็คือ น้ำตาล  ส่วน "น้ำเกลือ"   ก็จะมีเกลือแกงเป็นตัวถูกละลาย

เมื่อละลายในน้ำ สารที่สามารถนำไฟฟ้าได้คือ “น้ำเกลือ”  เพราะ เกลือเป็นสารประกอบไอออนิก เมื่ออยู่ในน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนและถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ  การแตกตัวเป็นไอออน มีประจุ ทำให้สามารถนำไฟฟ้าได้  ส่วนน้ำเชื่อมจะไม่นำไฟฟ้า เพราะโมเลกุลของน้ำตาลไม่มีการแตกตัว และมีโมเลกุลของน้ำมาล้อมรอบโมเลกุลของน้ำตาลไว้ทั้งโมเลกุล

ดื่มนมแล้วได้อะไร ?

ในน้ำนมสีขาวขุ่นนั้น ประกอบด้วย ไขมันกระจายอยู่ในน้ำ โดยมีโปรตีนชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่า 
“เคซีน”  ทำหน้าที่เป็นอีมัลซิฟายเออร์ คือเป็นตัวประสาน  ทำให้อนุภาคของน้ำและไขมันกระจัดกระจายแทรกกันอยู่ได้ จึงมองเห็นเป็นเนื้อเดียว

สาเหตุที่โปรตีนทำหน้าที่เป็นอีมัลซิฟายเออร์ได้ ?

เพราะในโมเลกุลของโปรตีน มีทั้งส่วนที่มีขั้ว และไม่มีขั้ว
-  ส่วนที่มีขั้ว  ได้แก่ หมู่อะมิโน (-NH₂) และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH)  ซึ่งจะจับกับน้ำ
-  ส่วนที่ไม่มีขั้ว  ได้แก่ สายโซ่ไฮโดรคาร์บอน  ซึ่งจะจับกับไขมัน

ดังนั้น ถ้าเราดื่มนม เราจะได้ทั้งโปรตีน ไขมัน และแร่ธาตุที่สำคัญต่อร่างกายบางชนิด เช่น แคลเซียม (Ca²⁺)  ซึ่งช่วยในการสร้างกระดูกและฟันที่แข็งแรง  ช่วยทำให้เลือดแข็งตัว  และช่วยทำให้นมตกตะกอนในกระเพาะอาหารขณะย่อยด้วย

ชนิดของคอลลอยด์ ในชีวิตประจำวัน

สามารถแบ่งตาม สถานะของอนุภาคที่กระจายอยู่ในตัวกลาง และสถานะของตัวกลาง ได้ดังนี้

1.  ซอล (Sol) :  เกิดจากอนุภาคของของแข็งกระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว  เช่น น้ำแป้ง  แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg(OH)₂) ในน้ำ  กำมะถันซึ่งเป็นของแข็งกระจายอยู่ในน้ำ  เป็นต้น

2.  เจล (Gel) :  เกิดจากอนุภาคของของแข็งกระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว แต่อนุภาคของของแข็งจะมีขนาดโมเลกุลใหญ่ และมีพันธะเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุล  เช่น วุ้น เยลลี่ โปรตีน แป้งเปียก  ฯลฯ

3.  อีมัลชัน (Emulsion) :  เกิดจากอนุภาคของของเหลวกระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว คือ เป็นการผสมของเหลว 2 ชนิดที่ไม่ละลายซึ่งกันและกันเข้าด้วยกัน

อีมัลชันบางชนิด จะมีการเติมสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวประสานลงไป เรียกว่า  อีมัลซิฟายเออร์ (Emulsifier) หรือ อีมัลซิฟายอิงเอเจนต์ (Emulsifying agent)  โดยสารที่ทำหน้าที่เป็น   ตัวประสาน จะทำให้อนุภาคของของเหลวทั้งสองชนิดสามารถกระจัดกระจายแทรกกันอยู่ได้

อีมัลชันที่พบในชีวิตประจำวันมีอยู่มากมาย  เช่น น้ำนม น้ำสลัด  การขจัดคราบไขมันออกจากเสื้อผ้า  ฯลฯ

4.  แอโรซอล (Aerosol) :  เกิดจากอนุภาคของของแข็ง หรือของเหลว กระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นก๊าซ  เช่น ควัน  ควันไฟ  เมฆ หมอก ละอองสเปรย์  ฯลฯ

5.  โฟมของเหลว (Liquid foam) :  เกิดจากอนุภาคก๊าซแขวนลอยอยู่ในของเหลว  เช่น ฟองสบู่  ครีมโกนหนวด  เป็นต้น

6.  โฟมของแข็ง (Solid foam) :  เกิดจากอนุภาคก๊าซแขวนลอยอยู่ในของแข็ง  เช่น ฟองน้ำ  เม็ดโฟม  เป็นต้น

คอลลอยด์ คืออะไร ?

คอลลอยด์ (Colloid)  คือ ของผสมที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 10^-7 ถึง 10^-4 เซนติเมตร กระจายอยู่ในสารอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นตัวกลาง (คือ อนุภาคมีขนาดอยู่ระหว่าง สารละลาย กับ สารแขวนลอย)

ตัวอย่างคอลลอยด์  เช่น น้ำนม น้ำสลัด หมอก ควันไฟ วุ้น เยลลี่ น้ำแป้ง ฯลฯ

 

อนุภาคภายในคอลลอยด์ สามารถกรองออกได้โดยใช้ กระดาษเซลโลเฟน แต่ใช้กระดาษกรองไม่ได้ เพราะสามารถผ่านช่องในกระดาษกรองได้ เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์มีขนาดเล็กกว่าช่องในกระดาษกรอง แต่ใหญ่กว่าช่องในกระดาษเซลโลเฟน

เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์มีขนาดเล็กมากจึงดูเหมือนว่าเป็นสารละลาย ต้องใช้เครื่องมือที่เรียกว่า อุลตราไมโครสโคป (Ultramicroscope) ส่องดูจึงจะเห็นว่า มีการเคลื่อนที่ชนกันตลอดเวลา ไปทุกทิศทางโดยไม่เป็นระเบียบ เรียกการเคลื่อนที่แบบนี้ว่า “Brownian movement”  ซึ่ง Robert Brown  นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ ทดลองเป็นคนแรก

ขนาดอนุภาคที่เล็ก และมีการเคลื่อนที่ชนกันตลอดเวลานี้ ทำให้เมื่อตั้งทิ้งไว้จะไม่เกิดการตกตะกอน

ปรากฏการณ์ทินดอลล์ (Tyndall effect) ในธรรมชาติ

ลำแสงที่เห็นเมื่อแสงส่องผ่านเมฆ หรือหมอก (ซึ่งเป็นละอองน้ำกระจายอยู่ในอากาศ) เป็นปรากฏการณ์ทินดอลล์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ  เพราะเมฆ หมอก เป็น คอลลอยด์ ชนิดแอโรซอล (Aerosol)  ที่เกิดจากอนุภาคของแข็งหรือของเหลวกระจายอยู่ในตัวกลางที่เป็นก๊าซ หากเกิดขึ้นในตัวเมือง อาจจะเกิดจากควัน (เป็นคาร์บอน ซึ่งเป็นของแข็งกระจายอยู่ในอากาศ)

ปรากฏการณ์ทินดอลล์ (Tyndall effect)  คือ การให้ลำแสงที่สว่างผ่านคอลลอยด์ใดๆ แล้วเราสามารถมองเห็นลำแสงในคอลลอยด์ได้  ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อ ของผสมเป็นชนิดคอลลอยด์เท่านั้น

จอห์น ทินดอลล์ นักวิทยาศาสตร์ ชาวไอร์แลนด์ ทดลองเป็นคนแรกในปี ค.ศ.1869

เหตุที่เห็นลำแสงในคอลลอยด์ ?

เพราะอนุภาคที่กระจายอยู่ในคอลลอยด์มีขนาดโตพอที่จะทำให้แสงที่ตกกระทบเกิดการสะท้อนและกระจัดกระจายมาสู่สายตาเรา  ส่วนสารละลาย มีอนุภาคเล็กมากจนไม่สามารถทำให้เกิดการกระจายแสงได้ เราจึงมองไม่เห็นลำแสง