บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ

เนอหาทจะตองเรยนในบทท 1 อะตอมและตารางธาต

บทท อะตอมและตารางธาต

1.1 แบบจาลองอะตอม

1.1.1 แบบจาลองอะตอมของดอลตน

1.1.2 แบบจาลองอะตอมของทอมสน

1.1.3 แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

1.1.4 แบบจาลองอะตอมของโบร

1.1.5 แบบจาลองอะตอมของกลมหมอก

1.1.6 การจดอเลกตรอนในอะตอม

1.2 ตารางธาต

1.2.1 ววฒนาการของการสรางตารางธาต

1.2.2 สมบตของธาตตามหมและตามคาบ

1) ขนาดอะตอม

2) รศมไอออน

3) พลงงานไอออไนเซชน

4) อเลกโทรเนกาตวต

5) สมพรรคภาพอเลกตรอน

6) จดหลอมเหลวและจดเดอด

7) เลขออกซเดชน

อนภาคมลฐานของอะตอม

เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร

โดย อรณ หสเสม : เรยบเรยง 1

บทท อะตอมและตารางธาต

ในสมยโบราณมนกปราชญชาวกรก ชอ ดโมครตส (Democritus) เชอวา เมอยอยสารลงเรอย ๆ จะไดสวนทเลก

ทสดซงไมสามารถทาใหเลกลงกวาเดมไดอก และเรยกอนภาคขนาดเลกทสดวา อะตอม ซงคาวา "อะตอม"

(atom) เปนคาซงมาจากภาษากรกวา (atomas) แปลวา แบงแยกอกไมได

สสารทงหลายประกอบดวยอนภาค ทเลกทสด (สสารเกดจากอะตอมรวมตวกนขนนนเอง)

ในสมยนนกยงไมมเครองมอทสามารถพสจนและสนบสนนแนวความคดทแนนอนได จงทาใหไมทราบวา

อะตอมมโครงสรางเปนอยางไร จงมการเสนอใหมแบบจาลองอะตอมขน

แบบจาลองอะตอม (Atomic model) คอ ภาพทางความคดทแสดงใหเหน รายละเอยดของโครงสรางอะตอม ท

สอดคลองกบผลการทดลองตาง ๆ ซงไดแก

1.1 แบบจาลองอะตอมของดอลตน โดย จอหน ดอลตน

สาระสาคญ

ธาตประกอบดวยอนภาคเลก ๆ หลายอนภาค อนภาคเลก ๆ น เรยกวา อะตอม ซงแบงแยกไมได และทาให

สญหายไมได

อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมสมบตเหมอนกน เชน มมวลเทากน แตมสมบตตางจากอะตอมของธาตอน

สารประกอบเกดจากอะตอมของธาตมากกวาหนงชนด ทาปฏกรยาเคมในอตราสวนทเปนลงตวนอย ๆ

ลกษณะของแบบจาลองอะตอมของดอลตน

อะตอมมขนาดเลกมาก เปน ทรงกลมตน ซงเขยนเปนรปได ดงน

แบบจาลองอะตอมของดอลตน

แตตอมา มการศกษาเกยวกบอะตอมเพมขน และคนพบขอมลบางประการทไมสนบสนนแนวคดของ

จอหน ดอลตน เชน อะตอมของธาตชนดเดยวกน อาจมมวลไมเทากนกได และอะตอมสามารถแบงแยกได

เปนตน

นกวทยาศาสตรรนตอมา ไดศกษาเพมเตม และสรางแบบจาลองอะตอมขนใหม คอ เซอรโซเซฟ จอหน

ทอมสน

1. แบบจาลองอะตอม


1.2 แบบจาลองอะตอมของทอมสน โดย เซอรโจเซฟ จอหน ทอมสน ศกษาการนาไฟฟาของแกส

การนาไฟฟาของแกส

ปกตแกสเปนตวนาไฟฟาทไมด แตกนาไฟฟาได ปรากฏการณทยนยนไดวาแกสนาไฟฟาไดกคอ การเกดฟาแลบ ฟาผา

แกสนาไฟฟาไดดขน เมอแกสมความดนตา ๆ และมความตางศกยของขวไฟฟาสง ๆ

แกสนาไฟฟาได เพราะแกสสามารถแตกตวเปนไอออนบวก (โปรตอน) และไอออนลบ (อเลกตรอน) เมออยใน

สนามไฟฟาศกยสง ๆ

เซอร โจเซฟ จอหน ทอมสน (J.J Thomson) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษไดสนใจปรากฏการณทเกดขนใน

หลอดรงสแคโทด (มลกษณะ ดงรป)

ซงไดทาการทดลองเกยวกบการนาไฟฟาของแกสขนในป พ.ศ. (ค.ศ. ) ซงทาการทดลอง 3 การทดลอง

สรปผลไดดงตอไปน

การทดลองท ทดลองการนาไฟฟาของแกส (โดยใชหลอดรงสแคโทด)

วธทดลอง

บรรจแกส (แกส ประกอบดวยอะตอมของธาต) ในหลอดรงสแคโทด ทสบอากาศออกจนหมด (เปนสญญากาศ)

เจาะรทขวบวก (แอโนด) และ นาฉากเรองแสงวางขวางหลอด จากนนตอขวไฟฟาเขาเครองกาเนดไฟฟาศกยสง

ดงรป

ผลทเกดขน เหนจดสวางบนฉากเรองแสง

สรปผลการทดลอง

รงสเดนทางเปนเสนตรงจากขวแคโทด (ขวบวก) ไปยงขวแอโนด (ขวลบ)

รงสมการทะลผานอนภาคของแกส (ทะลอะตอมของแกสนนเอง) ไปปรากฏทฉากเรองแสง

ดงนน แกสสามารถนาไฟฟาไดทความตางศกยไฟฟาสง

แสดงวา อะตอมไมไดมลกษณะเปนทรงกลมตนอยางท จอหน ดอลตน เสนอแนวคดไว

ขอสงเกต รงสทเกดขน เกดจากโลหะททาแคโทด และจากแกสทบรรจในหลอดรงสแคโทด

(ขวลบ ) (ขวบวก)


การทดลองท การคนพบอเลกตรอน (ประจลบ)


เตรยมหลอดรงสแคโทดเหมอนการทดลองท 1

เจาะรทขวบวก (แอโนด) และ นาฉากเรองแสงวางขวางหลอด แตการทดลองนจะ นาสนามไฟฟา วางในแนวตง

ระหวาง ขวแอโนดกบฉากเรองแสง จากนนตอขวไฟฟาเขาเครองกาเนดไฟฟาศกยสง ดงรป

ผลทเกดขน เกดจดสวางบนฉากเรองแสงในทศเขาหาขวบวก ของสนามไฟฟา


รงสเดนทางเปนเสนตรงจากขวแคโทด (ขวบวก) ไปยงขวแอโนด (ขวลบ) และเบนเขาหาขวบวกของสนามไฟฟา

ไปปรากฏบนฉากเรองแสง ดงรป

แสดงวา รงสทเกดขน ประกอบดวยอนภาคลบ เรยกรงสนวา รงสแคโทด

ดงนน อะตอมทกชนดจะมประจลบ เปนองคประกอบ และเรยกอนภาคนวา อเลกตรอน

และยงไดหาคาอตราสวนประจตอมวล (e/m) ของอเลกตรอนโดยใชสนามแมเหลกและสนามไฟฟาชวยในการ

หา ซงไดคาประจตอมวลของอเลกตรอนเทากบ . x 108 คลอมบ ตอ กรม

การทดลองท การคนพบโปรตอน (ประจบวก)


เตรยมหลอดรงสแคโทดเหมอนการทดลองท 1 และ 2 แตเจาะรทงขวแคโทด และ แอโนด

จากนนนาฉากเรองแสงวางขวางหลอดทงสองดาน และตอขวไฟฟาเขาเครองกาเนดไฟฟาศกยสง ดงรป

ผลทเกดขน เกดจดสวางบนฉากเรองแสงทงสองดาน


เมอผานกระแสไฟฟาเขาไปในหลอดรงสแคโทดจะมอนภาคชนดหนงเคลอนทเปนเสนตรงไปในทศทางตรงกนขาม

กบการเคลอนทของรงสแคโทดผานรของ ขวแคโทด และทาใหฉากดานหลงขวแคโทดเรองแสงได

แสดงวา รงสทเกดขน ประกอบดวยอนภาคบวก

ดงนน อะตอมทกชนดจะมประจบวก เปนองคประกอบ และเรยกอนภาคนวา โปรตอน

+

-

(ขวลบ ) (ขวบวก)


จากการทดลอง 3 การทดลองของทอมสน สามารถสรป แบบจาลองอะตอมของทอมสน ดงน

1. อะตอมมลกษณะกลวง (ไมได ตน เหมอนทดอลตนบอก)

2. อะตอมประกอบดวยอนภาคโปรตอน (ประจบวก) และอนภาคลบ (ประจลบ) กระจายอยทวไปอยางสมาเสมอ

และอะตอมทเปนกลางทางไฟฟา จะมจานวนประจบวก กบประจลบเทากน ดงรป

แบบจาลองอะตอมของทอมสน

1.3 แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด โดย เซอร เออรเนสต รทเทอรฟอรด

ศกษาแบบจาลองอะตอมของทอมสน และเกดความสงสยวาอะตอมจะมโครงสรางตามแบบจาลองของทอมสนจรง

หรอไม โดยตงสมมตฐานวา

“ถาอะตอมมโครงสรางตามแบบจาลองของทอมสนจรง ดงนน เมอยงอนภาคแอลฟาซงมประจไฟฟาเปนบวก

เขาไปในอะตอม แอลฟาทกอนภาคจะทะลผานเปนเสนตรงทงหมด เนองจากอะตอมมความหนาแนนของประจบวก

และประจลบสมาเสมอเหมอนกนหมดทงอะตอม”

เพอพสจนสมมตฐานน รทเทอรฟอรดไดทาการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองคาบาง ๆ โดยมความหนาไมเกน – cm โดยมฉากสารเรองแสงรองรบ ดงรป

ปรากฏผลการทดลอง ดงน

1. อนภาคสวนมากเคลอนททะลผานแผนทองคาเปนเสนตรง

2. อนภาคสวนนอยเบยงเบนไปจากเสนตรง

3. อนภาคสวนนอยมากสะทอนกลบมาดานหนาของแผนทองคา

ถาแบบจาลองอะตอมของทอมสนถกตอง เมอยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองคาบาง ๆ น อนภาคแอลฟาควรพงทะลผาน

เปนเสนตรงทงหมดหรอเบยงเบนเพยงเลกนอย เพราะอนภาคแอลฟามประจบวกจะเบยงเบนเมอกระทบกบประจบวกท

กระจายอยในอะตอม

แตแบบจาลองอะตอมของทอมสนอธบายผลการทดลองของรทเทอรฟอรดไมได รทเทอรฟอรดจงเสนอแบบจาลอง

อะตอมขนมาใหม


สรปแบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ดงน

“อะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมโปรตอนรวมกนอยตรงกลาง นวเคลยสมขนาดเลกแตมมวลมาก และมประจ

บวก สวนอเลกตรอนซงมประจลบและมมวลนอยมากวงอยรอบ ๆ นวเคลยส”

เกดเปนแบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ดงน

แบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

ในการทดลองของรทเทอรฟอรดสรปวาอะตอมมโปรตอนและอเลกตรอนเปนองคประกอบ ดงนน การคดมวลอะตอมควรคด

จากมวลโปรตอนรวมกบมวลของอเลกตรอน แตมวลของอเลกตรอนนอยมาก การคดมวลอะตอมจงคดจากมวลโปรตอน

พบวามวลโปรตอน โปรตอนเทากบ . x 10–24 กรม หรอคดเปน หนวยมวลอะตอม ( amu = 1 atomic mass unit)

ดงนนมวลอะตอมควรมคาเทากบหรอใกลเคยงกบจานวนโปรตอน

แตจากการทดลองกลบพบวามวลอะตอมจรง ๆ มคาเปน เทาหรอมากกวา เทาของจานวนโปรตอน

ในป พ.ศ. (หรอค.ศ. ) รทเทอรฟอรดไดเสนอความเหนวานาจะมอนภาคอกชนดหนงทเปนกลางทางไฟฟาซงมมวล

ใกลเคยงกบมวลโปรตอน

ตอมาในป พ.ศ. (ค.ศ. ) เจมส แชดวก (James Chadwick) ไดคนพบอนภาคอกชนดหนง ไมมประจไฟฟา และตงชอ

วา “นวตรอน” (neutron) นวตรอนมมวลนอยกวาโปรตอนเลกนอย โดยมมวลเทากบ . x 10–24 กรม

และรทเทอรฟอรดไดเสนอวานวตรอนเปนอนภาคทอยในนวเคลยสของอะตอม

ปจจบนนกวทยาศาสตรพบวาโปรตอนและนวตรอนอดกนแนนอยในนวเคลยสยดเหนยวกนดวยแรงนวเคลยร (nuclear

force) และอนภาคทประกอบเปนนวเคลยสเรยกวา “นวคลออน” (nucleon)


อนภาคมลฐานของอะตอม ประกอบดวย

1. ประจลบ (อเลกตรอน , e- )

2. ประจบวก (โปรตอน , p)

3. ประจทเปนกลาง (นวตรอน , n )

มวลของอะตอม = มวลของนวเคลยส = มวลของโปรตอน (p) + มวลของนวตรอน (n)

เลขอะตอม = จานวนโปรตอน (p)

เลขมวล = จานวนโปรตอน (p) + จานวนนวตรอน (n)

จานวนโปรตอน (p) = จานวนอเลกตรอน (e-)

ตารางแสดงรายละเอยดอนภาคมลฐานของอะตอม

อนภาค สญลกษณ มวล (กรม) ประจไฟฟา (คลอมบ) ชนดประจไฟฟา

อเลกตรอน e- 9.109 x 10-28 1.602 x 10-19 -1

โปรตอน p 1.673 x 10-24 1.602 x 10-19 +1

นวตรอน n 1.675 x 10-24 0 0

สญลกษณนวเคลยร คอ สญลกษณของธาตทแสดงรายละเอยดของอนภาคมลฐานของอะตอมไว

โดยแสดงเลขมวลไวมมบนซาย และแสดงเลขอะตอมไวมมลางซาย ดงน

จากสญลกษณนวเคลยร จะทาใหทราบจานวนอนภาคมลฐานได

ตวอยางท 1 จงหาจานวนอนภาคมลฐานของ

จากสญลกษณนวเคลยร เลขอะตอม = จานวน p

20 = จานวน p

เลขมวล = จานวนโปรตอน (p) + จานวนนวตรอน (n)

40 = 20 + จานวนนวตรอน (n)

จานวนนวตรอน (n) = 40 - 20 = 20

ดงนน อนภาคมลฐานไดแก 1) จานวนโปรตอน เทากบ 20 โปรตอน

2) จานวนอเลกตรอน เทากบ 20 อเลกตรอน

3) จานวนนวตรอน เทากบ 20 นวตรอน

อนภาคมลฐานของอะตอม

จานะจา…

เลขอะตอม เลขมวล สญลกษณนวเคลยร ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร

เลขมวล (p + n) A

เลขอะตอม (p) Z X

40Ca 20


ตวอยางท 2 จงหาอนภาคมลฐานของ

ตวอยางท 3 จงหาอนภาคมลฐานของ

ไอโซโทป (Isotope)

ธาตชนดเดยวกน มเลขอะตอม (จานวน p ) เทากน แต เลขมวล (จานวน p + n) ตางกน

เชน ธาต H ม 3 ไอโซโทป ดงน

บางกรณจะเขยนธาตทเปนไอโซโทปกน ดงน C-12 , C-13 และ C -14

ไอโซโทน (Isotone)

ธาตตางชนดกน มเลขอะตอม (จานวน p) และเลขมวล (จานวน p+ n) ตางกน แตมจานวนนวตรอน (n) เทากน

เชน เปนไอโซโทนกบ

จานวน n = 7 จานวน n = 7

ไอโซบาร (Isobar)

ธาตตางชนดกน มเลขมวล (จานวน p + n) เทากน แต เลขเลขอะตอม (จานวน p) ตางกน

เชน เปนไอโซบารกบ

แบบฝกหด

จงจบคคาตอบตอไปนใหถกตอง

1) ไอโซโทป ………………………………………………………………………………………………….( 4 ค)

2) ไอโซโทน……………………………………………………………………………………………………..(9 ค)

…………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

3) ไอโซบาร………………………………………………………………………………………………………(3ค)

23Na 11

235U 11

12C 6

13C 6

14C 6

13C 6

14N 7

13C 6

13N 7

18A 9

19A 9

19B 10

20B 10

20C 11

21C 11

21D 12

23D 12


แบบทดสอบชดท 1

เรอง แบบจาลองอะตอมของดอลตน ทอมสน และรทเทอรฟอรด

คาชแจง ใหนกเรยนเลอกคาตอบทถกตองทสด

1. แกสนาไฟฟาไดดในสภาวะใด

ก. ความดนสง ความตางศกยตา ข. ความดนสง ความตางศกยสง

ค. ความดนตา ความตางศกยสง ง. ความดนตา ความตางศกยตา

2. ขอใดไมใชแบบจาลองอะตอมของดอลตน

ก. อะตอมมขนาดเลกแบงแยกไมได ข. อะตอมของธาตตางชนดมมวลนวตรอนเทากนได

ค. อะตอมของธาตชนดเดยวกนมสมบตเหมอนกน ง. ธาตทาปฏกรยาดวยอตราสวนเลขลงตวนอย ๆ

3. รงสแคโทดเกดจากสวนใด

ก. ขวแคโทด ค. ขวแคโทดและแกสทบรรจภายใน

ค. แกสทบรรจภายใน ง. ทงขวแคโทด ขวแอโนด และแกสทบรรจภายใน

4. ในการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองคาบาง ๆ ไดผลดงน

A. อนภาคสวนใหญทะลผานแผนทองคาไปในแนวเดม โดยไมเปลยนทศทาง

B. อนภาคสวนนอยทะลผานแผนทองคาและเบยงเบน จากแนวเดมเลกนอย

C. อนภาคสวนนอยทสดสะทอนกลบมาทาง แหลงกาเนดอนภาค

ถาเรยงลาดบอนภาคแอลฟาทวงเขาใกลนวเคลยสมากทสดไปหางนวเคลยสทสดจะเปนไปตามขอใด

ก. A , B, C ข. C , A , B ค. B , C , A ง. C , B , A

5. แบบจาลองอะตอมของทอมสนและแบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรดตางกนอยางไร

ก. ชนดของอนภาคในอะตอม ข. ตาแหนงของอนภาคในอะตอม

ค. จานวนอนภาคในอะตอม ง. ขนาดอนภาคในอะตอม

6. อนภาคมลฐานของอะตอม ไดแก

ก. โปรตอน และ อเลกตรอน ข. โปรตอน และ นวตรอน

ค. โปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน ง. นวตรอน และ อเลกตรอน

7. อเลกตรอนม e/m เทาใด

ก. 1.6 x 10–19 e/g ข. . x 108 e/g ค. 9.11 x 10–28 e/g ง. 1.675 x 109 e/g

8. A และ B เปนไอโซโทปซงกนและกน ถา A มจานวนนวตรอนในนวเคลยสเทากบ x และธาต B มจานวนอเลกตรอน

เทากบ y และมเลขมวลเทากบ z เลขมวลของธาต A และจานวนนวตรอนของธาต B มคาเทาใด ตามลาดบ

ก. x + y และ z – y ข. x + y และ y –z ค. x + y และ z + y ง. x – y และ y – z

9. ขอใดกลาวไดถกตอง

ก. แบบจาลองอะตอมคอ มโนภาพทสรางขนโดยอาศยขอมลจากการทดลอง ซงอาจถกหรอผดกได

ข. นกวทยาศาสตรทเสนอแนวความคดวาอะตอมไมเลกทสด แตยงมอเลกตรอนเลกกวา คอ ดอลตน

ค. แนวคดของดอลตนทวาอะตอมของธาตชนดเดยวกน จะมสมบตเหมอนกนปจจบนยงถกตอง

ง. เมอดอะตอมดวยกลองจลทรรศนสนามไอออน กาลงขยาย 750,000 เทาจะมองเหนอะตอมไดชดเจน

10. รทเทอรฟอรดเสนอแบบจาลองอะตอมโดยศกษาจากอะไร

ก. หลอดรงสแคโทด ข. กลมหมอกของอเลกตรอน

ค. การเผาสารเพอดสเปกตรม ง. การยงอนภาคแอลฟาเขาไปยงแผนทองคาบาง ๆ


จากแบบจาลองอะตอมของรทเทอรฟอรดทาใหทราบถงการจดโครงสรางของอนภาคตาง ๆ ในนวเคลยส

แตไมไดอธบายวาอเลกตรอนรอบนวเคลยสอยในลกษณะใด

นกวทยาศาสตรในลาดบตอมาไดหาวธทดลองเพอรวบรวมขอมลเกยวกบตาแหนงของอเลกตรอนทอยรอบนวเคลยส

วธหนงกคอ การศกษาสมบตและปรากฏการณของคลนและแสง แลวนามาสรางเปนแบบจาลอง

นกวทยาศาสตรผนน คอ นลล โบร

ดงนนกอนจะศกษาแบบจาลองอะตอมของโบร นกเรยนควรเรยนรเกยวกบคลนแมเหลกไฟฟาและพลงงานของคลน

แมเหลกไฟฟา

แสงเปนคลนแมเหลกไฟฟา มการเคลอนทแบบคลน ดงนน คลนแมเหลกไฟฟา จงมสงตอไปน

1) ความยาวคลน ( ) หมายถง ระยะทางทคลนเคลอนทครบ 1 รอบ มหนวยเปนเมตร (m) หรอนาโนเมตร (nm)

2) ความถของคลน (v) หมายถง จานวนรอบของคลนทผานจดใดจดหนงในเวลา 1 วนาท มหนวยเปนรอบตอวนาท (s-1)

หรอ เฮรตซ (Hz)

คลนแสงเปนคลนแมเหลกไฟฟาทมความถและความยาวคลนตาง ๆ กน ดงรปตอไปน

แสงทประสาทตาคนรบไดเรยกวา “แสงทมองเหนได” (visible light) ซงมความยาวคลนอยในชวง – nm

แสงในชวงคลนนประกอบดวยแสงสตาง ๆ กน ตามปกตประสาทตาของคนสามารถสมผสแสงบางชวงคลนทสองมาจาก

ดวงอาทตยได แตไมสามารถแยกเปนสตาง ๆ จงมองเหนเปนสรวมกนซงเรยกวา “แสงขาว”

เรยงลาดบความยาวคลน (มากไปนอย) คอ

คลนวทย > คลนไมโครเวฟ > แสงอนฟราเรด > แสงขาว > แสง UV > รงสเอกซ > รงสแกมมา

คลนแมเหลกไฟฟาและพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟา

ความยาวคลน

คลน 1 รอบ

มวง แดง


คอ แถบสหรอเสนสทไดจากการผานคลนแมเหลกไฟฟาผานตวแยกความยาวคลน

เชน เกรตตง อปกรณทใชศกษาเกยวกบสเปกตรม เรยกวา สเปกโทรมเตอร (spectrometer)

ถาใหแสงอาทตยซงเปนแสงขาวสองผานปรซม แสงขาวจากดวงอาทตยจะแยกออกเปนแสงสรงตอเนองกน

เรยกวา “สเปกตรมของแสงขาว”

สเปกตรมของแสงขาวเกดจากการทเมอแสงซงมความยาวคลนตาง ๆ กนผานไปยงปรซม แสงจะหกเหไดไมเทากน เกด

เปนแถบสรงตอเนองกน โดยมความยาวคลนในชวงตาง ๆ ดงน

ตารางแสดงสตาง ๆ ในแถบสเปกตรมของแสงขาว

สเปกตรม ความยาวคลน (nm)

แสงสมวง –

แสงสคราม–นาเงน –

แสงสเขยว –

แสงสเหลอง –

แสงสแสด (สม) –

แสงสแดง –

คลนแมเหลกไฟฟาทมความยาวคลนในชวงอน กเกดการหกเหได แตไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา

มกซ พลงค นกวทยาศาสตรชาวเยอรมนไดศกษาพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟา และไดขอสรปเกยวกบสมพนธระหวาง

พลงงานของคลนกบความถของคลน ดงน

ดงนน คาพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟา จงสามารถคานวณไดจากความสมพนธ ดงน

แดง

มวง

E = hV E คอ พลงงาน (หนวยจล, J)

h คอ คาคงทของพลงค มคา 6.626 x 10-34 จลวนาท

v คอ ความถของคลนแมเหลกไฟฟา (หนวยเฮรตซ, Hz)

v = c c คอ ความเรวของคลนแมเหลกไฟฟาในสญญากาศ เทากบ 2.997 x 108เมตร/วนาท

(อาจใช 3.0 x 108เมตร/วนาท)

คอ ความยาวคลน

v คอ ความถของคลนแมเหลกไฟฟา (หนวยเฮรตซ, Hz)

E = hV = hc

สเปกตรม (spectrum) โดย อรณ หสเสม : เรยบเรยง 11

แบบฝกหดการคานวณคาพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟา

1. เสนสเปกตรมสแดงของโพแทสเซยมมความถ 3.91 x 1014 Hz จะมความยาวคลนเปนเทาใด

2. เสนสเปกตรมเสนหนงของธาตซเซยมมความยาวคลน 456 nm ความถของสเปกตรมเสนนมคาเทาใด และปรากฏเปนสใด

3. คลนแมเหลกไฟฟาทมความถ 8.5 x 104 Hz จะมพลงงานและความยาวคลนเทาใด


บท

โรเบรต บนเซน และ กสตาฟ ครชฮอฟฟ นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน ไดประดษฐสเปกโทรสโคปซงเปนอปกรณทใชใน

การศกษาสเปกตรม ทไดจากการเผาสารประกอบทมธาตเปนองคประกอบ

เพอนาสเปกตรมทไดมาระบวาสารประกอบนนมธาตใดเปนองคประกอบ

สเปกตรมของธาตโลหะ

สรป สารประกอบของโลหะชนดเดยวกนจะใหสเปลวไฟสเดยวกน และไดเสนสเปกตรมซงเปนแบบเฉพาะ

นนคอ มสและตาแหนงของเสนสเปกตรมเหมอนกน ดงตวอยางในตารางตอไปน

ตารางแสดงสของเปลวทเกดจากการเผาสารประกอบ

สารประกอบ สของเปลวไฟ

ลเทยม (Li) สแดง

โซเดยม (Na) สเหลอง

โพแทสเซยม (K) สมวง

ซเซยม (Cs) สฟา

แคลเซยม (Ca) สแดงอฐ

แบเรยม (Ba) สเขยวแกมเหลอง

ทองแดง (Cu) สเขยว

สารประกอบตางชนดกน แตมโลหะชนดเดยวกนเปนองคประกอบ จะใหสเปลวไฟและเสนสเปกตรมเหมอนกน

เชน NaCl CuCl2

Na2SO4 CuSO4

การทสารประกอบของโลหะตางชนดกน มสของสเปกตรม และตาแหนงของเสนสเปกตรมตางกนเปนแถบเฉพาะของ

โลหะนน ๆ

ดงนน จงสามารถใชสของเปลวไฟและเสนสเปกตรมในการวเคราะหองคประกอบของสารได

โดยนาสารประกอบนนไปเผา แลวนาสของเปลวไฟและเสนสเปกตรมทไดเปรยบเทยบกบผลการทดลองท

นกวทยาศาสตรไดสรปไวแลว การวเคราะหสารวธนเรยกวา “Flame test”

สเปกตรมของธาตอโลหะ

ในการเผาสารประกอบทเปนอโลหะจะใหสเปกตรมในชวงทตาเรารบไมได จงมองไมเหนเสนสเปกตรม

สเปกตรมของแกส

ในการศกษาสเปกตรมของธาตทเปนแกส จะนาแกสไปบรรจหลอดแกวทมความดนตา และผานกระแสไฟฟาศกยสงเขา

ไปแทนการเผาดวยความรอน เมอแกสไดรบพลงงานไฟฟาจะปลอยแสงเปนสเปกตรมลกษณะเฉพาะของธาตนน ๆ

และธาตอโลหะบางชนดกใหแสงทตารบได เชน He , Ne , Ar เปนตน

สเปกตรมของธาต

สารประกอบทมโลหะเปนองคประกอบ จะเหนเปลวไฟทมสเฉพาะตวของโลหะนน ๆ

ทเปนองคประกอบของสารประกอบ

เผา

จะไดเปลวไฟสเขยว จะไดเปลวไฟสเหลอง


ตวอยาง เสนสเปกตรมของธาตบางชนด


สเปกตรมเกดไดอยางไร

สถานะพน (ground state)

หมายถงอะตอมทอเลกตรอนซงเคลอนทอยรอบ

นวเคลยสมพลงงานเฉพาะตวอยในระดบพลงงานตา อะตอม

ในสถานะพนจะมความเสถยรเนองจากมพลงงานตา

สถานะกระตน (excited state)

หมายถงอะตอมทไดรบพลงงานเพมขน ทาให

อเลกตรอนถกกระตนใหอยในระดบพลงงานสงขน ทสถานะ

กระตนอะตอมจะไมเสถยร เนองจากมพลงงานสง

การเกดสเปกตรมของธาตสามารถอธบายได ดงน

การเกดสเปกตรมของธาต

เมออะตอมไดรบพลงงาน เชน จากการเผา หรอ จากกระแสไฟฟา

อเลกตรอน (รอบนวเคลยส) จะเปลยนจาก สถานะพน ไปสสถานะกระตน

ทสถานะกระตน อะตอมไมเสถยร จงตองคายพลงงานออกมา

ซงพลงงานทคายออกมาอยในรปพลงงานแสง หรอคลนแมเหลกไฟฟา

เมอสองผานปรซมหรอสเปกโทรสโคป จะแยกแสงออกมา

เปนเสนสเปกตรม

การทธาตแตละชนดใหเสนสเปกตรมหลายเสน

แสดงวาอเลกตรอน(รอบนวเคลยส) มหลายระดบพลงงาน

ระดบพลงงานใกลนวเคลยสมพลงงานตา ระดบพลงงานหางนวเคลยสมพลงงานตา

(E1)

(E2)

= E2 - E1


การศกษาสเปกตรมของธาตไฮโดรเจน

นกวทยาศาสตรไดศกษาสเปกตรมของแกส เพราะวามอะตอมอยหางกน

และเลอกใชอะตอมไฮโดรเจนเนองจากม อเลกตรอน

พบวา มเสนสเปกตรมทปรากฏในชวงความยาวคลนทมองเหนไดโดยมความยาวคลน , , และ nm

จากการทดลองหลายครง พบวา อะตอมของไฮโดรเจนใหเสนสเปกตรมไดหลายเสนทมลกษณะเหมอนกนทกครง

จงสรปไดวา อเลกตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนขนไปอยในสถานะกระตนทมพลงงานแตกตางกนไดหลายระดบ

คาพลงงานของเสนสเปกตรมแสดงใหเหนถงการเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอนในอะตอมจากระดบพลงงานสง

มายงระดบพลงงานตา

ตารางแสดงความยาวคลนและพลงงานของเสนสเปกตรมของธาตไฮโดรเจน

เสนสเปกตรม ความยาวคลน พลงงาน (KJ) ผลตางพลงงานของเสนสเปกตรมทอยถดกน

สมวง . x 10–22 (หางนวเคลยส)

. x 10–23

สนาเงน . x 10–22

. x 10–23

สนาทะเล . x 10–22

. x 10–23

สแดง . x 10–22 (ใกลนวเคลยส)

จากขอมลในตาราง แสดงวาอะตอมของไฮโดรเจนมพลงงานหลายระดบ

และความแตกตางระหวางพลงงานของแตละระดบทอยถดไปกไมเทากน ความแตกตางของพลงงานจะมคานอยลง

เมอระดบพลงงานสงขน จากเหตผลทอธบายมานชวยใหสรปไดวา

1)

2)

3)

เมออเลกตรอนไดรบพลงงานในปรมาณทเหมาะสม

อเลกตรอนจะขนไปอยในระดบพลงงานทสงกวาระดบพลงงานเดม

แตจะอยในระดบใดขนกบปรมาณพลงงานทไดรบ

การทอเลกตรอนขนไปอยในระดบพลงงานใหมทาใหอะตอมไมเสถยร

อเลกตรอนจะกลบมาอยในระดบพลงงานทตากวา

ซงในการเปลยนตาแหนงนอเลกตรอนจะคายพลงงานออกมา

การเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอนไมจาเปนตองเปลยน

ไปยงระดบพลงงานทอยตดกนอาจมการเปลยนขามระดบได

แตเมออเลกตรอนรบพลงงานแลวจะขนไปอยระหวางระดบพลงงานไมได

จะตองขนไปอยในระดบใดระดบหนงเสมอ

ผลตางของพลงงานระหวางระดบพลงงานตาจะ มคามากกวา

ผลตางของพลงงานระหวางระดบพลงงานทสงขนไป


1.4 แบบจาลองอะตอมของโบร

(นลล โบร ไดศกษาและปรบปรงแบบจาลองของรทเทอรฟอรด โดยศกษาสเปกตรมของไฮโดรเจน)

จากความรเรองการเปลยนแปลงระดบพลงงานของอเลกตรอน และการเกดสเปกตรม

ชวยให นลส โบร นกวทยาศาสตรชาวเดนมารก สรางแบบจาลองอะตอมเพอใชอธบายพฤตกรรมของอเลกตรอน

ในอะตอมได โดยกลาววา

1) อเลกตรอนจะเคลอนทรอบนวเคลยสเปนวง (คลายวงโคจรของดาวเคราะหรอบดวงอาทตย)

2) แตละวงจะมระดบพลงงานเฉพาะตว ระดบพลงงานของอเลกตรอนทอยใกลนวเคลยสทสดซงมพลงงานตาทสด

เรยกวาระดบ K และระดบพลงงานทอยถดออกมาเรยกเปน L , M , N , … ตามลาดบ

3) ตอมาไดมการใชตวเลขแสดงถงระดบพลงงานของอเลกตรอน คอ n = 1 หมายถงระดบพลงงานท ซงอยใกล

กบนวเคลยสทสด และชนถดมาเปน n = 2 หมายถงระดบพลงงานท ตอจากนน n = 3 , 4 , . . . หมายถงระดบ

พลงงานท , และสงขนไปตามลาดบ

แบบจาลองอะตอมของโบร

แบบจาลองอะตอมของโบร พฒนามาจากการคนพบสเปกตรมของอะตอมไฮโดรเจน ซงเปนอะตอมทม อเลกตรอน

แตไมสามารถใชอธบายอะตอมทมหลายอเลกตรอนได นกวทยาศาสตรจงจาเปนตองศกษาคนควาเพมเตมเพอเสนอ

แบบจาลองอะตอมใหม

1.5 แบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก

เนองจากแบบจาลองอะตอมของโบร (Niels Bohr) มขอจากดทไมสามารถใชอธบายสเปกตรมของอะตอมทมหลาย

อเลกตรอน ได

จงมการศกษาเพมเตมจนไดขอมลทเชอวา อเลกตรอนมสมบตเปนทงอนภาคและคลน โดยเคลอนทรอบนวเคลยสใน

ลกษณะของคลนนง บรเวณทพบอเลกตรอนไดพบไดหลายลกษณะเปนรปทรงตาง ๆ ตามระดบพลงงานของอเลกตรอน

จากการใชความรทางกลศาสตรควอนตมสรางสมการขนเพอคานวณหาโอกาสทจะพบอเลกตรอนในระดบพลงงานตาง ๆ

พบวา แบบจาลองนอธบายเสนสเปกตรมไดดกวาแบบจาลองอะตอมของโบร มลกษณะ ดงน

1) อเลกตรอนมขนาดเลกมากและเคลอนทอยางรวดเรวตลอดเวลาไปทวทงอะตอม จงไมสามารถบอกตาแหนงท

แนนอนของอะตอมได

2) มโอกาสทจะพบอเลกตรอนรอบนวเคลยสบางบรเวณเทานน ทาใหสรางมโนภาพไดวาอะตอมประกอบดวยกลม

หมอกของอเลกตรอนรอบ ๆ นวเคลยส

3) บรเวณทกลมหมอกทบแสดงวาโอกาสทจะพบอเลกตรอนไดมากกวาบรเวณทมกลมหมอกจาง”

แบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก


1.6 การจดอเลกตรอนในอะตอม (Electronic configuration)

จากแบบจาลองอะตอม พบวาโปรตอนและนวตรอนอยรวมกนในนวเคลยส และมอเลกตรอนอยรอบ ๆ โดยอยในระดบ

พลงงานตาง ๆ กน

สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานได ดงน

จานวนอเลกตรอนในแตละระดบพลงงานหลกมจานวนไมเกน 2n2 เมอ n คอระดบพลงงานหลกท , , , . . .

ระดบพลงงานหลก n=1 มอเลกตรอนไมเกน อเลกตรอน




พลงงานชนนอกสด และมพลงงานสงสด เรยกวา เวเลนซอเลกตรอน (เวเลนซอเลกตรอน จะไมเกน 8)

ดงนน ระดบพลงงานหลกชนสดทาย จะไมเกน 8 เสมอ

ตองจา เวเลนซอเลกตรอน บอกใหรวา ธาตอยหมใด

จานวนระดบพลงงาน บอกใหรวา ธาตอยคาบใด

ตารางแสดงการจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก

ธาต เลขอะตอม จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงาน แสดงการจดในระดบ

พลงงานหลก 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 ,

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. การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก (shell)


เทคนคทควรรในการจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก

นกเรยนสามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของอะตอม โดยใชสามเหลยมมหศจรรย ดงน

หมายเหต จากสามเหลยมมหศจรรยน นกเรยนอาจไมจาเปนตองจา แตตองเขาใจหลกในการเขยน

ตวอยางท 1 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของ Ca

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Ca (เทากบ 20)

ดงนน Ca สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 8 2

จะเหนวา Ca มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 จงอยในหม 2

และ Ca มจานวนระดบพลงงานเทากบ 4 จงอยในคาบ 4

ตวอยางท 2 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของ B

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม B (เทากบ 5)

ดงนน B สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 3

จะเหนวา B มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 3 จงอยในหม 3

และ B มจานวนระดบพลงงานเทากบ 2 จงอยในคาบ 2

ตวอยางท 3 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของ Cl

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Cl (เทากบ 17)

ดงนน Cl สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 7

จะเหนวา Cl มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 7 จงอยในหม 7

และ Cl มจานวนระดบพลงงานเทากบ 3 จงอยในคาบ 3

เลขอะตอม

2 2

2 2 4

2 8 2 12

2 8 8 2 20

2 8 18 8 2 38

2 8 18 18 8 2 56

2 8 18 32 18 8 2 88

2 8 18 32 32 18 8 2 120


ตวอยางท 4 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของ Fe

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Fe (เทากบ 26)

ดงนน Fe สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 14 2

ตวอยางท 5 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของ Br

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Br (เทากบ 35)

ดงนน Br สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 18 7

ตวอยางท 6 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของธาตทมเลขอะตอมเทากบ 23

วธทา ธาตนสามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 11 2

ตวอยางท 7 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของธาต Pt (แพลตทนม)

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Pt (เทากบ 78)

ดงนน Pt สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 18 32 16 2

ตวอยางท 8 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของธาต Po (โพโลเนยม)

วธทา เปดตารางธาตด เลขอะตอม Pt (เทากบ 84)

ดงนน Po สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 18 32 18 6

แบบฝกหด เรอง การจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก

1. จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ของธาต S

2. จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ของธาต Mn

3. จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของธาต As

4. จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกของธาต Tc


จากการศกษาสมบตทเปนคลนของอเลกตรอน พบวาอเลกตรอนอยในระดบพลงงานหรอวง (shell) ตาง ๆ กน

ซงเรยกวาระดบพลงงานหลก และในระดบพลงงานเดยวกนยงมระดบพลงงานยอย (sub shell) ตาง ๆ อก

คอระดบพลงงานยอย s , p , d และ f โดยในแตละระดบพลงงานยอยมอเลกตรอนดงน

ระดบพลงงานหลกท (n=1) ม ระดบพลงงานยอยคอ s

ระดบพลงงานหลกท (n=2) ม 2 ระดบพลงงานยอยคอ s , p

ระดบพลงงานหลกท (n=3) ม 3 ระดบพลงงานยอยคอ s , p , d

ระดบพลงงานหลกท (n=4) ม 4 ระดบพลงงานยอยคอ s , p , d , f

ตารางแสดงระดบพลงงานยอย จานวนอเลกตรอนสงสดในระดบพลงงานยอย และในแตละระดบพลงงาน

ระดบ

พลงงานหลก

ระดบ

พลงงานยอย

จานวนออรบทล จานวนอเลกตรอนสงสด

ในแตละระดบพลงงานยอย

จานวนอเลกตรอนสงสด

ในแตละระดบพลงงาน

n = s 2 2

n = 2 s 2

8 p 6

n = 3

s 2

18 p 6

d 10

n = 4

s 2

32 p 6

d 10

f 14

ตารางแสดงจานวนออรบทล และจานวนอเลกตรอนสงสดในแตละออรบทล

ระดบพลงงานยอย จานวนออรบทล จานวนอเลกตรอน

แตละออรบทล

จานวนอเลกตรอนรวม

s 1

p 3

d 5

f 7

อเลกตรอนมการเคลอนทอยตลอดเวลา ความหนาแนนของกลมหมอกอเลกตรอนซงวดออกมาในรปของโอกาสทจะพบ

อเลกตรอน ซงเคลอนทรอบนวเคลยส จะมรปรางเปน มตทแตกตางกนซงเรยกวา ออรบทล (orbital)

2. การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย (sub-shell)


หมายถงบรเวณทมโอกาสสงทจะพบอเลกตรอน หรอบรเวณทอยของอเลกตรอน ซงมรปรางเปน มตแตกตางกน ดงน

1) S ออรบทล มความหนาแนนของอเลกตรอนรอบนวเคลยสเทากนทกทศทาง

ทาใหมองเหนวาออรบทลนมรปรางเปนทรงกลมรอบนวเคลยส (อเลกตรอนบรรจไดมากสด 2e-) ดงรป

2) P ออรบทล มความหนาแนนของอเลกตรอนรอบนวเคลยสอยในบรเวณแกน x , y , z ม 3 แบบ ไดแก

px–orbital , Pz–orbital ,Py–orbital โดยออรบทลทงสามมรปรางคลายดรมเบลล มพลงงานเทากน

แตมทศทางแตกตางกน (อเลกตรอนบรรจไดมากสด 6 e- ) ดงรป

3) d ออรบทล มความซบซอนมากกวา s-orbital และ p-orbital ม 5 แบบ ไดแก , , ,

และ (อเลกตรอนบรรจไดมากสด 10 e- ) ดงรป

4) f ออรบทล ม 7 แบบ (อเลกตรอนบรรจไดมากสด 14 e- ) ในระดบนอาจไมจาเปนตองศกษารายละเอยด f ออรบทล

มากนกกได

ออรบทล (orbital)

orbital orbital orbital


หลกการจดอเลกตรอนลงในระดบพลงงานยอย (ออรบทล)

1) ให แทนออรบทล อเลกตรอนเขยนดวยลกศร

อเลกตรอนในออรบทล จงเขยนแทนไดเปน หรอ

ในกรณทมอเลกตรอนเตมออรบทล สามารถเขยนเปน ถาเขยนเปน หรอ จะไมสอดคลองตามหลกการ

2) ตองบรรจอเลกตรอนลงในออรบทลทมพลงงานตาสด และ วางกอนเสมอ คอ 1s 2s 2p 3s . . . ตามลาดบ

เพราะจะทาใหพลงงานรวมทงหมดมคาตาสดและมความเสถยรทสด

3) อะตอมของธาตทมการบรรจอเลกตรอนเตมในทก ๆ ออรบทลทมพลงงานเทากน เรยกวา การบรรจเตม (full filled)

ถามอเลกตรอนบรรจอยเพยงครงเดยวเรยกวา การบรรจครง (half filled)

การบรรจเตมหรอบรรจครงจะทาใหอะตอมมความเสถยรมากกวาการบรรจแบบอน ๆ

1s 2s 2p

การบรรจเตม

การบรรจครง

4) ในกรณทมหลายอเลกตรอน การบรรจอเลกตรอนลงในออรบทลตาง ๆ ตามลาดบพลงงานจากตาไปสงจะเปนดงน

ตารางแสดงการจดอเลกตรอนเขาในระดบพลงงานตามลาดบ

ระดบ

พลงงาน

จานวนระดบพลงงานยอยหรอออรบทลทอยในแตละระดบพลงงาน

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

n = 5

n = 6

n = 7


ตารางแสดงระดบพลงงานยอย จานวนอเลกตรอนสงสดในระดบพลงงานยอย

และในแตละระดบพลงงาน ของ ธาตแรก

เลข

อะตอม ธาต

แผนภาพการจดอเลกตรอนในออรบทล ระดบพลงงานยอย

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

1 H 1s1

2 He 1s2

3 Li 1s22s1

4 Be 1s22s2

5 B 1s22s22p1

6 C 1s22s22p2

7 N 1s22s22p3

8 O 1s22s22p4

9 F 1s22s22p5

10 Ne 1s22s22p6

11 Na 1s22s22p6 3s1 หรอ [Ne] 3s1

12 Mg 1s22s22p6 3s2 หรอ [Ne] 3s2

13 Al 1s22s22p63s23p1

14 Si 1s22s22p63s23p2


ตารางแสดงระดบพลงงานยอย จานวนอเลกตรอนสงสดในระดบพลงงานยอย

และในแตละระดบพลงงาน ของ ธาตแรก (ตอ)

เลข

อะตอม ธาต

แผนภาพการจดอเลกตรอนในออรบทล ระดบพลงงานยอย

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

15 P 1s22s22p63s23p3

16 S 1s22s22p63s23p4

17 Cl 1s22s22p63s23p5

18 Ar 1s22s22p63s23p6

19 K 1s22s22p63s23p64s13d0

20 Ca 1s22s22p63s23p64s23d0

อเลกตรอนทอยในระดบพลงงานสงสดหรอชนนอกสดของอะตอม เรยกวา เวเลนซอเลกตรอน (valence electron)

ตวอยางท 1 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย ของธาต Cl

วธทา Cl มเลขอะตอม 17

Cl สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก ดงน 2 8 7

จะไดวา

ระดบพลงงานหลก n = 1

2

n = 2

8

n = 3

7

ระดบพลงงานยอย 1s

2s 2p

3s 3p 3d

ดงนน Cl สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยได ดงน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

ตวอยางท 2 จงจดอเลกตรอนลงในระดบพลงงานยอย ของธาต C (เลขอะตอม 6)


2

n = 2

4


2s 2p

ดงนน C สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย ไดดงน 1s2 2s2 2p2


ตวอยางท 3 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย ของธาต P (เลขอะตอม 15)

วธทา


2

n = 2

8

n = 3

5


2s 2p

3s 3p 3d

ดงนน P สามารถจดอเลกตรอนในระดบพลงงานได ดงน 1s22s22p63s23p3

ตวอยางท 4 จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของธาต Ca (เลขอะตอม 20)

ระดบ

พลงงานหลก n = 1

2

n = 2

8

n = 3

8

n = 4

2

ระดบ

พลงงานยอย

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

แบบฝกหด เรอง การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย

1) จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของธาต N

2) จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของธาต K

3) จงจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของธาต Mg


4) ธาต A B C D มการจดอเลกตรอน ดงน

ธาต A 1s22s22p6

ธาต B 1s22s22p63s23p4

ธาต C 1s22s22p63s23p64s13d0

ธาต D 1s22s22p63s23p1

4.1) ธาต A B C D มเลขอะตอมเทาใด

วธคด จาก ธาต A 1s22s22p6

เลขอะตอมธาต A เทากบ 2 + 2 + 6 = 10

ธาต B C D ใหนกเรยนทาดวยตวเอง

ธาต B

ธาต C

ธาต D

4.2) ธาต A B C มอเลกตรอนอยในระดบพลงงานใดบาง จานวนเทาใด

วธคด จากธาต A มเลขอะตอมเทากบ 10

มอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก 2 8

ธาต B C D ใหนกเรยนทาดวยตวเอง

ธาต B

ธาต C

ธาต D


ปจจบนนกวทยาศาสตรไดคนพบธาตเปนจานวนมาก ธาตเหลานนอาจมสมบตบางประการคลายกน แตกมสมบตบางประการ

แตกตางกน จงยากตอการจดจาสมบตตาง ๆ ของแตละธาตไดทงหมด

นกวทยาศาสตรจงหากฎเกณฑในการจดธาตทมสมบตคลายกนใหอยในกลมเดยวกน เพองายตอการศกษา โดยใช ตารางธาต

ตารางธาต หมายถง ตารางทนกวทยาศาสตรสรางขนมา เพอแบงธาตทมสมบตเหมอนกนออกเปนหมวดหม เพอใหงายแก

การศกษา โดยแบงธาตทงหมดออกเปนหมและคาบ ดงน

ธาตทอยในแนวดงเดยวกน เรยกวา อยใน หม เดยวกน ธาตทอยในแนวนอนเดยวกน เรยกวา อยใน คาบ เดยวกน

2.1 ววฒนาการของตารางธาต

1) ตารางธาตของเดอเบอไรเนอร (ชดสาม)

การจดตารางธาตนนเรมขนตงแตป พ.ศ. 2360 (ค.ศ. 1817) โดย โยฮนน เดอเบอไรเนอร (Johaun Dobereiner)

นกเคมชาวเยอรมน ไดนาธาตตาง ๆ ทพบในขณะนนมาจดเรยงเปนตารางธาต

โดยนาธาตตาง ๆ ทมสมบตคลายคลงกนมาจดไวในหมเดยวกน หมละ 3 ธาต เรยกวา ชดสาม

เรยงตามมวลอะตอมจากนอยไปมากในแตละหม

ธาตกลางจะมมวลอะตอมเปนคาเฉลยของมวลอะตอมของธาตทเหลออก 2 อะตอม เรยกวา กฎชดสาม (law of

triads)

เชน Na เปนธาตกลางระหวาง Li กบ K มมวลอะตอม 23 (เปนคาเฉลยของมวลอะตอม Li ซงมมวลอะตอม 7

กบธาต K มมวลอะตอม 39)

ตารางท 1 มวลอะตอมเฉลยของธาตบางกลมตามกฎชดสาม

หม 1 มวลอะตอม หม 2 มวลอะตอม

Li 7 Be 9

Na 23 Mg 24

K 39 Ca 40

เมอนากฎดงกลาวไปใชกบธาตกลมอนทมสมบตคลายคลงกน ปรากฏวาบางธาต มวลอะตอมของธาตกลางไม

เทากบคาเฉลยของมวลอะตอมของธาตทเหลอ กฎชดสามของเดอเบอไรเนอรจงไมเปนทยอมรบกนในเวลาตอมา

2. ตารางธาต

เฉลย = 7 + 39

2

เฉลย = 9 + 40 = 24.5

2


2) ตารางธาตของนวแลนด

ในป พ.ศ. 2407 (ค.ศ. 1864) จอหน นวแลนด (John Newlands) นกเคมชาวองกฤษไดพบวาเมอนาธาตตาง ๆ มา

เรยงลาดบตามมวลอะตอมจากนอยไปหามาก ใหเปนแถวตามแนวนอน สมบตของธาตจะมลกษณะคลายกนเปน

ชวง ๆ ซงลกษณะดงกลาวเกดขนทก ๆ ของธาตท 8 (ธาตท 8 มสมบตคลายธาตท 1

เชน ถาเรมตนจากธาต Li แลวเรยงลาดบมวลอะตอมไปถงธาตท 8 จะตรงกบ Na ซง Li และ Na มสมบตตาง ๆ

คลายคลงกน ดงตวอยางการจดตอไปน

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

K Ca

การจดเรยงธาตตามแนวคดของนวแลนด ใชไดถงธาตแคลเซยมเทานน กฎนจงไมสามารถอธบายไดวา เพราะเหตใด

มวลอะตอมจงเกยวของกบสมบตทคลายคลงกนของธาต ทาใหไมเปนทยอมรบในเวลาตอมา

John Alexander Reina Newlands

3) ตารางธาตของเมนเดเลเยฟ

ในระหวางป พ.ศ. 2412 - 2413 (ค.ศ. 1269 - 1270) ยลอส ไมเออร (Julius Meyer) นกวทยาศาสตรชาว

เยอรมน และดมทร เมนเดเลเยฟ (Dimitri Mendelejev) ไดศกษารายละเอยดของธาตตาง ๆ มากขน ทาใหม

ขอสงเกตเชนเดยวกนวา

ยลอส โลทาร ไมเออร (นกเคมชาวเยอรมน) Dmitri Ivanovich Mendeleev

ถาเรยงธาตตามมวลอะตอมจากนอยไปมาก จะพบวา ธาตมสมบตคลายกนเปนชวง ๆ

การคนพบสมบตน เมเดเลเอฟจงตงเปนกฎเรยกวา “กฎพรออดก” โดยไดเสนอความคดนในป พ.ศ.

2412 กอนทไมเออรจะเสนอผลงานเพยงหนงป

เพอเปนเกยรตแกเมเดเลเอฟ จงเรยกตารางนวา ตารางพรออดกของเมเดเลเอฟ


เกณฑทสาคญทเมนเดเลเอฟใชคอ

จดธาตทมสมบตคลายคลงกนทปรากฏซากนเปนชวง ๆ ใหอยในหมหรอในแนวตงเดยวกน

และพยายามเรยงลาดบมวลอะตอมจากนอยไปหามาก

ในกรณทเรยงตามมวลอะตอมแลวสมบตของธาตไมสอดคลองกน กพยายามจดใหเขาหมโดยปลอยใหชอง

วางเวนไวในตาราง

เมนเดเลเอฟคดวา ชองวางเหลานนนาจะเปนตาแหนงของธาตซงยงไมมการคนพบในขณะนน

จงไดทานายสมบตของธาตทยงไมมการคนพบไว 3 ธาต โดยใหชอวา เอคา–โบรอน , เอคา–อะลมนม , เอ

คา–ซลคอน ซงในเวลาตอมาไดมผคนพบธาตทเมเดเลเอฟไดทานายไว ซงกคอธาตสแกนเดยม

(Sc) แกลเลยม (Ga) และเจอรมเเนยม (Ge) ตามลาดบ

ตารางเปรยบเทยบสมบตของเอทา-ซลคอน กบ เจอรเมเนยม

สมบต เอคา-ซลคน

ทานายเมอ พ.ศ.

เจอรเมเนยม

ทานายเมอ พ.ศ.

มวลอะตอม 72 72.6

ความหนาแนน (g/cm3) 5.5 5.47

ส เทาเขม เทาขาว

ความหนาแนนของออกไซด (g/cm3) EsO2 = 4.7 GeO2 = 4.7

ความหนาแนนของคลอไรด(g/cm3) EsCl4 = 1.9 GeCl4 = 1.89

จดเดอดสารประกอบของคลอไรด < 100 oC 86 oC

ในการจดตารางธาตนอกจากจะใชมวลอะตอมแลว ยงใชสมบตทางเคมและทางกายภาพของสารประกอบ

อน ๆ นอกเหนอจากสารประกอบคลอไรด และออกไซดมาประกอบการพจารณาดวย

อยางไรกตามเมนเดเลเอฟไมสามารถอธบายไดวา เพราะเหตใดจงตองจดเรยงธาตตามมวลอะตอม เนองจากสมย

นนนกวทยาศาสตรยงศกษาโครงสรางของอะตอมและไอโซโทปไดไม ชดเจน

รปแสดง ตารางธาตของเมนเดเลเยฟ


นกวทยาศาสตรรนตอมาเกดแนวความคดวา ตาแหนงของธาตในตารางธาตไมนาจะขนอยกบมวลอะตอมของ

ธาต แตนาจะขนอยกบสมบตอนทมความสมพนธกบมวลอะตอม

เฮนร โมสลย นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดเสนอใหจดธาตเรยงตามเลขอะตอม เนองจากสมบตตางๆ ของธาต

มความสมพนธกบประจบวกในนวเคลยสหรอเลขอะตอมมากกวามวลอะตอม

ตารางธาตในปจจบนจงไดจดเรยงธาตตามเลขอะตอมจากนอยไปมากซงสอดคลอง กบกฎพรออดกทไดกลาว

มาแลว

4) ตารางธาตของเฮนร โมสลย

เฮนร โมสลย (Henry Moseley) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดแกไขตารางธาตของเมนเดเลเอฟใหถกตองขน

โดยพบวาเลขอะตอม หรอจานวนโปรตอนในนวเคลยสของธาต มความสมพนธกบสมบตของธาตมากกวามวล

อะตอม

ทาใหสอดคลองกบกฎพรออดกมากกวา จงสามารถสรางตารางธาตไดโดยไมตองสลบทธาตบางธาตเหมอนกรณ

การจดเรยงตามมวลอะตอม

ประมาณป พ.ศ. 2456 (ค.ศ. 1913) โมสลยจงเสนอตารางธาตใหม

โดยเรยงตามเลขอะตอมจากนอยไปหามาก

และจดธาตทมสมบตคลายคลงกนใหอยในหมเดยวกน

และกาหนดกฎตารางธาตขนใหมเปน “สมบตตาง ๆ ของธาตในตารางธาตขนอยกบเลขอะตอมของธาต”

5) ตารางธาตในปจจบน

เนองจากปจจบนนกเคมพบวา การจดเรยงตวของอเลกตรอนในอะตอมของธาตมสวนสมพนธกบสมบตตาง ๆ ของ

ธาต

กลาวคอ ถาเรยงลาดบธาตตามเลขอะตอมจากนอยไปหามาก จะพบวาธาตทมสมบตคลายคลงกนเปนชวง ๆ ตาม

ลกษณะของการจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมของธาตนน

ดงนนในปจจบนจงจดตารางธาตโดยเรยงตามเลขอะตอมจากนอยไปมาก ดงรป

รปแสดงตารางธาตในปจจบน


จากตารางธาตในรปขางตน เปนแบบทใชกนอยมากในปจจบน แบงธาตเปน

สาหรบ 2 แถวลาง เปนธาตกลมยอยทแยกมาจากหม IIIB ในคาบท 6 และ 7 เรยกธาตในกลมยอยนรวม ๆ วา

กลมธาตแลนทาไนด (เลขอะตอม 58 - 71 )

กลมธาตแอกทไนด (เลขอะตอม 90 - 103 )

นอกจากนเมอพจารณาธาตหม IIIA ไปทางขวามอ จะพบเสนหนกหรอเสนทบเปนแบบขนบนได เสนหนกนจะเปนเสน

แบงกลมธาตโลหะและอโลหะ กลาวคอ

ธาตทางขวาของเสนขนบนไดจะเปน อโลหะ

ธาตทางซายของเสนขนบนไดจะเปน โลหะ

ธาตทอยชดกบเสนขนบนได เปนธาตกงโลหะ ซงมทงสมบตของโลหะและอโลหะ เชน ธาต B , Si ,Ge ,As , Sb , Te

การตงชอธาตทคนพบใหม

จากตารางธาตในรป จะพบวามธาตอย 109 ธาต ซงยงมการคนพบธาตใหม ๆ เพมขนอกหลายธาต แตยงไมได

กาหนดสญลกษณทแนนอนไวในตารางธาต

ธาตบางธาตถกคนพบโดยนกวทยาศาสตรหลายคณะ ทาใหมชอเรยกและสญลกษณตางกน

แนวตง หรอ หม (group) ม 18 แถว หรอ 18 หม แบงเปน 2 กลมใหญ ๆ ไดแก

กลม A ม 8 หม คอ หม IA ถง VIIIA

ธาตในแตละหม ของกลม A ถามสมบตคลายกนจะมชอเรยกเฉพาะหม

ธาตหม IA เรยกวา โลหะอลคาไล (alkali metal)

ไดแก Li , Na , K , Rb , Cs , Fr

ธาตหม IIA เรยกวา โลหะอลคาไลนเอรท (alkaline earth)

ไดแก Be Mg Ca Sr Ba Ra

ธาตหม VIIA เรยกวา ธาตเฮโลเจน (halogen)

ไดแก F Cl Br I At

ธาตหมท VIIIA เรยกวา กาซเฉอย (Inert gas)

ไดแก He Ne Ar Kr Xe Rn

กลม B ม หม คอ หม IB ถง VIIIB (อยระหวางหม IIA และ IIIA)

เรยกธาตกลม B วา ธาตแทรนซชน ( หม แตม แนวตง)

แนวนอน หรอ คาบ (period) ม คาบ ซงแตละคาบอาจมจานวนธาตไมเทากน เชน

คาบท 1 ม 2 ธาต คอ H , He

คาบท 2 ม 8 ธาต คอ ตงแต Li ถง Ne

คาบท 3 ม 8 ธาต คอ ตงแต Na ถง Ar

คาบท 4 ม 18 ธาต คอ ตงแต K ถง Kr

คาบท 5 ม 18 ธาต คอ ตงแต Rb ถง Xe

คาบท 6 ม 32 ธาต คอ ตงแต Cs ถง Rn

คาบท 7 ม 19 ธาต คอ ตงแต Fr ถง Ha


ตวอยางการตงชอธาตทคนพบใหม

ยงไมมการตงหลกเกณฑ

ธาตท 104 คนพบโดยคณะนกวทยาศาสตร 2 คณะ คอ

คณะของนกวทยาศาสตรสหรฐอเมรกา ซงเรยกชอวา รทเทอรฟอรเดยม (Ratherfordium) และใชสญลกษณ Rf

ในขณะทคณะนกวทยาศาสตรสหภาพโซเวยตเรยกชอวาเคอรซาโตเวยม (Kurchatovium) ใชสญลกษณ Ku

ธาตท 105 คนพบโดยคณะนกวทยาศาสตร 2 คณะเชนเดยวกน คอ

คณะนกวทยาศาสตรสหรฐอเมรกาเรยกชอวา ฮาหเนยม (Hahnium) และใชสญลกษณ Ha

ในขณะทนกวทยาศาสตรสหภาพโซเวยตใชชอวา นลสบอหเรยม (Neilbohrium) และใชสญลกษณเปน Ns

การทคณะนกวทยาศาสตรตางคณะตงชอแตกตางกน ทาใหเกดความสบสน

มการตงหลกเกณฑ

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) ไดกาหนดระบบการตงชอขนใหม โดย

ใชกบชอธาตทมเลขอะตอมเกน 100 ขนไป

ทงนใหตงชอธาตโดยระบเลขอะตอมเปนภาษาละตน แลวลงทายดวย ium

ระบบการนบเลขในภาษาละตน เปนดงน

0 nil (นล) 5 pent (เพนท)

1 un (อน) 6 hex (เฮกซ)

2 bi (ไบ) 7 sept (เซปท)

3 tri (ไตร) 8 oct (ออกต)

4 quad (ควอด) 9 enn (เอนน)

ตวอยางเชน

ธาตท 104 ตามระบบ IUPAC อานวา อนนลควอเดยม (Unnilquadium) สญลกษณ Unq

ธาตท 105 ตามระบบ IUPAC อานวา อนนลเพนเทยม (Unnilpentium) สญลกษณ Unp

ธาตท 114 ตามระบบ IUPAC อานวา อนอนควอเดยม (Ununhexium) สญลกษณ Uuq

ธาตท 115 ตามระบบ IUPAC อานวา อนอนเพนเทยม (Unnilpentium) สญลกษณ Uup

การจดตารางธาตเปนหมเปนคาบ ทาใหศกษาสมบตตาง ๆ ของธาตไดงายขน

สามารถทานายสมบตบางประการของธาตบางธาตได กลาวคอ

ธาตทอยในหมเดยวกนจะมสมบตตาง ๆ คลาย ๆ กน

และธาตทอยในคาบเดยวกน จะมแนวโนมของการเปลยนแปลงสมบตตาง ๆ ตอเนองกนไป

ซงจะกลาวถงรายละเอยดตอไป


2.2 สมบตของธาตตามหมและตามคาบ

จากการศกษาการจดเรยงธาตในตารางธาต ชวยใหทราบวาตารางธาตในปจจบนจดธาตเปนหมและเปนคาบ โดยอาศย

สมบต บางประการทคลายกน

สมบตของธาตตามหมและตามคาบซงไดแก ขนาดอะตอม รศมไอออน พลงงาน ไอออไนเซชน อเลกโทรเนกาตวต

สมพรรคภาพอเลกตรอน จดหลอมเหลวและจดเดอด และเลขออกซเดชน

สมบตดงกลาวนจะมแนวโนมเปนอยางไรศกษาไดดงน

1) ขนาดอะตอม

ตามแบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก อเลกตรอนทอยรอบนวเคลยสจะเคลอนทตลอดเวลาดวยความเรวสงและไม

สามารถบอกตาแหนงทแนนอนรวมทงไมสามารถกาหนดขอบเขตทแนนอนของ อเลกตรอนได

นอกจากนอะตอมโดยทวไปไมอยเปนอะตอมเดยวแตจะมแรงยดเหนยวระหวาง อะตอมไวดวยกน จงเปนเรองยากท

จะวดขนาดของอะตอมทอยในภาวะอสระหรอเปนอะตอม เดยว

ในทางปฏบตจงบอกขนาดอะตอมดวยรศมอะตอม ซงมคาเทากบครงหนงของระยะหวางนวเคลยสของอะตอมทง

สองทมแรง ยดเหนยวระหวางอะตอมไวดวยกนหรอทอยชดกน

รศมอะตอมมหลายแบบซง ขนอยกบชนดของแรงทยดเหนยวระหวางอะตอม ดงตวอยาง

รศมโคเวเลนต คอระยะทางครงหนงของความยาวพนธะโคเวเลนต* ระหวางอะตอมชนดเดยวกน

ตวอยางรศมโคเวเลนต ของไฮโดรเจนและคลอรนแสดงไดดงน

ความยาวพนธะ H - H = 74 pm

รศมโคเวเลนตของ H = = 37 pm

ความยาวพนธะ Cl - Cl = 198 pm

รศมโคเวเลนตของ Cl = = 99 pm

รปแสดงรศมอะตอมของไฮโดรเจนและคลอรน

ในกรณทเปนพนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมตางชนดกนเชน CCl4 อาจหารศมอะตอมของธาตทงสอง

ในทนคอคารบอนกบคลอรนและทราบรศมอะตอมของธาตคลอรนดงตวอยาง

จากขอมลทราบวา ความยาวพนธะ C-CI = 176 pm

รศมอะตอมของ CI = 99 pm

ดงนน รศมอะตอมของ C = (176-99)

= 77 pm

C Cl

รศม C

176 pm

รศม Cl = 99 pm


รศมแวนเดอรวาลส คอระยะทางครงหนงของระยะระหวางนวเคลยสของอะตอมทอยใกลทสด

ตวอยางรศมแวนเดอรวาลสซงหาจากอะตอมของแกสเฉอย

เชน รศมอะตอมของธาตครปทอน หรอหาจากโมเลกลโคเวเลนต 2 โมเลกลทสมผสกน เชน โมเลกลของแกส

ไฮโดรเจน 2 โมเลกล ดงตวอยาง

รปแสดงรศมแวนเดอรวาลสของครปทอนและไฮโดรเจน

คาถามชวนคด

รศมโคเวเลนตกบรศมแวนเดอรวาลสแตกตางกนอยางไร

ขนาดอะตอมของ H ทเปนรศมโคเวเลนตกบรศมแวนเดอรวาลสมคาแตกตางกนหรอไม อยางไร

รศมโลหะ ระยะทางครงหนงของระยะระหวางนวเคลยสของอะตอมโลหะทอยใกลกน มากทสด

เชน ธาตแมกนเซยม มระยะระหวางนวเคลยสของอะตอมสองอะตอมอยใกลกนทสดเทากบ 320 พโกเมตร

รศมอะตอมของโลหะแมกนเซยมจงมคาเทากบ ซงเทากบ 160 พโกเมตร

การศกษารศมอะตอมของธาต ทาใหทราบขนาดอะตอมของธาต

และสามารถเปรยบเทยบขนาดอะตอมของธาตทอยใน คาบเดยวกนหรอหมเดยวกนได

ตวอยางรศมอะตอมของธาตในตารางธาต แสดงดงรปตอไปน


รปแสดง รศมอะตอม (พโกเมตร) ของธาตในตารางธาต

จากรปแสดงรศมอะตอมของธาตในตารางธาต สามารถสรปแนวโนมขนาดอะตอม ดงน

1) ธาตโลหะแสดงดวยคารศมโลหะ ธาตอโลหะแสดงดวยคารศมโคเวแลนต สวนธาตหม VIIA เปนรศมแวนเดอรวาลส

2) แนวโนมตามคาบ

เมอพจารณาขนาดอะตอมของธาตทอยในคาบเดยวกน พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน ขนาดอะตอมมแนวโนม

เลกลง (เลกลงจากซายไปขวา )อธบายไดวา

3) แนวโนมตามหม

เมอพจารณาขนาดอะตอมของธาตทอยในหมเดยวกน พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน ขนาดอะตอมมแนวโนม

ใหญขน (ใหญขนจากบนลงลาง) อธบายไดวา

เลขอะตอมเพมขน จานวนโปรตอนในนวเคลยส และ เวเลนซ e- เพม

เวเลนซ e- จะดงดดกบโปรตอนดวยแรงดงดดสง

เวเลนซ e- จะเขาใกลนวเคลยสมาก

อะตอมจงมขนาดเลก

เลขอะตอมเพมขน จานวนโปรตอนในนวเคลยส และ เวเลนซ e- เพม

จานวนระดบพลงงานเพม

e- ในระดบพลงงานชนใน เปนคลายฉากกนแรงดงดดระหวาง

โปรตอนกบอเลกตรอนในนวเคลยสทาใหแรงดงดดนอย

เวเลนซ e- จะอยหางจากนวเคลยส

อะตอมจงมขนาดใหญ

ขนาดอะตอม

ขนาดอะตอม

ใหญสด

เลกสด


1.2) รศมไอออน

อะตอมซงมจานวนโปรตอนเทากบอเลกตรอน เมอรบอเลกตรอนเพมเขามาหรอเสยอเลกตรอนออกไป อะตอมจะ

กลายเปนไอออน

นกเรยนคดวาขนาดของไอออนกบขนาดอะตอมของธาตเดยวกนจะแตกตางกนหรอไม

การบอกขนาดของไอออนทาไดเชนเดยวกบการบอกขนาดอะตอม กลาวคอจะบอกเปนคารศมไอออน

ซงพจารณาจากระยะระหวางนวเคลยสของไอออนคหนงๆ ทมแรงยดเหนยวซงกนและกนในโครงผลก

ตวอยางรศมไอออนของ Mg2+ และ O2- ในสารประกอบ MgO แสดงดงรปตอไปน

รปแสดง การเปรยบเทยบขนาดอะตอมกบไอออน

เมอโลหะทาปฏกรยากบอโลหะ ขนาดของ Mg กบ Mg2+ และ O กบ O2- แตกตางกนอยางไร เพราะเหตใด

โลหะ (เสย e- งาย)

โลหะจะเสยเวเลนซอเลกตรอนกลายเปนไอออนบวก

จานวนอเลกตรอนในอะตอมจงลดลง ทาใหแรงผลกระหวางอเลกตรอนลดลงดวย (แรงดงดดมาก)

หรอกลาวอกนยหนงไดวาแรงดงดดระหวางประจในนวเคลยสกบอเลกตรอนจะเพมมากขน

ไอออนบวกจงมขนาดเลกกวาอะตอมเดม

อโลหะ (รบ e-)

อโลหะจะรบอเลกตรอนเพมเขามาและเกดเปนไอออนลบ

จานวนอเลกตรอนในอะตอมจงมากขน ทาใหแรงผลกระหวางอเลกตรอนมากขนดวย (แรงดดนอย)

ขอบเขตของกลมหมอกอเลกตรอนจะขยายออกไปจากเดม

ไอออนลบจงมมขนาดใหญกวาอะตอมเดม


รปแสดง รศมอะตอมและรศมไอออน (พโกเมตร) ของธาตบางชนด

จากรป สามารถสรปแนวโนมรศมไอออนได ดงน

หม IA IIA IIIA และ VIIA มแนวโนมเชนเดยวกน คอ อะตอมและไอออนมขนาดเพมขนจากบนลงลาง

รศมไอออนบวกจะมคานอยกวารศมอะตอม แตรศมไอออนลบจะมคามากกวารศมอะตอม

การเปรยบเทยบขนาดไอออนทมความหมาย จะเปรยบเทยบระหวางไอออนทมการจดอเลกตรอนเหมอนกน

หรอมจานวน อเลกตรอนเทากน

เชน Na+ กบ F- ซงม 10 อเลกตรอนเทากนและจดอเลกตรอนเหมอนกน พบวา

Na+ มขนาดไอออนเลกกวา F-

เพราะ Na+ มประจบวกในนวเคลยสมากกวา F- จะเกดแรงดงดดเวเลนซ e- ใหเขาใกลนวเคลยสมาก

ไอออนจงมขนาดเลก

เพราะ F- มประจลบในนวเคลยสมากกวา Na+ จะเกดแรงผลกระหวางเอเลกตรอนในนวเคลยสกบ

เวเลนซ e- ทาใหไอออนมขนาดใหญขน

ไอออนบวกทจดอเลกตรอนเหมอนกน ไอออนบวกทมประจมากจะมขนาดเลกกวาไอออนบวกทมประจนอย

ขณะทไอออนลบทจดอเลกตรอนเหมอนกน ไอออนลบทมประจมากจะมขนาดใหญกวาไอออนบวกทมประจ

นอย

นนคอ ขนาดไอออนบวก (ใหญไปเลก) 1+ > 2+ > 3+ (+ มากเลกสด )

ขณะท ขนาดไอออนลบ (ใหญไปเลก) 3- > 2- > 1- (- มาก ใหญสด)


1.3) พลงงานไอออไนเซชน (Ionization energy ; IE)

เมอใหพลงงานแกอะตอมของธาตในสถานะของเหลวหรอของแขงในปรมาณทมากพอ จะทาใหอะตอมเปลยนสถานะ

เปนแกสได

และถาใหพลงงานตอไปอกจนสงเพยงพอ กจะทาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมกลายเปนไอออน

พลงงานปรมาณนอยทสดททาใหอเลกตรอนหลดจากอะตอมในสถานะแกสเรยกวา พลงงานไอออไนเซชน (IE)

ตวอยางเชน การทาใหไฮโดรเจนอะตอมในสถานะแกสกลายเปนไฮโดรเจนไอออนในสถานะแกสเขยน ดงน

H (g) H+ (g) + e-

การทาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมของไฮโดรเจนจะตองใชพลงงานอยางนอยทสด . x 10-18 จลตออะตอม

หรอ 1318 กโลจลตอโมล* นนคอพลงงานไอออไนเซชนของไฮโดรเจนอะตอมเทากบ 1318 กโลจลตอโมล

ธาตไฮโดรเจนม 1 อเลกตรอน จงมคาพลงงานไอออไนเซชนเพยงคาเดยว

ถาเปนธาตทมหลายอเลกตรอนกจะมพลงงานไอออไนเซชนหลายคา

พลงงานนอยทสดททาใหอเลกตรอนตวแรกหลดออกจากอะตอมทอยในสถานะแกส เรยกวา พลงงานไอออไนเซชน

ลาดบทหนง เขยนยอเปน IE1

พลงงานททาใหอเลกตรอนในลาดบตอๆ มาหลดออกจากอะตอมกจะเรยกวาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 2 3 4 …

เขยนยอเปน IE2 IE3 IE4….

ตวอยางเชน ธาตโบรอน (B) ม 5 อเลกตรอน จงมพลงงานไอออไนเซชน 5 คา เขยนแสดงไดดงน

B (g) B+ (g) + e- ; IE1 = 807 kJ/mol

B+ (g) B2+ (g) + e- ; IE2 = 2433 kJ/mol

B2+ (g) B3+ (g) + e- ; IE3 = 3666 kJ/mol

B3+ (g) B4+ (g) + e- ; IE4 = 25033 kJ/mol

B4+ (g) B5+ (g) + e- ; IE3 = 32834 kJ/mol

สาหรบพลงงานไอออไนเซชนของธาต 20 ธาตแรกเรยงตามเลขอะตอมแสดงไวในตารางตอไปน


จากรปขางตน

1) G.H.Aylward. T.J.V. Findlay, S.I Chemical : Data (5th edition. 1994) p. 126 John Wiley & Sons Australia, Ltd.

2) ตวเลขทางดานขวาของขนบนได เปนคา IE ของการทาใหอเลกตรอนวงในหลดออกจากอะตอม

การเปรยบเทยบพลงงานไอออไนเซชนของธาตจะใชเฉพาะคา ซงเมอนาคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตบาง

ธาตในตารางธาตมาแสดงจะไดดงน

จากรป สามารถสรปแนวโนมคา ของธาตตามหมและตามคาบได ดงน

1) แนวโนมตามคาบ เมอพจารณาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตตามคาบ พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน

พลงงานไอออไนเซชนจะมแนวโนมเพมขน (IE เพมขนจากซายไปขวา) อธบายไดวา

2) แนวโนมตามหม เมอพจารณาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ของธาตตามหม พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน พลงงาน

ไอออไนเซชนมแนวโนมลดลง (IE ลดลงจากบนลงลาง) อธบายไดวา

เลขอะตอมเพมขน จานวนโปรตอนในนวเคลยสและเวเลนซอเลกตรอนเพมขน

แรงดงดดระหวางนวเคลยสกบเวเลนซอเลกตรอนเพมมากขน (อะตอมขนาดเลกลง)

อเลกตรอนหลดออกจากอะตอมยาก ตองใชพลงงานในการดงอเลกตรอนใหหลดมาก (IE สง)


จานวนระดบพลงงานเพมขน


โปรตอนกบอเลกตรอนในนวเคลยสทาใหแรงดงดดนอย (อะตอมขนาดใหญขน)

อเลกตรอนหลดออกจากอะตอมงาย ใชพลงงานในการดงอเลกตรอนใหหลดออกนอย (IE ตา)


1.4) อลกโทรเนกาทวต (Electronegativity ; EN)

เมออะตอมของธาตตางชนดรวมตวเปนโมเลกลโดยใชอเลกตรอนครวมกน นวเคลยสของอะตอมทงสองจะดงดด

อเลกตรอนคทใชรวมกนดวยแรงทตางกน

ทาใหอะตอมทสามารถดงดดอเลกตรอนไดดกวาเกดสภาพอานาจไฟฟาคอนขางเปนลบ สวนอะตอมทดงดดอเลกตรอน

ไดนอยกวาจะเกดสภาพอานาจไฟฟาคอนขางเปนบวก

ความสามารถของอะตอมในการดงดดอเลกตรอนในโมเลกลของสารเรยกวา อเลกโทรเนกาตวต เขยนยอ EN เชน

โมเลกล HCI

เนองจาก CI ดงดดอเลกตรอนไดดกวา H ดงนน CI จงมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวา H ในโมเลกล

โมเลกล OF2

เนองจาก F ดงดดอเลกตรอนไดดกวา O ดงนน F จงมคาอเลกโทรเนกาวตสงกวา O ในโมเลกล

แนวโนมคาอเลกโทรเนกาตวตของธาตในตารางธาตเปนดงน

รปแสดง คาอเลกโทรเนกาตวตของธาตในตารางธาต

จากรป สามารถสรปแนวโนมคาอเลกโทรเนกาทวตตามคาบและหม ดงน

1) แนวโนมตามคาบ เมอพจารณาคาอเลกโทรเนกาทวตของธาตตามคาบ พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน คาอเลกโทรเน

กาทวต มแนวโนมเพมขน (EN เพมขนจากซายไปขวา) อธบายไดวา

เลขอะตอมเพมขน โปรตอนในนวเคลยสและเวเลนซ e-เพมขน แรงดงดดในนวเคลยสจงเพมขน (อะตอมเลกลง)

แรงดงดดสงจงทาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอมยาก

จงตองใชความสามารถในการดงดดอเลกตรอนมาก (EN สง)


2) แนวโนมตามหม เมอพจารณาคาอเลกโทรเนกาทวตของธาตตามหม พบวา เมอเลขอะตอมเพมขน คาอเลกโทร

เนกาทวต มแนวโนมลดลง (EN ลดลงจากบนลงลาง) อธบายไดวา

1.5 สมพรรคภาพอเลกตรอน

สมบตของอะตอมอกประการหนง คอ อะตอมของธาตสวนใหญสามารถรบอเลกตรอนเพมไดอยางนอย 1 อเลกตรอน

ความสามารถในการบอเลกตรอนแสดงไดดวย คาสมพรรคภาพอเลกตรอน เขยนยอเปน EA

ซงเปนพลงงานทเปลยนแปลงเมออะตอมในสถานะแกสไดรบอเลกตรอน 1 อเลกตรอน

เขยนสมการแสดงการเปลยนแปลงไดดงน

A (g) + e- A- (g) + พลงงาน

เนองจากมการคายพลงงานออกมา EA จงมคาเปนลบ

และถา EA มคาเปนลบมากแสดงวา อะตอมของธาตนนมแนวโนมทจะรบอเลกตรอนเขามา ไดด

ความสามารถในการรบอเลกตรอนของแตละธาตมความแตกตางกน ดงตวอยางตอไปน

F (g) + e- F- (g) มคา EA = -333 kJ/mol

O (g) + e- O- (g) มคา EA = -142 kJ/mol

P (g) + e- P- (g) มคา EA = -74 kJ/mol

จากตวอยางแสดงวา

อะตอม F มแนวโนมทจะรบอเลกตรอนสงกวา O และ P ตามลาดบ

เมออะตอมของธาตรบ 1 อเลกตรอนแลว การบอเลกตรอนเพมขนอก 1 อเลกตรอนจงรบไดยากขน

ดงนน EA จงมคาสงขน จนเปนคาบวกได เชน

O- (g) + e- O2- (g) มคา EA = +780 kJ/mol

เนองจากธาตโลหะ มแนวโนมสงมากทจะเสยอเลกตรอน ขณะทธาตอโลหะมแนวโนมจะรบอเลกตรอน

ดงนนคา EA ของธาตโลหะ จงมคาเปนลบนอยๆ ถงคาบวกนอยๆ

ตวอยางคา EA ของธาตบางธาตแสดงดงรปตอไปน


จานวนระดบพลงงานเพมขน


โปรตอนกบอเลกตรอนในนวเคลยสทาใหแรงดงดดนอย (อะตอมขนาดใหญขน)

อเลกตรอนหลดออกจากอะตอมงาย ใชความสามารถในการดงดดอเลกตรอนนอย (EN ตา)


รปแสดงคาสมพรรคภาพอเลกตรอนของธาตในตารางธาต

จากรป สามารถสรปแนวโนมคาสมพรรคภาพอเลกตรอนไดดงน

คาสมพรรคภาพอเลกตรอน (EA) ของธาตในหม IA IIA และ IIIA มคาเปนลบนอยกวาธาต

ทอยทางขวามอ

ซงแปลความหมายไดวา ธาตในหมดงกลาวมแนวโนมทจะรบอเลกตรอนนอย มาก โดยเฉพาะธาตในหม

IIA ซงมคานสงทสด แสดงวารบอเลกตรอนยากทสด

สวนธาตหม IVA VA VIA และ VIIA มแนวโนมสงทจะรบอเลกตรอน โดยเฉพาะหม VIIA ซงชอบรบ

อเลกตรอนสงทสด

การรบ 1 อเลกตรอนของธาตในหม VIIA น จะทาใหอะตอมมการจดเรยงอเลกตรอนเหมอนแกส เฉอยท

อยหมถดไปซงมความเสถยรมาก EA จงมคาเปนลบมาก

1.6 จดหลอมเหลวและจดเดอด

อนภาคของสารทอยรวมกนจะมแรงยดเหนยวระหวางกน

การแยกอนภาคของสารออกจากกนอาจใชวธใหความรอนแกสารจนมอณหภมสงถง จดหลอมเหลวหรอจดเดอด

พลงงานความรอนทใชจะมากหรอนอยขนอยกบขนาด (หรอความแขงแรง) ของแรงยดเหนยวระหวางอนภาคในสารนน

