ตารางธาตุ

การจัดเรียงของธาตุในตารางธาตุ “การจัดเรียงธาตุทางเคมีเป็นตาราง โดยจัดเรียงธาตุที่มีสมบัติคล้ายกันให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน” การจัดเรียงของธาตุในตารางธาตุ 1. ธาตุซึ่งเรียงตามลำดับเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นและเป็นแถวตามแนวนอนเรียกว่า คาบ ซึ่งมีทั้งหมด 7 คาบ  2. ธาตุในแถวตามแนวตั้ง มีทั้งหมด 18 แถว เรียกว่า หมู่ ซึ่งมีตัวเลขกำกับ แบ่งออกเป็นหมู่ย่อย A และ B โดยที่หมู่ย่อย A มี 8 หมู่ คือ หมู่ I A จนถึง VIII A มีชื่อเรียกเฉพาะคือ ►หมู่ I A มีชื่อว่า โลหะอัลคาไล ►หมู่ II A มีชื่อว่า โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ►หมู่ VII A มีชื่อว่า แฮโลเจน ►หมู่ VIII A มีชื่อว่า ก๊าซมีตระกูล (Noble Gas) หรือ ก๊าซเฉื่อย (Inert Gas) ►หมู่ย่อย B มี 8 หมู่ คือ หมู่ I B จนถึง VIII B มีชื่อเรียกว่า ธาตุแทรนซิชัน 3. ส่วนธาตุ 2 แถวล่าง ซึ่งแยกไว้ต่างหากนั้น เรียกว่า ธาตุแทรนซิชันชั้นใน (Inner transition elements) ธาตุแถวบนคือเรียกว่า กลุ่มธาตุแลนทาไนด์ ส่วนแถวล่าง เรียกว่า กลุ่มธาตุแอกทิไนด์

การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ จากการเรียงอิเล็กตรอนของธาตุในระดับพลังงานหลักทำให้ทราบว่า จำนวนระดับพลังงานหลักของอิเล็กตรอนทำให้ทราบว่าธาตุนั้นอยู่คาบใด ถ้าธาตุมีจำนวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเท่ากัน แสดงว่าธาตุนั้นอยู่ในคาบเดียวกัน จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน หรืออิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานวงนอกสุด ทำให้ทราบหมู่ของธาตุ ถ้าธาตุมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน แสดงว่าธาตุนั้นอยู่ในหมู่เดียวกัน (เฉพาะหมู่ย่อย A) ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดมีระดับพลังงานต่ำสุด เรียกระดับ K ระดับพลังงานที่อยู่ถัดออกมาเรียก ระดับ L, M, N, O, P, Q ต่อมาได้แสดงเป็นตัวเลขแทนคือที่ n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, และ 7 ตามลำดับ

หลักการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุในระดับพลังงานต่าง ๆ 1. ต้องทราบเลขอะตอมหรือจำนวนอิเล็กตรอนของธาตุ 2. จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานหลักมีจำนวนไม่เกิน 2n2 แต่ไม่เกิน 32 อิเล็กตรอน จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน ระดับพลังงานหลัก n=1 มีอิเล็กตรอนไม่เกิน 2 อิเล็กตรอน ระดับพลังงานหลัก n=2 มีอิเล็กตรอนไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน ระดับพลังงานหลัก n=3 มีอิเล็กตรอนไม่เกิน 18 อิเล็กตรอน ระดับพลังงานหลัก n=4 มีอิเล็กตรอนไม่เกิน 32 อิเล็กตรอน 3. จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยโดยอาศัยรูปแบบโคจรของอิเล็กตรอนรอบ ๆ นิวเคลียสเรียกรูปแบบวงโคจรนี้ว่าออร์บิทัล (Orbital) โดย 1 ออร์บิทัลจะมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 อิเล็กตรอน n=1 มี 1 ระดับพลังงานย่อยคือ s n=2 มี 2 ระดับพลังงานย่อยคือ s, p n=3 มี 3 ระดับพลังงานย่อยคือ s, p, d n=4 มี 4 ระดับพลังงานย่อยคือ s, p, d, f s มี 1 ออร์บิทัล บรรจุได้สูงสุด 2 อิเล็กตรอน p มี 3 ออร์บิทัล บรรจุได้สูงสุด 6 อิเล็กตรอน d มี 5 ออร์บิทัล บรรจุได้สูงสุด 10 อิเล็กตรอน f มี 7 ออร์บิทัล บรรจุได้สูงสุด 14 อิเล็กตรอน

แสดงการจัดเรียงของระดับพลังงานหลักและพลังงานย่อยของธาตุ

4.การจัดเรียงอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล 4.1 หลักของ Aufbau Principle มีใจความว่า อิเล็กตรอนจะบรรจุเข้าในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำสุดก่อน คือ เรียงลำดับจากพลังงานน้อยไปหามาก 4.2 Pauli's Exclusion Principle กล่าวว่า ในแต่ละออร์บิทัลจะมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 อนุภาค และอิเล็กตรอนทั้งสองอนุภาคนี้จะต้องหมุนตรงข้ามกัน 4.3 Hund's Rule กล่าวว่า อิเล็กตรอนจะไม่เข้าไปเรียงคู่ในออร์บิทัลของเชลล์ย่อยจนกระทั่งเมื่อทุกออร์บิทัลในเชลล์ย่อยมีอิเล็กตรอนอยู่อย่างน้อยที่สุด 1 อนุภาค “การจัดเรียงอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล แบบบรรจุเต็มและแบบบรรจุครึ่งจะมีเสถียรภาพมากกว่าแบบอื่น ๆ”

ตัวอย่างการจัดเรียงอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ

แสดงที่อยู่ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุในตารางธาตุ

ตัวอย่าง 1 จงจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุกำมะถัน (S) และ สทรอนเซียม (Sr) และบอกจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ วิธีทำ

ตัวอย่าง 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุโครเมียม (Cr) ควรเป็นอย่างไร พร้อมให้เหตุผล และเขียนการจัดเรียกของธาตุ X ที่มีเลขอะตอม 29 วิธีทำ

จุดเดือด (boiling point; bp) และจุดหลอมเหลว (melting point; mp) “พลังงานที่ใช้แยกอนุภาคของสารออกจากกันขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค ” สรุปแนวโน้มสมบัติต่าง ๆ ตามตารางธาตุ

เลขออกซิเดชัน (oxidation number) “เลขออกซิเดชันคือ จำนวนประจุสุทธิบนอะตอมนั้น ๆ” หลักการบอกค่าเลขออกซิเดชัน 1. อะตอมขของธาตุในสภาวะอิสระ มีเลขออกซิเดขันเท่ากับศูนย์เช่น Zn, Ag, H2, Cl2 2. อะตอมเดี่ยวที่เป็นไอออน มีค่าเลขออกซิเดชันเท่ากับจำนวนประจุของไอออนเช่น Al3+ มีเลขออกซิเดชัน +3, Cl- มีเลขออกซิเดชัน -1 3. เลขออกซิเดชันในสารประกอบของโลหะอัลคาไล (Li, Na, K) มีค่า +1 และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท (Be, Mg, Ca) มีค่า +2 4. O ในสารประกอบเช่น KClO3, H2O มีเลขออกซิเดชัน -2 *สารประกอบเปอร์ออกไซด์ เช่น Na2O2, H2O2, BaO2 มีเลขออกซิเดชัน -1 ยกเว้น *สารประกอบ OF2 มีเลขออกซิเดชัน +2 5. H ในสารประกอบมีเลขออกซิเดชัน +1 ยกเว้น *LiAlH4 และ NaBH4 มีเลขออกซิเดชัน -1 6. ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสูตรเคมี มีค่าเท่ากับประจุของสูตรนั้น ๆ เช่น MnO4- มีค่าผลรวมเลขออกซิเดชันเท่ากับ -1