ตารางธาตุและสารประกอบ

สมบัติตามตารางธาตุ ดร.เทพรัตน์ ลีลาสัตตรัตน์ กุล

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

1

ตารางธาตุ (Periodic Table) คือ ตารางทีรวบรวมธาตุต่างๆให้เข้ าเป็ นหมวดหมู่ตามสมบั ติทีคล้ายคลึงกั น

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

2

ประวัติความเป็ นมาของตารางธาตุ ค.ศ 1782 เดอมอร์ ว ัว ร์ De Morveaus ได้เสนอวิธีการจัด ตารางธาตุขึ นมาเป็ นแบบแรก โดยใช้ส มบัติ ก ารไม่ ส ลายตัว ข อ ง ส า ร เ ป็ น ห ลั ก ใ น ก า ร จั ดเรี ยงลงในตาราง เรี ยกว่า De Morveaus Table

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

3

ประวัติความเป็ นมาของตารางธาตุ ค.ศ 1817 เดอเบอไรเนอร์ จัดเรี ยงธาตุเป็ นหมวดหมู่ใน ลัก ษณะ ที เรี ยกว่ า ชุ ด สาม (Triad) ซึ งพบว่า ถ้าเรี ยงธาตุ 3 ธาตุ ตามเลขอะตอมจาก น้อยไปหามาก ธาตุทีอยู่ตรง กลางของธาตุ ท ั งสามจะมี มวลใกล้เ คี ย งกับ มวลเฉลี ย ของธาตุท ั งสอง

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

4

ประวัติความเป็ นมาของตารางธาตุ พ.ศ. 2407 (ค.ศ. 1864) นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ได้เสนอกฎการจัดธาตุเป็ นหมวดหมู่ โดยเสนอว่า“ถ้ า เรี ยงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามากพบว่าธาตุ ที 8 จะมีสมบัติเหมือนกับธาตุที 1 เสมอ” (ไม่รวม H และแก๊สเฉื อย) การจัดของนิ วแลนด์จะจัดได้ถึงธาตุ Ca เท่านั น กฎนี ไม่สามารถอธิ บายได้ว่าเพราะเหตุ ใดมวลอะตอมจึ งเกี ยวข้องกับสมบัติทีคล้ายคลึงกัน ของธาตุ ในทีสุดจึงไม่เป็ นทียอมรับ

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

5

ประวัติความเป็ นมาของตารางธาตุ

Meyer

Mendeleev

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

ค.ศ 1869-1870 ไมเออร์ และ เมนเดเลเอฟ จัดเรี ยงธาตุในตาง รางธาตุตามมวลอะตอมออกเป็ น แถวตามแนวยาวเรี ย กว่า Period และแถวตามแนวตั ง เรี ยก Group ธาตุในGroupเดี ยวกันจะมีสมบัติ คล้า ยกัน เมนเดเลเอฟตั งเป็ นกฎ เรี ยกว่ า กฎพิ ริ ออดิ ก (Periodic Law) 6

ประวัติความเป็ นมาของตารางธาตุ ค.ศ 1902 เฮนรี โมสลีย ์ ได้เสนอให้เรี ยงธาตุตามเลขอะตอม (เลขอะตอมคือ จํ านวนโปรตอน) เนืองจากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุมีความสัมพั นธ์กับประจุบวกใน นิวเคลียสหรื อเลขอะตอมมากกว่ามวลอะตอม ตารางธาตุปัจจุบันจึงได้จัดเรี ยงธาตุ ตามเลขอะตอมจากน้อยไปหามาก ซึ งมี ความสอดคล้องกับกฎพีรีออดิ ก และ พั ฒนาขึ นมาจากตารางธาตุของเมเดเลเอฟ

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

7

กฎพิริออดิก (Periodic Law) กล่าวว่า สมบั ติของธาตุเป็ น periodic function ของ atomic number นั นคือ การเรี ยงธาตุไปตามลํ าดับ atomic number จะพบว่ามีธาตุทีมีสมบัติคล้ายกัน จะอยู่ห่างกั นเป็ นช่วงๆอย่างสมํ าเสมอ ตั วอย่างเช่น ธาตุทีมีสมบั ติเฉื อย ไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา (He Ne Ar Kr Xe Rn) Atomic number Chemically reactive

2

10

18

36

54

86

Relatively inert

รู ป สมบัติเฉื อยของธาตุจะเกิดห่างกันเป็ นช่วงๆ Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

8

ตารางธาตุในปัจจุบัน ตารางธาตุในปัจจุบั นจั ดแบ่งธาตุตามเลขอะตอม o แนวนอน เรี ยกว่า คาบ มีทั งหมด7 คาบ o แนวตั ง เรี ยกว่า หมู(Group) ่ ซึ งมี 2 หมู่ คือ หมู่ A และหมู่ B โดยหมู่ A มี 8 หมู่ย่อย ธาตุในกลุ่ม A เรี ยกว่าธาตุหมู่หลั ก (Main group หรื อ representative) และหมู่ B มี 8 หมู่ย่อย โดย ในหมู่ 8B จะมี 3 หมู่ย่อย รวมเป็ น 10 หมู่ย่อย ซึ งเรี ยกว่า ธาตุทรานซิชัน (Transition) Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

9

Atomic number Group

Period Atomic mass

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

10

Periods in the Periodic Table

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

11

Groups/Families in the Periodic Table

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

12

ตารางธาตุ หมู่ของธาตุ (Group) คือ ธาตุทีเรี ยงอยู่ในช่ องแนวดิ งเดียวกันมี 8 หมู่ ตั งแต่หมู่1A ถึง 8A ระหว่างหมู่ 2A กับ 3A จะมีธาตุอีกกลุ่ม หนึ ง เรี ยกว่า ธาตุทรานซิชัน มีต ั งแต่1B ถึง 8B คาบของธาตุ (Period) คือ ธาตุทีอยู่ในช่ องแนวนอนเดียวกัน มีได้ ตั งแต่ คาบที1 ถึงคาบ 7 กลุ่ ม แลนทาไนด์ แ ละกลุ่ ม แอกทิ ไ นด์ จะอยู่ ด้า นล่ า งของตารางธาตุ ซึ ง บางครั งเรี ยกธาตุสองกลุ่มนี ว่าinner transition metals เพราะมีเลขอะตอมอยู่ ระหว่างธาตุสองกลุ่มแรกในแถวล่างสุ ดของตารางธาตุ Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

13

ตารางธาตุ ลักษณะของธาตุในหมู่เดียวกั น

ลั กษณะของธาตุคาบเดียวกั น

1. เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน 2. ธาตุในหมู่ 1A ถึ ง 8A ยกเว้น ธ า ตุ ท ร า น ซิ ชั น มี เ ว เ ล น ซ์ อิเล็กตรอนเท่ากับเลขทีของหมู่ 3. ธาตุ ใ นหมู่ เ ดี ย วกัน จะมี จ ํา นวน ระดับ พลัง งานไม่ เ ท่ า กัน โดยมี จํานวนระดับพลังงานเพิ มขึ นจาก บนลงล่าง

1. ธาตุ ใ น ค าบ เ ดี ย วกั น มี ร ะ ดั บ พลั งงานเท่ากัน 2. ธาตุ ใ น คาบเดี ยวกั น เ วเลน ซ์ อิเล็กตรอนไม่เท่ากัน จะเพิ มจาก ซ้ายไปขวา ยกเว้ นธาตุ ทรานซิชัน

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

14

ธาตุต่างๆ ในตารางธาตุ ธาตุต่างๆในตารางธาตุแบ่งเป็ น 3 ชนิดคือ 1. ธาตุโลหะ (Metal) 2. ธาตุอโลหะ (Non-metal) 3. ธาตุกึ งโลหะ (Semimetal or metalliod)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

15

ธาตุโลหะ (Metal) มีอยู่ท ั งหมด¾ ของธาตุทั งหมดในตารางธาตุ นํ าไฟฟ้ าได้ดี แต่จะนํ า ไฟฟ้ าลดลงเมืออุณหภูมิสูงขึ น แบ่งออกเป็ น 1. โลหะเบา ได้แก่ ธาตุหมู่ 1A, 2A 2. โลหะหนัก ได้แก่ ธาตุ 1B – 8B (หรื อธาตุทรานซิชัน)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

16

Group 1A Elements (ns1, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 1A Elements (ns1, n  2)

M

M+1 + 1e-

2M(s) + 2H2O(l)

2MOH(aq) + H2(g) 2M2O(s) Increasing reactivity

4M(s) + O2(g)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 1A: Alkali Metals Li, Na, K, Rb, Cs

Reaction of potassium + H2O

Cutting sodium metal Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

19

Group 2A Elements (ns2, n  2) M

M+2 + 2e-

Be(s) + 2H2O(l) Mg(s) + 2H2O(g)

Mg(OH)2(aq) + H2(g) M(OH)2(aq) + H2(g) M = Ca, Sr, or Ba Increasing reactivity

M(s) + 2H2O(l)

No Reaction

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 2A Elements (ns2, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 2A: Alkaline Earth Metals Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

Magnesium

Magnesium oxide

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

22

The Transition Metals

Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Transition Elements

Lanthanides and actinides Iron in air gives iron(III) oxide

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

24

Scandium

Titanium

Vanadium

Chromium

Manganese

Iron

Cobalt

Nickel

Copper

Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Colors of Transition Metal Compounds

Iron

Cobalt

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Nickel

Copper

Zinc 26

ธาตุกึงโลหะ (Semimetal or metalliod) เป็ นธาตุทีมีสมบั ติก ํ ากึ งระหว่างโลหะกับอโลหะ แบ่งออกเป็ น2 พวก ตามเกณฑ์การนํ าไฟฟ้ า และสมบั ติของออกไซด์ ดังนี 1. ใช้การนําไฟฟ้ าเป็ นเกณฑ์ ได้แก่ B Si Ge As Sb และ Po ปกติ จะนําไฟฟ้ าได้ไม่ดี แต่ จะนําไฟฟ้ าได้ดีขึ นเมื อ อุณหภูมิสูงขึ น 2. ใช้สมบัติออกไซด์เป็ นเกณฑ์ ได้แก่ Be Al Ga Ge Sn และ Pb

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

27

ธาตุต่างๆในตารางธาตุ Be

B

C

N

O

F

C

N

O

F

Al

Si

P

S

Cl

Si

P

S

Cl

Ga

Ge

As

Se

Br

Ge

As

Se

Br

Sn

Sb

Te

I

Sb

Te

I

Pb

Bi

Po

At

Po

At

B

โลหะ

โลหะ

อโลหะ

อโลหะ

โลหะกึงโลหะในแง่ออกไซด์

โลหะกึงโลหะในแง่ การนําไฟฟ้า

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

28

Group 3A Elements (ns2np1, n  2)

4Al(s) + 3O2(g) 2Al(s) + 6H+(aq)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

2Al2O3(s) 2Al3+(aq) + 3H2(g)

Group 3A Elements (ns2np1, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 3A: B, Al, Ga, In, Tl Cu

Al

Al resists corrosion (here in nitric acid).

Gallium is one of the few metals that can be liquid at room temp.

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

31

ธาตุอโลหะ (Non-Metal) มีอยู่ท ั งหมด¼ ของธาตุทั งหมดในตารางธาตุ ไม่น ํ าไฟฟ้ า หรื อ นํ าไฟฟ้ าได้น้อยมากๆ เรี ยกว่า ฉนวน

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

32

Hydrogen

Shuttle main engines use H2 and O2

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

33

Group 4A Elements (ns2np2, n  2)

Sn(s) + 2H+(aq)

Sn2+(aq) + H2 (g)

Pb(s) + 2H+(aq)

Pb2+(aq) + H2 (g)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 4A Elements (ns2np2, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 4A: C, Si, Ge, Sn, Pb Quartz, SiO2

Diamond Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

36

Group 5A Elements (ns2np3, n  2)

N2O5(s) + H2O(l) P4O10(s) + 6H2O(l)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

2HNO3(aq) 4H3PO4(aq)

Group 5A Elements (ns2np3, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 5A: N, P, As, Sb, Bi

Ammonia, NH3 White and red phosphorus

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

39

Group 6A Elements (ns2np4, n  2)

SO3(g) + H2O(l)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

H2SO4(aq)

Group 6A Elements (ns2np4, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 6A: O, S, Se, Te, Po

Sulfuric acid dripping from snot--tite in cave in Mexico snot

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Elemental S has a ring structure.

42

Group 7A Elements (ns2np5, n  2) X + 1e-

2HX(g)

Increasing reactivity

X2(g) + H2(g)

X-1

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 7A Elements (ns2np5, n  2)

© 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 7A: Halogens F, Cl, Br, I, At

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

45

Group 8A Elements (ns2np6, n ď‚ł 2) Completely filled ns and np subshells.

Highest ionization energy of all elements.

No tendency to accept extra electrons.

Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Chemistry in Action: Discovery of the Noble Gases

Sir William Ramsay Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

Group 8A: Noble Gases He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

48

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในตารางธาตุ พบว่าสามารถแบ่งธาตุออกเป็ นกลุ่มตามการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์ บิท ั ลต่างๆ

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

49

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในตารางธาตุ 1. ธาตุหมู่ s block มีการจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนวงนอกสุ ดอยู่ใน s orbital ได้ แก่ ธาตุ หมู่ 1A (โลหะแอลคาไล) ธาตุหมู่ 2A (โลหะแอลคาไลเอิร์ท) ซึ งมีสมบั ติเป็ น โลหะ 2. ธาตุหมู่ p block มีการจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนวงนอกสุ ดอยู่ใน p orbital ได้ แก่ ธาตุ หมู่ 3A ถึง 7A สําหรับธาตุเหล่านี มีทั งธาตุทีเป็ นโลหะ กึ งโลหะ และอโลหะ 3. ธาตุหมู่ d block มีการจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนวงนอกสุ ดอยู่ใน d orbital ได้ แก่ ธาตุ หมู่ 1B ถึง 8B ทุกธาตุเป็ นโลหะ เรี ยกว่า โลหะทรานซิ ชัน

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

50

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในตารางธาตุ 4. ธาตุหมู่ f block มีการจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนวงนอกสุ ดอยู่ใน f orbital ซึ งธาตุทุก ธาตุจะเป็ นโลหะ แต่เป็ นโลหะหายาก แบ่งเป็ น 2 อนุกรม ได้ แก่ อนุกรมแลนทา ไนด์ และอนุกรมแอกทิไนด์ 5. ธาตุ Noble gas มีการจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนครบเต็มจํ านวนทีควรจะมี เช่นs2, p6, d10 เป็ นต้ น ได้ แก่ ธาตุหมู่8A ธาตุเฉื อย หรื อ หมู่ O

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

51

การเรียกชือธาตุ องค์การนานาชาติทางเคมี (International Union of Pure and Applied Chemistry : IUPAC) ได้ก ําหนดให้เรี ยกชือธาตุทีมีเลขอะตอมตั งแต่100 ขึ นไป ตามระบบตัวเลขเป็ นภาษาละติน และลงท้ายเสี ยงของชือธาตุเป็ น –ium เป็ นชือ เรี ยกสําหรับธาตุทียั งไม่มีชือทียอมรับเป็ นสากล การเขียนสัญลักษณ์ให้ใช้อ ักษร ตั วแรกของจํ านวนนับแต่ละตั วมาเขียนเรี ยงกันดังนี 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

nil

un

bi

tri

quad

pent

Hex

sept

oct

Enn

นิล

อูน

ไบ

ไตร

ควอด

เพนต์

เฮกซ์

เซปต์

ออกต์

เอนน์

ตัวอย่างการเรียกชื อธาตุ เช่ น เลขอะตอม 106 114 118

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

สั ญลักษณ์ Unh Uuq Uuo

ชื อธาตุ Unnylhexium Ununquadium Ununoctium 52

สมบัติของธาตุตามหมู่ และคาบ จากการศึกษาการจั ดเรี ยงธาตุในตารางธาตุ ช่วยให้ทราบว่า ตารางธาตุ ในปั จจุ บ ันจัดเป็ นหมู่ และคาบโดยอาศัยสมบัติบาง ประการทีคล้ ายกัน สมบั ติของธาตุตามหมู่และคาบได้แก่ ขนาด อะตอม พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโทรเนกาติวิตี สัมพรรค ภาพอิ เ ล็ ก ตรอน จุ ด หลอมเหลวและจุ ด เดื อ ด และเลข ออกซิ เ ดชัน จะมี แ นวโน้ ม แปรเปลี ยนไปตามเลขอะตอมที เพิ มขึ น ซึ งเรี ยกว่า “สมบั ติตามตารางธาตุ” (periodic properties) Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

53

ขนาดของอะตอม (Atomic size) ขนาดของอะตอมวั ดในรู ปแบบรัศมีอะตอม มี 3 ประเภท คือ 1. รัศมีโลหะ วั ดจากความยาวพั นธะโลหะหารด้วย 2 หรื อ ระยะห่ าง ระหว่างนิวเคลียสของโลหะ 2 อะตอม หารด้วย 2

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

54

ขนาดของอะตอม (Atomic size) 2 . รัศมีโคเวเลนต์ วั ดจากความยาวพั นธะโคเวเลนต์หารด้วย 2 หรื อ ระยะระหว่างนิ วเคลียสของอะตอมทั ง2 ทีสร้างพั นธะโคเวเลนต์ก ัน หารด้วย 2 3. รัศมีว ั นเดอร์ วาลส์ วั ดจากความยาวระหว่างนิวเคลียสของอะตอมทั ง2 ทีไม่ได้สร้างพั นธะกั น หารด้วย2 และอะตอมอยู่ต่างโมเลกุลกั น

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

55

ขนาดของอะตอม (Atomic size) • ถ้ าเลขควอนตั มหลั กเพิ มขึ น ขนาดของออร์บิท ั ลจะเพิ มขึ น • ขนาดอะตอมใหญ่ขึ นจากบนลงล่าง (ธาตุหมู่เดียวกัน) • ขนาดอะตอมเล็กลงจากซ้ายไปขวา

3Li: 1s Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

2 2s1

2 2s2 2p6 3s1 Na: 1s 11 56

ขนาดของอะตอม (Atomic size)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

57

ขนาดของอะตอม (Atomic size) • เมือเลขควอนตั มหลักเพิ มขึ น ระยะทางจากนิ วเคลียสถึงอิเล็กตรอนชั นนอกสุ ด จะมากขึ น จึงส่งผลให้รัศมีอะตอมมีค่ามากขึ น(ขนาดอะตอมใหญ่ขึ น) • ธาตุในคาบเดี ยวกัน มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนทีมีเลขควอนตัมหลักเท่ากัน แต่ธาตุ ด้า นขวามื อ จะมี ป ระจุ บ วกที นิ ว เคลี ย สเพิ มขึ น ดัง นั น แรงดึ ง ดู ด ระหว่ า ง นิ วเคลี ย สกับอิ เ ล็กตรอนวงนอกสุ ด จึ งเพิ มขึ น รั ศ มี อ ะตอมจึ ง ลดลง (ขนาด อะตอมเล็กลง)

3

+

+

Li: 1s2 2s

2 2s2 Be: 1s 4

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

58

ขนาดของไอออน (Ion size) • ขนาดของไอออนขึ นกับ ประจุ บ วกของนิ ว เคลี ย ส จํา นวน อิเล็กตรอน และออร์บิทั ลของเวเลนซ์อิเล็กตรอน • ไอออนบวกของธาตุใดๆ เป็ นการดึ งเอาอิเล็กตรอนออกจาก อะตอม ทํ าให้มีขนาดรัศมีเล็กลงกว่าอะตอมเดิม • ไอออนลบของธาตุ ใดๆ จะเป็ นการเพิ มจํา นวนอิ เ ล็ก ตรอน ทํ าให้มีขนาดรัศมีเพิ มขึ นจากอะตอมเดิม

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

59

60 Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

ขนาดของไอออน (Ion size) • ไอออนทีมีประจุเท่ากั น รัศมีไอออนของหมู่เดียวกั นจะเพิ มขึ น จากบนลงล่าง • ไอออนทีมีจ ํ านวนอิเล็กตรอนเท่ากัน (isoelectronic series) ถ้ าประจุของนิวเคลียสเพิ มขึ น ขนาดอะตอมจะเล็กลง เช่น

O2- > F- > Na+ > Mg2+ > Al3+

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

61

พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE) พลังงานไอออไนเซชัน (ionization energy : IE) หมายถึ ง พลังงานที น้อยที สุ ดที ใช้เพื อทําให้อิเล็ก ตรอนหลุ ดออกจากอะตอมใน สถานะแก๊สกลายเป็ นไอออนในสถานะแก๊ส เช่น B(g) B+(g) B2+(g) B3+(g) B4+(g)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

B+(g) + B2+(g) + B3+(g) + B4+(g) + B5+(g) +

e– e– e– e– e–

IE = 807 kJ/mol IE = 2433 kJ/mol IE = 3666 kJ/mol IE = 25033 kJ/mol IE = 32834 kJ/mol

62

Ionization Energy IE1

IE2

IE3

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

63

พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE) • พลัง งานไอออไนเซชัน จะมี ค่า เพิ มขึ นเมื อลําดับ ในการดึ งอิเล็กตรอน ออกจากอะตอมในสถานะแก๊สเพิ มมากขึ น โดยIE 1 < IE2 <IE3

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

64

พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE) • ค่ า พลั ง งานไอออไนเซชั น ในหมู่ เ ดี ย วกั น จะลดลงจากบนลงล่ า ง เนื องจากขนาดอะตอมใหญ่ขึ น พลังงานทีใช้ในการดึงอิเล็กตรอนในวง นอกสุ ดมีค่าน้อย (สามารถดึงออกได้ง่าย) • แนวโน้มพลั งงานไอออไนเซชันทีหนึ ง จะเพิ มขึ นจากซ้ายไปขวาในคาบ เดียวกั น เนืองจากขนาดอะตอมเล็กลง พลั งงานทีใช้ในการดึงอิเล็กตรอน ในวงนอกสุ ดมีค่ามาก (สามารถดึงออกได้ยาก)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

65

พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE) • การจั ดอิเล็กตรอนแบบบรรจุเต็มและบรรจุครึ งส่ งผลให้อะตอมมีความ เสถียรมากกว่า เช่น การจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนแบบ s2p3 จะเสถียรกว่าการจั ดเรี ยงแบบ s2 p 4 • การบรรจุเต็มจะเสถียรกว่าบรรจุครึ ง เช่น การจั ดเรี ยงอิเล็กตรอนแบบ s2p0 จะเสถียรกว่าการจั ดเรี ยง แบบ s1 p 1

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

66

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

67

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

68

พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE) การจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออน • ไอออนบวก: อิเล็กตรอนทีอยู่ในออร์ บิท ั ลทีมีเลขควอนตั มสู งสุ ดจะถูก ดึงออกไปก่อน: Li (1s2 2s1)  Li+ (1s2) Fe ([Ar]3d6 4s2)  Fe3+ ([Ar]3d5) • ไอออนลบ: จะเติมอิเล็กตรอนในออร์ บิท ั ลทีมีเลขควอนตัมสู งสุ ด: F (1s2 2s2 2p5)  F- (1s2 2s2 2p6)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

69

สั มพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron affinity, EA) • สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron affinity : EA) หมายถึงพลังงาน ที อะตอมในสถานะแก๊ ส คายออกเมื ออะตอมได้รั บ อิ เ ล็ ก ตรอน 1 อิเล็กตรอน ซึ งเขียนสมการแสดงการเปลียนแปลงพลังงานได้ดังนี Cl(g) + e-  Cl-(g) + EA • EA มี ค่าเป็ นลบ (–) เนื องจากมี การคายพลังงานออกมา แสดงว่า อะตอมนั นมีแนวโน้มที จะรับอิ เล็กตรอนเข้ามาได้ดี ความสามารถ ในการรับอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุมีความแตกต่างกัน ถ้าค่า EA มีค่า น้อยแสดงว่ามีแนวโน้มทีจะรับอิเล็กตรอนได้ดี

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

70

สั มพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron affinity, EA)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

71

การเปลียนแปลงค่ า สั มพรรคภาพอิเล็กตรอน (EA) ตามหมู่ และคาบ • ตามหมู่ ค่ า EA จะตํ าลง เมื อเลขอะตอมเพิ มขึ น(จากบนลงล่ า ง) เนื องจากอะตอมมี ข นาดใหญ่ ขึ น แรงดึ ง ดู ดระหว่างนิ วเคลี ย สและ อิเล็กตรอนวงนอกสุ ดมีค่าลดลง พลั งงานทีคายออกมาจึงลดลง • ตามคาบ ค่า EA จะสู งขึ น เมือเลขอะตอมเพิ มขึ น(จากซ้ายไปขวา) เนื องจากอะตอมมี ข นาดเล็ ก ลง แรงดึ ง ดู ด ระหว่ า งนิ ว เคลี ย สและ อิ เ ล็ ก ตรอนวงนอกสุ ด มี ค่ า มากกว่ า อะตอมที มี ข นาดใหญ่ ดัง นั น พลั งงานทีให้ออกมาจึงมากขึ น

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

72

ค่ าสั มพรรคภาพอิเล็กตรอน

73 © 2006 Brooks/Cole - Thomson

สภาพไฟฟ้าลบ (Electronegativity, EN) สภาพไฟฟ้ าลบ (Electronegativity, EN) หมายถึง ความสามารถ ในการดึ ง ดู ดอิ เล็ก ตรอนคู่ ร่วมพันธะของอะตอมของธาตุ ใ นรู ป ของ สารประกอบ - ตามหมู่ ค่า EN จะตํ าลงเมือเลขอะตอมเพิ มขึ น(บนลงล่าง) - ตามคาบ ค่า EN จะสู งขึ นเมือเลขอะตอมเพิ มขึ น(ซ้ายไปขวา)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

74

Effective Nuclear Charge

Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

75

สภาพไฟฟ้ าลบ (Electronegativity, EN)

Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

76

สรุ ป น้ อย

ขนาดอะตอม

มาก เล็ก

ขนาดอะตอม

IE, EA, EN

มาก เล็ก

ใหญ่

IE, EA, EN

น้ อย ใหญ่ Dr.Tapparath Leelasattarathkul © 2006 Brooks/Cole - Thomson

77

The END Dr.Tapparath Leelasattarathkul Š 2006 Brooks/Cole - Thomson

78