จับข่าวคุยกัน
จูงลูกดูหนัง
ชวนไปชิม
ไกด์นำเที่ยว
บ้านและสวน
 

 
หน้าแรก | มุมผู้ปกครอง |
   

เคมีพื้นฐาน ม.4 - 6 : ธาตุและสารประกอบ (5) (ตารางธาตุ)
   


มนุษย์รู้จักธาตุมาแต่อดีตกาลเนื่องจากมีการนำธาตุเหล่านั้นมาใช้ในชีวิตประจำวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุจำพวกโลหะ เช่น ทองคำ (Au) ใช้ทำเครื่องประดับ, ภาชนะ เหล็ก (Fe) ใช้ทำเครื่องมือต่างๆ ตลอดจนขวาน อาวุธ และเครื่องมือในการล่าสัตว์ นอกจากนี้ ยังมีทองแดง (Cu) อะลูมิเนียม (Al) ที่นำมาใช้ทำเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆ จากหลักฐานในอดีตพบว่า มีเพียง 10 ธาตุเท่านั้นที่มีการนำมาใช้ และในจำนวนนี้มี 2 ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ คือ คาร์บอน (C) และ กำมะถัน (S)

ในเวลาต่อมา ได้มีการค้นพบธาตุใหม่ๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นักวิทยาศาสตร์ต่างศึกษาและค้นคว้าสมบัติต่างๆ ที่เกี่ยวกับธาตุจนในปี ค.ศ.1865 นักวิทยาศาสตร์อังกฤษ จอห์น นิวแลนด์ส ได้เรียงธาตุตามมวลอะตอมที่เพิ่มขึ้น มีการจัดเรียงธาตุเป็น 4 กลุ่มด้วยกันโดยเรียงตามแนวนอน นิวแลนด์สเป็นคนแรกที่ค้นพบว่า ธาตุมีความคล้ายคลึงกันเป็นช่วงๆ เมื่อเรียงตามมวลอะตอมที่เพิ่มขึ้น แต่ตารางธาตุของนิวแลนด์สไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากนิวแลนด์สได้นำธาตุที่มีสมบัติต่างกันมาไว้ในแถวเดียวกัน โดยไม่ว่างเว้นให้ธาตุที่ยังไม่ค้นพบ และนิวแลนด์สได้พยายามผลักดันธาตุให้อยู่ในกฎออกเตฟส์ทำให้เกิดความผิดพลาดขึ้น


Dmitri Mendeleev


ต่อมาในปี ค.ศ.1869 ดมีตรี อิวาโนวิช เมนเดเลเยฟ (Dmitri Ivanovich Mendeleev) นักเคมีชาวรัสเซีย ได้เสนอตารางธาตุ โดยตั้งข้อสังเกตว่า ถ้าเรียงมวลอะตอมจากน้อยไปมาก จะพบว่า ธาตุมีสมบัติคล้ายคลึงกันเป็นช่วงๆ ซึ่งเมนเดเลเยฟได้ตั้งเป็นกฎพิริออดิก ต่อมามีการตั้งชื่อตารางธาตุเพื่อเป็นเกียรติแก่เมนเดเลเยฟว่า ตารางพิริออดิก (periodic table) หรือที่เราเรียกกันว่า ตารางธาตุ นั่นเอง


ตารางธาตุของ เมนเดเลเยฟ


ตารางธาตุที่เมนเดเลเยฟเสนอครั้งแรกนั้นยังไม่สมบูรณ์ เพราะมีธาตุบางชนิดที่ยังไม่รู้จักหรือยังไม่พบ แต่สามารถคาดการณ์ได้ว่าจะต้องมีธาตุที่มีสมบัติเช่นนี้อยู่ ณ ตำแหน่งนั้นๆ เขาจึงเว้นที่ว่างในตารางธาตุไว้ จนต่อมาในสมัยที่วิทยาศาสตร์เจริญก้าวหน้ามากขึ้น ทำให้มีการค้นพบธาตุเพิ่มขึ้นจริงๆ รวมถึงธาตุมีสมบัติตามที่ได้ทำนายไว้ ปัจจุบัน (พ.ศ.2557) ธาตุที่เรารู้จักกันมีทั้งหมด 115 ธาตุ เป็นธาตุที่มีในธรรมชาติ 90 ธาตุ นอกนั้นเป็นธาตุที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น ตารางธาตุมีการปรับปรุงแก้ไขมาเรื่อยๆ จนล่าสุดเมื่อ 1 ธันวาคม พ.ศ.2554 สหพันธ์เคมีบริสุทธิ์และประยุกต์สากล (International Union of Pure and Applied Chemistry: IUPAC) ได้ประกาศรายชื่อของธาตุใหม่ 2 ธาตุ สำหรับธาตุลำดับที่ 114 และ 116 คือ "เฟลรอเวียม" (flerovium) และ "ลิเวอร์มอเรียม" (Livermorium) อย่างเป็นทางการ ดังรูป


ตารางธาตุในปัจจุบัน ณ ปีค.ศ.2014 (พ.ศ.2557)

IA
IIA
VIIIA
H
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
VIIIB
IB
IIB
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Ti
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Uut
Fl
Uup
Lv
Uus
Uuo


กลุ่มธาตุแลนทาไนด์
(กลุ่มที่สองของคาบที่ 6)
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
กลุ่มธาตุแอกทิไนด์
(กลุ่มที่สองของคาบที่ 7)
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr


  โลหะแอลคาไล
  โลหะแอคาไลน์เอิร์ท
  กึ่งโลหะ
  อโลหะ
  ธาตุแฮโลเจน
  แก๊สเฉื่อย หรือ แก๊สมีตระกูล
  โลหะแทรนซิชัน
  โลหะหลังแทรนซิชัน


ตารางธาตุที่ใช้อยู่ในปัจจุบันแบ่งเป็น

  • ธาตุในแนวตั้ง มี 18 แถว เรียกแถวในแนวตั้งนี้ว่า หมู่ (group) โดยหมู่นี้แบ่งเป็นกลุ่มย่อย A และ B ดังนี้

    กลุ่ม A

    มี 8 หมู่ คือ IA (1A) --- ถึง --- VIIIA (8A)
    โดยธาตุหมู่ IA และ IIA มีสมบัติเป็นโลหะ
    ธาตุหมู่ IIIA - VIIA แต่ละหมู่จะมีสมบัติแตกต่างกันไปโดยอาจเป็นโลหะ กึ่งโลหะ หรือ อโลหะ
    ส่วนหมู่ VIIIA มีสมบัติเป็นอโลหะ มีชื่อเรียกเฉพาะว่า
    การเรียกชื่อธาตุในกลุ่ม A
    หมู่ IA (1A) มีชื่อเรียกว่า โลหะแอลคาไล (alkali metal) ได้แก่ Li , Na , K , Rb , Cs , Fr
    หมู่ IIA (2A) มีชื่อเรียกว่า โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (alkaline earth) ได้แก่ Be , Mg , Ca , Sr , Ba , Ra
    หมู่ VIA (6A) มีชื่อเรียกว่า ธาตุชาโคเจน (chalcogen) ได้แก่ O , S , Se , Te , Po , Lv
    หมู่ VIIA (7A) มีชื่อเรียกว่า ธาตุเฮโลเจน (halogen) ได้แก่ F , Cl , Br , I , At
    หมู่ VIIIA (8A) มีชื่อเรียกว่า แก๊สเฉื่อย (Inert gas) หรือ แก๊สมีตระกูล ได้แก่ He , Ne , Ar , Kr , Xe , Rn
    กลุ่ม B มี 8 หมู่ - คือ -- IB (1B) - ถึง - VIIIB (8B)
    แต่ใน - VIIIB - จะมี 3 แถว
    ธาตุในกลุ่ม B ทั้งหมด เรียกว่า กลุ่มธาตุแทรนซิชัน (transition metal group)

  • ธาตุที่อยู่ในแนวนอน มี 7 แถว เรียกแถวในแนวนอนแต่ละแถวว่า คาบ (period) แต่ละคาบจัดเรียงธาตุตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นตามลำดับ จำนวนธาตุในแต่ละคาบเป็นดังนี้

    คาบที่ 1 -------------------- มี 2 ธาตุ

    คาบที่ 2 และ 3 ------------ มีคาบละ 8 ธาตุ

    คาบที่ 4 และ 5 ------------  มีคาบละ 18 ธาตุ
    คาบที่ 6 แบ่งเป็น 2 กุล่ม
    ------------ กลุ่มแรกมี 18 ธาตุ คือ ซีเซียม (Cs) ถึง เรดอน (Rn)
    ------------  กลุ่มที่สอง มี 14 ธาตุ คือ ซีเรียม (Ce) ถึง ลูทีเทียม (Lu) โดยเรียกธาตุกลุ่มที่สองนี้ว่า กลุ่มธาตุแลนทาไนด์
    คาบที่ 7 แบ่งเป็น 2 กุล่ม
    ------------  กลุ่มแรกมี 18 ธาตุ คือ แฟรนเซียม (Fr) เป็นต้นไป และมีการค้นพบเพิ่มเติมอยู่ตลอดเวลา
    ------------  กลุ่มที่สอง มี 14 ธาตุ คือ ทอเรียม (Th) ถึง ลอร์เรนเซียม (Lr) โดยเรียกธาตุกลุ่มที่สองนี้ว่า กลุ่มธาตุแอกทิไนด์
สำหรับธาตุที่ 117 ยังไม่ทราบสมบัติที่แน่นอน เนื่องจากอยู่ระหว่างการศึกษาค้นคว้า


ถ้าเราพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุในหมู่ A ในตารางธาตุ จะพบว่า ธาตุที่อยู่หมู่เดียวกันจะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน เช่น

    ลิเทียม (Li) มีเลขอะตอม เท่ากับ 3 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -2 - 1

    โซเดียม (Na) มีเลขอะตอม เท่ากับ 11 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น - 2 - 8 - 1

    โพแทสเซียม (K) มีเลขอะตอม เท่ากับ 19 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -2 - 8 - 8 - 1

เมื่อพิจารณาธาตุตามแนวนอน จะพบว่า ธาตุที่อยู่ในคาบเดียวกัน จะมีจำนวนระดับพลังงานเท่ากัน และจำนวนระดับพลังงานจะตรงกับเลขที่ของคาบ เช่น

  • ไฮโดรเจน (H) มีเลขอะตอม เท่ากับ 1 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -1


  • ฮีเลียม (He) มีเลขอะตอม เท่ากับ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -2


  • ดังนั้น ธาตุของไฮโดรเจนและฮีเลียม อยู่ในคาบที่ 1 เพราะมีจำนวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเท่ากับ 1 (n = 1)
หรือ

  • แมกนีเซียม (Mg) มีเลขอะตอม เท่ากับ 12 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -2 - 8 - 2


  • ฟอสฟอรัส (P) มีเลขอะตอม เท่ากับ 15 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเป็น -2 - 8 - 5


  • ดังนั้น ธาตุของแมกนีเซียมและฟอสฟอรัส อยู่ในคาบที่ 3 เพราะมีจำนวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเท่ากับ 3 (n = 3)


การศึกษาเรื่องของตารางธาตุ ทำให้เราได้ทราบว่า ตารางธาตุนั้นเกิดจากการจัดธาตุต่างๆ ให้เข้าหมวดหมู่ โดยอาศัยสมบัติทางเคมีและกายภาพเป็นส่วนประกอบ ดังนั้น ถ้าเราทราบสมบัติทางเคมีและกายภาพของธาตุหมู่ใดหมู่หนึ่ง เราสามารถบอกหรือทำนายอย่างมีเหตุผลได้ว่าเป็นธาตุชนิดใด หลักการหนึ่งที่นิยมใช้กันคือ เรื่องของเวเลนซ์อิเล็กตรอน (valence electron)

เวเลนซ์อิเล็กตรอน คือ อิเล็กตรอนในระดับพลังงานระดับนอกสุด เป็นอิเล็กตรอนที่เกี่ยวกับการเกิดพันธะเคมี จำนวนอิเล็กตรอนของธาตุในหมู่ A มีค่าเท่ากับตัวเลขของหมู่นั้นๆ เช่น

    ธาตุในหมู่ IA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 1

    ธาตุในหมู่ IIA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 2

    ธาตุในหมู่ IIIA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 3

    ธาตุในหมู่ IVA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 4

    ธาตุในหมู่ VA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 5

    ธาตุในหมู่ VIA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 6

    ธาตุในหมู่ VIIA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 7

    ธาตุในหมู่ VIIIA มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอก หรือเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 8

    นั่นคือ จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุในหมู่ 1A ถึง 8A มีค่าตรงกับตัวเลขของหมู่นั้นๆ
ธาตุที่มีโครงสร้างของอิเล็กตรอนระดับนอกคล้ายคลึงกัน มักจะมีสมบัติทางเคมีคล้ายกัน เช่น

    หมู่ IA โลหะแอลคาไล ธาตุในหมู่นี้มีสมบัติเป็นโลหะที่ไวทางเคมีมากที่สุด

    หมู่ VIIA กลุ่มแฮโลเจน เป็นธาตุที่มีสมบัติเป็นอโลหะที่มีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีสูง








ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานเคมี ชั้น ม.4 - 6
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลาง สพฐ. พ.ศ.2551
สสวท. กระทรวงศึกษาธิการ
จำนวนคนอ่าน 738 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved