ธาตุ (Element)
ธาตุ (Element) คือ สารบริสุทธิ์ที่ประกอบไปด้วยธาตุหรือสารชนิดเดียวและไม่สามารถแยกหรือสลายออกเป็นสารอื่นได้ ธาตุมีทั้งสถานะที่เป็น
ของแข็ง เช่น ธาตุสังกะสี (Zn)และตะกั่ว (Pb), เป็นของเหลว เช่น ปรอท (Hg), เป็นก๊าซ เช่น ไนโตรเจน (N2)และฮีเลียม (He) เป็นต้น
ธาตุยังสามารถแบ่งออกเป็น โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ
ธาตุโลหะ (metal) จะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง(ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว)นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี, มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง
ได้แก่ โซเดียม (Na), เหล็ก (Fe), แคลเซียม (Ca), ปรอท (Hg), อะลูมิเนียม (Al), แมกนีเซียม (Mg) เป็นต้น
ธาตุอโลหะ (non metal) มีได้ทั้งสามสถานะ มีคุณสมบัติ เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เป็นต้น
ได้แก่ คาร์บอน (C), ฟอสฟอรัส (P), กำมะถัน (S), โบรมีน (Br), ออกซิเจน (O2), ไฮโดรเจน (H2), คลอรีน (Cl2), ฟลูออรีน (F2) เป็นต้น
ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid) ได้แก่ โบรอน (B), ซิลิคอน (Si), เป็นต้น
ตารางธาตุ (Periodic table)
ตารางที่ใช้แสดงรายชื่อธาตุเคมีคิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีตรี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) ในปี พ.ศ.
2412 จากการสังเกตว่าเมื่อนำธาตุที่รู้จักมาวางเรียงตามลำดับเลขอะตอมจะพบว่า คุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างคล้ายกัน สามารถจำแนกเป็นกลุ่มๆ ได้ ทำให้เกิดรูปแบบตารางธาตุ และพัฒนาต่อเนื่องมาจนเป็นอย่างที่เห็น ตารางธาตุเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนการสอนวิชาเคมีด้วย
ความเป็นมาของตารางธาตุ
ค.ศ.1864 จอห์น นิวแลนด์ส เรียงธาตุตามมวลอะตอม ทุกๆธาตุที่แปดจะมีสมบัติคล้ายคลึงกัน (กฎออกเตฟ) แต่ไม่คลอบคลุมธาตุที่หนักกว่า Ca
ค.ศ. 1869 ดิมิตรี้ เมนเดเลฟ (Dmitri Mendeleev) จัดธาตุตามสมบัติของสารที่มีลักษณะเป็นคาบสม่ำเสมอรวบรวมได้ 66 ธาตุ มีการจัดหมวด
หมู่ธาตุตามสมบัติได้ถูกต้องยิ่งขึ้น
มีการทำนายสมบัติของธาตุหลายชนิดที่ยังไม่ถูกค้นพบ เช่น ทำนายการมีอยู่่ของธาตุ Ga ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า Eka-aluminium ได้
การอ่านตารางธาตุ
ธาตุในแนวตั้ง แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือกลุ่ม A และ B
กลุ่ม A มี 8 หมู่ คือ IA ถึง VIIIA ดังนี้
– หมู่ IA มีชื่อว่า โลหะอัลคาไล ( alkalai metals ) มีสมบัติเป็นโลหะที่มีความว่องไวในปฏิกิริยามาก มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 ตัว
– หมู่ IIA มีชื่อว่า โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท ( alkalaine earth metals ) มีสมบัติเป็นโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 2 ตัว
– หมู่ IIIA ประกอบด้วยโลหะและอโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว
– หมู่ IVA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตัว
– หมู่ VA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว
– หมู่ VIA ตอนต้นหมู่จะมีธาตุที่มีสมบัติเป็นอโลหะ แล้วค่อย ๆ เป็นโลหะ
– หมู่ VIIA มีชื่อว่า แฮโลเจน ( Halogens ) ธาตุหมู่นี้เป็นอโลหะที่ว่องไวต่อปฏิกิริยามาก
กลุ่ม B มี 8 หมู่ คือ IB ถึง VIIIB เรียกว่า ธาตุทรานซิชัน ( Transition elements ) ได้แก่
– Lanthanide series ประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอม 57 – 71 เป็นธาตุที่หายากมาก
– Actinide series ประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอม 89 – 103 ธาตุหมู่นี้มีคุณสมบัติเป็นสารกัมมันตรังสี
ตัวอย่างวิธีการอ่านธาตุ
ตัวเลขบนมุมซ้ายด้านบน คือ จำนวนโปรตอนภายในอะตอมของธาตุหรือเลขอะตอม (Atomic Number)
สัญลักษณ์ตัวอักษรตรงกลาง คือ อักษรย่อของชื่อธาตุ (Abbreviation)
ตัวเลขด้านล่าง คือ มวลอะตอม (Atomic Mass) หรือจำนวนโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสของธาตุนั้นๆ
ขนาดอะตอม
ธาตุในหมู่เดียวกัน เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นขนาดอะตอมจะใหญ่ขึ้นเพราะเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นจะมีระดับพลังงานเพิ่มขึ้น แม้ว่าจำนวนโปรตอนจะเพิ่ม
ขึ้นด้วยก็ตามแต่แรงดึงดูดต่อเวเลนซ์อิเล็กตรอนมีน้อยจึงทำให้ขนาดใหญ่ขึ้น(การเพิ่มระดับพลังงานมีผลมากกว่าการเพิ่มจำนวนโปรตอน)
ธาตุในคาบเดียวกัน เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นขนาดอะตอมจะเล็กลง เนื่องจากธาตุในคาบเดียวกันมีจำนวนระดับพลังงานเท่ากันแต่เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น
จำนวนโปรตอนจะเพิ่มขึ้นด้วย แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นขนาดจึงลดลง
พลังงานไอออไนเซซั่น
ธาตุในหมู่เดียวกัน ค่า IE จะลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น เพราะธาตุในหมู่เดียวกันเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นขนาดของอะตอมจะ
ใหญ่ขึ้น การดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมขนาดใหญ่ซึ่งมีแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกสุดกับนิวเคลียสน้อยย่อมง่ายกว่า
การดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมเล็กที่มีแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกสุดกับนิวเคลียสมาก
ธาตุในคาบเดียวกัน ค่า IE จะเพิ่มขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น เพราะขนาดอะตอมเล็กลงการดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกสุดกับ
นิวเคลียสเพิ่มขึ้น การดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมจึงทำได้ยากขึ้นค่าพลังงานไอออไนเซชันจึงสูงขึ้น
