ตารางธาตุ

         ธาตุ คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกัน มีสถานะต่าง ๆ ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ธาตุต่างชนิดกันสามารถรวมตัวหรือทำปฏิกิริยากันกลายเป็นสารประกอบชนิดต่าง ๆ ด้วยอัตราส่วนโดยมวลคงที่
เนื่องจากธาตุต่าง ๆ ในปัจจุบันนี้มีจำนวนมากกว่า 105 ธาตุ แต่ละธาตุมีสมบัติแตกต่างกันเป็นส่วนใหญ่ การที่จะศึกษาสมบัติของธาตุแต่ละชนิดนั้นเป็นเรื่องยุ่งยากและเสียเวลา ในทางปฏิบัติจึงจัดธาตุเป็นหมวดหมู่โดยตั้งเกณฑ์กำหนดต่าง ๆ กัน เช่น โดยอาศัยการนำไฟฟ้า โดยอาศัยสถานะ โดยอาศัยการจัดเรียงอิเล็กตรอน เป็นต้น ในบทนี้จะจัดธาตุออกเป็นหมวดหมู่โดยอาศัยสมบัติคลอไรด์ ออกไซด์ และซัลไฟด์ของธาตุ โดยในขั้นแรกจะศึกษาสมบัติของสารประกอบดังกล่าวสำหรับธาตุเพียง 20 ธาตุแรก แล้วนำสมบัติที่ได้มาจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ ซึ่งจะเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาสมบัติของธาตุอื่น ๆ และเป็นจุดเริ่มต้นของการจัดตารางธาตุที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

สมบัติของธาตุ

   ในที่นี้จะได้ศึกษาสมบัติของธาตุในแง่ของความเป็นมันวาว การนำความร้อน การนำไฟฟ้า ความเปราะ (หรือความเหนียว) จุดหลอมเหลว จุดเดือด รวมทั้งสมบัติความเป็นกรด - เบสของออกไซด์ ซึ่งใช้เป็นเกณฑ์สำหรับการแบ่งธาตุออกเป็นโลหะและอโลหะ

ตารางที่ 5.1 เปรียบเทียบสมบัติของโลหะและอโลหะ

สมบัติของโลหะ
สมบัติของอโลหะ
1.มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้น ปรอทซึ่งเป็นของเหลว 1.ที่อุณหภูมิห้องมีได้ทุกสถานะทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ
2.เมื่อขัดจะมีความเป็นมันวาว 2. เมื่อขัดจะไม่มีความมันวาว
3.นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี แต่การนำไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 3. ไม่นำไฟฟ้าและความร้อน ยกเว้นบางตัว เช่นแกร์ไฟต์นำไฟฟ้าได้
4.เคาะจะมีเสียงกังวาน 4. เคาะจะไม่มีเสียงกังวาน
5.แข็งและเหนียวสามารถตีแผ่ให้เป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นได้ 5.ส่วนมากเปราะไม่สามารถจะทำให้เป็นแผ่นหรือเป็นเส้นได้
6. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง 6. ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ
7. มีความหนาแน่นและความถ่วงจำเพาะสูง 7. ส่วนมากมีความหนาแน่นและความถ่วงจำเพาะต่ำ
8.เป็นพวกชอบให้อิเล็กตรอน ทำให้เกิดเป็นไอออนบวก 8. เป็นพวกชอบรับอิเล็กตรอน ทำให้เกิดเป็นไอออนลบ
9.เกิดเป็นสารประกอบเช่น ออกไซด์ คลอไรด์ ซัลไฟด์ และไฮไดร์ได้ 9. เกิดเป็นสารประกอบ เช่น ออกไซด์ คลอไรด์ ซัลไฟด์ และไฮไดร์ได้
10.ส่วนใหญ่จำทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางให้ก๊าซไฮโดรเจน 10 ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดเจือจาง

 

โลหะมีสมบัติบางอย่างคล้ายกับสารประกอบไอออนิก เช่นเป็นของแข็ง มีจุดหลอมเหลวสูง และมีสมบัติเฉพาะตัวของโลหะเช่น นำไฟฟ้า นำความร้อน รีดเป็นแผ่น ดึงเป็นเส้น รวมทั้งสะท้อนแสงได้ อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบการนำไฟฟ้าของโลหะกับสารไอออนิกจะพบว่าต่างกันมาก สารไอออนิกที่หลอมเหลวจะมีการนำไฟฟ้าได้น้อยกว่าโลหะมาก แม้ว่าจะมีอุณหภูมิสูง

การที่โลหะเป็นพวกชอบให้อิเล็กตรอน เพราะมีพลังงานไอออไนเซชันต่ำ แต่พวกอโลหะมีพลังงานไอออไนเซชัน และอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูง จึงเป็นพวกชอบรับอิเล็กตรอน

การที่โลหะนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เพราะมีพันธะโลหะซึ่งเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโลหะสามารถเคลื่อนที่นำไฟฟ้าได้

