สารประกอบคลอไรด์และสารประกอบออกไซด์

ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วว่าการจัดหมวดหมู่ของธาตุโดยใช้สมบัติเกี่ยวกับความเป็นโลหะนั้นยังไม่สมบูรณ์เพียงพอ จึงต้องศึกษาเพิ่มเติมต่อไป ซึ่งในที่นี้เป็นการศึกษาสมบัติบางประการของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์ รวมทั้งซัลไฟด์ เพื่อนำมาจัดหมวดหมู่ของธาตุเปรียบเทียบกับการใช้สมบัติความเป็นโลหะ

  สมบัติของสารประกอบคลอไรด

สารประกอบคลอไรด์ หมายถึง สารประกอบธาตุคู่ระหว่างธาตุคลอรีนกับธาตุอื่น ๆ เช่น NaCl ,CaCl2 , HCl และ CCl4เป็นต้น

สารประกอบคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดยตรง โดยผ่านก๊าซคลอรีนแห้งไปบนธาตุที่กำลังร้อน ดังนั้นในขั้นแรกจึงต้องเตรียมก๊าซคลอรีนก่อนแล้วจึงผ่านก๊าซคลอรีนที่ได้นั้นลงไปบนธาตุที่ร้อนดังกล่าว

การเตรียมก๊าซคลอรีนในห้องปฏิบัติการ ใช้ปฏิกิริยาระหว่างโปตัสเซียมเพอร์แมงกาเนต (KMnO4) กับก๊าซไฮโดรคลอริก(HCl) เข้มข้นประมาณ 10 mol/dm3 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้

KMnO4 (s) + 16 HCl (aq) 2KCl (aq) + 2MnCl2 (aq) + 8H2 (l) + 5Cl2 (g)

หมายเหตุ ก๊าซคลอรีนเป็นก๊าซพิษ ดังนั้นการเตรียมจึงต้องทำอย่างระมัดระวัง

ก๊าซคลอรีนที่เกิดขึ้นจะผ่านสารดูดความชื้น เพื่อให้ได้ก๊าซคลอรีนแห้งซึ่งผ่านไปทำปฏิกิริยากับธาตุที่กำลังร้อนต่อไป

รูปที่ 5.3 การจัดเครื่องมือสำหรับเตรียมสารประกอบคลอไรด์

หมายเหตุ ก. ใช้สาร CaCl2 เป็นสารดูดความชื้น

ข. สารละลาย NaOH ใช้กำจัด Cl2 ที่มากเกินพอซึ่งเหลือจากการเกิดปฏิกิริยา


สำหรับการเตรียมก๊าซ
Cl2โดยวิธีนี้ อาศัยหลักการออกซิไดส์กรด HCl ด้วยตัวออกซิไดซ์ชนิดต่าง ๆ ดังนั้นจึงอาจใช้ตัวออกซิไดซ์อื่น ๆ แทน KMnO4 ได้ เช่นใช้ MnO2 , K2Cr2O7 , Ca(OCl)2 , PbO2 เป็นต้น ดังสมการต่อไปนี้

MnO2 (s) + 4 HCl (aq) MnCl2 (aq) + 2H2O (l) + Cl2 (g)

K2Cr2O7(s) + 14 HCl (aq) 2KCl (aq) + 2CrCl3 (aq) + 7H2O (l) + 3 Cl2 (g)

Ca(OCl)2 (s) + 4 HCl (aq) CaCl2 (aq) + 2H2O (l) + 2Cl2 (g)

PbO2(s) + 4 HCl (aq) PbCl2 (aq) + 2H2O (l) + 2Cl2 (g)

สำหรับในการเตรียมก๊าซ Cl2 ในอุตสาหกรรม นิยมแยกสลายสารละลายโซเดียมคอลไรด์ (NaCl) ด้วยกระแสไฟฟ้า

ตัวอย่างของสารประกอบคลอไรด์ที่เตรียมได้โดยตรงระหว่างปฏิกิริยาของ Cl2กับธาตุ

2Al(s) + 3 Cl2(g) 2AlCl3 (s)

2P(s) + 5 Cl2(g) 2PCl5 (s)

2K(s) + Cl2(g) 2KCl (s)

Ca(s) + Cl2(g) CaCl2 (s)

สมบัติของสารประกอบคลอไรด

ได้แก่ สมบัติเกี่ยวกับจุดหลอมเหลว สถานะ การละลายน้ำ ความเป็นกรดเบสของสารละลาย และการแตกตัวเป็นไอออน

การแตกตัวเป็นไอออนทดสอบได้โดยใช้สารละลาย AgNO3 ซึ่งถ้ามีCl- จะเกิดตะกอนของ AgCl ดังสมการ

Ag+(aq) + Cl- (aq) AgCl (s)

ปฏิกิริยานี้จัดว่าเป็นวิธีทดสอบคลอไรด์ไอออนวิธีหนึ่ง

ตารางที่ 5.4 สมบัติบางประการของสารประกอบคอลไรด์ของ 20 ธาตุแรก

 

ธาตุ

 

มวลอะตอม

 

สูตร

สมบัติของสารประกอบคลอไรด์

จุดหลอมเหลว (0C)

สถานะ
ที่
25 0C

ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

H
1.008
HCl
-115
ก๊าซ
กรด
He
4.003
-
-
-
-
Li
6.94
LiCl
605
ของแข็ง
กลาง
Be
9.01
BeCl2
405
ของแข็ง
กรด
B
10.81
BCl3
-107
ก๊าซ
กรด
C
12.01
CCl4
-23
ของเหลว
ไม่ละลายน้ำ
N
14.01
NCl3
< -40
ของเหลว
ไม่ละลายน้ำ
O
16.00
Cl2O
-20
ก๊าซ
กรด
F
19.00
ClF
-154
ก๊าซ
กรด
Ne
20.18
-
-
-
-
Na
22.99
NaCl
801
ของแข็ง
กลาง
Mg
24.31
MgCl2
714
ของแข็ง
กลาง
Al
26.98
AlCl3
190
ของแข็ง
กรด
Si
28.09
SiCl4
-70
ของเหลว
กรด
P
30.97
PCl5
167
ของแข็ง
กรด
S
32.06
SCl2
-78
ของเหลว
กรด
Cl
35.45
Cl2
-101
ก๊าซ
กรด
K
39.10
KCl
770
ของแข็ง
กลาง
Ar
39.95
-
-
-
-
Ca
40.08
CaCl2
782
ของแข็ง
กลาง

 

จากการจัดธาตุเป็น 2 ประเภทคือ โลหะและอโลหะ ทำให้สามารถแบ่งสารประกอบคลอไรด์ออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ คลอไรด์ของโลหะและคลอไรด์ของอโลหะดังนี้

ก. คลอไรด์ของโลหะ ได้แก่ LiCl , BeCl2 , NaCl , MgCl2 , AlCl3 , KCl , และ CaCl2

ข. คลอไรด์ของอโลหะ ได้แก่ HCl , BCl3 , CCl4 , NCl3 , Cl2O , ClF ,PCl5 , SiCl4 และ SCl2

นอกจากจะแบ่งสารประกอบคลอไรด์เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ ดังกล่าวแล้ว ยังสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อยได้อีก เพื่อให้การจัดหมวดหมู่มีความสมบูรณ์มากที่สุด โดยใช้สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ เช่น สถานะ จุดหลอมเหลว ความเป็นกรดเบสของสารละลายเป็นต้น

เมื่อใช้ความเป็นกรด - เบสของสารละลาย จะแบ่งกลุ่มย่อยได้ดังนี้

ก. คลอไรด์ของโลหะ

สารละลายเป็นกรด ได้แก่ AlCl3 , BeCl2

สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ LiCl , NaCl , MgCl2 , KCl , และ CaCl2

