บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

- สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบดลอไรด์ คุณสมบัติ	สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ	สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	กลาง ยกเว้นBeCl₂และ NaCl₃ซึ่งป็นกรด	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	CCl₄ NCl₅	-

- สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบออกไซด์ คุณสมบัติ	สารประกอบออกไซด์ของโลหะ	สารประกอบออกไซด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	เบส	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	BeO Al₃O₃	SiO₂

สมบัติของธาตุแต่ละหมู่

ธาตุหมู่ I โลหะอัลคาไลน์ 1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 2. มีเลขออกซิเดชัน +1

3. ทำปฏิกิริยาได้ดีมาก จึงไม่พบโลหะหมู่ I ในธรรมชาติ แต่จะพบในสารประกอบ สารประกอบทุกตัวเป็นพันธะไอออนิก 4. สารประกอบของโลหะหมู่ I ละลายน้ำได้ทุกตัว5. ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ ได้ด้างและแก๊ส H₂
6. ความหนาแน่นต่ำ ลอยน้ำได้ จุดเดือด จุดหลอมเหลว ไม่สูงนัก ธาตุหมู่ II โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 2. มีเลขออกซิเดชัน +2

3.ทำปฏิกิริยาได้ดี พบโลหะหมู่ II ในธรรมชาติและพบในรูปสารประกอบ สารประกอบส่วนใหญ่เป็นพันธะไอออนิก ยกเว้น Be

4. สารประกอบของโลหะหมู่ II ส่วนใหญ่ ละลายน้ำได้ดี แต่จะไม่ละลายน้ำถ้าเป็นสารประกอบของ CO₃^2-SO₄^2- PO₄^3- ยกเว้น MgSO₄

5. ทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้ด่างและแก๊ส H₂

ธาตุหมู่ VI ชาลโคเจน 1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6
2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -2 ถึง+6
3. จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับหมู่VII ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบประเภทโครงร่างตาข่าย

ธาตุหมู่ VII เฮโลเจน 1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7
2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -1 ถึง +7
3. เป็นธาตุหมู่เดียวที่1 โมเลกุล มี 2 อะตอมเรียกว่า Diatomic Molecule
4. พบเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ และพบในรูปของสารประกอบไอออนิกและโคเวเลนต์5. สารประกอบของหมู่ VII ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นเป็นสารประกอบของ Ag Hg Pb

ธาตุหมู่ VIII แก๊สเฉื่อย , แก๊สมีตระกูล , Inert gas , Noble gas1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ยกเว้น He มีเท่ากับ 2
2. เฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่สามารถสังเคราะห์ได้
3. มีค่า IE (Ionization Energy) สูงสุดในตาราง และ He มีค่า IE สูงที่สุดในตารางธาตุ 4. เป็นธาตุเดียวที่ไม่มีค่า EN

ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์

สมบัติ	ธาตุหมู่ IA	ธาตุไฮโรเจน	ธาตุหมู่ VIIA
จำนวนวาเลนซ์อิเล็กตรอน	1	1	7
เลขออกซิเดชันในสารประกอบ	+1	+1และ-1	+1 +3 +5 +7 -1
ค่า IE	382-526	1318	1015-1687
อิเล็กโทรเนกาติวิตี	1.0-0.7	2.1	4.0-2.2
สถานะ	ของแข็ง	แก๊ส	แก๊ส/ของเหลว/ของแข็ง
การนำไฟฟ้า	นำ	ไม่นำ	ไม่นำ

สรุป ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายหมู่ VIIA หลายหระการ แต่ไม่สามารถนำธาตุไฮโดรเจนมาจัดในหมู่ VIIA ได้ เพราะ จะทำให้แนวโน้มของสมบัติบางประการของธาตุหมู่VIIA เสียไป ปัจจุบันจึงจัดธาตุไฮโดรเจน อยู่ในคาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA

ธาตุทรานซิชัน
ธาตุทรานซิชัน ประกอบด้วยธาตุ หมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์
1. อยู่ระหว่างหมู่IIA กับหมู่ IIIA เริ่มตั้งแต่คาบ 4 เริ่มที่เลขอะตอม 21
2.การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะต่างจากธาตุโดยทั่วไป คือ จะจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน แล้วจัดอิเล็กตรอนวงรองจากวงนอกสุดเป็นวงสุดท้าย3.การดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากอะตอม จะดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน เช่นเดียวกับธาตุปกติ4.ธาตุทรานซิชัน จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็น 2,1 เท่านั้น ยกเว้น Cr กับ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
5.ธาตุทรานซิชัน จะมีสมบัติเหมือนกันเป็นคาบมากกว่าเป็นหมู่
6.ความหนาแน่นของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และในคาบเดียวกันจะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกัน
7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และสูงมากกว่าหมู่IAและหมู่IIA
8.ค่า IE , EN , E⁰ ของธาตุทรานซิชันจะสูงมากกว่าโลหะโดยทั่วไป9.ขนาดอะตอมของธาตุทรานซิชันที่เรียงตามคาบจากซ้ายไปขวาจะมีขนาดเล็กลง แต่ใกล้เคียงกันมาก เพราะโลหะทรานซิชัน มีความหนาแน่นสูง 10.ธาตุทรานซิชัน มีเลขออกซิเดชันหลายค่า ยกเว้น Sc กับ Zn มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว

สารประกอบของธาตุทรานซิชัน

1.การเกิดสี
1.สีของธาตุทรานซิชันจะเปลี่ยนเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน เช่น Si

สูตร	ชื่อ	สี
Cr²⁺	โครเมียม(II)ไอออน	น้ำเงิน
Cr³⁺	โครเมียม(III)ไอออน	เขียว
CrO₄^2-	โครเมตไอออน	เหลือง
Cr₂O₇^2-	ไดโครเมตไอออน	ส้ม
Mn²⁺	แมงกานีส(II)ไอออน	ชมพูอ่อน, ไม่มีสี
Mn(OH)₃^*	แมงกานีส(III)ไฮดรอกไซด์	น้ำตาล
MnO₂^*	แมงกานีส(IV)ออกไซด์	ดำ
MnO₄^2-	แมงกาเนตไอออน	เขียว
MnO₄^-	เปอร์แมงกาเนตไอออน	ม่วงแดง

                 2.สีจะเปลี่ยนถ้าสารหรือไอออนต่างชนิดกันมาล้อมรอบ เช่นCuSO₄.5H₂O สีฟ้า และ Cu(NH₃)₄SO₄สีคราม
             3.สีเปลี่ยนเพราะจำนวนสารที่มาเกาะไม่เท่ากัน เช่น CrO₄^2-สีเหลือง และ Cr₂O₇^2-
2.สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรานซิชัน
             สารประกอบของธาตุทรานซิชันชนิดต่างๆ เช่น KMnO₄ ประกอบด้วย K⁺ และ MnO^-₄     ซึ่ง MnO^-₄ จัดเป็นไอออนเชิงซ้อน ที่มีธาตุทรานซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคเวเลนต์
             สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน ธาตุทรานซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างกัน
             ปัจจัยที่มีผลต่อสีของสารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรายซิชัน
                - เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน              - ชนิดของธาตุทรานซิชัน
             - จำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุทรานซิชัน

ธาตุกึ่งโลหะ

             มีคุณสมบัติดังนี้
             1.มีค่า IE และ EN  ค่อนข้างสูง
             2.จุดเดือด จุดหลอมเหลว สูง
             3.มีความหนาแน่นสูง
             4.สามารถนำไฟฟ้าได้
             5.สามารถเกิดสารประกอบได้ ทั้งสารประกอบไอออนนิกและสารประกอบโคเวเลนต์

ธาตุกำมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสี
กัมมันตภาพรังสี คือ ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง
    การแผ่รังสี เป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโทปที่ ไม่เสถียร(ไอโซโทปของนิวเคลียสที่มีอัตราส่วนระหว่างจำนวนนิวตรอนต่อจำนวนโปรตอนไม่เหมาะสม)   เนื่องจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียร จึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีบางชนิด แล้วธาตุเหล่านั้นก็จะเปลี่ยนเป็นธาตุใหม่

ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด

รังสีแอลฟาหรือ อนุภาคแอลฟา
  - อนุภาคประกอบด้วย 2 โปรตอน 2 นิวตรอน เหมือนนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีเลขมวล 4
  - มีประจุไฟฟ้า +2
  - มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำมาก ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษหรือโลหะบางๆได้
  - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วลบ
รังสีบีตา หรือ อนุภาคบีตา
  - มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน
  - มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลอิเล็กตรอน
  - มีอำนาจทะลุทะลางมากกว่า รังสีแอลฟา ถึง 100 เท่า สามารถผ่านโลหะแผ่นบางๆ
  - มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง
  - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วบวก
รังสีแกมมา
  - เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก
  - ไม่มีประจุไม่มีมวล
  - มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก สามารถผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆได้

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
             ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกัน ปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็น ครึ่งชีวิต(ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม)   ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี
ด้านธรณีวิทยา
             C-14                      หาอายุของวัตตุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ
ด้านการแพทย์
             I-131     ตรวจดูความปกติของต่อมไธรอยด์
             I-132     ตรวจดูภาพสมอง
                Na-24    ตรวจดูระบบการไหลเวียนของเลือด
                Co-60,Ra-226   รักษาโรคมะเร็ง
                P-32       รักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว
ด้านการเกษตร
                P-32                       ตรวจวัดรังสีที่ใบของพืช
                ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์พืช
                Co-60   ทำลายแบคทีเรีย,ถนอมอาการ
ด้านการอุสาหกรรม
                รังสีทำให้อัญมณีมีสีสันสวยงามขึ้น
                ตรวจหารอยรั่วของท่อส่งน้ำมัน
ด้านพลังงาน

U-235,U-238,Pu-239 ผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าปรมาณู

  โทษของธาตุกัมมันตรังสี
             เมื่อร่างกายได้รับรังสีจำนวนมากทำให้โมเลกุลของน้ำ สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ต่างๆ ในร่างกายเสียสมดุล  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ในร่างกาย ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ อาจทำให้เซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือกลายพันธุ์ และรังสีแอลฟาจะทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดง

ปฏิกิริยานิวเคลียร์
                เป็นการเปลี่ยนแปลง ในนิวเคลียสของธาตุ และมีพลังงานเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาจำนวนมหาศาล
ปฏิกิริยาฟิชชัน
             คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิดแตกออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า ในการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละครั้งจะคายพลังงานออกมาจำนวนมาก และได้ไอโซโทปกัมมันตรังสีหลายชนิด รวมถึงได้นิวตรอน ถ้านิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่นี้ชนกับนิวเคลียสอื่นๆ ก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปเรื่อยๆเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาฟิวชัน
คือ กรณีที่นิวเคลียสของธาตุเบาสองชนิดหลอมรวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิม และให้พลังงานปริมาณมาก การเกิดปฏิกิริยาฟิวชันจะต้องใช้พลังงานเริ่มต้นสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมกัน

วันอังคารที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2560