บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
VIDEO
สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ
- สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3
สารประกอบดลอไรด์
คุณสมบัติ
สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ
สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ
จุดเดือด
สูง
ต่ำ
จุดหลอมเหลว
สูง
ต่ำ
ความเป็นกรด -เบสของสารละลาย
กลาง
ยกเว้น BeCl2 และ NaCl3 ซึ่งป็นกรด
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. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
2. มีเลขออกซิเดชัน +1
3. ทำปฏิกิริยาได้ดีมาก จึงไม่พบโลหะหมู่ I ในธรรมชาติ แต่จะพบในสารประกอบ สารประกอบทุกตัวเป็น
พันธะไอออนิก
4. สารประกอบของโลหะหมู่ I ละลายน้ำได้ทุกตัว
5. ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ
6. ความหนาแน่นต่ำ ลอยน้ำได้ จุดเดือด จุดหลอมเหลว
ไม่สูงนัก
ธาตุหมู่ II โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท
1. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2
2. มีเลขออกซิเดชัน +2
3.ทำปฏิกิริยาได้ดี พบโลหะหมู่ II ในธรรมชาติและพบในรูปสารประกอบ
สารประกอบส่วนใหญ่เป็นพันธะไอออนิก ยกเว้น Be
4. สารประกอบของโลหะหมู่ II ส่วนใหญ่
ละลายน้ำได้ดี แต่จะไม่ละลายน้ำถ้าเป็นสารประกอบของ CO32- SO42-
PO43- ยกเว้น MgSO4
5. ทำปฏิกิริยากับน้ำ
ธาตุหมู่ VI ชาลโคเจน
1. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6
2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -2 ถึง +6
3. จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับหมู่ VII ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบประเภทโครงร่างตาข่าย
ธาตุหมู่ VII เฮโลเจน
1. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7
2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -1 ถึง +7
3. เป็นธาตุหมู่เดียวที่ 1 โมเลกุล
มี 2 อะตอมเรียกว่า Diatomic
Molecule
4. พบเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ
และพบในรูปของสารประกอบไอออนิกและโคเวเลนต์
5. สารประกอบของหมู่ VII ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นเป็นสารประกอบของ Ag
Hg Pb
ธาตุหมู่ VIII แก๊สเฉื่อย , แก๊สมีตระกูล ,
Inert gas , Noble gas
1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ยกเว้น He มีเท่ากับ 2
2. เฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่สามารถสังเคราะห์ได้
3. มีค่า IE ( Ionization
Energy) สูงสุดในตาราง และ He มีค่า IE สูงที่สุดในตารางธาตุ
4. เป็นธาตุเดียวที่ไม่มีค่า EN
สมบัติ
ธาตุหมู่ IA
ธาตุไฮโดรเจน
ธาตุหมู่ VIIA
จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน
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
ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ
การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์
สรุป ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายหมู่ VIIA หลายประการ
แต่ไม่สามารถนำธาตุไฮโดรเจนมาจัดในหมู่ VIIA ได้
เพราะ จะทำให้แนวโน้มของสมบัติบางประการของธาตุหมู่ VIIA เสียไป ปัจจุบันจึงจัดธาตุไฮโดรเจน อยู่ในคาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA
ธาตุทรานซิชัน
ธาตุทรานซิชัน ประกอบด้วยธาตุ หมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์
1. อยู่ระหว่างหมู่ IIA กับหมู่ IIIA เริ่มตั้งแต่คาบ 4 เริ่มที่เลขอะตอม 21
2.การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะต่างจากธาตุโดยทั่วไป คือ
จะจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน แล้วจัดอิเล็กตรอนวงรองจากวงนอกสุดเป็นวงสุดท้าย
3.การดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากอะตอม
จะดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน เช่นเดียวกับธาตุปกติ
4.ธาตุทรานซิชัน จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็น 2,1 เท่านั้น ยกเว้น Cr กับ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
5.ธาตุทรานซิชัน จะมีสมบัติเหมือนกันเป็นคาบมากกว่าเป็นหมู่
6.ความหนาแน่นของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก
และในคาบเดียวกันจะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกัน
7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก
และสูงมากกว่าหมู่ IAและหมู่ IIA
8.ค่า IE , EN , E0 ของธาตุทรานซิชันจะสูงมากกว่าโลหะโดยทั่วไป
9.ขนาดอะตอมของธาตุทรานซิชันที่เรียงตามคาบจากซ้ายไปขวาจะมีขนาดเล็กลง
แต่ใกล้เคียงกันมาก เพราะโลหะทรานซิชัน มีความหนาแน่นสูง
10.ธาตุทรานซิชัน มีเลขออกซิเดชันหลายค่า ยกเว้น Sc กับ Zn มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว
สารประกอบของธาตุทรานซิชัน
*การเกิดสี
-สีของธาตุทรานซิชันจะเปลี่ยนเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน
เช่น Si
สูตร
ชื่อ
สี
Cr2+
โครเมียม( II)ไอออน
น้ำเงิน
Cr3+
โครเมียม( III)ไอออน
เขียว
CrO42-
โครเมตไอออน
เหลือง
Cr2O72-
ไดโครเมตไอออน
ส้ม
Mn2+
แมงกานีส( II)ไอออน
ชมพูอ่อน , ไม่มีสี
Mn(OH)3*
แมงกานีส( III)ไฮดรอกไซด์
น้ำตาล
MnO2*
แมงกานีส( IV)ออกไซด์
ดำ
MnO42-
แมงกาเนตไอออน
เขียว
MnO4-
เปอร์แมงกาเนตไอออน
ม่วงแดง
-สีจะเปลี่ยนถ้าสารหรือไอออนต่างชนิดกันมาล้อมรอบ เช่น CuSO4.5H2O สีฟ้า และ Cu(NH3)4SO4
สีคราม
- สีเปลี่ยนเพราะจำนวนสารที่มาเกาะไม่เท่ากัน เช่น CrO42-สีเหลือง และ Cr2O72-
* 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 โดยเบนเข้าหาขั้วลบ
รังสีบีตา
หรือ อนุภาคบีตา
- มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน
- มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลอิเล็กตรอน
- มีอำนาจทะลุทะลางมากกว่า รังสีแอลฟา ถึง 100 เท่า สามารถผ่านโลหะแผ่นบางๆ
- มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง
- เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก
โดยเบนเข้าหาขั้วบวก
รังสีแกมมา
- เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก
- ไม่มีประจุไม่มีมวล
- มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก
สามารถผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆได้
ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกัน
ปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็น
ครึ่งชีวิต(ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี
สลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม) ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป
ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี
ด้านธรณีวิทยา
C-14 หาอายุของวัตตุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ
ด้านการแพทย์
I-131 ตรวจดูความปกติของต่อมไทลอยด์
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
VIDEO
ปฏิกิริยาฟิชชัน คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิดแตกออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า
ในการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละครั้งจะคายพลังงานออกมาจำนวนมาก
และได้ไอโซโทปกัมมันตรังสีหลายชนิด รวมถึงได้นิวตรอน
ถ้านิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่นี้ชนกับนิวเคลียสอื่นๆ
ก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปเรื่อยๆเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่
VIDEO
ปฏิกิริยาฟิวชัน คือกรณีที่นิวเคลียสของธาตุเบาสองชนิดหลอมรวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิม
และให้พลังงานปริมาณมาก การเกิดปฏิกิริยาฟิวชันจะต้องใช้พลังงานเริ่มต้นสูงมากเพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมกัน