สสารมีกี่สถานะ อะไรบ้าง?

คำถาม ... สถานะของสสารมีกี่สถานะ อะไรบ้าง?

เฉลย ...
สสารมี 4 สถานะ ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และพลาสมา

สถานะของสสาร (สสาร อ่านว่า สะ-สาน) หมายถึง ลักษณะทางกายภาพของสิ่งนั้นว่ามีรูปร่างลักษณะเป็นเช่นไร เช่น ท่อนไม้ ก้อนน้ำแข็ง น้ำเปล่า ไอน้ำ แก๊สร้อนรอบดวงอาทิตย์ เป็นต้น ในการจะกำหนดว่าสสารต่าง ๆ อยู่ในสถานะไหน เราจะไม่ใช้ตัวสารหรือสารประกอบเป็นตัวกำหนด แต่จะใช้รูปร่างหรือลักษณะทางกายภาพเป็นตัวกำหนดแทน เนื่องจากสาร/สารประกอบชนิดเดียวกันสามารถมีได้หลายสถานะในสภาวะที่แตกต่างกัน เช่น น้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส จะมีสถานะเป็นของแข็ง (หรือน้ำแข็ง) ส่วนน้ำที่อุณหภูมิห้องจะมีสถานะเป็นของเหลว (น้ำเปล่า) และน้ำที่อุณภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียสจะมีสถานะเป็นก๊าซ (ไอน้ำ) เป็นต้น

ด้วยเหตุผลข้างต้น นักวิทยาศาสตร์จึงกำหนดสถานะของสสารออกเป็น 4 สถานะ ได้แก่
1. ของแข็ง (Solid)
ของแข็งเป็นสถานะที่สามารถกำหนดรูปทรงและปริมาตรของสสารได้ มีรูปร่างคงตัวได้ดี เหตุผลก็เนื่องมาจากโมเลกุลของสสารนั้นเรียงตัวกันแบบใกล้ชิด หนาแน่น มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันสูง แยกออกจากกันได้ยากกว่าสถานะอื่น ตัวอย่างของของแข็ง เช่น ท่อนไม้ แท่งเหล็ก ตะกร้าพลาสติก และน้ำแข็ง เป็นต้น

การเรียงตัวของโมเลกุลในสสารที่เป็นของแข็ง

2. ของเหลว (Liquid)
ของเหลวเป็นสภานะที่สสารได้รับความร้อนจำนวนหนึ่งจนทำให้โมเลกุลของมันเริ่มเคลื่อนไหวได้ มีการเคลื่อนที่ไปมาของโมเลกุลในสสารนั้น ไม่ได้อยู่ใกล้ชิดกันเหมือนในสถานะของแข็ง ทำให้สสารไม่สามารถคงรูปร่างไว้ในสถานะของแข็งได้อีกต่อไป ของเหลวเป็นสสารที่สามารถกำหนดปริมาตรได้ แต่ไม่สามารถกำหนดรูปทรงได้อีกต่อไป โดยของเหลวจะเปลี่ยนรูปทรงไปตามภาชนะที่ใส่หรือภูมิประเทศที่มันอยู่ ตัวอย่างของของเหลว เช่น น้ำ น้ำเชื่อม น้ำมัน และโลหะที่หลอมเหลวอันเนื่องมาจากความร้อนสูง เป็นต้น

โมเลกุลของของเหลวจะอยู่ห่างกันมากกว่าของแข็ง
และมีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุ

3. ก๊าซ หรือ แก๊ส (GAS)
ก๊าซเป็นสถานะที่โมเลกุลของสสารได้รับความร้อนในปริมาณที่มากพอที่จะทำให้โมเลกุลของสสารนั้นเคลื่อนที่ออกห่างกันจนไม่สามารถรักษาสถานะของแข็งหรือของเหลวเดิมไว้ได้ มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลต่ำมาก ทำให้เกิดสถานะก๊าซที่มีรูปร่างและปริมาตรที่ไม่แน่นอน ไม่สามารถกำหนดรูปร่างได้ ตัวอย่างของก๊าซ เช่น อากาศที่เราหายใจ ก๊าซออกซิเจน ก๊าซไนโตรเจน ก๊าซไฮโดนเจน ไอน้ำ ไอระเหยของลูกเหม็น รวมถึงกลิ่นทุกชนิดที่เราสัมผัสได้

สสารในสถานะก๊าซ จะมีรูปร่างและปริมาตรที่ไม่แน่นอน

4. พลาสมา (Plasma)
พลาสมาเป็นสถานะพิเศษของก๊าซ กล่าวคือ สสารดังกล่าวได้ถูกความร้อนในปริมาณที่ทำให้โมเลกุลของมันลอยออกห่างกันเช่นเดียวกับก๊าซ แต่ด้วยอุณหภูมิและความดันที่เหมาะสม จะทำให้อิเล็กตรอนอย่างน้อยหนึ่งตัวเคลื่อนที่ออกจากโมเลกุลของสสารนั้น และเคลื่อนที่ไปได้ทั่วบริเวณที่สสารนั้นอยู่ เกิดการไหลเวียนของประจุไฟฟ้า (เนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ) ส่งผลให้พลาสมากลายเป็นกลุ่มก๊าซที่นำไฟฟ้าได้ บางคนอาจเรียกพลาสมาว่าเป็นกลุ่มก๊าซที่หลอมเหลว หรือ กลุ่มก๊าซที่มีการแตกตัวของอิเล็กตรอน ตัวอย่างของพลาสมาเช่น กลุ่มก๊าซร้อนรอบ ๆ ดาวฤกษ์ และก๊าซในหลอดไฟฟ้าบางชนิด เป็นต้น ลักษณะทางกายภาพของพลาสมาก็เช่นเดียวกับก๊าซ คือไม่มีรูปร่างและปริมาตรที่แน่นอน กำหนดรูปร่างสัณฐานไม่ได้ แต่มีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำไฟฟ้า

ในสถานะพลาสมา โมเลกุลจะมีการแตกตัวให้อิเล็กตรอนออกมา
ทำให้พลาสมาเป็นก๊าซที่นำไฟฟ้าได้

ในอดีตเราอาจจะคุ้นเคยกับสถานะของสสารที่มีอยู่เพียง 3 สถานะ ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ โดยที่สถานะพลาสมาถูกพูดถึงมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1879 แต่ถูกตั้งชื่อว่าพลาสมาในปี ค.ศ. 1928 โดยเออร์วิง แลงเมียร์ (Irving Langmuir) ผู้เป็นนักเคมี นักฟิสิกส์ และวิศวกรชาวอเมริกัน และใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน

ยังมีสสารอีกหลายชนิดที่เรายังไม่สามารถกำหนดสถานะได้ เช่น หลุมดำ เนื่องจากเรายังไม่สามารถรู้องค์ประกอบภายในรวมถึงรูปร่างที่แท้จริงของมันได้ ถ้าเรารู้จักมันมากพอ ไม่แน่ในวันข้างหน้าเราอาจจะมีสถานะของสสารเป็นสถานะที่ 5 ก็เป็นได้