สารละลายเป็นเบส -

ข.คลอไรด์ของอโลหะ

สารละลายเป็นกรด ได้แก่ HCl , BCl3 , Cl2O , ClF ,PCl5 , SiCl4 และ SCl2

สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ -

สารละลายเป็นเบส ได้แก่ -

เมื่อใช้สถานะและจุดหลอมเหลว จะแบ่งกลุ่มย่อยได้ดังในตารางที่ 5.5

ตารางที่ 5.5 การแบ่งสารประกอบคลอไรด์เป็นกลุ่มโดยใช้จุดหลอมเหลว

คลอไรด์ที่เป็นของแข็ง

และมีจุดหลอมเหลวสูง

คลอไรด์ที่เป็นของแข็งและ

มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง

คลอไรด์ที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ

และมีจุดหลอมเหลวต่ำ

สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
LiCl
610
AlCl3
198
SCl2

-80

NaCl
801
PCl5
148
CCl4
-23
KCl
770

ClF

-154
BeCl2
405
Cl2O
-20
MgCl2
712
BCl3
-107
CaCl2
772
NCl3
-27
SiCl4
-68
HCl
-114

 

จากตารางเมื่อพิจารณาคลอไรด์ของ 20 ธาตุแรก จะพบว่า

ก. คลอไรด์ที่เป็นของแข็งและมีจุดหลอมเหลวสูงคือ คลอไรด์ของโลหะ

ข. คลอไรด์ที่เป็นของเหลวและก๊าซซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำ คือคลอไรด์ของอโลหะ

เมื่อนำคลอไรด์มาจัดรวมกันเป็นหมวดหมู่ โดยจัดคลอไรด์ที่มีสูตรชนิดเดียวกันและสมบัติเช่น ความเป็นกรดเบส และจุดหลอมเหลวคล้ายกันอยู่ในช่องแนวดิ่งเดียวกันจะได้ดังนี้

HCl

He

LiCl

BeCl2

BCl3

CCl4

NCl3

OCl2

FCl

Ne

NaCl

MgCl2

AlCl3

SiCl4

PCl5

SCl2

Cl-Cl

Ar

KCl

CaCl2

 

รูปที่ 5.4 การจัดกลุ่มสารประกอบคลอไรด์โดยใช้สมบัติเป็นเกณฑ์

จะเห็นได้ว่าเมื่อจัดกลุ่มธาตุโดยใช้สูตรและสมบัติของสารประกอบคลอไรด์เป็นเกณฑ์ จะจัดกลุ่มธาตุได้ 8 กลุ่ม ตามแนวดิ่ง ซึ่งส่วนใหญ่จะสอดคล้องกับการจัดกลุ่มธาตุโดยใช้ความเป็นโลหะ ความแข็งและความไวเป็นเกณฑ์ แต่ก็มีบางธาตุที่เปลี่ยนไปอยู่ในกลุ่มใหม่ เช่น K Al B Si O บางธาตุที่จัดกลุ่มไม่ได้ เมื่อพิจารณาสมบัตคลอไรด์กํสามารถจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกันได้ เช่น P กับ N และ S กับ C ถ้าเรียงตามมวลอะตอม จะต้องแยก Ar ออกจาก He และ Ne ซึ่งก็แสดงว่าการใช้มวลอะตอมเป็นเกณฑ์ในการจัดกลุ่มยังมีปัญหาอีกบางส่วน ทำให้ต้องหาวิธีการอื่น ๆ อีกต่อไป

สารประกอบคลอรีนในชีวิตประจำวัน

สารประกอบของคลอรีนส่วนใหญ่จะพบในชีวิตประจำวันเช่น

ก. NaCl ใช้ในการปรุงแต่งรสอาหาร และถนอมอาหาร ในต่างประเทศใช้สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ

ข. CaCl2 ใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น ใช้ทำฝนเทียม

ค. KCl ใช้ผสมทำปุ๋ย

ง. NH4Cl ใช้เป็นส่วนประกอบของถ่านไฟฉาย และใช้เป็นน้ำประสานดีบุก

จ. ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตสารอื่น ๆ เช่น ผลิตโซดาไฟ (NaOH) โดยการแยกสารละลาย NaCl ด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะได้ Cl2 และH2 เป็นผลพลอยได้ เมื่อ Cl2 และ H2 เกิดปฏิกิริยารวมกันโดยตรงจะได้ก๊าซ HCl ซึ่งละลายน้ำได้เป็นกรดไฮโดรคลอริก ที่นำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ เช่น แช่เหล็กกล้า เพื่อขจัดสนิมก่อนที่จะฉาบด้วยสารกันสนิม ก๊าซ Cl2 ยังใช้ทำปูนคลอรีน เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรด์ แคลเซียมไฮโปคลอไรด์ ซึ่งเป็นสารเคมีฟอกขาวสำหรับฟอกสีหรือฟอกขาวเยื่อกระดาษและใช้ฆ่าแบคทีเรีย และสาหร่ายในน้ำปะปา และในสระว่ายน้ำ นอกจากนี้ NaCl ยังใช้ผลิต NaHCO3 (โซดาทำขนม) และ Na2CO3 (โซดาแอช)

ประโยชน์อื่น ๆ เช่น CCl4ใช้เป็นน้ำยาดับเพลิงและซักแห้ง SnCl4ใช้ในการทำสี CaCl2 ใช้ดูดความชื้น CCl4และ CHCl3 ใช้เป็นตัวทำละลายในการสกัดสารอินทรีย์ เป็นต้น

สำหรับโทษของสารประกอบคลอไรด์ก็มีมากเช่นเดียวกัน เช่น

ก. DDT และ C6H6Cl6 (hexa chlorobenzene) ซึ่งเป็นย่าฆ่าแมลงประเภทสลายตัวช้า ทำให้มีพิษตกค้างสะสมอยู่ในร่างกายได้นานเป็นอันตรายต่อร่างกาย ซึ่งองค์การอนามัยโลกได้ประกาศห้ามใช้แล้วในปัจจุบัน

DDT ย่อมาจาก Dichloro Diphenyl Trichloro ethane หรือเรียกชื่อตามระบบ IUPAC คือ

2, 2-bis- (p-chlorophynyl) -1, 1 , 1- trichloro ethane มีสูตรโครงสร้างดังนี้


สูตรโมเลกุล (C6H4Cl)2CHCCl3

ข. CCl4และ CHCl3(คลอโรฟอร์ม) ไอของมันเป็นอันตรายต่อระบบหายใจ

ค. CoCl2 ฟอสจีน หรือคาร์บอนิลคลอไรด์ S(C6H5)2Cl2(dichloro diphenyl sulfide หรือก๊าซมัสตาร์ด ) , ClCHCHAsCl2 (chlorovinyl dichloro arsine หรือ Lawisite) และ (C6H5)2AsCl(diphenylchloro arsine) พวกนี้เป็นก๊าซพิษ เป็นอันตรายต่อร่างกายบางชนิดทำให้เกิดการจามและอาเจียน บางชนิด เช่น CoCl2 และก๊าซมัสตาร์ดใช้เป็นก๊าซพิษที่ร้ายแรงและเคยใช้ในสงครามโลกครั้งที่สอง

ง. C6H5COCH2Cl(chloro acetophenone) ใช้เป็นก๊าซน้ำตา

จ. ฟรีออน ซึ่งเป็นสารประกอบที่เกิดจาก Cl F และ Br เข้าแทนที่ H ใน CH4 หรือ C2H6 เช่น CFCl3 , CF2Cl2 , C2FCl2 ซึ่งเรียกว่า CFCs ใช้เป็นสารทำความเย็น และเป็นสารขับดันในกระป๋องฉีดพ่นของเหลวให้เป็นละอองฝอย (สเปรย์) สารประกอบโบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน หรือ BCF ใช้ดับเพลิงรถยนต์และเครื่องบิน สารเหล่านี้ทำให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

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