เคมีเพิ่มเติม ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔ ภาคการศึกษาต้น ปีการศึกษา ๒๕๕๘

งานนำเสนอเรื่อง: "เคมีเพิ่มเติม ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔ ภาคการศึกษาต้น ปีการศึกษา ๒๕๕๘"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 เคมีเพิ่มเติม ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔ ภาคการศึกษาต้น ปีการศึกษา ๒๕๕๘
โดย ครูเจ๋ง

2 เนื้อหาที่จะเรียนในภาคการศึกษานี้
ก่อนกลางภาค หลังกลางภาค อะตอมและตารางธาตุ พันธะเคมี สมบัติของธาตุและสารประกอบ

3 อะตอม (Atom) คืออะไร? Atom (n) Physics
The smallest component of an element having the chemical properties of the element, consisting of a nucleus containing combinations of neutrons and protons and one or more electrons bound to the nucleus by electrical attraction; the number of protons determines the identity of the element. An atom which one of the electrons replace by some other particle Energy. This component is the source as nuclear energy. A hypothetical particle of matter so minute as to admit of no division. Anything extremely small; a minute quantity.

4 อะตอม มีรูปร่างอย่างไร?
เนื่องจากอะตอม เป็นสิ่งที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า จึงได้มีนักวิทยาศาสตร์พยายามค้นคว้า ทดลองเพื่อทำนายรูปร่างของอะตอม ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันก็ยังไม่สามารถทราบถึงรูปร่างที่แท้จริงของ อะตอมได้ เป็นเพียงสมมติฐานเท่านั้น สมมติฐานเกี่ยวกับรูปร่างของอะตอม เราเรียกว่า ทฤษฎีโครงสร้างอะตอม ทฤษฎีโครงสร้างอะตอม ของนักวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจ คือ จอห์น ดอลตัน (John Dalton) เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (Sir Joseph John Thomson) ลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Lord Ernest Rutherford) นีลส์ โบร์ (Niels Bohr)

5 เพราะเหตุใดเราจึงต้องศึกษาเรื่องโครงสร้างของอะตอม?
เพราะอะตอม เป็นสิ่งที่ใช้อธิบายคุณสมบัติต่างๆของสาร ทั้งทางเคมีและกายภาพ ตลอดจน การเปลี่ยนแปลงต่างๆที่เกิดขึ้น รวมถึงการประยุกต์ใช้ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม ของธาตุไปประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์ต่างๆ เช่น แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ หลอดไดโอด เครื่องนุ่งห่ม อาคารบ้านเรือน ฯลฯ

6 ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมของดอลตัน
ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆหลายอนุภาค อนุภาคเหล่านี้เรียกว่า อะตอม ซึ่งแบ่งแยกและทำให้สูญ หายไปไม่ได้ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน เช่น มีมวลเท่ากัน แต่จะมีสมบัติแตกต่างจากอะตอมของ ธาตุอื่น สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยาเคมีกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ

7 นักเรียนลองทำนายลักษณะรูปร่างของอะตอมตามแนวคิดของดอลตัน

8 ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมของเจ เจ ทอมสัน
การทดลองเรื่องหลอดแก้วบรรจุแก๊สความดันต่ำ

9 หลอดรังสีแคโทด (Cathode ray tube)

10 หลอดรังสีแคโทด

11 นักเรียนลองทำนายลักษณะรูปร่างของอะตอมตามแนวคิดของทอมสัน

12 ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
การทดลองเรื่อง ยิงรังสีแอลฟาชนแผ่นทองคำบาง

13

14

15 ให้นักเรียนทำนายลักษณะรูปร่างของอะตอมแนวคิดของรัทเทอร์ฟอร์ด

16 ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมของนีลส์ โบร์
การทดลองเรื่อง การศึกษาเส้นสเปกตรัมแบบไม่ต่อเนื่อง

17

18

19

20

21 พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตามทฤษฎีของพลังค์
มักซ์ คาร์ล แอนสต์ ลุดวิก พลังค์ (Max Karl Ernst Ludwig Planck) ได้ตั้งสมการเพื่อ คำนวณหาพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อทราบความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้ดังนี้ E=hν เมื่อ E คือ พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วย จูล (Joule) h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่าเท่ากับ 6.626×10-34 J/s. ν คือ ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วย เฮิร์ตซ์ (Hz.)

22 ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดในหนังสือเรียน หน้า ๒๓
๑. เส้นสเปกตรัมสีแดงของโพแทสเซียมมีความถี่ 3.91×1014 Hz จะมีความยาวคลื่นเป็นเท่าใด ๒. เส้นสเปกตรัมเส้นหนึ่งของธาตุซีเซียมมีความยาวคลื่น 456 nm ความถี่ของสเปกตรัมเส้นนี้มีค่า เท่าใด และปรากฏเป็นสีใด ๓. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 300 nm จะปรากฏในช่วงคลื่นของแสงที่มองเห็นได้หรือไม่ มี ความถี่และพลังงานเท่าใด ๔. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 8.5×104 Hz จะมีพลังงานและความยาวคลื่นเท่าใด ๕. เหตุใดเส้นสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนจึงมีหลายเส้นทั้งๆที่เป็นธาตุที่มีเพียง 1 อิเล็กตรอน

23 ให้นักเรียนทำนายลักษณะรูปร่างของอะตอมตามแนวคิดของนีลส์ โบร์

24 อนุภาคมูลฐานในอะตอม อะตอมของธาตุทุกๆธาตุ จะมีอนุภาคที่เป็นองค์ประกอบหลัก 3 อนุภาค ดังต่อไปนี้

25

26 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ คือสัญลักษณ์ที่บ่งบอกชนิดของธาตุ และจำนวนอนุภาคในนิวเคลียส (ซึ่งคือโปรตอน กับนิวตรอน) กำหนดสัญลักษณ์นิวเคลียร์เป็นดังนี้ 𝑍 𝐴 𝑋 X คือ สัญลักษณ์ของธาตุ จะเป็นตัวที่บ่งบอกว่าธาตุนั้นๆคือธาตุอะไร A คือ จำนวนอนุภาคทั้งหมดในนิวเคลียส (ทั้งโปรตอนทั้งนิวตรอนรวมกัน) รวมเรียกว่า เลขมวล ของธาตุ Z คือ จำนวนโปรตอนของธาตุ เรียกว่า เลขอะตอม ของธาตุ สำหรับธาตุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (ไม่ได้มีสภาพเป็นไอออน) z จะแสดงจำนวนอิเล็กตรอนด้วย

27 แบบฝึกหัด จงเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนดังต่อไปนี้ ธาตุฮีเลียม มีโปรตอน 2 ตัว และมีนิวตรอน 2 ตัว ธาตุคลอรีน มีโปรตอน 17 ตัว และมีนิวตรอน 18 ตัว ธาตุสังกะสี มีโปรตอน 30 ตัว และมีนิวตรอน 35 ตัว ธาตุทังสเตน มีโปรตอน 74 ตัว และมีนิวตรอน 110 ตัว กำหนดเลขมวล และเลขอะตอมของธาตุต่อไปนี้ จงหาจำนวนโปรตอนและนิวตรอน รวมถึง อิเล็กตรอนของธาตุ ธาตุซีเซียม มีเลขมวล 133 เลขอะตอม 55 ธาตุเรดอน มีเลขมวล 222 เลขอะตอม 86

