โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ

โ ค ร ง ส ร้ า ง อ ะ ต อ ม แ ล ะ ต า ร า ง ธ า ตุ

สาระสำคัญ อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุไม่สามารถมองได้ด้วยตาเปล่า การศึกษา โครงสร้างอะตอมนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองอะตอมและตั้งทฤษฎีเพื่อ อธิบายสิ่งที่ค้นพบจากการทดลอง ต่อจากนั้น มีการพัฒนาแบบจำลองอะตอม เนื่องจากมีการทดลองค้นพบสิ่งใหม่ในอะตอมที่แบบจำลองอะตอมเดิมไม่สามารถ อธิบายได้ ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พบว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โดยโปรตอนและนิวตรอนจะอยู่ใน นิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เป็นชั้นอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้นๆ ซึ่งแต่ละ ชั้นจะมีอิเล็กตรอนสูงสุดได้ตามสูตร 2n2 ส่วนอิเล็กตรอนวงนอกสุดมีได้ไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน นักวิทยาศาสตร์ได้จัดธาตุให้เป็นหมวดหมู่และอยู่ในรูปของตารางเรียกว่า ตารางธาตุ เพื่อให้สะดวกในการศึกษา โดยจัดธาตุที่มีสมบัติและลักษณะที่เหมือน กันไว้ด้วยกันเป็นกลุ่ม ในปัจจุบันตารางธาตุแบ่งออกเป็น 8 หมู่ และ 7 คาบ

เรื่องที่จะศึกษา 6.1 โครงสร้างอะตอม 6.2 ตารางธาตุ จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1.อธิบายแบบจำลองอะตอมแบบต่างๆ ได้ 2.บอกอนุภาคมูลฐานของอะตอมได้ 3.บอกสัญลักษณ์ธาตุได้ 4.บอกส่วนประกอบของสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้ 5.คำนวณหาอนุภาคมูลฐานของอะตอมจากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้ 6.บอกความหมายของไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์ได้ 7.อธิบายการจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุได้ 8.บอกความหมายของตารางธาตุได้ 9.อธิบายการจัดตารางธาตุได้ 10.บอกสมบัติของธาตุในตารางธาตุได้ 11.มีคุณธรรม จริยธรรม และลักษณะที่พึงประสงค์โดยบูรณาการปรัชญา เศรษฐกิจพอเพียง

6.1 โครงสร้างอะตอม แบบจําลองอะตอมเป็นมโนภาพที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้น โดยใช้ข้อมูลที่ได้จาก การทดลองเพื่ออธิบายสมมติฐานที่ตั้งขึ้นแบบจําลองอะตอมที่สร้างขึ้นมานั้น สามารถปรับปรุงและพัฒนาได้ เมื่อพบข้อมูลใหม่ที่แบบจําลองเดิมไม่สามารถ อธิบายได้ 6.1.1 แบบจำลองอะตอม (Atomic model) นักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ดิโมคริตุส (Democritus) เชื่อว่าเมื่อย่อยสารลง เรื่อยๆจะได้ส่วนที่เล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถทําให้เล็กลงกว่าเดิมได้อีก และเรียก อนุภาคที่เล็กที่สุดว่า “อะตอม” (atom มาจากภาษากรีกคําว่า atomos แปลว่า แบ่งแยกอีกไม่ได้) และอนุภาคที่เล็กที่สุดของแต่ละธาตุต่างกัน จึงทําให้สมบัติ ต่างๆของแต่ละธาตุต่างกันไปด้วย แต่ความเชื่อนี้ไม่ได้รับการยอมรับจากนัก ปราชญ์ ที่มีชื่อเสียงในสมัยนั้น (Plato และ Aristotle) 6.1.1.1 แบบจำลองอะตอมของดอลตัน ภาพที่ 6.1 : แบบจำลองอะตอมของดอลตัน ที่มา : http://www.proton.rmutphysics.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559

ในปีพ.ศ. 2346 (ค.ศ. 1803) เซอร์จอห์น ดอลตัน (John Dalton)นัก วิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ได้เสนอทฤษฎีอะตอมเพื่อใช้อธิบายเกี่ยวกับการ เปลี่ยนแปลงของสารก่อนและหลังทำปฏิกิริยา รวมทั้งอัตราส่วนโดยมวลของธาตุ ที่รวมกันเป็นสารประกอบ ซึ่งสรุปได้ดังนี้ 1. ธาตุประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่สุดเรียกว่า “อะตอม” มีลักษณะ เป็นทรงกลมไม่สามารถแบ่งแยกได้อีก จะสร้างขึ้นใหม่และทำให้สูญหายไปไม่ได้ 2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีสมบัติเหมือนกัน มีมวลเท่ากัน แต่จะ มีสมบัติต่างจากอะตอมของธาตุอื่น 3. สารประกอบที่เกิดจากอะตอมของธาตุต่างชนิดทำปฏิกิริยากันใน อัตราส่วนที่เป็น ทฤษฏีอะตอมของดอลตันใช้อธิบายลักษณะและสมบัติของอะตอมได้เพียงระดับ หนึ่งต่อมามีนักวิทยาศาสตร์ค้นพบข้อมูลที่ไม่สอดคล้องกับทฤษฎีอะตอมของดอล ตัน เช่น พบว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคย่อยๆและอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน อาจมีมวลแตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีบางเรื่องที่ใช้แนวคิดของดอลตันอธิบายไม่ ได้ เช่น ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทดดังนั้นนักวิทยาศาสตร์คนต่อๆ มาจึงได้พยายามค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อสร้างแบบจำลองอะตอมขึ้นใหม่ 6.1.1.2 แบบจำลองอะตอมของทอมสัน ใน ปี พ.ศ.2429 (ค.ศ.1886) ออยเกินโกลด์ซไตน์ (Eugen Goldstein) นัก วิทยาศาสตร์ ชาวเยอรมันได้ทดลองโดยเจาะรูที่ขั้วแคโทดในหลอดรังสีแคโทด พบ ว่าเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไป ในหลอดรังสีแคโทดจะมีอนุภาคชนิดหนึ่งเคลื่อนที่ เป็นเส้นตรงไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของรังสีแคโทดผ่านรูของขั้ว แคโทดและทำให้ฉากด้านหลังขั้วแคโทดเรืองแสงได้ โกลด์ชไตน์ ได้ตั้งชื่อว่า “รังสี แคแนล” (Canal ray) หรือ“รังสีบวก” (Positive ray) ซึ่งสมบัติของรังสีบวก มี ดังนี้

1) เดินทางเป็นเส้นตรงไปยังขั้วแคโทด 2) เมื่อผ่านรังสีนี้ไปยังสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า รังสีนี้จะเบี่ยงเบนไปใน ทิศทาง ตรงข้ามกับรังสีแคโทด แสดงว่ารังสีนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก 3) อัตราส่วนประจุต่อมวลไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สในหลอดถ้าเป็นแก๊ส ไฮโดรเจน รังสีนี้มีอัตราส่วนประจุต่อมวลสูงสุด เรียก อนุภาคบวกในรังสีแคแนลของ ไฮโดรเจนว่า “โปรตอน” 4) มีมวลมากกว่ารังสีแคโทดเนื่องจากความเร็วในการเคลื่อนที่ต่ำกว่ารังสี แคโทด ในปี พ.ศ. 2440 (ค.ศ. 1897) จอห์น ทอมสัน (J.J Thomson) นัก วิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำการทดลองผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไปในหลอด แก้วที่บรรจุแก๊สความดันต่ำมาก ที่ขั้วแอโนดซึ่งเจาะรูไว้ที่ปลายหลอดอีกด้านหนึ่ง มีฉากที่สามารถเรืองแสงได้ เมื่อมีรังสีกระทบพบว่า ที่ฉากมีจุดสว่างเกิดขึ้น และ รังสีนี้สามารถเบี่ยงเบนได้ในสนามไฟฟ้า ภาพที่ 6.2 : รังสีแคโทดเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า ที่มา : https://sites.google.com/site/science0457/ วันที่ 10 มีนาคม 2559

สามารถสรุปผลการทดลองได้ดังนี้ 1) รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด รังสี แคโทดทำให้เกิด เงาดำของวัตถุได้ ถ้านำวัตถุไปขวางทางเดินของรังสี 2) รังสีแคโทดเป็นอนุภาคที่มีมวล เนื่องจากรังสีทำให้ใบพัดที่ขวาง ทางเดินของรังสีหมุนได้เหมือนถูกลมพัด 3) อนุภาคในรังสีแคโทดเป็นอนุภาคมูลฐานของอะตอมและมีประจุ ลบต่อมาเรียกว่า อนุภาคอิเล็กตรอน เนื่องจากเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก ของสนามไฟฟ้า ทอมสันได้วิเคราะห์การทดลองของโกลด์ชไตน์ และการทดลองของทอม สันแล้วเสนอ แบบจำลองอะตอมว่า ภาพที่ 6.3 : แบบจำลองอะตอมของทอมสัน ที่มา : http://www.proton.rmutphysics.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 “อะตอมเป็นรูปทรงกลม ประกอบด้วยเนื้ออะตอมที่มีโปรตรอนซึ่งเป็นประจุบวก และมีอิเล็กตรอนมีประจุลบกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ อะตอมในสภาพเป็นก ลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนประจุบวกเท่ากับจำนวนประจุลบ”

6.1.1.3 แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ในปี พ.ศ. 2454 (ค.ศ. 1911) ลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Lord Ernest Rutherford) และ ฮันส์ ไกเกอร์( Hans Geiger) ศึกษาแบบจำลองอะตอม ของทอมสัน และเกิดความสงสัยว่าอะตอมนั้นจะมีโครงสร้างของอะตอมตามแบบ จำลองของทอมสันจริงหรือไม่ โดยตั้งสมมติฐานว่า “ถ้าอะตอมมีโครงสร้างตามแบบจำลองของทอมสันจริง ดังนั้นเมื่อยิงอนุภาค แอลฟา ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกเข้าไปในอะตอมแอลฟาทุกอนุภาคจะทะลุผ่าน เป็นเส้นตรงทั้งหมด เนื่องจากอะตอมมีความหนาแน่นสม่ำเสมอเหมือนกันหมดทั้ง อะตอม” เพื่อพิสูจน์สมมติฐานนี้รัทเทอร์ฟอร์ดได้ทดลองยิงอนุภาคแอลฟา ไปยังแผ่นทองคำบางๆ โดยมีความหนาไม่เกิน 10-4 เซนติเมตร โดยมีฉากสาร เรืองแสง ZnS (ซิงค์ซัลไฟด์) ซึ่งโค้งเป็นวงล้อมแผ่นทองคำ ปรากฏผลการ ทดลองดังนี้ 1) อนุภาคแอลฟาส่วนมากเคลื่อนที่ทะลุผ่านแผ่นทองคำเป็นแนวตรง แสดงว่าภายในอะตอมมีที่ว่างจำนวนมาก 2) อนุภาคส่วนน้อยเบี่ยงเบนไปจากเส้นตรง แสดงว่าภายในอะตอม มีอนุภาคบางอย่างที่รวมตัวกันเป็นก้อนขนาดเล็กและมีมวลมากพอที่จะทำให้ อนุภาควิ่งไปใกล้หรือไปเฉียดแล้วทำให้อนุภาคเบี่ยงเบนจากเส้นตรง 3) อนุภาคส่วนน้อยมากสะท้อนกลับมาด้านหน้าของแผ่นทองคำ แสดงว่าภายในอะตอมมีอนุภาคบางอย่างที่รวมตัวกันเป็นก้อนขนาดเล็กและมีมวล มากพอที่จะทำให้อนุภาควิ่งไปชนแล้วกระดอนกลับมาหน้าฉากเรืองแสง ดังรูป

ภาพที่ 6.4 : การทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ที่มา : http://www.thaigoodview.com/March 2016/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 ภาพที่ 6.5 : แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ที่มา : http://www.vcharkarn.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กอยู่ภายในและมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก โดยมีอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบวิ่งวนอยู่รอบๆ จากผลการทดลองรัทเทอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอแบบจำลองอะตอมใหม่ ดังนี้ ในปี พ.ศ. 2475 (ค.ศ. 1932) เซอร์เจมส์ แชควิก ทำการทดลองยิงอนุภาค แอลฟาไปยังอะตอมของธาตุต่างๆพบว่าในนิวเคลียสมีอนุภาคที่เป็นกลางทาง ไฟฟ้า เรียกว่า นิวตรอน เป็นการค้นพบและทำให้ทราบว่าอะตอมมีอนุภาคที่ สำคัญสามชนิดคือ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน และเรียกอนุภาคทั้งสาม ชนิดนี้ว่า อนุภาคมูลฐานของอะตอม

6.1.1.4 แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์ นีลส์ โบร์ (Niels Bohr) นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ศึกษา การเกิดสเปกตรัม ของแก๊สไฮโดรเจนและได้สร้างแบบจำลองอะตอม เพื่ออธิบาย ลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส ภาพที่ 6.6 : แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์ ที่มา : http://www.vcharkarn.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 พบว่า นิวเคลียสมีขนาดเล็กแต่มีมวลมากอยู่ตรงกลางอะตอม มีอิเล็กตรอนวิ่งวน รอบๆ เป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงจะมี ระดับพลังงานเฉพาะตัวและเรียกระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียส ที่สุด ซึ่งมีระดับพลังงานต่ำที่สุด ว่าระดับพลังงาน K และเรียกระดับพลังงานถัด ออกมาว่าระดับพลังงาน L M N O P Q ในปัจจุบันใช้ n แทนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน โดยเรียกระดับ พลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสเป็นระดับแรก คือ n = 1 และเรียกระดับพลังงานที่อยู่ ถัดไปเป็น n = 2

6.1.1.5 แบบจำลองอะตอมแบบชเรอดิงเงอร์ (Schrodinger) หรือแบบ กลุ่มหมอก แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์ มีข้อจำกัดไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัม ของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ ในปี พ.ศ 2469 (คศ. 1926) แอร์วิน ชเรอดิง เงอร์ (Erwin Schrodinger) สร้างสมการชเรอดิงเงอร์ซึ่งนำทฤษฎีคลื่นของ อนุภาค หรือคลื่นอนุภาคของเดอบรอยล์ (De Broglie) พัฒนาเป็นสมการคลื่น ของชเรอดิงเงอร์ เพื่ออธิบายโครงสร้างของอะตอมโดยแสดงว่าการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนเป็นไปในลักษณะคลื่นซึ่งจะมีสามมิติ สมการของชเรอดิงเงอร์เป็น สมการคณิตศาสตร์ชั้นสูงการแก้สมการทำให้เกิดอนุกรมของฟังก์ชั่นทาง คณิตศาสตร์เรียกว่า ฟังก์ชันคลื่น ซึ่งจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับบริเวณของอิเล็กตรอนที่ อยู่ในระดับพลังที่เป็นไปได้ และบอกว่าบริเวณใดบ้าง ที่มีโอกาสจะพบอิเล็กตรอน สูงสุด บริเวณดังกล่าวนี้เรียกว่า ออร์บิทัล สมการคลื่นใช้ได้ดีกับอะตอมของ ไฮโดรเจนและอะตอมของธาตุอื่นที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัวได้ ซึ่งความเป็นไป ได้ที่จะพบอิเล็กตรอนนั้นจะสัมพันธ์กับฟังก์ชั่นคลื่นที่เรียกว่าเลขควอนตัม (Quantum number) เป็นค่าเฉพาะที่บอกถึงสถานะพลังงานของอิเล็กตรอน และรูปร่างของออร์บิทัลของอิเล็กตรอน การแก้สมการชเรอดิงเงอร์จะเกี่ยวข้อกับเลขควอนตัม 3 ชนิด คือ 1.เลขควอนตัมหลัก (Principle quantum number , n) เป็นระดับพลังงาน หลัก โดย n = 1 , 2 , 3 , … , ∞ 2.เลขควอนตัมเชิงมุม (Angular momentum quantum number ,l) เป็นระดับพลังงานย่อยที่เรียกว่า ออร์บิทัล โดยค่า l จะมีค่าเป็น l = 0 , 1 , 2 , 3, … , (n-1) โดย l = 0 คือ s-orbital l = 1 คือ p-orbital l = 2 คือ d-orbital l = 3 คือ f-orbital

3.เลขควอนตัมแม่เหล็ก (Magnetic momentum quantum number ,ml) บ่งบอกจำนวนออร์บิทัล ในออร์บิทัลแต่ละชนิด ml โดย ml = 0 , ±1 , ± 2 , ±3 , … ออร์บิทัลคือบริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอน รูปร่างของออร์บิทัล เป็นดังภาพ 6.7 ภาพที่ 6.7 : ส่วนเชิงมุมของออร์บิทัล s p d และ f ที่มา https://opentextbc.ca/chemistry/วันที่ 10 มีนาคม 2559 ดังนั้นโครงสร้างอะตอมจะมีอิเล็กตรอนที่มีลักษณะเป็นกลุ่มหมอกเคลื่อนที่รอบ นิวเคลียสอย่างรวดเร็วด้วยรัศมีไม่แน่นอน บริเวณที่มีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนหนา แน่นจะมีโอกาสพบอิเล็กตรอนมากกว่าบริเวณที่มีหมอกจาง การเคลื่อนที่รอบ นิวเคลียสของอิเล็กตรอนอาจจะเป็นรูปทรงกลม หรือรูปอื่นๆ แล้วแต่ว่าอิเล็กตรอนจะอยู่ในระดับพลังงานใด ผลรวมของกลุ่ม หมอกอิเล็กตรอน ทุกระดับพลังงานเป็นรูปทรง กลม ดังภาพ 6.8

ภาพที่ 6.8 : แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก ที่มา : http://www.vcharkarn.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 โครงสร้างอะตอมตามแบบจำลองแบบกลุ่มหมอกสามารถอธิบายสมบัติต่างๆ ของอะตอมได้อย่างกว้างขวาง แต่ยังไม่เป็นข้อยุติในการศึกษาทดลองเกี่ยวกับ อะตอม ในอนาคตอาจจะมีแบบจำลองอะตอมใหม่ที่ใช้อธิบายโครงสร้างอะตอมได้ เหมาะสม ซึ่งในปัจุบัน มีนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเครื่องมือในการศึกษา โครงสร้างอะตอม เช่น การศึกษาแบบจำลองอะตอมโดยใช้เครื่องมือ AFM (Atomic Force Microscope) ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเครื่องมือระดับนาโนเพื่อศึกษา โครงสร้างของอะตอม ที่เรียกว่า AFM (Atomic Force Microscope) เป็น เครื่องมือที่สามารถสร้างภาพลักษณะพื้นผิวที่เป็นเชิงโครงสร้างระดับอะตอม ลักษณะการทำงานจะผ่านแสงเลเซอร์ไปที่ส่วนปลายแหลมขนาดระดับอะตอมที่ อยู่ใต้คาน และเมื่อคานลากส่วนปลายแหลมกวาดผ่านไปทั่วพื้นผิวที่เป็นโครงสร้าง ระดับอะตอมของวัตถุเครื่องจะตรวจวัดความสูงต่ำของพื้นผิว ตำแหน่งของคาน จะปรับสูงต่ำตามลักษณะของอะตอมบนพื้นผิว การปรับตำแหน่งของคานจะ ทำให้ลำแสงเลเซอร์ที่สะท้อนจากคานเปลี่ยนตำแหน่งไปด้วย ซึ่งจะถูกนำมาแปร สัญญาณเพื่อสร้างเป็นภาพพื้นผิวที่มีลักษณะเชิงโครงสร้างระดับอะตอมจะแสดง บนจอภาพได้

ภาพที่ 6.9 : (ก) เครื่อง AFM (Atomic Force Microscope ที่มา : http://goodboy0548.siam2web.com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 การศึกษาแบบจำลองอะตอมโดยใช้เครื่องมือ AFM (Atomic force microscope) ยังไม่สามารถบอกรายละเอียดภายในอะตอมได้ การ ศึกษาเรื่องราวเกี่ยวกับอะตอมนักวิทยาศาสตร์จึงยังต้องทำการทดลอง และ พัฒนาเครื่องมือเพื่ออธิบายโครงสร้างของอะตอมที่เหมาะสมและดีกว่า ที่มีอยู่ ในปัจจุบัน จากการศึกษาแบบจำลองอะตอมของนักวิทยาศาสตร์ สามารถสรุปเป็นตาราง เปรียบเทียบแบบจำลองอะตอมต่างๆ ได้ดังตารางที่ 6.1 ตารางที่ 6.1 เปรียบเทียบแบบจำลองอะตอม ผู้เส นอ แผน ภาพ ลักษณะสำคั ญของแบบ แบบจำลองอะตอม แบบจำลองอะตอม จำลองอะตอม 1. ดอลตั น สารประกอบด้วยอนุภาค 2. ทอมสัน ว่า“อขะตนาอดมเ”ล็ซก ึ่งเแรีบย่งกแยก ไม่ได้ อะตอมประกอบด้วย ประจุบวก และประจุลบกระจายอยู่ทั่วไป อะตอมในสภาพที่เป็นกลางทาง ไฟฟ้าจะมีจำนวนประจุบวกเท่ากับ ประจุลบ

3. รัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่ มีขนาดเล็กมากอยู่ภายใน และ 4. นีลส์ โบร์ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียส 5.ชเรอดิงเงอร์ แบบกลุ่ม หมอก นิวเคลียสมีขนาดเล็กแต่มีมวล มากอยู่ตรงกลางอะตอม ส่วน อิเล็กตรอนวิ่งวนรอบๆ เป็น ชั้นๆ แต่ละชั้นจะมีระดับ พลังงานเฉพาะตัว อิเล็กตรอนเคลื่ อนที่รอบนิวเคลียส อย่างรวดเร็วมองคล้ายกลุ่มหมอก อยู่รอบนิวเคลียส บริเวณที่มีกลุ่ม หมอกอิเล็กตรอนหนาแน่น จะมี โอกาสพบอิเล็กตรอนมากกว่า บริเวณที่เป็นหมอกจาง 6.1.2 อนุภาคมูลฐานของอะตอม จากการศึกษาอนุภาคชนิดต่างๆ ในอะตอมพบว่า อะตอม ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ 6.1.2.1 อิเล็กตรอน (Electron) สัญลักษณ์ e มีประจุลบ เคลื่อนที่เร็วอยู่รอบนิวเคลียส 6.1.2.2 โปรตอน (Proton) สัญลักษณ์ p มีประจุบวกอยู่ใน นิวเคลียส 6.1.2.3 นิวตรอน (Neutron) สัญลักษณ์ n เป็นกลางทางไฟฟ้า อยู่ใน นิวเคลียส 6.1.3 สัญลักษณ์ธาตุ เลขอะตอม เลขมวล และสัญลักษณ์นิวเคลียร์ จอห์น ดอลตัน เป็นคนแรกที่ได้เสนอให้ใช้สัญลักษณ์ของธาตุ โดยใช้ รูปภาพเป็นสัญลักษณ์ ของธาตุ ปัจจุบันนี้สัญลักษณ์ธาตุของดอลตันเลิกใช้ เพราะไม่สะดวกที่จะเขียนภาพแทนธาตุจำนวนมาก (ในสมัยดอลตันนิยมใช้ เพราะ พบธาตุเพียงไม่กี่ธาตุ)

ภาพที่ 6.10 : สัญลักษณ์ธาตุของ จอห์น ดอลตัน ที่มา : http://www.bloggang,com/ วันที่ 10 มีนาคม 2559 ในปี พ.ศ. 2356 (ค.ศ.1813) โจนส์ จาคอบ เบอร์ซีเลียส (Jons Jacob Berzelius) นักเคมี ชาวสวีเดน เสนอให้ใช้ตัวอักษรย่อแทนชื่อธาตุซึ่งเป็นที่ ยอมรับจนถึงปัจจุบัน การเขียนสัญลักษณ์ ของธาตุ มีหลักการทั่วๆ ไปดังนี้ 6.1.3.1 ใช้อักษรตัวต้นในชื่อภาษาอังกฤษหรือภาษาลาตินเพียง ตัวเดียวเป็นสัญลักษณ์ โดยเขียนด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ 6.1.3.2 หากตัวอักษรตัวแรกซ้ำกันก็ให้เพิ่มอักษรตัวที่สอง และถ้าอักษรตัวที่ สอง ยังซ้ำกันอีกให้ใช้อักษรตัวถัดไปตัวใดตัวหนึ่ง และเขียนด้วยตัวอักษรตัว พิมพ์เล็ก เช่น ธาตุคาร์บอน (Carbon) ใช้สัญลักษณ์ C ส่วนธาตุแคลเซียม (Calcium) อักษรตัวแรกซ้ำกับธาตุคาร์บอน จึงเพิ่มอักษรตัวที่ 2 คือ a เข้าไป โดยเขียนเป็นตัวพิมพ์เล็ก สัญลักษณ์ของแคลเซียม จึงเป็น Ca

ตารางที่ 6.3 สัญลักษณ์ที่ใช้เขียนแทนชื่อธาตุตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงยุคปัจจุบัน ตารางที่ 6.4 ตัวอย่างชื่อธาตุและตัวอย่างของธาตุ 6.1.4 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (Nuclear symbol) เป็นสัญลักษณ์ที่แสดง จำนวนอนุภาคมูลฐาน ของอะตอม 1 อะตอม โดยเขียนสัญลักษณ์ของธาตุ ซึ่งแสดงเลขมวล (A) ไว้ที่มุมบนด้านซ้าย และเขียนเลขอะตอม (Z) ไว้ที่มุมล่าง ด้านซ้าย

การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ X แทน สัญลักษณ์ของธาตุใดๆ A แทน เลขมวล (เท่ากับ จำนวนโปรตอน + จำนวนนิวตรอน) Z แทน เลขอะตอม (เท่ากับ จำนวนโปรตอน) เลขมวล (Mass number) คือ ตัวเลขที่แสดงผลรวมของจำนวนโปรตอน และจำนวนนิวตรอน ซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของธาตุหนึ่งๆ ใช้สัญลักษณ์ A เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับ มวลอะตอม (Atomic mass) เลขอะตอม (Atomic number) คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอนที่มี อยู่ในนิวเคลียสของธาตุ 1 อะตอม ใช้สัญลักษณ์ Z และในอะตอมที่เป็นกลางทาง ไฟฟ้าจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน เลขมวล =จำนวนโปรตอน + จำนวนนิวตรอน สามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างเลขมวล เลขอะตอม และจํานวนนิวตรอนได้ดังนี้ เลขมวล = เลขอะตอม + จํานวนนิวตรอน A= Z + n

ตัวอย่าง การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ เลขมวล (A) 7 เลขอะตอม (Z) Li 3 ตารางที่ 6.5 สัญลักษณ์นิวเคลียร์และอนุภาคมูลฐานของธาตุบางชนิด จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ทำให้ทราบจำนวนอนุภาคมูลฐานของอะตอม โดยจำนวน โปรตอนดูจากเลขอะตอม และถ้าอะตอมอยู่ในสภาวะที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมี จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอน ส่วนจำนวนนิวตรอนเท่ากับเลขมวลลบ ด้วยเลขอะตอม 6.1.5 ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์ 6.1.5.1 ไอโซโทป (Isotope) หมายถึง ธาตุชนิดเดียวกันมีเลขอะตอม เท่ากัน แต่มีเลขมวลต่างกัน หรือธาตุที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวน นิวตรอนต่างกัน เช่น ไฮโดรเจน มี 3 ไอโซโทป คือ

ตารางที่ 6.6 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ จำนวนโปรตอน จำนวนนิวตรอน และเลข มวลของ 6.1.5.2 ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน ที่มี N12 11 จำนวนนิวตรอนเท่ากันแต่มีจำนวนโปรตอนต่างกัน เช่น C และ 65 ตารางที่ 6.7 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ เลขอะตอม จำนวนนิวตรอน และจำนวน โปรตอนของ 6.1.5.3 ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน ที่มีเลขมวล เท่ากัน แต่มีเลขอะตอมต่างกัน เช่น P และ Si หรือกล่าวได้ว่าอะตอมของธาตุ ที่มีผลรวมของโปรตอน กับนิวตรอนเท่ากัน

ตารางที่ 6.8 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ เลขอะตอม จำนวนนิวตรอน และจำนวน โปรตอนของ 6.1.6 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุ (Electronic configuration) ในอะตอมของธาตุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จำนวนอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ จะปรากฏ เป็นวงโคจรหลายๆ วง เรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ โดยรอบ นิวเคลียสของอะตอม วงโคจรเหล่านี้อาจเป็นลักษณะวงกลมหรือวงรี (Ellipse) แต่ละวงโคจรมีอิเล็กตรอนจำกัด และเรียกวงโคจรของอิเล็กตรอนซึ่งเรียงซ้อนกัน เป็นชั้นๆ ว่า ระดับพลังงาน (Principal quantum number) เขียนแทนด้วย n เพื่อบอกถึงระดับพลังงานของอะตอม โดยแต่ละระดับพลังงานมีจำนวน อิเล็กตรอนได้สูงสุดเท่ากับ 2n2 ดังตารางที่ 6.9 ตารางที่ 6.9 การจัดเรียงอิเล็กตรอน

ปัจจุบันธาตุที่ค้นพบแล้วมีอิเล็กตรอนในระดับพลังงานไม่เกิน 32 อิเล็กตรอน ซึ่ง มีหลักการ จัดเรียงอิเล็กตรอนดังนี้ 6.1.6.1 จัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำสุดให้เต็มก่อน จึง จะจัดอิเล็กตรอน ที่เหลือให้อยู่ระดับพลังงานถัดไป 6.1.6.2 จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุด หรือเวเลนซ์ อิเล็กตรอนจะไม่เกิน 8 ซึ่งเป็นไปตามกฎออกเตต (Octet rule) ที่กล่าวถึงการ เกิดพันธะเคมีระหว่างอะตอมซึ่งมีการให้ และการรับหรือการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน แล้วทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมเท่ากับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ของแก๊สเฉื่อยที่อยู่ใกล้กับธาตุนั้นในตารางธาตุ ซึ่งส่วนใหญ่จะมี 8 เวเลนซ์ อิเล็กตรอน 6.1.6.3 จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้าไปจากวงนอกสุดมีได้ไม่ เกิน 18 ตารางที่ 6.10 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน 20 ธาตุแรก

6.2 ตารางธาตุ ตารางธาตุ หมายถึง ตารางที่นักวิทยาศาสตร์จัดทำขึ้นเพื่อรวบรวมธาตุต่างๆ ให้ เป็นหมวดหมู่ ตามลักษณะและสมบัติที่เหมือนกัน โดยเรียงตามเลขอะตอมจาก น้อยไปมาก ภาพที่ 6.11 : ตารางธาตุในปัจจุบัน ที่มา : http://www. Funwithperiodictable.blogspot.com/วันที่ 11 มีนาคม 2559 6.2.1 การจัดหมู่ธาตุในตารางธาตุ หมู่ หมายถึง ธาตุที่อยู่ในแนวตั้งของตารางธาตุในปัจจุบัน มี 16 หมู่ 18 แถว แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือกลุ่ม A และ กลุ่ม B กลุ่ม A มี 8 หมู่ คือ หมู่IA ถึง VIIIA เมื่อพิจารณาการจัดเรียง อิเล็กตรอน พบว่า ธาตุที่อยู่หมู่เดียวกันจะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน เช่น

ธาตุในแต่ละหมู่ของกลุ่ม A จะมีสมบัติคล้ายกัน และมีชื่อเรียกเฉพาะหมู่ เช่น -ธาตุหมู่ IA เรียกว่า โลหะแอลคาไล (Alkali metal) ได้แก่ Li NaK Rb Cs Fr - ธาตุหมู่ IIA เรียกว่า โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (Alkaline earth) ได้แก่ Be Mg Ca Sr Ba Ra - ธาตุหมู่ VIIA เรียกว่า ธาตุแฮโลเจน (Halogen) ได้แก่ F Cl Br I At - ธาตุหมู่ VIIIA เรียกว่า แก๊สเฉื่อย (Inter gas) ได้แก่ He NeAr Kr Xe Rn กลุ่ม B เรียกว่า ธาตุแทรนซิซัน (Transition elements) ซึ่งอยู่ ระหว่างหมู่ IIA และ IIIA มี 8 หมู่ คือ หมู่ IB ถึง VIIIB แต่หมู่ VIIIB มี 3 แถว 6.2.2 การจัดคาบในตารางธาตุ คาบ หมายถึง ธาตุที่อยู่ในแนวนอนของตารางธาตุ แบ่งเป็น 7 คาบ ซึ่งในแต่ละคาบ อาจจะจัดเรียงธาตุตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นตามลำดับ จำนวนธาตุในแต่ละคาบ ดังนี้ คาบที่ 1 มี 2 ธาตุ คือ H และ He คาบที่ 2 มี 8 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Li ถึง Ne

คาบที่ 3 มี 8 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Na ถึง Ar คาบที่ 4 มี 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ง K ถึง Kr คาบที่ 5 มี 18 ธาตุ คือ ตั้งแต่ Rb ถึง Xe คาบที่ 6 แบ่งเป็น 2 กลุ่ม กลุ่มแรกมี 18 ธาตุ คือ Cs ถึง Rn และกลุ่มที่ 2 มี 14 ธาตุ คือ Ce ถึง Lu เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแลนทาไนด์ คาบที่ 7 มี 20 ธาตุ แบ่งเป็น 2 กลุ่ม กลุ่มแรกเริ่มจาก Fr (ปัจจุบันมีธาตุ ที่ค้นพบ 118 ธาตุ ยกเว้นธาตุที่ 117 อยู่ในระหว่างการ ค้นคว้ายังไม่ทราบสมบัติที่แน่นอน) และกลุ่ม ที่ 2 มี 14 ธาตุ คือ Th ถึง Lr เรียกกลุ่มนี้ว่า ธาตุแอกทิไนด์ เมื่อพิจารณาธาตุในแนวนอน พบว่าธาตุที่อยู่คาบเดียวกันจะมีระดับพลังงานเท่า กัน และจำนวนระดับพลังงานจะตรงกับเลขที่ของคาบเช่น 6.2.3 สมบัติของธาตุในตารางธาตุ ธาตุที่อยู่ทางด้านขวาของตารางธาตุ จะมีเส้นคล้ายขั้นบันไดซึ่ง เป็นเส้นแบ่งระหว่างธาตุโลหะกับอโลหะ โดยธาตุด้านขวาของตารางธาตุจะเป็น อโลหะ ส่วนธาตุทางด้านซ้ายของตารางธาตุเป็นโลหะ สำหรับธาตุที่อยู่กับเส้น แบ่งนี้จัดว่าเป็นธาตุกึ่งโลหะ ได้แก่ โบรอน ซิลิกอน เจอร์เมเนียม สารหนู พลวง และเทลลูเลียม 6.2.3.1 ธาตุโลหะ (metal) ธาตุโลหะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว) มีผิวที่มันวาว นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี มี จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง (ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะ ต่างกันมาก) ได้แก่ โซเดียม (Na) แคลเซียม (Ca) แมกนีเซียม (Mg) เป็นต้น

6.2.3.2 ธาตุอโลหะ (Non metal) มีได้ทั้งสามสถานะ สมบัติส่วน ใหญ่จะตรงข้าม กับอโลหะ เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า (ยกเว้น คาร์บอน แกรไฟต์ ฟอสฟอรัสดำ ชนิดเบตา (ß) นำไฟฟ้า) ไม่นำความร้อน จุดเดือด และจุดหลอมเหลวต่ำ ได้แก่ คาร์บอน (C) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) โบรมีน (Br) ออกซิเจน (O) เป็นต้น 6.2.3.3 ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) สามารถนำไฟฟ้าได้เฉพาะในภาวะหนึ่ง เท่านั้น ธาตุกึ่งโลหะเหล่านี้จะอยู่บริเวณเส้นขั้นบันไดของตารางธาตุ ได้แก่ โบรอน (B) ซิลิคอน (Si) เป็นต้น

สรุปท้ายหน่วย อนุภาคมูลฐานของอะตอม ประกอบด้วย อิเล็กตรอน (Electron) โปรตอน (Proton) และนิวตรอน (Neutron) แบบจำลองอะตอมแบบต่างๆ แบบจำลองอะตอมของ จอห์น ดอลตัน 1.ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ หลายอนุภาค ซึ่งแบ่งแยกไม่ได้และไม่สูญหาย 2.อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน 1.สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยาเคมีกันใน อัตราส่วน ที่เป็นตัวเลขลงตัวน้อยๆ แบบจำลองอะตอมของทอมสัน สรุปแบบจำลองอะตอมไว้ว่า “อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมประกอบ ด้วยอนุภาคโปรตอน ซึ่งมีประจุบวกและอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ อะตอมที่เป็นกลาง ทางไฟฟ้า จะมีประจุบวกเท่ากับประจุลบ” แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด 1.อะตอมมีศูนย์กลางของประจุบวก เป็นที่รวมของโปรตอน ที่เรียกว่า นิวเคลียส 2.อิเล็กตรอนไม่ได้อยู่ในนิวเคลียส แต่อยู่รอบๆ นิวเคลียสและมีมวลน้อย มากเมื่อเทียบกับโปรตอน แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์ นีลส์ โบร์ อธิบายลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส เป็นวง แต่ละวง จะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว

แบบจำลองอะตอมแบบชเรอดิงเงอร์ หรือแบบกลุ่มหมอก อิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นกลุ่มหมอก อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอย่าง รวดเร็ว ด้วยรัศมีไม่แน่นนอน บริเวณที่มีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนหนาแน่น จะมีโอกาสพบอิเล็กตรอนมากกว่าบริเวณที่มีหมอกจาง การเคลื่อนที่รอบ นิวเคลียสของอิเล็กตรอนอาจจะเป็นรูปทรงกลมหรือรูปอื่นๆ แล้วแต่ว่าอิเล็กตรอน จะอยู่ในระดับพลังงานใด ผลรวมของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนทุกระดับพลังงานเป็น รูปทรงกลม เลขอะตอม เลขมวล และสัญลักษณ์นิวเคลียร์ 1. เลขอะตอม (Atomic number ; Z) คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวน โปรตอนหรือจำนวนอิเล็กตรอนของธาตุ 2. เลขมวล (Mass number ; A) คือ ตัวเลขที่แสดงผลรวมของจำนวน โปรตอนและจำนวนนิวตรอน 3. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (Nuclear symbol) เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงให้ ทราบว่าอะตอม ของธาตุ 1 อะตอม ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานอย่างละกี่ อนุภาค ไอโซโทป โอโซโทนและไอโซบาร์ 1.ไอโซโทป (Isotope) หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน แต่มีเลขมวลต่าง กันหรืออะตอมของธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน 2.ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน มีเลขอะตอมและ เลขมวลต่างกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน 3.ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน มีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกันหรือกล่าวได้ว่า อะตอมของธาตุที่มีผลรวมของโปรตอนกับ นิวตรอนเท่ากัน การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุ (Electronic configuration)

ในอะตอมของธาตุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จำนวนอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุจะ ปรากฏเป็นวงโคจรหลายๆ วง เรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ โดยรอบนิวเคลียสของ อะตอม เรียกวงโคจรของอิเล็กตรอน ซึ่งเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ ว่า ระดับ พลังงาน (Principal quantum number) เขียนแทนด้วย n โดยแต่ละ ระดับพลังงานมีจำนวนอิเล็กตรอนได้สูงสุดเท่ากับ 2n2 ตารางธาตุ หมายถึง ตารางที่นักวิทยาศาสตร์จัดทำขึ้นเพื่อรวบรวมธาตุ ต่างๆ ให้เป็นหมวดหมู่ตามลักษณะ และสมบัติที่เหมือนกัน โดยเรียงตามเลข อะตอมจากน้อยไปมาก การจัดหมู่ธาตุในตารางธาตุ หมู่ หมายถึง ธาตุที่อยู่ในแนวตั้งของตารางธาตุในปัจจุบันมี 16 หมู่ 18 แถว หรือ แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือกลุ่ม A และ กลุ่ม B กลุ่ม A มี 8 หมู่ คือ หมู่IA ถึง VIIIA เลขหมู่ของธาตุในกลุ่ม A จะ เท่ากับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ดังนั้น ธาตุที่อยู่หมู่เดียวกันจะมีเวเลนซ์ อิเล็กตรอนเท่ากัน กลุ่ม B เรียกว่า ธาตุแทรนซิซัน (Transition elements) ซึ่งอยู่ ระหว่างหมู่ II A และ III A มี 8 หมู่เช่นเดียวกัน คือ หมู่ IB ถึง VIIIB มี 3 แนวตั้ง ทั้งหมดจึงมี 10 แนว ตั้ง) การจัดคาบในตารางธาตุ คาบหมายถึง ธาตุที่อยู่ในแนวนอนของตารางธาตุ มีทั้งหมดในตาราง แบ่งเป็น 7 คาบ ซึ่งในแต่ละคาบอาจจะมีจำนวนธาตุไม่เท่ากัน การจัดอิเล็กตรอน มีความสัมพันธ์กับการจัดหมู่และคาบดังนี้ 1.เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะตรงกับเลขหมู่ของธาตุ 2.จำนวนระดับพลังงานจะตรงกับเลขคาบของธาตุ สมบัติของธาตุในตารางธาตุ ธาตุที่อยู่ทางด้านขวาของตารางธาตุจะมีเส้นคล้ายขั้นบันได ซึ่งเป็นเส้น แบ่งระหว่างธาตุโลหะกับอโลหะ โดยธาตุด้านขวาจะเป็นอโลหะ ส่วนธาตุทางด้าน ซ้ายเป็นโลหะ สำหรับธาตุที่อยู่

กับเส้นแบ่งนี้จัดว่าเป็นธาตุกึ่งโลหะ ได้แก่ โบรอน ซิลิกอน เจอร์เมเนียม สารหนู พลวง และเทลลูเลียม 1. ธาตุโลหะ (metal) ธาตุโลหะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอท ที่เป็นของเหลว) มีผิวที่มันวาว นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี มีจุดเดือดและ จุดหลอมเหลวสูง (ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก) 2. ธาตุอโลหะ (Non metal) มีได้ทั้งสามสถานะ สมบัติส่วนใหญ่จะตรงข้ามกับ โลหะ เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า (แต่มีบางธาตุที่นำไฟฟ้าเช่น ธาตุคาร์บอนแกรไฟต์ ฟอสฟอรัสดำ ชนิดเบตา (ß))ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ 3. ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) เป็นธาตุกึ่งตัวนำ สามารถนำไฟฟ้าได้เฉพาะใน ภาวะหนึ่งเท่านั้น ธาตุกึ่งโลหะเหล่านี้จะอยู่บริเวณเส้นขั้นบันได