สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ

ตารางธาตุ คือรูปแบบการจัดหมวดหมู่ของธาตุที่ใช้ในปัจจุบัน อยู่ในรูปแบบตาราง ซึ่งมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยในปัจจุบัน มีการจัดเรียงธาตุเรียงตามลำดับตามจำนวนโปรตอนคือ เลขอะตอมจากน้อยไปมาก และใช้สมบัติของธาตุในการพิจารณา

– ธาตุกลุ่ม A หรือธาตุสามัญ มี 8 หมู่ ใช้สัญลักษณ์ IA-VIIIA

– ธาตุกลุ่ม B หรือธาตุแทรนซิชัน อยู่ระหว่างหมู่ IIA กับหมู่ IIIA มี 8 หมู่เช่นเดียวกัน คือหมู่ IB-VIIIB

แนวนอน แบ่งออกเป็น 7 แถว เรียกว่า คาบ

ธาตุในหมู่เดียวกันมีสมบัติคล้ายกัน ธาตุที่อยู่ต่างหมู่กันมีสมบัติแตกต่างกัน ได้แก่

1. สถานะของธาตุ

ธาตุในตารางธาตุมีทั้งสถานะของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เช่น ธาตุในหมู่ VIIIA มีสถานะเป็นแก๊สทุกธาตุ เรียกว่า แก๊สเฉื่อย หรือ แก๊สมีตระกูล ได้แก่ He, Ne, Ar, Kr, Xe และ Rn เป็นธาตุที่เสถียร ในสภาวะปกติจะไม่เกิดปฏิกิริยากับธาตุชนิดอื่น (แต่ปัจจุบันสามารถเตรียมสารประกอบของธาตุ Kr กับ Xe ได้) ธาตุที่มีสถานะเป็นของเหลว ได้แก่ Hg และ Br ธาตุโลหะส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง

2. ความเป็นโลหะและอโลหะของธาตุ

ธาตุที่เป็นโลหะอยู่ทางซ้าย และธาตุที่เป็นอโลหะอยู่ทางขวาของตารางธาตุ สมบัติความเป็นโลหะของธาตุลดลงจากซ้ายไปขวา ธาตุที่มีความเป็นโลหะมากที่สุด ได้แก่ ธาตุหมู่ IA ธาตุที่มีความเป็นอโลหะมากที่สุดได้แก่ ธาตุหมู่ VIIIA แต่ธาตุหมู่ VIIA เป็นอโลหะที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยามากที่สุด ธาตุหมู่เดียวกันจะมีความเป็นโลหะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

ธาตุที่มีสมบัติบางประการคล้ายโลหะ และสมบัติบางประการคล้ายอโลหะ จัดเป็นธาตุกึ่งโลหะ ได้แก่ ธาตุที่อยู่ติดกับเส้นซิกแซ็กของตารางธาตุ

3. ความว่องไวของการเกิดปฏิกิริยา

ธาตุหมู่ IA ชื่อ โลหะแอลคาไลน์ มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามากกว่าหมู่ IIA ที่เรียกว่า โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท ส่วนธาตุหมู่ VIIA ชื่อแฮโลเจน เป็นอโลหะที่มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด

4. ความสัมพันธ์ระหว่างเวเลนซ์อิเล็กตรอนกับสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

อะตอมของธาตุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จะมีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับเลขอะตอม

ตารางธาตุ (Periodic table of elements) คือ ตารางที่นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมธาตุต่างๆ ไว้เป็นหมวดหมู่ตามลักษณะ และคุณสมบัติที่เหมือนกัน เพื่อเป็นประโยชน์ในการศึกษาในแต่ละส่วนของตารางธาตุ โดยคาบ ( Period ) เป็นการจัดแถวของธาตุแนวราบ ส่วนหมู่ ( Group ) เป็นการจัดแถวของธาตุในแนวดิ่ง ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

ธาตุหมู่หลัก มีทั้งหมด 8 หมู่ 7 คาบ โดยธาตุที่อยู่ด้านซ้ายของเส้นขั้นบันได จะเป็นโลหะ (Metal) ส่วนทางด้านขวาเป็นอโลหะ (Non metal) ส่วนธาตุที่อยู่ติดกับเส้นขั้นบันไดนั้น จะเป็นกึ่งโลหะ (Metalloid)
ธาตุทรานซิชัน มีทั้งหมด 8 หมู่ แต่หมู่ 8 มีทั้งหมด 3 หมู่ย่อย จึงมีธาตุต่างๆ รวม 10 หมู่ และมีทั้งหมด 4 คาบ
ธาตุอินเนอร์ทรานซิชัน มี 2คาบโดยมีชื่อเฉพาะเรียกคาบแรกว่าคาบแลนทาไนด์
(Lanthanide series) และเรียกคาบที่สองว่า คาบแอกทิไนด์ (Actinide series) เพราะเป็นคาบที่อยู่ต่อมาจาก 57La (Lanthanum) และ 89Ac (Actinium) ตามลำดับ คาบละ 14 ตัวรวมเป็น 28 ตัว

การจัดเรียงธาตุลงในตารางธาตุ

เมื่อทราบการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ แล้ว จะเห็นว่าสามารถจัดกลุ่มธาตุได้ง่ายขึ้น โดยธาตุที่มีระดับพลังงานเท่ากัน ก็จะถูกจัดอยู่ในคาบเดียวกัน ส่วนธาตุที่มีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุดเท่ากัน ก็จะถูกจัดอยู่ในหมู่เดียวกัน ดังภาพ

ประเภทของธาตุในตารางธาตุ

ธาตุโลหะ (metal) โลหะทรานซิชันเป็นต้นฉบับของโลหะ ธาตุโลหะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง ( ยกเว้นปรอท ที่เป็นของเหลว) มีผิวที่มันวาว นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง ( ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก) ได้แก่ โซเดียม (Na) เหล็ก (Fe) แคลเซียม (Ca) ปรอท (Hg) อะลูมิเนียม (Al) แมกนีเซียม (Mg) สังกะสี (Zn) ดีบุก (Sn) เป็นต้น

ธาตุอโลหะ ( Non metal ) มีได้ทั้งสามสถานะ สมบัติส่วนใหญ่จะตรงข้ามกับอโลหะ เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เป็นต้น ได้แก่ คาร์บอน( C ) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) โบรมีน (Br) ออกซิเจน (O 2) คลอรีน (Cl 2) ฟลูออรีน (F 2) เป็นต้น

ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) เป็นธาตุกึ่งตัวนำ คือ มันจะสามารถนำไฟฟ้าได้เฉพาะในภาวะหนึ่งเท่านั้น ธาตุกึ่งโลหะเหล่านี้จะอยู่บริเวณเส้นขั้นบันได ได้แก่ โบรอน (B) ซิลิคอน ( Si) เป็นต้น

ธาตุกัมมันตรังสี เป็นธาตุที่มีส่วนประกอบของ นิวตรอน กับโปรตอน ไม่เหมาะสม (>1.5) ธาตุที่ 83ขึ้นไปเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสีทุกไอโซโทปมีครึ่งชีวิต

สมบัติของธาตุในแต่ละหมู่

ธาตุหมู่ I A หรือโลหะอัลคาไล (alkaline metal)

– โลหะอัลคาไล ได้แก่ ลิเทียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม ซีเซียม และแฟรนเซียม
– เป็นโลหะอ่อน ใช้มีดตัดได้
– เป็นหมู่โลหะมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ จึงต้องเก็บไว้ในน้ำมัน
-ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลละลายน้ำได้สารละลายเบสแก่
– เมื่อเป็นไอออน จะมีประจุบวก
– มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ มีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 1

ธาตุหมู่ II A หรือโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (alkaline earth)

– โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้แก่ เบริลเลียม แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเชียม แบเรียม เรเดียม
– มีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่น้อยกว่าโลหะอัลคาไล
– ทำปฏิกิริยากับน้ำได้สารละลายเบส สารประกอบโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธพบมากในธรรมชาติ
– โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีความว่องไวแต่ยังน้อยกว่าโลหะอัลคาไล
– โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 2

ธาตุหมู่ III
– ธาตุหมู่ III ได้แก่ B Al Ga In Tl
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 3

ธาตุหมู่ IV
– ธาตุหมู่ IV ได้แก่ C Si Ge Sn Pb
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 4

ธาตุหมู่ V
– ธาตุหมู่ V ได้แก่ N P As Sb Bi
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 5

ธาตุหมู่ VI
– ธาตุหมู่ VI ได้แก่ O S Se Te Po
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 6

ธาตุหมู่ VII หรือหมู่แฮโลเจน (Halogen group)

– หมู่ธาตุแฮโลเจน ได้แก่ ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน และแอสทาทีน
– เป็นหมู่อโลหะที่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด (F ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด)
– เป็นธาตุที่มีพิษทุกธาตุและมีกลิ่นแรง
– โมเลกุลของธาตุแฮโลเจนประกอบด้วย 2 อะตอม (Cl 2 Br 2 I 2)
– แฮโลเจนไอออนมีประจุบลบหนึ่ง (F – C – Br – I – At -)

ธาตุหมู่ VIII หรือก๊าซเฉื่อย หรือก๊าซมีตระกูล (Inert gas )

– ก๊าซมีตระกูล ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน
– มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเต็ม 8 อิเล็กตรอน จึงทำให้เป็นก๊าซที่ไม่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
– ก๊าซมีตระกูลอยู่เป็นอะตอมเดี่ยว แต่ยกเว้น Kr กับ Xe ที่สามารถสร้างพันธะได้

ขนาดอะตอมของธาตุ

หน่วยพิโกเมตร