สมบัติของธาตุตามตารางธาตุเมื่อ : วันอังคาร, 29 กันยายน 2563
ภาพที่ 1 ตารางธาตุในปัจจุบัน ธาตุจัดเป็นหมวดหมู่ได้อย่างเป็นระบบ โดยอาศัยตารางธาตุ ซึ่งในปัจจุบันจัดเรียงตามเลขอะตอม และความคล้ายคลึงของสมบัติ แบ่งออกเป็นหมู่ซึ่งเป็นแถวในแนวตั้งจำนวน 18 หมู่ และคาบซึ่งเป็นแถวในแนวนอนจำนวน 7 คาบ ธาตุทุกตัวนับตั้งแต่มีเลขอะตอมเท่ากับ 1 ( ไฮโดรเจน ) จนถึง 118 ( ออกาเนสซอน ) ถูกค้นพบหรือมีการสังเคราะห์ขึ้นมา ทำให้ตารางธาตุในปัจจุบันมีครบทั้ง 7 คาบ โดยธาตุ 98 ตัวแรกพบได้ในธรรมชาติถึงแม้ว่าบางตัวจะมีปริมาณน้อย และถูกสังเคราะห์ขึ้นก่อนที่จะพบในธรรมชาติก็ตาม ส่วนธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 99 ถึง 118 ถูกสังเคราะห์ขึ้นทั้งสิ้นในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์หรือในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ธาตุในแนวตั้ง แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือกลุ่ม A และ B ซึ่งกลุ่ม A มี 8 หมู่ คือ IA ถึง VIIIA มีรายละเอียดของแต่ละหมู่ ดังนี้
- หมู่ IIA มีชื่อว่า โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท ( alkalaine earth metals ) มีสมบัติเป็นโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 2 ตัว ธาตุที่ว่องไวในปฏิกิริยาที่สุดในหมู่นี้คือ เรเดียม ( Ra ) - หมู่ IIIA ประกอบด้วยโลหะและอโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว - หมู่ IVA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตัว - หมู่ VA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว - หมู่ VIA ตอนต้นหมู่จะมีธาตุที่มีสมบัติเป็นอโลหะ แล้วค่อย ๆ เป็นโลหะ - หมู่ VIIA มีชื่อว่า แฮโลเจน ( Halogens ) ธาตุหมู่นี้เป็นอโลหะที่ว่องไวต่อปฏิกิริยามาก กลุ่ม B มี 8 หมู่ คือ IB ถึง VIIIB เรียกว่า ธาตุทรานซิชัน ( Transition elements ) ได้แก่ - Lanthanide series ประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอม 57 – 71 เป็นธาตุที่หายากมาก - Actinide series ประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอม 89 – 103 ธาตุหมู่นี้มีคุณสมบัติเป็นสารกัมมันตรังสี หลังจากที่ได้ทำความรู้จักกับตารางธาตุที่ใช้ในปัจจุบันกันแล้ว ในบทนี้จะขอกล่าวถึงสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ ในเรื่องขนาดอะตอม ขนาดไอออน พลังงานไอออไนเซชัน ( IE ) ค่าอิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ( EA ) และค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี้ ( EN ) ดังรายละเอียดที่จะกล่าวต่อไปนี้ ขนาดอะตอม ถ้าพิจารณาธาตุทุก ๆ หมู่ และทุก ๆ คาบในตารางธาตุ สามารถแสดงแนวโน้มของขนาดอะตอมได้ดังภาพที่ 2 ภาพที่ 2 ขนาดอะตอมของธาตุและรัศมีอะตอมของธาตุตามตารางธาตุ จากภาพที่ 2 แสดงขนาดอะตอมและรัศมีอะตอมของธาตุตามตารางธาตุ สามารถสรุปได้ว่า
ขนาดไอออน
ไอออนของโลหะเกิดจากอะตอมให้อิเล็กตรอน แล้วเกิดเป็นไอออนบวก เช่น 11Na มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2, 8, 1 ให้อิเล็กตรอน 1 ตัว เหลืออิเล็กตรอนเป็น 2, 8 ดังรูป การเกิดไอออนบวกนั้น ขนาดของไอออนเล็กกว่าอะตอมเดิม เพราะ ระดับพลังงานลดลง จำนวนโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน ส่งผลให้แรงดึงดูดของนิวเคลียสต่ออิเล็กตรอนมีค่าสูงขึ้น อิเล็กตรอนจึงเข้าใกล้นิวเคลียสได้มากขึ้น ขนาดของไอออนจึงเล็กลง ไอออนของโลหะในหมู่เดียวกันจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น และไอออนของโลหะในคาบเดียวกันจะมีขนาดเล็กลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น
ไอออนของอโลหะเกิดจากอะตอมรับอิเล็กตรอน แล้วเกิดไอออนลบซึ่งใหญ่กว่าอะตอมเดิม เพราะอิเล็กตรอนที่รับเพิ่มเข้ามาจะผลักกับอิเล็กตรอนเดิม ทำให้อิเล็กตรอนอยู่ไกลจากนิวเคลียสมากขึ้น ขนาดไอออนจึงใหญ่ขึ้น เช่น 17Cl มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2, 8, 7 รับอิเล็กตรอน 1 ตัว มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2, 8, 8 ดังรูป ไอออนของอโลหะในหมู่เดียวกันจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น และไอออนของอโลหะในคาบเดียวกันจะมีขนาดเล็กลง เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น พลังงานไอออไนเซชัน ( IE ) พลังงานไอออไนเซชัน ( IE ) เป็นพลังงานที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดให้หลุดออกจากอะตอมในสถานะแก๊ส โดยมีหลักการว่า อะตอมใดมีขนาดเล็ก แรงดึงดูดของนิวเคลียสต่ออิเล็กตรอนมาก จึงทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกยาก ค่า IE จึงมีค่าน้อยและอะตอมใดมีขนาดใหญ่ แรงดึงดูดของนิวเคลียสต่ออิเล็กตรอนน้อย จึงทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกง่าย ค่า IE จึงมีค่ามาก แนวโน้มของค่าพลังงานไอออไนเซชัน ในตารางธาตุ ดังแสดงในภาพที่ 3 ภาพที่ 3 แนวโน้มของค่าพลังงานไอออไนเซชัน ในตารางธาตุ จากภาพที่ 3 แสดงแนวโน้มของค่าพลังงานไอออไนเซชัน ในตารางธาตุ สามารถสรุปได้ว่า
อิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ( EA ) อิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ( Electron Affinity ) หมายถึง พลังงานที่คายออกมาเมื่ออะตอมที่เป็นกลางในสถานะแก๊ส รับอิเล็กตรอน 1 ตัว กลายเป็นไอออนลบในสภาวะแก๊ส ดังสมการ X (g) + e - X- (g) + พลังงานอิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ภาพที่ 4 แนวโน้มของค่าอิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ในตารางธาตุ จากภาพที่ 4 สามารถสรุปได้ว่า
อิเล็กโตรเนกาติวิตี้ ( EN ) อิเล็กโตรเนกาติวิตี้ ( Electronegativity ) เป็นค่าสมมติที่แสดงความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ โดยอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะของอะตอมที่มีขนาดเล็ก จะได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสมาก ค่า EN จึงสูง ส่วนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะของอะตอมที่มีขนาดใหญ่ จะได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อย ค่า EN จึงต่ำ ภาพที่ 5 แนวโน้มของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี้ ในตารางธาตุ จากภาพที่ 5 สามารถสรุปได้ว่า
แหล่งที่มา วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ตารางธาตุ. สืบค้นเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2562 . จาก https:// th.wikipedia.org/wiki/ตารางธาตุ สุนทร พรจำเริญ. ตารางธาตุ. สืบค้นเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2562 . จาก www.rmutphysics.com/charud/PDF-learning/5/periodic/periodic%20table.pdf Vop. (2018, 21, 6). ตารางธาตุที่ใช้งานกันอยู่ทุกวันนี้ ใกล้ถึงต้องเพิ่มแถวขึ้นมาใหม่. สืบค้นเมื่อวันที่ 28 เมษายน 2562 . จาก https://jimmysoftwareblog.com/node/8695 Witold Nazarewicz et al. (2018, 20, Jun). Researchers Explore Limits of the Periodic Table of Elements. Retrieved April 27, 2019, from www.sci-news.com/physics/periodic-table-limits-06118.html หัวเรื่อง และคำสำคัญ ขนาดอะตอม, ขนาดไอออน, พลังงานไอออไนเซชัน ( IE ), อิเล็กตรอนอัฟฟินิตี ( EA ), อิเล็กโตรเนกาติวิตี้ ( EN ) รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท. สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล ลิขสิทธิ์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) วันที่เสร็จ วันจันทร์, 22 เมษายน 2562 สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา เคมี ช่วงชั้น มัธยมศึกษาตอนปลาย กลุ่มเป้าหมาย ครู ดูเพิ่มเติม |