28 คำถามต่อไป.....อิเล็กตรอนอยู่กันอย่างไรในอะตอม?
จากการทดลองของนีลส์ โบร์ ทำให้ทราบว่า อิเล็กตรอนที่อยู่ในอะตอม เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ในลักษณะเป็นชั้นๆตามระดับพลังงาน แต่จำนวนชั้นของอิเล็กตรอนมีเท่าใด และอิเล็กตรอนที่ อยู่ในแต่ละชั้นมีจำนวนเท่าใด เคลื่อนที่กันแบบใด จำเป็นต้องศึกษาเรื่อง ออร์บิทัลอะตอม

29 ออร์บิทัล คืออะไร? หัวข้อ ชนิดของออร์บิทัล s p d f 1 3 5 7 2 6 10 14
ออร์บิทัล คือ โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงอยู่รอบๆนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งมี อาณาเขตและรูปร่างใน 3 มิติ และระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนสังกัดอยู่แตกต่างกัน แบ่งออร์บิทัลได้เป็น 4 ชนิด ดังนี้ หัวข้อ ชนิดของออร์บิทัล s p d f จำนวนลักษณะรูปร่างของออร์บิทัล 1 3 5 7 จำนวนอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 2 6 10 14

30 รูปร่างของออร์บิทัล s orbital p orbital

31 รูปร่างของออร์บิทัล d orbital

32 รูปร่างของออร์บิทัล f orbital

33

34 หลักการบรรจุอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล
หลักการกีดกันของเพาวลี กล่าวว่า อิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่ใดในออร์บิทัลเดียวกันจะต้องมีสมบัติ ไม่เหมือนกัน อย่างน้อยอิเล็กตรอนคู่นั้นต้องมีลักษณะการหมุนรอบตัวเองแตกต่างกัน ดังนั้น จึงบรรจุอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลเดียวกันได้สูงสุด 2 อิเล็กตรอน หลักของเอาฟบาว กล่าวว่า การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำสุดและ ว่างอยู่ก่อนเสมอ ในกรณีที่มีหลายออร์บิทัลและแต่ละออร์บิทัลมีพลังงานเท่ากัน ให้บรรจุใน ลักษณะที่ทำให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุดเท่าที่จะมากได้ (ตามกฎของฮุนด์)

35 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล

36 ให้นักเรียนจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุทุกธาตุในตารางธาตุ

37 นักเรียนสังเกตอะไรจากการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุทุกธาตุในตารางธาตุ ได้บ้าง?
1. นักเรียนพบการซ้ำกันเป็นช่วงๆ ของรูปแบบการจัดเรียงอิเล็กตรอนหรือไม่? 2. นักเรียนเห็นความสัมพันธ์ของหมู่ ในตารางธาตุ กับ จำนวนวาเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุ หรือไม่? 3. นักเรียนเห็นความสัมพันธ์ของจำนวนชั้นของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อยู่รอบนิวเคลียส กับ เลขคาบในตารางธาตุ หรือไม่? 4. นักเรียนเห็นความสัมพันธ์ของออร์บิทัลสุดท้าย ที่อิเล็กตรอนตัวสุดท้ายถูกบรรจุ กับ กลุ่มของธาตุ ในตารางธาตุ หรือไม่?

38 ความพยายามที่จะจัดหมวดหมู่ของธาตุ ทำให้เกิดตารางธาตุ
ในสมัยอดีต ผู้คนรู้จักธาตุต่างๆเพียงไม่กี่ชนิด แต่เมื่อวิทยาศาสตร์เจริญขึ้น ก็มีการค้นพบธาตุชนิดใหม่ๆ เพิ่มเติมมากมาย ทำให้มีความจำเป็นที่จะต้องจัดหมวดหมู่ของธาตุเพื่อง่ายต่อการจดจำและการนำไปใช้ ประโยชน์ ในสมัยอดีต โยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์ พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3 ธาตุตามสมบัติที่คล้ายคลึงกัน เรียกว่า ชุดสาม โดยพบว่า ธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของอะตอมอีกสองธาตุที่เหลือ แต่ต่อมา พบว่า ธาตุที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันในชุดสาม ธาตุที่อยู่ตำแหน่งกลางกลับมีมวลอะตอมไม่เท่ากับ ค่าเฉลี่ยของธาตุที่เหลือ หลักชุดสามจึงไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา ต่อมา จอห์น นิวแลนด์ ได้เสนอการจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ว่า ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก พบว่า ธาตุที่ 8 จะมีสมบัติเหมือนธาตุที่ 1 เสมอ (ไม่รวมไฮโดรเจนและก๊าซเฉื่อย) แต่กฎนี้สามารถใช้ได้ จนถึงธาตุแคลเซียมเท่านั้น และไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดมวลอะตอมจึงเกี่ยวข้องกับสมบัติที่คล้ายคลึง กันของธาตุ ทำให้ไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา

39 การจัดเรียงอิเล็กตรอนตามเลขอะตอม
ยูลิอุสโลทาร์ ไมเออร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน และดมีตรี อิวาโนวิช เมนเดเลเยฟ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ได้จัดธาตุเป็นหมวดหมู่โดยเรียงตามมวลอะตอม และอ้างอิงตาม สมบัติการซ้ำกันเป็นช่วงๆที่เรียกว่า พิริออดิก แต่เมนเดเลเยฟก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุ ใดมวลอะตอมจึงมีความสัมพันธ์กับสมบัติที่ซ้ำกันเป็นช่วงๆของธาตุ ในสมัยต่อมา เฮนรีย์ โมสลีย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้เสนอให้จัดธาตุโดยเรียงตามเลข อะตอมของธาตุแทน เนื่องจากสมบัติต่างๆมีความสัมพันธ์กับประจุบวกในนิวเคลียสมากกว่า มวลอะตอม ซึ่งเป็นการให้กำเนิดตารางธาตุในปัจจุบันนี้เอง

40

41 การตั้งชื่อธาตุ และการอ่านชื่อธาตุในระบบ IUPAC
องค์การนานาชาติทางเคมี International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ได้ตกลงให้เรียกชื่อธาตุที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 100 ขึ้นไป ที่ยังไม่ได้ตั้งชื่อ ตามหลักดังนี้ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 nil un bi tri quad pent hex sept oct enn นิล อุน ไบ ไตร ควอด เพนต์ เฮกซ์ เซปต์ ออกต เอนน์

42 ให้นักเรียนอ่านชื่อธาตุตามเลขอะตอมต่อไปนี้
115 127 103 140 275 216 241 111 222

43 คุณสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ
ขนาดอะตอม ขนาดอะตอมที่แตกต่างกันของธาตุต่างๆ ทำให้ขนาดโมเลกุลของสารประกอบแตกต่างกัน ไปด้วย และมีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุต่างๆ ขนาดอะตอม ขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคในนิวเคลียส จำนวนชั้นของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบ นิวเคลียส และจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่อยู่รอบนิวเคลียส ให้นักเรียนลองทำนายขนาดอะตอมของธาตุต่างๆในตารางธาตุ

44 แนวโน้มขนาดอะตอมของธาตุในตารางธาตุ

45

46 แนวโน้มขนาดไอออนของธาตุต่างๆในตารางธาตุ
อะตอม เมื่อเปลี่ยนสภาพเป็นไอออน จะมีจำนวนอิเล็กตรอนไม่เท่ากับจำนวนโปรตอนใน นิวเคลียส ไอออนบวก เกิดจากอะตอมขาดอิเล็กตรอน ทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนน้อยกว่าจำนวน โปรตอนในนิวเคลียส ทำให้ขนาดของอะตอมเล็กลงเนื่องจากโปรตอนสามารถดึงดูด อิเล็กตรอนที่เหลือให้เคลื่อนเข้ามาใกล้นิวเคลียสได้มากกว่าเดิม ไอออนลบ เกิดจากอะตอมได้รับอิเล็กตรอน ทำให้จำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าจำนวน โปรตอนในนิวเคลียส ทำให้ขนาดของอะตอมใหญ่ขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนที่เพิ่มเข้ามา ทำให้แรงดึงดูดของนิวเคลียสน้อยลง อิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่ได้ห่างจากนิวเคลียส มากกว่าเดิม

47 ให้นักเรียนทำนายแนวโน้มขนาดไอออนของธาตุต่างๆในตารางธาตุ

48 พลังงานไอออไนเซชั่น (Ionization energy: I.E.)ของธาตุต่างๆในตารางธาตุ
ค่าพลังงานไอออไนเซชั่นจะมีลำดับที่ตั้งแต่ 1 จนถึงอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายที่อยู่ในอะตอม นักเรียนคิดว่า พลังงานไอออไนเซชั่นลำดับต่างๆ มีค่าเท่ากันหรือไม่ อย่างไร?

49 พลังงานไอออไนเซชั่นลำดับต่างๆของธาตุ
พิจารณาอะตอมของธาตุต่อไปนี้ อะตอมนี้ มีอิเล็กตรอนทั้งหมดกี่ตัว จะต้องมีพลังงานไอออไนเซชั่นถึงลำดับที่เท่าไหร่ และค่าพลังงานไอออไนเซชั่นในแต่ละลำดับแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร

50 แนวโน้มพลังงานไอออไนเซชั่นลำดับที่หนึ่ง ของธาตุต่างๆในตารางธาตุ
จากขนาดของอะตอม ธาตุที่มีอะตอมขนาดใหญ่ จะมีแนวโน้มที่จะรักษาอิเล็กตรอนไว้ได้ยากกว่าธาตุที่มี ขนาดอะตอมเล็ก เพราะอิเล็กตรอนของธาตุที่อะตอมมีขนาดใหญ่จะอยู่ห่างไกลนิวเคลียสมากกว่า ทำให้ แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสกับอิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกสุดมีน้อยกว่า อิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกสุดที่เรียกว่า วา เลนซ์อิเล็กตรอน จึงหลุดออกจากอะตอมง่ายกว่า พลังงานที่จะต้องใช้เพื่อดึงอิเล็กตรอนออก จึงน้อยกว่า ธาตุที่มีอะตอมขนาดเล็ก จากเงื่อนไขดังกล่าว นักเรียนสามารถทำนายแนวโน้มพลังงานไอออไนเซชั่นของธาตุต่างๆในตารางธาตุได้ อย่างไร

51 I.E.1 Trend

52

53 จงเรียงลำดับพลังงานไอออไนเซชั่นลำดับที่หนึ่งของธาตุที่มีเลขอะตอมดังต่อไปนี้
A= 11 B= 35 C= 38 D= 83

54 สภาพไฟฟ้าลบ (Electronegativity) ของอะตอมของธาตุ
ค่าสภาพไฟฟ้าลบ (Electronegativity : EN) ของอะตอม หมายถึง ความสามารถของอะตอมใน การดึงดูดอิเล็กตรอนคู่ที่ใช้ร่วมกันในโมเลกุล ค่านี้จะเป็นตัวเลขที่ไม่มีหน่วย ค่า EN จะสูงหรือต่ำกว่ากัน ขึ้นอยู่กับปัจจัยใดบ้าง

55 EN Trend

56 ค่า EN มีความสำคัญอย่างไรในการศึกษาเรื่องสมบัติของธาตุและสารประกอบ?
นักเรียนจะแสดงแนวโน้มความเป็นโลหะ และอโลหะของธาตุต่างๆในตารางธาตุได้อย่างไร

57

58 สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electron affinity EA)
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน คือ พลังงานที่คายออกมาเมื่อมีอะตอมมีการรับอิเล็กตรอนมาอย่างน้อย 1 อิเล็กตรอน (พลังงานที่คายออกมานี้จะมีค่าเป็นลบ สำหรับการรับอิเล็กตรอนตัวที่หนึ่ง และอาจมีค่าเป็น บวก (เริ่มมีการดูดพลังงานเข้าไปเนื่องจากการรับอิเล็กตรอนตัวถัดไปทำได้ยากขึ้น)) เช่น O(g)+e-→O-(g) EA=-142 kJ/mol O-(g)+e-→O2-(g) EA=780 kJ/mol ค่า EA นี้ นักเรียนสังเกตไหมว่า มีความหมายตรงกันข้ามกับพลังงานใด ให้นักเรียนแสดงแนวโน้มของค่า EA ของธาตุต่างๆในตารางธาตุ

59

60 จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของธาตุต่างๆในตารางธาตุ

61 เลขออกซิเดชัน (Oxidation number)
เลขออกซิเดชัน Oxidation number : Ox.No. คือค่าประจุไฟฟ้าสมมติของอะตอมที่อยู่รวมกัน เป็นสารประกอบ มีค่าได้สองชนิดคือ เลขออกซิเดชันเป็นบวก และเลขออกซิเดชันเป็นลบ ค่าประจุไฟฟ้า สมมตินี้จะช่วยในการบอกว่าอิเล็กตรอนคู่สร้างพันธะในสารประกอบนั้นอยู่กันแบบใด เช่น สารประกอบโซเดียมคลอไรด์ NaCl โลหะโซเดียม จะมีเลขออกซิเดชันเป็น +1 และคลอรีนจะมีเลข ออกซิเดชันเป็น -1 เป็นต้น Cl Na +1 -1

62 หลักการคำนวณเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ
1. ธาตุอิสระทุกชนิดที่อยู่ในรูปอะตอมหรือโมเลกุลมีเลขออกซิเดชันเท่ากับศูนย์ เช่น Ca Na H2 2. ออกซิเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน -2 ยกเว้นในสารประกอบเปอร์ออกไซด์ เช่น H2O2 สารประกอบซูเปอร์ออกไซด์ เช่น KO2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1/2 และสารประกอบ OF2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน +2 3. ไฮโดรเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน +1 ยกเว้นในสารประกอบไฮไดรต์ของโลหะ เช่น NaH หรือ CaH2 4. ไอออนของธาตุมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุของไอออนนั้น เช่น Mg2+ มีเลขออกซิเดชันเป็น +2 5. ผลรวมของเลขออกซิเดชันของสารประกอบจะมีค่าเท่ากับศูนย์ และผลรวมของเลขออกซิเดชันของ ไอออนของสารประกอบจะมีค่าเท่ากับประจุของไอออนนั้นๆ

63 จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุที่ขีดเส้นใต้ในสารประกอบต่อไปนี้
KMnO4 H2SO4 ClO4- Cu(NH3)SO4 KNO2 Sb2S3

64 ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 1 หน้า 60 ในหนังสือเรียน

65 พันธะเคมี (Chemical Bonding)
พันธะเคมี หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมกับอะตอม หรือไอออนกับไอออนในโมเลกุล หรือในสารประกอบ

66 อะตอมเกิดแรงยึดเหนี่ยวกันได้อย่างไร?
เมื่ออะตอมของธาตุ สองอะตอมเคลื่อนที่เข้าใกล้กัน ดังรูป เมื่อไฮโดรเจนสองอะตอมเคลื่อนที่เข้ากันมากขึ้น จะเกิดอะไรขึ้นบ้าง

67 เมื่อวาเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่ง ถูกดึงดูดด้วยนิวเคลียสของอีกอะตอมหนึ่ง จะทำให้ อิเล็กตรอนตัวนั้นเปลี่ยนแปลงเป็นสองแบบคือ แบบที่หนึ่ง อิเล็กตรอนตัวนั้นจะเคลื่อนที่อยู่ระหว่างนิวเคลียสของอะตอมเดิม กับนิวเคลียส ของอะตอมใหม่ ลักษณะนี้เกิดกับอะตอมเดิมมีค่า EN สูง ทำให้ไม่ยอมสูญเสียเวเลนซ์ อิเล็กตรอนไป อิเล็กตรอนตัวดังกล่าวจึงถูกดึงดูดด้วยนิวเคลียสของทั้งสองนิวเคลียส แรงยึด เหนี่ยวที่ว่านี้เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ แบบที่สอง อิเล็กตรอนตัวนั้นหลุดออกจากอะตอมเดิม ไปอยู่ยังชั้นเวเลนซ์อิเล็กตรอนของ อะตอมใหม่ ลักษณะนี้เกิดกับอะตอมเดิมมีค่า EN ต่ำกว่าอะตอมใหม่มาก ทำให้สูญเสีย อิเล็กตรอนของตัวเองให้กับอะตอมใหม่ที่เคลื่อนที่เข้ามาใกล้ แรงยึดเหนี่ยวที่ว่านี้เรียกว่า พันธะไอออนิก

68 พันธะโคเวเลนต์

69 พันธะไอออนิก

70

71 พันธะโคเวเลนต์ (Covalent Bond)
พันธะโคเวเลนต์ คือ พันธะที่เกิดจากอะตอมของธาตุที่มีค่า EN สูง (อยู่ทางด้านขวาของ ตารางธาตุ) มาสร้างแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้าต่อกัน ธาตุที่มีค่า EN สูงๆ ได้แก่ ธาตุที่มี คุณสมบัติเป็นอโลหะ เช่น ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน โบรมีน เป็นต้น โมเลกุลโคเวเลนต์ คือ โมเลกุลที่อะตอมยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ ธาตุอโลหะที่จะมาสร้างแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน มักมีแนวโน้มที่จะมาสร้างพันธะต่อกันเพื่อให้ เป็นไปตามกฎออกเตต (Octet rule)

72 กฎออกเตต (Octet rule) ธาตุหมู่ VIII A (แก๊สเฉื่อย) เป็นธาตุที่มีเสถียรภาพสูง ธาตุเหล่านี้มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ด้วยหลักการนี้ กิลเบิร์ต นิวตัน ลิวอิส (Gilbert Newton Lewis) นักเคมีชาว อเมริกัน จึงตั้งกฎออกเตตขึ้น กฎออกเตต (Octet rule) กล่าวว่า อะตอมของธาตุต่างๆที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เท่ากับ 8 มีแนวโน้มที่จะปรับตัวให้มีเสถียรภาพมากขึ้นโดยรวมตัวกันเองหรือรวมตัวกับอะตอมของ ธาตุอื่นในสัดส่วนที่ทำให้แต่ละอะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 หรือมีจำนวนอิเล็กตรอน เท่ากับแก๊สเฉื่อย ทั้งนี้การที่อะตอมของธาตุต่างๆจะรวมตัวกันแล้วมีเสถียรภาพมากขึ้นตาม กฎออกเตตนั้น อะตอมอาจสูญเสียอิเล็กตรอน รับอิเล็กตรอน หรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันก็ได้

73 พันธะโคเวเลนต์ กับกฎออกเตต
ธาตุที่มีค่า EN สูงๆ มีแนวโน้มที่จะรักษาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของตัวเอง ดังนั้น เมื่ออะตอมของ ธาตุที่มีค่า EN สูงๆ สองอะตอม มาสร้างแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน อิเล็กตรอนที่อยู่ระหว่าง นิวเคลียสทั้งสอง จึงถูกใช้ร่วมกันทั้งสองอะตอม (share-electron) เรียกว่า อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ เนื่องจากการเกิดพันธะเคมี เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงนอกสุดของอะตอม ดังนั้น เพื่อให้การเขียนโครงสร้างของสารประกอบแสดงการเกิดพันธะโคเวเลนต์ ลิวอิส จึงเสนอการ เขียนสัญลักษณ์ที่แสดงเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดพันธะด้วยจุด สัญลักษณ์ แบบนี้เรียกว่า สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิส (Lewis dot symbol)

74 สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิส

75 การเขียนสัญลักษณ์ลิวอิสในสารประกอบโคเวเลนต์
PCl3 HCOCl

76 แบบฝึกหัด จงเขียนสูตรโครงสร้างโดยแสดงเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโมเลกุลโคเวเลนซ์ต่อไปนี้ CH4 NH3 CO2 CH3OH CH2O C3H6

77 แบบฝึกหัด จากธาตุต่อไปนี้ ให้นักเรียนเขียนสูตรสารประกอบให้ถูกต้อง และเขียนโครงสร้างแบบจุดให้ ถูกต้อง Ca กับ F C กับ Cl Si กับ O Mg กับ O

78 การเขียนสูตรแบบเส้น การเขียนสูตรแบบเส้น เป็นการเปลี่ยนสัญลักษณ์แบบจุดของอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ ให้เป็นเส้น โดย เส้นตรงหนึ่งเส้นแสดงอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ หนึ่งคู่ เช่น

79 แบบฝึกหัด จงเขียนสูตรโครงสร้างแบบเส้นของโครงสร้างสารประกอบต่อไปนี้

80 แบบฝึกหัด

81 แบบฝึกหัด จงเขียนสูตรโครงสร้างแบบเส้น พร้อมแสดงอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ของสารประกอบต่อไปนี้ C2H6 C2H4 HCN H2O CH3OH NCl3

82 โมเลกุลที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต
มีบางโมเลกุลที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต เช่น BF3 อิเล็กตรอนรอบอะตอมของโบรอนมีไม่ ครบ 8

83 โมเลกุลที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต
มีบางโมเลกุลที่อิเล็กตรอนรอบอะตอมกลางมีมากกว่า 8

84 พันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ (Coordinate covalent bond)
คือพันธะที่อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ มาจากอะตอมใดอะตอมหนึ่งเท่านั้น เช่น

85

86 เรโซแนนซ์ (Resonance)

87

88 สิ่งที่สังเกตได้จากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ คือ ในสารประกอบมักมีพันธะคู่อยู่อย่างน้อยหนึ่ง พันธะ และมีลักษณะพันธะเป็นโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ด้วย ทำให้พันธะเกิดการเลื่อนสลับ ทำ ให้คุณสมบัติของพันธะที่เกิดเรโซแนนซ์ได้ มีคุณสมบัติผสมระหว่างพันธะเดี่ยวกับพันธะคู่ ทั้ง ด้านความยาวพันธะและพลังงานพันธะ

89 แบบฝึกหัด จงอธิบายว่า สารประกอบต่อไปนี้ สามารถเกิดเรโซแนนซ์ได้หรือไม่
SO42- NO3- CNO- ClO3- NH4+

90 พลังงานพันธะและความยาวพันธะ
นักเรียนคิดว่า พันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม พันธะใดมีพลังงานพันธะสูงที่สุด พันธะใด มีความยาวมากที่สุด เพราะเหตุใดจึงคิดเช่นนั้น จงเรียงลำดับจุดเดือดจุดหลอมเหลวของ C4H10, C4H8, C4H6

91

92 แบบฝึกหัด จงหาพลังงานที่ใช้ในการเผาไหม้ก๊าซมีเทน (CH4) กับออกซิเจน (O2) จงหาพลังงานที่ใช้ในการเกิดเป็นแอมโมเนีย (NH3) ของก๊าซ ไนโตรเจน (N2) และ ไฮโดรเจน (H2)

93 รูปร่างโมเลกุล (Molecule shape)
โมเลกุลที่อะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว แบบเส้นตรง (linear)

94 แบบสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal planar)
แบบทรงสี่หน้า (Tetrahedral)

95 พีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม (Trigonal bipyramidal)
ทรงแปดหน้า (Octahedral)

96 โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสามารถเคลื่อนที่ได้ อย่างอิสระมากกว่าอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ ทำให้เกิดแรงผลักกันมากกว่าอิเล็กตรอนคู่ร่วม พันธะ แบบมุมงอ (Bent) แบบพีระมิดฐานสามเหลี่ยม (Trigonal pyramidal)

97 แบบทรงสี่หน้าบิดเบี้ยว (distorted tetrahedral, see-saw)
รูปตัวที (T-shape)

98 พีระมิดฐานสี่เหลี่ยม (square pyramidal)
สี่เหลี่ยมแบนราบ (square planar)

99 แบบฝึกหัด จงทำนายรูปร่างโมเลกุลของสารประกอบต่อไปนี้ CO2 NH3 CH4 H2O
PCl5 ClF3 XeF4 BF3

100 การอ่านชื่อสารประกอบโคเวเลนต์
การอ่านชื่อสารประกอบโคเวเลนต์ ให้อ่านชื่อธาตุที่อยู่ทางซ้ายมือ ส่วนกลุ่มธาตุที่อยู่ทาง ขวามือให้อ่านดังนี้ ลงท้ายด้วย O oxide ลงท้ายด้วย SO3 sulfite ลงท้ายด้วย SO4 sulfate ลงท้ายด้วย S sulfide ลงท้ายด้วย F fluoride ลงท้ายด้วย Cl chloride ลงท้ายด้วย I iodide

101 การอ่านชื่อสารประกอบโคเวเลนต์
โดยทั่วไปมักมีการระบุจำนวนอะตอมของธาตุด้วย ให้ระบุจำนวนอะตอมของธาตุตามเลขต่อไปนี้ 1=mono 2=di 3=tri 4=tetra 5=penta 6=hexa

102 ให้นักเรียนอ่านชื่อสารประกอบโคเวเลนต์ต่อไปนี้
H2O H2S PCl3 XeF2 SF4 BrF5 XeOF4 N2O

103 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
โมเลกุลโคเวเลนต์ แบ่งสภาพขั้วได้เป็นสองแบบคือ โมเลกุลไม่มีขั้ว (non-polar molecule) และโมเลกุลมีขั้ว (polar molecule)

104 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
สภาพขั้ว (polarity) จะเกิดขึ้นเมื่อ ค่า EN ของแต่ละอะตอมในโมเลกุลมีความแตกต่างกันมาก รูปร่างโมเลกุลไม่สมมาตร (อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว หรือ ธาตุที่อยู่ในโมเลกุลทำให้เกิดความไม่สมมาตร) โมเลกุลของ ก๊าซไฮโดรเจน (H2) เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว (ค่า EN เท่าๆกัน รูปร่างโมเลกุลสมมาตร) โมเลกุลของ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) เป็นโมเลกุลมีขั้ว (ค่า EN แตกต่างกัน) โดยที่ขั้วบวกจะอยู่ที่ ไฮโดรเจน และขั้วลบอยู่ที่ฟลูออรีน เรากำหนดสัญลักษณ์แสดงทิศทางของขั้วดังนี้

105 แบบฝึกหัด ให้นักเรียนพิจารณาโมเลกุลโคเวเลนต์ต่อไปนี้ แล้วอธิบายว่าโมเลกุลต่อไปนี้เป็นโมเลกุลมีขั้วหรือไม่ CO2 H2O NH3 PCl3 PCl5 CH4 CH3Cl SO2

106 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์
สารโคเวเลนต์มีทั้งที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊สที่อุณหภูมิห้อง ในสถานะของแข็งอนุภาค จะอยู่ชิดกัน แต่ในสถานะของเหลวอนุภาคจะอยู่ห่างกัน และในสถานะแก๊สอนุภาคจะอยู่ห่าง กันมากที่สุด เมื่อให้ความร้อนแก่สารจนถึงจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือด อนุภาคของสารจะมี พลังงานสูงพอที่จะหลุดออกจากกันและเกิดการเปลี่ยนสถานะได้ ซึ่งปริมาณพลังงานความร้อนที่ใช้ เพื่อทำให้สารเปลี่ยนสถานะก็คือพลังงานที่ไปเอาชนะแรง ยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของสารนั่นเอง หมายความว่า ถ้าสารที่มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง ก็ต้องมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมาก ตามไปด้วย (ต้องใช้พลังงานมากในการเอาชนะแรงยึดเหนี่ยว)

107 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์
แรงลอนดอน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลแบบอ่อนๆ เกิดขึ้นชั่วขณะ ในขณะที่เกิดการ กระจายของอิเล็กตรอนภายในโมเลกุลไม่เท่ากัน ทำให้เกิดเป็นโมเลกุลมีขั้วขึ้นขณะหนึ่ง ขั้วที่ เกิดขึ้นจะไปเหนี่ยวนำโมเลกุลที่อยู่ใกล้ๆเกิดเป็นโมเลกุลมีขั้วขึ้นอีกและเกิดแรงดึงดูดซึ่งกัน และกัน แรงลอนดอนจะมีค่าสูงขึ้นเมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้น (สภาพขั้วจะเกิดง่ายขึ้น) ทุก โมเลกุลโคเวเลนต์จะมีแรงลอนดอนเป็นแรงยึดเหนี่ยวโมเลกุลพื้นฐาน แรงดึงดูดระหว่างขั้ว เป็นแรงยึดเหนี่ยวของโมเลกุลประเภทที่มีขั้ว สภาพขั้วของโมเลกุลจะ ดึงดูดแต่ละโมเลกุลให้อยู่ใกล้ชิดกัน ความแรงของขั้วขึ้นอยู่กับความแตกต่างของ EN ของ อะตอมที่อยู่ในโมเลกุล แรงแวนเดอร์วาลส์ คือ แรงลอนดอน รวมกับแรงดึงดูดระหว่างขั้ว เกิดกับโมเลกุลโคเวเลนต์ ที่มีขั้วเท่านั้น

108 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์
พันธะไฮโดรเจน เกิดกับสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีธาตุ H กับธาตุ F หรือ O หรือ N เป็น องค์ประกอบ ซึ่งจะทำให้เกิดความแตกต่างของค่า EN มาก ทำให้เกิดสภาพขั้วมาก โมเลกุล จะดึงดูดกันอย่างแรง ทำให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวโมเลกุลมาก ผลคือ จุดเดือดจุดหลอมเหลวของ โมเลกุลที่มีพันธะไฮโดรเจนจะมีค่ามากตามไปด้วย ให้นักเรียนเรียงลำดับจุดเดือดจุดหลอมเหลวของสารประกอบ แอมโมเนีย มีเทน ไฮโดรเจน คลอไรด์ และไฮโดรเจนฟลูออไรด์

109 สารโคเวเลนต์โครงผลึกร่างตาข่าย
เพชร (C) ควอตซ์ (SiO2) แกรไฟต์ (C )

110 Fullerene structure

111 พันธะไอออนิก (Ionic bond)
พันธะไอออนิกเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ โดยไอออนบวกเกิดจากธาตุโลหะ และ ไอออนลบเกิดจากธาตุอโลหะ เราเรียกสารประกอบที่เกิดจากไอออนยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไอออนิกว่า สารประกอบไอออนิก การเกิดเป็นสารประกอบไอออนิก เกิดขึ้นจากขั้นตอน ห้า ขั้นตอน ยกตัวอย่างเช่นการเกิด NaCl ดังนี้ ขั้นที่หนึ่ง โลหะที่เป็นของแข็ง ดูดพลังงาน เพื่อระเหิดกลายเป็นแก๊ส Na(s)+Energy→Na(g) ขั้นที่สอง โลหะที่เป็นแก๊ส ดูดพลังงาน เพื่อดึงอิเล็กตรอน 1 ตัว ให้หลุดออกจากอะตอม (I.E.) Na(g)+Energy→Na+(g)+e-

112 ขั้นที่สาม อโลหะดูดพลังงานเพื่อทำลายพลังงานพันธะ เกิดเป็นอะตอมเดี่ยว
Cl2(g)+Energy→2Cl(g) ขั้นที่สี่ อโลหะรับอิเล็กตรอนที่มาจากโลหะ เกิดเป็นไอออนลบ Cl(g)+e-→Cl-(g) ขั้นที่ห้า ไอออนบวกของโลหะ รวมกับไอออนลบของอโลหะ เกิดเป็นสารประกอบไอออนิก Na+(g)+Cl-(g)→NaCl(s)

113 โครงสร้างของสารประกอบไอออนิก
สารประกอบไอออนิกที่มีสถานะเป็นของแข็ง ไอออนบวกและไอออนลบยึดกันด้วยพันธะไอออนิกอย่าง ต่อเนื่องเป็นผลึก การจัดเรียงไอออนบวกและไอออนลบในผลึกของสารประกอบไอออนิกแต่ละชนิดอาจมี โครงสร้างแตกต่างกัน เช่น NaCl CaCl2

114 การเขียนสูตรและการเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก

115 แบบฝึกหัด จงเขียนสูตรและอ่านชื่อสารประกอบไอออนิกต่อไปนี้ Ca กับ F
Mg กับ O Li กับ Cl Al กับ O Rb กับ Br Si กับ H

116 ไอออนบวก และไอออนลบ บางชนิดที่ควรทราบ
ให้นักเรียนศึกษาการอ่านชื่อไอออนบวกและไอออนลบจากหนังสือเรียนหน้า จากนั้นทำแบบฝึกหัดที่ 2.6 หน้า

117 พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก

118 ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดที่ 2.7 หน้า 115

119 สมบัติของสารประกอบไอออนิก
การละลายของสารประกอบไอออนิกในน้ำ สารประกอบไอออนิกเมื่อละลายน้ำ จะมีพลังงานมาเกี่ยวข้องสองชนิด คือ พลังงานโครงร่างผลึก (Lattice Energy) เป็นพลังงานที่ผลึกไอออนิกรับเข้าไปเพื่อแตกสลายโครงสร้างผลึกของ สาร พลังงานไฮเดรชัน (Hydration Energy) เป็นพลังงานที่คายออกมาเพื่อสร้างแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของ น้ำกับไอออนบวกและไอออนลบของสารประกอบไอออนิก การละลายน้ำของไอออนิกจะเป็นแบบดูดพลังงานเมื่อ พลังงานแลตทิซ มากกว่าพลังงานไฮเดรชัน (L>H) การละลายน้ำของไอออนิกจะเป็นแบบคายพลังงานเมื่อ พลังงานไฮเดรชันมากกว่าพลังงานแลตทิซ (H>L)

120

121 ปฏิกิริยาของสารประกอบไอออนิก
เมื่อนำสารละลายไอออนิกสองชนิดมาผสมกัน เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา เช่น สารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)2) กับสารละลายโซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) แคลเซียมไฮดรอกไซด์เมื่อละลายน้ำ เกิดเป็นไอออนดังนี้ Ca(OH)2(s)→Ca2+(aq)+2(OH)(aq)- โซเดียมคาร์บอเนตเมื่อละลายน้ำ เกิดเป็นไอออนดังนี้ Na2CO3(s)→2Na(aq)++CO3(aq)2-

122 เมื่อเกิดปฏิกิริยา ไอออนบวกจะสามารถจับคู่กับไอออนลบในสารละลาย ดังนี้
Ca2++CO32-→CaCO3(s) Na++OH-→Na++OH- จากปฏิกิริยา คู่ของแคลเซียมไอออนกับคาร์บอเนตไอออนจะรวมกันตกตะกอน แต่คู่ของ โซเดียมไอออนกับไฮดรอกไซด์ไอออนจะละลายน้ำเหมือนเดิม ดังนั้นจึงเขียนการเปลี่ยนแปลง ได้เฉพาะคู่ของไอออนที่ตกตะกอน เราเรียกสมการนี้ว่า สมการไอออนิกสุทธิ

123

124

125 พันธะโลหะ (Metallic bond)
อะตอมของโลหะยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะที่แตกต่างจากพันธะไอออนิกและพันธะโคเวเลนต์ ทั้งนี้เป็นเพราะอะตอมของโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ จึงเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนแล้ว กลายเป็นไอออนบวกได้ง่าย เวเลนซ์อิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้สามารถเคลื่อนที่อย่างอิสระไป ได้ทั่วทั้งก้อนโลหะและเกิดแรงยึดเหนี่ยวกับไอออนบวกทุกทิศทุกทาง แรงยึดเหนี่ยวนี้เรียกว่า พันธะโลหะ ดังนั้นความแข็งแรงของพันธะโลหะจึงขึ้นอยู่กับจำนวนวาเลนซ์อิเล็กตรอน และประจุของไอออนบวกของโลหะแต่ละชนิด การเกิดพันธะในโลหะอาจจะแสดงได้ด้วย แบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน

126

127 คุณสมบัติของโลหะ โลหะสามารถทุบ ตี รีดเป็นแผ่นบางได้ ดัดให้โค้งงอได้ เนื่องจากอะตอมสามารถเลื่อนไหลได้ มีจุดเดือดจุดหลอมเหลวสูงมาก นำไฟฟ้าได้ดี แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะนำไฟฟ้าได้น้อยลง มีความวาวเมื่อกระทบกับแสง

128 ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดท้ายบทในหนังสือเรียนหน้า 126-128

129 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ คาบที่ 3 สมบัติ LiCl BeCl2 BCl3 CCl4 NCl3 Cl2O ClF m.p. 605 405 -107.3 -23 -40 -20 -154 b.p. 1350 520 12.5 76.8 71 3.8 -101 Acidity/basidity neutral acid Insol.

130 สมบัติ NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl3 SCl2 Cl2
m.p. 801 714 190* -70 -112 -78 -101 b.p. 1465 1412 182.7** 57.57 75.5 59 -34.6 Acidity/basidity neutral acid * ใช้ความดันทำให้หลอมเหลว ** ระเหิดก่อนหลอมเหลวที่ความดัน 1 บรรยากาศ

131 สมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และคาบที่ 3
Li2O BeO B2O3 CO2 N2O5 O2 OF2 m.p. >1700 2530 460 -56.6 30 -218.4 -224 b.p. 1200 3900 1860 -78.5 47 183 -145 Acidity/basidity base Insol. slightly acid

132 ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดที่ 3.1 หน้า 132
สมบัติ Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO2 Cl2O m.p. 1275 2852 2072 1723 580 -72.7 -20 b.p. - 3600 2980 2230 300 -10 3.8 Acidity/basidity base Insol. acid ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดที่ 3.1 หน้า 132

133 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่
ธาตุที่อยู่ในหมู่เดียวกัน มีแนวโน้มที่จะมีคุณสมบัติใกล้เคียงกันมาก แต่มีความแตกต่างกันใน เรื่องความเร็วในการเข้าทำปฏิกิริยา ให้นักเรียนทำการทดลองเรื่องการละลายน้ำของสารประกอบของธาตุหมู่ IA, IIA ให้นักเรียนทำการทดลองเรื่องปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA หลังจากนั้นทำแบบฝึกหัดที่ 3.2 หน้า 138

134 ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ
สมบัติ ธาตุหมู่ IA Hydrogen ธาตุหมู่ VIIA จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 7 เลขออกซิเดชันในสารประกอบ +1 +1, -1 +1,+3,+5,+7,-1 ค่า IE1(kJ/mol) 1318 EN 2.1 สถานะ ของแข็ง แก๊ส แก๊ส/ของเหลว/ของแข็ง การนำไฟฟ้า นำ ไม่นำ

135

136 ธาตุแทรนซิชัน (Transition elements)
ธาตุแทรนซิชัน เป็นธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 1 หรือ 2 เนื่องจากอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย ถูกบรรจุไว้ใน d ออร์บิทัล ในชั้นถัดเข้ามา ทำให้ขนาดของอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันหมด ภายในคาบเดียวกัน และมีขนาดอะตอมเล็กกว่าโลหะหมู่ IA, IIA การเกิดสารประกอบของโลหะทรานซิชันจะแตกต่างจากการเกิดสารประกอบของโลหะหมู่ A เนื่องจากการเกิดสารประกอบของโลหะหมู่ A เกี่ยวข้องกับเวเลนซ์อิเล็กตรอน มีการรับและให้ เวเลนซ์อิเล็กตรอน หรือมีการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน แต่ในขณะที่การเกิดสารประกอบ ของโลหะทรานซิชัน จะใช้อิเล็กตรอนที่อยู่ใน d ออร์บิทัลร่วมด้วย ซึ่งอยู่ในชั้นถัดเข้ามาจาก ชั้นเวเลนซ์ ทำให้เกิดเลขออกซิเดชันได้หลายค่า (อิเล็กตรอนที่ใช้ในการเกิดพันธะมีได้หลาย ตัว)

137 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของโครเมียมและโครเมียมไอออนที่มีเลขออกซิเดชันต่างๆ โครเมียม การจัดเรียงอิเล็กตรอน เลขออกซิเดชัน ตัวอย่างสารประกอบ Cr [Ar] 3d5 4s1 Cr+ [Ar] 3d5 4s0 +1 Cr2+ [Ar] 3d4 4s0 +2 CrO Cr3+ [Ar] 3d3 4s0 +3 CrCl3 Cr4+ [Ar] 3d2 4s0 +4 CrI4 Cr5+ [Ar] 3d1 4s0 +5 CrF5 Cr6+ [Ar] 3d0 4s0 +6 CrO3

138 สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน
สารประกอบของธาตุแทรนซิชันต่างๆ เช่น KMnO4 ประกอบด้วย K+ และ MnO4- ส่วน K3[Fe(CN)6] ประกอบด้วย K+ และ Fe(CN)63- ทั้ง MnO4- และ Fe(CN)63- จัดเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มีธาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลาง และยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือ ไอออนอื่นๆที่มาล้อมรอบด้วยพันธะ โคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ ดังนี้

139

140 ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid)
ธาตุกึ่งโลหะ เป็นธาตุที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้าได้เล็กน้อย และสามารถนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นเมื่อ อุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งแตกต่างจากธาตุโลหะ ที่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะนำไฟฟ้าได้น้อยลง ธาตุโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น อะตอมของโลหะจะเกิดการสั่น ทำให้อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ อยู่ภายในเนื้อโลหะเคลื่อนที่ได้น้อยลง โลหะจึงนำไฟฟ้าได้น้อยลง ธาตุกึ่งโลหะ เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ จะทำให้มีสมบัตินำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ดังนี้

141

142 ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Elements)
ธาตุกัมมันตรังสี คือธาตุที่สามารถแผ่รังสีออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมได้ การแผ่รังสีออกมาจาก นิวเคลียสเนื่องจากความไม่เสถียรภายในนิวเคลียส โดยปกติเกิดจากความไม่สมดุลของจำนวนโปรตอน และนิวตรอนภายในนิวเคลียส อะตอมจึงปลดปล่อยรังสีพลังงานสูงออกมาจากนิวเคลียส รังสี (ray) ที่เกิดขึ้นเป็นได้สองแบบ คือ แบบอนุภาค (particle) ซึ่งอาจมีทั้งที่มีประจุไฟฟ้า ได้แก่ อนุภาคแอลฟา (มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก) หรืออนุภาคบีตา (มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ) หรือไม่มีประจุไฟฟ้า ได้แก่ อนุภาคนิวตรอน ซึ่งอนุภาคที่ปลดปล่อยออกมานี้ยังผลให้จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเปลี่ยนไป จากเดิม ธาตุที่ปลดปล่อยรังสีออกไปแล้ว จึงกลายเป็นธาตุใหม่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) คือ พลังงานคลื่นที่ปลดปล่อยออกมาจาก นิวเคลียสที่ไม่เสถียร ที่พบได้แก่ รังสีแกมมา และรังสีเอกซ์ การปลดปล่อยรังสีประเภทนี้ นิวเคลียสของ อะตอมยังคงมีจำนวนโปรตอนเท่าเดิม ธาตุที่ปลดปล่อยรังสีออกมาจึงยังคงเป็นธาตุเดิม

143

144 การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี (radioactive decay)
การแผ่รังสีแอลฟา รังสีแอลฟา สัญลักษณ์คือ α หรือ 2 4 𝐻𝑒 ซึ่งหมายถึงนิวเคลียสของธาตุ ฮีเลียม อนุภาคแอลฟาหรือรังสีแอลฟา มีขนาดเท่ากับนิวเคลียสของฮีเลียม ซึ่งเป็นอนุภาคที่มี ขนาดใหญ่ และมีประจุไฟฟ้าเป็น +2 เมื่อปลดปล่อยออกมาจึงเคลื่อนที่ไปได้ไม่ไกลนัก เพราะสูญเสียพลังงานไปในรูปของการชนกับอนุภาคอื่นๆที่ขวางอยู่ เมื่อชนกับอนุภาคที่ขวาง อยู่ก็มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคนั้นๆ ซึ่งมีความสามารถในการ ionize สูง ธาตุที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาจะสูญเสียโปรตอนและนิวตรอนไปอย่างละ 2 อนุภาค ดังนี้ 𝑃𝑏→ 𝐻𝑔+ 2 4 𝐻𝑒

145 การแผ่รังสีบีตา เกิดกับนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอน นิวตรอนในนิวเคลียส จะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน เมื่อปลดปล่อยรังสีบีตาออกมา นิวเคลียสจะมี โปรตอนเพิ่มมา 1 อนุภาค (เลขอะตอมเพิ่มขึ้น) และอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นสลายตัวกลายเป็น รังสีบีตาแผ่ออกมาจากนิวเคลียส 𝑃𝑏→ 𝐵𝑖+ −1 0 𝑒 รังสีบีตา มีประจุเป็น -1 เหมือนกับอนุภาคของอิเล็กตรอน

146 การแผ่รังสีแกมมา เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมาก หรือไอโซโทปที่สลายตัว ให้รังสีแอลฟาหรือบีตา แต่นิวเคลียสที่เกิดใหม่ยังไม่เสถียรเพราะมีพลังงานสูง จึงเกิดการ เปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสเพื่อให้มีพลังงานต่ำลง โดยการปลดปล่อยรังสีแกมมาดังตัวอย่าง 𝑅𝑛→ 𝑅𝑛+𝞬

147 ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี (Half-life)
ครึ่งชีวิต สัญลักษณ์ t1/2 หมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวจน เหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม (การสลายตัวของกัมมันตรังสีไม่ขึ้นกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นค่า ครึ่งชีวิตเป็นค่าคงที่เฉพาะของธาตุกัมมันตรังสี)

148

149 แบบฝึกหัด จากตารางค่าครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีต่างๆ จงคำนวณค่าต่อไปนี้ มีไอโซโทปของคาร์บอน C-14 เริ่มต้นอยู่ 200 กรัม นานเท่าไรจึงจะเหลือไอโซโทป C กรัม วางบิสมัท Bi-210 ไว้ 30 วัน แล้วเหลือบิสมัทอยู่ 15 กรัม จงหาบิสมัทที่มีอยู่เริ่มต้นมีกี่ กรัม มีโพโลเนียม Po-218 เริ่มต้นอยู่ 100 กรัม เมื่อผ่านไปแล้ว 15 นาที จะเหลืออยู่กี่กรัม ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดที่ 3.4 ในหนังสือเรียนหน้า

150 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Nuclear Fission)
ปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction) เกิดจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุ กัมมันตรังสี กระตุ้นให้ธาตุกัมมันตรังสีเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน แล้วระหว่างที่เกิดการแตกตัวของ นิวเคลียสนั้น มีการปลดปล่อยอนุภาคนิวตรอนออกมาอีก ซึ่งอนุภาคนิวตรอนก็จะไปกระตุ้นให้นิวเคลียส ของธาตุกัมมันตรังสีอื่นๆเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันต่อไป ขณะเกิดปฏิกิริยาจะให้พลังงานความร้อน ออกมามหาศาล นำไปใช้ประโยชน์ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และการทำระเบิดปรมาณู เป็นต้น

151 นิวตรอน

152 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear fusion)
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เกิดจากนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดเล็ก เกิดการรวมตัวกันกลายเป็น นิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ระหว่างที่เกิดปฏิกิริยา มวลที่สูญหายไปบางส่วนจะสลายกลายเป็น พลังงานความร้อน ซึ่งปริมาณพลังงานความร้อนเทียบกับมวลของสารตั้งต้น ของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน มากกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันอย่างน้อย 3 เท่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันบนดวงอาทิตย์ เกิดจากอะตอมของไฮโดรเจนรวมตัวกันเกิดเป็นฮีเลียม แล้ว ปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา

153

154 ให้นักเรียนแบ่งกลุ่มทำรายงานเรื่อง ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
ได้แก่ ธาตุอะลูมิเนียม แคลเซียม ทองแดง โครเมียม เหล็ก ไอโอดีน ไนโตรเจน ออกซิเจน ฟอสฟอรัส ซิลิกอน สังกะสี เรเดียม โดยแบ่งเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3 ธาตุ พร้อมนำเสนอหน้าชั้น เรียน ให้นักเรียนทำแบบฝึกหัดท้ายบทในหนังสือเรียน หน้า