ChemEng_Periodic

เอกสารประกอบบการสอน รายวชาเคมส าหรบวศวกร รหสวชา 02-411-103 เรยบเรยงโดย ผชวยศาสตราจารย ดร.วรวทย จนทรสวรรณ คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร อเมล [email protected]

หนวยเรยนท 3 สมบตพรออดก ธาตเรพรเซนเททฟ อโลหะ และโลหะแทรนซชน

(Periodic properties, Representative Element, Non-metal, and Transition)

จดประสงค บทเรยนท 3.1 ตารางธาต

3.1.1 บอกววฒนาการการสรางตารางธาต 3.1.2 อธบายตารางธาตปจจบน 3.1.3 อธบายแนวโนมสมบตของธาตตามตารางธาต

บทเรยนท 3.2 ธาตเรพรเซนเททฟ อโลหะ และโลหะแทรนซชน 3.2.1 อธบายธาตเรพรเซนเททฟ 3.2.2 อธบายอโลหะ 3.2.3 อธบายโลหะแทรนซชน

3.1 สมบตพรออดก 3.1.1 ววฒนาการการสรางตารางธาต ยคเรมแรก

เดอเบอไรเนอร (Johann Dobereiner, ค.ศ.1829) นกวทยาศาสตรชาวเยอรมนเปนคนแรกทพยายามจดกลมของธาตทมสมบตคลายคลงกนไวดวยกนในรปของการจดเปนตาราง เดอเบอไรเนอรไดจดธาตเปนหมๆ ละ 3 ธาต ตามสมบตทคลายคลงกนเรยกวา หลกไตรภาคธาต (triads) โดยเรยงลาดบธาตจากมวลอะตอมนอยไปมาก หลกของไตรภาคธาตของเดอเบอไรเนอรจงไมเปนทยอมรบ

ป ค.ศ.1865 นวแลนดส (John Alexander Reina Newlands) นกเคมชาวองกฤษไดเสนอกฎ “law of octaves” คอถานาธาตมาเรยงลาดบตามมวลอะตอม จะพบวาธาตตวท 8 มสมบตคลายธาตตวท 1 เสมอ แสดงดงภาพท 3.1 แตกฎนใชไดกบธาตทมมวลอะตอมไมเกนมวลอะตอมของธาตแคลเซยม (Ca) เทานน

H 1 F 8 Cl 15 Co/Ni 22 Br 29 Pd 36 I 42 Pt/Ir 50 Li 2 Na 9 K 16 Cu 23 Rb 30 Ag 37 Cs 44 Tl 53 Gl 3 Mg 10 Ca 17 Zn 25 Sr 31 Cd 34 Ba/V 45 Pb 54 Bo 4 Al 11 Cr 18 Y 24 Ce/La 33 U 40 Ta 46 Th 56 C 5 Si 12 Ti 19 In 26 Zr 32 Sn 39 W 47 Hg 52 N 6 P 13 Mn 20 As 27 Di/Mo 34 Sb 41 Nb 48 Bi 55 O 7 S 14 Fe 21 Se 28 Ro/Ru 35 Te 43 Au 49 Os 51

ภาพท 3.1 ตารางธาตของนวแลนดส เผยแพรในป ค.ศ.1866 ยคเมนเดเลเยฟและไมเออร

ในป ค.ศ.1869-1870 นกวทยาศาสตรสองคนคอ เมนเดเลเยฟ (Dimitri Ivanovich Mendeleev) นกวทยาศาสตรชาวรสเซย ไดเสนอผลงานของเขาตอสมาคมนกเคมรสเซย (Russian Chemical

66 | เคมส ำหรบวศวกร (02-411-103)

Society) ในป ค.ศ.1869 ดงภาพท 3.2 ในปถดมา ไมเออร (Julius Lothar Meyer) นกวทยาศาสตรชาวเยอรมนไดตพมพผลงานตารางธาต ดงภาพท 3.3 โดยแนวคดของทงสองคนคลายกนคอ ถานาธาตมาเรยงตามมวลอะตอมจากนอยไปมาก แลวแบงแถวใหเหมาะสม ธาตทมคณสมบตทางเคมและทางกายภาพคลายกนจะปรากฏอยตรงกนเปนชวงๆ

ภาพท 3.2 ตารางธาตทเสนอโดยเมนเดเลเยฟในป ค.ศ.1869

ทมา: http://www.rsc.org/education/teachers/resources/periodictable/pre16/develop/ mendeleev.htm

ภาพท 3.3 ตารางธาตทเสนอโดยไมเออรในป ค.ศ.1870 ทมา: http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php

ตารางธาตฉบบปรบปรงของเมนเดเลเยฟไดเผยแพรในป ค.ศ.1871 ดงภาพท 3.4 อาจถอวาเปน

รากฐานสาคญของตารางธาตปจจบน

สมบตพรออดก ธำตเรพรเซนเททฟ อโลหะและโลหะแทรนซชน | 67

ภาพท 3.4 ตารางธาตทเสนอโดยเมนเดเลเยฟในป ค.ศ.1871

ทมา: http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php ขอสงเกตทสาคญในตารางธาตของเมนเดเลเยฟคอเขาไดกาหนดตาแหนงทอยของธาตทยงไมได

คนพบในขณะนนไวเปนชองวางในตารางธาตและทานายสมบตของธาตทเวนวางไวลวงหนาดวย เชน ธาตทยงไมไดคนพบทมมวลอะตอม = 44 เรยกวา eka-boron ธาตทยงไมไดคนพบทมมวลอะตอม = 68 เรยกวา eka-aluminium ธาตทยงไมไดคนพบทมมวลอะตอม = 72 เรยกวา eka-silicon ซงในเวลาตอมานกวทยาศาสตรไดคนพบธาตกลาวนจรงและสมบตบางประการเปนเชนทเมนเดเล

เยฟไดทานายไว ดงตารางท 3.1 ตารางท 3.1 ธาตทเมนเดเลเยฟทานายสมบต

ชอเรยกธาต ปคนพบ ผคนพบ ชอธาตปจจบน มวลอะตอม eka-boron 1879 Lar Fredrik Nilson สแกนเดยม (Sc) 43.7 eka-aluminium 1875 Lecoq de Boisbaudran แกลเลยม (Ga) 69.9 eka-silicon 1886 Clemens Winkler เจอรเมเนยม (Ge) 72.2

จากการทเมนเดเลเยฟทานายสมบตของธาต eka-silicon ไว ปรากฏวาถกตองใกลเคยงมากกบธาต

เจอรเมเนยมทไดคนพบภายหลงในป ค.ศ.1886 ดงตารางท 3.2 ตารางท 3.2 สมบตของธาต eka-silicon ซงเมนเดเลเยฟไดทานายไวเทยบกบธาตเจอรเมเนยม

สมบต

eka-silicon ท านายโดยเมนเดเลเยฟ (ป ค.ศ.1871)

เจอรเมเนยม พบจรง (ป ค.ศ.1886)

มวลอะตอม (amu) 73 72.6 ความหนาแนน (g/mL) 5.5 5.47 ความจความรอนจาเพาะ J/gC) 0.31 0.32 จดหลอมเหลว (C) สงมาก 960 สตรโมเลกลของสารประกอบออกไซด MO2 GeO2 สตรโมเลกลของสารประกอบคลอไรด MCl2 GeCl2 ความหนาแนนของสารประกอบออกไซด (g/mL) 4.7 4.70 จดเดอดของสารประกอบคลอไรด (C) 100 86


แนวคดในการสรางตารางธาตไดพฒนาอยางตอเนอง เนองจากการคนพบธาตใหมๆ และเครองมอวเคราะหททนสมยมากขนทาใหสามารถพสจนเอกลกษณไดถกตองมากขน การคนพบแกสมสกล คออารกอน (Ar) โดยเรยไล (Lord Rayleigh) นกฟสกสชาวองกฤษ และแรมซย (William Ramsey) นกเคมชาวองกฤษ ในป ค.ศ.1895 ทาใหมการปรบเปลยนตารางธาตใหตรงกบธาตทคนพบใหม เมนเดเลเยฟไดเผยแพรตารางธาตฉบบสดทายในหนงสอของเขาทชอวา Principle of Chemistry ในป ค.ศ.1906 ดงภาพท 3.5 กอนทจะเสยชวตในอกหนงปถดมา ซงในตารางธาตฉบบนไดจดแกสมสกลอยในหม O และแบงธาตออกเปนหมๆ และทสาคญไดเปลยนการจดเรยงธาตตามเลขอะตอม แตในขณะนนยงไมสามารถพสจนความสมพนธระหวางเลขอะตอมกบสมบตของธาต

ภาพท 3.5 ตารางธาตของเมนเดเลเยฟ เผยแพรในป ค.ศ.1906 ทมา: http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php

ยคโมสลย ในป ค.ศ.1913 โมสลย (Henry Gwyn Jeffreys

Moseley) นกฟสกสชาวองกฤษไดตพมพกฎของเลขอะตอม ( law of atomic number) โมสลย ไดศกษาลกษณะเฉพาะของรงส เอกซ (x-ray) ทปลดปลอยออกมาจากอะตอม พบวาความถของรงส เอกซทปลดปลอยออกมาจากอะตอมเปนสดสวนโดยตรงกบกาลงสองของเลขอะตอม (ดงภาพท 3.6) โมสลยตพมพผลงานทมชอวา the high frequency spectra of the elements, ในป ค.ศ.1913

จากการทดลองของโมสลยแสดงใหเหนวา เลขอะตอมเปนปรมาณสาคญทนาเชอถอและสามารถ

วดไดถกตองกวามวลอะตอม ดงนนการจดลาดบของธาตควรเรยงตามเลขอะตอม ตารางธาตของโมสลยมธาตแรกคอ H ซงมเลขอะตอมเทากบ 1 และธาตสดทายคอยเรเนยม (U) ซงมเลขอะตอมเทากบ 92

ตารางธาตของโมสลย แสดงในภาพท 3.7 แสดงใหเหนวาเลขอะตอมของ K เทากบ 19 และของ Ar เทากบ 18 จากเดมทนกเคมเคยคดวาธาตท 19 คอ Ar และธาตท 18 คอ K

Z ภาพท 3.6 ความสมพนธระหวางความถของรงส เอกซตอเลขอะตอม


Group 0 I II III IV V VI VII VIII a b a b A b a b a b a b a b

H 1 He 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 Na 11 Mg12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 K 19 Ca20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn25 Fe 26, Co 27, Cu29 Zn 30 Ga31 Ge32 As 33 Se 34 Br 35 Ni 28

Kr 36 Rb37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb41 Mo42 - Ru44, Rh 45, Ag47 Cd48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I 53 Pd 46

Xe 54 Cs 55 Ba 56 57-71* Hf 72 Ta 73 W 74 Re75 Os 76, Ir 77, Au 79 Hg80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 - Pt 78 Rn 86 - Ra 88 Ac 89 Th 90 Pa 91 U 92

ภาพท 3.7 ตารางธาตทเสนอโดยโมสลย ทมา: ดดแปลงจาก http://chemistrybyscott.org/periodic_table_formulations.htm

ในปจจบนไดมการศกษาหาความสาคญระหวางสมบตของธาตทงทางเคมและกายภาพและพบวา

สมบตตางๆ ของธาตจะสมพนธกบการจดเรยงตวของอเลกตรอนในอะตอมของธาตนนๆ ตงเปนกฎทเรยกวา กฎพรออดก หรอ ฟงกชนพรออดก

กฎพรออดก (periodic law) หมายถง สมบตตางๆ ของธาตจะคลายคลงกนเปนชวง ซาๆ กน ตามเลขอะตอมทเพมขน

3.1.2 ตารางธาตปจจบน

ตารางธาตปจจบนดงภาพท 3.8 แบงธาตออกเปนแถวแนวตง (column) 18 แถว เรยกวา หม (group) และแถวแนวนอน (horizontal row) 7 แถว เรยกวา คาบ (period) ธาตทอยใน 2 หมทางซายมอและธาตทอยใน 6 หมทางขวามอของตารางธาตจะเปนธาตหมหลก (main group) เรยกวา ธาตหม A สวนธาตทอยใน 10 หมตรงกลางตารางจะเปนหมธาตแทรนซชน (transition) เรยกวาธาตหม B และธาตทอยตอนลาง 2 แถวเปนพวกโลหะแทรนซชนแทรก หรอเรยกวา อนเนอรแทรนซชน (inner transition)

ภาพท 3.8 รปแบบตารางธาตปจจบน


หมของธาตในแนวตงทง 18 หม นยมเขยนเลขโรมนและมตวอกษร A และ B กากบอย เรยกวาธาตหม A และหม B ตามลาดบ ถาเปนธาตในหม A เรมตงแต 1A ถง 8A (IA-VIIIA) จะเปนธาตหมหลก เรยกวาธาตเรพรเซนเททฟ (representative) ธาตเหลานแตละหมมสมบตเปลยนแปลงอยางสมาเสมอจากขางลางขนขางบนหรอจากขางบนลงลาง ปฏกรยาของธาตใดธาตหนงในแตละหมสามารถใชเปนตวแทนธาตอนในหมเดยวกนได แตถาเปนธาตในหม B เรมตงแต 3B ถง 2B (IIIB-IIB) เรยกวาธาตแทรนซชน ซงจะมสมบตคลายกนในคาบเดยวกนมากกวาในหมเดยวกน

การกาหนดเลขหมอาจใชเลขอารบก 1–8 แทนเลขโรมนกได ธาตเรพรเซนเททฟ (ธาตหม A) ทอยในหมเดยวกนบางหมมชอเรยกเฉพาะดงน

- ธาตในหม 1A เรยก โลหะแอลคาไล (alkaline) ประกอบดวย Li, Na, K, Rb, Cs และ Fr - ธาตในหม 2A เรยก โลหะแอลคาไลนเอรท (alkaline earth) ประกอบดวย Be, Mg, Ca,

Sr, Ba และ Ra - ธาตในหม 6A เรยก ชาลโคเจน (charcogen) มสมบตเปนอโลหะ ประกอบดวย O, S,

Se, Te และ Po - ธาตในหม 7A เรยก แฮโลเจน (halogen) มสมบตเปนอโลหะ ประกอบดวย F, Cl, Br, I

และ At - ธาตในหม 8A เรยก แกสมสกล (noble gas) ธาตในหมนประกอบดวย He, Ne, Ar, Kr,

Xe และ Rn เดมเรยกธาตในหมนวาแกสเฉอย (inert gas) เพราะไมทาปฏกรยากบธาตใดๆ เนองจากโครงแบบอเลกตรอนเปนแบบเตม แตในปจจบนพบวาธาตหมนบางธาตเกดปฏกรยาไดบาง

ธาตแตละหมจะมการจดเรยงตวของเวเลนซอเลกตรอนเหมอนกนแตจะตางกนทระดบพลงงาน

หลก ดงนนธาตในหมเดยวกนจะมสมบตทางเคมคลายคลงกน อยางไรกตาม ธาตในแถวแนวตงหนงอาจมสมบตบางประการคลายคลงกบธาตในอกแถวหนงกได ซงมจานวนเวเลนซอเลกตรอนเทากนแตการจดเรยงตวของเวเลนซอเลกตรอนแตกตาง เชน ธาตในแถวแนวตงท 3 (หม 3B) เรยกวา กลมสแกนเดยม มการจดเรยงตวอเลกตรอนเปน (n-1)d1ns2 จะมสมบตบางอยางคลายกบธาตในแถวแนวตงท 13 (หม 3A) ทมการจดเรยงอเลกตรอนเปน ns2np1 จงนยมเรยกธาตกลมสแกนเดยมวาเปนธาตหมยอยของหม 3A จงเรยกวาหม 3B ดงนนจะเหนเลขหมกากบธาตกลมสแกนเดยมเปน 3B

ตามแนวนอนของตารางธาตแบงออกเปน 7 คาบ โดยแตละคาบมตวเลขอารบกกากบขางหนาคาบ และยงมอก 2 คาบทเขยนแยกไวดานลาง เรยกวาอนกรมแลนทาไนด ( lantanide series) และอนกรมแอกทไนด (actinide series) เมอพจารณาแตละคาบเปนดงน

คาบท 1 ม H และ He เทานน คาบท 2 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 3 คอ Li ถง 10 คอ Ne คาบท 3 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 11 คอ Na ถง 18 คอ Ar (คาบท 2 และท 3 นมเฉพาะธาตในหม A เทานน ไมมธาตในหม B)

(ตงแตคาบท 4 ถง 7 มธาตในหม B ดวย) คาบท 4 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 19 คอ K ถง 36 คอ Kr คาบท 5 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 37 คอ Rb ถง 54 คอ Xe คาบท 6 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 55 คอ Cs ถง 86 คอ Rn


คาบท 7 ประกอบดวยธาตทมเลขอะตอมตงแต 87 คอ Fr ถง 116 คอ Lv ธาตอนกรมแลนทาไนดตองตอจากธาตแลนทานม (La, Z=57) ในคาบท 6 โดยอนกรมนมธาต

14 ตวเรมจากธาตซเรยม (Ce, Z=58) ถงธาตลทเซยม (Lu, Z=71) สวนธาตอนกรมแอกทไนดตองตอจากธาตแอกทเนยม (Ac, Z=89) ในคาบท 7 โดยอนกรมนมธาต 14 ตวเรมจากธาตทอเรยม (Th, Z=90) ถงธาตลอวเรนเซยม (Lr, Z=103) แตดวยเหตผลทวาเพอใหตารางธาตมรปรางกะทดรดไมยาวเกนไป และเพอเนนใหความคลายคลงในสมบตของธาตในแตละแถวจงแยกออกมาตางหาก

ธาตอนกรมแลนทาไนดและแอกทไนด สวนมากจะเปนธาตทเตรยมไดจากหองปฏบตการไมพบในธรรมชาตเรยกวา ธาตสงเคราะห (synthetic element) ทกธาตมนวเคลยสทไมเสถยรคอเปนธาตกมมนตรงส (radioactive element) และมครงชวต (haft-life) แตกตางกน โดยสวนมากมครงชวตสน สวนธาตทพบในธรรมชาตและมเลขอะตอมมากทสดคอ ธาตยเรเนยม (U, Z=92) โครงแบบอเลกตรอนของอะตอมกบต าแหนงในตารางธาต

ธาตทอยในคาบเดยวกนในตารางธาตจะมจานวนระดบพลงงานหลก (n) สงทสดเทากน คอคาบท 1 มระดบพลงงานเทากบ 1 (n=1) คาบท 2 มระดบพลงงานเทากบ 2 (n=2) และจะเพมขนตามลาดบคาบละหนงระดบพลงงาน จนถงคาบท 7 ซงจะมระดบพลงงานสงสดเทากบ 7 (n=7)

จานวนอเลกตรอนของธาตทอยในคาบเดยวกนจะมจานวนเวเลนซอเลกตรอนเพมขนทละหนงหนวยอเลกตรอนจากซายไปขวาของตารางธาต ซงทาใหธาตทอยในคาบเดยวกนมสมบตทางเคมและทางกายภาพทแตกตางกน ในแตละคาบจะเรมดวยธาตทมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1 ทบรรจในออรบทล-s ในคาบท 1 ซงตรงกบระดบพลงงานท 1 จงมธาตเพยง 2 ธาตเทานนคอ H (Z=1) และ He (Z=2) เพราะออรบทล-1s บรรจอเลกตรอนไดเพยง 2 อเลกตรอน ดงแสดงในตารางท 3.3

คาบท 2 ม 8 ธาต เรมจาก Li (Z=3) ถง Ne (Z=10) การจดเรยงอเลกตรอนแสดงในตารางท 3.3 โดย Li ม 3 อเลกตรอนซงบรรจในระดบพลงงานท 1 (ออรบทล-1s) แลว 2 อเลกตรอน สวนอก 1 อเลกตรอนตองเขาไปอยในระดบพลงงานท 2 คอ ออรบทล-2s ในคาบท 2 มระดบพลงงานสองระดบพลงงานยอย (ออรบทล-2s หนงออรบทล และออรบทล-2p อกสามออรบทล) ซงในระดบพลงงานท 2 นจะบรรจอเลกตรอนไดรวมไมเกน 8 อเลกตรอนเทานน

คาบท 3 มทงหมด 8 ธาต เรมจาก Na (Z=11) ถง Ar (Z=18) การจดเรยงอเลกตรอนแสดงในตารางท 3.3 ในคาบท 3 มระดบพลงงานสามระดบพลงงานยอย (ออรบทล-3s หนงออรบทล ออรบทล-3p อกสามออรบทล และออรบทล-3d อกหาออรบทล)

คาบท 4 เรมจาก K (Z=19) การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานนจะเรมทออรบทล -4s เนองจากออรบทล-4s มระดบพลงงานตากวาออรบทล-3d ดงนนเมอออรบทล-4s บรรจเตมหมด แลวจงบรรจอเลกตรอนในออรบทล-3d โดยออรบทล-3d มทงหมด 5 ออรบทลยอย จงมธาตแทรกมาในคาบท 4 จานวน 10 ธาต (Sc ถง Zn) เมอออรบทล-3d เตมแลวจงตามดวยการบรรจอเลกตรอนในออรบทล-4p อก 6 ธาต (Ga ถง Kr)

คาบท 5 จะมการบรรจอเลกตรอนในออรบทล-5s, ออรบทล-4d และออรบทล-5p ตามลาดบ ทานองเดยวกนคาบท 4 จงมธาต 18 ธาตเชนเดยวกบธาตคาบท 4 เมอถงคาบท 6 จะมการบรรจอเลกตรอนในออรบทล-4f หลงจากทบรรจออรบทล-6s จนเตม และออรบทล-5d อก 1 อเลกตรอนอกตอไป และไปสนสดเมอออรบทล-6p บรรจเตมคาบท 7 จะมการบรรจอเลกตรอนในออรบทล-5f


เมอพจารณาการจดเรยงอเลกตรอนของอะตอมในตารางธาต แบงธาตออกเปนกลมตามการจดเรยงอเลกตรอนในออรบทลเชงอะตอม คอ ออรบทล-s, ออรบทล-p, ออรบทล-d และออรบทล-f ไดเปนกลมทเรยกวา s-block, p-block, d-block และ f-block ตามลาดบ ดงภาพท 3.9

ภาพท 3.9 กลมธาตตามการจดเรยงอเลกตรอนในออรบทล-s, ออรบทล-p, ออรบทล-d และออรบทล-f

ตารางท 3.3 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนของธาตคาบท 1, 2 และ 3

คาบ สญลกษณธาต การจดเรยงอเลกตรอน 1 1H 1s1 2He 1s2 3Li 1s2 2s1 4Be 1s2 2s2 5B 1s2 2s2 2p1 2 6C 1s2 2s2 2p2 7N 1s2 2s2 2p3 8O 1s2 2s2 2p4 9F 1s2 2s2 2p5 10Ne 1s2 2s2 2p6 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 3 14Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 16S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

ธาตทอยในหมเดยวกนจะมจานวนเวเลนซอเลกตรอนเทากน ดงตารางท 3.4 มสมบตเคมและทาง

กายภาพคลายคลงกน เชน ธาตในหม 1A จะมเวเลนซอเลกตรอน 1 อเลกตรอน (ns1) มสมบตเปนโลหะทงหมดและเมอสญเสยอเลกตรอนไป 1 อเลกตรอน ธาตทกตวในหม 1A จะเปนไอออนบวกทมประจเปน +1 หรอธาตในหม 2A จะมเวเลนซอเลกตรอน 2 อเลกตรอน (ns2) และเมอสญเสยอเลกตรอนไป 2 อเลกตรอน ธาตทกตวในหม 2A จะเปนไอออนบวกทมประจเปน +2


ตารางท 3.4 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนของธาตหม 1A, 2A, 7A และ 8A หม สญลกษณธาต การจดเรยงอเลกตรอน 3Li 1s2 2s1 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 1A 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 37Rb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s1 55Cs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 6s1 4Be 1s2 2s2 12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 2A 20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 38Sr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 56Ba 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 6s2

ตารางท 3.4 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนของธาตหม 1A, 2A, 7A และ 8A (ตอ)

หม สญลกษณธาต การจดเรยงอเลกตรอน 7A

9F 1s2 2s2 2p5 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 35Br 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 53I 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p5

2He 1s2 10Ne 1s2 2s2 2p6 8A 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 36Kr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 54Xe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6

การจดต าแหนงอะตอมไฮโดรเจนในตารางธาต

การจดธาตใหอยในหมใดของตารางธาตจะใชสมบตทคลายคลงกนเปนเกณฑ ในตารางธาตปจจบนไดจดให H อยในคาบท 1 ระหวางหม 1A กบหม 7A สมบตบางประการของ H เปรยบเทยบกบสมบตธาตหม 1A และหม 7A แสดงในตารางท 3.5 ตารางท 3.5 สมบตบางประการของ H เทยบกบธาตหม 1A กบหม 7A

สมบต ธาตหม 1A H ธาตหม 7A เวเลนซอเลกตรอน 1 1 7 เลขออกซเดซน +1 +1 และ -1 +1, +3, +5, +7, –1 พลงงานไอออไนเซชน 382 - 526 1,318 1,015 -1,687 อเลกโทรเนกาตวต 1.0 - 0.7 2.1 2.2 - 4.0 สถานะ ของแขง แกส แกส/ของเหลว/ของแขง การนาไฟฟา นา ไมนา ไมนา


เมอพจารณาขอมลในตารางท 3.5 พบวา H มเวเลนซอเลกตรอน 1 อเลกตรอนและมเลขออกซเดชน +1 ดงนน H จงเหมอนธาตหม 1A แต H มสมบตคลายธาตหม 7A หลายประการคอ มเลขออกซเดชนไดมากกวาหนงคา มคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 และมคาอเลกโทรเนกาตวตคอนขางสง มสถานะเปนแกส ไมนาไฟฟา เมอเกดเปนสารประกอบตองการเพยง 1 อเลกตรอนเชนเดยวกบธาตหม 7A ดงนนในตารางธาตอาจจดวางตาแหนง H ไวในหม 1A หรออาจวางอยระหวางหม 1A กบ 7A 3.1.3 แนวโนมสมบตของธาตตามตารางธาต ขนาดอะตอมกบฟงกชนพรออดก

1) ขนาดอะตอม การหาขนาดของอะตอมทแนนอนทาไดยากมาก เนองจาก

ไมสามารถกาหนดขอบเขตทแนนอนของกลมหมอกอเลกตรอนทโคจรรอบนวเคลยส ดงนนในการวดขนาดอะตอมจะกาหนดใหอะตอมมรปรางเปนทรงกลมและบอกขนาดเปนรศมอะตอมตามแรงทเกดขนของพนธะคอ รศมโคเวเลนซ (covalent radius) รศมแวนเดอรวาลส (Van der Walls radius) รศม ไอออน ( ionic radius) และรศมโลหะ (metallic radius) ดงนนเมอกลาวถงขนาดอะตอมควรระบดวยวาใชรปแบบใด การวดระยะระหวางอะตอมหรอความยาวพนธะในโมเลกลหรอในผลกจะวดจากรศมอะตอมทเกดโมเลกลหรอสารประกอบ ดงแสดงในภาพท 3.10

ภาพท 3.10 ระยะรศมอะตอม (ก) รศมโลหะ (ข) รศมโคเวเลนซ และ (ค) รศมไอออน

2) แนวโนมขนาดอะตอม สมบตพรออดกของขนาดอะตอมจะแปรไปตามเลขอะตอม การพจารณาแนวโนมขนาด

อะตอมตองคานงถงปจจยทมสวนกาหนดขนาดอะตอมคอ ระยะระหวางนวเคลยสกบเวเลนซอเลกตรอน เพราะอาจถกบดบงจากอเลกตรอนวงใน หรอการผลกกนเองระหวางอเลกตรอนในระดบพลงงานเดยวกนหรอตางระดบพลงงานจะไปหกลางแรงดงดดของนวเคลยสทมตออเลกตรอนวงนอกๆ ทาใหอานาจประจบวกทนวเคลยสนอยกวาทควรจะเปน แนวโนมขนาดอะตอมตามหมและตามคาบ แสดงในภาพท 3.11

ภาพท 3.11 แนวโนมรศมอะตอมของธาตในตารางธาต (หนวยพโกเมตร)


2.1) ธาตในหมเดยวกน ขนาดอะตอมจะเพมขนจากบนลงมาขางลาง เชนธาตหม 1A ขนาดอะตอม Na ใหญกวาอะตอม Li หรอธาตหม 7A ขนาดอะตอม Cl ใหญกวาอะตอม F การทขนาดอะตอมใหญขน เพราะจานวนระดบพลงงานของอเลกตรอนเพมขน (n เพม) เมอขนคาบใหมเทากบเพมระดบพลงงานหลกเขามาอกหนงระดบ การเพมจานวนระดบพลงงาน (n) เปนปจจยทสาคญกวาการเพมประจบวกทนวเคลยส

2.2) ธาตในคาบเดยวกน (มระดบพลงงานหลกเทากน) ขนาดอะตอมลดลงจากซายไปขวา เนองจากธาตทางขวามอมเลขอะตอมมากกวาทาใหนวเคลยสมแรงดงดดอเลกตรอนมากกวาจงทาใหรศมมวงโคจรของอเลกตรอนลดลง (ยกเวน อะตอมของแกสมสกลเพราะอเลกตรอนในวงนอกสดครบ 8 อเลกตรอนซงมความเสถยรสงมาก)

สวนธาตแทรนซชนมแบบแผนของขนาดอะตอมทแตกตางไป คอในคาบเดยวกนมขนาดอะตอมใกลเคยงกน ทงนเมอเลขอะตอมเพมขน อเลกตรอนจะเพมทละหนงอเลกตรอนในระดบพลงงานวงใน สวนจานวนอเลกตรอนระดบพลงงานวงนอกยงคงเทาเดม เชน ธาตแทรนซชนในคาบท 4 เมอเลขอะตอมเพมขน อเลกตรอนจะเพมขนในออรบทล-3d ทละ 1 อเลกตรอน ในขณะทอเลกตรอนระดบวงนอกเปนออรบทล-4s (ยงคงมอเลกตรอน 2 อเลกตรอนเทากนเชนเดม) ดงนนอานาจการดงดดระหวางนวเคลยสกบอเลกตรอนในออรบทล-4s จะเปลยนแปลงเพยงเลกนอย ขนาดอะตอมของธาตแทรนซชนในคาบเดยวกนจงเปลยนไปเพยงเลกนอย พลงงานไอออไนเซชนกบฟงกชนพรออดก

1) พลงงานไอออไนเซชน พลงงานไอออไนเซชน (ionization energy, IE) หรอพลงงานการแตกตวเปนไอออน คอ

พลงงานนอยทสดทใชในการดงอเลกตรอนทอยในระดบพลงงานสดทายออกจากอะตอมในสถานะแกสใหกลายเปนไอออนบวก คาพลงงานไอออไนเซชน เรยกยอวา “คา IE” ซงใชบอกถงปรมาณพลงงานอยางนอยสดทตองใชเพอบงคบใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอม หรออาจกลาวอกทางหนงของคา IE จะเปนคาทใชบอกแรงยดเหนยวของอเลกตรอนทถกยดไวในอะตอม ถาอะตอมมคา IE สง แสดงวาแรงยดเหนยวทนวเคลยสมตออเลกตรอนมคามาก อเลกตรอนจะหลดออกไดยาก

พลงงานทใชในการดงอเลกตรอนตวทหนง (ทอยในพลงงานสดทาย) เรยกวาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 เขยนยอเปน IE1 กลาวคอ เมอ M แทนอะตอมธาตโลหะเกดแตกตวเปนไอออน ดงสมการ

M(g) M+(g) + e- IE1 เนองจากอะตอมสามารถถกดงเวเลนซอเลกตรอนไดมากกวา 1 อเลกตรอน (ยกเวน H) ดงนน คา

IE จงมไดมากกวา 1 คา เชนถาดงอเลกตรอนตวท 2 และ 3 ออกจะเรยกวา พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 2 และ 3 เขยนแทนไดดวย IE2 และ IE3 ตามลาดบ

M+(g) M2+(g) + e- IE2 M2+(g) M3+(g) + e- IE3

คา IE มหนวยเปน กโลจลตอโมล (kJ/mol) ตวอยาง พลงงานทใชในการดงอเลกตรอนตวท 1, 2 และ 3 ของอะตอมเบรลเลยม (Be)

Be(g) Be+(g) + e- IE1 = 899 kJ/mol Be+(g) Be2+(g) + e- IE2 = 1,757 kJ/mol Be2+(g) Be3+(g) + e- IE3 = 14,850 kJ/mol


พจารณาการจดเรยงอเลกตรอนของ Be เปน 1s2 2s2 ดงภาพท 3.12(ก) จะเหนวาถาตองการดงอเลกตรอนตวท 2 ออกจาก Be+ จะตองใชพลงงานมากกวาตวแรกประมาณ 2 เทา เนองจากอทธพลแรงดงดดระหวางนวเคลยสกบอเลกตรอนทเหลอในระดบพลงงานสดทายมมากขน แตถาตองการดงอเลกตรอนตวท 3 ออกอก จะเหนวาจะตองดงอเลกตรอนในออรบทล-1s ซงอยใกลนวเคลยสมากทสด จงมแรงดงดดมาก ดงนนจะตองใชพลงงานเกอบ 10 เทาของการดงอเลกตรอนตวท 2 ออก คา IE ของอะตอมบางชนดแสดงในตารางท 3.6

495.9 kJ/mol 899 kJ/mol

(ก) (ข)

ภาพท 3.12 แสดงอเลกตรอนในระดบพลงงานของ (ก) อะตอมเบรลเลยม และ (ข) อะตอมโซเดยม ในทานองเดยวกน การดงอเลกตรอน 1 ตวออกจากอะตอม Na (1s2 2s2 2p6 3s1) จะใช

พลงงานไมสงนก เนองจากเปนการดงอเลกตรอนออกจากออรบทล-3s ทมอเลกตรอนเพยงตวเดยว ดงภาพท 3.12(ข) แตหากมการดงอเลกตรอนตวท 2 จะตองใชพลงงานมากถง 10 เทาของพลงงานในการดงอเลกตรอนตวแรก

ตารางท 3.6 คาพลงงานไอออไนเซชนของอะตอมบางชนด (kJ/mol)

เลขอะตอม ธาต IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 1 H 1,311 2 He 2,372 5,251 3 Li 520 7,300 11,815 4 Be 899 1,757 14,850 21,005 5 B 801 2,430 3,660 25,000 32,820 6 C 1,086 2,350 4,620 6,220 38,000 47,261 7 N 1,400 2,860 4,580 7,500 9,400 53,000 8 O 1,314 3,390 5,300 7,470 11,000 13,000 9 F 1,680 3,370 6,050 8,400 11,000 15,200 10 Ne 2,080 3,950 6,120 9,370 12,200 15,000 11 Na 496 4,560 6,900 9,540 13,400 16,600 12 Mg 738 1,450 7,730 10,500 13,600 18,000 13 Al 577 1,820 2,750 11,600 14,800 18,400 14 Si 786 1,580 3,230 4,360 16,000 20,000 15 P 1,012 1,904 2,910 4,960 6,240 21,000 16 S 999 2,250 3,360 4,660 6,990 8,500 17 Cl 1,256 2,297 3,820 5,160 6,540 9,300 18 Ar 1,520 2,666 3,900 5,770 7,240 8,800 19 K 419 3,052 4,410 5,900 8,000 9,600 20 Ca 590 1,145 4,900 6,500 8,100 11,000


คา IE ใชบอกแนวโนมการเกดเปนไอออนบวกของอะตอม คออะตอมทมคา IE ตาจะแตกตวเปนไอออนบวกไดงายกวาอะตอมทมคา IE สง เนองจากแรงยดเหนยวระหวางนวเคลยสกบอเลกตรอนมนอย อะตอมทมคา IE ตาจะมความวองไวตอปฏกรยาเคมมาก เชน

- โลหะแอลคาไล (หม 1A) มคา IE ตา ดงนน ธาตหมนจงวองไวตอปฏกรยาเคมมาก ระหวางโลหะแอลคาไลดวยกน ธาตดานลางจะแตกตวเปนไอออนบวกไดงายกวาธาตทอยเหนอขนไปในหมเดยวกน ดงนนถาเรยงความวองไวทางเคมจากมากไปนอยจะไดคอ Cs > Rb > K > Na > Li

- โลหะแอลคาไลนเอรท (หม 2A) มคา IE สงกวาหม 1A ดงนนมความวองไวตอปฏกรยาจะนอยกวาธาตหม 1A

2) แนวโนมของคา IE คา IE เปนฟงกชนพรออดกเมอเรยงตามเลขอะตอม แนวโนมคา IE1 แสดงในภาพท 3.13

เลขอะตอม

ภาพท 3.13 แนวโนมพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ทมา: ดดแปลงจาก Silberberg. Principle of General Chemistry. 2013. p261

2.1) ธาตในหมเดยวกน คา IE ลดลงจากบนลงลาง เนองจากปจจยหลก 2 ประการคอ

(1) เมอขนาดอะตอมใหญขน ระยะหางนวเคลยสกบอเลกตรอนวงนอกสดจะอยหางกนมากขนตามไปดวย สงผลใหแรงดงดดทนวเคลยสมตออเลกตรอนทอยในระดบพลงงานสดทายนอยลง ดงนน พลงานทใชในการดงเวเลนซอเลกตรอนใหหลดออกอะตอมจงไมสงมากนก (ตารางท 3.7)

(2) จานวนชนระดบพลงงานของอเลกตรอนทเพมขนตามคาบเสมอนเปนกาแพงกนแรงดงดดระหวางนวเคลยสกบเวเลนซอเลกตรอน ทาใหแรงยดเหนยวมคานอยลง

ภาพท 3.15 รปสามมตแสดงแนวโนมพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตเรพรเซนเททฟ

พลงง

านไอ

ออไน

เซชน

ลาดบ

ท 1

(kJ/m

ol)


ตารางท 3.7 คาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตหม 1A

ธาต เลขอะตอม การจดเรยงอเลกตรอน รศมอะตอม (pm)

IE1 (kJ/mol)

Li 3 1s2 2s1 167 520 Na 11 1s2 2s2 2p6 3s1 190 496 K 19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 243 419 Rb 37 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 5s1 265 403 Cs 55 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 5s2 5p6 6s1 298 376

2.2) ธาตในคาบเดยวกน คา IE จะเพมขนจากซายไปขวา เนองจากธาตทางขวาของตาราง

ธาตมเลขอะตอม (จานวนโปรตอน) เพมขนธาตละ 1 โปรตอน ทาใหนวเคลยสมแรงดงดดอเลกตรอนไดมากขน ทาใหอเลกตรอนหลดจากอะตอมไดยาก แตอะตอมทมโครงแบบอเลกตรอนแบบครง (half-filled) จะมคา IE สงกวาแนวโนมปกตเลกนอย เชนเบรลเรยม (Be) และไนโตรเจน (N)

ยกตวอยางธาตในคาบท 2 จาก Li ถง Ne เมอเลขอะตอมเพมขน ประจบวกในนวเคลยสเพมขนทละหนงหนวยและอเลกตรอนเพมขนทละ 1 อเลกตรอนในระดบพลงงานเดยวกน ประจบวกในนวเคลยสยงมากขน แรงดงดดทนวเคลยสมตออเลกตรอนตวนอกจะมมากขน

ตารางท 3.8 คาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตในคาบท 2

Li Be B C N O F Ne จานวนโปรตอน 3 4 5 6 7 8 9 10 รศมโคเวเลนซ (pm) 167 112 87 67 56 48 42 38 พลงงานไอออไนเซชน 520 899 801 1,086 1,402 1,314 1,681 2,081

3) พลงงานไอออไนเซชนของแกสมสกล

แกสมสกลมคา IE สงมากเมอเทยบกบธาตในคาบเดยวกน ดงตารางท 3.9 เนองจากโครงแบบอเลกตรอนเปนการบรรจแบบเตม (full-field) ตารางท 3.9 คาพลงงานไอออไนเซชนของแกสมสกล (หม 8A)

ธาต การจดเรยงอเลกตรอน IE1 (kJ/mol) He 1s2 2,372 Ne 1s2 2s2 2p6 2,080 Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 1,520 Kr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 1,351 Xe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 1,170 Rn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d10 6p6 1,037


สมพรรคภาพอเลกตรอนกบฟงกชนพรออดก 1) คาสมพรรคภาพอเลกตรอน

สมพรรคภาพอเลกตรอน (electron affinity, EA) เรยกยอวา คา EA คอพลงงานทคายออกมาเมออะตอมในสถานะแกสรบอเลกตรอนเพมเขาไปในอะตอม แลวกลายเปนไอออนลบ

เมอสมมต X คออะตอมของธาตลหะ เขยนสมการทวไปคอ

X(g) + e- X-(g) + EA

คา EA บอกใหทราบความยากงายทอะตอมจะรบอเลกตรอนเขามาเพม กาหนดใหคา EA มเครองหมายเปนลบ (เนองจากเปนการคายพลงงาน) ถาคา EA เปนลบคามาก แสดงวาอะตอมนนสามารถรบอเลกตรอนไดดหรอชอบรบอเลกตรอน เกดเปนไอออนลบไดงาย เชน Cl และ O

Cl(g) + e- Cl-(g) (EA = -349 Jk/mol) O(g) + e- O-(g) (EA = -141 kJ/mol)

ในทางตรงกนขาม ถาค า EA เปนลบค านอยๆ หรอคาเปนบวก แสดงวาอะตอมนนจะเกดเป น ไอออนลบได ยาก อะตอมน น ไม ชอบรบอเลกตรอน เชน Be, B และ N เปนตน

ค า EA ขนอยกบหลายป จจย เชน ขนาดอะตอม จานวนระดบพลงงานของอเลกตรอน และโครงแบบอเลกตรอน ซงการวดคา EA ทาไดยากมาก ทาใหทราบคาแนนอนเพยงไมกธาต ดงแสดงในภาพท 3.16

ภาพท 3.16 คาสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตเรพรเซนเททฟ

2) แนวโนมของคา EA แนวโนมของคา EA แสดงดงภาพท 3.17 สรปเปนแนวโนมไดดงน

เลขอะตอม

ภาพท 3.17 แนวโนมคาสมพรรคภาพอเลกตรอน

คาสม

พรรค

ภาพอ

เลกต

รอน

(kJ/m

ol)


2.1) ธาตในหมเดยวกน คา EA จะตางกนไมมากนก แตพอสรปไดวา คา EA ลดลงจากขางบนลงขางลาง (ตวเลขลบนอยกวา) เพราะขนาดของอะตอมใหญขนตามจานวนระดบพลงงาน ถงแมประจบวกทนวเคลยสเพมขนคาบละ 8 หนวย แตเมอคานงถงจานวนอเลกตรอนทกนระหวางนวเคลยสกบเวเลนซอเลกตรอนแลวทาใหอานาจแรงดงดดของประจบวกนอยลงไปมาก สวนแกสมสกลไมมแนวโนมทจะรบอเลกตรอน

2.2) ธาตในคาบเดยวกน คา EA จะเพมขนจากซายไปขวา กลาวคอธาตอโลหะมแนวโนมจะรบอเลกตรอนไดดกวาธาตโลหะ โดยทวไป คา EA ของโลหะมคาเปนบวกมาก (หรอเปนลบนอยกวา) กวาของอโลหะ เมอพจารณาจากขนาดอะตอม อะตอมทมขนาดเลกจะรบอเลกตรอนงายกวาอะตอมขนาดใหญ เพราะประจบวกทนวเคลยสสงแรงดงดดอเลกตรอนไวไดดกวา เนองจากระยะหางระหวางนวเคลยสกบอเลกตรอนนอย ดงนนในการเกดไอออนลบ อะตอมขนาดเลกจะคายพลงงานออกมามากกวาอะตอมใหญ ธาตแฮโลเจน (หม 7A) มคา EA เปนลบมากทสดเพราะการรบ 1 อเลกตรอนเขามาจะทาใหอะตอมของธาตแฮโลเจนมการจดอเลกตรอนแบบเตมเหมอนกบแกสมสกล เชนโครงแบบอเลกตรอนของ F- เปน 1s2 2s2 2p6 ซงเหมอนกบ Ne สภาพไฟฟาลบกบฟงกชนพรออดก

1) สภาพไฟฟาลบ คาสภาพไฟฟาลบ หรอคาอเลกโทรเนกาตวต (electronegativity) เรยกยอวา “คา EN” คอ

คาแสดงความสามารถของอะตอมในการดงอเลกตรอนเขาหาตวเอง อานาจในการดงอเลกตรอนอาจเปนไดทงแบบสมบรณ (complete transfer) คออเลกตรอนถกดง

ไปยงอะตอมทมคา EN สงกวาอยางสนเชง (พนธะไอออนก) หรอเปนการดงแบบบางสวน (partial transfer) ซงความหนาแนนของอเลกตรอนจะอยบรเวณอะตอมทมคา EN สงกวา (พนธะโคเวเลนซ)

อะตอมทมคา EN สง แสดงวาอะตอมนนดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดด เรยกวา พวกทชอบอเลกตรอน (อเลกโทรไฟล, electrophile) สวนอะตอมทมคา EN ตา แสดงวาความสามารถในการดงอเลกตรอนนอย อาจเรยกไดวา พวกชอบใหอเลกตรอน (นวคลโอไฟล, nucleophile)

ภาพท 3.18 แนวโนมคาอเลกโทรเนกาตวตของพอลง

ทมา: Silberberg. Principle of General Chemistry. 2013. p294


2) แนวโนมของคา EN 2.1) ธาตในหมเดยวกน แนวโนมของคา EN ลดจากขางบนลงมาขางลาง เนองจากอะตอมมขนาดใหญขน ความสามารถในการดงดดอเลกตรอนลดนอยลงไป

2.2) ธาตในคาบเดยวกน คา EN เพมขนจากทางซายไปทางขวา เนองจากรศมของอะตอมลดลง ประประจบวกทนวเคลยสเพมขนตามเลขอะตอม นวเคลยสของอะตอมเลกดงดดอเลกตรอนไดดกวาอะตอมใหญ ประกอบกบประจบวกทนวเคลยสเพมขนดวย 2.3) ธาตหม 7A (แฮโลเจน) มคา EN สง สวนธาตหม 1A และ 2A มคา EN ตา โดยท Cs และ Fr ซงเปนธาตกมมนตรงสหายาก มคาตาทสด 2.4) พวกธาตแทรนซชนมคา EN ใกลเคยงกน 2.5) พวกแกสมสกลมคา EN ไมแนนอน

3) ประโยชนของคา EN คา EN สามารถบอกการเคลอนยายอเลกตรอนของอะตอมเมอเกดพนธะไอออนก ดงภาพท

3.19(ก) และบอกความหนาแนนของอเลกตรอน หรอแนวโนมโอกาสทจะพบอเลกตรอนอยบรเวณรอบอะตอมใดอะตอมหนงเมอเกดพนธะโคเวเลนซ ดวภาพท 3.19(ข) เชนโมเลกล HCl มพนธะระหวาง H และ Cl โดย H (EN=2.1) และ Cl (EN=3.0) ตางใชอเลกตรอนรวมกนหนงคในการสรางพนธะ เมอพจารณาจากคา EN แลว โอกาสทจะพบอเลกตรอนอยบรเวณอะตอมของ Cl จะมากกวา H เพราะ Cl มคา EN สงกวา

(ก) (ข)

ภาพท 3.19 แนวโนมความหนาแนนของอเลกตรอน (ก) สารประกอบไอออนก และ (ข) พนธะทมขวในโมเลกลโคเวเลนซ

ความเปนโลหะกบฟงกชนพรออดก

ตารางธาตปจจบนแบงออกเปนธาตโลหะ (metal) ธาตอโลหะ (non-metal) และธาตกงโลหะ (metalloid) โดยธาตโลหะประกอบดวยธาตอยทางดานซายของเสนขนบนไดในตารางธาต (ภาพท 3.20) สาหรบธาตอโลหะจะอยทางขวามอของเสนขนบนได สวนธาตกงโลหะจะอยตดเสนขนบนไดซงอยระหวางโลหะกบอโลหะ ไดแก โบรอน (B) ซลคอน (Si) เจอรเมเนยม (Ge) สารหน (As) พลวง (Sb) เทลลเรยม (Te) พอโลเนยม (Po) และแอสทาทน (At)

EN=0.9 EN=3.0 EN=2.1 EN=3.0


ภาพท 3.20 แสดงตาแหนงของธาตเปนโลหะ อโลหะและกงโลหะและแนวโนมความเปนโลหะ

ทมา: ดดแปลงจาก Brown et al. Chemistry. 2009. p271 เลขออกซเดชนกบฟงกชนพรออดก

เลขออกซเดชน (oxidation number) หรอสถานะออกซเดชน (oxidation state) คอคาประจของอะตอมในโมเลกลหรอสารประกอบ โดยมหลกการในการกาหนดเลขออกซเดชนดงน

1) อะตอมของธาตในสภาวะอสระ กาหนดใหคาเลขออกซเดชนเทากบ 0 ไมวาธาตนนจะอยในรปทเปนอะตอมเดยวหรอหลายอะตอม เชน Zn, Ag, Hg, Cl2, H2 และ P4S8 มเลขออกซเดชนเทากบ 0

2) ไอออนทมอะตอมเดยว มคาเลขออกซเดชนเทากบประจของไอออนนน เชน Al3+ มคาเลขออกซเดชนเทากบ +3 S2- มคาเลขออกซเดชนเทากบ -2 Cl- มคาเลขออกซเดชนเทากบ -1

3) อะตอมทมเลขออกซเดชนคงทเสมอ โลหะแอลคาไล (หม 1A) ทกธาต มคาเลขออกซเดชนเทากบ +1 โลหะแอลคาไลนเอรท (หม 2A) ทกธาต มคาเลขออกซเดชนเทากบ +2 ธาต F ทกสารประกอบ มคาเลขออกซเดชนเทากบ -1

4) อะตอม O ในสารประกอบสวนใหญมคาเลขออกซเดชนเทากบ -2 ยกเวน (1) ในกรณของสารประกอบเปอรออกไซด เชน H2O2 และ Na2O2 มคาเลขออกซเดชน

เทากบ -1 (2) ในสารประกอบประเภทซปเปอรออกไซด เชน KO2 มคาเลขออกซเดชนเทากบ – ½ (3) O อาจมคาเลขออกซเดชนเทากบ +2 เชน ในสารประกอบ OF2

5) อะตอม H ในสารประกอบสวนมากมคาเลขออกซเดชนของเทากบ +1 ยกเวน ในสารประกอบพวกไฮไดรด เชน LiAlH4, NaBH4 มคาเลขออกซเดชนเทากบ -1

6) ผลรวมของเลขออกซเดชนของอะตอมทงหมดในสตรเคมใดๆ จะมคา เทากบ 0 หรอเทากบประจของสตรเคม เชน

ผลรวมของคาเลขออกซเดชนของ H2SO4 มคาเทากบ 0 ผลรวมของคาเลขออกซเดชนของ MnO4

- มคาเทากบ -1

ความเปนโลหะเพมขน คว

ามเป

นโลห

ะเพม

ขน เสนขนบนได


เลขออกซเดชนอาจไมไดแสดงแนวโนมตามฟงกชนพรออดกไดอยางชดเจน เนองจากคาประจของธาตจะขนกบจานวนเวเลนซอเลกตรอน และประกอบกบแนวโนมของคา IE, EA และ EN ของธาตนนๆ เลขออกซเดชนทเปนไปไดของธาตแสดงในภาพท 3.21

H +1

He

Li +1

Be +2

B +3

C +4 +2 -4

N +5 +4 +3 +2 +1 -3

O -2

F -1

Ne

Na +1

Mg +2

Al +3

Si +4

P +5 +3 -3

S +6 +4 +2 -2

Cl +7 +5 +3 +1 -1

Ar

K +1

Ca +2

Sc +3

Ti +4 +3

V +5 +4 +3 +2

Cr +6 +3 +2

Mn +7 +4 +3 +2

Fe +3 +2

Co +3 +2

Ni +2

Cu +2 +1

Zn +2

Ga +3 +1

Ge +4 +2

As +5 +3 -3

Se +6 +4 -2

Br +7 +5 +3 +1 -1

Kr

Rb 1+

Sr +2

Y +3

Zr +4 +3

Nb +5 +4

Mo +6 +4 +3

Tc +7 +6 +4

Ru +8 +6 +4 +3

Rh +4 +3 +2

Pd +4 +2

Ag +1

Cd +2

In +3

Sn +4 +2

Sb +5 +3 +3

Te +6 +4 -2

I +7 +5 +3 +1 -1

Xe

ภาพท 3.21 คาเลขออกซเดชน 3.2 ธาตเรพรเซนเททฟ อโลหะและโลหะแทรนซชน

ตารางธาตปจจบนแบงกลมธาตเปน 2 หม คอ ธาตหม A (หรอ ธาตหมหลก) เรยกวา ธาตเรพรเซนเททฟ คอธาตหม 1A ถง 8A ธาตหม B โลหะแทรนซชน รวมทงอนกรมแอกทไนด และอนกรมแลนทาไนด

ตารางธาตปจจบนแบงสมบตความเปนโลหะของธาตแบงได 3 ชนดคอธาตโลหะ (metal) ธาต

อโลหะ (non-metal) และธาตกงโลหะ (metalloid) ดงแสดงในภาพท 3.22 ธาตเรพรเซนเททฟ ธาตเรพรเซนเททฟ 1A 8A

2A

3A 4A 5A 6A 7A โลหะแทรนซชน

ภาพท 3.22 ตาแหนงธาตเรพรเซนเททฟ อโลหะ และโลหะแทรนซชน

โลหะ

อโลหะ กงโลหะ


3.2.1 ธาตเรพรเซนเททฟ ธาตเรพรเซนเททฟ ประกอบดวยธาตในหม 1A ถง 8A เพราะธาตในกลมนมสมบตทคลายกน

หลายประการ ดงนน ธาตตวใดตวหนงเปนตวแทนใชอธบายสมบตตางๆ ของธาตทอยในหมเดยวกนได ธาตเรพรเซนเททฟมทงธาตทเปนโลหะ อโลหะและกงโลหะ รวมทงแกสมสกล การศกษาสมบตของธาตเรพรเซนเททฟทงหมดทาไดยาก เนองจากธาตกลมนมเปนจานวนมาก ในการนจะศกษาสมบตพนฐานทวๆ ไป ทงทางกายภาพและทางเคมของธาตในแตละหม 3.2.2 อโลหะและกงโลหะ

ธาตอโลหะ (non-metal) อยทางขวาของเสนขนบนไดในตารางธาต คอบางธาตในหม 3A, 4A, 5A, 6A และทกธาตในหม 7A ดงภาพท 3.33

ธาตกงโลหะ (metalloids) จะอยตดเสนขนบนไดซงอยระหวางโลหะกบอโลหะ ไดแก โบรอน (B), ซลคอน (Si), เจอรเมเนยม (Ge), สารหน (As), พลวง (Sb), เทลลเรยม (Te), พอโลเนยม (Po) และแอสทาทน (At)

1A 8A 2A

3A 4A 5A 6A 7A

ภาพท 3.33 ตาแหนงธาตอโลหะและกงโลหะในตารางธาต

1) สมบตของธาตอโลหะ 1.1) ไมนาไฟฟา ไมนาความรอน (ยกเวนแกรไฟต) 1.2) เนอเปราะแตกหกงาย ไมสามารถตใหเปนแผนบางหรอทาเปนเสนได 1.3) สวนใหญมสถานะเปนของเหลวหรอแกส 1.4) ไมมลกษณะมนวาว 1.5) ธาตอโลหะเกดสารประกอบออกไซดทมสมบตเปนกรด เชน CO2 และ SO3 CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq) SO2(g) + H2O(l) H2SO4(aq) 1.6) ธาตอโลหะชอบรบอเลกตรอนจากโลหะเกดเปนสารประกอบไอออนก เชน NaCl, MgO

BaCl2 และ NaF 1.7) ธาตอโลหะรวมตวกนเองโดยใชอเลกตรอนรวมกนเกดเปนโมเลกลโคเวเลนซ เชน Cl2,

F2 และ O2 หรอรวมตวกบอโลหะตางชนดกน เชน Cl-F และ O=C=O 1.8) ธาตอโลหะมคา IE, คา EN และคา EA สง

โลหะแทรนซชน

อโลหะ กงโลหะ


1.9) ธาตอโลหะมเลขออกซเดชนเปนลบโดยสวนใหญ เชนธาตหม 7A มเลขออกซเดชนเปน -1 และหม 6A (O, S) โดยทวไปมเลขออกซเดชนเปน -2 แตบางสภาวะ อโลหะมเลขออกซเดชนเปนบวก

2) สมบตของธาตกงโลหะ 2.1) มสมบตอยระหวางสมบตของโลหะและอโลหะ เชน มคา EN และคา IE ปานกลาง 2.2) ธาตกงโลหะเปนเซมคอนดกเตอร (semiconductor) คอสามารถนาไฟฟาไดนอย แต

ดกวาอโลหะ สมบตการนาไฟฟาดขนเมออณหภมเพมขน 2.3) ประโยชนใชทาไดโอด (diode) และทรานซสเตอร (transistor) ในอตสาหกรรมไฟฟา

และอเลกโทรนกส 2.4) เลขออกซเดชนของธาตกงโลหะอาจมคาเปนบวกหรอลบ 2.5) ธาตกงโลหะโดยทวไปเกดสารประกอบกบอโลหะ เชน SiO2, SbCl3 และอาจเกด

สารประกอบกบโลหะได ในบางกรณ ออกไซดของธาตกงโลหะมสมบต เปนไดท งกรดและเบส (amphoteric) แตทแสดงสมบตเปนกรดมมากกวา และพฤตกรรมทางเคมทวไปของธาตกงโลหะโนมเอยงไปทางอโลหะมากกวาโลหะ

ซลคอน (Si) เปนธาตกงโลหะททาปฏกรยาไดนอยกวาธาตในหมเดยวกน เปนธาตทมมากทสดในเปลอกโลกเปนอนดบ 2 มปรมาตร 25.7% โดยนาหนก ปรากฏในดนเหนยว หนแกรนต ควอตซ และทราย สวนใหญจะอยในรปของซลคอนไดออกไซด (หรอซลกา) และซลเกต (สารประกอบทประกอบจากซลคอน ออกซเจน และ โลหะ) ซลคอนเปนสวนประกอบหลกของแกว ซเมนต เซรามก อปกรณสารกงตวนา

เจอรเมเนยม (Ge) เปนธาตทอยระหวางซลคอน (Si) และดบก (Sn) เปนธาตกงโลหะสเทาเงน มคณสมบตกากงระหวางโลหะและอโลหะ คณสมบตทเปนสารกงตวนาของ Ge ซงมความสาคญในงานอเลกทรอนกส เจอรเมเนยมมความสาคญในการผลตทรานซสเตอร และเซลลแสงอาทตย

สารหน (As) มสามอญรป คอ สารหนสเทา สารหนสดา และสารหนสเหลอง เปนธาตทมพษอยางรายแรง สารหนอาจพบไดในสายแรเงน สวนใหญอยในสารประกอบเปนแรหลายชนดกระจายอยทวโลก แรทมสารหนเปนตวประกอบ เชนอารเซโนไพไรต (FeAsS) หรดาลกลบทองหรอออรพเมนต (As2S3) หรดาลแดงหรอรอลการ (As4S4) อารเซโนไลต (As2O3) เลลลงไกต (FeAs2) นกโคโลต (NiAs)

พลวง (Sb) ม 4 อญญรป ทมความเสถยรจะเปนโลหะสฟา พลวงทมสเหลองและดาจะเปนอโลหะทไมเสถยร พลวงใชประโยชนในการทา ส เซรามก สารเคลอบผว โลหะผสม อเลกโทรดและยาง

เทลลเรยม (Te) มสขาวเงนเหมอนดบก เทลลเรยมมสมบตทางเคมใกลเคยงกบซลเนยม และกามะถน เทลลเรยมใชประโยชนในการทาโลหะผสมและสารกงตวนา

พอโลเนยม (Po) เปนธาตกงอโลหะเรดโอแอคตฟ (radioactive metalloid) มสมบตทางเคมคลายเทลลเรยมและบสมท พบวามอยในแรยเรเนยม กาลงศกษาการใชงานเกยวกบความรอนในยานอวกาศคนพบโดย มาร กร


3.2.3 โลหะแทรนซชน โลหะแทรนซชน (transition) คอธาตทมอเลกตรอนในออรบทล-nd (d-block) ไมเตม หรอเมอ

กลายเปนไอออนแลวจะมอเลกตรอนในออรบทล -nd ไมเตม โลหะแทรนซชนบรรจไวตรงกลางระหวางโลหะทมอเลกตรอนในออรบทล-ns (s-block) และธาตทอยในออรบทล-np (p-block) ดงภาพท 3.34 โลหะแทรนซชนทรจกกนด คอ เหลก (Fe), ทองแดง (Cu), สงกะส (Zn), โครเมยม (Cr), นกเกล (Ni), ทองคา (Au) และปรอท (Hg) โลหะแทรนซชนมทงหมด 8 หม แตหม 8 มหมยอยอก 3 หมดงนนโลหะแทรนซชนจงมธาตตางๆ รวม 10 หม และมทงหมด 4 คาบ

1A 8A 2A

3A 4A 5A 6A 7A

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn

ภาพท 3.34 ตาแหนงธาตแทรนซชนในตารางธาต โลหะแทรนซชนแบงออกเปนคาบ ดงน

อนกรมแทรนซชนท 1 คอธาตแทรนซชนแถวแรก (คาบท 4 ของตารางธาต) ตงแต Sc ถง Zn (เลขอะตอม 21 ถง 30) ธาตเหลานอเลกตรอนในออรบทล-3d ไมเตม ยกเวน Zn

อนกรมแทรนซชนท 2 คอธาตแทรนซชนแถวท 2 (คาบท 5 ของตารางธาต) ตงแตธาต Y ถง Cd (เลขอะตอม 39 ถง 48) ธาตเหลานอเลกตรอนในออรบทล-4d ไมเตม ยกเวน Cd

อนกรมแทรนซชนท 3 คอธาตแทรนซชนในแถวท 3 (คาบท 6 ของตารางธาต) ตงแต Lu ถง Hg (เลขอะตอม 71 ถง 80) ธาตเหลานอเลกตรอนในออรบทล-5d ไมเตม ยกเวน Hg

อนกรมแทรนซชนท 4 คอธาตแทรนซชนในแถวท 4 (คาบท 7 ของตารางธาต) ตงแต Lr ถง Cn (เลขอะตอม 103 ถง 116) ธาตเหลานอเลกตรอนในออรบทล-6d ไมเตม ยกเวน Cn

อนกรมแลนทาไนด คอธาตอนเนอรแทรนซชนตงแตธาต La ถง Yb (เลขอะตอมตงแต 58 ถง 70) ธาตเหลานมอเลกตรอนในออรบทล-4f ไมเตม

อนกรมแอกทไนด คอ ธาตอนเนอรแทรนซชนตงแต Ac ถง No (เลขอะตอม 90 ถง 102) ธาตเหลานมอเลกตรอนในออรบทล-5f ไมเตม

ธาตแทรนซชนเลขอะตอมตงแต 93 ถง 112 เปนธาตทสงเคราะหขน (synthesis elements) บางธาตเปนกมมนตรงส เชน Es, Am และ Pu

1) สมบตทางกายภาพของโลหะแทรนซชน 1.1) โลหะแทรนซชนทงหมดมสมบตเปนของแขง ยกเวนปรอท (Hg) ทเปนโลหะทมสถานะ

เปนของเหลวทอณหภมหอง

โลหะแทรนซชน


4s3d

25 Mn [Ar]

1.2) เปนตวนาความรอนและไฟฟาทด 1.3) สามารถทาใหเปนเสนและตเปนแผนได 1.4) เปนประกายวาว 1.5) จดเดอดและจดหลอมเหลวสง 1.6) สวนใหญมสเงน ยกเวน Au และ Cu

2) สมบตทางเคมของโลหะแทรนซชน 2.1) โลหะแทรนซชนวองไวตอการเกดปฏกรยานอยกวาโลหะหม 1A และหม 2A 2.2) โลหะแทรนซชนมเลขออกซเดชนไดหลายคา เชน Fe มเลขออกซเดชนเปน +3 และ

+2 และ Cu มเลขออกซเดชนเปน +2 และ +1 ยกเวนหม 3B เชน Sc เปน +3 เทานน และหม 2B (Zn, Cd) เปน +2 คาเดยวเทานน

2.3) สารประกอบของโลหะแทรนซชนเปนสารพาราแมกเนตก ทสามารถถกแมเหลกดดได เพราะอเลกตรอนในออรบทล -4d และออรบทล-5d ไมเตม และบางชนดทเปนสารเฟอรโรแมกเนตก (ferromagnetic) ไมสามารถถกแมเหลกดดได

2.4) โลหะแทรนซชนบางชนดเปนตวเรงปฏกรยา เชน - เหลก (Fe) เปนตวเรงปฏกรยาในอตสาหกรรมการผลตแอมโมเนย - วาเนเดยม(v) ออกไซด (V2O5) เปนตวเรงปฏกรยาในการผลตกรดซลฟวรก

2.5) สารประกอบของโลหะแทรนซชนสวนใหญมส (ยกเวนหม 3B) สารประกอบเชงซอนและไอออนของโลหะแทรนซชนมกมส เชน CuCl2 มสเขยวเขม, FeCl3 มสสม, CuSO4 มสฟา และ MnSO4 มสชมพ

3) โครงแบบอเลกตรอนของโลหะแทรนซชน โลหะแทรนซชนมการจดเรยงอเลกตรอนแตกตางจากธาตเรพรเซนเททฟ คอธาตแทรนซชน

ในคาบท 4 (ตงแต Sc ถง Zn) มเวเลนซอเลกตรอนอยในระดบพลงงานสดทาย คอออรบทล-4s และมอเลกตรอนในออรบทล-3d ไมเตม อเลกตรอนจงเพมในออรบทล -3d (ยกเวน Cu) เนองจากระดบพลงงานของออรบทล-3d สงกวาออรบทล-4s ดงนนอเลกตรอนจงตองจดลงในออรบทล-4s กอนจนเตมแลวจงจดลงในออรบทล-3d เปนผลใหอเลกตรอนในออรบทล-3d ไมครบ สวนคาบท 5 (ตงแต Y ถง Cd) ทานองเดยวกนแตในออรบทล-5d ไมเตม (ยกเวน Ag) เนองจากระดบพลงงานของออรบทล-4d สงกวาออรบทล-5s

ยกตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนของธาตแมงกานส (Mn) เปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 หรอเขยนโครงแบบอเลกตรอนแผนภาพออรบทลคอ

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s

โครงแบบอเลกตรอนในชวง 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 เหมอนกบธาต Ar เปน [Ar] จงเขยนเปนสญลกษณแกน ดงนนจงเขยนเฉพาะในระดบออรบทล-3d และออรบทล-4s เทานน ดงนน Mn จงมการจดอเลกตรอนเปน [Ar] 4s2 3d5 หรอโครงแบบอเลกตรอนแผนภาพออรบทลคอ

Mn = [Ar] 3d 4s

1s 2s 2p 3p3s 3d 4s


4s3d

Mn [Ar]

[Ar] Mn2+

[Ar] Mn3+

4s3d

Mn [Ar]

[Ar] Mn2+

[Ar] Mn3+

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

Mn [Ar]

[Ar] Mn2+

[Ar] Mn3+

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

25 Mn [Ar]

4s3d

25 Mn [Ar]

เมอธาตแทรนซชนแตกตวเปนไอออน จะสญเสยอเลกตรอนในออรบทล-4s กอนทละตวจนครบ 2 ตว แตถายงไมพอจะสญเสยอเลกตรอนในออรบทล-3d ในลาดบตอไป ทาใหธาตแทรนซชนสามารถเกดเปนไอออนไดหลายคา หรอมเลขออกซเดชนมากกวาหนงคา เชนถา Mn สญเสยอเลกตรอนไป 2 ตว จะเกดเปน Mn2+ อเลกตรอนทสญเสยจะตองเปนอเลกตรอนทระดบพลงงานสดทายกอนคอ ออรบทล-4s จะเขยนโครงแบบไดเปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 หรอโครงแบบอเลกตรอนแผนภาพออรบทล คอ

ถาสญเสยอเลกตรอน 2 ตว Mn2+ = [Ar] ถาสญเสยอเลกตรอน 3 ตว Mn3+ = [Ar] 3d 4s โลหะแทรนซชนบางชนดอาจมการจดเรยงอเลกตรอนไมเปนตามกฎของฮนด เชน Cr และ Cu จากโครงแบบอเลกตรอนของ Cr (Z=24) มการแบบบรรจอเลกตรอนแบบครง (half-filled) คอ

[Ar] 4s1 3d5 ซงทาใหมความเสถยรมากขน

Cr = [Ar] 3d4 4s2

ในทานองเดยวกน Cu (Z=29) มการบรรจแบบเตม (full-filled) คอ [Ar] 4s1 3d10 แทนทจะเปน [Ar] 4s2 3d9 ซงทาใหมความเสถยรมากขน

Cu = [Ar] 3d4 4s2

เมอพจารณาจากการจดเรยงอเลกตรอนของธาตแทรนซชนคาบท 4 และ 5 ดงตารางท 3.20 พอสรปไดดงน

ธาตแทรนซชนคาบท 4 มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 ยกเวน Cr (Z=24) และ Cu (Z=29) มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1

ธาตแทรนซชนคาบท 5 มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 ยกเวน Mo (Z=42) และ Ag (Z=48) มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1

ธาตแทรนซชนในคาบเดยวกนจะมจานวนอเลกตรอนเพมขนจะเพมในระดบพลงงานหลกถดจากระดบพลงงานนอกสดเมอพจารณาการจดเรยงอเลกตรอน พบวาในคาบท 4 อเลกตรอนจะเพมขนในระดบพลงงานในออรบทล-3 สวนคาบท 5 อเลกตรอนจะเพมขนในระดบพลงงานในออรบทล-4d


ตารางท 3.20 การจดเรยงอเลกตรอนของธาตแทรนซชน คาบท 4 และคาบท 5 คาบ สญลกษณธาต เลขอะตอม โครงแบบอเลกตรอน Sc 21 [Ar] 4s2 3d1 Ti 22 [Ar] 4s2 3d2 V 23 [Ar] 4s2 3d3 Cr 24 [Ar] 4s1 3d5 4 Mn 25 [Ar] 4s2 3d5 Fe 26 [Ar] 4s2 3d6 Co 27 [Ar] 4s2 3d7 Ni 28 [Ar] 4s2 3d8 Cu 29 [Ar] 4s1 3d10 Zn 30 [Ar] 4s2 3d10 Y 39 [Kr] 5s2 4d1 Zr 40 [Kr] 5s2 4d2 Nb 41 [Kr] 5s2 4d3 Mo 42 [Kr] 5s1 4d5 5 Tc 43 [Kr] 5s2 4d5 Ru 44 [Kr] 5s2 4d6 Rh 45 [Kr] 5s2 4d7 Pd 46 [Kr] 5s2 4d8 Ag 47 [Kr] 5s1 4d10 Cd 48 [Kr] 5s2 4d10

จากการจดเรยงอเลกตรอนตามตารางท 3.20 พบวาธาตแทรนซชนมเวเลนซอเลกตรอนเหมอนกบ

ธาตหม 1A และ 2A


แบบฝกหด 1. จงบอกแนวคดการสรางตารางธาตของเดอเบอรไรเนอร 2. จงบอกกฎออกเตฟ (law of octaves) ตามแนวคดของนวแลนด 3. อธบายแนวคดการสรางตารางธาตของเมนเดเลเยฟ 4. อธบายแนวคดการสรางตารางธาตของโมสลย 5. จงบอกตาแหนงของธาตหมหลก และธาตแทรนซชนในตารางธาตปจจบน 6. จงระบตาแหนงของเทอมตอไปนในตารางธาต

(1) โลหะแอลคาไล (2) แกสมสกล (3) อนกรมแลนทาไนด (4) แฮโลเจน (5) ชาลโคเจน (6) อนกรมแอกทไนด (7) โลหะแอลคาไลนเอรท (8) ธาตโลหะ (9) ธาตอโลหะ

7. จงอธบายตาแหนงธาตในตารางธาตทสมพนธกบการจดเรยงอเลกตรอน ยกต วอยางธาตหม A

ประกอบ 8. จงอธบายความหมายของฟงกชนพรออดกตอไปน

1) ขนาดอะตอม 2) พลงงานไอออไนเซชน 3) สมพรรคภาพอเลกตรอน 4) สภาพไฟฟาลบ

9. จงบอกแนวโนมของพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 (IE1) ทเพมขนจากนอยไปมากของกลมธาตตอไปน 1) Kr, He, Ar 2) Sb, Te, Sn 3) K, Ca, Rb 4) I, Xe, Cs

10. จงอธบายเหตผลเพราะเหตใด N จงมคา IE1 มากกวา O ทงทแนวโนมคา IE1 จะเพมขนจากซายไปขวาในคาบเดยวกน

11. จงอธบายเหตผลเพราะเหตใดธาตหมแฮโลเจนจงมคา EA มากเมอเทยบกบธาตในคาบเดยวกน 12. จงอธบายเหตผลเพราะเหตใดธาตทมแนวโนมความเปนโลหะสงจงมคา IE1 ตากวาเมอเทยบกบธาต

ในคาบเดยวกน


13. จงอธบายแนวโนมสมบตตอไปนตามคาบและหม (โดยขดเสนแนวโนมใหหวลกศรแสดงแนวโนมเพมขน)

(1) ขนาดอะตอม (2) IE (3) คา EN (4) คา EA (5) ความเปนโลหะ

14. จงอธบายเลขออกซเดชน 15. จงบอกเลขออกซเดชนของธาตในสารประกอบตอไปน

1) ธาต O ใน SiO และ K2O 2) ธาต H ใน H2O และ NaBH4 3) ธาต Mn ใน KMnO4 และ Mn2O5 4) ธาต Cr ใน K2CrO4 และ K2Cr2O7

16. จงอธบายสมบตของอโลหะ และกงโลหะ 17. จงแสดงการจดเรยงอเลกตรอนของโลหะแทรนซชนและไอออนขอโลหะแทรนซชนตอไปน

1) Sc และ Sc+ 2) Cr และ Cr3+ 3) Zn และ Zn2+ 4) Ag และ Ag+ 5) Cd และ Cd2+

ChemEng_Periodic

Education