«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

Chapter1.indd 1 4/8/2558 16:14:39

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

ตแตกขอสอบเคม O-NET

รองศาสตราจารย ดร. สมพงศ จนทรโพธศร

รองศาสตราจารยวทศน จนทรโพธศร

ฉบบพมพท 1 พมพครงแรก กนยายน 2558

สงวนสทธตามพระราชบญญตลขสทธ พ.ศ. 2537หามท�าซ�า ดดแปลง คดลอก ลอกเลยน หรอน�าไปเผยแพรในสอทกประเภท ไมวาสวนใดสวนหนง ของหนงสอเลมน ตลอดจนหามมใหสแกนหนงสอหรอคดลอกสวนใดสวนหนงเพอสรางฐานขอมล อเลกทรอนกส นอกจากจะไดรบอนญาตเปนลายลกษณอกษรจากบรษทวทยพฒน จ�ากด

จดท�ารปเลม จดพมพ และจ�าหนายโดย

บรษทวทยพฒน จ�ากด

52/103-104 บางกะปสแควร ถนนรามค�าแหง

เขตบางกะป กรงเทพฯ 10240

โทรศพท 02 3749915 (หลายคสาย)

โทรสาร 02 3746495

ทอยอเมล contact@wphat.com

พมพท บรษทจน พบลชชง จ�ากด

90 วฒนานเวศน ซอย 5 ถนนสทธสาร แขวงสามเสนนอก เขตหวยขวาง กรงเทพฯ 10320

ราคา 160 บาท

ขอมลทางบรรณานกรมของหอสมดแหงชาต

สมพงศ จนทรโพธศร.

ตแตกขอสอบเคม O-NET.--กรงเทพฯ: วทยพฒน, 2558.

304 หนา.

1. เคม--ขอสอบและเฉลย. I. วทศน จนทรโพธศร, ผแตงรวม. II. ชอเรอง.

540.76

ISBN 978-616-7136-87-5

ทานทตองการสงซอหนงสอเลมน กรณาสอบถามหรอสงซอไดทบรษทวทยพฒน จ�ากด โทร. 02 3749915 หรอตามทอยดานบน

หากทานมขอตชม หรอค�าแนะน�าเกยวกบหนงสอหรอบรการของบรษทฯ กรณาสงจดหมายถงผจดการฝายลกคาสมพนธตามทอยดานบน หรอสงอเมลท admin@wphat.com จกเปนพระคณยง

Chapter1.indd 2 31/8/2558 13:36:26

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

หนงสอ ตแตกขอสอบเคม O-NET เลมน ผจดท�ำไดท�ำขนตำมค�ำอธบำยรำยวชำพนฐำนเคม

ม. 4-6 ตรงตำมหลกสตรแกนกลำงกำรศกษำขนพนฐำนปจจบน เพอน�ำไปใชเปนหนงสอคมอประกอบ

กำรเรยนและเตรยมตวสอบ ภำยในเลมประกอบดวย กำรสรปเนอหำทส�ำคญของแตละบทและขอสอบ

เขำมหำวทยำลยพรอมเฉลย นอกจำกนนยงมขอสอบวชำเคม O-NET เทยบเทำ ป 2549-2552

ดวย พรอมทงเฉลยค�ำตอบและแนวคดอยำงละเอยด เปนขนตอน อำนเขำใจงำย โดยเฉลยทกขอ

ทกตวเลอก

กำรฝกฝนท�ำขอสอบยอนหลงจ�ำนวนมำกจะท�ำใหผเรยนไดรแนวขอสอบ เพรำะขอสอบแตละป

เนอหำเรองเดยวกน แนวขอสอบจะคลำยกน ท�ำใหผเรยนสำมำรถวำงแผนกำรอำนหนงสอและเตรยมสอบ

ไดถกตอง กำรท�ำขอสอบเปนกำรทดสอบควำมเขำใจและทบทวนเนอหำทไดเรยนมำแลว ดงนนควรฝก

ท�ำขอสอบดวยตนเองใหไดค�ำตอบกอนแลวจงตรวจค�ำตอบจำกเฉลย ซงจะชวยใหผเรยนเขำใจเนอหำ

อยำงลกซง

ผจดท�ำไดเฉลยโดยแสดงวธคดอยำงละเอยดตำมหลกวชำทถกตอง จงหวงวำ หนงสอ ตแตกขอสอบเคม O-NET เลมนจะชวยใหผเรยนไดรบประโยชน เสรมควำมร และมทกษะทถกตองในกำร

แกปญหำโจทย ท�ำใหมควำมมนใจในกำรท�ำขอสอบมำกขน และสำมำรถท�ำขอสอบไดอยำงถกตองดวย

ควำมเขำใจ

รองศาสตราจารย ดร. สมพงศ จนทรโพธศร

รองศาสตราจารยวทศน จนทรโพธศร

คำ�นำ�

Chapter1.indd 3 31/8/2558 16:54:56

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

บทท1 ธาตและสารประกอบ 7

1.1 ววฒนาการของแบบจำาลองอะตอม 7

1.2 อนภาคมลฐานของอะตอม 10

1.3 เลขเชงอะตอม เลขมวล และไอโซโทป 10

1.4 การจดอเลกตรอนในอะตอมของธาตบางชนด 12

1.5 ตารางธาต 13

1.6 พนธะเคม 25

แนวขอสอบเขามหาวทยาลย 36

เฉลยคำาตอบแนวขอสอบเขามหาวทยาลย 50

เฉลยแนวขอสอบเขามหาวทยาลยอยางละเอยด 51

บทท2 ปฏกรยาเคม 68

2.1 สมการเคม 69

2.2 พลงงานกบการเกดปฏกรยาเคม 70

2.3 อตราการเกดปฏกรยาเคม 71

2.4 ปจจยทมผลตออตราการเกดปฏกรยา 73

2.5 ปฏกรยาเคมในชวตประจำาวน 77

แนวขอสอบเขามหาวทยาลย 85

เฉลยคำาตอบแนวขอสอบเขามหาวทยาลย 97

เฉลยแนวขอสอบเขามหาวทยาลยอยางละเอยด 98

บทท3 ปโตรเลยม 111

3.1 การเกดและแหลงปโตรเลยม 111

3.2 การแยกแกสธรรมชาต 113

3.3 การกลนนำามนดบ 116

สารบญ

Chapter1.indd 4 14/8/2558 14:53:06

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

3.4 เชอเพลงในชวตประจำ�วน 119

3.5 ก�รประหยดพลงง�น 122

แนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 125

เฉลยคำ�ตอบแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 136

เฉลยแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลยอย�งละเอยด 137

บทท4 พอลเมอร 146

4.1 พอลเมอรธรรมช�ตและพอลเมอรสงเคร�ะห 146

4.2 ก�รสงเคร�ะหพอลเมอร 146

4.3 โครงสร�งและสมบตของพอลเมอร 148

4.4 ผลตภณฑจ�กพอลเมอร 150

4.5 ผลทเกดจ�กก�รผลตและใชพอลเมอรตอสงมชวต

และสงแวดลอม 160

แนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 162

เฉลยคำ�ตอบแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 172

เฉลยแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลยอย�งละเอยด 173

บทท5 สารชวโมเลกล 183

5.1 ค�รโบไฮเดรต 183

5.2 ลพด 189

5.3 โปรตน 195

5.4 กรดนวคลอก 206

5.5 เอนไซม 211

แนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 214

เฉลยคำ�ตอบแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลย 230

เฉลยแนวขอสอบเข�มห�วทย�ลยอย�งละเอยด 231

ขอสอบเคมO-NETเทยบเทาป2549-2552 246

Chapter1.indd 5 31/8/2558 13:36:38

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

บทท 1 ธาตและสารประกอบ

1.1 ววฒนาการของแบบจ�าลองอะตอม

แมวากลองจลทรรศนอเลกตรอนทมก�าลงขยายสงมากจะชวยใหสามารถมองเหนภาพของอะตอม

ได แตยงมรายละเอยดไมเพยงพอทจะบอกชนดของสสารและสงทอยภายในอะตอมได การศกษาเกยวกบ

อะตอมจงเปนเพยงการแปลผลจากขอมลทไดจากการทดลอง แลวน�ามาสรางเปนมโนภาพหรอแบบจ�าลอง

1.1.1 แบบจ�าลองอะตอมของดอลตน

จอหน ดอลตน นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ (ค.ศ. 1766-1844) เปนคนแรกทเสนอแบบ

จ�าลองอะตอมโดยใชหลกฐานทางเคมและฟสกสเขามาประมวลแนวคดเกยวกบอะตอม ทฤษฎ

อะตอมของดอลตนมสาระส�าคญดงน

1) ธาตแตละชนดประกอบดวยอนภาคทเลกทสดเรยกวา อะตอม อะตอมไมสามารถแยก

ออกไปไดอก และไมสามารถถกสรางขนหรอท�าลายไดในระหวางเกดปฏกรยาเคม

2) อะตอมในธาตเดยวกนจะมมวลและสมบตอนๆเหมอนกน อะตอมในธาตตางชนดกนจะ

มสมบตแตกตางกน

3) สารประกอบเคมซงเกดจากอะตอมตางชนดมารวมกนนน การรวมกนของอะตอมจะ

เปนอตราสวนทเปนตวเลขลงตวอยางต�า เชน หนงอะตอมของ A ตอหนงอะตอมของ

B (AB) หรอหนงอะตอมของ A ตอสองอะตอมของ B (AB2) เปนตน

1.1.2 แบบจ�าลองอะตอมของทอมสน

ทอมสนท�าการทดลองรงสแคโทดโดยใชเทคนคสนามแมเหลกและสนามไฟฟาเขาไป

เกยวของ พบวาอตราสวนประจตอมวล (e/m) มคาคงท ซงมคาเทากบ 1.76 × 108 คลอมบ

ตอกรม

ปการศกษา

คะแนนสงสด

คะแนน

20

0

40

80

60

100

แผนภมแทงแสดงคะแนนสงสด คะแนนตำสด และคะแนนเฉลยของคะแนนสอบ O-NET วชาวทยาศาสตร ปการศกษา 2548-2552

2548 2549 2550 2551 2552 2553 2554 2555 2556 2557ปการศกษา

คะแนนเฉลย

25

30

35

40

34.0134.88 34.62

33.65

29.06

30.96

27.90

33.10

30.48

32.54

กราฟแสดงคะแนนเฉลยของคะแนนสอบ O-NET วชาวทยาศาสตรระดบชนมธยมศกษาปท 6 ปการศกษา 2548-2557

คะแนนตำสดคะแนนเฉลย

2548

98.00

0.00

34.01

2549

97.50

1.25

34.88

2550

98.75

8.75

34.62

2551

95.00

0.00

33.65

2552

91.25

1.25

29.06

Chapter1.indd 6 31/8/2558 16:05:48

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

บทท 1 ธาตและสารประกอบ

1.1 ววฒนาการของแบบจ�าลองอะตอม

แมวากลองจลทรรศนอเลกตรอนทมก�าลงขยายสงมากจะชวยใหสามารถมองเหนภาพของอะตอม

ได แตยงมรายละเอยดไมเพยงพอทจะบอกชนดของสสารและสงทอยภายในอะตอมได การศกษาเกยวกบ

อะตอมจงเปนเพยงการแปลผลจากขอมลทไดจากการทดลอง แลวน�ามาสรางเปนมโนภาพหรอแบบจ�าลอง

1.1.1 แบบจ�าลองอะตอมของดอลตน

จอหน ดอลตน นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ (ค.ศ. 1766-1844) เปนคนแรกทเสนอแบบ

จ�าลองอะตอมโดยใชหลกฐานทางเคมและฟสกสเขามาประมวลแนวคดเกยวกบอะตอม ทฤษฎ

อะตอมของดอลตนมสาระส�าคญดงน

1) ธาตแตละชนดประกอบดวยอนภาคทเลกทสดเรยกวา อะตอม อะตอมไมสามารถแยก

ออกไปไดอก และไมสามารถถกสรางขนหรอท�าลายไดในระหวางเกดปฏกรยาเคม

2) อะตอมในธาตเดยวกนจะมมวลและสมบตอนๆเหมอนกน อะตอมในธาตตางชนดกนจะ

มสมบตแตกตางกน

3) สารประกอบเคมซงเกดจากอะตอมตางชนดมารวมกนนน การรวมกนของอะตอมจะ

เปนอตราสวนทเปนตวเลขลงตวอยางต�า เชน หนงอะตอมของ A ตอหนงอะตอมของ

B (AB) หรอหนงอะตอมของ A ตอสองอะตอมของ B (AB2) เปนตน

1.1.2 แบบจ�าลองอะตอมของทอมสน

ทอมสนท�าการทดลองรงสแคโทดโดยใชเทคนคสนามแมเหลกและสนามไฟฟาเขาไป

เกยวของ พบวาอตราสวนประจตอมวล (e/m) มคาคงท ซงมคาเทากบ 1.76 × 108 คลอมบ

ตอกรม

Chapter1.indd 7 15/8/2558 0:54:04

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

8 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

และจากการทดลองรงสแคแนลหรอหลอดรงสบวกของ ออยเกน โกลดชไตน พบวา

รงสบวกประกอบดวยอนภาคทมประจไฟฟาบวก

จากขอมลทงหมดทไดท�าใหทอมสนเสนอแนวคดแบบจ�าลองอะตอม โดยเสนอวา

อะตอมมลกษณะเปนหมอกทรงกลมประจบวก มจ�านวนอเลกตรอนเทากบจ�านวนประจบวกฝงอย

จงท�าใหอะตอมมสมบตเปนกลางทางไฟฟา

1.1.3 แบบจ�ำลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

ลอรดเออรเนสต รทเทอรฟอรด (ค.ศ. 1871-1937) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ

ท�าการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองค�าในป ค.ศ. 1911 จากผลการทดลอง รทเทอรฟอรด

เสนอแบบจ�าลองอะตอมใหมดงน

อะตอมประกอบดวยโปรตอนรวมกนเปนนวเคลยสซงอยตรงกลาง นวเคลยสมขนาดเลก

มาก แตมมวลมากและมประจบวก สวนอเลกตรอนมประจลบและมมวลนอยมากวงอยรอบๆ

นวเคลยสเปนบรเวณกวาง

ภาพ 1.1 แสดงใหเหนแนวความคดโครงสรางอะตอมซงสรางเปนแบบจ�าลองอะตอม

ของดอลตน แบบจ�าลองอะตอมของทอมสน และแบบจ�าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดทมแนว

ความคดตางกน

ภาพ 1.1 เปรยบเทยบแบบจ�าลองอะตอมของดอลตน ทอมสน และรทเทอรฟอรด

1.1.4 แบบจ�ำลองอะตอมของโบร

จากการศกษาสเปกตรมของแกสไฮโดรเจน และจากทฤษฎพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟา

ของ มกซ พลงค ท�าใหโบรไดแนวความคดการจดอเลกตรอนรอบนอกนวเคลยส

โบรไดเสนอแบบจ�าลองอะตอมขนมาใหมในป ค.ศ. 1913 ดงน

อเลกตรอนเคลอนทอยรอบนวเคลยสและอยในระดบพลงงานทก�าหนดแนนอน หรอ

กลาวอกอยางวา อะตอมมระดบพลงงานของอเลกตรอน ในแตละระดบพลงงานของอเลกตรอนม

แบบจำลองอะตอมของดอลตน

แบบจำลองอะตอมของดอลตน ไมมอนภาคในอะตอมแบบจำลองอะตอมของทอมสน ประจบวกรวมกนเปนหมอก มอเลกตรอนเทากบประจบวกฝงอยแบบจำลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ประจบวกรวมกนเปนนวเคลยส มอเลกตรอนอยลอมรอบ

แบบจำลองอะตอมของทอมสน แบบจำลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

--

--

+-

-+

++

++

--

-

-

--

+++++++

Chapter1.indd 8 12/8/2558 15:29:38

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

91�1 ������าการ�อ�แบบ��าลอ�อะตอ�

คาพลงงานเฉพาะ และมหลายระดบพลงงานคลายๆกบวงจรของดาวเคราะหรอบดวงอาทตย

ระดบพลงงานของอเลกตรอนทอยใกลนวเคลยสทสดนนมพลงงานต�าสดเปนชน K และชนถดไป

เปน L, M, N, ... ตามล�าดบ ปจจบนเรยกระดบพลงงานทอยใกลนวเคลยสทสดวาระดบพลงงาน

n = 1 และเรยกระดบพลงงานทอยถดไปเปน n = 2, n = 3 ตามล�าดบ ซงตรงกบชน K, L,

M (ดในภาพ 1.2)

n เปนเลขควอนตม ซงเปนเลขบอกใหรถงระดบพลงงานหลกของแตละระดบพลงงาน

อเลกตรอน อเลกตรอนเคลอนทอยในระดบพลงงานทก�าหนด ระดบพลงงานของอเลกตรอน

มหลายระดบพลงงานซงขนอยกบระดบพลงงาน n

ภาพ 1.2 แบบจ�าลองอะตอมของโบร

1.1.5 แบบจ�ำลองอะตอมแบบกลมหมอก

ไดมการแกไขแบบจ�าลองอะตอมของโบรโดยนกฟสกสชาวฝรงเศสชอ ลย วกตอร เดอ

เบรย ในป ค.ศ. 1924 และนกฟสกสชาวออสเตรยชอ แอรวน ชเรอดงเงอร ในป ค.ศ. 1926

โดยสรางมโนภาพวา อะตอมประกอบดวยกลมหมอกของอเลกตรอนรอบนวเคลยส ดวยเหตผล

ทวาอเลกตรอนมขนาดเลกมากและเคลอนทอยางรวดเรวตลอดเวลาไปทวอะตอม นอกจากนน

อเลกตรอนเขาไปอยในระดบพลงงานยอยทเรยกวา

ออรบทล แตละออรบทลมรปรางแตกตางกนไป

จงท�าใหไมสามารถบอกต�าแหนงทแนนอนของ

อเลกตรอนได อยางไรกตาม บรเวณทกลมหมอกทบ

มโอกาสทจะพบอเลกตรอนมากกวาบรเวณทมกลม

หมอกเจอจาง (ดในภาพ 1.3)

ภาพ 1.3 แบบจ�าลองอะตอมแบบกลมหมอก

นวเคลยส

n = 6n = 5n = 4n = 3n = 2n = 1

+

พลงงานเพม

Chapter1.indd 9 12/8/2558 15:29:39

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

10 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

ปจจบนแบบจ�าลองแบบกลมหมอกยงใชไดด สามารถน�าไปใชอธบายสมบตตางๆของ

อะตอมไดมาก อยางไรกตาม ในอนาคตอาจไมมการกลาวถงแบบจ�าลองอะตอมแบบกลมหมอก

เมอนกวทยาศาสตรสามารถสรางแบบจ�าลองอะตอมใหมทสามารถอธบายโครงสรางอะตอมได

เหมาะสมและดกวา

1.2 อนภำคมลฐำนของอะตอม

จากแบบจ�าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด อะตอมประกอบดวยอนภาคอเลกตรอนและโปรตอน

อเลกตรอนกระจดกระจายอยรอบนอกนวเคลยส นวเคลยสเปนทรวมของโปรตอน และอาจถอไดวามวล

รวมของโปรตอนเปนมวลอะตอมนวเคลยสหรอมวลของอะตอม เพราะอเลกตรอนมมวลเปน 11 837, เทา

ของมวลโปรตอนจากการทดลองพบวา อะตอมของธาตอนๆ (ยกเวนอะตอมของธาตไฮโดรเจน) จะมมวลเปน

2 เทาหรอมากกวา 2 เทาของมวลโปรตอนทงหมดรวมกน ดงนนรทเทอรฟอรดจงสนนษฐานวาการ ทนวเคลยสของอะตอมมมวลรวมมากกวามวลรวมของโปรตอนประมาณ 1 เทานน อาจมอนภาคอก ชนดหนงอยในนวเคลยส และอนภาคดงกลาวควรมโปรตอนใกลเคยงกบมวลของโปรตอนและเปนกลาง ทางไฟฟา

ในป ค.ศ. 1932 นกฟสกสชาวองกฤษ เซอรเจมส แชดวก สามารถพสจนไดวาอนภาคทรทเทอรฟอรดเสนอไวนนมอยจรงและไดตงชอวานวตรอน

ทง 3 อนภาค คอ โปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน ถอไดวาเปนอนภาคมลฐานของอะตอมซงมสมบตดงแสดงในตาราง 1.1

ตาราง 1.1 อนภาคมลฐานของอะตอม

อนภาค สญลกษณ มวล (kg)มวลเปรยบเทยบกบอเลกตรอน

ประจไฟฟา (คลอมบ)

ชนดของประจไฟฟา

โปรตอน p 1.673 × 10-27 1,836 1.602 × 10-19 +1

นวตรอน n 1.674 × 10-27 1,839 0 0

อเลกตรอน e 9.107 × 10-31 1 1.602 × 10-19 -1

1.3 เลขเชงอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

จ�านวนอเลกตรอนทมอยในอะตอม หรอจ�านวนโปรตอนทมอยในนวเคลยสของอะตอมทเปนกลาง

ทางไฟฟา เรยกวา เลขเชงอะตอม ของธาตนนๆ

Chapter1.indd 10 12/8/2558 15:29:40

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

111.3 เลขเชงอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

มวลของอะตอมสวนใหญเปนมวลของนวเคลยส ซงเกดจากผลรวมของมวลโปรตอนกบมวล

นวตรอน คาผลรวมทไดเรยกวา เลขมวลธาตทมสมบตทางเคมเหมอนกน แตมมวลเชงอะตอมหรอเลขมวลตางกน เรยกวา ไอโซโทป

บางธาตมเพยงไอโซโทปเดยว เชน เบรลเลยม ฟลออรน ธาตทมไอโซโทปบางไอโซโทปเปนกมมนตรงส

เชน ไฮโดรเจนม 3 ไอโซโทป มเลขมวล 1, 2 และ 3 มชอเฉพาะวา โปรเทยม ดวทเรยม และ ทรเทยม

และมสญลกษณเปน H, D และ T ตามล�าดบ ไอโซโทปโปรเทยมมอยในธรรมชาตรอยละ 99.985

ไอโซโทปดวทเรยมมอยรอยละ 0.015 และไอโซโทปทรเทยมไดจากการสงเคราะหและเปนไอโซโทป

กมมนตรงส

ภาพ 1.4 ไอโซโทปของไฮโดรเจน

สญลกษณของธาตไอโซโทปจะบอกรายละเอยดจ�านวนอนภาคมลฐานของอะตอมซงเรยกวา

สญลกษณนวเคลยรการเขยนสญลกษณนวเคลยรเปนดงน

เขยนเลขมวลไวดานบน เขยนเลขเชงอะตอมไวดานลางของสญลกษณธาต เชน

เลขมวล

168O 12

6C 3517Cl สญลกษณธาต

เลขเชงอะตอม

ไฮโดรเจนม 3 ไอโซโทป มเลขมวลเปน 1, 2 และ 3 ตามล�าดบ และมเลขเชงอะตอม 1 สญลกษณ

นวเคลยรของไฮโดรเจนจะเปนดงน 11H, 2

1H และ 31H

คารบอนมเลขเชงอะตอม 6 มได 3 ไอโซโทป และมเลขมวลเปน 12, 13 และ 14 ตามล�าดบ

สญลกษณนวเคลยรของคารบอนจะเปนดงน 612C, 6

13C และ 614C หรออาจจะเขยนเฉพาะสญลกษณของ

ธาตกบเลขมวลอยางเดยวกคอ 12C, 13C และ 14C

โดยทวไปใชอกษร A แทนเลขมวล อกษร Z แทนเลขเชงอะตอม ดงนน

A (เลขมวล) = จ�านวนโปรตอน + จ�านวนนวตรอน Z (เลขเชงอะตอม) = จ�านวนโปรตอน A - Z (เลขมวล - เลขเชงอะตอม) = จ�านวนนวตรอน

โปรเทยม

ดวทเรยม

ทรเทยม

1 อเลกตรอน1 โปรตอน

1 อเลกตรอน1 โปรตอน1 นวตรอน 1 อเลกตรอน

1 โปรตอน2 นวตรอน

แทนอเลกตรอนแทนโปรตอนแทนนวตรอน

Chapter1.indd 11 28/8/2558 15:06:58

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

12 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

1.4 การจดอเลกตรอนในอะตอมของธาตบางชนด

จ�านวนอเลกตรอนทมไดมากทสดในแตละระดบพลงงาน มความสมพนธกบคา n (ระดบพลงงาน)

ดงน

จ�านวนอเลกตรอนทมไดมากทสดในแตละระดบพลงงาน = 2n2

เมอ n คอเลขควอนตมหรอระดบพลงงาน ซงมคาเปน 1, 2, 3, 4, ...

ระดบพลงงาน n = 1 มจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสด = 2n2 = 2 × 12 = 2

ระดบพลงงาน n = 2 มจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสด = 2 × 22 = 8

ระดบพลงงาน n = 3 มจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสด = 2 × 32 = 18

ระดบพลงงาน n = 4 มจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสด = 2 × 42 = 32

ระดบพลงงาน n = 5 มจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสด = 2 × 52 = 50

จากจ�านวนอเลกตรอนทสามารถมไดเตมทในแตละระดบพลงงาน ถารเลขเชงอะตอมของธาต

จะสามารถเขยนการจดอเลกตรอนของธาตนนๆได เชน ธาตเบรลเลยมมเลขเชงอะตอมเทากบ 4 ธาต

ฟลออรนมเลขเชงอะตอมเทากบ 9 การจดอเลกตรอนของธาตทงสองเปน 2 2 และ 2 7 ตามล�าดบ

อเลกตรอนทอยในระดบพลงงานสงสดหรออยในระดบพลงงานนอกสดของแตละธาต เรยกวา

เวเลนซอเลกตรอน ดงนนธาตเบรลเลยมจงม 2 เวเลนซอเลกตรอน และธาตฟลออรนม 7 เวเลนซ

อเลกตรอน

การจดอเลกตรอนจะตองจดอเลกตรอนในระดบพลงงานต�าสด (ระดบ K) กอน แลวจงจดใน

ระดบพลงงานสงขนไป และอเลกตรอนวงนอกตองไมเกน 8 เชน การจดอเลกตรอน 20 ธาตแรกใน

ตาราง 1.2

ตาราง 1.2 แสดงการจดอเลกตรอนของธาตตางๆ

ธาต เลขเชงอะตอมจำานวนอเลกตรอนในระดบพลงงาน

n = 1 n = 2 n = 3 n = 4

H 1 1

He 2 2

Li 3 2 1

Be 4 2 2

B 5 2 3

C 6 2 4

N 7 2 5

Chapter1.indd 12 29/7/2558 16:15:10

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

131.5 ตารางธาต

ธาต เลขเชงอะตอมจ�านวนอเลกตรอนในระดบพลงงาน

n = 1 n = 2 n = 3 n = 4

O 8 2 6

F 9 2 7

Ne 10 2 8

Na 11 2 8 1

Mg 12 2 8 2

Al 13 2 8 3

Si 14 2 8 4

P 15 2 8 5

S 16 2 8 6

Cl 17 2 8 7

Ar 18 2 8 8

K 19 2 8 8 1

Ca 20 2 8 8 2

1.5 ตารางธาต

ตารางธาตหรอตารางพรออดก เปนการน�าเอาความรเกยวกบเรองธาตทงหมดมาสรปเปนใจความ

ส�าคญในกระดาษแผนเดยว โดยการจดธาตไวเปนหมวดหม จงท�าใหสามารถรโครงสรางและสมบตตางๆ

ของธาต ตลอดจนสามารถท�านายลวงหนาไดวาธาตทพบใหมควรมสมบตอยางไร

1.5.1 การสรางตารางธาต

ในป ค.ศ. 1661 มนษยรจกธาตเพยง 13 ธาตเทานน เมอถงปลายศตวรรษท 18

มนษยรจกธาตเพมขนอก 11 ธาต เมอนกวทยาศาสตรรจกธาตมากขน จงไดมการศกษาและ

จดธาตทมสมบตคลายคลงกนไวเปนกลม ดงน

1) ป ค.ศ. 1829 โยฮนน โวลฟกง เดอเบอไรเนอร เปนคนแรกทเสนอการจดธาตออกเปน

กลม กลมละ 3 ธาต และใหชอวา ไตรแอดหรอชดสาม ตวอยางของไตรแอดเปนดงน

ตาราง 1.2 (ตอ)

Chapter1.indd 13 12/8/2558 15:30:00

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

14 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

Li, Na, K เปนไตรแอด

Ca, Sr, Ba เปนไตรแอด

Cl, Br, I เปนไตรแอด

แตละไตรแอดมสมบตทางเคมคลายคลงกน

2) ป ค.ศ. 1865 จอหน นวแลนด นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ พยายามจดธาตใหเปนรอบ

โดยเรยงตามมวลเชงอะตอม แลวจดใหธาตทมสมบตทางเคมเหมอนกนอยในแนวนอน

เดยวกนของตารางธาต ซงการจดธาตเชนนธาตทมสมบตเหมอนกนจะอยหางกน 7 ธาต

เชน ระหวางธาตฟลออรนกบธาตคลอรน หรอระหวางธาตโซเดยมกบธาตโพแทสเซยม

ซงนวแลนดตงเปนกฎออกเตฟส

ตารางธาตของนวแลนดไมเปนทยอมรบเพราะ

ก) น�าเอาธาตทมสมบตแตกตางกนไวในแถวเดยวกน โดยมไดเวนทวางไวใหกบ

ธาตทยงไมไดคนพบ

ข) นวแลนดก�าหนดเลขเชงอะตอมของธาตเอง

ค) การทนวแลนดพยายามผลกดนใหธาตอยในกฎออกเตฟส จงท�าใหเกดความ

ผดพลาดขน

3) ยลอส โลทาร ไมเออร นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน และดมทร อวาโนวช เมนเดเลเอฟ

นกวทยาศาสตรชาวรสเซยไดศกษารายละเอยดของธาตมากขน การสรางตารางธาตของ

นกวทยาศาสตรมความคลายคลงกน แตเนองจากเมนเดเลเอฟเสนอตารางธาตกอน

ไมเออร 1 ป จงใหเกยรตแกเมนเดเลเอฟ เรยกวา ตารางธาตของเมนเดเลเอฟ

ป ค.ศ. 1869 เมนเดเลเอฟเสนอตารางธาตโดยเรยงธาตตามมวลเชงอะตอมท

เพมขน จดธาตทมสมบตทางเคมคลายคลงกนไวเปนกลมในลกษณะเดยวกนกบนวแลนด

ทไดน�าเสนอลวงหนากอนเมนเดเลเอฟ 4 ป แตนกวทยาศาสตรใหความส�าคญตอตาราง

ธาตของเมนเดเลเอฟ เพราะ

ก) เมนเดเลเอฟจดธาตไวเปนหมเดยวกนบนพนฐานของธาตทมสมบตทางเคม

เหมอนกน ไมพยายามผลกดนธาตใหเขาไปอยในโครงสรางใดๆตามทก�าหนดไว

ข) เมนเดเลเอฟไดเวนต�าแหนงทวางไวใหกบธาตทจะคนพบใหม และพบวามความ

ถกตองและแมนย�า

ค) เมนเดเลเอฟสามารถท�านายธาตทจะคนพบใหมวามสมบตอยางไรไดถกตอง ซง

เปนหลกส�าคญอยางยงในการพสจนวาตารางธาตของเมนเดเลเอฟถกตอง

4) ป ค.ศ. 1914 เฮนร กวน เจฟฟรส โมสลย นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ศกษารงสท

ปลอยออกจากธาตตางๆ โดยการยงดวยอเลกตรอนและพบวาความถของรงสทปลอย

ออกจากธาตนนขนอยกบจ�านวนประจบวกหรอขนอยกบจ�านวนโปรตอนในนวเคลยสของ

ธาตนนๆ ดงนนเลขเชงอะตอมจงสามารถใชแทนล�าดบธาตบนพนฐานของความถของ

Chapter1.indd 14 12/8/2558 15:30:00

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

151.5 ตารางธาต

รงสทปลอยออกมาได การจดธาตไวเปนกลมตางๆใหตรงกนตามสมบตทคลายคลงกน

นน (ในตารางธาตของเมนเดเลเอฟมการสบเปลยนต�าแหนงธาตบางธาต) เปนการจด

โดยการเรยงตามล�าดบเลขเชงอะตอม ไมใชเปนการเรยงตามล�าดบมวลเชงอะตอม

H 1 F 8 Cl 15 Co & Ni 22 Br 29 Pd 36 I 42 Pt & Ir 50

Li 2 Na 9 K 16 Cu 23 Rb 30 Ag 37 Cs 44 Os 51

Be 3 Mg 10 Ca 17 Zn 24 Sr 31 Cd 38 Ba & V 45 Hg 52

B 4 Al 11 Cr 19 Y 25 Ce & La 33 U 40 Ta 46 Tl 53

C 5 Si 12 Ti 18 In 26 Zr 32 Sn 39 W 47 Pb 54

N 6 P 13 Mn 20 As 27 Di & Mo 34 Sb 41 Nb 49 Bi 55

O 7 S 14 Fe 21 Se 28 Rh & Ru 35 Te 43 Au 49 Th 56

ภาพ 1.5 ตารางธาตของนวแลนด

Group I Group II Group III Group IV Group V Group VI Group VII Group VIII

1 H 1

2 Li 7 Pe 9.4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19

3 Na 23 Mg 24 Al 27.3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35.5

4 K 39 Ca 40 -44 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59

Ni 59 Cu 63

5 (Cu 63) Zn 65 -68 -72 As 75 Se 78 Br 80

6 Rb 85 Sr 87 ?Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 -100 Ru 104 Rh 104

Pd 105 Ag 108

7 (Ag 108) Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 125 1127 - -

8 Cs 133 Ba 137 ?Di 138 ?Ce 140 - - - - -

9 - - - - - - - - -

10 - - ?Er 178 ?La 180 Ta 182 W 184 - Os 195 Ir 197

11 (Au 199) Hg 200 Ti 204 Pb 207 Bi 208 - - Pt 198 Au 199

12 - - - Th 231 - U 240 - - -

- -

ภาพ 1.6 ตารางพรออดกเมนเดเลเอฟ

กลาวโดยสรป ตารางพรออดกเกดจากการเรยงธาตตามเลขเชงอะตอมทเพมขน สมบต

ทางเคมและสมบตทางกายภาพของธาตเปนพรออดกฟงกชนกบเลขเชงอะตอม ธาตในหม

เดยวกนมสมบตทางเคมคลายคลงกน เปนเพราะธาตในหมเดยวกนมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอน

หรอจ�านวนอเลกตรอนในระดบวงนอกสดเทากน

Chapter1.indd 15 29/7/2558 16:15:11

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

16 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

1.5.2 พนฐานโครงสรางของตารางธาต

ตารางธาตสมยใหมสรางขนโดยการจดเปนกลมของธาตในแนวนอนและในแนวตง (ดใน

ภาพ 1.7) ธาตอยในแนวตงเรยกวา หม ธาตอยในแนวนอนเรยกวา คาบ ตารางธาตมอย

7 คาบ ล�าดบธาตเรยงจากซายมอไปยงขวามอในแนวนอนตามเลขเชงอะตอมทเพมขน

คาบแรกของตารางธาตม 2 ธาต คอ ไฮโดรเจนและฮเลยม คาบท 2 และคาบท 3

ม 8 ธาต เรมตงแตธาตลเทยมถงธาตนออน และจากธาตโซเดยมถงธาตอารกอน คาบท 4 และ

คาบท 5 ตางม 18 ธาต โดยเรมตนจากธาตโพแทสเซยมถงธาตครปทอน และจากธาตรบเดยม

ถงธาตซนอน คาบท 6 มอยดวยกน 32 ธาต โดยแบงออกเปน 2 สวน สวนแรกม 18 ธาต

สวนทสองม 14 ธาต ซงเปนธาตอยระหวางธาตแลนทานม (เลขเชงอะตอมเทากบ 57) และธาต

แฮฟเนยม (เลขเชงอะตอมเทากบ 72) กลมธาตสวนทสองนเปนกลมธาตแลนทาไนดหรอเปน

กลมธาตแรรเอรท คาบท 7 เรมตงแตธาตแฟรนเซยม (เลขเชงอะตอมเทากบ 87) ถงธาตท

คนพบในปจจบนมธาต 14 ธาตในคาบน ซงเรมตงแตธาตทอเรยม (เลขเชงอะตอมเทากบ 90)

ถงธาตลอวเรนเซยม (เลขเชงอะตอมเทากบ 103) เปนกลมธาตแอกทไนด

ตารางธาตแบงออกไปเปน 2 กลมใหญๆ คอ กลม A กบกลม B ธาตกลม A

เรยกวา ธาตเรพรเซนเททฟ ธาตกลม B อยระหวางธาตหม IIA กบ IIIA รวมกบกลมธาต

แลนทาไนดและกลมธาตแอกทไนด เรยกวา กลมธาตแทรนซชนธาตในหม IA และ IIA เปนโลหะ เฉพาะธาตหม IA เรยกวา โลหะแอลคาไล

สวนธาตหม IIA เรยกวา โลหะแอลคาไลนเอรท

ธาตในหม VIIA เปนอโลหะ เรยกวา หมธาตแฮโลเจน สวนธาตในหม VIIIA เปน

แกส เปนหมธาต แกสเฉอย หรอ แกสมตระกล

คอนไปทางขวาของตารางธาตจะมเสนหนกเปนขนบนได ธาตทางขวาของเสนหนกเปน

ธาตอโลหะ สวนทางซายของเสนเปน ธาตโลหะ ธาตทอยตดกบเสนแบงนเปน ธาตกงโลหะ

ไดแก ธาตโบรอน ซลคอน เจอรเมเนยม สารหน พลวง เทลลเรยม พอโลเนยม และแอสทาทน

จากการศกษาการจดอเลกตรอนของธาต ท�าใหสรปไดวาธาตหม A ในแตละหมม

จ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากบเลขหมธาตนนๆ เชน ธาตในหม IIA ม 2 เวเลนซอเลกตรอน

ธาตในหม VIA ม 6 เวเลนซอเลกตรอน จากการรจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนของแตละหมธาต

จงท�าใหสามารถพจารณาสตรของธาตทมารวมกนเปนสารประกอบไดอยางรวดเรว

ส�าหรบธาตในหมธาต B เลขหมธาตและจ�านวนอเลกตรอนในระดบพลงงานนอกสด

ไมมความเกยวของกน เชน ธาตในหม IVB ในระดบพลงงานนอกสดไมไดมจ�านวน 4 อเลกตรอน

แตจะมจ�านวนเพยง 2 อเลกตรอนเทานน

Chapter1.indd 16 25/8/2558 15:19:48

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

171.5 ตารางธาต

ภาพ 1.7 ตารางธาตปจจบน

การเรยกชอธาต

การเรยกชอธาตมได 2 ระบบ คอ การเรยกชอสามญกบการเรยกชอตามระบบ

IUPAC เชน ธาตท 104 นกวทยาศาสตรในสหรฐอเมรกาเรยกวา รทเทอรฟอรเดยม

(Rutherfordium) ใชสญลกษณเปน Rf สวนนกวทยาศาสตรสหภาพโซเวยตเรยกวา

เคอซาโตเวยม (Kurchatovium) ใชสญลกษณเปน Ku ชอทใชเรยกทง 2 ชอนน

เปนการเรยกชอสามญ สวนการเรยกชอตามระบบ IUPAC เรยกวา อนนลควาเดยม

(Unnilquadium) ใหสญลกษณเปน Unq เปนการเรยกชอตามภาษาละตน un = 1,

nil = 0, quad = 4 แลวลงทายดวย -ium

ธาตท 105 เรยกชอตามระบบ IUPAC วา อนนลเพนเทยม (Unnilpentium)

มสญลกษณเปน Unp ซงมาจากค�า un = 1, nil = 0, pent = 5 แลวลงทายดวย

-ium

ชอเลขตามภาษาละตนเปนดงน

0 = นล (nil) 5 = เพนต (pent)

1 = อน (un) 6 = เฮกซ (hex)

2 = ไบ (bi) 7 = เซปต (sept)

3 = ไตร (tri) 8 = ออกต (oct)

4 = ควอด (quad) 9 = เอนน (enn)

กลมธาต*แลนทาไนด

กลมธาต**แอกทไนด

Li

3

Na11

K19

Rb37

Cs 55

Fr87

Be

4

Mg12

Ca20

Sr38

Ba56

Ra88

Sc21

Y39

La57*

Ac89**

Ti22

Zr40

Hf72

Rf104

V23

Nb41

Ta73

Db105

Cr24

Mo42

W74

Sg106

Mn25

Tc43

Re75

Bh107

Fe26

Ru44

Os76

Hs108

Co27

Rh45

Ir77

Mt109

Ni28

Pd46

Pt78

Ds110

Cu29

Ag47

Au79

Rg111

Zn30

Cd48

Hg80

Cn112

B

5

Al13

Ga31

In49

Tl81

Uut113

C

6

Si14

Ge32

Sn50

Pb82

Fl114

N

7

P15

As33

Sb51

Bi83

Uup115

O

8

S16

Se34

Te52

Po84

Lv116

F

9

Cl17

Br35

I53

At85

Uus117

Ne

10

Ar18

Kr36

Xe54

Rn86

Uuo118

He2

Ce58

Pr59

Nd60

Pm61

Sm62

Eu63

Gd64

Tb65

Dy66

Ho67

Er68

Tm69

Yb70

Lu71

Th90

Pa91

U92

Np93

Pu94

Am95

Cm96

Bk97

Cf98

Es99

Fm100

Md101

No102

Lr103

Sn

50

IA1

IIA2

IIIB3

IVB4

VB5

VIB6

VIIB7 8 9 10

IB11

IIB12

IIIA13

IVA14

VA15

VIA16

VIIA17

VIIIA18

เลขเชงอะตอม โลหะอโลหะกงโลหะแกสเฉ´อย

สญลกษณ

มวลเชงอะตอม

VIIIB

H1

6.9412

22.989770

39.0983

85.4678

132.90545

(223.0197)

9.012182

24.3051

40.0784

87.62

137.3277

(226.0254)

44.955911

88.90585

138.9055

(227.0277)

47.8671

91.224

178.49

(261.1088)

50.9415

92.90638

180.9479

(262.1141)

51.9962

95.94

183.84

(266.1219)

54.938049

(97.9072)

186.207

(264.12)

55.8452

101.07

190.23

(277)

58.933201

102.90550

192.217

(268.1388)

58.6934

106.42

195.078

(281)

63.5463

107.8682

196.96655

(272)

65.409

112.412

200.59

(285)

10.8117

26.981538

69.723

114.818

204.3833

(284)

12.0108

28.0855

72.64

118.7107

207.2100

(289)

14.0067

30.973761

74.92160

121.7601

208.98038

(288)

15.9994

32.0655

78.96

127.60

(208.9824)

(292)

18.9984033

35.4532

79.904

126.90447

(209.9871)

20.1798

39.948

83.798

131.294

(222)

(294)

4.002602

140.116 140.90765 144.24 (144.9127) 150.36 151.964 157.25 158.92534 162.500 164.93032 167.259 168.93421 173.04 174.967

232.0381 231.03588 238.02891 (237.0482) (244.0642) (243.0614) (247.0704) (247.0703) (251.0796) (252.0830) (257.0951) (258.0984) (259.1010) (262.1097)

118.7107

1.00794

Chapter1.indd 17 12/8/2558 15:30:21

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

18 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

ธาตท 120 เรยกชอตามระบบ IUPAC วา อนไบนลเลยม (Unbinilium)

และมสญลกษณเปน Ubn

หมายเหต การเรยกชอตามระบบ IUPAC ใชเรยกชอธาตทมเลขเชงอะตอม

มากกวา 100 ขนไปเทานน IUPAC ยอมาจาก International Union of Pure and

Applied Chemistry

1.5.3 สมบตของธาตตามตารางธาต

ตารางธาตปจจบนเกดจากการเรยงธาตจากซายมอไปยงขวามอ ตามลกษณะการเกด

ภาวะเปนคาบ (สมบตคลายคลงกน ซ�ากนเปนชวง) โดยใชเลขเชงอะตอมเปนเกณฑ ลกษณะ

การมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากนของธาตในหมเดยวกน จงท�าใหธาตในหมเดยวกนมสมบต

ทางเคมเหมอนกน สวนธาตในคาบเดยวกนมสมบตทางเคมแตกตางกน เพราะมจ�านวนเวเลนซ

อเลกตรอนไมเทากน

กลมธาตแทรนซชน แมวาเลขก�ากบหมจะไมเทากบจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนกตาม

แตธาตทอยในหมเดยวกนจะมสมบตทางเคมคลายคลงกน เพราะมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากน

สมบตของธาตและสารประกอบของธาตในคาบท 2 และคาบท 3

ธาตในคาบท 2 ไดแก ธาต Li, Be, B, C, N, O, F และ Ne สวนธาตใน

คาบท 3 ไดแก ธาต Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl และ Ar ธาตทง 2 คาบดงกลาว

เปนธาตทมปรมาณมาก และมความส�าคญตออตสาหกรรมตางๆ นอกจากนนธาตตงแต

ล�าดบท 1 ถงล�าดบท 10 เปนองคประกอบส�าคญของสารในสงทมชวตถงรอยละ 99.25

ปฏกรยาของธาตและสารประกอบตามหม

แนวโนมปฏกรยาของธาตและสารประกอบตามหมเปนอยางไรนน ใหศกษา

ธาตในหม IA, IIA และหม VIIA เปนตวอยาง ธาตหม IA เปนโลหะแอลคาไล

ธาตหม IIA เปนโลหะแอลคาไลนเอรท และธาตหม VIIA เปนแฮโลเจน

ปฏกรยาของธาตหม IA และ IIA

ธาตหม IA ไดแก ธาตลเทยม (Li) โซเดยม (Na) โพแทสเซยม (K)

รบเดยม (Rb) ซเซยม (Cs) และแฟรนเซยม (Fr) ธาตหมนมความวองไวใน

การเกดปฏกรยาสง จงพบสารประกอบเปนจ�านวนมาก เชน สารประกอบ

ออกไซด คลอไรด ไฮดรอกไซด ฟอสเฟต คารบอเนต ซลเฟต ไนเตรต เปนตน

สารประกอบดงกลาวเปนสารประกอบไอออนก จงมจดหลอมเหลวและจดเดอด

สง สภาพการละลายในน�าจงละลายไดด และน�าไฟฟา

Chapter1.indd 18 25/8/2558 15:20:02

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

191.5 ตารางธาต

ธาตหม IIA ไดแก ธาตเบรลเลยม (Be) แมกนเซยม (Mg)

แคลเซยม (Ca) สตรอนเชยม (Sr) แบเรยม (Ba) และเรเดยม (Ra) ธาตหม

นม 2 เวเลนซอเลกตรอนและมความวองไวนอยกวาธาตหม IA สารประกอบ

มไดหลายชนดเชนเดยวกบสารประกอบของธาตหม IA เปนสารประกอบ

ไอออนก มจดหลอมเหลวและจดเดอดสง เมอละลายในน�าหรออยในสถานะ

หลอมเหลวเปนตวน�าไฟฟา

ปฏกรยาของธาตหม VIIA และVIIIA

ธาตหม VIIA ไดแก ธาตฟลออรน (F) คลอรน (Cl) โบรมน (Br)

ไอโอดน (I) และแอสทาทน (At) ธาตแฮโลเจนไมวาจะอยในสถานะใดเปน

โมเลกลอะตอมค ทอณหภมหองฟลออรนและคลอรนอยในสถานะแกส คลอรน

มสเขยวออน โบรมนเปนของเหลวสน�าตาลแดง ไอโอดนเปนผลกสมวงเขม

ธาตหมนม 7 เวเลนซอเลกตรอน โมเลกลอะตอมคของธาตหมนอะตอม

ยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนต มจดหลอมเหลวและจดเดอดต�า ในสถานะ

ของเหลวไมน�าไฟฟา ละลายในน�าไดบางแตละลายไดดในสารละลายชนด

โคเวเลนต เชน เบนซน คารบอนเตตระคลอไรด เมอคลอรนท�าปฏกรยากบน�า

ปฏกรยาเกดขนดงน

Cl2(g) + 3H2O(l) HClO(aq) + HCl(aq)

ธาตหม VIIIA ไดแก ธาตฮเลยม (He) นออน (Ne) อารกอน (Ar)

ครปทอน (Kr) ซนอน (Xe) และเรดอน (Rn) ธาตหมนม 8 เวเลนซอเลกตรอน

เปนธาตทมอะตอมเดยวและมความเฉอย ธาตหมนเปนอโลหะ ทกธาตอยใน

สถานะแกสทอณหภมหองและไมมส

ธาตแทรนซชน

ธาตแทรนซชน คอกลมธาตหม B ในตารางธาต หรอกลมธาตทอยระหวาง

ธาตหม IIA กบธาตหม IIIA ธาตกลมนมการจ�าแนกออกไปอก 2 อนกรม คอ อนกรม

แลนทาไนดกบอนกรมแอกทไนด (ดในภาพ 1.8)

Chapter1.indd 19 25/8/2558 15:20:02

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

20 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

ภาพ 1.8 ตารางธาตแสดงเฉพาะธาตแทรนซชน

ธาตแทรนซชนเหลานมทงทเกดในธรรมชาตและไดจากการสงเคราะห บางธาต

เปนธาตกมมนตรงส กลมธาตแทรนซชนมสมบตแตกตางไปจากกลมธาตอนๆ

สมบตของธาตแทรนซชน

สมบตทวไปของธาตแทรนซชน มความหนาแนน จดหลอมเหลว

จดเดอด ความรอนของการระเหย และความรอนของการเปนไอสงกวาธาตทอย

ในธาตหม IA และธาตหม IIA นอกจากนนยงมสมบตความทนแรงดงสงซง

เปนสมบตของโลหะ คาพลงงานไอออไนเซชนมคาไมแตกตางกน จงท�าใหธาต

แทรนซชนมสมบตคลายคลงกนภายในกลมธาตแทรนซชนดวยกนมากกวาธาต

หม A ทมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากน

สารประกอบของธาตแทรนซชน

สารประกอบของธาตแทรนซชนของธาตเดยวกนมไดหลายสารประกอบ

เชน ธาตโครเมยม (Cr) และธาตแมงกานส (Mn) เมอละลายในน�าใหสของ

สารตางกนออกไป

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

44Ru

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

57La

72Hf

73Ta

74W

75Re

76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

89Ac

104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Ds

111Rg

112Cn

1 2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17IA IIA

IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB

IIIA IVA VA VIA VIIA

18VIIIA

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Luอนกรมแลนทาไนด

ธาตแทรนซชน

อนกรมแอกทไนด 90Th

91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

Chapter1.indd 20 29/7/2558 16:15:14

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

211.5 ตารางธาต

ตาราง 1.3 สของสารประกอบและไอออนของธาตโครเมยมและแมงกานสในสารละลาย

สตร ชอ ส

Cr2+ โครเมยม (II) ไอออน น�ำเงน

Cr3+ โครเมยม (III) ไอออน เขยว

CrO42- โครเมตไอออน เหลอง

Cr2O72- ไดโครเมตไอออน สม

Mn2+ แมงกำนส (II) ไอออน ชมพออน

Mn(OH)3 แมงกำนส (II) ไฮดรอกไซด น�ำตำล

MnO2 แมงกำนส (IV) ออกไซด น�ำตำลด�ำ

MnO42- แมงกำเนตไอออน เขยว

MnO43- ไฮโปแมงกำเนตไอออน น�ำเงน

MnO4- เปอรแมงกำเนตไอออน มวงแดง

นอกจำกธำตโครเมยม (Cr) และธำตแมงกำนส (Mn) แลว ธำต

แทรนซชนอนๆกมลกษณะเชนเดยวกน เชน ธำตสแกนเดยม (Sc) ไทเทเนยม

(Ti) วำเนเดยม (V) นกเกล (Ni) เหลก (Fe) ทองแดง (Cu) สงกะส (Zn)

สำรประกอบของธำตแทรนซชนเปนสำรประกอบเชงซอน MnO4-,

Fe(CN)63-, Ag(NH3)2

+ ไอออนทน�ำมำกลำวถงนเปนไอออนเชงซอน สวน

โมเลกลทมไอออนเชงซอนเรยกวำ สารประกอบเชงซอน หรอ สารประกอบ

โคออรดเนชน ตวอยำงเชน KMnO4, K3Fe(CN6) เปนสำรประกอบเชงซอน

ความส�าคญของสารประกอบเชงซอน

สำรประกอบเชงซอนมบทบำทและมควำมส�ำคญเปนอยำงมำกในกำร

ด�ำรงชวตของสตวและพช นอกจำกนนยงมควำมส�ำคญในทำงอตสำหกรรม

และกระบวนกำรทำงเคมทเกยวกบกำรวเครำะหทงเชงปรมำณและเชงคณภำพ

ตวอยำงเชน

วตำมน B12 และฮมตำงเปนสำรประกอบเชงซอน มธำตแทรนซชนเปน

องคประกอบ โดยวตำมน B12 มธำต Co และฮมมธำต Fe

ในทำงอตสำหกรรมนนใชในอตสำหกรรมกำรถำยภำพ อตสำหกรรม

กำรแยกโลหะออกจำกสนแร และอตสำหกรรมพลำสตกชนดตำงๆ โดยใชเปน

ตวเรงปฏกรยำกำรผลต

Chapter1.indd 21 25/8/2558 15:20:10

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

22 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

1.5.4 สมบตความเปนโลหะและอโลหะของธาตตามตารางธาต

ควำมวองไวในกำรเกดปฏกรยำของโลหะมควำมสมพนธกบสมบตควำมเปนโลหะ คอ

โลหะทมควำมวองไวในกำรเกดปฏกรยำมำกจะมควำมเปนโลหะมำก สมบตควำมเปนโลหะของ

ธำตในคำบเดยวกนมแนวโนมลดลงจำกซำยไปขวำในตำรำงธำต (ดในภำพ 1.9)

ธำตทอยในหมเดยวกน สมบตควำมเปนโลหะของธำตทอยในหมเดยวกนจะมแนวโนม

เพมขนจำกบนลงลำงในตำรำงธำต

ส�ำหรบอโลหะ ควำมเปนอโลหะของธำตในตำรำงธำตจะมทศทำงตรงกนขำมกบควำม

เปนโลหะ กลำวคอ ในคำบเดยวกนควำมเปนอโลหะของธำตจะเพมขนจำกซำยไปขวำ เชน ธำต

ฟลออรนเปนธำตในหม VIIA มควำมเปนอโลหะมำกกวำธำตออกซเจนซงเปนธำตในหม VIA

ธำตในหมเดยวกน แนวโนมควำมเปนอโลหะจะลดลงจำกบนลงลำง เชน ธำตฟลออรน

มควำมเปนอโลหะมำกกวำธำตคลอรนทอยในคำบท 3 ซงทง 2 ธำตอยในธำตหม VIIA

เหมอนกน (ดในภำพ 1.9)

ภาพ 1.9 แนวโนมสมบตความเปนโลหะและอโลหะของธาตในตารางธาต

ธาตโลหะ เปนของแขงทอณหภมหอง (ยกเวนปรอท) มสมบตแวววำว เปนตวน�ำ

ควำมรอนและไฟฟำทด ตแผใหเปนแผนบำงๆได และดงใหเปนเสนลวดได สวนใหญโลหะม

จดเดอดและควำมหนำแนนสง โลหะทคนเคย เชน อะลมเนยม โครเมยม ทองแดง ทองค�ำ

เหลก ตะกว แมกนเซยม ปรอท นกเกล แพลทนม เงน ดบก โซเดยม ยเรเนยม ไทเทเนยม

เปนตน

สำรประกอบทเกดจำกโลหะกบโลหะนนเกดขนไดยำก แตจะเกดเปนสำรประกอบไดด

เมอรวมกบธำตอโลหะ เชน คลอรน ออกซเจน และก�ำมะถนไปเปนสำรประกอบไอออนก

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA

VIIIA

นอย

นอย

นอย

นอย

ความเปนอโลหะ

ความเปนอโลหะ

ความเปนโลหะ

ความเปนโลหะ

มาก

มาก

มาก

มาก

Chapter1.indd 22 12/8/2558 15:30:46

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

231.5 ตารางธาต

(สารประกอบทไอออนมประจ) คลอไรด ออกไซด และซลไฟด ตามล�าดบ โลหะทมความวองไว

สงจะรวมกบธาตอนๆไปเปนแรชนดตางๆในธรรมชาต สวนโลหะทมความวองไวต�าจะอยใน

สถานะอสระ เชน ทองแดง ทองค�า เงน เปนตน

ธาตอโลหะ แตกตางจากสมบตของโลหะตามทไดกลาวถงไปแลว เชน ไมแวววาว ม

จดหลอมเหลวและความหนาแนนต�า ไมน�าความรอนและไฟฟา เปนตน อโลหะอยไดหลายสถานะ

ทอณหภมหอง เชน ฟอสฟอรส ก�ามะถน ซลเนยม และไอโอดนเปนของแขง โบรมนเปนของเหลว

สวนอโลหะทเหลอเปนแกส อโลหะทไมรวมกบธาตอนในธรรมชาต ไดแก คารบอน (แกรไฟต

และเพชร) ไนโตรเจน ออกซเจน ก�ามะถน และแกสมตระกล (ฮเลยม นออน ครปทอน ซนอน

และเรดอน) อโลหะสามารถรวมกนไปเปนสารประกอบโมเลกล (สารประกอบทไอออนไมมประจ)

เชน คารบอนไดออกไซด (CO2) มเทน (CH4) บวเทน (C4H10) ซลเฟอรไดออกไซด (SO2)

ฟลออรนเปนธาตอโลหะทมความวองไวสง สามารถรวมไดกบทกธาตไปเปนสารประกอบ

ธาตกงโลหะ ไดแก ธาตโบรอน ซลคอน เจอรเมเนยม สารหน พลวง เทลลเรยม

พอโลเนยม และแอสทาทน ธาตเหลานมสมบตกงโลหะและกงอโลหะ จากภาพ 1.7 จะพบวาธาต

กงโลหะอยระหวางธาตทเปนโลหะและธาตทเปนอโลหะ (อยในต�าแหนงทเปนขนบนได) ธาต

กงโลหะบางชนด เชน โบรอน ซลคอน เจอรเมเนยม น�าไปใชเปนวตถดบส�าหรบท�าวสดกงตวน�า

ในอตสาหกรรมอเลกทรอนกส

1.5.5 ธาตกมมนตรงส

ปรากฏการณของธาตทปลอยรงสเรยกปรากฏการณนนวา กมมนตภาพรงส และธาตท

ปลอยรงสเรยกวา ธาตกมมนตรงส

ธาตกมมนตรงสสวนใหญเปนธาตทมเลขเชงอะตอมสงกวา 83 เชน 23892U 235

92U 23290Th

22290Th อยางไรกตาม ไอโซโทปของธาตเบาเปนธาตกมมนตรงสเชนเดยวกน เชน 1

2H 13H

เปนตน ธาตกมมนตรงสทกลาวถงนเรยกวา ไอโซโทปรงส หรอ เรดโอไอโซโทป นกวทยาศาสตร

เชอวาการทธาตไอโซโทปเปนกมมนตรงสนน เพราะมอตราสวนของนวตรอนตอโปรตอนไมเสถยร

ในนวเคลยสของอะตอม ดงนนธาตกมมนตรงสบางธาตจงแผรงสหลายขนตอนจนไดอตราสวน

ของนวตรอนตอโปรตอนทเสถยร ท�าใหเกดเปนอะตอมของธาตไดหลายธาต เชน การสลายตว

ของ U-238 จะมการสลายตวตอเนองกนไปเรอยๆจนได Pb-206 ทเสถยร

การแผรงสมได 3 ลกษณะ คอ

1) การแผรงสแอลฟาการแผรงสแอลฟาเกดขนเพราะธาตหนกในตารางธาตทมเลขเชงอะตอมสงกวา

83 เชน การสลายตวของธาตยเรเนยม-238 ไปเปนธาตทอเรยม-234 ปฏกรยาเคมเปน

ดงน

23892U 234

90Th + 24He (รงสแอลฟา)

Chapter1.indd 23 25/8/2558 15:20:18

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

24 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

2) การแผรงสบตากำรแผรงสบตำเปนกำรใหอเลกตรอนหรอกำรปลอย β- จะเกดกบนวเคลยสท

มสดสวนของนวตรอนมำกกวำโปรตอน นวตรอนในนวเคลยสจะปลอยไปเปนโปรตอน

และอเลกตรอน ตวอยำงเชน

4019K 40

20Ca + 0-1e

146C 14

7N + 0-1e

3) การแผรงสแกมมากำรแผรงสแกมมำเกดจำกรงสแอลฟำหรอรงสบตำของไอโซโทปของธำต

กมมนตรงสทนวเคลยสยงมพลงงำนสงหรอนวเคลยสอยในสถำนะกระตน ซงไมเสถยร

เรยกวำ เมตำสเทเบล สญลกษณเขยนเปนอกษร m อยคกบเลขมวล เชน 222mRn

เมอกลบลงมำอยในสถำนะพนจะคำยพลงงำนออกมำเปนรงสแกมมำ เชน

22688Ra 222m

86Rn + 24He

22286Rn + γ (รงสแกมมำ)

ครงหนงของธาตกมมนตรงสและการน�าไปใชประโยชน

ครงหนงของกำรสลำยตวของธำตกมมนตรงส คอ จ�ำนวนเวลำทปรมำณของ

ไอโซโทปกมมนตรงสสลำยตวไปไดครงหนงของปรมำณเดม ไอโซโทปกมมนตรงสบำง

ไอโซโทปมครงชวตสนมำก เชน เทคนเชยม-99 มครงชวต 6 ชวโมงเทำนน บำง

ไอโซโทปกมมนตรงสมครงชวตยำวมำก เชน ยเรเนยม-238 มครงชวต 4.5 ลำนป

ไอโซโทปบำงชนดสำมำรถน�ำมำใชประโยชนในดำนตำงๆได โดยเฉพำะ

ไอโซโทปกมมนตรงส เชน 14C ใชค�ำนวณหำอำยของโบรำณวตถหรออำยของซำก

ดกด�ำบรรพ และใชศกษำกลไกของกำรเกดปฏกรยำ 24Na ใชตรวจอตรำกำรไหลเวยน

ของเลอด 60Co ใหรงสแกมมำซงใชในกำรถนอมอำหำรและรกษำโรคมะเรง 131I ใช

ส�ำหรบตรวจสอบควำมผดปกตของตอมไทรอยด 32P ใชศกษำควำมตองกำรปยของพช 238U ใชค�ำนวณหำอำยของแร 198Au ใชตรวจตบและไขกระดก เปนตน

Chapter1.indd 24 12/8/2558 15:30:47

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

251.6 พนธะเคม

1.6 พนธะเคม

สารประกอบเกดจากพนธะเคม โดยพนธะเคมเปนแรงยดเหนยวระหวางอนภาคของสาร หรอเปน

แรงยดเหนยวระหวางอะตอมคหนงๆในโมเลกล แรงยดเหนยวดงกลาวเปนไดทงชนดพนธะไอออนกหรอ

พนธะโคเวเลนต

1.6.1 พนธะโคเวเลนต

โมเลกลของไฮโดรเจนเกดจากแรงยดเหนยวระหวาง 2 อะตอมของไฮโดรเจน แรง

ยดเหนยวดงกลาวเปนพนธะโคเวเลนต

การเกดพนธะโคเวเลนต

พนธะโคเวเลนตเกดจากแรงยดเหนยวภายในโมเลกล เปนพนธะทเกดขน

ระหวางไฮโดรเจน 2 อะตอม โดยเกดจากแรงไฟฟาสถตดง 2 อะตอมเขาหากน

แลวท�าใหอะตอมมพลงงานศกยต�าลง

ชนดของพนธะโคเวเลนต

ในป ค.ศ. 1924 กลเบรต นวตน ลวอส อธบายพนธะเคมวาเกดจากอะตอมน�า

เอาอเลกตรอนมารวมกนเปนคอเลกตรอนเพอเกดเปนพนธะ เชน โมเลกลของไฮโดรเจน

เกดจากอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอมน�าเอาอเลกตรอนเดยวมารวมกนเปนอเลกตรอน

คเพอเกดเปนพนธะ พนธะทเกดขนในลกษณะเชนนเรยกวา พนธะโคเวเลนต โมเลกล

ของน�าเปนอกตวอยางหนงซงเกดจากพนธะโคเวเลนต โดยไฮโดรเจนแตละอะตอมใช

1 เวเลนซอเลกตรอนไปรวมกบออกซเจน 1 อะตอมทม 6 เวเลนซอเลกตรอน ดงน

อเลกตรอนทมารวมกนเปนคเพอเกดพนธะเดยวนน เรยกวา อเลกตรอนครวมพนธะ

ธาตแฮโลเจน ออกซเจน และไนโตรเจน ตางเปนธาตอะตอมค การเกดโมเลกล

อะตอมคของธาตดงกลาวเปนดงน

741F0 + 041F7 741F741F7 หรอ F F

F ม 7 เวเลนซอเลกตรอน F แตละอะตอมม 8 อเลกตรอน

H741O7H พนธะโคเวเลนต

Chapter1.indd 25 31/8/2558 13:36:50

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡

26 บทท 1 ธาตและสารประกอบ

041O0 + 041O0 74O774O7 หรอ O O

O ม 6 เวเลนซอเลกตรอน O แตละอะตอมม 8 อเลกตรอน

041N + 041N 4N7774N หรอ N N

N ม 5 เวเลนซอเลกตรอน N แตละอะตอมม 8 อเลกตรอน

ออกซเจนแตละอะตอมใช 2 อเลกตรอนไปรวมในการเกดพนธะ หรอใช

อเลกตรอนรวมกน 2 ค พนธะทเกดขนในลกษณะเชนนเรยกวา พนธะคไนโตรเจนแตละอะตอมใช 3 อเลกตรอนไปรวมในการเกดพนธะ หรอใช

อเลกตรอนรวมกน 3 ค พนธะทเกดขนในลกษณะเชนนเรยกวา พนธะสามโมเลกลอนๆทมพนธะเดยว ไดแก โมเลกลของแอมโมเนย มเทน และไฮโดรเจน-

คลอไรด การเกดเปนโมเลกลเกดดงน

3H0 + 04%N0 H741N7H หรอ H 4N H

H

ไฮโดรเจนครบ 2 อเลกตรอน ไนโตรเจนครบ 8 อเลกตรอน

H 4H0 + 0$%C0 H7441C7H หรอ H C H

H

ไฮโดรเจนครบ 2 อเลกตรอน คารบอนครบ 8 อเลกตรอน

H0 + 041Cl7 H741Cl7 หรอ H Cl

ไฮโดรเจนครบ 2 อเลกตรอน คลอรนครบ 8 อเลกตรอน

โมเลกลอนทมพนธะค ไดแก เอทลน (C2H4) ซงโครงสรางของโมเลกลเปนดงน

H71C771C7H หรอ H C C H

H H

โมเลกลอนทมพนธะสาม ไดแก อะเซทลน (C2H2) โครงสรางของโมเลกลเปน

ดงน

H7C777C7H หรอ H C C H

การเกดพนธะโคเวเลนตของธาตในสารประกอบนน เกดจากธาตอโลหะเปน

สวนใหญ ทงน เพราะธาตอโลหะมพลงงานไอออไนเซชนสงกวาธาตโลหะจงใหอเลกตรอน

ไดยาก ดงนนเมออโลหะท�าปฏกรยากนจงไมมอะตอมใดเปนฝายใหอเลกตรอน แตจะ

เปนการน�าเอาอเลกตรอนมาใชรวมกนเกดเปนพนธะโคเวเลนตขน

H

H

H

H H

Chapter1.indd 26 29/7/2558 16:15:18

«‘∑¬æ—≤πè

μ—«Õ¬ã“ß¿“

¬„π‡≈ã¡