การที่ทำโลหะให้เป็นแผ่นได้เพราะการตีโลหะแผ่ออกเป็นการผลักอนุภาคของโลหะให้เลื่อนไถลผ่านกันโดยไม่หลุดออกจากกันเนื่องจากมีพันธะหรือมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนยึดอนุภาคเหล่านี้ไว้ด้วยกัน

นอกจากสมบัติเกี่ยวกับความเป็นโลหะแล้ว ยังได้ศึกษาสมบัตอื่น ๆ อีกบางประการเพื่อใช้ประกอบการจัดธาตุออกเป็นหมวดหมู่ สถานะ สี ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา จุดหลอมเหลวและความหนาแน่น เป็นต้น ดังในตารางที่ 5.2

ตารางที่ 5.2 สมบัติบางประการของ 20 ธาตุแรก เรียงตามมวลอะตอม

ธาตุ
สัญลักษณ์
มวลอะตอม
ลักษณะที่อุณหภูมิปกติ

mp.(0C)

d (g/cm3)
ความเป็นโลหะ-อโลหะ
ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา
ไฮโดรเจน
H
1.008
ก๊าซไม่มีสี
-259
0.07*
อโลหะ
มาก
ฮีเลียม
He
4.003
ก๊าซไม่มีสี
-272
0.15*
โลหะ
ไม่เกิด
ลิเทียม
Li
6.94
ของแข็งสีเงิน
180
0.53
โลหะ
มาก

เบริลเลียม

Be
9.01
ของแข็งสีเงิน
1280
1.45
โลหะ
ปานกลาง
โบรอน
B
10.81
ของแข็งสีดำ
2030
2.34
กึ่งโลหะ
ปานกลาง
คาร์บอน
C
12.01
ของแข็งสีดำ
3730
2.26
อโลหะ
น้อย
ไนโตรเจน
N
14.01
ก๊าซไม่มีสี
-210
0.81*
อโลหะ
ปานกลาง
ออกซิเจน
O
16.00
ก๊าซไม่มีสี
-219
1.15*
อโลหะ
มาก
ฟลูออรีน
F
19.00
ก๊าซสีเหลืองอ่อน
-220
1.51*
อโลหะ
มาก
นีออน
Ne
20.18
ก๊าซไม่มีสี
-249
1.20*
อโลหะ
ไม่เกิด
โซเดียม
Na
22.99
ของแข็งสีเงิน
98
0.97
โลหะ
มาก
แมกนีเซียม
Mg
24.31
ของแข็งสีเงิน
650
1.74
โลหะ
มาก
อะลูมิเนียม
Al
26.98
ของแข็งสีเงิน
660
2.70
โลหะ
ปานกลาง
ซิลิคอน
Si
28.09
ของแข็งสีเทา
1410
2.33
กึ่งโลหะ
ปานกลาง
ฟอสฟอรัส
P
30.97
ของแข็งสีขาว
44
1.82
อโลหะ
มาก
กำมะถัน
S
32.06
ของแข็งสีเหลือง
113
1.96
อโลหะ
ปานกลาง
คลอรีน
Cl
35.45
ก๊าซสีเขียวอ่อน
-101
1.56*
อโลหะ
มาก
โพแทสเซียม
K
39.10
ของแข็งสีเงิน
64
0.86
โลหะ
มาก
อาร์กอน
Ar
39.95
ก๊าซไม่มีสี
-189
1.40
อโลหะ
ไม่เกิด
แคลเซียม
Ca
40.08
ของแข็งสีขาว
838
1.55
โลหะ
มาก

mp. = จุดหลอมเหลว d = ความหนาแน่น * = ความหนาแน่นขณะเป็นของเหลว

นอกจากนี้ยังได้พิจารณาสมบัติเกี่ยวกับความมันวาว การนำความร้อน การนำไฟฟ้า และความเหนียวของธาตุบางชนิด ดังในตารางที่ 5.3

ตารางที่ 5.3 สมบัติอื่น ๆ บางประการของธาตุบางชนิด

ธาตุ
ความมันวาว
การนำความร้อน
การนำไฟฟ้า
ความเหนียว
Al
เป็นมันวาว
นำได้ดี
นำได้ดี
เหนียว
Mg
เป็นมันวาว
นำได้ดี
นำได้ดี
เหนียว
C(แกรไฟต์)
ไม่มันวาว
นำได้ดี
นำได้ดี
เปราะ
S
ไม่มันวาว
ไม่นำ
ไม่นำ
เปราะ
P
ไม่มันวาว
ไม่นำ
ไม่นำ
เปราะ

