ธาตุและสารประกอบ

สารบริสุทธิ์ สารเนื้อเดียวที่มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวคงที่ มีองค์ประกอบชนิดเดียว ไม่สามารถใช้วิธีทางกายภาพแยกองค์ประกอบของสารบริสุทธิ์ได้ ธาตุ (element) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียว ได้แก่ ธาตุทุกตัวในตาราง เช่น H , C , N สารประกอบ (Compoud) คือ สารบริสุทธิ์ที่เกิดจากธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปรวมตัวกันทางเคมี โดยมีอัตราส่วนในการรวมกันคงที่แน่นอน เช่น , HCL

อะตอมและโมเลกุล อะตอม คือ เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ เช่นธาตุออกซิเจนมีอะตอมของออกซิเจนเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ โมเลกุล คือ เกิดจากการรวมตัวของอะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไป เช่นโมเลกุลของน้ำ (ประกอบด้วยอะตอมของธาตุไฮโดรเจนและออกซิเจน)

ธาตุและสารประกอบ ธาตุที่อยู่ในรูปโมเลกุล เรียกว่า โมเลกุลของธาตุ แต่ถ้าเป็นสารประกอบจะต้องอยู่ในรูปโมเลกุล เรียกว่าโมเลกุลของสารประกอบ

ข้อแตกต่างระหว่างธาตุและสารประกอบ - ประกอบด้วยอะตอมของธาตุเพียงชนิดเดียว เช่น N , C ,O - สารประกอบ ประกอบด้วยอะตอมของธาตุมากกว่า 1 ชนิด เช่น - ไม่สามารถแยกสลายได้ทางเคมี - สารประกอบสามารถแยกสลายได้ทางเคมี

ปริมาณธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติ ธาตุในปัจจุบันมีไม่น้อยกว่า 119 ธาตุ เป็นธาตุที่พบตามธรรมชาติ 83 ธาตุ นอกนั้นเป็นธาตุที่นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ขึ้น ธาตุที่พบในธรรมชาติส่วนใหญ่พบในปริมาณที่แตกต่างกันดังนี้

ปริมาณธาตุที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์ ในร่างกายมนุษย์มีธาตุหลายชนิดที่มีความสำคัญต่อการทำงานของระบบต่างๆในร่างกายให้เป็นไปตามปกติ ถ้าขาดธาตุบางชนิดอาจทำให้เกิดความผิดปกติกับร่างกาย เช่น ขาดธาตุเหล็กจะเป็นโรคโลหิตจาง

สมบัติของธาตุ สมบัติทางกายภาพ คือ สมบัติที่บอกถึงกลิ่น สี รส การละลาย ความหนาแน่น จุดหลอมเหลว จุดเดือด เป็นต้น สมบัติทางเคมี คือ สมบัติของการเปลี่ยนแปลงที่ให้สารใหม่ที่มีสมบัติต่างจากสารเดิม เช่น การเผาไหม้ของไม้ขีดไฟ การเกิดสนิม เป็นต้น

ประเภทของธาตุ ธาตุ โลหะ อโลหะ กึ่งโลหะ

1. ธาตุโลหะ (Metal Elements) ธาตุโลหะ เป็นธาตุที่เกิดจากอะตอมชนิดเดียวกันรวมกันเป็นโครงผลึกส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง ผิวเป็นมันวาว เหนียวดึงเป็นเส้นและทุบเป็นแผ่นบางๆได้ นำไฟฟ้า นำความร้อน ส่วนใหญ่มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง ยกเว้นโลหะที่มีสถานะเป็นของเหลว คือ ปรอท (Hg) ซีเซียม (Cs) แฟรนเซียม (Fr) ตัวอย่างธาตุโลหะ เช่น เหล็ก (Fe) ทองแดง (Cu) สังกะสี (Zn) เป็นต้น

เมื่อใช้ความหนาแน่นเป็นเกณฑ์ สามารถจำแนกโลหะได้เป็น 1.1 โลหะหนัก เป็นโลหะที่มีความหนาแน่นสูง เช่น เหล็ก (Fe) ทองแดง (Cu) ตะกั่ว (Pb) เป็นต้น นิยมนำทองแดงมาช่วยทำสายไฟฟ้าใช้เหล็กในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น รถยนต์ เป็นต้น 1.2 โลหะเบา เป็นโลหะที่มีความหนาแน่นน้อย เช่น อะลูมิเนียม (Al) แมกนีเซียม (Mg) เป็นต้น จึงมีการนำอะลูมิเนียมมาทำสายไฟแรงสูงเพื่อลดมวลแทนทองแดงที่มีมวลมากกว่า ถึงแม้ว่าอะลูมิเนียมจะนำไฟฟ้าได้ไม่ดีเท่าทองแดงก็ตาม

ธาตุอโลหะ (Non-metal) ตัวอย่างของธาตุอโลหะ เช่น คาร์บอน (C) กำมะถัน (S) ออกซิเจน (O) ไฮโดรเจน (H) เป็นต้น

ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) เป็นธาตุที่มีทั้งโลหะและอโลหะ เช่น ธาตุซิลิคอน (Si) เป็นของแข็งสีเงิน มันวาวเหมือนโลหะ แต่เปราะเหมือนอโลหะ และนำไฟฟ้าได้เล็กน้อย ธาตุโบรอน (B) เป็นของแข็งสีดำและเปราะเหมือนอโลหะแต่จุดหลอมเหลวสูงเหมือนโลหะ เป็นต้น ดังนั้นธาตุกึ่งโลหะจะนำไฟฟ้าได้ดีเมื่อมีอุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากมีสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ ตัวอย่างธาตุกึ่งโลหะ เช่น โบรอน (B) ซิลิกอน (Si) พลวง (Sb) เทลลูเรียม (Te) อาร์เซนิก (As) เป็นต้น

ตารางเปรียบเทียบสมบัติบางประการของโลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

การเรียกชื่อธาตุ จอห์น ดอลตัน (John Dalton)(1766-1844)นักเคมีชาวอังกฤษ เป็นคนแรกที่เสนอให้ใช้ สัญลักษณ์ธาตุ

การเรียกชื่อธาตุ พ.ศ. 2361 นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ จาคอบ เบอร์ซีเลียส (Jacob BerZlius) เสนอให้ใช้ ตัวอักษรแทนชื่อธาตุ

การเขียนสัญลักษณ์ของธาตุมีหลักการดังนี้ 1.ถ้าธาตุมีชื่อในภาษาละตินให้ใช้อักษรตัวแรกเป็นสัญลักษณ์ โดยเขียนเป็นตัวอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ เช่น โซเดียม (Sodium) มีชื่อในภาษาละติน Natrium จึงใช้สัญลักษณ์คือ Na 2. ถ้าธาตุนั้นไม่มีชื่อในภาษาละตินให้ใช้อักษรตัวแรกของชื่อในภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่เป็นสัญลักษณ์ เช่น H แทนไฮโดรเจน 3. กรณีภาษาละตินและภาษาอังกฤษมีอักษรตัวแรกเหมือนกันให้ใช้ตัวถัดไปเพิ่มเข้าไปอีกตัวหนึ่งด้วยตัวพิมพ์เล็ก

การเขียนสัญลักษณ์ ชื่อภาษาไทย ชื่อภาษาอังกฤษ ชื่อภาษาละติน สัญลักษณ์ คาร์บอน Carbon - C แคลเซียม Calcium Ca ทองแดง Copper Cuprum Cu โซเดียม Sodium Natrium Na ไอโอดีน Iodine I เหล็ก Iron Ferrum Fe

ประโยชน์ของธาตุ 1.ประโยชน์ของธาตุโลหะและอโลหะธาตุที่มีสมบัติเป็นโลหะและอโลหะมีประโยชน์ ต่อมนุษย์ทั้งในด้านสรีรวิทยาและการนำไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน ดังตารางต่อไปนี้ ธาตุ สัญลักษณ์ ประโยชน์ อะลูมิเนียม Al ใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องบิน ใช้ทำสายไฟแรงสูง ทองแดง Cu ใช้ทำสายไฟฟ้า เป็นองค์ประกอบสำคัญของเลือดในสัตว์พวกแมลง เหล็ก Fe ใช้ในอุตสาหกรรมทุกประเภท เป็นองค์ประกอบเฮโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง

ประโยชน์ของธาตุ ธาตุ สัญลักษณ์ ประโยชน์ สังกะสี Zn ใช้ทำถ่านไฟฉาย เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ช่วยในการย่อยโปรตีน โครเมียม Cr ใช้เคลือบผิวโลหะเพื่อป้องกันสนิม เป็นธาตุที่ทำงานร่วมกับอินซูลินช่วยควบคุมน้ำตาลในเลือด ปรอท Hg -ใช้บรรจุในเทอร์มอมิเตอร์ -ใช้บรรจุในบารอมิเตอร์ปรอท

ประโยชน์ของธาตุ ธาตุ สัญลักษณ์ ประโยชน์ ตะกั่ว Pb ใช้ทำตะกั่วบัดกรี ใช้ทำแบตเตอรี่ แคลเซียม Ca - เป็นองค์ประกอบของกระดุก ฟัน เขาสัตว์ และงา คาร์บอน C ใช้ทำไส้ดินสอ (แกรไฟต์) ใช้ทำเครื่องประดับและหัวเจาะน้ำมัน (เพชร) ไอโอดีน I - ใช้ทำทังเจอร์ไอโอดีน (ยาใส่แผลสด)

สารประกอบ เป็นสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมต่างชนิดกัน สร้างพันธะเคมีต่อกันด้วยอัตราส่วนที่คงที่ เกิดเป็นโมเลกุล เขียนแทนด้วย สูตรเคมี เช่น น้ำ (H2O) เกลือแกง (NaCl) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) น้ำส้มสายชู (CH3COOH)จะพบว่าสารประกอบมีสูตรเดียว ถ้าสูตรเคมีเปลี่ยนไปจะไม่ใช่สารเดิม เช่นธาตุคาร์บอน (C)ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (O2)เกิดเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)หรือแก๊สคาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ซึ่งมีสมบัติแตกต่างกัน สารประกอบสามารถแยกสะลายได้องค์ประกอบย่อย เช่น เมื่อเผาสารประกอบด่างทับทิม (KMnO4) จะได้แก๊สออกซิเจน ของแข็งสีเขียว (K2MnO2)และของแข็ง สีดำ (MnO2)

การเกิดสารประกอบ การเกิดสารประกอบ สารประกอบเกิดจากการสร้างพันธะเคมีของอะตอมต่างชนิดกัน เกิดเป็นโมเลกุลของสารประกอบดังนี้

สมบัติของสารประกอบ สารประกอบจะมีสมบัติเฉพาะตัวที่แตกต่างจากสมบัติของธาตุที่เป็นองค์ประกอบ เช่น ความสามารถในการละลายน้ำ ความเป็นกรด-เบส การเกิดปฏิกิริยาทางเคมี และสามารถแยกธาตุองค์ประกอบได้ เมื่อใช้พลังงานบางรูปเช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อน จะพบว่าสารประกอบเป็นสารบริสุทธิ์ ประกอบด้วยอะตอมต่างชนิดกัน ดังนั้นจึงสามารถแยกสลายให้องค์ประกอบได้เมื่อได้รับพลังงาน

สมบัติของสารประกอบ แยกสลายให้องค์ประกอบย่อยได้ ตัวอย่าง ในการเผาหินปูนจะสลายให้สารประกอบ 2 ชนิด คือ แคลเซียมออกไซด์และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เขียนสมการได้ดังนี้ CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) หินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) แคลเซียมออกไซด์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบและธาตุจัดเป็นสารบริสุทธิ์ มีลักษณะเป็นสารเนื้อเดียว มีสมบัติคงที่ แต่สารประกอบแยกสลายให้องค์ประกอบย่อยได้ส่วนธาตุไม่สามารถ แยกสลายให้องค์ประกอบย่อยได้

สูตรเคมี สูตรเคมี คือ กลุ่มของสัญลักษณ์ของธาตุที่เขียน เพื่อแสดงจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบของสาร สูตรเคมีที่แสดงชนิดของธาตุและจำนวนอะตอมที่เป็นองค์ประกอบใน 1 โมเลกุลเรียกว่า สูตรโมเลกุล ดังตัวอย่างสูตรโมเลกุลของสารประกอบดังนี้

สูตรเคมี H2CO3 CH3COOH HCl กรด คาร์บอนิก ธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม ประเภทของสารประกอบ สารประกอบ สูตรเคมี ธาตุที่เป็น องค์ประกอบ กรด คาร์บอนิก H2CO3 ธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม ธาตุคาร์บอน 1 อะตอม ธาตุออกซิเจน 3 อะตอม ไฮโดรคลอริก (กรดเกลือ) HCl ธาตุไฮโดรเจน 1 อะตอม ธาตุคลอรีน 1 อะตอม แอซีติก (น้ำส้มสายชู) CH3COOH ธาตุคาร์บอน 2 อะตอม ธาตุไฮโดรเจน 4 อะตอม ธาตุออกซิเจน 2 อะตอม

ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ สูตรเคมี ประเภทของสารประกอบ สารประกอบ สูตรเคมี ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ เบส โซเดียมไฮดรอกไซด์ (โซดาไฟ) NaOH ธาตุโซเดียม 1 อะตอม ธาตุออกซิเจน 1 อะตอม ธาตุไฮโดรเจน 1 อะตอม โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (ด่างคลี) KOH ธาตุโพแทสเซียม 1 อะตอม แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (ปูนขาวเมื่อละลายน้ำเรียกน้ำปูนใส) Ca(OH)2 ธาตุแคลเชียม 1 อะตอม ธาตุออกซิเจน 2 อะตอม ธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม

ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ สูตรเคมี ประเภทของสารประกอบ สารประกอบ สูตรเคมี ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ เกลือ โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) NaCl ธาตุโซเดียม 1 อะตอม ธาตุคลอรีน 1 อะตอม โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (ด่างทับทิม) KMnO4 ธาตุโพแทสเซียม 1 อะตอม ธาตุแมงกานีส 1 อะตอม ธาตุไออกซิเจน 4 อะตอม แคลเซียมคาร์บอเนต (หินปูน) CaCO3 ธาตุแคลเชียม 1 อะตอม ธาตุคาร์บอน 1 อะตอม ธาตุออกซิเจน 3 อะตอม

ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ สูตรเคมี ประเภทของสารประกอบ สารประกอบ สูตรเคมี ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ แก๊ส มีเทน CH4 ธาตุคาร์บอน 1 อะตอม ธาตุไฮโดรเจน 4 อะตอม คาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ธาตุไออกซิเจน 2 อะตอม แอมโมเนีย NH3 ธาตุไนโตรเจน1 อะตอม ธาตุไฮโดรเจน 3 อะตอม

ประโยชน์ของสารประกอบ มนุษย์นำสารประกอบมาใช้ประโยชน์ทั้งทางด้านอุปโภคและบริโภคมากมาย ดังตัวอย่างในตารางต่อไปนี้ สารประกอบ สัญลักษณ์ ประโยชน์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 - ใช้ทำน้ำอัดลม ใช้ดับเพลิง ผลิตผงฟู น้ำแข็งแห้ง เป็นสารทำความเย็น เป็นตัวล่อเมฆในการทำฝนเทียม โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) NaCl ใช้ปรุงอาหารให้มีรสเค็ม ใช้ถนอมอาหารด้วยการทำเค็ม เช่นปลาเค็ม กรดแอซีติก (น้ำส้มสายชู) CH3COOH ใช้ปรุงอาหารให้มีรสเปรี้ยว โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH ใช้ในงานอุตสาหกรรมทำแก้ว ผงซักฟอก แก้น้ำกระด้าง

ประโยชน์ของสารประกอบ สัญลักษณ์ ประโยชน์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต(ด่างทับทิม) KMnO4 ใช้ทำสารละลายเพื่อฆ่าจุลินทรีย์ล้างผักสด แคลเซียมคลอไรด์ CaCl2 ใช้เป็นสารดูดความชื้น กรดไฮโดรคลอริก HCl ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตผงชูรส และ พลาสติก ซิลิคอนไดออกไซด์ SiO2 ใช้ทำกระจก และ เซรามิก แอมโมเนีย NH3 ผลิตกรดดินประสิว ปุ๋ย และ พลาสติก ปูนขาว Ca(OH)2 ใช้ลดความเป็นกรดของดินและใช้ผสมปูนซีเมนต์

ธาตุกัมมันตรังสี ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82 กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้ต่อเนื่อง รังสีที่ได้จากการสลายตัว มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา

ความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุ

ประโยชน์ของการใช้ธาตุกัมมันตรังสี 1.ด้านธรณีวิทยา - การใช้คาร์บอน -14 (C-14) คำนวณหาอายุวัตถุโบราณ 2. ด้านการแพทย์ -ใช้ไอโอดีน -131 (I-131)ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ -โคบอลต์ -60 (Co-60) ใช้รักษาโรคมะเร็ง -เรเดียม – 226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง 3. ด้านการเกษตร -ใช้ฟอสฟอรัส32(P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืชปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ - ใช้โพแทสเซียม -32 (K-32)ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้

ประโยชน์ของการใช้ธาตุกัมมันตรังสี 4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบนอัญมณี เพื่อให้มีสีสันสวยงาม 5. ด้านการถนอมอาหาร ธาตุโคบอนต์-60 ( Co-60 ) ใช้ทำลายแบคทีเรีย ในอาหาร

ประโยชน์ของการใช้ธาตุกัมมันตรังสี 6.ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรเนียม -238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

บาดแผล จากการได้รับรังสี โทษจากกัมมันตรังสี ทำให้โมเลกุลภายในเซลล์ เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่ สามารถทำงานได้ตามปกติ บาดแผล จากการได้รับรังสี