สถานะ (สสาร)

สถานะของสสาร อังกฤษ เป็นกลุ่มของสภาพระบบทางกายภาพที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าซึ่งมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติทางฟิสิกส์ เช่น ความหนาแน่น, โครงสร้างผลึก (crystal structure), ดรรชนีหักเหของแสง (refractive index) และอื่น ๆ สถานะที่คุ้นเคยกันมาก ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และ แก๊ส หรืออาจนับรวมพลาสมาไปด้วย
สถานะของวัตถุอาจจำแนกได้โดยลักษณะคุณสมบัติเช่นของแข็งจะไม่เปลี่ยนรูปร่างได้เหมือนของเหลว ปัจจัยที่ทำให้มีการเปลี่ยนสถานะโดยทั่วไปคือ ความดัน และ อุณหภูมิ ซึ่งมีผลต่อการเรียงตัวของโมเลกุล
นอกจากนี้ยังมีสถานะที่พบได้ที่สภาวะรุนแรง (Extreme condition) เช่น ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์ และ ของเหลวผลควบแน่นเฟอร์มิโอนิคที่เกิดได้ที่อุณหภูมิต่ำมาก ๆ พลาสมาควาร์ก-กลูออนเกิดที่อุณหภูมิสูงมาก ๆ สสารซ้อนสถานะเช่นในดาวนิวตรอนที่ที่มีความดันสูงมาก ๆ เฟสโครงสร้างผลึกหรือเฟสสภาพแม่เหล็ก นอกจากนี้อาจอยู่ระหว่างสถานะเช่นผลึกเหลว
คำจำกัดความ.
ถึงแม้ว่าสถานะเป็นที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในวิทยาศาสตร์กายภาพ แต่มันก็ไม่ง่ายที่จะให้คำจำกัดความที่ถูกต้องเที่ยงตรง ก่อนที่เราจะให้คำจำกัดความโดยทั่วไป เราลองมาดูตัวอย่างเกี่ยวกับสถานะกันก่อนสักสองตัวอย่าง
น้ำ (H2O) ประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมเกาะติดกับออกซิเจนตรงกลางหนึ่งอะตอม ที่อุณหภูมิห้อง โมเลกุลของน้ำจะอยู่ใกล้กันและมีแรงดึงดูดต่อกันอย่างอ่อนๆ โดยไม่เกาะติดกัน ทำให้แต่ละโมเลกุลเคลื่อนไหวสัมพัทธ์กันได้เหมือนเม็ดทรายในนาฬิกาทราย พฤติกรรมของโมเลกุลน้ำที่มองไม่เห็นนี้ปรากฏออกมาให้เราเห็นเป็นคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของน้ำในสถานะของเหลวซึ่งเราคุ้นเคยกันดี เนื่องจากโมเลกุลของน้ำไม่รวมกันอยู่เป็นโครงสร้างที่แข็งตึง รูปร่างของน้ำจึงไม่ตายตัว และปรับสภาพเลื่อนไหลไปตามภาชนะที่บรรจุ และเนื่องจากโมเลกุลของน้ำอยู่ใกล้กันมากอยู่แล้ว น้ำจึงมีความต้านทานต่อการบีบอัด สังเกตได้จากการบีบลูกโป่งที่บรรจุน้ำซึ่งทำไม่ได้ง่ายเหมือนกับการบีบลูกโป่งที่บรรจุอากาศ
สถานะของสสารในวิทยาศาสตร์แบบฉบับ.
ในที่นี้จะแบ่งเป็นสี่สถานะประกอบด้วย
เป็นสถานะที่มีรูปร่างและปริมาตรคงที่ สามารถคงรูปร่างของตัวเองได้โดยไม่ต้องมีภาชนะ มีอนุภาคชิดกันส่งผลให้อนุภาคเคลื่อนที่น้อยมาก เช่น ไม้ ทองคำ เหรียญ
เป็นสถานะที่มีปริมาตรคงที่แต่รูปร่างไม่คงที่ มีลักษณะของ ของไหล ที่ไม่มีการอัดตัวกัน สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปตามภาชนะได้ แต่ยังคงรักษาปริมาตรให้คงที่อยู่ได้โดยความดันต้องเป็นอิสระ
การกลายเป็นไอ (อังกฤษ: vaporization) ของธาตุหรือสารประกอบ คือการเปลี่ยนสถานะของสาร จากสถานะของแข็งหรือของเหลวไปสู่สถานะก๊าซ ในรูปแบบที่ต่างกัน ก็จะมีวิธีเรียกที่ต่างกัน โดยสามารถจำแนกได้เป็น 3 รูปแบบ ดังต่อไปนี้
เป็นสถานะที่มีรูปร่างและปริมาตรไม่คงที่ เป็นของไหลที่สามารถบีบอัดได้ (compressible fluid) สามารถเพิ่มปริมาณการบรรจุเข้าไปในภาชนะได้อีก เมื่อสารถูกเปลี่ยนจากของแข็งหรือของเหลวเป็นแก๊สจะเรียกว่าไอ แก๊สเป็นสสารที่มีที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าของแข็งและของเหลว นอกจากนี้หากแก๊สถูกนำมาผสมกันตั้งแต่2ชนิดเป็นต้นไป จะถือว่าเป็นสารเดียวหรือสารละลาย เพราะแก๊สมีการแพร่ที่เร็วมาก
เป็นก๊าซที่ อิเล็กตรอน สามารถแยกตัวเป็นอิสระจากอะตอมของมันได้และแพร่กระจายประจุไฟฟ้าเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าได้
การเปลี่ยนแปลงสถานะ.
การเปลี่ยนแปลงสถานะ คือการที่สสารใดๆ เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่นจากของแข็งเป็นของเหลว เป็นต้น การเปลี่ยนแปลงสถานะในแต่ละรูปแบบ มีชื่อเรียกต่างกันตามลักษณะการเปลี่ยนแปลง ดังนี้
<templatestyles src="Flowlist/styles.css" />
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากของเหลว กลายเป็นก๊าซ โดยมักเกิดเมื่อของเหลวนั้นๆได้รับพลังงานหรือความร้อน ได้แก่ น้ำ เปลี่ยนสถานะเป็น ไอน้ำ
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากของแข็ง กลายเป็นก๊าซ โดยไม่ผ่านสถานะการเป็นของเหลว ได้แก่ น้ำแข็งแห้ง เปลี่ยนสถานะเป็น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาระ จากก๊าซ กลายเป็นของแข็ง โดยไม่ผ่านสถานะการเป็นของเหลว ใช้ความเย็นในการก่อตัว
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากก๊าซ กลายเป็นของเหลว โดยมักเกิดเมื่อก๊าซนั้นๆ สูญเสียความร้อนหรือพลังงาน ได้แก่ ไอน้ำ เปลี่ยนแปลงสถานะเป็น น้ำ
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากของเหลว กลายเป็นของแข็ง โดยมักเกิดเมื่อของเหลวนั้นๆ สูญเสียความร้อนหรือพลังงาน ได้แก่ น้ำ เปลี่ยนแปลงสถานะเป็น น้ำแข็ง โดยของแข็งนั้น สามารถเปลี่ยนสถานะกลับเป็นของเหลวได้ โดยการได้รับพลังงานหรือความร้อน
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากของเหลว กลายเป็นของแข็ง โดยมักเกิดเมื่อของเหลวนั้นๆ สูญเสียความร้อนหรือพลังงาน ได้แก่ น้ำ เปลี่ยนแปลงสถานะเป็น น้ำแข็ง เป็นต้น
คือกระบวนการการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร จากของแข็ง กลายเป็นของเหลว โดยมักเกิดเมื่อของแข็งนั้นๆ ได้รับความร้อนหรือพลังงาน ได้แก่ น้ำแข็ง เปลี่ยนแปลงสถานะเป็น น้ำ
สถานะของสสารในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่.
สถานะเพิ่มเติมจากแบบดั้งเดิม.
โพลิมอร์ฟฟิซึม (Crystal polymorphism) 
เนื่องจากคำว่า เฟส (phase) และสถานะ (state) สามารถใช้แทนกันได้ในบางสาขา โพลิมอร์ฟฟิซึมซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนเฟสของสารประกอบที่สูตรเคมีเหมือนกันที่สถานะเดียวกันสามารถนับเป็นเฟสหนึ่งได้เช่นเดียวกับอัญรูป
แก้ว (Glassy state)
แก้วเป็นของแข็งชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างผลึกไม่เป็นระเบียบ ตัวอย่างการเปลี่ยนเฟสเป็นแก้วคือทรายหรือซิลิกาซึ่งมีโครงสร้างผลึกที่เป็นระเบียบในกระบวนการทำแก้ว ซิลิกาถูกเปลี่ยนเป็นของเหลวและเมื่อเย็นตัวลงได้กลายเป็นแก้ว กระบวนการเปลี่ยนเฟสเป็นแก้วอีกตัวอย่างคือหินออบซิเดียนที่เกิดจากการเย็นตัวของลาวา
ผลึกเหลว (Liquid crystal)
เป็นสถานะที่อยู่ระหว่างของเหลวกับของแข็ง เนื่องจากมีการไหลของโมเลกุลแบบของเหลว ในขณะเดียวกันก็มีมีการเรียงตัวเป็นระเบียบแบบผลึก
โลหะรวมถึงเซรามิคบางชนิดเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิหรือความดันบางค่า มีคุณสมบัติเพิ่มจากเดิมคือไม่มีความต้านทานไฟฟ้าเลย รวมถึงไม่ยอมให้สนามแม่เหล็กผ่านเลยหรือผ่านได้น้อยมากขึ้นอยู่กับชนิดวัสดุ
เป็นสถานะที่ของเหลวไหลโดยไม่มีความหนืด หรือสามารถเคลื่อนที่ (ไหล) ได้โดยไม่สูญเสียพลังงานให้แก่ภายนอก
เป็นสถานะที่เกิดจากอนุภาคประเภทโบซอนมีพลังงานลดลงจนไปอยู่ที่สถานะพื้นทั้งระบบ เนื่องจากโบซอนมากกว่า 2 อนุภาคสามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันได้ โบซอนในสถานะพื้นทั้งระบบประพฤติตัวเสมือนมีอนุภาคเดียวในระบบ
คล้ายกับ ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์ แต่เกิดจาก เฟอร์มิออน ประกอบกันกลายเป็นโบซอนประกอบ ตัวอย่างเช่น คู่คูเปอร์
เกิดจากเฟอร์มิแก๊สที่รวมอนุภาคประเภทเฟอร์มิออนซึ่งไม่สามารถอยู่ในสถานะเดียวกันได้ตามหลักการกีดกันของเพาลี แต่ในสภาพพิเศษที่เฟอร์มิแก๊สจำนวนมากถูกขัังไว้และมีการจำกัดปริมาตร เฟอร์มิแก๊สพยายามลงไปที่สถานะที่ต่ำกว่านี้แต่ทำไม่ได้เพราะชั้นพลังงานถูกครอบครองไปแล้วจึงเกิดการซ้อนสถานะขึ้น โดยอนุภาคที่ซ้อนสถานะกันอยู่ต่างจากสถานะแก๊สของวิทยาศาสตร์ดั้งเดิมคือสสารซ้อนสถานะไม่ขยายตัวเนื่องจากความร้อน รวมถึงมีขนาดเล็กลงเมื่อมวลของสถานะซ้อนเพิ่มขึ้น
ประมาณว่า 10-36 วินาที หลังจากปรากฏการณ์ บิกแบง พลังงานหนาแน่นสูงของจักรวาลซึ่งสูงจนกระทั่งว่า แรงธรรมชาติ 4 ชนิดคือ แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม, แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, และ แรงโน้มถ่วง, ถูกรวมกันเป็นแรงเดียวแล้วจักรวาลก็ขยายออก อุณหภูมิและความหนาแน่นลดต่ำลงและแรงอย่างแก่แยกสะลายออกซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า การแตกสมมาตร (symmetry breaking)
ประมาณว่า 10-12 วินาที หลังจากปรากฏการณ์ บิกแบง แรงแก่ อ่อน และแรงแม่เหล็กไฟฟ้ารวมตัวกัน
สถานะที่ ควาร์ก (quarks) เป็นอิสระและสามารถเคลื่อนที่อย่างไร้ขีดจำกัด (มากกว่าที่จะเกาะกับอนุภาค) ในทะเลของ กลูออน (gluons) (อนุภาคย่อยของอะตอมที่เคลื่อนย้าย แรงเข้ม ที่ติดด้วยกันกับควาร์ก) อาจเป็นข้อสรุปได้ใน ตัวเร่งอนุภาค
(aka Quark matter) อาจมีในดาวนิวตรอน ขนาดใหญ่โดยเฉพาะ
คล้ายกับของไหลยิ่งยวด ของแข็งยิ่งยวดสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไมมีแรงเสียดทานแต่ยังคงรักษารูปทรงเดิมของมันได้อยู่
การจำแนกสาร.
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 
- สถานะที่เป็นแก๊ส (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) , แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (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) , แก๊สออกซิเจน (O2)
แต่โดยส่วนใหญ่นักเคมี จะแบ่งสารตามลักษณะเนื้อสารเป็นเกณฑ์ ดังนี้
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 ในการผสมกัน
นั้นไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างสารองค์ประกอบที่นำมาผสมกัน 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 10-4 เซนติเมตร 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