สัปดาห์ที่ 15 สมบัติและประโยชน์ของออกไซด์

สมบตั แิ ละประโยขน์ของออกไซด์อาจารย์วราภรณ์ บุญยรัตน์

Increasing reactivity

Increasing reactivity

B เป็นก่ึงโลหะ



Bismuth(Bi)Arsenic(As) Antimony(Sb)ตวั อย่างออกไซด์: N2O, NO2, N2O4, N2O5, P4O6, P4O10

Group 6A ElementsOxygen (O) Sulphur (S) Selenium (Se) Tellurium(Te) Polonium (Po)ตวั อย่างออกไซด์: SO2, SO3 H2SO4(aq)SO3(s) + H2O(l)

Increasing reactivity

Group 8A Elements

ธาตุกงึ่ โลหะ 13 14 15 16 17 B C N O F Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Al Si P S ClAluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Ga Ge As Se Br Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine In Sn Sb Te I Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Tl Pb Bi Po At Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine

ก๊าซเฉื่อยก๊าซเฉ่ือยหรือก๊าซมีตระกลู ( inert gas or noble gas) หมายถึง ธาตุที่ไม่ทาปฏิกิริยากบัธาตุอื่น ๆ ซ่ึงมีท้งั หมด 6 ธาตุ ตือ He, Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn* ก๊าซเฉ่ือย 1 อะตอม เท่ากบั 1 โมเลกลุ* ปนอยกู่ บั อากาศประมาณร้อยละ 1 โดยปริมาตร พบวา่ มีAr อยมู่ ากท่สี ดุ คอื ประมาณร้อยละ 96.6 ของก๊าซเฉ่ือยทงั้ หมด* ความวอ่ งไวในการเกิดปฏกิ ริ ิยา Xe > Kr > Ar > Ne > Heสว่ น Rn เป็นธาตกุ มั มนั ตรังสี พบวา่ Xe และ Kr สามารถทาปฏิกริ ิยากบั F2 และ O2 ได้

ประโยชน์ของก๊าซเฉ่ือย1. ก๊าซฮีเลยี ม (He): เป็นกา๊ ซท่ีมีมวลโมเลกลุ นอ้ ย ไม่ติดไฟจึงใชบ้ รรจุบลั ลูนแทนกา๊ ซไฮโดรเจนและใชผ้ สมกบั กา๊ ซออกซิเจนในอตั ราส่วน 4 ต่อ 1 โดยปริมาตร เพ่ือใชใ้ นการหายใจสาหรับผทู้ ่ีลงไปทางานในทะเลลึก2. ก๊าซนีออน (Ne): ใชบ้ รรจุในหลอดไฟโฆษณาใหห้ ลอดไฟสีแดงเขม้3. ก๊าซอาร์กอน (Ar): ใชเ้ ป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟฟ้าเพอ่ื ใหไ้ สห้ ลอดมีอายกุ ารใชง้ านนานมากข้ึนใชบ้ รรจุในหลอดไฟโฆษณาเพ่ือใหแ้ สงสีม่วงสีน้าเงิน และใชใ้ นอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะ4. ก๊าซคริปทอน (Kr): ใชใ้ นหลอดไฟแฟลชสาหรับการถ่ายรูปดว้ ยความเร็วสูง5. ซีนอน (Xe): เป็นก๊าซท่ีช่วยใหส้ ลบ แต่มีราคาแพงมาก6. เรดอน (Rn): ใชร้ ักษาโรคมะเร็ง

Diatomic Elements

สมบตั ิของสารประกอบของธาตตุ ามคาบ1.ความเป็นกรดของสารประกอบเพมิ่ ข้ึนจากซา้ ยไปขวา2. ความเป็นเบสของสารประกอบเพ่ิมข้ึนจากบนลงล่าง3. ธาตุหมู่ IA IIA และ IIIA เม่ือเกิดเป็นสารประกอบจะมีออกซิเดชนั ไดเ้ พยี งคา่ เดียว คือ +1 +2 และ+3 ตามลาดบั4. ธาตุหมู่ IVA VA และ VIIA เมื่อเกิดเป็นสารประกอบจะมีออกซิเดชนั ไดห้ ลายคา่5. สารประกอบคลอไรดข์ องธาตุหมู่ IA IIA มีสมบตั ิเป็นกลาง ยกเวน้ BeCl2 มีสมบตั ิเป็นกรด ส่วนสารประกอบคลอไรดข์ องธาตุหมู่ IIIA ถึง VIIA มีสมบตั ิเป็นกรด6. สารประกอบคลอไรดท์ ่ีไม่ละลายน้าไดแ้ ก่ CCl4 , NCl37. เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาของสารประกอบคลอไรดก์ บั น้าไดด้ งั น้ี PCl5 + 4H2O → H3PO4 + 5HCl SiCl4 + 2H2O → SiO2 + 4HCl