จะเห็นได้ว่า ธาตุที่เป็นโลหะจะมีสมบัติของโลหะทั้งหมดดังที่กล่าวมาแล้ว แต่มีธาตุหลายชนิดที่มีสมบัติทั้งของโลหะและอโลหะผสมกัน คือสมบัติบางประการเป็นโลหะและสมบัติบางประการเป็นอโลหะ มีธาตุไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่มีสมบัติของโลหะ หรืออโลหะอย่างใดอย่างหนึ่งครบถ้วนทุกประการ อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าธาตุต่าง ๆ จะมีทั้งสมบัติของโลหะและอโลหะผสมกัน ธาตุใดที่มีสมบัติส่วนใหญ่ของโลหะจะจัดว่าเป็นโลหะ และธาตุที่มีสมบัติส่วนใหญ่ของอโลหะจะจัดว่าเป็นอโลหะ ในกรณีที่ธาตุนั้นมีสมบัติของโลหะและอโลหะก้ำกึ่งกัน จนไม่สามารถจำแนกได้ว่าเป็นโลหะหรืออโลหะ ธาตุประเภทนั้นจะจัดไว้เป็นอีกกลุ่มหนึ่งต่างหากเรียกว่าธาตุกึ่งโลหะ ดังเช่น ในตารางที่ 5.2

หมายเหตุ ธาตุกึ่งโลหะยังอาจจะจัดได้เป็น 2 พวก ตามเกณฑ์ที่กำหนดที่แตกต่างกัน คือใช้การนำไฟฟ้าและใช้สมบัติของออกไซด์

กรณีที่ใช้การนำไฟฟ้าเป็นเกณฑ์ จะแบ่งเป็นโลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะดังนี้

โลหะ หมายถึง ธาตุที่นำไฟฟ้าไดดีในทุกทิศทาง และนำไฟฟ้าได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (โลหะอาจจะจัดเป็นโลหะเบา ซึ่งมีความหนาแน่นน้อย เช่น Li , Na , K และโลหะหนักซึ่งมีความหนาแน่นมาก เช่น Fe , Cu , Zn)

อโลหะ หมายถึง ธาตุที่ไม่นำไฟฟ้า หรือนำไฟฟ้าได้น้อยมาก

กึ่งโลหะ หมายถึง ธาตุที่นำไฟฟ้าได้บ้างที่อุณหภูมิปกติ และนำไฟฟ้าได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่างของธาตุที่เป็นโลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

สำหรับธาตุกึ่งโลหะในแง่ออกไซด์ จะได้กล่าวถึงรายละเอียดในหัวข้อสารประกอบออกไซด์ต่อไป

โดยอาศัยสมบัติต่าง ๆของธาตุที่กล่าวมาแล้ว จะพบว่าธาตุทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบันจะมีธาตุโลหะประมาณ 3/4 ของธาตุทั้งหมด

นอกจากนี้ยังพบว่าธาตุบางชนิดถึงแม้ว่าจะเป็นอะตอมชนิดเดียวกัน แต่อาจจะมีสมบัติต่าง ๆ ไม่เหมือนกัน ถ้าธาตุดังกล่าวนั้นมีโครงสร้างของการจัดเรียงอะตอมต่างกัน เช่น ธาตุคาร์บอนจะมีสมบัติพิเศษกว่าธาตุอื่น ๆ คือ คาร์บอนที่อยู่ในรูปแกร์ไฟต์จะมีสมบัติของโลหะ เช่น นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ แต่คาร์บอนที่เป็นเพชร จะมีสมบัติแตกต่างจากแกร์ไฟต์โดยสิ้นเชิงในแง่ของการนำไฟฟ้าและความร้อน คือไม่นำไฟฟ้าและไม่นำความร้อนซึ่งจัดว่าเป็นอโลหะ นอกจากคาร์บอนแล้วยังมีธาตุอื่น ๆ ซึ่งมีลักษณะในทำนองเดียวกันนี้อีก เช่น กำมะถัน ฟอสฟอรัส เป็นต้น

จากสมบัติของธาตุในตารางที่ 5.2 และ 5.3 พบว่า ถ้าใช้ความเป็นโลหะเป็นเกณฑ์ในการจัดกลุ่มธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกัน จะจัดได้ 3 กลุ่มคือ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ ซึ่งสามารถแบ่งย่อยต่อไปได้อีกเมื่อใช้สถานะเป็นเกณฑ์ รวมทั้งเมื่อใช้ความแข็ง สี และความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา ก็จะสามารถแบ่งกลุ่มย่อยต่อไปได้อีก ดังแผนภาพในรูปที่ 5.2

รูปที่ 5.2 แผนผังการจัดธาตุ 20 ธาตุแรกออกเป็นหมวดหมู่

อย่างไรก็ตามการจัดธาตุออกเป็นหมวดหมู่ในรูปที่ 5.2 ยังไม่สมบูรณ์ เนื่องจากธาตุในแต่ละกลุ่มย่อยยังมีสมบัติบางประการที่แตกต่างออกไป รวมทั้งการจัดหมวดหมู่ในลักษณะดังกล่าวนี้ก็ยังไม่ได้ให้การศึกษาสมบัติต่าง ๆ ของธาตุทั้ง 105 ธาตุง่ายขึ้นจึงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

สารบัญ

ตารางธาตุ

สมบัติของธาตุ ...

.สารประกอบคลอไรด์

สารประกอบออกไซด์ ..

. ก๊าซเฉื่อย . .

การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ ...

. .การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ของนักเคมียุคต่างๆ .

.ตารางธาตุในปัจจุบัน

 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

กลับเข้าหน้าแรก ตารางธาตุ

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง