3.2 พันธะไอออนิก

พันธะไอออนิก ( Ionic bond ) หมายถึงแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดในสารประกอบที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 อะตอมอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่างกันมาก อะตอมที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวิตีน้อยจะให้อิเลคตรอนแก่อะตอมที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวิตีมาก และทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ อะตอมครบ 8 (octat rule ) กลายเป็นไอออนบวก และไอออนลบตามลำดับ เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ และเกิดเป็นโมเลกุลขึ้น เช่น การเกิดสารประกอบ NaCl

 

    จากตัวอย่าง Na ซึ่งมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 ได้ให้อิเล็กตรอนแก่ Cl ที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7 จึงทำให้ Na และ Cl มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 เกิดเป็นสารประกอบไอออนิก

สมบัติของสารประกอบไอออนิก

1. มีขั้ว เพราะสารประกอบไอออนิกไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเดี่ยว แต่จะเป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยไอออนจำนวนมาก ซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้า

2. ไม่นำไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสภาพของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้เมื่อใส่สารประกอบไอออนิกลงในน้ำ ไอออนจะแยกออกจากกัน ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าในทำนองเดียวกันสารประกอบที่หลอมเหลวจะนำไฟฟ้าได้ด้วยเนื่องจากเมื่อหลอมเหลวไอออนจะเป็นอิสระจากกัน เกิดการไหลเวียนอิเลคตรอนทำให้อิเลคตรอนเคลื่อนที่จึงเกิดการนำไฟฟ้า

3 . มีจุหลอมเหลวและจุดเดือดสูง      ความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลวต้องใช้พลังงานสูง

4 . สารประกอบไอออนิกทำให้เกิดปฏิกิริยาไอออนิก คือ ปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับไอออน ทั้งนี้เพราะสารไอออนิกจะเป็นไอออนอิสระในสารละลาย ปฏิกิริยาจึงเกิดทันที

5 . สมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนที่มีประจุตรงกันข้ามรอบ ๆ ไอออนแต่ละไอออนจะมีสนามไฟฟ้าซึ่งไม่มีทิศทาง จึงทำให้เกิดสมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก

6. เป็นผลึกแข็ง แต่เปราะและแตกง่าย

การอ่านชื่อสารประกอบไออนิก

กรณีเป็นสารประกอบธาตุคู่ ให้อ่านชื่อธาตุที่เป็นประจุบวก แล้วตามด้วยธาตุประจุลบ โดยลงท้ายเสียงพยางค์ท้ายเป็น “ ไอด์” (ide) 

 กรณีเป็นสารประกอบธาตุมากกว่าสองชนิด ให้อ่านชื่อธาตุที่เป็นประจุบวก แล้วตามด้วยกลุ่มธาตุที่เป็นประจุลบได้เลย เช่น  

กรณีเป็นสารประกอบธาตุโลหะทรานซิชัน ให้อ่านชื่อธาตุที่เป็นประจุบวกและจำนวนเลขออกซิเดชันหรือค่าประจุของธาตุเสียก่อน โดยวงเล็บเป็นเลขโรมัน แล้วจึงตามด้วยธาตุประจุลบ 

3.1 สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต

แบบจำลองลิวอิส

สัญลักษณ์แบบจุด (elecn-dot symbol)

“สัญลักษณ์ทางเคมีของธาตุ ล้อมรอบด้วยจุดที่แทนเวเลนซ์อิเล็กตรอน”

ธาตุในหมู่เดียวกัน จะมีสัญลักษณ์แบบจุดคล้ายกัน

วิธีการเขียนสูตรแบบจุด

1. เขียนสัญลักษณ์

2. จำนวนจุดเท่ากับจำนวน valence electron หรือเลขหมู่

3. เติมทีละจุดลงที่แต่ละด้านของสัญลักษณ์ก่อนจึงค่อยเติมเป็นคู่ จนกระทั่งหมด

4. รูปแบบการวางจุดไม่สำคัญ

5. การวางจุดแทนพฤติกรรมในการสร้างพันธะจุดเดี่ยวของ metal แสดงจำนวน e- ที่อะตอมสูญเสียในการเกิดประจุบวกจุดเดี่ยวของ nonmetal แสดงจำนวน e- ที่อะตอมได้รับเมื่อเกิดประจุลบหรือจะจับคู่กับอะตอมอื่นในการเกิดพันธะโคเวเลนต

วิธีการเขียนสูตรแบบเส้น

1 เส้นแทนพันธะเดี่ยว ใช้2จุด

2 เส้นแทนพันธะคู๋      ใช้4จุด

3 เส้นแทนพันธะสาม  ใช้6จุด

ออกเตต

แนวคิดของลิวอิส :อะตอมต่าง ๆ จะเข้ารวมตัวกันโดยจัดอิเล็กตรอนให้มีเสถียรภาพสูงขึ้น และเสถียรภาพสูงสุดจะเกิดขึ้นเมื่ออะตอมมีการจัดอิเล็กตรอนเหมือนแก๊สมีตระกูล

#แก๊สทุกตัวสเถียรโดยการทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับธาตุหมู่8

2.6 ธาตุกัมันตรังสี

2 .6 ธาตุกัมมันตรังสี

            ธาตุอีกกลุ่มหนึ่งในตารางธาตุซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากธาตุที่เคยศึกษามาแล้วคือสามารถแต่งแล้วกลายเป็นอะตอมของธาตุใหม่ได้นักเรียนคิดว่าการเปลี่ยนแบลงเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในปีพ. ศ. 2430 อองตวนอองรีแบทเกอเรส (Antoine Fitnri Becquerel) นักวิทยาศาสตร์ขาวฝรั่งเศสพบว่าเมื่อเก็บแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียมแผนฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสงและเมื่อทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกันจึงสรุปว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียมต่อมาปีแอร์ตูรีและมารี Pierr Curie Marie Curie) ได้ค้นพบว่าธาตุพอโลเนียมเรเดียมและพอเรียมก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกันปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่ากัมมันตภาพรังสี (Tradioactivity) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไมเสถียรและไอโซโทปของธาตุที่สามารถแผ่รังสีใต้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่าไอโซโทปกัมมันตรังสี (radioactive Isotoppe) หรือสารกัมมันตรังสี (radioactive substance) เช่น Carbon-14 (C-14) สำหรับธาตุที่ทุกไอโซโทปเป็นไอโซโทบกัมมันตรังสีจะเรียกธาตุที่มีสมบัติเช่นนี้วาธาตุกัมมันตรังสี radioactive element) ธาตุกัมมันตรังสีส่วนใหญ่มีเลขอะตอมสูงกว่า 837 เช่น U-238 U-235 Th-232 ในธรรมชาติพบธาตุกัมมันตรังสีหลายสชนิด นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังสังเคราะห์ธาตุกัมมันตรังสีขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ

2. 4. 1 วิวัฒนาการของการสร้างตารางธาตุเมื่อมีการค้นพบธาตุและศึกษาสมบัติของธาตุต่าง ๆ เหล่านี้แล้วนักวิทยาศาสตร์ได้หาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติต่าง ๆ ของธาตุและนำมาใช้จัดธาตุเป็นกลุ่มใต้หลายแบบในปีพ. ศ. 2360 โยฮันน์โวล์ฟกังเดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) เป็นนักเคมีคนแรกที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 ธาตุตามสมบัติที่คล้ายคลึงกันเรียกว่าชุดสาม (triads) โดยพบว่าธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีกสองธาตุที่เหลือ Na มีมวลอะตอม 23. 0 และเป็นธาตุกลางระหว่าง Li กับ K ซึ่งมีมวลอะตอม 6. 9 และ 39. 1 ตามลำดับตัวอย่างการจัดธาตุแบบชุดสามแสดงได้ดังตาราง 2. 8 แต่เมื่อนำหลักของชุดสามไปใช้กับธาตุกลุ่มอื่นที่มีสมบัติคล้ายกันพบว่าค่ามวลอะตอมของธาตุกลางไม่เท่ากับค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของสองธาตุที่เหลือหลักชุดสามของเดอเบอไรเนอร์จึงไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา

ในปี 2412 ยูลิอุสโลทาร์ไมเออร์ (Julius Lothar Meyer) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันและดิมิทรีเมนเดเลเอพ (Dinitr Mendeley) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ศึกษารายละเอียดของธาตุต่าง ๆ มากขึ้นทําให้มีข้อสังเกตว่าถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมากจะพบว่าธาตุมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วง ๆ การที่ราดต่างบนขวง ๆ การที่ธาตุต่าง ๆ มีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วงเขนนี้เมนเตเลเอฟตั้งเป็นกฎเรียกว่ากฎพรีออติก (periodic law) การจัดราตุเป็นหมวดหมู่ของเมนเดเลเอฟไม่ได้ขีดการเรียงลำดับตามมวลอะตอมจากน้อยไปมากเพียงอย่างเดียวแต่ได้นำสมบัติที่คล้ายคลึงกันของธาตุที่ปรากฏซ้ำกันเป็นช่วง ๆ มาพิจารณาด้วยนอกจากนี้ยังได้เว้นช่องวางไว้โดยคิดว่าน่าจะเป็นตำแหน่งของธาตุที่ยังไม่ได้มีการค้นพบโดยที่ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุมีความสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุเมนเตเลเอฟจึงได้ทำนายสมบัติของธาตุที่ยังไม่มีการค้นพบ 3 ธาตุให้ชื่อว่าเอคา-โบรอนเอคาอะลูมิเนียมและเอคา-ซิลิคอนในเวลาต่อมาก็ได้ค้นพบธาตุสแกนเดียมแกลเลียมและเจอร์เมเนียมตามลำดับซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับที่ได้ทำนายไว้ตัวอย่างธาตุเอคา-ซิลิคอนซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับธาตุเจอร์เมเนียมเป็นดังนี้

2 กลุ่มของธาตุในตารางธาตุการที่นักวิทยาศาสตร์จัดรายในขนตารางธาตุเป็นหมู่และคาบเพื่อให้ง่ายต่อการศึกษาสมบัติของธาตุต่าง ๆ ตาแบงกลุ่มธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะจะแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มคือธาตุโลหะ (metal) เป็นธาตุที่น้าไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีราตถึงโลหะ (metaloid) เป็นธาตุที่น้ำไฟฟ้าได้ไม่ดีที่อุณหภูมงแต่จะนำได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและธาตุอโลหะ nonmetal) ซึ่งใน * 9105Mะ nonmetal) ซึ่งไม่น่าไฟฟ้ายกเว้นคาร์บอนแกรไฟต์) และฟอสฟอรัสเมื่อพิจารณาตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุตามรูป 2. 19 พบว่าธาตุโลหะอยู่ทางด้านซ้ายมือของตารางธาตุ (สีเขียว) ธาตุกึ่งโลหะจะอยู่บริเวณที่เป็นขั้นบันไดสีชมพู) และธาตุอโลหะจะอยู่ขวามือของตารางธาตุ (สีฟ้า) ยกเว้นไฮโดรเจนอยู่ทางด้านซ้ายมือของตารางธาตุถ้าแบ่งกลุ่มธาตุในตารางธาตุโดยพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล s p d และ f ที่มีพลังงานสูงสุดและมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่จะแบ่งธาตุได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่คือธาตุกลุ่ม s ได้แก่ธาตุ 1 และ 2 ธาตุกลุ่ม p ได้แก่ ธาตุในหมู่ 13 ถึง 18 (ยกเว้น Fie) ธาตุกลุ่ม A ได้แก่ ธาตุในหมู่ 12 ส่วนธาตุในกลุ่ม f ได้แก่ กลุ่มธาตุที่อยู่ด้านล่างของตารางธาตุที่แยกมาจากหมู่ 3 คาบที่ดังรูป

2 13 นนาดอะตอมตามแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสจะเผสือนที่ตลอดเวลาด้วยความเร็วสูงและไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนรวมทั้งไม่สามารถกำหนดขอบเขตที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้นอกจากนี้อะตอมโดยทั่วไปไม่อยู่เป็นอะตอมเดียวแตจะมีแรงยึดเหนียวระหว่างอะตอมไว้ด้วยกันจึงเป็นเรื่องยากที่จะวัดขนาดอะตอม (atomic radius) ที่อยู่ในภาวะอิสระหรือAxนั้นเidเสริมพฯกนวมยาศาคตและเทคโนโลยี

2. 4. 4 ขนาดไอออนอะตอมซึ่งมีจำนวนโปรตอนเทากับอิเล็กตรอนเมื่อรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามา 28 / แuอะตอมจะกลายเป็นไอออนการบอกขนาดของไอออนทำได้เช่นเดียวกับการบอกขนาดอะตอมAdาวคอจะบอกเป็นค่ารัศมีไอออน (Ionic radius) ซึ่งพิจารณาจากระยะระหว่างนิวเคลียสของไอออนคู่หนึ่ง ๆ ที่ยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันในโครงผลึกตัวอย่างรัศมีไอออนของ ME และ 0 ในสารประกอบ MgO แสดงดังรูป 2. 22 และ 2. 23

พลังงานไอออไนเซชั้นพลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมในสถานะ (Anninition energy. IF โดยคา IE แสดงถึงความยางานในการท้าให้อะตอมในสถานะแก็สกลายเป็นไอออนบวกโดยเEน้อยแสดงราทำให้เป็นใอออนบวกได้รายเด้า 1 มกแสดงว่าทำให้เป็นไอออนบวกได้ยากการทำาให้ไฮโดรเจนอะตอมในสถานะแก็สกลายเป็นไฮโดรเจนไอออนในสถานะแก็สเขียนgE) • I "(H) + (การท้าให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมของไฮโดรเจนจะต้องใช้พลังงานอย่างน้อยที่สุดกิโลจูลต่อโมลนั้นคือพลังงานไอออไนเซชันของไฮโดรเจนอะตอมเท่ากับ 1315 กิโลจูลตอไมลอิเล็กตรอนจึงมีค่าพลังงานไอออไนเซชันเพียงคาเดียวถ้าเป็นธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนก็จะมีพลังงานไอออไนเซชันหลายค่าพลังงานน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนตัวแรกหลุดออกสัญลักษณ์ของพลังงานได้สมในเซชั่น IPM ให้เป็น 2

2019.09.11 วันพุธ

2. 6สาตุกัมมันตรังสีธาตุอีกกลุ่มหนึ่งในตารางธาตุซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากธาตุที่เคยศึกษามาแล้วคือสามารถแต่งแล้วกลายเป็นอะตอมของธาตุใหม่ได้นักเรียนคิดว่าการเปลี่ยนแบลงเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในปีพ. ศ. 2430 อองตวนอองรีแบทเกอเรส (Antoine Fitnri Becquerel) นักวิทยาศาสตร์ขาวฝรั่งเศสพบว่าเมื่อเก็บแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียมแผนฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสงและเมื่อทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกันจึงสรุปว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียมต่อมาปีแอร์ตูรีและมารี Pierr Curie Marie Curie) ได้ค้นพบว่าธาตุพอโลเนียมเรเดียมและพอเรียมก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกันปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่ากัมมันตภาพรังสี (Tradioactivity) ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไมเสถียรและไอโซโทปของธาตุที่สามารถแผ่รังสีใต้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่าไอโซโทปกัมมันตรังสี (radioactive Isotoppe) หรือสารกัมมันตรังสี (radioactive substance) เช่น Carbon-14 (C-14) สำหรับธาตุที่ทุกไอโซโทปเป็นไอโซโทบกัมมันตรังสีจะเรียกธาตุที่มีสมบัติเช่นนี้วาธาตุกัมมันตรังสี radioactive element) ธาตุกัมมันตรังสีส่วนใหญ่มีเลขอะตอมสูงกว่า 837 เช่น U-238 U-235 Th-232 ในธรรมชาติพบธาตุกัมมันตรังสีหลายสชนิด นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังสังเคราะห์ธาตุกัมมันตรังสีขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ

2. 6. 1 การเกิดกัมมันตภาพรังสีกัมมันตภาพรังสีเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีเพราะนิวเคลียสมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียรจึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่ารังสีที่แผ่ออกมาจากไอโซโทปกัมมันตรังสีอาจเป็นรังสีแอลฟา (alpha ray) รังสีบีตา (beta ray) หรือแกมมา (gamma ray

2.6.2การสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรัมจากการศึกษาไอโซโทปของธาตุจํานวนมากทำให้ได้ข้อสังเกตว่าไอโซโทปของนิวเคลีนสที่มีอัตราส่วนระหว่างจ้านวนนิวตรอนตอจำนวนโปรตอนไม่เหมาะสมคือนิวเคลียสที่มีจานวนนิวตรอนแตกต่างจากฐานวนโปรตอนมากเกินไปจะไม่เสถียรจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสโตนการแผ่รังสี (radiation) ออกมาแล้วเกิดเป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่ที่เสถียรกว่าดังตัวอย่างต่อไปนี้การแผ่รังสีแอลฟาส่วนใหญ่เกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 และมีจำนวนนิวตรอนต่อโปรตอนในสัดส่วนที่ไม่เหมาะสมเมื่อปล่อยรังสีแอลฟาออกมาจะกลายเป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่ที่เสถียรซึ่งมีเลขอะตอมลดลงและเลขมวลลดลง 4

การแผ่รังสีบีตาเกิดกับนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอนมากนิวตรอนในนิวเคลียสละเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอนซึ่งอิเล็กตรอนจะถูกปลดปล่อยออกจากนิวเคลียสในรูปของรังสีบีตาและนิวเคลียสใหม่จะมีเลขอะตอมเพิ่มขึ้น 1 โดยที่เลขมวลยังคงเดิม

การแผ่รังสีแกมมาเกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมากหรือไอโซโทปที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตาแต่นิวเคลียสที่เกิดใหม่ยังไม่เสถียรเพราะมีพลังงานสูงจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสเพื่อให้มีพลังงานต่ำลงโดยปล่อยพลังงานสวนเกินออกมาเป็นรังสีแกมมา

2. 6. 3 อันตรายจากไอโซโทปกัมมันตรังสีกิจวัตรต่างในชีวิตประจำวันทั้งการรับประทานอาหารการดื่มน้ำการหายใจล้วนมีโอกาสมนษย์จะได้รับรังสีจากไอโซโทปกัมมันตรังสีเช่น K-40 C-14 Ra-226 เข้าสร่างกายนอกจากนี้ะได้รับรังสีคอสมิก (Cosmic ray) ซึ่งส่วนใหญ่มาจากอวกาศรังสีต่าง ๆ เหล่านี้มีแหล่งกำเนิดจากธรรมชาตินอกจากนี้บางคนยังได้รับรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้นมา เช่น รังสีจากเครื่องเอกซเรย์รังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

2.6.4 ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีไอโซโทปกัมมันตรังสีจะสลายตัวให้รังสีชนิดใดชนิดหนึ่งออกมาได้เองตลอดเวลาไอโซโทปรับมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกันอัตราการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีจะบอกเป็นครึ่งช่วด (half life) ใช้สัญลักษณ์ระยะเวลาที่นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีสลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมไอโซโทบกัมมันตรังสีของธาตุชนิดหนึ่ง ๆ จะมีครึ่งชีวิตคงเดิมไม่ว่าจะอยู่ในรูปของธาตุหรือเกิดเป็นสารประกอบเขน Na-24 มีครึ่งชีวิต 15 หมายความว่าถ้าเริ่มต้นมี Na-24 ปริมาณ 10 กรัมนิวเคลียลนี้จะสลายตัวให้รังสีออกมาจนกระทั่งเวลาผ่านไปครบ 15 ชั่วโมงจะมี Na-24 เหลืออยู่ 5 กรัมและเมื่อเวลาผ่านไปอีก 15 ชั่วโมงจะมี Na-24 เหลืออยู่ 2. 5 กรัมนั้นคือเวลาผ่านไปทุก ๆ 15 ชั่วโมง Na-24 จะสลายตัวไปเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมเขียนแสดง

2. 6. 5 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ปธกิริยานิวเคลียร์เป็นการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีอาจเกิดจากการะหรือเกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสของอะตอมมาดเล็กแล้วได้ไอโซโทปใหม่หรือนิวเคลียสของธาตุใหม่รวมทั้งมีพลังงานเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเป็นจำนวนมหาศาลซึ่งสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ในปีพ. ศ. 2482 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าเมื่อยิงอนุภาคนิวตรอนไปยังนิวเคลียสของ U-235 นิวเคลียสจะแตกออกเป็นนิวเคลียสของธาตุที่เบากว่า
2.6.6 เทคโนโลยีการใช้ักัมมันตรังสี

2.7 การนำธาตุเปใช้ประโยชน์และผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตมนุษย์นำธาตุมาใช้ประโยชน์ตั้งแต่อดีตกาลเช่นน้ำทองค้ามาทำเครื่องประดับนำเหล็กมาทำมีดน้ำหองแดงมาห้าภาชนะเครื่องใช้ในปัจจุบันมีการค้นพบและศึกษาสมบัติของธาตุมากขึ้นจึงมีการนำธาตุมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายมากขึ้นในหัวข้อนี้นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับประโยชน์ของธาตุบางชนิดรวมทั้งศึกษาถึงผลกระทบที่มีต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม 27 ประโยชน์ของธาตุการจำแนกธาตุออกเป็นกลุ่มนอกจากจะช่วยให้ง่ายต่อการศึกษาสมบัติของธาตุแล้วยังงานตอการพิจารณาสมบัติที่เหมาะสมในการนำไปประยุกต์ใช้งานได้อีกด้วยตัวอย่างการใช้ประโยชน์จากธาตุดังนี้ธาตุโลหะมีสมบัติการนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดีจึงนิยมนำมาทำเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเช่นนำทองแดงมาทำสายไฟฟ้านำสังกะสีมาทำขั้วไฟฟ้าของถ่านไฟฉายนำลิเทียมมาทำขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ลิเทียมนำโซเดียมมาเป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อนและหล่อเย็นในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธาตุกึ่งโลหะเช่นซิลิคอนเจอร์เมเนียมมีสมบัติถ้ำกึ่งระหว่างสมบัติของโลหะกับอโลหะ

2.5 ธาตุทรานซิชัน

ธาตุทรานซิชัน เป็นธาตุในตารางหมู่B ทั้งหมด

สมบัติของโลหะทรานซิชัน

โลหะทรานซิชันทุกธาตุจะเป็นโลหะ แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าธาตุหมู่ IA และ IIA

มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว

มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง

นำไฟฟ้าได้ดี ซึ่งในโลหะทรานซิชัน ธาตุที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ เงิน (คาบ 5) และรองลงมาคือ ทอง (คาบ 6)

นำความร้อนได้ดี

ธาตุทรานซิชันทั้งหมดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ยกเว้นธาตุโครเมียม และทองแดง ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 1

สารประกอบของธาตุเหล่านี้จะมีสีสัน

มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 และอิเล็กโทรเนกาติวิตีมาก

ขนาดอะตอม จะมีขนาดไม่แตกต่างกันมากโดยที่

ในคาบเดียวกันจะเล็กจากซ้ายไปขวา

ในหมู่เดียวกันจะใหญ่จากบนลงล่าง

ธาตุเหล่านี้มีหลายออกซิเดชั่นสเตตส์ (oxidation states)

ธาตุเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysts) ที่ดี

ธาตุเหล่านี้มีสีฟ้า-เงินที่อุณหภูมิห้อง (ยกเว้นทองคำและทองแดง)

สารประกอบของธาตุเหล่านี้สามารถจำแนกโดยการวิเคราะห์ผลึก

2 4ตารางธาตุและสมบัติของธสตุหมู่หลัก

2. 4. 1 วิวัฒนาการของการสร้างตารางธาตุเมื่อมีการค้นพบธาตุและศึกษาสมบัติของธาตุต่าง ๆ เหล่านี้แล้วนักวิทยาศาสตร์ได้หาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติต่าง ๆ ของธาตุและนำมาใช้จัดธาตุเป็นกลุ่มใต้หลายแบบในปีพ. ศ. 2360 โยฮันน์โวล์ฟกังเดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) เป็นนักเคมีคนแรกที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 ธาตุตามสมบัติที่คล้ายคลึงกันเรียกว่าชุดสาม (triads) โดยพบว่าธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีกสองธาตุที่เหลือ Na มีมวลอะตอม 23. 0 และเป็นธาตุกลางระหว่าง Li กับ K ซึ่งมีมวลอะตอม 6. 9 และ 39. 1 ตามลำดับตัวอย่างการจัดธาตุแบบชุดสามแสดงได้ดังตาราง 2. 8 แต่เมื่อนำหลักของชุดสามไปใช้กับธาตุกลุ่มอื่นที่มีสมบัติคล้ายกันพบว่าค่ามวลอะตอมของธาตุกลางไม่เท่ากับค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของสองธาตุที่เหลือหลักชุดสามของเดอเบอไรเนอร์จึงไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา

ในปี 2412 ยูลิอุสโลทาร์ไมเออร์ (Julius Lothar Meyer) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันและดิมิทรีเมนเดเลเอพ (Dinitr Mendeley) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ศึกษารายละเอียดของธาตุต่าง ๆ มากขึ้นทําให้มีข้อสังเกตว่าถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมากจะพบว่าธาตุมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วง ๆ การที่ราดต่างบนขวง ๆ การที่ธาตุต่าง ๆ มีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วงเขนนี้เมนเตเลเอฟตั้งเป็นกฎเรียกว่ากฎพรีออติก (periodic law) การจัดราตุเป็นหมวดหมู่ของเมนเดเลเอฟไม่ได้ขีดการเรียงลำดับตามมวลอะตอมจากน้อยไปมากเพียงอย่างเดียวแต่ได้นำสมบัติที่คล้ายคลึงกันของธาตุที่ปรากฏซ้ำกันเป็นช่วง ๆ มาพิจารณาด้วยนอกจากนี้ยังได้เว้นช่องวางไว้โดยคิดว่าน่าจะเป็นตำแหน่งของธาตุที่ยังไม่ได้มีการค้นพบโดยที่ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุมีความสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุเมนเตเลเอฟจึงได้ทำนายสมบัติของธาตุที่ยังไม่มีการค้นพบ 3 ธาตุให้ชื่อว่าเอคา-โบรอนเอคาอะลูมิเนียมและเอคา-ซิลิคอนในเวลาต่อมาก็ได้ค้นพบธาตุสแกนเดียมแกลเลียมและเจอร์เมเนียมตามลำดับซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับที่ได้ทำนายไว้ตัวอย่างธาตุเอคา-ซิลิคอนซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับธาตุเจอร์เมเนียม

ตารางธาตุ ปัจจุบัน

2.4.2 กลุ่มของธาตุในตารางธาตุ

การที่นักวิทยาศาสตร์จัดรายในขนตารางธาตุเป็นหมู่และคาบเพื่อให้ง่ายต่อการศึกษาสมบัติของธาตุต่าง ๆ ตาแบงกลุ่มธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะจะแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มคือธาตุโลหะ (metal) เป็นธาตุที่น้าไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีราตถึงโลหะ (metaloid) เป็นธาตุที่น้ำไฟฟ้าได้ไม่ดีที่อุณหภูมิแต่จะนำได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและธาตุอโลหะ nonmetal) ซึ่งใน * 9105Mะ nonmetal) ซึ่งไม่น่าไฟฟ้ายกเว้นคาร์บอนแกรไฟต์) และฟอสฟอรัสเมื่อพิจารณาตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุตามรูป 2. 19 พบว่าธาตุโลหะอยู่ทางด้านซ้ายมือของตารางธาตุ (สีเขียว) ธาตุกึ่งโลหะจะอยู่บริเวณที่เป็นขั้นบันไดสีชมพู) และธาตุอโลหะจะอยู่ขวามือของตารางธาตุ (สีฟ้า) ยกเว้นไฮโดรเจนอยู่ทางด้านซ้ายมือของตารางธาตุถ้าแบ่งกลุ่มธาตุในตารางธาตุโดยพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล s p d และ f ที่มีพลังงานสูงสุดและมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่จะแบ่งธาตุได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่คือธาตุกลุ่ม s ได้แก่ธาตุ 1 และ 2 ธาตุกลุ่ม p ได้แก่ ธาตุในหมู่ 13 ถึง 18 (ยกเว้น Fie) ธาตุกลุ่ม A ได้แก่ ธาตุในหมู่ 12 ส่วนธาตุในกลุ่ม f ได้แก่ กลุ่มธาตุที่อยู่ด้านล่างของตารางธาตุที่แยกมาจากหมู่ 3 คาบทุ6และ7ดังรูป

2 43 ขนาดอะตอมตามแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสจะ ที่ตลอดเวลาด้วยความเร็วสูงและไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนรวมทั้งไม่สามารถกำหนดขอบเขตที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้นอกจากนี้อะตอมโดยทั่วไปไม่อยู่เป็นอะตอมเดียวแต่จะมีแรงยึดเหนียวระหว่างอะตอมไว้ด้วยกันจึงเป็นเรื่องยากที่จะวัดขนาดอะตอม (atomic radius) ที่อยู่ในภาวะอิสระ

2. 4. 4 ขนาดไอออนอะตอมซึ่งมีจำนวนโปรตอนเทากับอิเล็กตรอนเมื่อรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามา 28 / แuอะตอมจะกลายเป็นไอออนการบอกขนาดของไอออนทำได้เช่นเดียวกับการบอกขนาดอะตอมAdาวคอจะบอกเป็นค่ารัศมีไอออน (Ionic radius) ซึ่งพิจารณาจากระยะระหว่างนิวเคลียสของไอออนคู่หนึ่ง ๆ ที่ยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันในโครงผลึกตัวอย่างรัศมีไอออนของ ME และ 0 ในสารประกอบ MgO 

2.4.5พลังงานไอออไนเซชั้นLพลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมในสถานะ (Anninition energy. IF โดยคา IE แสดงถึงความยางานในการท้าให้อะตอมในสถานะแก็สกลายเป็นไอออนบวกโดยเEน้อยแสดงราทำให้เป็นใอออนบวกได้รายเด้า 1 มกแสดงว่าทำให้เป็นไอออนบวกได้ยากการทำาให้ไฮโดรเจนอะตอมในสถานะแก็สกลายเป็นไฮโดรเจนไอออนในสถานะแก็สเขียนgE) • I "(H) + (การท้าให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมของไฮโดรเจนจะต้องใช้พลังงานอย่างน้อยที่สุดกิโลจูลต่อโมลนั้นคือพลังงานไอออไนเซชันของไฮโดรเจนอะตอมเท่ากับ 1315 กิโลจูลตอไมลอิเล็กตรอนจึงมีค่าพลังงานไอออไนเซชันเพียงคาเดียวถ้าเป็นธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนก็จะมีพลังงานไอออไนเซชันหลายค่าพลังงานน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนตัวแรกหลุดออกสัญลักษณ์ของพลังงานได้สมในเซชั่น IPM ให้เป็น 2

2.3 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม

2.3.1 จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงาน

          จากการศึกษาแบบจำลองอะตอมทำให้ทราบว่าอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียสโดยอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบรอบและอยู่ในระดับพลังงานต่างกันเล็กตอนเหล่านั้นอยู่กันอย่างไรและในแต่ละระดับพลังงานจะมีอิเล็กตรอนสูงสุดเท่าไหร่ให้พิจารณาข้อมูลแสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุบางธาตุดังตาราง

                เมื่อพิจารณาข้อมูลแล้วจะพบว่าจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่ 1 มีได้มากที่สุดคือ 2 อิเล็กตรอนระดับพลังงานที่ 2 มีได้มากที่สุดคือแบบอิเล็กตรอนสำหรับระดับพลังงานที่ 3 จากการสืบค้นข้อมูลเพิ่มเติมทำให้ทราบว่ามีมากที่สุด 18 อิเล็กตรอนด้วยคือจำนวนอิเล็กตรอนมากที่สุดที่มีได้ในแต่ระดับพลังงานจะมีค่าเท่ากับ 2n^2 เมื่อ n คือตัวเลขแสดงระดับพลังงานถ้าพิจารณาตามหลัก 2n^2 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ K และ Ca ควรเป็น 289 และจากการศึกษาพบว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ K และ Ca เป็น 2 8 8 1 และ 2 8 8 2 ตามลำดับซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่ 3 ของธาตุทั้งสองมีเพียง 8 อิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนที่เพิ่มมา 1 และ 2 อิเล็กตรอนนั้นเข้าไปอยู่ในระดับพลังงานที่ 4 ทำให้ระดับพลังงานที่ 3 มีอิเล็กตรอนไม่ครบ 18 อิเล็กตรอน

2.3.2 ระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย

            นักเรียนทราบมาแล้วว่าโบเสนอแบบจำลองโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมของไฮโดรเจนมีพลังงานหลายระดับและความแตกต่างระหว่างพลังงานของแต่ละระดับที่อยู่ถัดไปก็ไม่เท่ากันโดยความแตกต่างของพลังงานจะมีค่าน้อยลงเมื่อระดับพลังงานสูงขึ้นการอธิบายเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของโบว์ได้จุดประกายให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนเกิดความสนใจและศึกษาเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมมากขึ้น และพบว่าเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนที่เปล่งแสงออกมาและมองเห็นเป็นหนึ่งเส้นแท้จริงนั้นประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมมากกว่า 1 เส้นซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่าเส้นสเปกตรัมที่เกิดขึ้นนอกจากเป็นการคายพลังงานของอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานหลักซึ่งแทนด้วย n แล้วยังเป็นการ พลังงานของอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานย่อยของแต่ละระดับพลังงานหลักอีกด้วยนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดระดับพลังงานย่อยเป็นตัวอักษร s p d และ f ตามลำดับ

ระดับพลังงานที่ 1 (n = ) มี 1 ระดับพลังงานย่อยคือ s ระดับพลังงานหลักที่ 2 (n = 2) มี 2 ระดับพลังงานย่อยคือ s p ระดับพลังงานที่ 3 (n = 3) มี 3 ระดับพลังงานย่อยคือ s p d และระดับพลังงานหลักที่ 4 (n = 4) มี 4 ระดับพลังงานย่อยคือ s p d f

2.3.3 ออร์บิทัล

            อิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน ซึ่งอยู่ในรูปของโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนซึ่งมีอาณาเขตและรูปร่างใน 3 มิติแตกต่างกันบริเวณรอบนิวเคลียสซึ่งมีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนและมีพลังงานเฉพาะนี้เรียกว่าออเรนทอลการศึกษา พบว่าจำนวนออร์บิทัลในแต่ละพลังงานย่อยมีค่าแตกต่างกันซึ่งสรุปได้ดังนี้ระดับพลังงานย่อย s มี 1 ออร์บิทัล ระดับพลังงานย่อย p มี 3 ออร์บิทัล ระดับพลังงานย่อยดีมี 5 ออร์บิทัล รอบพลังงานย่อย f มี 7 ออร์บิทัล

           อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานสูงสุดหรือชั้นนอกสุดของอะตอมเรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน การบรรจุอิเล็กตรอน ตามลำดับระดับพลังงานโดยอาศัยแผนภาพตามหลัก อาฟบาว ดังที่กล่าวมาแล้ว มีบางธาตุที่การบรรจุอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยไม่ได้เป็นไปตามหลักการนั้น เช่น Cr มีเลขอะตอม 24 Cu มีเลขอะตอม 29

             ธาตุที่ได้รับหรือเสียอิเล็กตรอน สามารถเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนได้ดังนี้ 1.กรณีที่ถ้าได้รับอิเล็กตรอน ให้บรรจุอิเล็กตรอนปกติรวมกับอิเล็กตรอนที่รับเข้ามาตามลำดับระดับพลังงานโดยอาศัยแผนภาพตามหลัก อาฟบาว 2.กรณีที่ถ้าเสียอิเล็กตรอนให้บรรจุอิเล็กตรอน ตามปกติก่อนจากนั้นจึงนำอิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกสุดออก