สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบตั ิของธาตุ และสารประกอบ Properties of Element and Compounds

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ ทบทวน 1. ธาตหุ รือไอออนในขอใดจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนเหมอื นกนั และมีอเิ ลก็ ตรอนเทาใด A : Na , Mg , Al3+ , Si4+ B : Ca2+ , Mg2+ , Na+ , F- C : N3- , O2- , F , Ne D : Na+ , O2- , F , Ne E : Si4- , Cl- , Ar , Ca2+ F : Na+ , Ca2+ , Al3+ , Cl- 2. สารประกอบคูใดทีไ่ อออนลบจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนไดเ หมอื นกนั A : KF กบั MgCl2 B :CaOกับ NaS2 C :LiCl กับ BaBr2 D : SrCl2 กบั Na2S E : BaCl2 กับ K2O 1  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ เวเลนซอ เิ ลก็ ตรอนใน Sub shell หรอื Sub energy level กบั ตาํ แหนง ของธาตใุ นตารางธาตุ เมือ่ พจิ ารณาการจดั อเิ ลก็ ตรอนของธาตุโดยดวู าเวเลนซอ ิเลก็ ตรอนอยู ใน subshell s p d หรอื f เราสามารถแบงธาตใุ นตารางออกเปน 4 กลมุ คอื 1. กลมุ s ( s-block) คอื กลุมทมี่ เี วเลนซอ เิ ลก็ ตรอนอยทู ่ี subshell s ไดแ ก ธาตหุ มู 1A 2A 2. กลมุ p (P-block)คอื กลุม ที่มเี วเลนซอ เิ ลก็ ตรอนอยทู ่ี subshell p ไดแก ธาตุหมู 3A ถงึ 8A 3. กลมุ d (d-block)คือกลมุ ท่มี เี วเลนซอ เิ ลก็ ตรอนอยทู ี่ subshell d ไดแก ธาตุแทรนซิชนั หรอื ธาตุหมุ B 4. กลมุ f (f-block)คือกลมุ ที่มเี วเลนซอ เิ ลก็ ตรอนอยทู ่ี subshell f ไดแก ธาตแุ ทรนซชิ นั ชนั้ ใน (inner transition) มี 2 คาบคอื - คาบบนหรอื แถวบน (แลนทาไนด) ไดแ กธาตุท่มี เี ลขเชงิ อะตอม 57-71 เปน สว นหนง่ึ ของธาตุ คาบท่ี 6 - คาบลา งหรอื แถวลา ง(แอคทไิ นด) ไดแ กธาตทุ ม่ี ีเลขเชิงอะตอม 89-103 เปน สว นหนึ่ง ของธาตคุ าบท่ี 7 ธาตุกลมุ น้ี เปน ธาตหุ ายาก (rare earth) 2  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 1. สมบตั ิของคาบตามหมูแ ละตาม จากการศกึ ษาการจดั เรียงธาตใุ นตารางธาตุ ชวยใหท ราบวาตารางธาตใุ นปจจุบันจดั ธาตุเปน หมู และเปนคาบโดยอาศยั สมบตั ิ บางประการทค่ี ลายกนั สมบตั ิของธาตุตามหมแู ละตามคาบซง่ึ ไดแ ก ขนาด อะตอม รัศมไี อออน พลังงาน ไอออไนเซชนั อิเลก็ โทรเนกาตวิ ติ ี สมั พรรคภาพอเิ ลก็ ตรอน จดุ หลอมเหลว และจดุ เดอื ด และเลขออกซเิ ดชนั สมบตั ดิ งั กลาวนจ้ี ะมีแนวโนม เปน อยา งไรศึกษาไดด ังน้ี 1.1 ขนาดอะตอม ขนาดของอะตอม จะบอกโดยใชรศั มอี ะตอม ซงึ่ มีคา เทา กบั ครึ่งหนง่ึ ของระยะระหวา งนวิ เคลียส ของอะตอมทงั้ สองทม่ี แี รงยดึ เหน่ียวอะตอมไวด ว ยกนั หรอื ทอี่ ยูช ดิ กนั รศั มอี ะตอมมหี ลายแบบ ขน้ึ อยกู ับ ชนดิ ของแรงทย่ี ดึ เหน่ยี วระหวางอะตอมซ่งึ หนว ยทใี่ ชอาจเปน พโิ กเมตร (pm) (1 pm = 10 -12 m) รศั มโี คเวเลนต รศั มแี วนเดอรว าลล รศั มโี ลหะ โดยขนาดอะตอมจะใหญห รอื เลก็ ขน้ึ อยกู บั ปจ จยั ตอ ไปนี้ 1. จํานวนระดบั พลงั งาน 2. ถา จาํ นวนระดับชนั้ พลังงานเทากนั จะตองพจิ ารณาทีป่ ระจบุ วกหรือโปรตรอนในนิวเคลยี ส 3. อตั ราสวนของจํานวนโปรตรอนในนิวเคลียสตอ จาํ นวนอิเลก็ ตรอน (P/e) ไอออนของธาตุใดที่ มคี า P/e มากจะมขี นาดเลก็ กวา ไอออนของธาตุทีม่ คี า P/e นอ ยกวา 3  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ ตามหมู ขนาดจะอะตอมจะโตขน้ึ ถาเลขอะตอมเพิ่มขนึ้ (บนลงลาง) เพราะ ระดบั พลังงานเพม่ิ ข้นึ ตามคาบ ขนาดจะเลก็ ลง ถา เลขอะตอมเพมิ่ ขึ้น (ซา ยไปขวา) เพราะธาตแุ ตล ะตัวอยูในระดับ พลงั งานเดยี วกนั แตจ าํ นวนโปรตรอนเพม่ิ มากขึ้น จงึ ดึงดดู อเิ ลก็ ตรอนใหเลก็ ลง ตามลําดบั หมายเหต:ุ ภายในคาบเดียวกัน ถาวัดรศั มีอะตอมดวยวธิ ีเดยี วกนั อะตอมของธาตหุ มู IA จะมี ขนาดโตทส่ี ุดและหมู VIIIA จะมขี นาดเลก็ ท่สี ดุ แตอะตอมของธาตุหมู VIIIA วัดได เฉพาะรัศมแี วนเดอรว าลล ซง่ึ มคี า มากกวา รัศมอี ะตอมอนื่ ทําใหแนวโนม ของขนาด อะตอมของหมู VIIIA ในตารางธาตมุ ขี นาดโตผดิ ปกติ ในการเปรยี บเทียบขนาด อะตอมจงึ ตองยกเวน หมู VIIIA Ex จงเปรยี บเทยี บขนาดอะตอมของธาตตุ อ ไปน้ี 4A ,7B , 11C , 16D , 19E , 20F 4  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 1.2 ขนาดไอออน (รศั มไี อออน) ไอออน คือ อะตอมของธาตหุ รอื กลุมอะตอมของธาตทุ ม่ี ปี ระจุ คือ ไอออนทกุ ชนดิ จะตอ งมี จํานวนโปรตอนไมเ ทากับอเิ ล็กตรอนถา จาํ นวนโปรตอนมากกวาอเิ ลก็ ตรอนเปน ไอออนบวก และถา มี จาํ นวนโปรตอนนอ ยกวา อเิ ลก็ ตรอนเปน ไอออนลบ ไอออนบวก เกิดการจา ยอิเลก็ ตรอน ขนาดจะเลก็ ลงและถาเปน ประจุบวกมากขน้ึ ขนาดยงิ่ เลก็ ลง ไอออนลบเกดิ จากการรบั อเิ ล็กตรอน ขนาดจะใหญขน้ึ และถาเปน ประจุลบมากข้ึน ขนาดจะใหญข ึ้น แบบฝก หดั 1. จงเปรยี บเทยี บรศั มไี อออนของ K+Ca2+ Cl- S2- P3- จากใหญไ ปหาเลก็ 5  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 2. จงเปรยี บเทยี บรศั มอี ะตอมและรศั มไี อออนทเี่ สถยี รของ 15A17B 20C 35D 37E จากใหญไ ปหาเลก็ 3. กาํ หนดขอ มลู บางประการของธาตใุ หด งั น้ี จาํ นวนเวเลนตอ เิ ลก็ ตรอน 6 ธาตุ ระดบั พลงั งานสงู สดุ 2 A2 7 B3 2 C3 D4 จงเรยี งลาํ ดบั ขนาดไอออนทเี่ สถยี ร จากใหญไ ปหาเลก็ 1.3 พลงั งานไออนไนเซชนั (Ionization Energy; IE) คอื พลังงานจาํ นวนนอ ยท่ีสดุ ทีใ่ ชด ึงอเิ ล็กตรอน1 ตวั ออกจากอะตอมของธาตุในสถานะแกส สามารถเขียนสมการไดด งั นี้ IE1 = 520 kJ/mol IE2 = 7,394 kJ/mol X(g) + IE —-> X+ (g) + e– IE3 = 11,815 kJ/mol ตวั อยา ง คา IE1 ถงึ IE3 ของ Li Li(g) Li+(g) + e– Li+(g) Li2+(g) + e– Li2+(g) Li3+(g) + e– 6  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ - ธาตุในหมูเดียวกัน พลังงานไอออไนเซชันลดลงจากบนลงลาง เพราะระยะหางระหวาง นิวเคลียสกับเวเลนซอิเล็กตรอนเพ่ิมข้ึน ทําใหแรงดึงดูดระหวางนิวเคลียสกับเวเลนซอิเล็กตรอนลดลง อิเล็กตรอนจึงหลุดจากอะตอมไดง า ย เชน ธาตุในหมู IA พลังงานไอออไนเซชัน Li > Na > K >Rb> Cs >Fr - ธาตุในคาบเดียวกัน พลังงานไอออไนเซชันเพ่ิมข้ึนจากซายไปขวา เพราะคาประจุนิวเคลียส สุทธิมากขึ้น อะตอมขนาดเล็ก จึงมีแรงดึงดูดระหวางนิวเคลียสกับเวเลนซอิเล็กตรอนมากข้ึน ทําให อเิ ล็กตรอนหลุดยาก จงึ ตองใชพ ลังงานสงู ในการดงึ อเิ ลก็ ตรอนออกจากอะตอม เชน ธาตใุ นคาบท่ี 2 พลงั งานไอออไนเซชนั Li < Be < B < C < N < O < F ตามหมู คา IE จะตํ่าลง ถา เลขอะตอมเพ่ิมข้ึน (บนลงลาง) ตามคาบ คา IE จะสูงข้ึนถาเลขอะตอมเพ่ิม (ซายไปขวา) ยกเวนหมู 2 จะสูงกวาหมู 3 และ หมู 5 จะสงู กวาหมู 6 เพราะ หมู 2 และหมู 5 จัดเรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลงั งาน ยอยเสถยี รมาก 7  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 1.4 อเิ ลก็ โทรเนกาติวติ ี (EN) EN (Electronegativity)คอื คาท่ีแสดงความสามารถในการดึงอเิ ลก็ ตรอนครู วมพันธะของ อะตอมของธาตตุ า งๆทีร่ วมกนั เปน สารประกอบธาตุทมี่ คี า EN สงู จะดงึ ดดู อเิ ลก็ ตรอนไดด กี วา ธาตุทม่ี ี EN ตา่ํ พอลิงนักเคมีชาวอเมรกิ าเปน คนแรกทไี่ ดก ําหนดคา EN ของธาตขุ ้นึ ลกั ษณะทว่ั ไป • โลหะทัว่ ไปมีคา EN ต่าํ กวา จงึ เสยี อเิ ลก็ ตรอนไดง า ยกวา เกิดไอออนบวก อโลหะทวั่ ไปมคี า EN สงู จงึ ชิงอเิ ลก็ ตรอนไดด เี กดิ ไอออนลบ ธาตเุ ฉือ่ ยไมม ีคา EN • คา EN ขน้ึ อยกู บั ก. ขนาดอะตอม หรือจํานวนระดับพลงั งาน ข. ถา อะตอมท่มี จี ํานวนระดบั พลงั งานเทา กนั คา EN ขน้ึ อยกู ับจํานวนโปรตอนในนวิ เคลียส เปน เกณฑ 8  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 1.5 สัมพรรคภาพอิเลก็ ตรอน (Electron Affinity; EA) สมั พรรคภาพอเิ ลก็ ตรอน คอื พลงั งาน ทอี่ ะตอมในสถานะแกส คายออกมา เมื่อได รบั อเิ ลก็ ตรอน ตามหมู คา EA จะต่าํ ลง ถา เลขอะตอมเพ่มิ ขน้ึ เพราะ ธาตุมีขนาดใหญข น้ึ แรงดงึ ดดู ระหวางประจุ บวกกับ อเิ ลก็ ตรอนจะนอยลง ถึงแมวา โปรตรอนในนิวเคลยี สจะมากขน้ึ กต็ าม แตร ะดับ พลงั งานทเ่ี พิม่ ขนึ้ ทาํ ใหอเิ ลก็ ตรอนกั้นกลางระหวา งนิวเคลยี สกบั อิเลก็ ตรอนระดับวงนอก อาํ นาจดงึ ดดู อิเลก็ ตรอนออ นลง ตามคาบคา EA จะสูงขนึ้ เพราะ ธาตทุ ม่ี ขี นาดเลก็ จะรบั อิเล็กตรอนไดง า ยกวา ธาตทุ ่มี ขี นาดใหญ เพราะ ประจุบวกในนวิ เคลยี สดึงดดู อิเลก็ ตรอนไดด ีกวา * สาํ หรับธาตหุ มู 2 และ หมู 5 จะมคี า EA ต่าํ เพราะ การจดั เรียงอิเล็กตรอนในระดับพลงั งาน ยอยเสถียรอยแู ลว จึงไมตอ งการรบั อิเลก็ ตรอนเพมิ่ 9  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 1.6 แรงยดึ เหนยี่ วระหวา งอนภุ าค ถาเราแบง กลมุ ธาตใุ นตารางธาตุโดยอาศยั แรงยดึ เหนยี่ วเปน เกณฑจ ะสามารถแบง ออกเปน 3 กลมุ คือ 1. กลมุ ธาตทุ แ่ี รงยดึ เหนี่ยวอะตอมเปน พนั ธะโลหะ 2. กลุมธาตทุ ม่ี ีแรงยดึ เหนยี่ วอะตอมเปน พนั ธะโคเวเลนตแ บบโครงผลกึ รางตาขา ย 3. กลุมธาตุทอ่ี ยูใ นรปู รา งโมเลกลุ เดย่ี วและมแี รงยึดเหน่ียวระหวา งโมเลกุลเปน แรงแวนเดอร วาลลชนิดลอนดอน 10  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 11  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 12  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 2. เลขออกซเิ ดชัน เลขออกซเิ ดชนั คอื ตัวเลขทีแ่ สดงคาประจทุ างไฟฟา หรือประจไุ ฟฟา สมมติของธาตุ หรอื หมธู าตุ ซึง่ อาจอยูในรูปสารประกอบ เลขออกซิเดชนั สวนใหญจ ะอยูใ นรปู จาํ นวนเตม็ บวก ศนู ย และ ลบ สารประกอบไอออนกิ – เลขออกซิเดชนั จะตรงกบั ประจไุ ฟฟา ทแี่ ทจ รงิ ของไอออนนน้ั ๆ สารประกอบโคเวเลนต – เลขอออกซิเดชนั ของธาตทุ ม่ี ี EN สูงจะเปน -, ธาตทุ ี่มี EN ตาํ่ จะเปน + หลกั เกณฑใ นการหาเลขออกซเิ ดชนั 1. โมเลกุลของธาตอุ สิ ระทุกชนดิ จะมเี ลขออกซเิ ดชนั เปน O 2. เลขออกซเิ ดชนั ของ H ในสารประกอบทว่ั ไปจะเปน +1 ยกเวน สารประกอบไฮไดรดของโลหะ จะเปน -1 3. เลขออกซเิ ดชนั ของ O ในสารประกอบทวั่ ไปมคี า เทากบั -2 ยกเวน สารประกอบเปอร ออกไซด (H2O2 , BaO2) เทากับ -1 สารประกอบซปุ เปอรอ อกไซด (KO2) เทา กับ -1/2 และในสารประกอบ OF2 เทานน้ั ท่ี O มีเลขออกซเิ ดชนั เทากบั +2 4. ไอออนใดๆกต็ าม เลขออกซิเดชนั รวมจะเทา กบั ไอออนทป่ี รากฏอยู เชน SO4 2- , SO3 2-, PO4 3-, PO3 3-, ClO- , ClO2 -, ClO4 - , NO3 -, NO2 -, CN - , SCN- 5. เลขออกซเิ ดชนั ของสารประกอบใดๆกต็ ามจะมคี าเทากบั 0 หมธู าตุ คา เลขออกซเิ ดชน่ั IA +1 IIA +2 IIA +3 IVA VA -4 ถงึ +4 VIA -3 ถงึ +5 VIIA -2 ถึง +6 -1 ถงึ +7 ธาตุแทรนซิชนั ยกเวน F จะเปน -1 เสมอ มไี ดมากกวา 1 คา Ag Zn Sc จะมเี ลขออกซเิ ดชนั เปน +1 +2 +3 ตามลาํ ดบั 13  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ จงหาเลขออกซเิ ดชนั ของสารตอ ไปน้ี 14  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ แบบฝก หดั เพม่ิ เตมิ ตะลยุ โจทย 1. (โควตา มอ) โลหะแทรนซชิ นั ในขอใดมีเลขออกซิเดชนั สงู ทส่ี ุด ก. KMnO4 ข. PbCrO4 ค. K3Fe(CN)6 ง. K2Cr2O7 2. ธาตทุ ีข่ ดี เสน ใตในขอ ใดมเี ลขออกซเิ ดชนั เรียงตามลาํ ดบั ดงั น้ี +5, +3, +1, -2 ก. K4P2O7 , NaAuCl4 , ICl , K2S ข. K4P2O7 , Ca(ClO2)2 , ICl , OF2 ค. MnO4 2- , NaAuCl4 , OF2 , K2S ง. MnO4 2- , Ca(ClO2)2 , ICl , K2S 3. (Entrance) ในสารใดท่ี V มเี ลขออกซเิ ดชันสูงสดุ ก. NH4VO3 ข. VSO4. 7H2O ค. VOSO4 ง. V2(SO4). 3H2O 4. จงหาเลขออกซิเดชันของธาตคุ ารบ อน ในสารประกอบตอไปน้ี CaCO3 CH3OH C3H7OH C2H5COOH CH3CH2OOH3 15  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 3. สมบตั ขิ องสารประกอบของธาตตุ ามคาบ 3.1 สารประกอบคลอไรด สมบตั ิ คลอไรดของโลหะ คลอไรดข องกง่ึ โลหะ คลอไรดของอโลหะ 1. สถานะ ของแข็ง BCl3 (g) , SiCl4 (l) แกส และ ของเหลว 2. จดุ หลอมเหลว ตํ่า (พันธะโคเวเลนต) ตํ่า (พนั ธะโคเวเลนต) 3. การละลายนา้ํ สงู (พันธะไอออนกิ ) ดี ไดสารละลายอิเล็ก ดี ละลายนา้ํ ได 4.การละลายนา้ํ แลว ยกเวน CCl4 , NCl3 ไมล ะลายนา้ํ ทดสอบกรด – เบส โทรไลตน าํ ไฟฟา กรด กลาง กรด ยกเวน BeCl2 AlCl3 เปน กรด 3.2 สารประกอบออกไซด สมบตั ิ ออกไซดข องโลหะ ออกไซดข องกงึ่ โลหะ ออกไซดของอโลหะ 1. สถานะ ของแข็ง ของแขง็ ของแข็ง ของเหลว แกส 2. จุดหลอมเหลว สงู สูง 3. การละลายนา้ํ ต่าํ ยกเวน P2O5 ละลายนํ้าได B2O3 ละลายไดเล็กนอ ย ละลายน้าํ ได 4.การละลายนา้ํ แลว ยกเวน BeO Al2O3 SiO2 ไมล ะลายนํา้ ทดสอบกรด – เบส กรด O2 ละลายนาํ้ เล็กนอย เบส กรด   ยกเวน BeO Al2O3 เปน Amphoteric 16

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 3.3 สมบตั บิ างประการของธาตใุ นคาบที่ 2 และ คาบท่ี 3 ธาตใุ นคาบท่ี 2 มี 8 ธาตุ เรียงตามเลขอะตอมจากนอ ยไปหามากคอื Li, Be, B, C, N, O, F และ Ne ธาตใุ นคาบท่ี 3 มี 8 ธาตุ เรียงลาํ ดบั ตามเลขอะตอมจากนอ ยไปหามากคอื Na, Mg, Al, Si, P, S, Clและ Ar คาบที่ 2 สมบตั บิ างประการของธาตใุ นคาบท่ี 2 สมบัติ / ธาตุ Li Be B C N O F Ne แกรไ ฟต 10 2,8 เลขอะตอม 3456789 20.2 2087 การจดั เรยี งอิเล็กตรอน 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 - 160 มวลอะตอม 6.9 9.0 10.8 12.0 14.0 16.0 19.0 1.2 16.7 IE1 (kJ/mol) 526 906 807 1093 1407 1320 1687 -249 อเิ ล็กโทรเนกาติวติ ี 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 -245 0.33 รศั มอี ะตอม (pm)* 123 89 80 77 74 74 72 ความหนาแนน (g/cm3) 0.53 1.85 2.34 2.26 0.8 1.15 1.5 1.8 ปรมิ าตรตอ โมล(cm3) 13.1 4.9 4.6 5.3 17.3 14.0 17.1 จดุ หลอมเหลว (0C) 180 1280 2030 3500 -210 -218 -220 - จุดเดอื ด(0C) 1330 2480 3930 - -200 -180 -190 0.00042 ความรอนแฝงของการ 3.0 11.7 22.2 - 0.36 0.22 0.26 อโลหะ หลอมเหลว (kJ/mol) อะตอม ความรอ นแฝงของการเกิด 135 295 539 717 2.8 3.4 3.3 - ไอ (kJ/mol) --- การนาํ ไฟฟา(ohm-1cm-4) 8 51 - 0.14 การนาํ ความรอ นที่ 25 0C 0.71 1.6 0.01 0.24 - 0.0002 0.0002 (J/cm.S.K) 55 ชนดิ ของธาตุ โลหะ โลหะ กึ่งโลหะ กง่ึ โลหะ อโลหะ อโลหะ อโลหะ ชนดิ โครงสราง โลหะโมเลกลุ ใหญ โมเลกุลขนาดใหญ โมเลกลุ อะตอมคู ชนดิ ของพนั ธะ พนั ธะโลหะ พนั ธะโคเวเลนต * หมายถึง รศั มีโคเวเลนต ยกเวน Ne หมายถึงรัศมีวนั เดอรวาลส ** ความหนาแนนของ N, O, F และ Ne พิจารณาจากสถานะของเหลว 17  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ คาบท่ี 3 สมบตั บิ างประการของธาตใุ นคาบท่ี 3 สมบตั ิ / ธาตุ Na Mg Al Si P S Cl Ar (ขาว) รอมบกิ เลขอะตอม 11 12 13 14 15 16 17 18 การจดั เรยี งอเิ ล็กตรอน 2,8,1 2,8,2 2,8,3 2,8,4 2,8,5 2,8,6 2,8,7 2,8,8 มวลอะตอม 23.0 24.3 27.0 28.1 31.0 32.1 35.5 39.9 IE1 (kJ/mol) 502 744 504 793 1018 1006 1257 1527 อเิ ล็กโทรเนกาตวิ ิตี 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 - รศั มอี ะตอม (pm)* 157 136 125 117 110 104 99 192 ความหนาแนน (g/cm3) 0.97 1.74 2.7 2.33 2.35 2.07 1.56 1.40 ปรมิ าตรตอ โมล(cm3) 23.7 14.6 10.0 12.1 16.9 15.6 22.8 28.5 จดุ หลอมเหลว (0C) 98 649 660 1410 44 113 -101 -189 จุดเดอื ด(0C) 890 1120 2450 2680 280 445 -34 -186 ความรอ นแฝงของการ 2.60 8.95 10.75 46.4 0.63 1.41 3.20 -1.18 หลอมเหลว (kJ/mol) ความรอนแฝงของการเกดิ 89.0 128.7 293.7 376.7 12.4 9.6 10.2 6.5 ไอ (kJ/mol) การนาํ ไฟฟา (ohm-1cm-4) 10 16 38 4 10-16 10-22 - - การนําความรอ นที่ 25 0C 1.34 1.6 2.1 0.84 - 0.0002 0.0000 0.00017 (J/cm.S.K) 98 ชนดิ ของธาตุ โลหะ ก่ึงโลหะ อโลหะ ชนดิ โครงสรา ง โลหะโมเลกุลใหญ โมเลกุลใหญ โมเลกลุ คู อะตอ ม ชนดิ ของพนั ธะ พันธะโลหะ พนั ธะโคเวเลนต - * หมายถงึ รัศมโี คเวเลนต ยกเวน Arหมายถงึ รศั มวี นั เดอรว าลส ** ความหนาแนน ของ Clและ Arพิจารณาจากสถานะของเหลว ธาตตุ า งๆเหลา น้ีโดยเฉพาะธาตอุ อกซเิ จนและคลอรีนเปน ธาตทุ ี่มีความวอ งไวตอการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า มาก สามารถเกดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั ธาตอุ นื่ ๆ ไดเกอื บทกุ ชนดิ และสามารถเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าไดโ ดยตรงกบั ธาตคุ าบ ท่ี 2 และคาบท่ี 3 ดังในตารางตอไปน้ี 18  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ ปฏกิ ริ ยิ าบางชนดิ ของธาตใุ นคาบที่ 3 ธาตุ เผาใน Cl2 แหง เผาใน O2 แหง เผาใน H2 แหง Na เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรงมาก เกดิ ปฏกิ ริ ิยารนุ แรงมาก เกิดปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรงมาก ได NaCl ได Na2O และ Na2O2 ได NaH Mg เกิดปฏกิ ริยารนุ แรงได เกิดปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรงมากได เกิดปฏกิ ริ ิยารนุ แรงได MgH2 MgCl2 MgO Al เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรงได Al2Cl6 เกดิ ปฏกิ ริ ิยารนุ แรงได Al2O3 ไมเ กดิ ปฏกิ ิรยิ า ซึง่ จะเคลือบทผ่ี วิ ทาํ ใหไ ม เกิดปฏกิ ริ ิยาตอ ไป Si เกิดปฏกิ ริ ยิ าชา ๆ ได SiCl4 เกิดปฏกิ ริ ิยาชา ๆ ได SiO2 ไมเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า P เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าชา ๆ ได PCl3 เกดิ ปฏกิ ริ ิยารนุ แรงได P4O6 ไมเกดิ ปฏกิ ิริยา และ PCl5 และ P4O10 S เกิดปฏกิ ริ ิยาชา ๆ ได SCl2 เกิดปฏกิ ริ ิยาชา ๆ ได SO2 เกิดปฏกิ ริ ิยาชา มากได H2S และ S2Cl2 Cl ไมเกดิ ปฏกิ ริ ิยา ไมเ กดิ ปฏกิ ิรยิ า เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ารนุ แรงใน แสงอาทติ ย ได HCl Ar ไมเกดิ ปฏกิ ิริยา ไมเ กดิ ปฏกิ ิรยิ า ไมเกดิ ปฏกิ ิรยิ า เม่ือธาตใุ นคาบท่ี 2 และคาบที่ 3 เกิดเปน สารประกอบคลอไรด ออกไซด และซัลไฟด จะมสี ูตรเปน ดงั น้ี สตู รและสารประกอบบางชนดิ ของธาตใุ นคาบที่ 2 สตู รสารประกอบ/ ธาตุ Li Be B C N O F Ne คอลไรด LiCl BeCl BCl3 CCl4 NCl3 Cl2O ClF - 2 ClO2 Cl2O7 ออกไซด LiO2 BeO B2O3 CO2 N2O5 O2 OF2 - CO NO2 N2O3 NO N2O ซลั ไฟด Li2S BeS B2S3 CS2 N2S5 SO2 SF6 - ไฮไดรด SO3 SF4 SF2 LiH BeH2 BH3 CH4 NH3 H2O HF - 19  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ สตู รและสารประกอบบางชนดิ ของธาตใุ นคาบที่ 3 สตู รสารประกอบ/ ธาตุ Na Mg Al Si P S Cl Ar - คลอไรด NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl3 SCl2 Cl2 - AlCl6 PCl5 - ออกไซด Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O6 SO2 Cl2O - Na2O2 P4O10 SO3 ClO2 Cl2O7 ซลั ไฟด Na2S MgS Al2S3 SiS2 P2S5 - SCl2 S2Cl2 ไฮไดรด NaH MgH2 AlH3 SiH4 PH3 H2S HCl จะเห็นไดวาธาตุบางชนิดในคาบที่ 2 และคาบท่ี 3 สามารถเกิดเปนสารประกอบคลอไรด ออกไซด และซัลไฟดไดหลายชนิด เนื่องจากธาตุอโลหะเหลานั้นสามารถมีเลขออกซิเดชันไดหลายคาจึง เกิดสารประกอบไดหลายชนิด ในขณะท่ีโลหะทางซายของคาบเกิดสารประกอบไดชนิดเดียว เพราะมีเลข ออกซิเดชันคา เดียว จากสูตรของสารประกอบของธาตใุ นคาบที่ 2 และ 3 ตอ ไปจะศึกษาสมบัติบางประการ เชน จดุ หลอมเหลว จดุ เดอื ด ความเปน กรดเบสของออกไซดของสารประกอบดังกลาว สมบตั บิ างประการของสารประกอบคลอไรดข องธาตใุ นคาบท่ี 2 สมบตั ิ / สตู ร LiCl BeCl2 BCl3 CCl4 NCl3 Cl2O ClF สถานะ ของแขง็ ของแข็ง แกส ของเหลว ของเหลว แกส แกส โครงสรางโมเลกลุ โมเลกุลใหญ โมเลกลุ เด่ยี ว จดุ หลอมเหลว (0C) 610 405 -107 -23 -27 -20 -154 จุดเดอื ด (0C) 1350 520 12 77 71 4 -101 การละลายน้าํ ละลาย ละลาย ละลาย ไมละลาย ไมละลาย ละลาย ละลาย สมบตั ิกรด-เบสของ กลาง กลาง กรด - - กรด กรด สารละลาย การนําไฟฟา เมอื่ นาํ นาํ ไมนํา ไมนาํ ไมน าํ ไมนาํ ไมน ํา หลอมเหลว เลก็ นอ ย 20  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ สมบตั บิ างประการของสารประกอบคลอไรดข องธาตใุ นคาบที่ 3 สมบตั ิ / สูตร NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl3 SCl2 Cl2 แกส สถานะ ของแขง็ ของแข็ง ของเหลว ของเหลว ของเหลว ของเหลว -101 โครงสรางโมเลกุล โมเลกุลขนาดใหญ โมเลกลุ เดี่ยว -35 ละลาย จุดหลอมเหลว (0C) 810 712 193 -68 -91 -80 กรด จดุ เดอื ด (0C) 1465 1418 180 57 74 54 2.0 ไมนาํ การละลายน้าํ ละลาย ละลาย ละลาย ละลาย ละลาย ละลาย สมบัติกรด-เบสของ กลาง กลาง กรด กรด กรด กรด สารละลาย pH ของสารละลาย 7.0 7.0 3.0 2.0 2.0 การนาํ ไฟฟา เมือ่ นํา นํา นาํ ไมน ํา ไมน ํา ไมน าํ หลอมเหลว เล็กนอย 3.4 ปฏกิ ิรยิ าของธาตแุ ละสารประกอบตามหมู หมู IA สมบตั บิ างประการของธาตหุ มู IA สมบัติ / ธาตุ Li Na K Rb Cs 37 55 เลขอะตอม 3 11 19 2,8,18,8,1 2,8,18,18,8,1 85.468 132.905 การจดั เรียงอิเลก็ ตรอน 2,1 2, 8, 1 2, 8, 8, 1 85Rb, 87Rb 133Cs 248 265 มวลอะตอม 6.941 22.990 39.098 409 382 ไอโซโทปท่ีสําคัญ 6Li, 7Li 23Na 39K,40K, 41K 0.82 0.79 - - รศั มีอะตอม (pm) 152 186 227 39 29 688 690 IE1 (kJ/mol) 526 502 425 1.53 1.87 อิเล็กโทรเนกาตวิ ิตี 0.98 0.92 0.82 0.031 0.0007 มวงแดง น้าํ เงนิ อเิ ลก็ ตรอนอฟั ฟนติ (ี kJ/mol) 57 21 - จดุ หลอมเหลว (0C) 180 98 64 จดุ เดอื ด(0C) 1330 892 760 ความหนาแนน (g/cm3) 0.53 0.97 0.86 % โดยมวลทพ่ี บบนโลก 0.0065 2.6 2.4 สขี องเปลวไฟ แดงสด เหลือง มว งนํา้ เงนิ 21  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ จากขอ มูลในตารางและจากขอ มลู อน่ื ๆ จะสรปุ สมบัตทิ ว่ั ๆ ไปของธาตหุ มู IA ไดดังน้ี 1. เปน ธาตุทม่ี ี 1 เวเลนตอ เิ ล็กตรอน 2. เปน ของแขง็ ยกเวน Cs เปน ของเหลว แตจดั วาเปน ประเภทโลหะออ น สามารถตัดดวยมดี ไดงาย ทาํ ใหเปน ชนิ้ แผน หรอื ดึงเปน เสน ลวดไดงาย 3. เปนโลหะท่ีนําไฟฟา และนาํ ความรอ นไดดมี าก เพราะมีพนั ธะโลหะ 4. ความเปน โลหะเพม่ิ ข้ึน เมอ่ื เลขอะตอมเพ่ิมขนึ้ 5. ทําปฏกิ ิริยากับนาํ้ เกิดปฏิกิรยิ ารนุ แรง คายความรอนมาก และตดิ ไฟไดไดส ารละลายทแี่ สดง สมบตั เิ ปน เบส จึงเรียกวา โลหะแอลคาไลน เขียนสมการทว่ั ๆ ไป สําหรบั แสดงปฏกิ ริ ยิ ากบั นาํ้ ไดด ังนี้ 2M + 2H2O → 2MOH + H2 เชน 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2 เนอ่ื งจากเกิดปฏกิ ิริยากบั นาํ้ ไดง าย และยงั สามารถทาํ ปฏกิ ิรยิ ากับ O2 ไดด วย ดงั นัน้ จงึ ตอ งเกบ็ โลหะแอลคาไลนใ นน้ํามนั 6. เปน ธาตทุ ชี่ อบใหอเิ ลก็ ตรอนแกธ าตอุ นื่ ๆ เรียกวา electropositive element แลว กลายเปน ไอออนทปี่ ระจุ +1 7. รศั มอี ะตอมและรศั มไี อออนเพิ่มขนึ้ เมอื่ เลขอะตอมเพิม่ ขน้ึ 8. มีคา IE1 นอ ยทส่ี ดุ ในคาบเดยี วกนั และคา IE1 จะลดลงเมอื่ เลขอะตอมเพ่มิ ขน้ึ เพราะขนาด อะตอมใหญขนึ้ 9. มคี าอิเลก็ โทรเนกาตวิ ิตนี อ ย เมอ่ื เทยี บกับธาตอุ นื่ ๆ ในคาบเดยี วกนั และคา อเิ ล็กโทรเนกา ตวิ ติ จี ะลดลงเม่อื เลขอะตอมเพมิ่ ขนึ้ 10. เปนโลหะทีม่ ีจุดหลอมเหลวต่าํ กวาโลหะอนื่ ๆ ในคาบเดียวกนั นอกจากนจี้ ดุ หลอมเหลวและ จดุ เดอื ดจะลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิม่ ขนึ้ เพราะความแรงของพันธะโลหะลดลง 11. เปน ตัวรดี วิ ซทด่ี ีมาก โดยเฉพาะ Li เปนตัวรดี ิวซทดี่ ที ีส่ ุด 12. ความหนาแนน นอ ยกวาโลหะอื่นๆ ทอ่ี ยูในคาบเดยี วกัน แตค วามหนาแนน มแี นวโนมเพ่ิมขน้ึ เมือ่ เลขอะตอมเพ่มิ ขน้ึ 13. ทําปฏิกิริยากับธาตุตางๆ เกิดเปนสารประกอบไดงาย และเปนสารประกอบไอออนิก สารประกอบคลอไรด คารบอเนต ซัลเฟต ไนเตรต ฟอสเฟต โดยมจี ุดหลอมเหลวสูงมาก 14. สารประกอบของธาตหุ มู IA ละลายน้ําไดด มี าก 15. เมอ่ื เผาสารประกอบของหมู IA จะไดเปลวไฟทม่ี สี ตี างๆ กนั เชน Li มสี แี ดงสด หรอื แดง เลือดนก Na ใหส เี หลอื ง K ใหส ีมวงนา้ํ เงนิ เปน ตน 22  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ แสดงจดุ หลอมเหลวของสารประกอบของธาตหุ มู IA บางชนดิ ธาตุ จดุ หลอมเหลวของสารประกอบ (0C) Cl- SO42- CO32- NO32- PO43- Li 610 857 618 261 - Na 801 884 854 310 1340 K 770 1074 897 338 1340 Rb 772 1060 837 305 - Cs 645 1010 610* 414 - * สลายตัวขณะหลอมเหลว แสดงการละลายของสารประกอบของธาตหุ มู IA บางชนดิ (25 0C) ธาตุ การละลายของเกลอื (g/H2O 100 g) เกลอื Cl- เกลอื CO32- เกลอื NO3- เกลอื SO42- Li LiCl.H2O 85 Li2CO3 1.29 LiNO3.3H2O 85 Li2SO4.H2O 35 Na NaCl 36 Na2CO3.10H2O 2.94 NaNO3 92 Na2SO4.10H2O 28 K KCl Rb RbCl 35 K2CO3. 3 H2O 112 KNO3 38 K2SO4 12 2 94 Rb2CO3 450 RbNO3 65 Rb2SO4 51 Cs CsCl 190 Cs2CO3 มาก CsNO3 27 Cs2SO4 182 สําหรับสมบัตขิ องธาตุหมู IIA และสารประกอบของธาตหุ มู IIA เปนดงั น้ี หมู IIA แสดงสมบตั บิ างประการของธาตหุ มู IIA สมบัติ / ธาตุ Be Mg Ca Sr Ba เลขอะตอม 4 12 20 38 56 การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอน 2,2 2, 8, 2 2, 8, 8, 2 2,8,18,8,2 2,8,18,18,8,2 รัศมีอะตอม (pm) 112 160 197 215 217 ความหนาแนน (g/cm3) 1.85 1.74 1.55 2.60 3.50 จุดหลอมเหลว (0C) 1280 469 839 770 714 จดุ เดอื ด(0C) 2770 1110 1440 1380 1640 IE1 (kJ/mol) 906 744 596 556 509 อเิ ลก็ โทรเนกาติวติ ี 1.6 1.3 1.0 0.9 0.9 อิเลก็ ตรอนอฟั ฟน ติ (ี kJ/mol) -66 -67 - - - E0 (V) -1.85 -2.36 -2.87 -2.89 -2.90 23  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ สมบัติ / ธาตุ Be Mg Ca Sr Ba ไอโซโทปท่สี าํ คญั 9Be 24Mg 40Ca 86Sr , 87Sr 136Ba 25Mg 42Ca 88Sr , 89Sr 137Ba มวลอะตอม 9.012 26Mg 44Ca 138Ba % โดยมวลทพี่ บบนโลก 0.0006 87.62 สีของเปลวไฟ 24.312 40.08 0.030 137.34 - แดงเขม 1.9 3.4 0.025 - แดงอิฐ เขียว สรปุ สมบตั ทิ ว่ั ๆ ไปของธาตหุ มู IIA ไดด งั นี้ 1. เปน ธาตทุ ม่ี ี 2 เวเลนตอ เิ ล็กตรอน เมื่อเปนไอออนจึงมปี ระจุเปน +2 2. เปน ธาตทุ จี่ ัดอยใู นกลมุ ของโลหะ ความเปน โลหะเพม่ิ มากขน้ึ เมือ่ เลขอะตอมเพ่มิ ข้นึ 3. เปน โลหะทนี่ ําความรอ นและนาํ ไฟฟา ไดดี เพราะมพี ันธะโลหะ 4. มคี วามหนาแนน มากกวา โลหะหมู IA ดงั นน้ั จึงมีความแขง็ แรงมากกวาโลหะหมู IA และ ความหนาแนน มแี นวโนมเพ่มิ มากขนึ้ เมอื่ เลขอะตอมเพ่มิ ขนึ้ 5. รัศมีอะตอมเลก็ กวาหมู IA และคอยๆ เพม่ิ ขนึ้ เม่ือเลขอะตอมเพมิ่ ขน้ึ 6. จุดหลอมเหลวและจดุ เดอื ดมคี าคอ นขา งสงู แตมแี นวโนมท่ลี ดลงเมือ่ มวลอะตอมเพิ่มขนึ้ 7. IE1 มีคาคอนขางนอย (แตมากกวาหมู IA ในคาบเดียวกัน) และมีแนวโนมลดลงเม่ือเลข อะตอมเพิ่มข้ึน 8. EN มีคา นอ ย และมคี า ลดลงเมื่อเลขอะตอมเพม่ิ ขน้ึ 9. เปน ตวั รดี ิวซท ดี่ ี คา E0 มคี าลดลงตามลาํ ดบั เม่ือเลขอะตอมเพมิ่ ข้นึ แสดงวาความสามารถ ในการเปน ตัวรีดิวซจ ะเพิ่มขน้ึ เมอ่ื เลขอะตอมเพมิ่ ขน้ึ 10. ทาํ ปฏกิ ริ ิยากับน้ําไดแ กส H2 และสารละลายแสดงสมบตั เิ ปน เบส แตป ฏิกริ ยิ าไมร ุนแรง เหมอื นกับธาตุหมู IA เม่อื เลขอะตอมเพม่ิ ขนึ้ การทาํ ปฏกิ ิริยากับน้ําจะเกดิ ไดเ รว็ ขน้ึ เขยี นสมการทวั่ ๆ ไปไดดงั น้ี M + 2H2O → M(OH)2 + H2 เชน Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Ca + 2H2O →Ca(OH)2 + H2 11. เกิดเปน สารประกอบตางๆ ไดเ ชน คลอไรด ออกไซด ซลั ไฟด ซลั เฟต เปน ตน โดยมีสตู ร และสมบัติตา งๆ คลายๆ กนั 12. สารประกอบของหมู IIA สวนมากเปนสารประกอบไอออนิก(ยกเวน BeCl2 , BeSO4 เปน สารประกอบโคเวเลนต) ดงั นั้นสวนมากจึงละลายน้าํ ได เชน เกลอื ไนเตรต เกลอื คลอไรด ละลายนํา้ ได แต เกลอื คารบ อนเนต เกลอื ซัลเฟต (ยกเวน MgSO4) และเกลอื ฟอสเฟต ละลายนา้ํ ไดนอยมาก 24  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 13. เม่ือเผาสารประกอบของธาตหุ มู IIA จะใหเปลวไฟสตี างๆ กัน เชน สารประกอบของ ตวั อยา ง สีของเปลวไฟ Ca CaCO3 CaCl2 แดงเขม Sr SrCO3 SrSO4 แดงเขม แดงเลือดนก Ba BaCO3 BaSO4 เขียว แสดงการละลายที่ 250C ของสารประกอบของหมู IIA บางชนดิ ธาตุ การละลายของเกลือ (g/H2O 100 g) คาการละลาย เกลือ SO42- คาการละลาย เกลอื CO32- 1.3 x 10-4 1.3 x 10-5 Mg MgSO4 0.36 MgCO3 7.0 x 10-6 Ca CaSO4 1.1 x 10-3 CaCO3 9.0 x 10-6 Sr SrSO4 6.2 x 10-5 SrCO3 Ba BaSO4 9.0 x 10-7 BaCO3 หมู VIIA แสดงสมบตั บิ างประการของธาตหุ มู VIIA สมบตั ิ / ธาตุ F Cl Br I เลขอะตอม 9 17 35 53 การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอน 2,7 2, 8, 7 2, 8, 8, 7 2,8,18,8,7 มวลอะตอม 18.998 35.453 79.909 126.904 รัศมอี ะตอม (pm)* 71 99 144 133 114 จุดหลอมเหลว (0C) -220 -101 -7 184 4.93 จุดเดอื ด(0C) -188 -34.5 59 ความหนาแนน (g/cm3)** 1.51 1.56 3.12 IE1 (kJ/mol) 1687 1257 1146 1015 อิเล็กโทรเนกาตวิ ติ ี 4.0 3.0 2.8 2.5 อเิ ลก็ ตรอนอฟั ฟน ติ (ี kJ/mol) 333 348 340 297 E0 (V) +2.87 +1.36 +1.09 +0.54 สถานะปกติ แกส แกส ของเหลว ของแขง็ สี เหลืองออ น เขยี วออ น นาํ้ ตาลแดง มว งเขม ไอโซโทปท่สี าํ คญั 19F 35Cl, 37Cl 79Br, 81Br 127I % โดยมวลทพ่ี บบนโลก 0.027 0.19 0.00016 0.00003 * หมายถงึ รัศมโี คเวเลนต ** ความหนาแนนของ F2 , Cl2 ในสถานะของเหลว ถาเปน แกสจะเทา กบั 0.00170 และ 0.00312 g/cm3ตามลาํ ดับ 25  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ สรปุ สมบตั ทิ วั่ ๆ ไปของธาตหุ มู VIIA ไดด งั นี้ 1. เปนพวกอโลหะ มีเวเลนตอเิ ลก็ ตรอนเทา กับ 7 สภาวะปกติ F2 และCl2 เปนแกสสเี หลอื งออ น และเขียวออนตามลาํ ดับ Br2 เปน ของเหลวสีนํ้าตาลแดง และ I2 เปน ของแขง็ สีมวง ซ่ึงสีของธาตุ แฮโลเจนจะเขม ขึน้ เมอ่ื เลขอะตอมเพมิ่ ขน้ึ ทุกตวั เปน สารพษิ 2. ความเปน อโลหะจะลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขนึ้ หรือความเปนโลหะจะเพม่ิ ขนึ้ เมอื่ เลขอะตอม เพ่ิมขนึ้ 3. ธาตแุ ฮโลเจนทกุ ตวั อยูในสภาพโมเลกลุ อะตอมคู (diatomic molecule) ทุกสถานะทัง้ ของแข็ง ของเหลวและแกส โดยยดึ เหน่ยี วกนั ดว ยพนั ธะโคเวเลนต 4. ไมนําความรอนและไฟฟาเพราะเปน อโลหะ 5. อะตอมมขี นาดเลก็ เม่ือเปรยี บเทยี บกบั ธาตุในคาบเดียวกนั แตม ขี นาดใหญข ึ้นเมอื่ เลขอะตอม เพม่ิ ขนึ้ 6. ธาตุหมู VIIA ละลายในน้าํ ไดเ ล็กนอ ยและใหสตี างๆ กัน เนอ่ื งจากเปน โมเลกุลไมมขี ั้วจึง ละลายไดด ใี นตัวทําละลายอนิ ทรีย เชน ใน CCl4 Cl2 ใน CCl4 ไมมีสี Br2 ใน CCl4 สีสม I2 ในCCl4 สมี ว ง ซ่งึ ในตวั ทําละลายดงั กลาวนธี้ าตุหมู VIIA ทกุ ชนดิ จะอยูใ นรูปของโมเลกุลอสิ ระเหมอื นกบั ใน สภาวะเปน แกส ในตวั ทาํ ละลายทม่ี ขี ้ัว เชน H2O, C2H5OH , CH3COCH3 , ทั้ง Br2 และ I2 จะมสี นี ํ้าตาลแดง เนื่องจากเกดิ สารประกอบเชิงซอนขึน้ 7. ความหนาแนนนอ ย แตความหนาแนนจะเพม่ิ ขึ้นเมอ่ื เลขอะตอมเพ่มิ ขน้ึ 8. มจี ดุ หลอมเหลว จดุ เดอื ดและความรอนแฝงของการเกดิ ไอต่าํ เนอ่ื งจากมแี รงยดึ เหน่ยี ว ระหวา งโมเลกลุ (คือแรงวันเดอรวาลส) นอ ย แตจุดหลอมเหลว จดุ เดอื ดและความรอ นแฝงของการเกดิ ไอเพมิ่ ขนึ้ เม่อื เลขอะตอมเพิ่มขนึ้ เพราะมแี รงวนั เดอรวาลสเพ่ิมขนึ้ นอกจากน้กี ารระเหยของธาตหุ มู VIIA จะคอ ยๆ ลดลงเมอ่ื เลขอะตอมเพ่มิ ขึ้น เพราะแรงวนั เดอรว าลสเพิ่มขน้ึ 9. มีคา อเิ ล็กโทรเนกาติวติ ีสูงท่สี ุด ในคาบเดยี วกนั และคาอเิ ล็กโทรเนกาตวิ ติ จี ะคอยๆ ลดลง เม่ือเลขอะตอมเพม่ิ ขน้ึ 10. มี IE1 คอ นขางสูง และคา IE1 จะคอ ยๆ ลดลงเมื่อเลขอะตอมเพม่ิ ขน้ึ เนือ่ งจากขนาดใหญ ขน้ึ 11. มเี ลขออกซิเดชนั ไดห ลายคา เน่ืองจากมี 7 เวเลนตอเิ ล็กตรอน ซึ่งสามารถจะใหห รอื รบั อิเลก็ ตรอนจากธาตอุ ืน่ หรอื ใชอ เิ ลก็ ตรอนรวมกับธาตอุ ื่นๆ ซง่ึ มีคาอเิ ล็กโทรเนกาตวิ ติ ตี า งๆ กันได ทาํ ให มีเลขออกซเิ ดชันหลายคา เชน ตัวอยา งของธาตุ Cl มีเลขออกซเิ ดชนั ตว้ั แต -1 ถึง +7 26  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 12. เกดิ สารประกอบไดหลายชนดิ เชน NaCl CaF2 HF KI และยงั เกดิ สารประกอบทมี่ ธี าตุ องคประกอบชนิดเดยี วกันไดห ลายชนดิ เพราะมเี ลขออกซเิ ดชันหลายคา เชน NaClO NaClO2 NaClO3 NaClO4 Cl2O ClO2ClO3 และCl2O7 เปน ตน 13. ธาตุที่อยตู อนบนของหมู สามารถทําปฏิกิริยากับสารประกอบแฮไลดข องธาตทุ ี่อยูตอนลางได แตธาตุอยูตอนลา งจะไมท ําปฏกิ ิรยิ ากบั สารประกอบแฮไลดของธาตทุ ่ีอยตู อนบน จงึ สรุปไดว า “ความสามารถในการทําปฏกิ ริ ยิ าของธาตุหมู VIIA จะลดลงจากบนลงลาง” เชน F2 ทาํ ปฏกิ ิรยิ ากับNaClได แต Cl2 ไมท ําปฏกิ ิริยากับ NaF F2 + 2NaCl → 2NaF + Cl2 Cl2 +NaF→ ไมเ กดิ ปฏกิ ริ ยิ า ธาตอุ น่ื ๆ ก็เชน เดยี วกนั Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Br2 +NaCl→ ไมเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า 14. การเตรยี มธาตุแฮโลเจนบางธาตทุ ําไดดังน้ี 2KMnO4 + 16HCl (conc) →KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2 MnO2 + 4HCl (conc) → MnCl2 + 2H2O + Cl2 2NaBr + MnO2 + 3H2SO4 (conc) → 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O + Br2 15. ปฏิกริ ิยาท่สี าํ คญั ของสารประกอบแฮไลด เปน ดงั นี้ ปฏกิ ริ ยิ าของสารประกอบแฮไลด เม่ือเตมิ สาร ผลทส่ี งั เกตได F- (aq) Cl- (aq) Br- (aq) I- (aq) Pb(NO3)2 ตะกอนขาว ตะกอนขาว ตะกอนเหลอื ง ตะกอนเหลอื ง AgNO3 (aq) PbF2 PbCl2 PbBr2 PbBr2 - ตะกอนขาว ตะกอนเหลอื ง ตะกอนเหลอื ง AgCl ออน AgBr AgI การละลายของ AgXใน ก. Dil. NH3 ละลาย ละลาย ไมล ะลาย ไมละลาย ข. conc.NH3 AgXเมอ่ื ถกู แสง ละลาย ละลาย ละลาย ละลาย - AgClกลายเปน AgBrกลายเปน - สมี ว งเทา สเี ขยี วเหลือง 27  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ ปฏกิ ริ ยิ ากับสารละลาย AgNO3 และ NH3 หรอื แสงสวา ง จัดไดว าเปน วธิ กี ารทดสอบแฮไลดไอออน F- (aq) ไมใ หต ะกอนกบั AgNO3 (aq) Cl- (aq) ใหตะกอนขาว AgCl ซง่ึ เปล่ยี นเปน สเี ทาเม่อื ถกู แสงและละลายไดใ น NH3 (aq) Br- (aq) ใหต ะกอนเหลอื งออ น AgBr ซ่งึ เปลี่ยนเปน สีเขียว-เหลอื ง เม่ือถกู แสงและละลายได I- (aq) ใน NH3 เขม ขน ใหตะกอนเหลอื ง AgI ซึ่งไมเ ปลยี่ นสีเมอ่ื ถกู แสงและไมละลายใน NH3 การละลายไดใ น NH3 (aq) เพราะเกดิ สารประกอบเชงิ ซอ นท่ลี ะลายได 3.5 ตําแหนง ของไฮโดรเจนในตารางธาตุ โดยท่ัวๆ ไปการจัดธาตุใหอ ยใู นหมูเดียวกนั จะใชเวเลนตอ เิ ลก็ ตรอนและสมบัติของธาตุเปน เกณฑ ถา มเี วเลนตอ ิเล็กตรอนเทา กนั และมสี มบัตติ า งๆ คลา ยกันจะจัดวา อยูใ นหมูเดยี วกัน สําหรับไฮโดรเจนมีเลขอะตอมเทากับหน่ึง เม่ือพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอน จะพบวามี เวเลนตอิเล็กตรอนเทากับ 1 และอยูในระดับพลังงานแรก ซ่ึงถาใชเวเลนตอิเล็กตรอนเปนเกณฑควรจะ จัดใหไฮโดรเจนอยูในหมู IA คาบ 1 ได แตอยางไรก็ตาม อาจจะพิจารณาวาอยูในหมู VIIA ไดเหมือนกัน เพราะยังขาดอิเล็กตรอน เพียง 1 ตัวจะมีการจัดอิเล็กตรอนเหมือน He เมื่อพิจารณาสมบัติบางประการ ของธาตไุ ฮโดรเจนเทียบกบั สมบตั ิของธาตุหมู IA และหมู VIIA จะได ดังน้ี สมบตั บิ างประการของไฮโดรเจนเทยี บกบั ธาตหุ มู IA และหมู VIIA สมบัติ ไฮโดรเจน ธาตหุ มู IA ธาตหุ มู VIIA เวเลนตอ ิเลก็ ตรอน 11 7 จํานวนอะตอมในโมเลกลุ 2 ไมแนน อน 2 เลขออกซเิ ดชนั ในสารประกอบ -1, +1 +1 -1,+1, +3, +5, +7 การนําไฟฟาในสถานะของแข็ง ไมนําไฟฟา นําไฟฟา ไมน ําไฟฟา IE1 (kJ/mol) 1318 382-526 1015-1687 อเิ ล็กโทรเนกาติวิตี 2.1 1.0 - 0.7 4.2 - 2.2 จากตารางเหน็ ไดว า ไฮโดรเจนมสี มบัติบางประการเหมอื นธาตุหมู VIIA เชน มเี ลขออกซิเดชัน มากกวา 1 คา ไมน าํ ไฟฟา มคี า IE1 และอเิ ลก็ โทรเนกาตวิ ติ สี ูง ในขณะเดยี วกนั มีสมบัตบิ างประการ เหมอื นธาตหุ มู IA เชน มเี วเลนตอ เิ ลก็ ตรอนเทากบั 1 การที่ไฮโดรเจนมสี มบตั บิ างประการคลา ยท้งั หมู IA และ VIIA จงึ ไดแยกไฮโดรเจนออกจากหมูท ง้ั สอง ดงั ปรากฏอยูในตารางธาตุ 28  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 4. ธาตแุ ทรนซชิ นั ธาตุแทรนซิชัน หมายถึง กลุมธาตุซ่ึงอยูระหวางหมู IIA และหมู IIIA หรือธาตุที่อยูในเขต d และเขต f รปู แสดงตําแหนงของกลมุ ธาตุแทรนซชิ นั ในตารางธาตุ เขต s และ เขต p คือ ธาตุกลุม A เรียกวา ธาตเุ รพพรเี ซนเตทฟี เขต d และ เขต f คอื ธาตกุ ลมุ B เรียกวา ธาตแุ ทรนซชิ ัน โดยทั่วไปธาตุแทรนซิชันจะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนใน d หรือใน f - orbital ไมเต็ม พวกท่ีมี อิเล็กตรอนใน d - orbital ไมเต็ม จัดวาเปนกลุมธาตุแทรนซิชันหลัก (main transition element) พวกท่ีมีอิเล็กตรอนใน f - orbital ไมเต็ม เรียกวา ธาตุอินเนอรแทรนซิชัน (inner transition element) สําหรับ Zn , Cd และ Hg แมวาจะมีอิเล็กตรอนเต็มใน d - orbital ก็อนุโลมวาเปน ธาตุแทรนซิชนั 29  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ ธาตแุ ทรนซชิ ันแบง ออกเปน คาบ โดยทแ่ี ตละคาบมีชือ่ เรียกตา งๆ กันดงั น้ี 1. อนุกรมแทรนซิชันที่ 1 (first transition series) คือ ธาตุแทรนซิชันแถวแรกต้ังแต Sc ถึง Cu (เลขอะตอม 21 - 29) ธาตุเหลา นีอ้ ิเลก็ ตรอนใน 3d - orbital ไมค รบ 2. อนุกรมแทรนซิชันท่ี 2 (second transition series) คือ ธาตุแทรนซิชันแถวท่ี 2 ตั้งแต ธาตุ Y ถงึ Ag (เลขอะตอม 39 - 47) ธาตุเหลา นอ้ี เิ ล็กตรอนใน 4d - orbital ไมค รบ 3. อนุกรมแทรนซิชันท่ี 3 (third transition series) คือ ธาตุแทรนซิชันในแถวที่ 3 ตั้งแต La ถงึ Au (เลขอะตอม 57 - 79) ธาตเุ หลา นีอ้ ิเล็กตรอนใน 5d - orbital ไมค รบ 4. อนุกรมแลนทาไนด (lanthanide series) คือธาตุอินเนอรแทรนซิชันตั้งแตธาตุ Ce ถึง Lu (เลขอะตอมตง้ั แต 58 - 71) ธาตุเหลานี้มีอเิ ลก็ ตรอนใน 4f - orbital ไมค รบ 5. อนุกรมแอคติไนด (actinide series) คือ ธาตุอินเนอรแทรนซิชันตั้งแต Th ถึง Lr (เลขอะตอม 90 - 103) ธาตเุ หลา นี้ มีอเิ ล็กตรอนใน 5f - orbital ไมค รบ สําหรับอนุกรมแลนทาไนดและแอคติไนด จัดอยูในสวนลางของตารางธาตุ แยกออกจากกลุม ธาตุหลักของแทรนซิชัน ธาตุแทรนซิชันท้ังหมดรวมกันมีจํานวนมากกวาครึ่งหนึ่งของธาตุทั้งหมด บาง ธาตุไมมีอยูในธรรมชาติแตมนุษยสังเคราะหขึ้น (man made element) เชน ธาตุเลขอะตอมตั้งแต 93 – 103 บางธาตุเปนกัมมันตรังสี เชน Es, Am, Pu ธาตุแทรนซิชันท้ังหมดจัดวาเปนโลหะ เปนตัวนํา ไฟฟาและนําความรอนท่ีดี (Ag มีการนําความรอนและไฟฟาดีที่สุด) เปนของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวสูง (W เปน ธาตทุ ่มี จี ุดหลอมเหลวสงู สดุ ถงึ 3400 0C) สมบัตขิ องธาตุแทรนซิชัน การที่ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติแตกตางจากโลหะท่ัวๆ ไป ทําใหตองแยกออกเปนกลุมๆ ตางหาก ลกั ษณะทส่ี ําคัญของ ธาตแุ ทรนซิชันเปนดงั น้ี 1. มีเลขออกซิเดชันมากกวา 1 คา ยกเวนหมู IIIB เชน Sc เปน +3 คาเดียว และหมู IIB (Zn, Cd) เปน +2 คาเดยี ว 2. ธาตุแทรนซิชันเปน โลหะ จึงดึงดูดกบั แมเหลก็ และมีบางธาตุ เชน Fe, Co, และ Ni สามารถ แสดงสมบัติเปนแมเหล็ก ไดเมื่อนําไปวางไวในสนามแมเหล็กนานๆ นอกจากนี้ยังมีสารประกอบของ ธาตุแทรนซิชันอกี หลายชนิดที่สามารถดูดกับแมเหล็กได 3. สารประกอบสวนใหญ มีสี (ยกเวนหมู IIIB) ซ่ึงเปนสีของไอออนเชิงซอนของ ธาตุแทรนซิชัน 4. ธาตุแทรนซชิ ันมแี นวโนม ทจี่ ะเกิดสารประกอบเชงิ ซอ นได 5. มเี วเลนตอิเล็กตรอนเทากับ 2 (ยกเวน Cr, และ Cu มีเวเลนตอ ิเลก็ ตรอนเทา กับ 1) และ อเิ ลก็ ตรอนถัดจากวงนอกสุด ไมค รบ 18 (ยกเวน Cu และ Zn) 30  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 6. รัศมีอะตอมมีแนวโนมลดลงจากซายไปขวาของคาบ (หรือเม่ือเลขอะตอมเพ่ิมข้ึน รัศมีอะตอม จะเล็กลง) ซงึ่ เหมือนกบั ธาตใุ นคาบเดยี วกันทัว่ ๆ ไป) 7. มจี ดุ หลอมเหลวและจดุ เดือดคอนขา งสูง เพราะมพี นั ธะโลหะ 8. ความหนาแนนเพิม่ ข้นึ เม่อื เลขอะตอมเพ่ิมขึน้ เนอื่ งจากมวลเพิม่ ข้ึนขณะที่ขนาดเลก็ ลง 9. คา IE1 , IE2 , และ IE3 มีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น แตคาตางกันไมมากนัก เพราะขนาดใกลเคยี งกัน 10. อเิ ลก็ โทรเนกาตวิ ิตีมีแนวโนมเพิ่มขน้ึ เม่อื เลขอะตอมเพ่มิ ข้ึน 11. เปนโลหะทนี่ ําความรอนและนาํ ไฟฟา ไดด ีเหมอื นกับโลหะทว่ั ๆ ไป ทั้งน้เี พราะมีพันธะโลหะ อยางไรก็ตามแมวาธาตุแทรนซิชันจะมีสมบัติทั่วๆ ไป แตกตางจากธาตุกลุม A ก็ยังมีบางสวนท่ี คลา ยกนั เชน มีอตั ราสวนของอะตอมของธาตุทรี่ วมกนั เปน สารประกอบคลา ยกนั ดังในตารางตอ ไปนี้ 4.1 การจดั อิเลก็ ตรอนของธาตุแทรนซชิ ัน โดยทั่วๆไป การจัดอิเล็กตรอนลงใน orbital ตางๆของธาตุจะตองจัดในระดับพลังงานที่ต่ํากวา จนเต็มกอนแลวจึงจะจัดใหอยูในระดับที่สูงขึ้น สําหรับธาตุแทรนซิชันมีการจัดอิเล็กตรอน ใน d-orbital ดวย ซึ่งระดบั พลังงานของ 3d-orbital สูงกวา 4sorbital ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงตองจัดลงใน 4s-orbital กอนจนเต็มแลวจึงจัดลงใน 3d-orbital เปนผลให อิเล็กตรอนใน d-orbital ไมครบ ซึ่งก็เรียกธาตุที่มี ลกั ษณะน้วี าธาตุแทรนซชิ ัน อยางไรก็ตามธาตแุ ทรนซชิ นั กลายเปนไอออนจะเสียอิเล็กตรอน ใน 4s-orbital กอนและในบาง กรณีก็เสียอิเล็กตรอนใน 3d-orbital ดวย ทําใหอิเล็กตรอนธาตุแทรนซิชันสามารถเกิดเปนไอออนได หลายชนิดและมีเลขออกซเิ ดชนั ไดห ลายคา ตัวอยางเชน การจดั อเิ ลก็ ตรอนของธาตุ Mn เปนดงั นี้ 25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 หรอื เขียนเปน block diagram คือ 31  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ เน่ืองจากโครงสรา งของอเิ ลก็ ตรอน ในชวงแรกคอื 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 เหมือนกบั ธาตุ Ar ดงั นน้ั เพอื่ ใหส ะดวก แกการเขียนโครงสรา งอิเล็กตรอน จะแสดงเฉพาะในระดบั 3d และ 4s เทานั้น ใน สว นที่ตํา่ กวา นจ้ี ะใชเปน โครงสราง Ar แทน [Ar] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 เพราะฉะนั้น 25Mn จงึ มกี ารจดั อเิ ลก็ ตรอนเปน [Ar] 4s2 3d5 หรือแบบ block diagram คือ เมอ่ื Mn เกดิ เปน ไอออน จะเสยี อเิ ลก็ ตรอนใน 4s กลายเปน Mn2+ และสามารถเสียอิเลก็ ตรอน ใน 3d ไดดวยกลายเปน Mn3+ ซ่งึ มกี ารจดั เรียงอิเลก็ ตรอนเปรยี บเทียบกนั ได ดังน้ี ตารางแสดงโครงสรา งการจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนของธาตแุ ทรนซชิ นั ในคาบ 4 32  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ การจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุโพแทสเซยี ม แคลเซียม และธาตแุ ทรนซิชนั ในคาบท่ี 4 4.2 สารประกอบของธาตแุ ทรนซชิ นั 1. ธาตุแทรนซิชันสวนใหญเสียอิเล็กตรอนไดงาย จึงมีความวองไวในการทําปฏิกิริยากับอโลหะ ทําใหม ีเลขออกซเิ ดชนั ไดห ลายคา 2. สารประกอบและไอออนสว นใหญจะมีสีตาง ๆ กนั ขนึ้ อยกู บั ชนิดของธาตุแทรนซชิ นั เลขออกซิ ชนั ชนดิ และจํานวนของสารทร่ี วมตัวกับธาตุแทรนซิชัน สาเหตุที่ทําใหสารประกอบของธาตุแทรนซิชันมีสี เน่ืองจากอิเล็กตรอนใน d-Orbital สามารถดูดกลืนแสงในชวงท่ีเห็นดวยตาเปลาบางชวงคลื่น แสงท่ีไม ถูกดูดกลนื กค็ อื สีของสารประกอบหรือของไอออน 33  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ สขี องสารประกอบและไอออนของโครเมยี มและแมงกานสี ในนาํ้ ตวั อยางปฏิกริ ิยาทธี่ าตแุ ทรนซชิ นั มีเลขออกซิเดชนั เปลย่ี นแปลง 1. การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของโครเมยี ม ( Cr ) 1. เมอื่ เตมิ ไฮโดรเจนเปอรออกไซด ( H2O2 ) ลงในสารละลายโพแทสเซยี มไดโครเมต ( K2Cr2O7 ) ในกรดซัลฟว รกิ ( H2SO4 ) จะเกิดปฏกิ ริ ยิ า ดงั น้ี Cr2O72− + 3H 2O2 + 8H + ⎯⎯→ 2Cr 3+ + 3O2 + 7H 2O สีสม สีเขียว Cr ใน Cr2O72− และ Cr3+ มีคาเลขออกซิชันเทากับ +6 และ +3 ตามลําดับ แสดงวา Cr มีเลข ออกซเิ ดชันลดลงจาก +6 เปน +3 ทาํ ใหมีสีเปลย่ี นไป 2. เมื่อเติมสารละลายโซเดียมซัลไฟต ( Na2S ) ลงในสารละลายของ Cr3+ ท่ีไดจากขอ 1 จะ เกดิ ปฏกิ ริ ิยา ดงั น้ี 2Cr 3+ + S 2− ⎯⎯→ 2Cr 2+ + S สีเขยี ว สนี ํา้ เงนิ Cr มเี ลขออกซิเดชนั ลดลงจาก +3 เปน +2 ทาํ ใหสีเปลี่ยนไป 34  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนของโครเมยี มและโครเมยี มไอออนทมี่ เี ลขออกซเิ ดชนั ตา งๆ 2. การเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของ Mn 1. เมื่อเผาโซเดียมไฮดรอกไซด ( NaOH ) กับ แมงกานีส (IV) ออกไซด ( MnO2 ) จะ เกิดปฏิกริ ิยา ดังน้ี 2MnO2 + 4OH − + O2 ⎯⎯→ 2MnO42− + 2H 2O สดี าํ สเี ขยี ว Mn ใน MnO2 และ MnO42− มีเลขออกซิเดชันเทากับ +4 และ +6 ตามลําดับ แสดงวา Mn มี เลขออกซเิ ดชนั เพิม่ ข้ึนจาก +4 ไปเปน +6 สีจึงเปล่ียนไป 2. เม่ือเติมกรดซัลฟวริก (H2SO4) ลงในสารละลายของ MnO42− ที่ไดในขอ 1 จะเกิดปฏิกิริยา ดังน้ี O2 + 4MnO42− + 4H + ⎯⎯→ 4MnO4− + 2H2O Mn ในสารละลาย MnO42− และ MnO4− มีคาเลขออกซิเดชันเทากับ +6 และ +7 ตามลําดับ แสดงวา Mn มีเลขออกซิเดชันเพิม่ ขึ้นจาก +6 เปน +7 จงึ ทําใหสีเปล่ยี นไป 3. เมื่อเติมสารละลาย Na2S ลงในสารละลาย MnO4− ที่ไดจากขอ 2 ตอไปอีก จะเกิดปฏิกิริยา ดังสมการ 2MnO4− +16H + + 5S 2− ⎯⎯→ 2Mn2+ + 8H2O + 5S Mn ใน MnO4− และ Mn2+ มีคาเลขออกซิเดชันเทากับ +7 และ +2 ตามลําดับ แสดงวา Mn มี เลขออกซเิ ดชนั ลดลงจาก +7 เปน +2 จึงทาํ ใหส ีเปลี่ยนไป 4. เม่อื เติมสารละลาย NaOH ลงในสารละลาย Mn2+ ทีไ่ ดจากขอ 3 จะเกิดปฏกิ ิริยา ดงั น้ี 4Mn2+ + O2 + 2H 2O ⎯⎯→ 4Mn3+ + 4OH − 35  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ Mn ใน Mn2+ และ Mn3+ มีคาเลขออกซิเดชันเทากับ +2 และ +3 ตามลําดับ แสดงวา Mn มี เลขออกซิเดชันเพิม่ ข้นึ จาก +2 เปน +3 สจี ึงเปลย่ี นแปลง 4.3 สารประกอบเชงิ ซอ นของธาตุแทรนซชิ นั ไอออนเชิงซอน (Complex ion) หมายถึง ไอออนท่ีประกอบดวยอะตอมของธาตุอยางนอย 2 ชนิด มีท้ังไอออนบวกและไอออนลบ นอกจากน้ันไอออนเชิงซอนมักมีธาตุแทรนซิชันเปนองคประกอบอยู ดวย โดยทําหนาท่ีเปนอะตอมกลาง แลวมีอะตอมหรือไอออนอ่ืนมาลอมรอบ เชน โครเมตไอออน ( CrO42− ) ไดโครเมตไอออน ( Cr2O72− ) เปอรแ มงกาเนตไอออน ( MnO4− ) ฯลฯ สารประกอบเชิงซอน (Complex compound) หมายถึง สารประกอบท่ีประกอบดวยไอออน เชงิ ซอ น สารประกอบเชงิ ซอ น สตู ร ไอออนบวก ไอออนลบ ไอออนเชงิ ซอ น โพแทสเซียมเปอรแ มงกาเนต โพแทสเซียมเฮกซะไซยาโนเฟอเรต(III) KMnO4 K+ MnO4− MnO4− เฮกซะแอมมีนโคบอลต(III)คลอไรด K3[Fe(CN)6] K+ แอมโมเนียมฟอสเฟต [Cu(NH3)6]Cl3 [Cu(NH3)6]3+ [Fe(CN)6]3- [Fe(CN)6]3- เตตระแอมมนี คอปเปอร(II)ซลั เฟต (NH4)3PO4 Cl- [Cu(NH3)6]3+ [Cu(NH3)4]SO4 NH4+ PO43− NH4+ PO43− [Cu(NH3)4]2+ SO42− [Cu(NH3)4]2+ SO42− ไอออนเชิงซอนและสารประกอบเชิงซอนสวนใหญจะมีโลหะแทรนซิชันเปนองคประกอบอยูดวย เพราะโลหะแทรนซชิ ันมีโครงสรางทางอิเลก็ ตรอนท่แี ตกตางจากโลหะหมอู น่ื ๆ เม่อื เปนไอออนจะมขี นอด เล็กและมีประจุบวกสูง ทําใหรวมตัวกับอะตอม โมเลกุล หรือไอออนของสารอื่นไดงาย ไอออนเชิงซอน และสารประกอบสวนใหญประกอบดวยอะตอมหรือไอออนของโลหะ อยูตรงกลาง เรียกวา นิวเคลียร อะตอม ( Nuclear atom ) แลวมกี ลุมอะตอม โมเลกลุ หรือไอออนตา ง ๆ หอ มลอมอยู เรยี กวา 36  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ ลิแกนด (Ligand ) แรงยดึ เหนีย่ วระหวา งลิแกนดก ับนวิ เคลียรอ ะตอม เปนพันธะโคออรดิเนตโคเวเลนต สารท่ีจะเปนลิแกนดไดจึงตองมีอิเล็กตรอนคูโดดเดี่ยว ดังนั้นจึงเรียกสารประกอบนี้วา สารประกอบโค ออดเิ นชัน (Coordination Compound ) และจาํ นวนลิแกนดที่หอมลอมและชิดนิวเคลียร เรียกวา เลข โคออดิเนชัน (Coordination number ) ตวั อยางสารที่เปน ลิแกนดได เชน NH3 H2O CN- เปน ตน เลขโคออดิเนชัน หรือจํานวนลิแกนด มีคาไดต้ังแต 2 ถึง 8 แตที่พบมาก คือ 2 4 และ 6 ซึ่งมี รูปรางเปน เสนตรง (Linear) ทรงส่ีหนา (Tetrahedral) หรือส่ีเหลี่ยมแบนราบ (Square plana) และทรงแปดหนา (Octahedral) ตามลาํ ดบั สารประกอบเชงิ ซอ นของธาตแุ ทรนซชิ นั บางชนดิ และไอออนองคป ระกอบ 37  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 1. จงพิจารณาสารประกอบออกไซดและคลอไรดของธาตุแทรนซิชันตอไปน้ีแลวเขียนเลขออกซิเดชันของ ธาตุแทรนซิชันลงในชองวางใหถูกตอง ธาตุ Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn สารประกอบ ออกไซด Sc2O3 Ti2O3 V2O3 Cr2O3 MnO FeO CoO NiO Cu2O ZnO ไอออน (O2-) TiO2 V2O5 CrO3 MnO2 Fe2O3 Co2O3 CuO Mn2O7 เลข ออกซิเดชนั คลอไรด ScCl3 TiCl3 VCl3 CrCl2 MnCl2 FeCl2 CoCl3 NiCl2 CuCl ZnCl2 ไอออน (Cl-) TiCl2 CrCl3 MnCl3 Fe2Cl6 CuCl2 เลข ออกซิเดชนั 2. X เปน ธาตุแทรนซิชันชนดิ หนึ่ง จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุ X ในสารท่กี ําหนดใหตอไปน้ี 2.1 X ………………………..….. 2.4 KXO4 …………………………………… 2.2 XO2 ………………………… 2.5 Ba(XO4)2 ……………………………….. 2.3 X(SO4)2⋅4H2O ……………… 2.6 K2XO4 …………………………………... 3. จงหาเลขออกซเิ ดชนั ของโลหะแทรนซชิ นั ในสารประกอบหรอื ไอออนตอไปน้ี 3.1 [Cr(H2O)5Cl]SO4 …………………… 3.5 [Co(NH3)4SO4]NO3 ……………………….. 3.2 Na[Au(CN)2] ………………………. 3.6 [Ti(H2O)6]3+ ……………………………….. 3.3 ZnCrO4 …………………………….. 3.7 Na2ZnO2 …………………………………… 3.4 [Ni(CN)4]2- …………………………. 4. จงบอกสมบตั ขิ องธาตุแทรนซิชนั ท่ีแตกตา งจากโลหะหมู IA และ IIA ในคาบเดยี วกนั 38  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 5. จงเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออนตอ ไปนี้ Cr2+ ………………………………………… 5.6 Fe3+ …………………………………… Cr3+ ………………………………………… 5.7 Mn2+ …………………………………… Cu+ ………………………………………… 5.8 Sc3+ …………………………………… Cu2+ ………………………………………… 5.9 Zn2+ …………………………………… Fe2+ ………………………………………… 5. ธาตุก่ึงโลหะหรอื เมทลั ลอยด (Semimetals or Metalloids) ธาตุกึ่งโลหะ คือ ธาตุที่อยูชิดเสนแบงระหวางโลหะกับอโลหะ ซึ่งเปนเสนทึบท่ีมีลักษณะคลาย ขั้นบันได ไดแก B, Si, Ge, As, Sb, Te, PO และ At He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ตารางแสดงสมบตั ขิ องธาตกุ งึ่ โลหะ ธาตโุ ลหะ และธาตอุ โลหะ ธาตุ Mg B Si Ge As Sb Te Po At P สมบตั ิ ของแข็ง ของแข็ง ของแขง็ 2030 302 44 สถานะ ของแข็ง ของแข็ง ของแขง็ ของแขง็ ของแขง็ ของแข็ง ของแขง็ 2550 1410 937.4 358 631 450 254 337 280 จุ ด ห ล อ ม เ ห ล ว 650 2.04 2.20 2.19 (°C) -26.7 2680 2830 313 1380 990 962 -270 -72 จุดเดือด(°C) 1107 807 1.90 2.01 2.18 2.05 2.10 2.00 926 1018 EN 1.31 เปราะ -134 -119 -78.2 -103 -190 -183 - เปราะ EA (kJ/mol) +230 ไมนาํ 793 768 953 840 876 818 - ไมนาํ IE1 (kJ/mol) 744 กงึ่ โลหะ เปราะ เปราะ เปราะ เปราะ เปราะ กึง่ โลหะ อโลหะ ความเหนียว เหนยี ว นําเลก็ นอ ย นําเล็กนอย นํา นํา นําเลก็ นอย - การนาํ ไฟฟา นาํ ก่งึ โลหะ ก่งึ โลหะ กงึ่ โลหะ ก่ึงโลหะ ก่งึ โลหะ - ประเภทของธาตุ โลหะ กึ่งโลหะ 39  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ ธาตุก่ึงโลหะเปนธาตุท่ีมีสมบัติก้ํากึ่งระหวางสมบัติของโลหะกับสมบัติของอโลหะ และสวนใหญมี โครงสรางแบบโครงรางผลึกตาขาย เชน B มจี ดุ หลอมเหลว จุดเดอื ดสูงเหมือนโลหะ แตเปราะ ไมนําไฟฟาเหมือนอโลหะ Si มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงเหมือนโลหะ แตเปราะ มีคา EA เปนบวกเหมือนอโลหะ นํา ไฟฟา ไดเล็กนอ ย Ge มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูง เหมือนโลหะ นําไฟฟาไดเล็กนอย เปราะ คา EN สูง คา EA เปนลบมากเหมือนอโลหะ As จุดเดอื ด จดุ หลอมเหลวสงู นาํ ไฟฟา เหมอื นโลหะ แตเ ปราะ คา EN สูงเหมอื นอโลหะ Sb จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง นําไฟฟาได ผิวหนาเปนมันวาวเหมือนโลหะ แตคา EA เปนลบ มากและเปราะเหมือนอโลหะ เปน ตน 6. ธาตุกัมมนั ตรงั สี อองตวน อองรี แบก็ เคอเรล ( พ.ศ. 2439 ) นักเคมชี าวฝร่งั เศส เปน คนแรกท่คี นพบวาธาตบุ าง ชนิดสามารถปลอยรังสีบางชนิดออกมาได ( โดยเฉพาะธาตุท่ีมีมวลอะตอมมาก ) คือ เมื่อเขานําฟลม ถายรูปวางไวใกล ๆ เกลือโพแทสเซียมยูเรซิลซัลเฟต ( K2UO2(SO4)2 ) และมีกระดาษดําหุม ปรากฏวา เกิดรอยดําบนแผนฟลมเหมือนถูกแสง เขาจึงใหเหตุผลวา จะตองมีรังสีท่ีมีพลังงานสูงบางอยางปลอย ออกมาจากเกลือยูเรเนียมน้ี เม่ือไปกระทบกับแผนฟลมทําใหเกิดเปนสีดํา และพบวาการปลอยรังสีของ เกลือแปลผันตรงกับปริมาณของเกลือ หลังจากนั้น ปแอร กูรี และมารี กูรี ไดคนพบวา พอโลเนียม เรเดียมและทอเรียม ก็สามารถแผรังสีได เรียกปรากฏการณที่ธาตุแผรังสีออกมาไดเองอยางตอเนื่องวา กมั มันภาพรังสี ซึ่งเกิดจากการเปลย่ี นแปลงภายในนิวเคลยี สของไอโซโทปทไ่ี มเ สถียร และเรียกธาตุที่สาร มารถแผร ังสีไดวา ธาตุกัมมันตรังสี ตอมารัทเทอรฟอรดไดศึกษาเพ่ิมเติมและแสดงใหเห็นวา รังสีท่ีธาตุ กมั มันตรังสีปลอยออกมาอาจเปน รังสีแอลฟาหรืออนุภาคแอลฟา (α-particle ) รังสีบีตาหรืออนุภาค บีตา (β-particle ) และรงั สแี กมมา ( γ-ray ) รังสีแอลฟาหรืออนุภาคแอลฟา ( สัญลักษณ α หรือ 4 He ) คืออนุภาคที่มีประจุไฟฟาบวก ( 2 +2 ) มีมวลเปนส่ีเทาของอะตอมไฮโดรเจน หรือ นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม ( ฮีเลียมไอออนท่ีมีประจุ +2 ) เบนเขา หาขวั้ ลบในสนามไฟฟา มีอํานาจทะลนุ อย สามารถใชกระดาษ 1 หรือ 2 แผนกั้นได วิ่งผาน อากาศไดเ พยี ง 3-5 เซนตเิ มตร เมอื่ รงั สีแอลฟาผา นสารสามารถทําใหสารเกิดการแตกตัวเปนไอออนได ดี จงึ ทาํ ใหเสียพลังงานอยา งรวดเร็ว 40  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ รงั สีบีตาหรืออนภุ าคบีตา ( สญั ลกั ษณ β หรอื 0 e ) คอื อนภุ าคท่มี ีสมบัติเหมอื นอเิ ล็กตรอน มี −1 ประจไุ ฟฟา -1 มีมวลเทา กับมวลของอิเลก็ ตรอน มีพลังงานสูง เบนเขาหาข้ัวบวกในสนามไฟฟา มีอํานาจ ทะลุทะลวงสูงกวารังสีแอลฟาประมาณ 100 เทา สามารถผานแผนโลหะบาง ๆ ได เชน ตะกั่วหนา 1 มิลลิเมตร แผน อะลมู เิ นยี มหนา 5 มิลลิเมตร มีความเรว็ ใกลเ คยี งความเร็วแสง มอี ํานาจในการไอออไนซ นอยกวา รังสแี อลฟา รังสีแกมมา ( สัญลักษณ γ ) คือ คลื่นแมเหล็กไฟฟาท่ีมีความยาวคลื่นสั้นมาก ไมมีมวล ไมมี ประจุ ไมเบ่ียงเบนในสนามไฟฟา มีอํานาจทะลุทะลวงสูง สามารถทะลุผานแผนไม โลหะ และเนื้อเยื่อได แตถูกกน้ั ดวยคอนกรีตหรอื แผน ตะกว่ั หนาได และมีอํานาจในการไอออไนซต่ํามาก ธาตุกัมมันตรังสีสวนใหญมีเลขอะตอมมากกวา 83 พบในธรรมชาติหลายชนิด เชน U235 23920Th 92 222 Rn นอกจากน้ันยังมีการสังเคราะหธาตุกัมมันตรังสี เพ่ือใชประโยชนตาง ๆ โดยวิธีการยิงนิวเคลียส 86 ของไอโซโทปทเ่ี สถียรดว ยอนุภาคที่เหมาะสมและมีความเรว็ สงู เชน 14 N + 24He ⎯⎯→187O+11H 7 14 N คอื ธาตไุ อโซโทปทีเ่ สถยี รของไนโตรเจน 7 4 He คอื อนภุ าคแอลฟาที่ใชในการยิงเขาไปในนิวเคลียสของไนโตรเจน 2 187O คอื ธาตทุ ต่ี องการสงั เคราะห 1 H คอื โปรตอนทไ่ี ดจากการยงิ อนุภาคแอลฟาเขา ไปในนวิ เคลยี สของไนโตรเจน 1 ไอโซโทปกัมมันตรงั สีบางชนดิ จะสลายตัวตอไปจนไดไอโซโทปทีเ่ สถียร เชน 24 Mg + 24He ⎯⎯→ 0 e+1238Al ⎯⎯→1248 Si+ −10e 12 +1 ซ่งึ Al ไมเ สถียร จึงสลายตัวไปเปน Si ประโยชนของไอโซโทปกัมมันตรังสี ไอโซโทปกัมมันตรังสีสามารถนํามาใชประโยชนในหลาย ๆ ดาน เชน 2670Co ใชในการถนอมอาหารและรักษาโรคมะเร็ง 226 Ra ใช รั กษ า โรคม ะ เ ร็ง I131 ใชในการ 88 53 ติดตามเพื่อรักษาความผิดปกติของตอมไทรอยด 164C ใชคํานวณหาอายุของวัตถุโบราณหรือซากดึกดํา บรรพ และใชศึกษากลไกของการเกิดปฏิกิริยา 24 Na ใชตรว จ อั ตราการไห ลเวี ย น ของโลหิ ต ใชU238 11 92 คาํ นวณหาอายุของแร 32 P ใชศ กึ ษาความตอ งการปุยของพชื 198 Au ใชต รวจตับและไขกระดูก 15 79 41  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 6.1 การสลายตวั ของธาตุกมั มันตรงั สี เมื่อธาตุกัมมันตรังสีแผรังสีออกมาจะเกิดการสลายตัวเปนธาตุใหมหรือยังเปนธาตุเดิมอยูก็ได ข้ึนอยูก บั ชนิดของรงั สที ีแ่ ผอ อกมา 1. การแผรังสีแอลฟา จะเกิดการเปล่ียนแปลงภายในนิวเคลียส โดยมีเลขมวลลดลง 4 และเลข อะตอมลดลง 2 ทําใหเกิดเปนธาตุใหม สวนใหญเกิดกับธาตุที่มีเลขอะตอมมากกวา 82 ที่มีจํานวน นิวตรอนตอ โปรตอนไมเหมาะสม ให P = นิวเคลียสเดิม ( parent nucleus ) D = นิวเคลียสเกิดใหม ( Daughter nucleus ) เขยี นสมการแสดงการสลายตวั และแผร ังสีไดดังนี้ Z P ⎯⎯→ZA−−24D+24H + Energy A เชน U238 ⎯⎯→23940Th+ 24H 92 2. การแผรังสีบีตา เกิดกับนิวเคลียสที่มีอัตราสวนจํานวนนิวตรอนตอโปรตอนมากหรือนอย เกินไป 1. กรณี n/p มากเกินไป นวิ ตรอน ( )01n ในนวิ เคลยี สจะเปล่ียนไปเปนโปรตอน ( p)1 และให 1 อิเล็กตรอนออกมาเปนรังสีบีตา ดังน้ัน เม่ือนิวเคลียสสลายตัวและแผรังสีบีตาลบ จะเกิดนิวเคลียสใหม ดงั สมการ A P ⎯⎯→ Z A D+ −10e Z +1 เชน 23940Th ⎯⎯→29314 Pa+ −10e 2. กรณีที่ n/p นอยเกินไป โปรตอนในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเปนนิวตรอน และปลอยรังสีบีตา บวกหรือโพสิตรอน ( β+ หรือ )0 e ออกมา เม่ือนิวเคลียสสลายตัวและแผรังสีบีตาบวก จะเกิด +1 นิวเคลียสใหม ดงั สมการ A P ⎯⎯→ Z A D + +10e Z −1 เชน 13 N ⎯⎯→163C + +10e 7 42  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 3. การแผรงั สีแกมมา เกิดจากการเปลย่ี นระดับพลงั งานของนิวเคลยี สจากสถานะกระตุนกลับมา ยังสถานะพ้ืนท่ีมีระดับพลังงานต่ํากวา โดยการคายพลังงานออกมาในรูปของคล่ืนแมเหล็กไฟฟา ที่ไมมี มวล ไมม ีประจุ และไดน วิ เคลยี สเดมิ ดงั สมการ A X * ⎯⎯→ A X +γ Z Z และนิวเคลียสที่แผรังสีแอลฟาหรือบีตาแลวอาจแผรังสีแกมมาตามมาดวย ถานิวเคลียสนั้นยังอยูใน สถานะกระตุน เชน 212 Bi ⎯⎯→ 4 He+ 20881Tl * ⎯⎯→20881Tl + γ ซึ่งการสลายตัวและการแผรังสีของธาตุ 83 2 กัมมันตรังสี ถาไดนิวเคลียสใหมที่ไมเสถียร ก็จะเกิดการสลายตัวและแผรังสีตอไปจนกลายเปน นิวเคลียสท่ีเสถียร อัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีข้ึนอยูกับจํานวนนิวเคลียสในขณะเกิดการ สลายตัว และเรียกปฏิกิริยาการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีวา ปฏิกิริยานิวเคลียร และเรียกสมการที่ แสดงปฏิกิริยาวา สมการนิวเคลียร ซึ่งตองเขียนสัญลักษณของธาตุใหเปนสัญลักษณนิวเคลียรและ พิจารณาเลขอะตอม เลขมวลของสารตง้ั ตน และสารผลติ ภณั ฑใ หเ ทา กนั เชน 210 Pb ⎯⎯→ 210 Bi+ −10e 82 83 27 Al + 24He ⎯⎯→1350 P + 01n 13 การตรวจสอบการแผรังสีของสาร 1. ใชฟลมถายรูปหุมสารที่ตองการตรวจสอบวางไวในท่ีมืด แลวนําฟลมไปลาง ถาเกิดสีดําบน ฟล ม แสดงวา สารนนั้ มีการแผร ังสี 2. ใชสารทเ่ี รอื งแสงไดเมอ่ื รังสีตกกระทบ เชน ZnS มาวางใกล ๆ สารที่ตองการตรวจสอบ ถามี แสงเรืองเกิดขึน้ แสดงวาสารน้ันมกี ารแผรังสี 3. ใชเ ครอ่ื งมอื ไกเกอรมลู เลอรเ คานเตอรต รวจสอบ ซึ่งสามารถบอกปริมาณรงั สีได 4. ใชเคร่ืองวัดรังสีหองหมอก ( Cloud Chamber ) โดยอาศัยหลักการ เม่ือรังสีผานไปใน อากาศทอี่ ่ิมตัวดว ยไอนํ้า รงั สีจะไปทาํ ใหกา ซเกิดการแตกตัวเปน ไอออนข้นึ ตลอดทางท่ีรงั สีผา น และไอนํ้า ทอี่ ่ิมตัวจะเกดิ การควบแนน รอบ ๆ ไอออนเหลานัน้ ทาํ ใหเ กดิ เปน ทางขาว ๆ ตามแนวทางที่รังสผี า นไป 43  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ การตรวจสอบการแผร ังสีของสาร 1. ใชฟลมถายรูปหุมสารที่ตองการตรวจสอบวางไวในที่มืด แลวนําฟลมไปลาง ถาเกิดสีดําบน ฟลม แสดงวา สารน้ันมกี ารแผร ังสี 2. ใชส ารทเ่ี รืองแสงไดเมอ่ื รงั สีตกกระทบ เชน ZnS มาวางใกล ๆ สารท่ีตองการตรวจสอบ ถามี แสงเรอื งเกิดขึน้ แสดงวาสารนนั้ มีการแผรงั สี 3. ใชเครอ่ื งมอื ไกเกอรม ูลเลอรเคานเตอรตรวจสอบ ซงึ่ สามารถบอกปรมิ าณรงั สีได 4. ใชเครื่องวัดรังสีหองหมอก (Cloud Chamber) โดยอาศัยหลักการ เม่ือรังสีผานไปในอากาศ ที่อ่ิมตัวดวยไอน้ํา รังสีจะไปทําใหกาซเกิดการแตกตัวเปนไอออนขึ้นตลอดทางท่ีรังสีผาน และไอนํ้าที่ อม่ิ ตวั จะเกิดการควบแนนรอบ ๆ ไอออนเหลานน้ั ทําใหเกดิ เปน ทางขาว ๆ ตามแนวทางทร่ี ังสีผานไป 6.2 ครึง่ ชีวิตของธาตุ ครึ่งชีวิตของ ( Half life ) สัญลักษณ “t1 ” หมายถึง ระยะเวลาที่ปริมาณของสาร 2 กัมมันตรังสีสลายตัวเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเร่ิมตน เชน S-35 มีคร่ึงชีวิต 87 วัน ถามี S-35 อยู 8 กรัม เม่ือเวลาผานไป 87 วัน จะเหลืออยู 4 กรัม และเม่ือเวลาผานไปอีก 87 วัน จะ เหลืออยู 2 กรัม ถาเร่ิมตนจาก 1 กรัม เม่ือเวลาผานไป 87 วัน จะเหลืออยู 0.5 กรัม และเมื่อ ผา นไปอกี 87 วนั จะเหลอื อยู 0.25 กรมั , C-14 มีครงึ่ ชีวติ 5730 ป ถามี C-14 อยู 5 กรัม เม่ือเวลาผานไป 5730 ป จะเหลืออยู 2.5 กรัม และเม่ือผานไปอีก 5730 ป จะเหลืออยู 1.25 กรัม เปนตน แสดงตวั อยา งครง่ึ ชวี ติ ของไอโซโทปกมั มนั ตรงั สบี างชนดิ ไอโซโทปกมั มนั ตรงั สี ครง่ึ ชวี ติ รงั สที แ่ี ผอ อกมา U238 4.5 x 109 ป แอลฟา 92 164C 5,730 ป บตี า 60 Co 5.3 ป บีตา 27 140 Ba 12.5 วัน บีตา 56 131 I 8.1 วนั บตี า 53 140 La 40 ช่วั โมง บีตา 57 25 Na 1 วินาที บีตา 11 214 Po 1.6 x 10-4 วนิ าที แอลฟา 84 44  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ การคาํ นวณเกยี่ วกบั ครงึ่ ชวี ติ ของธาตุ ตัวอยา งท่ี 1 I – 131 มีคร่ึงชีวิต 8.1 วัน ถามี I – 131 จํานวน 30 กรัม จะตองท้ิงไวนานก่ีวัน จึงจะเหลือ 1.875 กรมั วธิ ีทาํ I – 131 จํานวน 30 g ⎯8.1⎯วนั→ 15 g ⎯8.1⎯วัน→ 7.5 g ⎯8.1⎯วัน→ 3.75 ⎯8.1⎯วนั→ 1.875 g ∴ ตอ งทงิ้ I – 131 ไวเ ปน เวลา = 8.1 x 4 = 32.4 วนั ตวั อยางท่ี 2 ไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดหน่ึงจํานวน 40 กรัม เม่ือท้ิงไว 60 วันปรากฏวาเหลืออยู 1.25 กรมั ไอโซโทปกัมมันตรังสีนม้ี ีครึง่ ชีวิตเทาใด วิธที ํา 40g ⎯→1 20 g ⎯→2 10g ⎯→3 5g ⎯→4 2.5g ⎯→5 1.25g 5t1 = 60 2 t1 60 = 5 = 12 วนั 2 ∴ ไอโซโทปกมั มันตรงั สีชนดิ น้มี ีคร่งึ ชีวิต = 12 วัน 45  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ 4.6.3 ปฏกิ ริ ยิ านวิ เคลยี ร เปนปฏิกิริยาที่เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอม แลวไดนิวเคลียสของธาตุใหม เกิดขึน้ และใหพลังงานจํานวนมหาศาลออกมา แบง เปน 2 ประเภท คอื 1. ปฏิกิริยาฟชชัน ( Fission reaction ) คือปฏิกิริยานิวเคลียรที่เกิดขึ้นเน่ืองจากการยิง อนุภาคนิวตรอนเขาไปยงั นวิ เคลียสของธาตหุ นัก แลวทําใหนิวเคลียสแตกออกเปนนิวเคลียสที่เล็กลงสอง สวนพรอมกับใหอนุภาคนิวตรอนออกมา 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา เชน เมื่อยิง อนุภาคนิวตรอนไปยังนิวเคลียสของ 238 U นิวตรอนที่เกิดขึ้น 2-3 ตัว ซึ่งมีพลังงานสูงจะวิ่งไปชน 92 นิวเคลียสของอะตอมท่ีอยูใกลเคียง ทําใหเกิดปฏิกิริยาตอเน่ืองไปเปนลูกโซ ซึ่งเรียกวา ปฏิกิริยา ลูกโซ ซงึ่ ทาํ ใหไดพ ลงั งานมหาศาล ปฏิกิริยาลูกโซนี้ถาไมมีการควบคุม จะเกิดปฏิกิริยารุนแรงท่ีเรียกวา ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพ่ือควบคุมปฏิกิริยาลูกโซไมใหเกิดรุนแรง นักวิทยาศาสตรจึงไดสรางเตาปฏิกรณ ปรมาณู เตาปฏิกรณปรมาณูสามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาไดโดยการควบคุมปริมาณนิวตรอนท่ี เกิดขึ้นไมใหมากเกินไป และหนวงการเคลื่อนท่ีของนิวตรอนใหชาลง เพื่อใหอัตราการเกิดปฏิกิริยาชา ลง สวนท่ีทาํ หนา ท่คี วบคุมการเคลอื่ นท่ขี องนิวตรอนใหชาลงในเตาปฏิกรณปรมาณู เรียกวา มอเดอเร เตอรหรือตัวชะลอความเร็ว ซ่ึงทําดวยแกรไฟต หรือ Heavy water (D2O) สวนท่ีทําหนาที่ควบคุม ปริมาณนิวตรอนท่ีเกิดข้ึนไมไดมากเกินไปหรือควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาลูกโซในเตาปฏิกรณปรมาณู มาใชประโยชนในทางสันติ เชน ใชในการผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีสําหรับใชในการแพทย การเกษตร และอุตสาหกรรม สวนพลังงานความรอนท่ีไดจากปฏิกิริยาฟชชันที่ถูกควบคุมสามารถนําไปใชผลิต กระแสไฟฟาได 2. ปฏกิ ริ ยิ าฟว ชนั (Fussion reaction) คอื ปฏกิ ิรยิ านิวเคลียรทีน่ วิ เคลยี สของธาตเุ บา หลอมรวมกันเขาเปน นิวเคลียสทีห่ นักกวา และมีการปลอ ยพลงั งานนิวเคลยี รออกมา ( พลังงานเกดิ ข้ึน เกดิ จากมวลสว นหน่ึงท่หี ายไป ) พลังงานจากปฏกิ ริ ิยานวิ เคลียรฟ ว ชันมีคา มากกวาพลังงานจาก ปฏกิ ริ ยิ านิวเคลยี รฟ ชชันเมอื่ เปรยี บจากมวลสวนทีเ่ ขาทําปฏกิ ริ ยิ า ปฏิกิรยิ าฟวชนั ที่รจู ักกันในนาม ลกู ระเบดิ ไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) คอื ปฏกิ ริ ยิ าดังน้ี 2 H+ 1 H → 4 He+ 1 n+พลงั งาน เชื่อ 1 3 2 0 กนั วา พลังงานจากดวงอาทิตยเกดิ จากปฏกิ ริ ิยานวิ เคลยี รฟ วชนั คอื นิวเคลยี สของไฮโดรเจน 4 ตัว หลอมรวมกันไดน ิวเคลยี สของฮเี ลยี ม อนุภาคโพสติ รอน มมี วลสวนหนึ่งหายไป มวลสวนหายไป 46  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ เปลย่ี นไปเปน พลังงานจาํ นวนมหาศาล 4 1 H → 4 He+2+ 0 e+พลงั งาน ปฏกิ ริ ิยานิวเคลียรฟ วชันจะ 1 2 1 เกิดขน้ึ ไดจ ะตอ งใชค วามรอ นเร่มิ ตน สงู มาก เพ่ือเอาชนะแรงผลกั ระหวางนวิ เคลียสท่จี ะเขา รวมตวั กนั ประมาณกนั วา จะตอ งมอี ณุ หภูมิถงึ 2 x 108 °C ความรอ นอาจไดจ ากปฏกิ ิรยิ าฟชชนั เชน ระเบิด ไฮโดรเจนจะตองใชความรอ นจากระเบดิ ปรมาณูเปน ตวั จุดชนวน 4.6.4 เทคโนโลยที เ่ี กยี่ วขอ งกบั การใชส ารกมั มนั ตรงั สี สารกมั มันตรังสี สามารถนาํ ไปใชป ระโยชนในหลายๆ ดา น ดังน้ี 1. ดานธรณีวิทยา มีการใช C-14 คํานวณหาอายุของวัตถุโบราณ หรืออายุของซากดึกดํา บรรพซ่ึงหาไดดังน้ี ในบรรยากาศมี C-14 ซ่ึงเกิดจากไนโตรเจนรวมตัวกับนิวตรอนจากรังสีคอสมิก เกิดปฏิกิริยาดังน้ี 14 N + 1 n → 14 C+ 1 H C-14 ที่เกิดข้ึน จะทําปฏิกิริยากับกาซออกซิเจน 7 0 6 1 กลายเปน 14CO2 ซ่ึงอยูปนกับ 12CO2 ดังนั้นในอากาศที่หายใจเขาไปจึงมี 14CO2 ปะปนอยูดวย และ 14CO2 ที่เกดิ ขน้ึ นพี้ ชื ไมไ ปในกระบวนการสงั เคราะหแสงดว ยสตั วกนิ พชื คนกินสตั วแ ละพืชในขณะที่ พชื หรอื สตั วย งั มีชีวิตอยู C-14 จะถูกรับเขาไปและขับออกตลอดเวลา ทําใหปริมาณ C-14 ในส่ิงมีชีวิต มีปริมาณคงที่ เมื่อส่ิงมีชีวิตตายลง การรับC-14 เขาสูรางกายก็จะสิ้นสุดลง และ C-14 มีการ สลายตัวทําใหปริมาณ C-14 มีปริมาณลดลงเร่ือย ๆ ตามคร่ึงชีวิตของ C-14 ซึ่งเทากับ 5730 ป ดังน้ันถาทราบอัตราการสลายตัวของ C-14 ในขณะที่ยังมีชีวิตอยูและทราบอัตราการสลายตัวในขณะท่ี ตองการคํานวณอายุวัตถุนั้น ก็สามารถทํานายอายุได เชน ซากสัตวโบราณชนิดหนึ่งมีอัตราการ สลายตัวของ C-14 ลดลงไปครึ่งหนึ่งจากของเดิมขณะท่ียังมีชีวิตอยู เน่ืองจาก C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ป จงึ อาจสรปุ ไดว า ซากสตั วโบราณชนดิ นั้นมีอายปุ ระมาณ 5730 ป 2. ดานการแพทย เชน ใช 131 I ใชศึกษาความผิดปกติของตอมไธรอยด 24 Na ใช 53 11 ตรวจอัตราการไหลเวียนของโลหิต 198 Au ใชตรวจตับและไขกระดูก 9493Tc ใชตรวจหัวใจ ตับ ปอด 79 2670Co และ 226 Ra ใชร กั ษาโรคมะเร็ง เปน ตน 88 3. ดานเกษตรกรรม มีการใชธาตุกัมมันตรังสีติดตามระยะเวลาหมุนเวียนแรธาตุในพืชโดย เริ่มตนจากการดูดซึมรากจนกระท่ังถึงการคายออกท่ีใบ หรือใชศึกษาความตองการแรธาตุของพืช เชน ใช 32 P ศึกษาวา พืชตอ งการเอาไปใชใ นสว นใดบาง เปน ตน นอกจากนั้นยังมกี ารใชรงั สใี นการปรับปรุง 15 47  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบ เมล็ดพันธุพืชใหไดพันธุกรรมตามตองการ โดยการนําเมล็ดพันธุพืชมาปรับปรุงเมล็ดพันธุพืชใหได พนั ธกุ รรมตามตอ งการ โดยการนาํ เมล็ดพันธพุ ืชมาอาบรังสนี วิ ตรอนเพอื่ ใหกลายพนั ธุ 4. ดานอุตสาหกรรม มีการใชไอโซโทปกัมมันตรังสีตรวจหารอยตําหนิในโลหะ เชน ใช ตรวจหารอยแตกราวของโลหะ มีการนําสารกัมมันตรังสีของหินและดินที่เจาะขึ้นมา ใชตรวจสอบวาได ขุดเจาะลงไปถึงไหนแลว โดยการตรวจสอบกัมมันตรังสีของหินและดินที่เจาะขึ้นมา ใชตรวจหารอยรั่ว ของทอขนสงของเหลว เชน นํ้ามัน โดยผสมไอโซโทปกัมมันตรังสีกับของเหลวที่จะสงไปตามทอแลว ติดตามวัดการแผรังสี ใชวัดความหนาของวัตถุ เชน ความหนาของแผนโลหะ กระดาษ พลาสติก เนื่องจากรังสีแตละชนิดมีอํานาจทะลุผานวัตถุไดไมเทากัน ดังนั้นเม่ือผานรังสีไปยังแผนวัตถุแลววัด ความสามารถในการดูดซับรังสีของวัตถุนั้นดวยเครื่องไกเกอรมูลเลอรเคารเตอร เปรียบเทียบจํานวน นับกบั ตารางขอมูลก็จะทําใหทราบความหนาของวัตถุไดหรือใชควบคุมความหนาของวัตถุใหเทากันได ใช เปน สารตดิ ตามกลไกการเกิดพลาสติกและเสนใยสังเคราะห เกี่ยวกับอุตสาหกรรมการทําอัญมณมี กี ารใช รงั สีฉายไปบนอัญมณี เพ่ือใหอญั มณีเปลย่ี นสี จะทาํ ใหอ ัญมณมี ีสสี นั สวยงามขึน้ มรี าคาแพงขนึ้ 5. ดานการถนอมอาหาร ใชรังสีแกมมาที่ไดจาก 60 Co ในการถนอมอาหารใหมีอายุ 27 ยาวนานขนึ้ เพราะรงั สแี กมมาจะชว ยทําลายแบคทีเรียและรงั สแี กมมาจะไมต กคางในอาหารอีกดว ย 6. ดานวิเคราะหว จิ ยั มีการใชธาตุกัมมันตรงั สีศึกษากลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี เชน ศกึ ษา วา ปฏกิ ริ ิยาเคมีผนั กลบั ไดห รอื ไม หรอื ศึกษาปฏิกิริยาเคมีหนึง่ เกิดข้นึ อยา งไร เกิดขนึ้ กี่ขัน้ เปนตน ตัวอยาง การเผาหินปูน ( CaCO3 ) ในภาชนะปดจะไดแคลเซียมออกไซด ( CaO ) และกาซ คารบอนไดออกไซด ( CO2 ) ปรากฏวาไมสามารถเผาให CaCO3 สลายตัวหมดได เน่ืองจาก CaO ทําปฏิกิริยากับ CO2 กลับไปเปน CaCO3 ไดอีก ทราบไดเน่ืองจากเมื่อเติม CO2 ที่มี C-14 ซ่ึง เปน ไอโซโทปกัมมันตรงั สีปรากฏวา เกิด CaCO3 ท่มี ี C-14 แสดงวาการเผา CaCO3 ทไ่ี มหมดเพราะ เปนปฏกิ ริ ยิ าผนั กลับได แบบฝึ กหดั 1. จงเขียนสัญลกั ษณน วิ เคลยี รของอนภุ าคตอไปน้ี ข. อนุภาคบตี า..................................... 1.1 อนุภาคแอลฟา.......................... 48  

เคมี (ครแู นน) สมบตั ขิ องธาตแุ ละสารประกอบ 1.3 อนภุ าคโพซติ อน............................... 2. ธาตุใดตอไปนไี้ มม ไี อโซโทปทเ่ี สถียรในธรรมชาติ 2.1 แฟรนเซยี ม................................................. 2.5 คารบอน ............................................ 2.2 นีอออน ..................................................... 2.6 ทอเรยี ม ............................................. 2.3 ตะกั่ว ....................................................... 2.7 เรเดียม .............................................. 2.4 โซเดยี ม .................................................. 2.8 พอโลเนยี ม ........................................ 3. จงเขยี นสมการตอไปนใ้ี หสมบรู ณ 27 0 ………………… + +1 e 3.1 14 Si 3.2 66 Cu 66 Zn + ……………………… 29 30 27 4 30 3.3 13 Al + 2 He 14 Si + ……………………… 14 13 3.4 6 C 6 C + ………………………. 226 226 3.5 89 Ac 88 Ra + ……………………. 226 222 3.6 89 Ac 87 Fr + ……………………. 4. ไอโอดนี -131 มคี รึง่ ชีวติ 8 วัน จํานวน 10 g เมอื่ เวลาผา นไปกีว่ ันจงึ จะมไี อโอดีน -131 เหลอื 2.5 g ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 49