ตัวอย่าง : ตารางธาตุฉบับการ์ตูน

250.-

แปลจาก... SHUKIHYO NI TSUYOKUNARU!

by... Katsuhiro Saito

แปลและเรยบเรยงโดย... รศ. ดร.ศกดา ดาดวง

■ บรรณาธการบรหาร ทวยา วณณะวโรจน หวหนากองบรรณาธการ แทนพร เลศวฒภทร บรรณาธการเลม แสงเงน

นาคพฒน ออกแบบปก ภาณพนธ โนวยทธ ออกแบบรปเลม ดวงกมล แสงทองศร ธรการสำานกพมพ องคณา อรรถพงศธร

■ พมพท : หจก. ท.เอส.บ. โปรดกส

จดพมพโดย สำานกพมพ ส.ส.ท. 5-7 ซอยสขมวท 29 ถนนสขมวท แขวงคลองเตยเหนอ เขตวฒนา กรงเทพฯ 10110 โทร. 0-2258-0320 (6 เลขหมายอตโนมต), 0-2259-9160 (10 เลขหมายอตโนมต) เสนองานเขยน • งานแปลไดท www.tpa.or.th/publisher/new ตดตอสงซอหนงสอไดท www.tpabookcentre.com

จดจำาหนายโดย บรษท ซเอดยเคชน จำากด (มหาชน) อาคารทซไอเอฟ ทาวเวอร ชน 19 เลขท 1858/87-90 ถนนบางนา-ตราด แขวงบางนา เขตบางนา กรงเทพฯ 10260 โทร. 0-2739-8000, 0-2739-8222 โทรสาร 0-2739-8356-9 www.se-ed.com

ตารางธาต ฉบบการตนby... Katsuhiro Saito

แปลและเรยบเรยงโดย... รศ. ดร.ศกดา ดาดวง

พมพครงท 1 มกราคม 2557

“ถาหนงสอมขอผดพลาดเนองจากการพมพ ใหนำามาแลกเปลยนไดทสมาคมฯ” โทร. 0-2258-0320 ตอ 1560, 1570

ราคา 250 บาท

SHUKIHYO NI TSUYOKUNARU! by Katsuhiro SaitoCopyright 2012 Katsuhiro SaitoAll rights reserved.Originally published in Japan by SB Creative Corp., TokyoThai translation rights arranged with SB Creative Corp. through THE SAKAI AGENCY.สงวนลขสทธฉบบภาษาไทยโดยสมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน)

ขอมลทางบรรณานกรมของสำานกหอสมดแหงชาตไซโต, คะสฮโระ.ตารางธาต ฉบบการตน .-- กรงเทพฯ : สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), 2557.

240 หนา. 1. ตารางธาต. I. ศกดา ดาดวง, ผเแปล. II. ชอเรอง.

546.8ISBN 978-974-443-565-1

ค�าน�า

ในหนงสอเลมนผเขยนตงใจจะน�ำเสนอโครงสรำงของอะตอม ตลอดจน

คณสมบต และควำมสำมำรถในกำรท�ำปฏกรยำโดยอำศยตำรำงธำต ซงเมอเอยถง

ตำรำงธำตกคงท�ำใหคณผอำนตองระลกถงควำมรสกแย ๆ สมยทเรยนวชำเคมใน

ชนมธยมศกษำไมมำกกนอย แตหนงสอเลมนไมไดหนกหนำสำหสดำนเนอหำ

ทำงวชำกำรและนำเบอหนำยแตอยำงใด มจดประสงคใหเนอหำอำนไมยำก และหวง

จะเชอเชญใหคณผอำนเพลดเพลนไปกบโลกของตำรำงธำต ซงกหนไมพนเรองรำว

ทำงดำนเคมนนเอง

จกรวำลประกอบขนจำกสสำร และสสำรทงหมดกประกอบขนจำกอะตอม

สสำรทมในจกรวำลมมำกมำยหลำยชนดจนนบไมถวน แตอะตอมทกอรำงเปนสสำร

เหลำนนมเพยง 90 ชนด อะตอมทง 90 ชนดเขำมำรวมตวกน ยดเหนยวกนเปน

โมเลกล และโมเลกลกประกอบกนขนเปนสสำร

โครงสรำงของอะตอมไมซบซอนเลย เปนรปทรงกลมคลำยกลมหมอก ตรง

กลำงมนวเคลยสขนำดเลก หอหมดวยกลมหมอกอเลกตรอนจงมลกษณะคลำยหมอก

นวเคลยสมโปรตอนซงมประจบวก มคำ +1 จ�ำนวนโปรตอนใชก�ำหนดคำท

เรยกวำ เลขอะตอม Z สวนอเลกตรอนทเปนสวนของกลมหมอกมคำประจเปน –1

และมจ�ำนวนเทำกบจ�ำนวนโปรตอน (เลขอะตอม Z) ดวยเหตนอะตอมโดยทวไป

จงมประจเปนกลำงทำงไฟฟำ

ธำตทมลกษณะเปนอะตอมเชนน เมอน�ำมำเรยงล�ำดบตำมเลขอะตอม Z

กจะพบวำมอะไรสนก ๆ อยำงเชน ไฮโดรเจนซงม Z = 1 ลเทยมซงม Z = 3 โซเดยม

ซงม Z = 11 และโพแทสเซยมซงม Z = 19 ลวนมประจบวกเปน +1 และมคณสมบต

คลำยคลงกน และเมอน�ำธำตทมคณสมบตคลำยกนมำเรยงกนตำมแนวตง จดเรยง

ธำตซ�ำไปมำ จะไดตำรำงทเรยกวำ “ตำรำงธำต” โดยมหลกกำรเรยงกลบไปกลบ

มำซ�ำ ๆ คลำยกบวนทงเจดในปฏทน

ดำนซำยสดของปฏทนทงดำนบนและลำงกลวนแตเปนวนอำทตยอนเปน

วนแสนสข ตำรำงธำตกเชนเดยวกน แถวซำยสดซงกคอธำตหม 1 มำเรยงตวกน

กลวนมคณสมบตและกำรท�ำปฏกรยำทคลำยกน

เมอเขำใจเชนนแลว เมอเรำดตำรำงธำตกจะสำมำรถคำดเดำคณสมบต

ของแตละธำตไดแมนย�ำระดบหนง กลำวคอธำตในหม 1 กจะแตกตวไดเปนไอออน

บวกประจ +1 ไดงำย และธำตหม 2 แตกตวเปนไอออนบวกประจ +2 ไดงำย

เชนกน อยำงนเปนตน นคอคณคำและควำมส�ำคญของตำรำงธำต

เหรยญทอง เงน และทองแดงในกฬำโอลมปก โลหะทงสำมเปนทรกนด

วำลวนจดเรยงตวอยในหม 11 นอกจำกนทองกบแพลทนมและเงนกบแพลเลเดยม

ยงอยตดกนในแถวเดยวกน

ยเรเนยมและพลโทเนยมซงเปนเชอเพลงในเครองปฏกรณนวเคลยร เปน

ธำตทมขนำดใหญ อยในสวนทำย ๆ ของตำรำงธำต และทอเรยม (Z = 90) ซง

เปนควำมหวงส�ำหรบเครองปฏกรณในอนำคตกมขนำดใหญเชนกน

ปจจบน ธำตหำยำกหรอแรรเอรทกมบทบำทส�ำคญ มคณสมบตพเศษ

ตำง ๆ เชน เรองแสงหรอเปนแมเหลก ซงขำดไมไดส�ำหรบงำนดำนเลเซอร หรอ

เปนวตถดบส�ำหรบหนวยควำมจ�ำ ธำตทมคณสมบตเปนแมเหลกพลงสงกใชกบ

มอเตอรขนำดจว เปนธำตทมควำมส�ำคญตอวทยำศำสตรยคใหม แรรเอรทเหลำน

บำงสวนอยในหม 3 และมทงหมด 17 ธำต

ทวำในจ�ำนวนนม 15 ธำตทไมอยในสวนบนของตำรำงธำต กลบไปเรยง

อยในแถวทเขยนขนตำงหำกในสวนลำง แยกออกไปจำกตวตำรำงธำตหลกเหมอน

เปนของแถม ทง 15 ธำตมลกษณะและคณสมบตคลำยคลงกนรำวกบเปนฝำแฝด

15 คน ควำมจรงแลวธำตหำยำกหรอแรรเอรทกมคณสมบตคลำยกน แยกออก

จำกกนไดยำก

ตำรำงธำตจะสะทอนใหเหนถงโครงสรำงของธำตอกดวย โดยเนอแทแลว

แสดงใหเหนถงต�ำแหนงกำรเรยงตวของอเลกตรอน ซงกำรเรยงตวของอเลกตรอน

จะสงผลถงคณสมบตของอะตอมรวมทงควำมสำมำรถในกำรท�ำปฏกรยำอกดวย

ดงนนกลำวไดวำตำรำงธำตบอกใหเรำทรำบถงคณสมบตและกำรท�ำปฏกรยำของ

อะตอมนนเอง

หำกไดอำนหนงสอเลมน คณผอำนอำจจะตองประหลำดใจ จำกตำรำงธำต

อนแสนจะนำเบอทเคยเรยนในชนมธยม เตมไปดวยหลกวชำกำรแนนเปรยะ กลบ

กลำยเปนตำรำงธำตทมเสนหดงดดใจ ตำรำงธำตเปรยบเหมอนกำวแรกของวชำดำน

เคม เมอไดสมผสกบหนงสอเลมนและรสกคนเคยกบตำรำงธำตแลวกจะพลอยหลง

เสนหของวชำเคมไปดวยในทสด และเชอวำคณผอำนจะหลงรกเรองรำวตำง ๆ ทำง

เคมไปเลยกเปนได

สดทำยนขอขอบคณควำมพยำยำมของคณชโกะ อช แหงซอฟตแบงก

ครเอทฟ ในกำรจดท�ำรปเลมหนงสอ ขอบคณคณชโฮะ อกช ผสรรคสรำงภำพ

ประกอบไดอยำงนำสนใจ ขอขอบคณผแตงหนงสอทงหลำยทไดอนญำตใหอำงอง

รวมทงขอบคณส�ำนกพมพมำ ณ โอกำสน

กมภำพนธ ค.ศ. 2012

คะสฮโระไซโต

(Katsuhiro Saito)

สารบญ

หนา

ตอนท 1 ตารางธาต

บทท 1 อะตอมคออะไร ? ........................................................................... 1

ตารางธาต 118 ธาต ............................................................................................................ 2

1-1 อะตอมมความเปนมาอยางไรกนแน ? .................................... 4

1-2 อะตอมกบธาตตางกนตรงไหนนะ ? ......................................... 6

1-3 อะตอมมรปลกษณอยางไรกนแน ? .......................................... 8

1-4 เลขอะตอมใชอะไรก�าหนด ? ........................................................ 10

1-5 ไอโซโทปคออะไร ? ....................................................................... 12

1-6 เลขอะโวกาโดรคอคาอะไรกนแน ? ........................................... 14

1-7 กมมนตภาพรงสเปนพลงแบบไหนกนแน ? .......................... 16

1-8 ปฏกรยาการสลายนวเคลยส นวเคลยส

สลายตวจรงหรอ ? ............................................................................ 18

บทท 2 อเลกตรอนคออะไร ? ................................................................... 20

2-1 อเลกตรอนอยในชนอเลกตรอน .................................................. 22

2-2 เลขควอนตมก�าหนดคณสมบตของอเลกตรอน ................... 24

2-3 อเลกตรอนกอใหเกดกลมหมอกอเลกตรอน ......................... 26

2-4 ลองมาถายภาพอเลกตรอนกนเถอะ ......................................... 28

2-5 ชนอเลกตรอนแบงไดเปนหลายออรบทล ............................... 30

2-6 รปรางของออรบทลมอะไรสนก ๆ............................................. 32

2-7 กฎการเขาสออรบทล ........................................................................ 34

2-8 การจดเรยงอเลกตรอนในชน K และชน L ............................ 36

2-9 อเลกตรอนชนนอกสดก�าหนดคณสมบต

ของอะตอม ............................................................................................ 38

บทท 3 เรยนรอะไรจากตารางธาตไดบางนะ ? ........................................ 40

3-1 ตารางธาตคอปฏทนของธาต ........................................................ 42

3-2 หมและคาบคอสนหลงของตารางธาต ..................................... 44

3-3 ตารางธาตสะทอนการจดเรยงตวของอเลกตรอน .............. 46

3-4 แบงกนชดเจน ธาตหมหลกกบธาตทรานซชน ..................... 48

3-5 ธาตทรานซชนเปนการเปลยนเสอเชต ...................................... 50

3-6 ชนดของธาตแบงตามการจดเรยงอเลกตรอน ....................... 52

3-7 ตารางธาตแบบตาง ๆ ..................................................................... 54

บทท 4 ตารางธาตทดไดดวยอะตอมและโมเลกล ...................................... 56

4-1 ตารางธาตส�าหรบบอกรศมอะตอม ........................................... 58

4-2 ตารางธาตกบความเปนไอออน ................................................... 60

4-3 ตารางธาตกบพลงงานการเกดไอออน ..................................... 62

4-4 ตารางธาตกบคาอเลกโทรเนกาตวต ......................................... 64

4-5 สารประกอบแอซดออกไซดและเบสกออกไซด .................... 66

4-6 คณสมบตทแสดงออกเมอเปนโมเลกล .................................... 68

4-7 อะตอมยดเหนยวกนเปนโมเลกล ............................................... 70

4-8 พนธะไอออนกและพนธะโลหะ ................................................... 72

4-9 พนธะโคเวเลนตกบแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล ............. 74

4-10 พนธะเคมกบตารางธาต.................................................................. 76

บทท 5 คณสมบตทดไดจากตารางธาต..................................................... 78

5-1 สสารเปนไดทงกาซ ของเหลว และของแขง .......................... 80

5-2 จดหลอมเหลวกบตารางธาต ........................................................ 82

5-3 ของแขงและผลก ................................................................................. 84

5-4 รปรางของผลกกบตารางธาต ....................................................... 86

5-5 ลกษณะพเศษของธาตโลหะ ......................................................... 88

5-6 ธาตโลหะกบตารางธาต ................................................................... 90

5-7 ธาตทเปนองคประกอบของจกรวาล ......................................... 92

5-8 ธาตทเปนองคประกอบของโลก .................................................. 94

5-9 ธาตทเปนองคประกอบของโครงสรางสงมชวต .................... 96

5-10 โลหะหายากและธาตหายาก......................................................... 98

5-11 โลหะหายากกระจายตวไมทวไป ................................................. 100

ตอนท 2 คณสมบตของธาตหมหลก

บทท 6 ธาตหม 1, 2 และ 12 .................................................................... 102

6-1 คณสมบตของธาตหม 1 ................................................................. 104

6-2 คณสมบตของไฮโดรเจน ................................................................. 106

6-3 คณสมบตของธาตอนในหม 1 ..................................................... 108

6-4 คณสมบตของธาตหม 2 ................................................................. 110

6-5 คณสมบตของแมกนเซยมและแคลเซยม ................................. 112

6-6 คณสมบตของธาตอนในหม 2 ..................................................... 114

6-7 คณสมบตของธาตหม 12 .............................................................. 116

6-8 คณสมบตของสงกะส แคดเมยม และปรอท ....................... 118

บทท 7 ธาตหม 13 ถง 15 ........................................................................ 120

7-1 คณสมบตของธาตหม 13 .............................................................. 122

7-2 คณสมบตของโบรอนและอะลมเนยม ...................................... 124

7-3 คณสมบตของธาตอนในหม 13 .................................................. 126

7-4 คณสมบตของธาตหม 14 .............................................................. 128

7-5 คณสมบตของคารบอนและซลคอน .......................................... 130


7-7 คณสมบตของธาตหม 15 .............................................................. 134

7-8 คณสมบตของไนโตรเจนและฟอสฟอรส ................................. 136


บทท 8 ธาตหม 16 ถง 18 ........................................................................ 140

8-1 คณสมบตของธาตหม 16 .............................................................. 142

8-2 คณสมบตของออกซเจนและก�ามะถน ...................................... 144


8-4 คณสมบตของธาตหม 17 .............................................................. 148

8-5 คณสมบตของฟลออรนและคลอรน .......................................... 150


8-7 คณสมบตของธาตหม 18 .............................................................. 154

8-8 คณสมบตของฮเลยมและนออน ................................................. 156


ตอนท 3 คณสมบตของธาตทรานซชน

บทท 9 รายละเอยดของธาตทรานซชน ..................................................... 160

9-1 ชนดของธาตทรานซชน .................................................................... 162

9-2 คณสมบตของธาตหม 4 : เพชรเทยม ..................................... 164

9-3 คณสมบตของธาตหม 5 :

ตดสนก�าเนดน�ามนปโตรเลยม ..................................................... 166


ชวยใหสวางไสวในยามค�าคน........................................................ 168


ลกบอลทกลงไปมาใตทองทะเลลก ........................................... 170

9-6 คณสมบตของธาตหม 8 : ตวเรงปฏกรยา

ทขาดไมไดในงานเคมอนทรย ....................................................... 172


โลหะทแสนสะดวกส�าหรบงานชบหรอยอมส ....................... 174


โลหะผสมททนตแพทยคนเคย ..................................................... 176


ตวแทนสมาชกโลหะมคาทงปวง ................................................. 178

บทท 10 ธาตแรรเอรท (ธาตหายาก) ....................................................... 180

10-1 ชนดของแรรเอรท (ธาตหายาก) .................................................. 182

10-2 โครงสรางอเลกตรอนของแรรเอรท ............................................ 184

10-3 คณลกษณะของธาตแรรเอรท ....................................................... 186

10-4 การแยกบรสทธธาตแรรเอรท ....................................................... 188

10-5 แหลงผลตแรรเอรท ........................................................................... 190

10-6 แรรเอรทกบการเรองแสง ................................................................ 192

10-7 แรรเอรทกบความเปนแมเหลก .................................................... 194

10-8 แรรเอรทกบตวน�ายงยวด ................................................................ 196

บทท 11 ธาตแอกทไนด ............................................................................. 198

11-1 โครงสรางอเลกตรอนของแอกทไนด ......................................... 200

11-2 คณสมบตของธาตแอกทไนดทส�าคญ ....................................... 202

11-3 ไอโซโทปของยเรเนยม ...................................................................... 204

11-4 การแบงแยกนวเคลยสของยเรเนยม.......................................... 206

11-5 การท�างานของเครองปฏกรณนวเคลยร .................................. 208

11-6 โครงสรางของเครองปฏกรณนวเคลยร

และการเดนเครอง ............................................................................. 210

11-7 เครองปฏกรณแหงอนาคต :

แบบผลตเชอเพลงดวยนวตรอนเรว ........................................... 212

11-8 ธาตหลงยเรเนยม ............................................................................... 214

เอกสารอางอง .................................................................................................................... 216

ดชน .................................................................................................................... 218

38

ตารางธาต ฉบบการตน

ส�าหรบชน M กมหลกการจดเรยงอเลกตรอนเชนเดยวกบชน K และ

ชน L

1 การจดเรยงอเลกตรอนในชน M

• โซเดยม Na : ในออรบทล 3s มอเลกตรอนไรค

• แมกนเซยม Mg : ในออรบทล 3s มอเลกตรอนค

• อะลมเนยม Al : ในออรบทล 3p มอเลกตรอนไรค

• ซลคอน Si : มอเลกตรอนไรค 2 อเลกตรอนเชนเดยวกบคารบอน

• ฟอสฟอรส P : อเลกตรอนไรคเพมเปน 3 อเลกตรอน

• ก�ามะถน S : อเลกตรอนไรคลดเหลอ 2 อเลกตรอน

• คลอรน Cl : มอเลกตรอนไรค 1 อเลกตรอน

• อารกอน Ar : ชน M มอเลกตรอนอยเตมไดเปนโครงสรางชนปด

ในชน M มออรบทล 3d แตการจดเรยงคอนขางจะซบซอน ซงเปนกญแจ

ส�าคญไขสก�าเนดธาตทรานซชน ดวยเหตนจะกลาวถงในภายหลงในหวขอท

เกยวของกบธาตทรานซชน

2 อเลกตรอนชนนอกสดและเวเลนซอเลกตรอน

ในบรรดาชนอเลกตรอนทมอเลกตรอนอยนน ชนทอยนอกสดจะเรยกวา

ชนอเลกตรอนนอกสด และอเลกตรอนในชนนกเรยกวา อเลกตรอนชนนอกสด

กรณอะตอมจะมองเหนแคเพยงดานนอก จงมองเหนเฉพาะอเลกตรอนทอยนอกสด

ความหมายคอลกษณะและคณสมบตของอะตอมทงหมดก�าหนดดวยอเลกตรอน

ชนนอกสด

นอกจากนเมออะตอม 2 อะตอมชนกน สงทจะพบเจอกนโดยตรงกคอ

อเลกตรอนชนนอกสด การชนกนของอะตอมหมายถงการเกดปฏกรยาของอะตอม

ดงนนหมายความวาอเลกตรอนชนนอกสดเปนตวควบคมการเกดปฏกรยานนเอง

อเลกตรอนชนนอกสด ก�ำหนดคณสมบตของอะตอม

2-9

บทท 2 อเลกตรอนคออะไร ?

39

เมอเปนเชนน คณสมบตและการเกดปฏกรยาของอะตอมลวนก�าหนดดวย

อเลกตรอนชนนอกสด นอกจากนการเกดไอออนของอะตอมและคาประจของไอออน

กก�าหนดดวยจ�านวนอเลกตรอนชนนอกสด ดวยเหตนอเลกตรอนชนนอกสดจงเรยก

อกอยางหนงวา เวเลนซอเลกตรอน (valence electron)

ธาตทอเลกตรอนชนนอกสดท�าหนาทเปนเวเลนซอเลกตรอนโดยทวไป

เรยกวา ธาตหมหลก (main group element)

ÍŽÍ !ÍÂ‹Ò§¹Ñé¹Ë

Ã×Í

à¨çº... âÍ�Â !

การจดเรยงอเลกตรอนในชน M

ลกษณะและการเกดปฏกรยาของอะตอมก�าหนดดวยอเลกตรอนชนนอกสด

Na Mg Al Si P S Cl Ar 3p 3s

ชนนอก(M)

ชนใน

คณสมบตรวมทงการเกดปฏกรยากบอะตอมอน ทงหมดก�าหนดดวย

อเลกตรอนชนนอกสด

{{

58


ตารางธาตส�าหรบบอกรศมอะตอม

4 -1

อะตอมมคณสมบตตาง ๆ ทงดานกายภาพและดานการท�าปฏกรยา

คณสมบตเหลานกลบมามซ�า ๆ ไดตามล�าดบของธาตในตารางธาต และเรยกวา

การเปลยนแปลงจากความเปนตาราง

1 รศมอะตอม

รศมอะตอมบอกขนาดของอะตอม เปนวธการวดทรวดเรวทสด รปใน

หนาถดไปเปนตารางธาตทแสดงรศมของอะตอม

ขนาดของอะตอมขนกบกล มหมอกอเลกตรอน จ�านวนอเลกตรอนท

ประกอบกนเปนกลมหมอกกจะมขนาดใหญขนตามคาเลขอะตอมทเพมขน ดงนน

ขนาดของอะตอมกควรจะใหญขนตามเลขอะตอมทเพมขนดวย แตจากรปไมไดเปน

เชนนน กลาวคอหากเปนอะตอมในคาบเดยวกน ยงเลขอะตอมเพม ขนาดอะตอม

กจะยงเลกลง และหากเปนหมเดยวกน ยงเลขคาบเพม ขนาดอะตอมกจะเพมขน

เปนการเปลยนแปลงตามคาบในตารางธาตทใชกนทวไป

เลขคาบสะทอนตวเลขควอนตมของชนอเลกตรอนชนนอกสด เลขคาบท

เพมขนแสดงใหเหนชนอเลกตรอนทอยชนนอกสดวาเปนชนใด ท�าใหอะตอมมขนาด

ใหญขนแน ๆ นอกจากนหากเปนธาตในคาบเดยวกนแลวเลขอะตอมเพมขน ขนาด

จะเลกลง สาเหตเปนเพราะนวเคลยสมประจบวกเพมขน พลงการดงดดอเลกตรอน

จงเพมขน ผลคอกลมหมอกอเลกตรอนหรอกคออะตอมหดตวเลกลง

2 การวดรศมอะตอม

แลววดรศมอะตอมไดอยางไร ? การวดเปนเรองยากมาก อธบายงาย ๆ

คอวดความยาวของพนธะระหวางอะตอมของโมเลกลทประกอบขนจากอะตอม

ชนดเดยวกน 2 อะตอม ความยาวครงหนงของพนธะกคอรศมของอะตอม แตอะตอม

บางชนดไมประกอบกนเปนโมเลกล ดงนนในปจจบน วธทใชวดกคอใชรศมของ

ออรบทลของชนอเลกตรอนชนนอกสดโดยการค�านวณจากเคมควอนตม และรปท

59

บทท 4 ตารางธาตทดไดดวยอะตอมและโมเลกล

วาดในหนงสอเลมนกไดมาจากวธดงกลาว

นอกจากรศมของอะตอมแลวยงมรศมของไอออน หากน�าอเลกตรอน

ออกไปจากอะตอมทเปนกลางกไดไอออนบวก และถาเตมอเลกตรอนเขาไปกได

ไอออนลบ ดงนนรศมอะตอมของธาตเดยวกนเรยงจากนอยไปมากคอ ไอออนบวก

< อะตอม (ประจเปนกลาง) < ไอออนลบ

Rb298

Sr245

In200

Sb

154

Sn

172

I

132

Xe

124

Tl

142

K278

Na223

Li205

Mg172

Al182

Ca223

Ga181

As133

Ge152

Br118

Kr103

Si146

Be140

B117

C91

N75

O

65

F

55

Ne

51

H

79

He

49

P123

S109

Cl98

Ar88

Se122

รปภาพรศมของอะตอม

วธวดรศมของออรบทล

(ขนาด : pm = 10–12m)

A Arc

รศมของพนธะ (rc)× 2

A+ —e—

A+e—

A-

ไอออนบวก(เลกลง)

อะตอม(ประจเปนกลาง)

ไอออนลบ(ใหญขน)

104


คณสมบตของธาตหม 1

6-1

ธาตหม 1 ม 7 ธาต หากไมนบไฮโดรเจน ทกธาตเปนธาตโลหะ และ

เรยกวา โลหะอลคาไล

1 โครงสรางของอเลกตรอน

ธาตหม 1 ทกธาตมอเลกตรอนในชนนอกสด 1 ตว ซงอยในออรบทล s

ดวยเหตนจงเรยกอกอยางวา ธาตบลอก s เมอปลดปลอยอเลกตรอน 1 ตวนไปจะ

ไดโครงสรางออกเตตทเสถยรมาก ธาตหม 1 จงแตกตวเปนไอออนบวกมคา +1

ธาตหม 1 มเพยงไฮโดรเจนทแตกตางออกไป กลาวคอไมไดเปนโลหะ

มสถานะเปนกาซ และสรางตวเปนโมเลกล H2 ดวยพนธะโคเวเลนต หากไมนบ

ไฮโดรเจน ธาตอน ๆ ในหม 1 เปนของแขงและเปนโลหะ เรยกวา โลหะอลคาไล

วองไวตอปฏกรยาเคมสงมาก ท�าปฏกรยาไดแมกบความชนและออกซเจนในอากาศ

ตองเกบดวยการแชในน�ามน

หากแตะเกลอของโลหะอลคาไลกบปลายเขมโลหะ เชน แพลทนม แลว

เผาดวยเปลวไฟ แตละธาตจะใหสเฉพาะตว เรยกวา การทดสอบสเปลวไฟ (flffllame

test) ชวยใหจ�าแนกชนดของธาตได และยงตกแตงสดอกไมไฟไดอกดวย

2 ความเปนดาง

เหตทเรยกวาโลหะอลคาไลเพราะโลหะเหลานมสมบตเปนดาง เมอท�า

ปฏกรยากบน�าแลวละลายน�าจะปลดปลอยไอออนไฮดรอกไซด OH– เมอโซเดยม

Na ท�าปฏกรยากบน�าอยางรนแรงไดโซเดยมไฮดรอกไซด NaOH และกาซไฮโดรเจน

H2 แลวไฮโดรเจนกท�าปฏกรยากบออกซเจนใหความรอนมากมาย จนระเบดรนแรง

ได แตในสารละลายจะม NaOH คงอย ซงแตกตวเปนไอออนอยางสมบรณได Na+

และ OH– ท�าใหสารละลายมฤทธเปนดาง

เมอสารละลายดางเชนเดยวกบโซเดยมไฮดรอกไซดท�าปฏกรยากบกรด

เชน กรดเกลอ (กรดไฮโดรคลอรก) HCl จะไดผลตภณฑเปนน�ากบโซเดยมคลอไรด

105

บทท 6 ธาตหม 1, 2 และ 12

NaCl เรยกปฏกรยากรดกบดางเชนนวา การท�าใหเปนกลาง ผลคอไดน�าและสารท

เรยกกนทวไปวา เกลอ

การทดสอบสเปลวไฟ

นำมน

วธการเกบรกษาโลหะอลคาไล

ÇŒÒÇ

โครงสรางอเลกตรอนของธาตหม 1

การทดสอบสเปลวไฟของธาตหม 1

ดางกบกรด

อเลกตรอนชนนอกสด

โครงสรางออกเตต

B

โครงสรางออกเตต

B+

—e—

ธาต Li Na K Rb Cs

สเปลวไฟ มวงแดง เหลอง มวง แดงเขม เขยวน�าเงน

BOH B+ + OH–

AH A + H+

BOH + AH H2O + AB

ดาง

กรด

เกลอ

108


คณสมบตของธาตอนในหม 1

6-3

ธาตอนในหม 1 นอกจากไฮโดรเจน ลวนเปนโลหะอลคาไล ทกตวเปน

โลหะของแขง มความวองไวตอการท�าปฏกรยาเคมสงมาก

1 ลเทยม Li

ลเทยมเปนโลหะของแขง สขาวเงน มคาความถวงจ�าเพาะ 0.53

จดหลอมเหลว 181๐°C เปนโลหะเบา โดยทวไป ถาความถวงจ�าเพาะนอยกวา 5

เรยกวา โลหะเบา และหากสงกวานน เรยกวา โลหะหนก ลเทยมเปนโลหะทม

ความถวงจ�าเพาะนอยทสดในบรรดาโลหะทงหมด เปนโลหะออน ตดไดดวยมด เปน

โลหะส�าคญส�าหรบการผลตแบตเตอรลเทยม ใชเปนยารกษาโรคซมเศราได แต

ปรมาณทใชกบปรมาณทเปนพษมชวงแคบมาก ตองใชดวยความระมดระวงอยางยง

2 โซเดยม Na

โซเดยมมความถวงจ�าเพาะ 0.97 จดหลอมเหลว 98๐°C เปนโลหะออน

เปนไอออนส�าคญทท�างานรวมกบโพแทสเซยม K ในการควบคมการสงกระแส

ประสาทในระบบประสาทของสตวตาง ๆ นอกจากนยงใชเปนสารหลอเยน (ตวกลาง

ความรอน) ในเครองปฏกรณนวเคลยรแบบผลตเชอเพลงดวยนวตรอนเรว (fast

breeder reactor) โซเดยมผลตไดจากเทคนคการแยกโซเดยมคลอไรด NaCl ดวย

ไฟฟาทเรยกวา molten electrolysis

3 โพแทสเซยม K

โพแทสเซยมมความถวงจ�าเพาะ 0.85 จดหลอมเหลว 64๐°C เปนโลหะ

ออน วองไวตอการท�าปฏกรยาเคมสง ท�าปฏกรยากบความชนในอากาศแลวลกไหม

เปนเปลวไฟได การใชตองระมดระวงอยางยง

นอกจากนโพแทสเซยมยงเปน 1 ใน 3 ธาตอาหารส�าคญทขาดไมไดของ

พช ดงนนเมอเผาไม สารประกอบอนทรยจะเปลยนรปเปนน�าและคารบอนไดออกไซด

จนหมดสน เหลอแตโลหะ (โดยทวไปเรยกวาแรธาต) เชน โพแทสเซยมและโลหะ

109

บทท 6 ธาตหม 1, 2 และ 12

อน ๆ อยในรปสารประกอบออกไซด เชน K2O ซงเรยกกนวาขเถา เมอน�าไปละลาย

น�ากไดน�าดางขเถา ซงกคอโพแทสเซยมไฮดรอกไซด KOH ซงมฤทธเปนดาง

4 รบเดยม Rb

รบเดยมมความถวงจ�าเพาะ 1.53 จดหลอมเหลว 39๐°C จงเปนโลหะท

หลอมเหลวไดงาย ใชเปนนาฬกาอะตอมรวมกบซเซยม Cs แมจะมความแมนย�า

ไมเทาซเซยม แตนาฬการบเดยมมรปทรงทใชงานงายและมความแมนย�าพอสมควร

(ความคลาดเคลอนเพยง 1 วนาท ในรอบ 3 พน ถง 3 แสนป)

¤Å×è¹¡ÃÐ¨ÒÂÁÒ¨Ò¡µÃ§¹Õé¹ÕèàÍ§ ÂÍ´àÂÕèÂÁÊØ´ æ

LithiumLitLitLitLitLitLitLitLitLitLitLitLithiuhiuhiuhiuhiuhiuhiuhiuhiuhiuhiummmmmmmmmmm

Lithium

Lithium ã¹ÊÁÒÃ�·â¿¹

¢Í§©Ñ¹¡çÁÕ

ÍØºÑµÔàËµØâ«à´ÕÂÁÃÑèÇäËÅ ÁÒ¨Ò¡µÃ§¹ÕéàÍ§àËÃÍ

เปนวตถดบผลตแบตเตอร แลวยงใชเปนแบตเตอรในรถไฮบรดอกดวย

ลเทยม (Li)

เปนโลหะทผลตดวยการแยกเกลอแกงดวยไฟฟา เปนสารสอประสาททสำคญ และใช เปนสารหลอเยนใน เครองปฏกรณนวเคลยรแบบผลตเชอเพลงดวยนวตรอนเรว

โซเดยม (Na)

เปน 1 ใน 3 ธาตอาหารสำคญทขาดไมไดของพช และมในนำขเถา

โพแทสเซยม (K)

ใชในนากาอะตอม เวลาแมนยำสง คลาดเคลอน 1 วนาทใน 3 พน ถง 3 แสนป

รบเดยม (Rb)

´Ñ§¹Ñé¹àÁ×èÍà¼ÒäÁŒ¨Ö§ÁÕ¢Õéà¶ŒÒ (K2O) àËÅ×ÍÍÂÙ‹

´ÑºáÅŒÇ

ธาตหม 1 : คณสมบตของลเทยม โซเดยม โพแทสเซยม และรบเดยม

(แบตเตอรลเทยม)

(เครองปฏกรณนวเคลยรแบบผลตเชอเพลงดวยนวตรอนเรว)

(พช)

(นาฬกาอะตอม)

ตัวอย่าง : ตารางธาตุฉบับการ์ตูน

Documents