สารทมแรงยดเหนยวระหวางอนภาคมากจะมจดหลอมเหลวและจดเดอดสงดวย


ตวอยางจดหลอมเหลวและจดเดอดของธาตหม IA-VIIA แสดงดงตอไปน

รปแสดง จดหลอมเหลวและจดเดอดของธาตในตารางธาต

จากรป สามารถสรปแนวโนมจดเดอดและจดหลอมเหลวได ดงน

1) แนวโนมตามคาบของจดเดอดและจดหลอมเหลว

ธาตในหม IA IIA IIIA และ IVA มแนวโนมสงขนตามลาดบ โดยเฉพาะหม IVA จะมจดหลอมเหลวและ

จดเดอดสงทสด สามารถอธบายไดวา

อธบายไดวา เมอเลขอะตอมเพมขนอะตอมจะมจานวนเวเลนซอเลกตรอนมากขน รวมทงมแรงยดเหนยว

ระหวางนวเคลยสกบเวเลนซอเลกตรอนทเคลอนท อสระแขงแรงขน จดเดอดจดหลอมเหลวจงสง

สวนธาตหม IVA บางธาตมโครงสรางเปนโครงผลกรางตาขายจงทาใหจดหลอมเหลวและจดเดอดมคา

สงขน

สวนหม VA VIA VIIA และ VIIIA มจดหลอมเหลวและจดเดอดตา และมคาใกลเคยงกน

อธบายไดวา แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของธาตกลมนมคาตามาก จดหลอมเหลวและจดเดอดจงตา

2) แนวโนมตามหมของจดเดอดและจดหลอมเหลว

ธาตหม IA IIA และ IIIA สวนใหญมคาลดลงเมอเลขอะตอมเพมขน

ธาตหม VA VIA VIIA และ VIIIA มจดหลอมเหลวและจดเดอดเพมขนตามเลขอะตอม

สาหรบจดหลอมเหลวและจดเดอดของธาตหม IVA มแนวโนมทไมชดเจน เนองจากธาตในหมนมโครงสรางและ

แรงยดเหนยวระหวางอะตอมแตกตางกน จงไมสามารถสรปเปนแนวโนมได


1.7 เลขออกซเดชน

นกเรยนไดศกษามาแลววา สารประกอบเกดจากการรวมตวของธาตตงแต 2 ธาตขนไป

สาหรบธาตทมพลงงานไอออไนเซชนแตกตางกนมาก อะตอมของธาตจะมการใหและ รบอเลกตรอนกลายเปนไอออน

บวกกบลบยดเหนยวกนไว ใน

กรณทธาตทงคมคาพลงงานไอออไนเซชนสงมาก และธาตหนงมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวาอกธาตหนง อะตอมของ

ธาตทงสองจะใชอเลกตรอนรวมกนและเกดอานาจไฟฟาบวกกบลบได

นกเคมไดกาหนดเลขออกซเดชนขนเพอแสดงถงคาประจไฟฟาหรอประจไฟฟาสมมตของไอออนหรออะตอมของธาตขน

ดงนน คาออกซเดชน คอ คาประจไฟฟาหรอประจไฟฟาสมมตของไอออนหรออะตอมของธาต

ตวอยางเชน

โซเดยมคลอไรด (NaCl) ประกอบดวยโซเดยมไอออน (Na+) ทมประจไฟฟา +1 และคลอไรดไอออน (Cl-) ทมประจ

ไฟฟา -1 จงกาหนดใหโซเดยมมเลขออกซเดชน +1 และคลอรนมเลขออกซเดชน -1

แกสไฮโดรเจนคลอไรด (HCI) ประกอบดวยไฮโดรเจน 1 อะตอมกบคลอรน 1 อะตอมใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค

แตเนองจากคลอรนมอเลกโทรเนกาตวตสงกวาไฮโดรเจน อเลกตรอนคทใชรวมกนจงถกดงดดเขาใกลนวเคลยสของ

คลอรนทาให คลอรนแสดงอานาจไฟฟาลบ สวนไฮโดรเจนแสดงอานาจไฟฟาบวก จงกาหนดเลขออกซเดชนของคลอรน

ใหมคาเทากบ -1 และไฮโดรเจนเทากบ +1

การกาหนดวาธาตตางๆ จะมเลขออกซเดชนเปนเทาใด ใหเปนไปตามเกณฑการกาหนดเลขออกซเดชนของธาตดงน

1) ธาตอสระทกชนดทอยในรปอะตอมหรอโมเลกล มเลขออกซเดชนเทากบศนย เชน Ca Na Zn He O2 P4

และ S8 เปนตน

2) ออกซเจนในสารประกอบทวไปมเลขออกซเดชน -2 ยกเวน

สารประกอบเปอรออกไซด เชน H2O2 , BaO2 ออกซเจนมเลขออกซเดชน -1

สารประกอบซเปอรออกไซด เชน KO2 ออกซเจนมเลขออกซเดชน -1/2

สารประกอบ OF2 ออกซเจนมเลขออกซเดชน +2

3) ไฮโดรเจนในสารประกอบทวไปมเลขออกซเดชน +1 ยกเวน

สารประกอบไฮโดรดของโลหะ เชน NaH หรอ CaH2 ไฮโดรเจนมเลขออกซเดชน -1

4) ไอออนของธาตมเลขออกซเดชนเทากบประจของไอออนนน ตวอยางเชน

H+ มเลขออกซเดชน +1

Mg2+ มเลขออกซเดชน +2

Cl- มเลขออกซเดชน -1

5) ไอออนทประกอบดวยอะตอมมากกวาหนงชนด ผลรวมของเลขออกซเดชนของทกอะตอมจะเทากบประจของไอออน

นน ตวอยางเชน

SO42- มประจ -2 ผลรวมของเลขออกซเดชน ของ จงเทากบ -2

MnO4- มประจ -1 ผลรวมของเลขออกซเดชน ของ จงเทากบ -1

6) สารประกอบใดๆ ผลรวมของเลขออกซเดชน จะเทากบศนย ตวอยางเชน

สารประกอบ MgO เลขออกซเดชนของแมกนเซยมเทากบ +2 และออกซเจน เทากบ -2 ผลรวมของเลข

ออกซเดชนจงมคาเทากบศนย

H2SO4 ผลรวมของเลขออกซเดชนมคาเทากบศนย

K2SO4 ผลรวมของเลขออกซเดชนมคาเทากบศนย

SO4 ผลรวมของเลขออกซเดชนมคาเทากบศนย


ตวอยางเลขออกซเดชนตาง ๆ ของธาต

จากตารางดงกลาว จะพบวา

ธาตหม IA IIA และ IIIA มเลขออกซเดชนเพยงคาเดยวคอ +1 +2 และ +3 ตามลาดบ

สวนธาตหม IVA VA VIA และ VIIA บางชนดมเลขออกซเดชนหลายคา เชน คารบอนมเลขออกซเดชน

-4 +2 และ +4 ไนโตรเจนมเลขออกซเดชน -3 +1 +2 +3 +4 และ +5 คลอรนมเลขออกซเดชน

-1 +1 +3 +5 และ +7

อยางไรกตามมสงเหมอนกนประการหนงคอ ธาตเหลานน (ยกเวนฟลออรน) มเลขออกซเดชนคาสงสดไดเทากบ

เลขหมหรอเทากบจานวนเวเลนซ อเลกตรอน


จากตารางและเกณฑทกาหนด สามารถนามาใชในการคานวณหาเลขออกซเดชนของธาตไดดงตวอยางตอไปน

ตวอยาง 1 จงหาเลขออกซเดชนของ Mn ในเปอรแมงกาเนตไอออน (MnO4- )

สมมตใหเลขออกซเดชนของ Mn = Mn

เลขออกซเดชนของ O (จากเกณฑ) = - 2

ผลรวมของเลขออกซเดชนของอะตอมทงหมดใน MnO4- = ประจของไอออน

ดงนน Mn + (-2 x 4) = -1

Mn - 8 = -1

Mn = -1 + 8 = +7

ตอบ เลขออกซเดชนของ Mn ใน มคา +7

ตวอยาง 2 จงหาเลขออกซเดชนของ S ในสารประกอบ K2SO4 SO2 และ H2S

สารประกอบ K2SO4 ประกอบดวย K 2 อะตอ ม S 1 อะตอม และ O 4 อะตอม

สมมตใหเลขออกซเดชนของ S = S

เลขออกซเดชนของ K (หม IA) = +1


ผลรวมของเลขออกซเดชนของ K2SO4 = 0

ดงนน (+1 x 2) + S + (-2 x 4) = 0

2 + S - 8 = 0

S - 6 = 0

S = +6 (ตอบ เลขออกซเดชนของ S ใน K2SO4 คอ +6)

สารประกอบ SO2 ประกอบดวย S 1 อะตอม และ O 2 อะตอม



ผลรวมของเลขออกซเดชนของ SO2 = 0

ดงนน S + (-2 x 2) = 0

S - 4 = 0

S = +4 (ตอบ เลขออกซเดชนของ S ใน SO2 คอ +4)

สารประกอบ H2S ประกอบดวย H 2 อะตอม และ S 1 อะตอม


เลขออกซเดชนของ H (จากเกณฑ) = +1

ผลรวมของเลขออกซเดชนของ H2S = 0

ดงนน (+1 x 2) + S = 0

+2 + S = 0

S = - 2 (ตอบ เลขออกซเดชนของ S ใน H2S คอ -2)

จากตวอยาง นกเรยนจะพบวาธาตกามะถน (S) ในสารประกอบตางชนดกนอาจมเลขออกซเดนชนแตกตางกนได

แสดงวาธาตกามะถนมเลขออกซเดชนไดหลายคา

นกเรยนจะเหนวายงมธาตอนอก ทมเลขออกซเดชนไดหลายคา ดงตารางทไดศกษามาแลว


ตวอยาง 3 จงหาเลขออกซเดชนของ Cr ในสารประกอบ Cr2O72-

สมมตใหเลขออกซเดชนของ Cr = Cr


ผลรวมของเลขออกซเดชนของ Cr2O72-

= -2

ดงนน (Cr x 2) + (-2 x 7) = -2

2Cr - 14 = -2

2Cr = -2 + 14 = +12

Cr = +12/2 = +6

ตอบ เลขออกซเดชนของ Cr ในสารประกอบ Cr2O72- คอ +6

ตวอยาง 4 จงหาเลขออกซเดชนของ Mn ในสารประกอบ KMnO4-

สมมตใหเลขออกซเดชนของ Mn = Mn

เลขออกซเดชนของ K (หม IA) = +1


ผลรวมของเลขออกซเดชนของ KMnO4- = -1

ดงนน (+1 x 1) + Mn + (-2 x 4) = -1

+1 + Mn - 8 = -1

Mn - 7 = -1

Mn = -1 + 7 = +6

ตอบ เลขออกซเดชนของ Mn ในสารประกอบ KMnO4- คอ +6

ตวอยาง 5 จงหาเลขออกซเดชนของ C ในสารประกอบ Ca(CO3)

สมมตใหเลขออกซเดชนของ C = C

เลขออกซเดชนของ Ca (หม IIA) = +2


ผลรวมของเลขออกซเดชนของ Ca(CO3) = 0

ดงนน (+2 x 1) + [ (C x 1) + (-2 x 3)] = 0

+2 + [ C - 6 ] = 0

+2 + C - 6 = 0

C - 4 = 0

C = +4

ตอบ เลขออกซเดชนของ Ca ในสารประกอบ Ca(CO3) คอ +4

หมายเหต : เลขออกซเดชนของธาต สามารถดไดจากตารางและหลกเกณฑดงกลาวขางตน

สมบตตางๆ ของธาตในตารางธาตทไดศกษามาแลว จะพบวาสวนใหญมการเปลยนแปลงคอนขางสมาเสมอ

ทาใหสามารถทานายแนวโนมสมบตของธาตในตารางธาตไดนอกจากน ยงมสมบตอนๆ ของธาตอกหลายประการซงตอง

พจารณาจากการเกดสารประกอบ สมบตดงกลาวนนจะไดศกษารายละเอยดในบทตอไป


แบบฝกหด เรอง การหาเลขออกซเดชน

จงหาเลขออกซเดชนของธาตในสารประกอบตอไปน

1. C ใน C2O42-

2. S ใน CaS2

3. S ใน BaSO3

4. P ใน PH4+

5. O ใน O2F2

6. Sb ใน NaSbO2

7. N ใน Al(NO3)3

8. P ใน K2HPO3


Education

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