ปัญหาน้ำเน่าเสียกับการเรียนรู้เรื่องสารและการจำแนก

เรียนรู้วิทยาศาสตร์เรื่องสารและการจำแนก จากปัญหาสิ่งแวดล้อมในชีวิตประจำวัน   

1. บทนำ

ที่มาของภาพ https://www.hatyaicart.com/webboard/attachments/month_1005/1005191331121907839aab97b4.jpg

แม่น้ำบางขามวิกฤตปนเปื้อนน้ำยาฆ่าเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล

ชาวบ้านที่อยู่แม่น้ำบางขาม ทั้งตำบลบ้านชี และตำบลบางขาม อำเภอบ้านหมี่ จังหวัดลพบุรี บริเวณท้ายฝายกักเก็บน้ำจากแม่น้ำบางขาม หมู่ที่ 7 ตำบลบ้านชี ได้พบเห็นน้ำเป็นสีดำคล้ำ ส่งกลิ่นเหม็นเน่า ไปทั่วบริเวณ ชาวบ้านตำบลบางขาม ที่มานั่งรอจับปลาที่ลอยหัว บอกว่าน้ำที่เน่าเสียน่าจะมาจากมีชาวนาที่ได้ฉีดยาฆ่าเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาลที่มีการแพร่ระบาดในหลายพื้นที่และมีนาติดกับแม่น้ำบางขาม ได้ปล่อยน้ำจากแปลงนาที่นี้สารเคมีจากน้ำยาฆ่าเพลี้ยลงมาในแม่น้ำบางขาม จึงทำให้เกิดน้ำกลายเป็นสีน้ำและเน่าเสียเป็นบริเวณกว้าง ทำให้มีปลายตาย และลอยหัวขึ้นมา เนื่องจากทางฝายได้มีการปิดประตูระบายน้ำจึงทำให้ไม่มีน้ำไล่น้ำเสีย สร้างอนิสงให้กับชาวบ้านได้ลงจับปลานำไปจำหน่ายได้วันละกว่า 1 พันบาทมา 2-3 วันแล้ว 
             ที่มาของข่าว https://breakingnews.nationchannel.com/read.php?newsid=508496

             นอกจากข่าวนี้แล้ว ลองมาดูข่าวเกี่ยวกับปัญหาน้ำเน่าเสียอีกหนึ่งข่าวจาก คลิปวีดิโอต่อไปนี้ 

2. ประเด็นจากข่าวเพื่อนำเข้าสู่เนื้อหาหลัก

จากข่าวปัญหาน้ำเน่าเสียทั้งสอง มีสาเหตุมาจากอะไร?

จากข่าวที่ 1 สารเคมีจากน้ำยาฆ่าเพลี้ยที่ฉีดพ่นในอากาศ แต่ไปส่งผลให้น้ำในแม่น้ำเน่าเสียได้อย่างไร ?
          จากข่าวที่ 2 น้ำทิ้งจากการดองผักที่โรงงานทิ้งไว้ในบ่อ ไปทำให้น้ำในลำธารสาธารณะเน่าเสียได้อย่าง ?

วิทยาศาสตร์ มีคำตอบ ! มาเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เรื่องสารและการจำแนก กับ...เรียนวิทย์ผ่านเว็บกับครูกอบวิทย์

3. เนื้อหาสำหรับ
         

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์  ระดับชั้น ประถมศึกษาปีที่ 5 ขึ้นไป
          สาระที่ 3  สารและสมบัติของสาร  
4. เนื้อเรื่อง
          ก่อนอื่นมารู้จักกับสสารและสารกันก่อน 
          สสาร (Matter) คือสิ่งที่มีตัวตน มีมวล และต้องการที่อยู่ สามารถสัมผัสได้โดย ประสาทสัมผัสทั้ง 5 แต่ยังไม่ทราบสมบัติที่แน่นอน เช่น ดิน น้ำ อากาศ ฯลฯ ภายในสสารหรือ เนื้อของสสาร เรียกว่า สาร (Substance) สสารที่อยู่ในโลกอาจอยู่ในสถานะต่างๆ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ ความดัน และสมบัติภายในของสาร 
       สาร คือ สสารที่ทราบสมบัติแน่นอน เช่น เงิน ทอง เหล็ก ฯลฯ ดังนั้นจึงเป็นสสารที่ เฉพาะเจาะจง โดยมีสมบัติของสาร 2 ประเภท คือ สมบัติทางกายภาพและสมบัติทางเคมี

มาเรียนรู้เพิ่มติมเรื่องสสาร จากคลิปปวีดิโอนี้กันดีกว่า !

สสาร มวลและน้ำหนัก
          สสาร ถ้าแบ่งตามสถานะได้ 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ
  

          สถานะที่เป็นของแข็ง (Solid) มีรูปร่างและปริมาตรคงที่ อนุภาคภายในจะอยู่ชิด ติดกันมาก เช่น ด่างทับทิม (KMnO4) ทองแดง (Cu) 
          สถานะที่เป็นของเหลว (Liquid) มีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุและมีปริมาตรที่คงที่ อนุภาคภายในจะอยู่ชิดกันน้อยกว่าของแข็ง และมีสมบัติเป็นของไหล เช่น น้ำมัน แอลกอฮอล์ ปรอท (Hg) ฯลฯ
          สถานะที่เป็นก๊าซ (Gas) มีรูปร่างและปริมาตรที่ไม่คงที่ โดยจะเปลี่ยนไปตาม ภาชนะที่บรรจุ อนุภาคภายในจะอยู่ห่างกันมากที่สุด และมีสมบัติเป็นของไหล สามารถฟุ้ง กระจายได้ เช่น ก๊าซหุงต้ม อากาศ 

สื่อออนไลน์ที่น่าสนใจที่จะช่วยให้เข้าใจเกี่ยวกับการจัดเรียงอนุภาคของสารมากขึ้น

                                             มาลองทำแบบทดสอบออนไลน์เรื่องสถานะของสาร
 

           สมบัติของสาร หมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของสารแต่ละชนิดที่สามารถบ่งบอกว่าสารชนิดนั้นคืออะไร ซึ่งสารแต่ละชนิดจะมีสมบัติของสารที่สังเกตเห็นได้หลายประการ เช่น สี กลิ่น รส สถานะ เนื้อสาร แต่สมบัติบางประการของสารต้องใช้เครื่องมือในการสังเกตจึงจะทราบ เช่น ความสามารถในการนำไฟฟ้า ความสามารถในการละลาย ความเป็น    กรด -เบส จุดหลอมเหลว จุดเดือด ความหนาแน่น เป็นต้น เมื่อสรแต่ละชนิดมีสมบัติหลายประการ ดังนั้นสมบัติบางประการของสารชนิดหนึ่งอาจเหมือนกับสารอีกชนิดอื่นก็ได้ แต่จะมีสมบัติบางประการที่เป็นสมบัติเฉพาะตัวแตกต่างจากสารอื่น เช่น น้ำเป็นของเหลวใส ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น จุดเดือด 100 องศาเซลเซียส  เอทานอลเป็นของเหลวใส ไม่มีสี     มีกลิ่นฉุน มีจุดเดือด 78.5องศาเซลเซียส ดังนั้นสมบัติเฉพาะตัวของเอทานอลที่แตกต่างจากน้ำ คือ มีกลิ่นฉุน และมีจุดเดือดที่แตกต่างกัน
          สมบัติของสารจำแนกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
          สมบัติทางกายภาพ (Physical Properties)
              สมบัติทางกายภาพเป็นสมบัติที่สังเกตได้จากลักษณะภายนอกหรือใช้เครื่องมือง่ายๆ ในการสังเกต ซึ่งเป็นสมบัติที่ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี เช่น สี กลิ่น รส สถานะ ลักษณะของรูปผลึก ความหนาแน่น การนำไฟฟ้า การละลาย จุดหลอมเหลว จุดเดือด
          สมบัติทางเคมี (Chemical Properties)
                สมบัติทางเคมีเป็นสมบัติที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างภายในของสาร เป็นสมบัติที่สังเกตได้เมื่อมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น เช่น ความเป็นกรด - เบส การเกิดสนิม ความเป็นโลหะ ความเป็นอโลหะ เป็นต้น
           การเปลี่ยนแปลงสาร
           การเปลี่ยนแปลงสาร แบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ คือ 
     - การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ( Physical Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวกับสมบัติกายภาพ โดยไม่มีผลต่อ องค์ประกอบภายใน และ ไม่เกิดสารใหม่ เช่น การเปลี่ยนสถานะ , การละลายน้ำ 
     - การเปลี่ยนแปลงทางทางเคมี ( Chemistry Change ) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารที่เกี่ยวข้องกับสมบัติทางเคมีซึ่งมีผลต่อองค์ประกอบภายใน และจะมีสมบัติต่างไปจากเดิม นั่นคือ การเกิดสารใหม่ เช่น กรดเกลือ ( HCl ) ทำปฏิกิริยากับลวด แมกนีเซียม ( Mg ) แล้วเกิดสารใหม่ คือ ก๊าซไฮโดรเจน ( H₂ )
          การจัดจำแนกสาร 
          จะสามารถจำแนกออกเป็น 4 กรณี ได้แก่
          1. การใช้สถานะเป็นเกณฑ์ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม คือ 
          - สถานะที่เป็นของแข็ง ( Solid ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรคงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดติดกัน เช่น ด่างทับทิม ( KMnO₄ ) , ทองแดง ( Cu ) 
          - สถานะที่เป็นของเหลว ( Liquid ) จะมีรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุ และ มีปริมาตรที่คงที่ ซึ่งอนุภาคภายในจะอยู่ชิดกันน้อยกว่าของแข็ง และ มีสมบัติเป็นของไหล เช่น น้ำมัน , แอลกอฮอล์ , ปรอท ( Hg ) ฯลฯ 
          - สถานะที่เป็นก๊าซ ( Gas ) จะมีรูปร่าง และ ปริมาตรที่ไม่คงที่ โดยรูปร่าง จะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ อนุภาคภายในจะอยู่ ห่างกันมากที่สุด และ มีสมบัติเป็นของไหลได้ เช่น ก๊าซหุงต้ม , อากาศ
          2. การใช้เนื้อสารเป็นเกณฑ์ จะมีสมบัติทางกายภาพของสารที่ได้จากการสังเกตลักษณะความแตกต่างของเนื้อสาร ซึ่งจะจำแนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ 
          - สารเนื้อเดียว ( Homogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารเหมือนกันทุกส่วน ทำให้สารมีสมบัติเหมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น แอลกอฮอล์ , ทองคำ ( Au ) , โลหะบัดกรี 
          - สารเนื้อผสม ( Heterogeneous Substance ) หมายถึง สารที่มีเนื้อสารแตกต่างกันในแต่ละส่วน จะทำให้สารนั้นมีสมบัติ ไม่เหมือนกันตลอดทุกส่วน เช่น น้ำอบไทย , น้ำคลอง ฯลฯ
          3. การละลายน้ำเป็นเกณฑ์ จะจำแนกได้ออกเป็น 3 กลุ่ม คือ 
          - สารที่ละลายน้ำได้ เช่น เกลือแกง ( NaCl ) , ด่างทับทิม ( KMnO₄ ) ฯลฯ 
          - สารที่ละลายน้ำได้บ้าง เช่น ก๊าซคลอรีน ( Cl₂ ) , ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO₂ ) ฯลฯ
          - สารที่ไม่สามารถละลายน้ำได้ เช่น กำมะถัน ( S₈ ) , เหล็ก ( Fe ) ฯลฯ 
         4. การนำไฟฟ้าเป็นเกณฑ์  จะจำแนกได้ออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่ 
          - สารที่นำไฟฟ้าได้ เช่น ทองแดง ( Cu ) , น้ำเกลือ ฯลฯ
          - สารที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น หินปูน ( CaCO₃ ) , ก๊าซออกซิเจน ( O₂ )
แต่โดยส่วนใหญ่นักเคมี จะแบ่งสารตามลักษณะเนื้อสารเป็นเกณฑ์ ดังนี้

ที่มาของภาพ https://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/285/20/chemistry/capture2.jpg

สารบริสุทธิ์ ( Pure Substance ) คือ สารเนื้อเดียวที่มีจุดเดือด และ จุดหลอมเหลวคงที่
             ธาตุ ( Element ) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียวกัน เช่น คาร์บอน ( C ) , กำมะถัน ( S₈ ) 
             สารประกอบ ( Compound Substance ) เกิดจากธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกัน โดยมีอัตราส่วนในการร่วมกันคงที่แน่นอนได้แก่ กรดน้ำส้ม ( CH₃COOH ) , กรดไฮโดรคลอริก ( HCl ) ฯลฯ
             ของผสม ( Mixture ) หมายถึง สารที่เกิดจากการนำสารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยไม่จำกัดส่วนผสม และ ในการผสมกันนั้นไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างสารองค์ประกอบที่นำมาผสมกัน ซึ่งมี 3 ประเภท ได้แก่ 
             1. สารละลาย ( Solution Substance ) เป็นสารเนื้อเดียวที่มีสัดส่วนในการรวมกันของธาตุ หรือ สารประกอบไม่คงที่ไม่สามารถเขียนสูตรได้อย่างแน่นอน และ มีขนาดอนุภาคที่เล็กกว่า 10^-7 เซนติเมตร ซึ่งมี 3 สถานะ เช่น อากาศ , น้ำอัดลม , นาก , และ โลหะผสม ทุกชนิด ฯลฯ ซึ่งสารละลายจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ตัวทำละลาย ( Solvent ) และ ตัวถูกละลาย ( Solute ) จะมีข้อสังเกต ดังนี้ 
       - สารใดที่มีปริมาณมากจะเป็นตัวทำละลาย และ สารใดมีปริมาณน้อยจะเป็นตัวถูกละลาย เช่น 
      แอลกอฮอล์ฆ่าเชื้อ มีเอทานอล 70 % และ น้ำ ( H₂O ) 30 %  หมายความว่า น้ำจะเป็นตัวถูกละลาย และ เอทานอลเป็นสารละลาย เพราะแอลกอฮอล์มีปริมาณตามเปอร์เซนต์ที่มากกว่าน้ำ
      - สารใดที่มีสถานะเช่นเดียวกับสารละลายเป็นตัวทำละลาย เช่น
     น้ำเชื่อม ซึ่งน้ำเชื่อมจัดอยู่ในสภาพที่เป็นของเหลว ( Liquid ) ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า น้ำเป็นตัวทำละลาย และ น้ำตาลทราย ( C₁₂H₂₂O₁₁ ) เป็นตัวถูกละลาย
            2. สารแขวนลอย ( Suspension Substance ) คือ สารที่เกิดจากอนุภาคขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่มากกว่า 10^-4เซนติเมตร ซึ่งจะลอยกระจายอยู่ในตัวกลางโดยอนุภาคที่มีอยู่ในของผสมนั้นมีขนาดใหญ่ จึงสามารถมองเห็นอนุภาคในของผสมได้อย่างชัดเจน เมื่อตั้งทิ้งไว้  อนุภาคจะตกตะกอนลงมา ซึ่งสารแขวนลอยนั้นจะไม่สามารถผ่านได้ทั้งกระดาษกรอง และ กระดาษเซลโลเฟน เช่น โคลน , น้ำอบไทย
            3. คอลลอยด์ ( Colliod ) จะประกอบด้วยอนุภาคขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 10^-4 และ 10^-7 เซนติเมตร ซึ่งจะไม่มีการตกตะกอน  สามารถกระเจิงแสงได้ ซึ่งเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า " ปรากฏการณ์ทินดอลล์ " และ ภายในอนุภาคก็มีการเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียน( Brownian Movement ) กล่าวคือ เป็นการเคลื่อนที่ที่ไม่แน่นอน ในแนวเส้นตรง ซึ่งจะสามารถส่องดูได้จากเครื่องที่เรียกว่า "อัลตราไมโครสโคป " ( Ultramicroscope ) ซึ่งคอลลอยด์จะสามารถผ่านกระดาษกรองได้ แต่ไม่สามารถผ่านกระดาษเซลโลเฟนได้ เช่น กาว , นมสด

มาเรียนรู้เพิ่มเติมเรื่องสารในชีวิตประจำวัน จากคลิปวีดิโอต่อไปนี้

        

อนุภาคของสาร               
          ในปี พ.ศ. 2348 (ค.ศ. 1805) จอห์น  ดาลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอแนวคิดว่า “อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารซึ่งไม่สามารถแบ่งย่อยให้เล็กลงได้อีก  เรียกว่า  อะตอม“  และต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับอะตอมและอนุภาคของสารมากขึ้นทำให้ทราบว่าอนุภาคของสารที่สำคัญมี  3  ชนิด  คือ
          1. อะตอม (atom) เป็นอนุภาคของสารที่เล็กที่สุดที่อยู่ตามลำพังได้ยาก  ดังนั้นอะตอมมักจะอยู่รวมกันเป็นอนุภาคที่ใหญ่ขึ้น  เรียกว่า  “ โมเลกุล “  เช่น อะตอมของออกซิเจน (O) จะรวมกันเป็นโมเลกุลของแก๊สออกซิเจน (O₂) , อะตอมของไฮโดรเจน(H) รวมกับอะตอมของออกซิเจน (O)  เป็นโมเลกุลของน้ำ (HO₂)  เป็นต้น  หรืออะตอมอาจรวมกันเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่เรียกว่า “โครงผลึกหรือผลึก“  เช่น คาร์บอน (C) จะอยู่รวมกันในธรรมชาติเป็นโครงผลึกขนาดใหญ่และมีความแข็งแรงมากในรูปของเพชรหรือแกรไฟต์
              การศึกษาเกี่ยวกับอะตอมของธาตุนิยมใช้สัญญลักษณ์แทนการเรียนชื่อธาตุโดยใช้อักษณตัวแรกและตัวอักษรถัดไปในภาษาอังกฤษหรือภาษาละติน แต่การอ่านชื่อธาตุอ่านเป็นภาษาอังกฤษเสมอ เช่น ธาตุไฮโดรเจน ชื่อภาษาอังกฤษ  hydrogen สัญลักษณ์  H  เป็นต้น
          2. โมเลกุล (molecule)  หมายถึงอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่สามารถอยู่ในธรรมชาติได้อย่างอิสระ  โมเลกุลเกิดจากอะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมารวมกันในทางเคมี และเขียนแทนโมเลกุลด้วยสัญลักษณ์ของอะตอมที่มารวมกันนี้ว่า  สูตรเคมี เช่น  โมเลกุลของน้ำ  สูตรโมเลกุล คือ H O2
          3. ไอออน (ion) หมายถึงอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า  มี 2  ชนิด  คือ  ไอออนบวก และไอออนลบ  เช่น H -  (ไฮโดรเจนไอออน) ,  Na+  (โซเดียมไอออน) เป็นต้น

มาเรียนรู้เพิ่มเติมกับแหล่งเรียนรู้ออนไลน์กันดีกว่า !

5.  ประเด็นคำถามเพื่อนำไปสู่การอภิปรายในห้องเรียน 

1. จงอธิบายการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
     1)  น้ำตาลละลายในน้ำ    2)  ลูกเหม็นระเหิดกลายเป็นไอ   3)  การบูดเน่าของอาหาร  4)  การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
2. นักเรียนคนหนึ่งได้จัดหมวดหมู่ของสารไว้สองพวกดังนี้
     1) ตะปู ลวดทองแดง สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 
     2) น้ำตาลทราย เกลือแกง ลูกเหม็น น้ำกลั่น
     จงอธิบายว่านักเรียนคนนี้ใช้อะไรเป็นเกณฑ์ในการจัดหมวดหมู่ของสาร 
3. จงบอกองค์ประกอบของสารต่อไปนี้ เหล็ก ตะกั่ว น้ำ การบูร น้ำเชื่อม ทิงเจอร์ไอโอดีน คอนกรีต
4. จงอธิบายความหมายของธาตุ และสารประกอบ
5. จงจัดจำพวกสารต่อไปนี้โดยใช้ขนาดอนุภาคเป็นเกณฑ์ น้ำเชื่อม น้ำนม น้ำสลัด น้ำโคลน อากาศ หมอก ควันไฟ

6. กิจกรรมเสนอแนะ
1. ครูแนะนำให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับสมบัติและการเปลี่ยนแปลงของสารจากแหล่งเรียนรู้ในโรงเรียน เช่น ห้องสมุด อินเทอร์เน็ต เป็นต้น
2. ให้นักเรียนออกแบบการทดลองเพื่อสำรวจตรวจสอบสมบัติและการเปลี่ยนแปลง ของสาร
3. ให้นักเรียนนำเสนอข้อมูลและความรู้ที่ได้จากการสืบค้นและการสำรวจตรวจสอบ 

7. การบูรณาการกับสาระวิชาอื่นๆ
          -  สังคมศึกษา ศาสนาและวัฒนธรรม เรื่องปัญหาสิ่งแวดล้อม  ปัญหาสังคม  
          -  คณิตศาสตร์  เรื่อง เลขยกกำลัง  ขนาดอนุภาคของสาร  สถิติต่างๆ
          -  ภาษาไทย   เรื่อง การสรุปความ  การเขียนเรียงความ  คำขวัญ กลอน
          -  สุขศึกษาและพลศึกษา  สวัสดิภาพ  ความปลอดภัยในการดำรงชีวิต 
          -  การงานอาชีพและเทคโนโลยี  เรื่องการสืบค้นข้อมูลสารสนเทศทางอินเตอร์เน็ต  
                                                                 เรื่องการเกษตรกรรม  เกษตรชีวภาพ  การปลูกผัก    

8. อ้างอิงแหล่งที่มาข้อมูล 
https://breakingnews.nationchannel.com/read.php?newsid=508496
https://www.hatyaicart.com/webboard/attachments/month_1005/1005191331121907839aab97b4.jpg
www.youtube.com
https://www.school.net.th/library/create-web/10000/science/10000-4849.html

 ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=3858