สมบตั ิของสารประกอบคลอไรด์ของธาตตุ ามคาบ1. สารประกอบคลอไรดข์ องธาตุหมู่ IA IIA มีสมบตั ิเป็นกลาง ยกเวน้ BeCl2 มีสมบตั ิเป็นกรด ส่วนสารประกอบคลอไรดข์ องธาตุหมู่ IIIA ถึง VIIA มีสมบตั ิเป็นกรด2. สารประกอบคลอไรดท์ ่ีไม่ละลายน้าไดแ้ ก่ CCl4 , NCl33. เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาของสารประกอบคลอไรดก์ บั น้าไดด้ งั น้ี PCl5 + 4H2O → H3PO4 + 5HCl SiCl4 + 2H2O → SiO2 + 4HCl

สารประกอบคลอไรด์ท่ีควรรู้จกั•CaCl2 ใชใ้ นเครื่องทาความเยน็ ในอตุ สาหกรรมหอ้ งเยน็ ใชท้ าฝนเทียม•KCl ใชท้ าป๋ ุย•NH4Cl ใชเ้ ป็นอิเลก็ โทรไลตข์ องเซลลถ์ ่านไฟฉาย ใชเ้ ป็นน้าประสานดีบุก•ปูนคลอรีน ใชเ้ ป็นสารฟอกสีหรือฟอกขาวเยอื่ กระดาษ ใชฆ้ ่าแบคทีเรียในน้าประปาและในสระวา่ ยน้า•DDT และดีลดริน ใชเ้ ป็นยาฆ่าแมลง กาจดั ศตั รูพืช•เกลือแกง ใชป้ รุงแต่งอาหาร ถนอมอาหาร และใชเ้ ป็นสารต้งั ตน้ ในการผลิต NaHCO3(โซดาทาขนม) Na2CO3 (โซดาแอช) NaOH (โซดาไฟ) และ HCl นอกจากน้ียงั ใชล้ ะลายน้าแขง็ ในหิมะ•CCl4 และ CHCl3 ใชเ้ ป็นตวั ทาละลายในการสกดั สารอินทรีย์

สมบตั ิของสารประกอบออกไซด์ของธาตตุ ามคาบ1. สารประกอบออกไซด์ของธาตหุ มู่ IA IIA ละลายนา้ ได้สารละลายที่มีฤทธ์ิเป็นเบส ยกเว้น BeO ไมล่ ะลายนา้2. สารประกอบออกไซด์ของธาตหุ มู่ IIIA ถึง VIIA ละลายนา้ ได้สารละลายท่ีมีฤทธ์ิเป็นกรด ยกเว้น Al2O3 และ SiO2 ไมล่ ะลายนา้3. เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาของสารประกอบออกไซด์เมื่อละลายนา้ ได้ดงั นี ้Li2O(s) + H2O(l) → 2LiOH(aq) (เบส)CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) (เบส)CO2(g) + H2O(l) → H2CO3(aq) (กรด)SO2(g) + H2O(l) → H2SO3 (aq) (กรด)

สมบตั ขิ องสารประกอบออกไซด์ของธาตตุ ามคาบ4. ออกไซด์ท่ีไม่ละลายนา้ อธิบายได้ดงั นี ้ ก. ถ้าทาปฏกิ ริ ิยากบั กรดได้ แสดงวา่ ออกไซด์นนั้ มีสมบตั ิเป็นเบส เชน่ MgO ละลายนา้ ได้ เลก็ น้อยและทาปฏิกิริยากบั กรดได้ดงั สมการ MgO(s) + H2SO4(aq) → MgSO4 (aq) + H2O(l) ข. ถ้าทาปฏิกริ ิยากบั เบสได้ แสดงวา่ ออกไซด์นนั้ มีสมบตั ิเป็นกรด เช่น SiO2(s) + 2NaOH(aq) → NaSiO3 (aq) + H2O(l) ค. ถ้าทาปฏกิ ริ ิยาได้ทงั้ กรดและเบส แสดงวา่ มีสมบตั ิเป็นได้ทงั้ กรดและเบส เช่น BeO(s) + 2NaOH(aq) + H2O(l) → Be(OH)2-4 (aq) + 2Na+(aq) BeO(s) + 2HCl(aq) → BeCl2 (aq) + H2O(l)

สารประกอบออกไซด์ทคี่ วรรู้จกั•CO2 เกิดจากการเผาไหม้ของเชืเ้พลงิ และการเผาผลาญอาหารของสง่ิ มีชีวิต การเพิ่มขนึ ้ ของCO2 ทาให้อณุ หภมู ิของบรรยาการสงู ขนึ ้ ทาให้เกิดปรากฎการเรือนกระจก •CO2 ใช้เป็นสารตงั้ ต้นในกระบวนการสงั เคราะห์ด้วยแสงของพืช •ใช้ผลติ ป๋ ยุ ยเู รีย ใช้ผลติ นา้ อดั ลม นา้ โซดา ใช้ดบั เพลงิ •ใช้ในย้งุ เก็บเมลด็ ธญั พืชเพอ่ื ปอ้ งกนั การงอก ทานา้ แข็งแห้งเพื่อใช้เก็บอาหาร

สารประกอบออกไซด์ทค่ี วรรู้จกั• CO, SO2, NO และ NO2 จดั เป็นก๊าซพษิ เป็นอนั ตรายต่อระบบหายใจ ทาใหเ้ กิดหมอกควนั พษิ เกิดฝนกรด•CO(g) + H2(g) เรียกวา่ water gas•CO(g) + N2(g) เรียกวา่ producer gas•CO(g) ใชเ้ ป็นตวั รีดิวซ์ในการถลงุ โลหะ•SO2(g) ใชใ้ นการฟอกสีและฆ่าเช้ือรา•แร่ดีบุกคือ แร่แคสซิเทอไรต์ (SnO2)•แร่เหลก็ คือ แร่ฮีมาไทต์ (Fe2O3)•SiO2 หรือซิลิกา เกิดในธรรมชาติเป็นผลึกรูปต่าง ๆ บางชนิดสวยงาม บางชนิดแขง็ มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง ใชท้ าเคร่ืองประดบั สารขดั โลหะกระดาษทราย สารช่วยกรองในเคร่ืองกรองน้า ทาแกว้ กระจก และเลนส์

จดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดของสารประกอบของธาตตุ ามคาบ* แนวโนม้ จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารประกอบคลอไรดข์ องธาตใุ นคาบที่ 2 และคาบท่ี 3 จะลดลงจากซา้ ยไปขวา เพราะคลอไรดข์ องโลหะเป็นสารประกอบไอออนิกส่วนคลอไรดข์ องอโลหะสารประกอบโคเวเลนต์* จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารประกอบออกไซดข์ องโลหะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงเพราะสารประกอบเหล่าน้ีเป็นสารประกอบไอออนิก มีแรงยดึ เหนี่ยวระหวา่ งไอออนบวกกบั ไอออนลบเกิดข้ึนต่อเน่ืองกนั ทว่ั ท้งั สาร ส่วนสารประกอบออกไซดข์ องอโลหะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่า เพราะแรงยดึ เหนี่ยวระหวา่ งโมเลกลุ เหล่าน้ีคือแรงแวนเดอร์วาส์ล การทาใหส้ ารระเหยหรือกลายเป็นไอจึงใชพ้ ลงั งานต่า

ปฏกิ ิริยาของธาตแุ ละสารประกอบตามหมู่• โลหะหมู่ IA และ IIA ทาปฏิกิริยากบั น้าไดส้ ารละลายเบสและกา๊ ซไฮโดรเจน โดย โลหะหมู่ IA จะเกิดปฏิริยากบั น้าไดด้ งั สมการ2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)• โลหะหมู่ IIA จะทาปฏิริยากบั น้าร้อนไดด้ ีกวา่ น้าเยน็Mg(s) + 2H2O(l) ร้อน Mg(OH)2(aq) + H2(g) →• โลหะหมู่ IIIA ไม่ทาปฏิริยากบั ท้งั น้าร้อนและน้าเยน็ Al(s) + H2O(l)ร้อน→,เยน็ ไม่เกิดปฏิกิริยาหรือเกิดชา้ มาก { 2Al(OH)3(aq) + 3H2(g)}** สรุปความวอ่ งไวในการทาปฏิกิริยากบั นา้ ได้ดงั นี ้ ธาตหุ มู่ IA > หมู่ IIA > หมู่ IIIA

การละลายนา้ ของสารประกอบธาตหุ มู่ IA และ IIAสารประกอบ ธาตุ ตวั อย่างสารประกอบ หมู่ IA หมู่ IIA คลอไรด์ หมู่ IA หมู่ IIA ไนเตรต  ซัลเฟต LiCl , NaCl MgCl2 , CaCl2 , BaCl2  LiNO3 , KNO3 Ca(NO3)2 , Ba(NO3)2 คาร์บอเนต Na2SO4 , K2SO4 ไฮโดรเจน  CaSO4 , BaSO4 ฟอสเฟต ยกเว้น MgSO4 Li2CO3 , Na2CO3 MgCO3 , CaCO3 Na2HPO4 , K2HPO4 MgHPO4 , BaHPO4  

ธาตหุ มู่ VIIA เรียกวา่ ธาตแุ ฮโลเจน (halogen) ผลการเปลย่ี นแปลงที่สังเกตได้ในช้ัน CCl4สารละลาย สารละลายคลอรีนใน สารละลายโบรมนี ใน สารละลายไอโอดนี ใน CCl4 ( ใสไม่มีสี ) CCl4 ( สีส้ม ) CCl4 (ชมพแู กมม่วง)KCl ไม่มสี ี สีส้ ม สีชมพูแกมม่วงKBr สีส้ม สีส้ม สีชมพแู กมม่วงKI สีชมพูแกมม่วง สีชมพูแกมม่วง สีชมพแู กมม่วง Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2 สาหรับ I2 ไม่ทาปฏิกิริยากบั Cl- และ Br- Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 I2 + KCl → ไม่เกิดปฏกิ ิริยาBr2 ทาปฏิกิริยากบั I- ได้ ดงั สมการ I2 + KBr → ไมเ่ กิดปฏิกริ ิยา Br2 + 2KI → 2KBr + I2

ธาตหุ มู่ VIIA เรียกวา่ ธาตแุ ฮโลเจน (halogen)F ความสามารถในการทาปฏิกริ ิยาของธาตหุ มู่ VIIA จะลดลงตามลาดบั จากบนลงCl ลา่ ง โดยธาตทุ ี่อยตู่ อนบนสามารถทาปฏิกริ ิยากบั สารประกอบเฮไลด์ของธาตใุ น หมเู่ ดียวกนั ท่ีอยตู่ อนลา่ งได้Br I แสดงวา่At ตวั ออกซไิ ดส์ (เกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั ) : Cl2 > Br2 > I2 ตวั รีดิวซ์ (เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั ) : Cl- > Br- > I-ธาตหุ มู่ VIIA ทาปฏิกิริยากบั สารอน่ื ๆ เกิดสารประกอบได้หลายชนิดเช่น NaCl, HF, NaClO

ตาแหนง่ ของธาตุ H ในตารางธาตุธาตุ H อาจมีลกั ษณะคลา้ ยกบั ธาตุในหมู่ IA และหมู่ VIIA ไดด้ ว้ ย ดงั ขอ้เปรียบเทียบดงั น้ีคือ สมบัติ ไฮโดรเจน ธาตุหมู่ IA ธาตุหมู่ VIIAเวเลนตอ์ ิเลก็ ตรอน 1 1 7จานวนอะตอมในโมเลกลุ 2 ไม่แน่นอน 2เลขออกซิเดชนั ในสารประกอบ -1, +1 -1,+1, +3, +5, +7การนาไฟฟ้าในสถานะของแขง็ ไม่นาไฟฟ้า +1 ไม่นาไฟฟ้าIE1 (kJ/mol) 1318 นาไฟฟ้า 1015-1687EN 2.1 382-526 4.2 - 2.2 1.0 - 0.7ดงั นนั้ จงึ จดั H ไว้ตา่ งหาก คาบเก่ียวระหวา่ ง หมู่ IA และหมู่ VIIA