บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

- สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบดลอไรด์
คุณสมบัติ

สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ

สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ

จุดเดือด

สูง

ต่ำ

จุดหลอมเหลว

สูง

ต่ำ

ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

กลาง
ยกเว้นBeCl₂และ NaCl₃ซึ่งป็นกรด

กรด

สารที่ไม่ละลายน้ำ

CCl₄ NCl₅

-

- สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบออกไซด์
คุณสมบัติ

สารประกอบออกไซด์ของโลหะ

สารประกอบออกไซด์ของอโลหะ

จุดเดือด

สูง

ต่ำ

จุดหลอมเหลว

สูง

ต่ำ

ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

เบส

กรด

สารที่ไม่ละลายน้ำ

BeO Al₃O₃

SiO₂

สมบัติของธาตุแต่ละหมู่

ธาตุหมู่ I โลหะอัลคาไลน์

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1

2. มีเลขออกซิเดชัน +1

3. ทำปฏิกิริยาได้ดีมาก จึงไม่พบโลหะหมู่ I ในธรรมชาติ แต่จะพบในสารประกอบ สารประกอบทุกตัวเป็นพันธะไอออนิก

4. สารประกอบของโลหะหมู่ I ละลายน้ำได้ทุกตัว

5. ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ ได้ด้างและแก๊ส H₂

6. ความหนาแน่นต่ำ ลอยน้ำได้ จุดเดือด จุดหลอมเหลว ไม่สูงนัก

ธาตุหมู่ II โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2

2. มีเลขออกซิเดชัน +2

3.ทำปฏิกิริยาได้ดี พบโลหะหมู่ II ในธรรมชาติและพบในรูปสารประกอบ สารประกอบส่วนใหญ่เป็นพันธะไอออนิก ยกเว้น Be

4.สารประกอบของโลหะหมู่ II ส่วนใหญ่ ละลายน้ำได้ดี แต่จะไม่ละลายน้ำถ้าเป็นสารประกอบของ CO₃^2-SO₄^2-   PO₄^3- ยกเว้น MgSO₄

5.ทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้ด่างและแก๊ส H₂

ธาตุหมู่ VI ชาลโคเจน
1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6

2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -2 ถึง+6

3. จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับหมู่VII  ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบประเภทโครงร่างตาข่าย
ธาตุหมู่ VII เฮโลเจน
1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7
2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -1 ถึง +7
3. เป็นธาตุหมู่เดียวที่1 โมเลกุล มี 2 อะตอมเรียกว่า Diatomic Molecule
4. พบเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ และพบในรูปของสารประกอบไอออนิกและโคเวเลนต์
5. สารประกอบของหมู่ VII ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นเป็นสารประกอบของ  Ag Hg     Pb

ธาตุหมู่ VIII แก๊สเฉื่อย , แก๊สมีตระกูล , Inert gas , Noble gas

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ยกเว้น He มีเท่ากับ 2

2. เฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่สามารถสังเคราะห์ได้

3. มีค่า IE (Ionization Energy) สูงสุดในตาราง   และ He มีค่า IE สูงที่สุดในตารางธาตุ

4. เป็นธาตุเดียวที่ไม่มีค่า EN

ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายหมู่ VIIA หลายหระการ แต่ไม่สามารถนำธาตุไฮโดรเจนมาจัดในหมู่ VIIA ได้ เพราะ จะทำให้แนวโน้มของสมบัติบางประการของธาตุหมู่VIIA เสียไป ปัจจุบันจึงจัดธาตุไฮโดรเจน อยู่ในคาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA

ธาตุทรานซิชัน
                ธาตุทรานซิชัน ประกอบด้วยธาตุ หมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์
1. อยู่ระหว่างหมู่IIA กับหมู่ IIIA เริ่มตั้งแต่คาบ 4 เริ่มที่เลขอะตอม 21
2.การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะต่างจากธาตุโดยทั่วไป คือ จะจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน แล้วจัดอิเล็กตรอนวงรองจากวงนอกสุดเป็นวงสุดท้าย
3.การดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากอะตอม จะดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน เช่นเดียวกับธาตุปกติ
4.ธาตุทรานซิชัน จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็น 2,1 เท่านั้น ยกเว้น Cr กับ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
5.ธาตุทรานซิชัน จะมีสมบัติเหมือนกันเป็นคาบมากกว่าเป็นหมู่
6.ความหนาแน่นของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และในคาบเดียวกันจะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกัน
7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และสูงมากกว่าหมู่IAและหมู่IIA
8.ค่า IE , EN , E⁰ ของธาตุทรานซิชันจะสูงมากกว่าโลหะโดยทั่วไป
9.ขนาดอะตอมของธาตุทรานซิชันที่เรียงตามคาบจากซ้ายไปขวาจะมีขนาดเล็กลง แต่ใกล้เคียงกันมาก เพราะโลหะทรานซิชัน มีความหนาแน่นสูง
10.ธาตุทรานซิชัน มีเลขออกซิเดชันหลายค่า ยกเว้น Sc กับ Zn มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว

สารประกอบของธาตุทรานซิชัน

1.การเกิดสี
              1.สีของธาตุทรานซิชันจะเปลี่ยนเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน เช่น Si

สูตร

ชื่อ

สี

Cr²⁺

โครเมียม(II)ไอออน

น้ำเงิน

Cr³⁺

โครเมียม(III)ไอออน

เขียว

CrO₄^2-

โครเมตไอออน

เหลือง

Cr₂O₇^2-

ไดโครเมตไอออน

ส้ม

Mn²⁺

แมงกานีส(II)ไอออน

ชมพูอ่อน, ไม่มีสี

Mn(OH)₃^*

แมงกานีส(III)ไฮดรอกไซด์

น้ำตาล

MnO₂^*

แมงกานีส(IV)ออกไซด์

ดำ

MnO₄^2-

แมงกาเนตไอออน

เขียว

MnO₄^-

เปอร์แมงกาเนตไอออน

ม่วงแดง

2.สีจะเปลี่ยนถ้าสารหรือไอออนต่างชนิดกันมาล้อมรอบ เช่น CuSO4.5H2O สีฟ้าและ Cu(NH3)4SO4 สีคราม

3.สีเปลี่ยนเพราะจำนวนสารที่มาเกาะไม่เท่ากัน เช่น CrO42-สีเหลือง และ Cr2O72-

2.สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรานซิชัน

สารประกอบของธาตุทรานซิชันชนิดต่างๆ เช่น KMnO₄ ประกอบด้วย K⁺ และ MnO^-₄     ซึ่ง MnO^-₄ จัดเป็นไอออนเชิงซ้อน ที่มีธาตุทรานซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคเวเลนต์

สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน ธาตุทรานซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างกัน

ปัจจัยที่มีผลต่อสีของสารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรายซิชัน

- เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน
- ชนิดของธาตุทรานซิชัน

- จำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุทรานซิชัน
ธาตุกึ่งโลหะ

มีคุณสมบัติดังนี้
             1.มีค่า IE และ EN  ค่อนข้างสูง
             2.จุดเดือด จุดหลอมเหลว สูง
             3.มีความหนาแน่นสูง
             4.สามารถนำไฟฟ้าได้
             5.สามารถเกิดสารประกอบได้ ทั้งสารประกอบไอออนิกเเละสารประกอบโคเวเลนต์

ธาตุกำมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสี

กัมมันตภาพรังสี คือ ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง

การแผ่รังสี เป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโทปที่ ไม่เสถียร(ไอโซโทปของนิวเคลียสที่มีอัตราส่วนระหว่างจำนวนนิวตรอนต่อจำนวนโปรตอนไม่เหมาะสม) เนื่องจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียร จึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีบางชนิด แล้วธาตุเหล่านั้นก็จะเปลี่ยนเป็นธาตุใหม่

ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด
รังสีแอลฟาหรือ อนุภาคแอลฟา

  - อนุภาคประกอบด้วย 2 โปรตอน 2 นิวตรอน เหมือนนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีเลขมวล 4
  - มีประจุไฟฟ้า +2
  - มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำมาก ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษหรือโลหะบางๆได้
  - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วลบ
รังสีบีตา หรือ อนุภาคบีตา
  - มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน
  - มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลอิเล็กตรอน
  - มีอำนาจทะลุทะลางมากกว่า รังสีแอลฟา ถึง 100 เท่า สามารถผ่านโลหะแผ่นบางๆ
  - มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง
  - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วบวก
รังสีแกมมา
  - เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก
  - ไม่มีประจุไม่มีมวล
  - มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก สามารถผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆได้

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกัน ปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็น ครึ่งชีวิต(ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม)   ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

ด้านธรณีวิทยา

C-14 หาอายุของวัตตุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ

ด้านการแพทย์

I-131     ตรวจดูความปกติของต่อมไธรอยด์

I-132     ตรวจดูภาพสมอง

Na-24    ตรวจดูระบบการไหลเวียนของเลือด

Co-60,Ra-226   รักษาโรคมะเร็ง

P-32       รักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว

ด้านการเกษตร

P-32      ตรวจวัดรังสีที่ใบของพืช

ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์พืช

Co-60   ทำลายแบคทีเรีย,ถนอมอาการ

ด้านการอุสาหกรรม

รังสีทำให้อัญมณีมีสีสันสวยงามขึ้น
ตรวจหารอยรั่วของท่อส่งน้ำมัน

ด้านพลังงาน

                U-235,U-238,Pu-239   ผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าปรมาณู

โทษของธาตุกัมมันตรังสี
เมื่อร่างกายได้รับรังสีจำนวนมากทำให้โมเลกุลของน้ำ สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ต่างๆ ในร่างกายเสียสมดุล  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ในร่างกาย ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ อาจทำให้เซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือกลายพันธุ์ และรังสีแอลฟาจะทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดง

ปฏิกิริยานิวเคลียร์
เป็นการเปลี่ยนแปลง ในนิวเคลียสของธาตุ และมีพลังงานเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาจำนวนมหาศาล

ปฏิกิริยาฟิชชัน
คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิดแตกออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า ในการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละครั้งจะคายพลังงานออกมาจำนวนมาก และได้ไอโซโทปกัมมันตรังสีหลายชนิด รวมถึงได้นิวตรอน ถ้านิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่นี้ชนกับนิวเคลียสอื่นๆ ก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปเรื่อยๆเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาฟิวชัน

คือ กรณีที่นิวเคลียสของธาตุเบาสองชนิดหลอมรวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิม และให้พลังงานปริมาณมาก การเกิดปฏิกิริยาฟิวชันจะต้องใช้พลังงานเริ่มต้นสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมกัน

http://kranbaan.blogspot.com/2014/12/3.html