สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบัติของธาตุและสารประกอบ

ธาตุ (Element) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยธาตุหรือสารชนิดเดียว ไม่สามารถแยกหรือสลายออกเป็นสารอื่นได้ อนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุเรียกว่า อะตอม ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนวิ่งวนรอบนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอน และ นิวตรอน

ตารางธาตุ

ตารางธาตุ (Periodic table) คือ ตารางที่ใช้แสดงรายชื่อธาตุเคมี คิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีตรี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) ในปี พ.ศ. 2412 จากการสังเกตว่า เมื่อนำธาตุที่รู้จักมาวางเรียงตามลำดับเลขอะตอม จะพบว่า คุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างคล้ายกัน สามารถจำแนกเป็นกลุ่มๆ ได้ทำให้เกิดรูปแบบตารางธาตุ และพัฒนาต่อเนื่องมาจนเป็นอย่างที่เห็น ตารางธาตุเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนการสอนวิชาเคมีด้วยอ่านเพิ่มเติม

ตารางธาตุ

ตารางธาตุ (Periodic table of elements)

         ตารางธาตุ (Periodic table of elements) คือ ตารางที่นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมธาตุต่างๆ ไว้เป็นหมวดหมู่ตามลักษณะ และคุณสมบัติที่เหมือนกัน เพื่อเป็นประโยชน์ในการศึกษาในแต่ละส่วนของตารางธาตุ โดยคาบ ( Period ) เป็นการจัดแถวของธาตุแนวราบ   ส่วนหมู่ ( Group ) เป็นการจัดแถวของธาตุในแนวดิ่ง ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

        ธาตุหมู่หลัก มีทั้งหมด 8 หมู่ 7 คาบ โดยธาตุที่อยู่ด้านซ้ายของเส้นขั้นบันได จะเป็นโลหะ (Metal) ส่วนทางด้านขวาเป็นอโลหะ (Non metal) ส่วนธาตุที่อยู่ติดกับเส้นขั้นบันไดนั้น จะเป็นกึ่งโลหะ (Metalloid)

ธาตุทรานซิชัน มีทั้งหมด 8 หมู่ แต่หมู่ 8 มีทั้งหมด 3 หมู่ย่อย จึงมีธาตุต่างๆ รวม 10 หมู่ และมีทั้งหมด 4 คาบ
ธาตุอินเนอร์ทรานซิชัน มี 2คาบโดยมีชื่อเฉพาะเรียกคาบแรกว่าคาบแลนทาไนด์

(Lanthanide series)อ่านเพิ่มเติม

3.8ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

1.ธาตุอะลูมิเนียม
         

            อะลูมิเนียม  (Al)  พบมากในเปลือกโลกประมาณ  7.5%  โดยมวล  ในรูปของสารประกอบ  
เช่น  บอกไซต์  (Al2O3 •2H2O)  ไครโอไลต์  (Na3 AlF6)  โลหะอะลูมิเนียมเตรียมได้จากการหลอมเหลวแร่บอกไซต์แล้วแยกด้วยกระแสไฟฟ้าจะได้โลหะอะลูมิเนียมที่แคโทด  โลหะอะลูมิเนียมมีสีเงิน  มีความหนาแน่นต่ำ  เหนียวและแข็ง  ดัดโค้งงอได้  ทุบให้เป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นได้  นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีมาก
            สารประกอบออกไซต์ของอะลูมิเนียมคือ  Al2 O3  มีจุดหลอมเหลวสูงมาก  ทนความร้อนสูง  ละลายได้ทั้งกรดและเบส  ออกไซต์ที่เกิดในธรรมชาติเรียกว่า  คอรันดัม  มีความแข็งมากและมีหลายสี  จึงนิยมใช้ทำเครื่องประดับ
            สารประกอบซัลเฟตของอะลูมิเนียมที่ตกผลึกร่วมกับโลหะแอลคาไลน์จะได้ผลึกของอะลัม  (Alum)  ชนิดหนึ่งซึ่งมีสูตรทั่วไปคือ  M 2SO4•Al2 (SO4 ) • 24H2 O  หรือ  Mal(SO 4)2•12H2 O  โดย  M  ในที่นี้คือไออนบวกของโลหะ  เช่น  Na?   หรือ K ? ส่วนสารส้มที่ใช้ตามบ้านเรือนคือสารส้มโพแทส  
มีสูตรKAl(SO4 )2•  12H2 O   มีลักษณะเป็นผลึกใส  ใช้มากในกระบวนการผลิตกระดาษและกระบวนการทำน้ำประปา
อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีประโยชน์มากในทางอุตสาหกรรม  ใช้ทำอุปกรณ์ไอ่านเพิ่มเติม

3.7การทำนายตำแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

3.7การทำนายตำแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

การทำนายตำแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

        การศึกษาสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ จะช่วยในการทำนายสมบัติของธาตุได้ ถ้ารู้ตำแหน่งของธาตุนั้นในตารางธาตุหรือถ้ารู้สมบัติบางประการของธาตุอาจพิจารณาตำแหน่งของธาตุได้ ดังตัวอย่างการจัดตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนที่ศึกษามาแล้ว ต่อไปนักเรียนจะใช้ข้อมูลเกี่ยวกับสมบัติของธาตุมาทำนายตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุได้จากตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1 ธาตุตัวอย่าง X มีสมบัติที่ปรากฏดังนี้

สมบัติ	ลักษณะที่ปรากฏ
สถานะ	เป็นของแข็ง
สีผิว	ผิวเป็นมันวาว
การนำไฟฟ้า	นำไฟฟ้าได้
การละลายในน้ำ	ไม่ละลายน้ำ
การทำปฏิกิริยากับCl2	เกิดปฏิกิริยาอย่างรุนแรง มีเปลวไฟและควันสีขาวเมื่อเย็นจะได้ของแข็งสีขาว
การละลายในน้ำของสาร สีขาวที่เกิดขึ้น	ละลายน้ำได้เล็กน้อย สารละลายมีสมบัติเป็นกรด

 แนวคิด จากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุ X สามารถทำนายได้ว่า

- ธาตุ X มีสมบัติคล้ายโลหะคือ มีผิวเป็นมันวาว นำไฟฟ้าได้ และไม่ละลายน้ำ ธาตุ X ไม่ควรเป็นธาตุหมู่ IA หรือหมู่ IIA

- เมื่อธาตุ X ทำปฏิกิริยากับ Cl2 ได้สารประกออ่านเพิ่มเติม

3.6ธาตุกัมมันตรังสี

3.6ธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุ สมบัติของธาตุและธาตุกัมมันตรังสี

 ธาตุและสารประกอบ

ธาตุและสารประกอบจัดเป็นสารเนื้อเดียว ซึ่งหมายถึงสารที่ประกอบด้วยธาตุเพียงชนิดเดียว สองชนิด หรือมากกว่าสองชนิดขึ้นไปผสมกันอย่างกลมกลืน จนมองเห็นเป็นเนื้อเดียวกันตลอด

ธาตุ คือ สารชนิดเดียวที่ไม่สามารถแยกหรือสลายออกไปเป็นสารอื่นได้ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ตามแหล่งที่มา ได้แก่ ธาตุที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติมีอยู่ 92 ธาตุ และธาตุที่นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ขึ้นในห้องทดลองอีกหลายธาตุ แต่เมื่อแบ่งธาตุตามสถานะ

อ่านเพิ่มเติม

3.5ธาตุกึ่งโลหะ

3.5ธาตุกึ่งโลหะ 
ธาตุกึ่งโลหะ

เมื่อพิจารณาตารางธาตุที่ใช้ในปัจจุบัน จะพบว่าค่อนไปทางขวาของตารางธาตุจะมีเส้นทึบเป็น

ขั้นบันไดปรากฏอยู่ ธาตุทางขวาเส้นทึบจัดเป็นกลุ่มอโลหะ ส่วนทางด้านซ้ายจัดเป็นกลุ่มโลหะ สำหรับธาตุที่อยู่ชิดเส้นแบ่งนี้จะเรียกว่า ธาตุกึ่งโลหะ มีดังนี้

1.โบรอน (อังกฤษ:Boron) เป็นธาตุในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ B และเลขอะตอม 5 เป็นธาตุที่มี วาเลนซ์ 3 และเป็นกึ่งโลหะ โบรอนปรากฏมากในแร่บอแรกซ์ โบรอนมี 2 อัญรูปโดยที่ amorphous boron เป็นผงสีน้ำตาล และ metallic boron มีสีดำ รูปแบบที่เป็นโลหะมีความแข็งมาก (9.3 บนมาตราของโมห์ส) แต่นำไฟฟ้าไม่ดีที่อุณหภูมิห้อง ไม่ปรากฏแบบอิสระในธรรมชาติ เป็นสารประกอบออกไซด์และเฮไลด์ เป็นพันธะโควาเลนท์ เช่น BF₃

การนำไปใช้ประโยชน์

• ไดโบรอนไตรออกไซด์ (B₂O₃) นำไปใช้เป็นส่วนผสมของBorocilicated glass เป็นแก้วที่ใช้ในการทำเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ ได้แก่ บีกเกอร์ หลอดทดลอง ขวดรูปชมพู่ ขวดก้นแบน ขวดก้นกลม เป็นต้น
• โซเดียมเตตระโบเรต เดคะไฮเดรต (Na₂B₄O₇ . 10H₂O) (บอแรกซ์) ใช้การทำทองรูปพรรณ เรียกขานกันในหมู่ช่างทองว่า "น้ำประสานทอง

2.ซิลิคอน (อังกฤษ: Silicon) เป็นธาตุเคมีในตาราอ่านเพิ่มเติม

3.4ธาตุแทรนซิชัน

3.4ธาตุแทรนซิชัน

สมบัติของธาตุแทรนซิชัน

        ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันทั้งในแนวนอนและแนวดิ่ง  ซึ่งทุกธาตุต่างเป็นพวกโลหะ  แต่มีความแตกต่างจากโลหะหมู่  IA  และหมู่  IIA  หลายประการดังนี้

1. ธาตุแทรนซิชัน  เป็นโลหะซึ่งส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลว  จุดเดือด  และความหนาแน่นสูง

2. เวเลนต์อิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชันในคาบที่  4  เท่ากับ  2  ยกเว้นโครเมียม  กับทองแดง  ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ  1

3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามานับจากระดับพลังงานของเวเลนซ์อิเล็กตรอน  ส่วนใหญ่มีจำนวนไม่เท่ากัน  ส่วนของธาตุหมู่   IA  และหมู่  IIA  ในคาบเดียวกันมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามาเท่ากับ  8

4. รัศมีอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันและมีแนวโน้มลอ่านเพิ่มเติม

3.3ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

การจัดตำแหน่งไฮโดรเจนในตารางธาตุ

         การจัดธาตุให้อยุ่ในหมู่ใดของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์ ในตารางธาตุปัจจุบันได้จัดให้ธาตุไฮโดรเจนอยู่ในคาบที่ 1 ระหว่างหมู่ 1 กับหมู่ 7 เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ให้ศึกษาสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนเปรียบเทียบกับสมบัติธาตุหมู่ 1 และหมู่ 7อ่านเพิ่มเติม

ตารางสมบัติของประการของธาตุไฮโดรเจนกับธาตุหมู1 กับหมู่ 7

สมบัติ	ธาตุหมู่ 1	ธาตุไฮโดรเจน	ธาตุหมู่ 7
จำนวนเวเลนต์อิเล็กตรอน	1	1	7
เลขออกซิเดซันในสารประกอบ	+1	+1 และ -1	+1 +3 +5 +7 – 1
ค่า IE	382-526	1318	1015 – 1687
อิเล็กโทรเนกาทิวิตี	1.0-0.7	2.1	1015 – 1687
สถานะ	ของแข็ง	ก๊าซ	ก๊าซ /ของเหลว/ของแข็ง
การนำฟ้า	นำ	ไม่นำ	ไม่นำ

3.2ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่

 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่ 

ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA
ธาตุหมู่ IA
ธาตุหมู่ IA เรียกว่า โลหะแอลคาไล(alkali metals) มี 6 ธาตุ คือ ลิเทียม(Li) โซเดียม (Na)
โพแทสเซียม (K) รูบิเดียม (Rb) ซีเซียม (Cs) และแฟรนเซียม (Fr)
สมบัติที่สำคัญของธาตุหมู่ IA มีดังนี้ 
1. ธาตุหมู่ IA ทุกชนิดเป็นของแข็งเนื้ออ่อน สามารถใช้มัดตัดได้ นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี
2. ธาตุหมู่ IA ทุกชนิดเป็นโลหะและมีความเป็นโลหะมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบ
เดียวกัน
3. มีความหนาแน่นต่ำ(Li , Na และ K มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ)
4. มีขนาดอะตอมใหญ่ที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน
5. มีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (IE1) และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) ต่ำ และเมื่อ
เปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกันจะมีค่าต่ำสุด แสดงว่าเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายที่สุด
6. เป็นโลหะที่เสียอิเล็กตรอนได้ง่าอ่านเพิ่มเติม

3.1สมบัติของสารประกอบตามคาบ

3.1 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

สมบัติของสารประกอบตามคาบ

      จากการศึกษาสมบัติต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุ  เช่น  ขนาดอะตอม  พลังงานไอออไนเซชัน  และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี  จะพบว่าสมบัติเหล่านี้มีแนวโน้มเปลี่ยนแปลงจากซ้ายไปขวาในแต่ละคาบ  หรือจากบนลงล่างในแต่ละหมู่ค่อนข้างสม่ำเสมอ  สมบัติเกี่ยวกับจุดหลอมเหลว  จุดเดือด  และความเป็นกรด–เบสของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์ ดังตารางต่อไปนี้

 ตารางแสดงสมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2

อ่านเพิ่มเติม