1

ธาตและตารางธาตธาตและตารางธาต

สาขาวชาเคมสาขาวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตรคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสนมหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

11

ประวตตารางธาตประวตตารางธาต คค..ศศ. . 1817 1817 เดอเบไรเนอร เดอเบไรเนอร (John Dobereiner) (John Dobereiner) จดเรยงจดเรยง

ธาตเปนหมๆ ละธาตเปนหมๆ ละ 33 ธาต ตามสมบตทคลายคลงกนธาต ตามสมบตทคลายคลงกนธาตเปนหมๆ ละ ธาตเปนหมๆ ละ 33 ธาต ตามสมบตทคลายคลงกน ธาต ตามสมบตทคลายคลงกน

และตามนาหนกอะตอมและตามนาหนกอะตอม

คค..ศศ. . 1864 1864 นวแลนดส นวแลนดส (John Newlands) (John Newlands) จดเรยงธาตจดเรยงธาต

ตามนาหนกอะตอมทเพมขน พบวาธาตตวท ตามนาหนกอะตอมทเพมขน พบวาธาตตวท 88 มสมบตมสมบต

คลายคลงกบธาตตวท คลายคลงกบธาตตวท 11 ((ตอนนนยงไมพบธาตเฉอยตอนนนยงไมพบธาตเฉอย) )

22

คค..ศศ. . 1869 1869 -- 1870 1870 เมนเดลฟ เมนเดลฟ ((Dmitri Mendeleev) Dmitri Mendeleev)

และ ไมเออร และ ไมเออร ((Julius Meyer)Julius Meyer) ไดจดเรยงธาตตามไดจดเรยงธาตตาม

นาหนกอะตอมจากนอยไปมาก และพบวานาหนกอะตอมจากนอยไปมาก และพบวา

ธาตทจดเรยงจะมสมบตคลายกนเปนชวงๆ ธาตทจดเรยงจะมสมบตคลายกนเปนชวงๆ

อยางมระเบยบ เรยกวา อยางมระเบยบ เรยกวา กฎพรออดกกฎพรออดก แตการเรยงธาตแบบนยงสลบทกนอยบางแตการเรยงธาตแบบนยงสลบทกนอยบาง

โ ส โ ส โมสลยโมสลย พบวา พบวา การจดเรยงธาตตามเลขอะตอมกการจดเรยงธาตตามเลขอะตอมก

จะสอดคลองกบกฎพรออดกมากกวา และไมมการจะสอดคลองกบกฎพรออดกมากกวา และไมมการ

สลบทกนเลยสลบทกนเลย33

ตารางพรออดก ตารางพรออดก (Periodic Table)(Periodic Table)

ตารางพรออดกทใชในปจจบน ปรบปรงมาจากตารางพรออดกทใชในปจจบน ปรบปรงมาจากฟฟ ตารางของตารางของเมนเดลฟเมนเดลฟ แตเรยงธาตตามเลขอะตอมก แตเรยงธาตตามเลขอะตอมก

จากนอยไปมาก และจากซายไปขวาจากนอยไปมาก และจากซายไปขวา

โดยแบงเปนโดยแบงเปน

แนวนอนแนวนอน เรยกวา เรยกวา คาบคาบ (period) (period) ม ม 77 คาบ คาบ

ตงแตคาบท ตงแตคาบท 11--7 7

44 55

แนวตง แนวตง เรยกวา เรยกวา หม หม ((group)group) แบงเปน แบงเปน 22 พวกพวกพวก พวก AA ตงแตหม ตงแตหม IA IA –– VIIIA VIIIA เรยกวา เรยกวา ธาตเรพรเซนเททฟธาตเรพรเซนเททฟ

(Representative Element)(Representative Element)

IAIA โ ไโ ไ (Alk li t l)(Alk li t l)หม หม IA IA เรยกวา เรยกวา โลหะอลคาไลโลหะอลคาไล (Alkali metal) (Alkali metal)

((มความเปนโลหะมากทสดมความเปนโลหะมากทสด))

หม หม IIA IIA เรยกวา เรยกวา โลหะอลคาไลนเอรทโลหะอลคาไลนเอรท (Alkali Earth metal)(Alkali Earth metal)

หม หม VVIA IA เรยกวา เรยกวา คาลโคเจน คาลโคเจน (Chalcogen)(Chalcogen)

หมหม VIIAVIIA เรยกวาเรยกวา แฮโลเจนแฮโลเจน (Halogen)(Halogen)หม หม VIIA VIIA เรยกวา เรยกวา แฮโลเจนแฮโลเจน (Halogen) (Halogen)

((มความเปนอโลหะมากทสดมความเปนอโลหะมากทสด) )

หม หม VIIIA VIIIA หรอหม หรอหม O O เรยกวา เรยกวา แกสมตระกล แกสมตระกล (Noble gas) (Noble gas)

หรอ หรอ แกสเฉอยแกสเฉอย (Inert gas)(Inert gas) 66

2

เลขหมแสดงจานวนเวเลนซอเลกตรอนในธาตนน เชน

B (หม IIIA) มการจดโครงแบบอเลกตรอน 1s2 2s2 2p1

N (หม VA) ” 1s2 2s2 2p3

O (หม VIA) ” 1s2 2s2 2p4

Na (หม IA) ” 1s2 2s2 2p6 3s1

Mg (หม IIA) ” 1s2 2s2 2p6 3s2

77

Electron Configuration

88

p-orbital

99

d

d-orbital

lobenode lobe

1010

พวก พวก BB เรมตงแต เรมตงแต IIIB, IVB,…,VIIIB, IB, IIB (IIIB, IVB,…,VIIIB, IB, IIB (อยระหวางอยระหวาง

หม หม IIA IIA และ และ IIIA) IIIA) โดยจะเรมในคาบท โดยจะเรมในคาบท 44

ธาตในหมนเปนโลหะทงหมด เรยกวา ธาตในหมนเปนโลหะทงหมด เรยกวา โลหะทรานสชนโลหะทรานสชน

โดยท โดยท 2 2 คาบดานลาง เรยกวา คาบดานลาง เรยกวา อนเนอรทรานสชนอนเนอรทรานสชน ((inner inner

transitiontransition))

ธาตทรานซชน คอ ธาตทมอเลกตรอนใน d ออรบทลไมเตม

มการจดเรยงอเลกตรอนทวไปเปน ns2 (n-1)dn

ธาตอนเนอรทรานซชน คอ ธาตทมอเลกตรอนใน f ออรบทล

ไมเตม มการจดเรยงอเลกตรอนทวไปเปน ns2 (n-1)dn (n-2)fn

1111

โดยธาตโดยธาตอนเนอรทรานสชนอนเนอรทรานสชน ((inner transition)inner transition)

ทง ทง 2 2 คาบทถกแยกไวดานลาง คาบทถกแยกไวดานลาง ((คาบท คาบท 6 6 และ และ 77))

มสมบตคลายกน และไมมการแบงหม คอมสมบตคลายกน และไมมการแบงหม คอมสมบตคลายกน และไมมการแบงหม คอ มสมบตคลายกน และไมมการแบงหม คอ

ธาตท ธาตท 5858--7171 ((อนกรมแลนทาไนดอนกรมแลนทาไนด) ) และและ

ธาตท ธาตท 9090--103103 ((อนกรมแอกตไนดอนกรมแอกตไนด) ) ตามลาดบตามลาดบ

ใ ใ ป ไ ป ไ ธาตทงสองอนกรมนธาตทงสองอนกรมนสวนใหญสวนใหญเปนธาตทไมเปนธาตทไม

พบในธรรมชาต เปนธาตทสงเคราะหโดยวธพบในธรรมชาต เปนธาตทสงเคราะหโดยวธ

นวเคลยร และเปนธาตกมมนตรงสนวเคลยร และเปนธาตกมมนตรงส1212

3

สมบตตามตารางธาตสมบตตามตารางธาต

(Periodic properties)(Periodic properties)

1.1. ขนาดของอะตอมขนาดของอะตอม

2.2. พลงงานไอออไนเซชน พลงงานไอออไนเซชน ((Ionization energy, IE)Ionization energy, IE)

3.3. สมพรรคภาพอเลกตรอนสมพรรคภาพอเลกตรอน (Electron affinity, EA)(Electron affinity, EA)

4.4. อเลกโตรเนกาตวต อเลกโตรเนกาตวต (Electronegativity, EN)(Electronegativity, EN)

1313

ธาตในตารางธาตแบงไดเปน ธาตในตารางธาตแบงไดเปน 44 พวก พวก

ตามลกษณะโครงสรางของ ตามลกษณะโครงสรางของ valence valence ēēโดยแบงไดเปนโดยแบงไดเปน ss-- , p, p-- , d, d-- , f, f-- blockblockโดยแบงไดเปน โดยแบงไดเปน ss , p, p , d, d , f, f blockblock

www.physchem.co.za/ Atomic/ 1414

ขนาดอะตอมขนาดอะตอม ในในหมหมเดยวกน ขนาดจะเพมขนจากบนลงลางเดยวกน ขนาดจะเพมขนจากบนลงลาง

ในในคาบคาบเดยวกน ขนาดจะลดลงจากซายเดยวกน ขนาดจะลดลงจากซายไปไปขวาขวาในในคาบคาบเดยวกน ขนาดจะลดลงจากซายเดยวกน ขนาดจะลดลงจากซายไปไปขวาขวา

images.encarta.msn.com/ 1515

ขนาดไอออนขนาดไอออนไอออนบวกไอออนบวก : : เกดจากอะตอมสญเสย เกดจากอะตอมสญเสย ēē ไป ไป

ไอออนบวกมขนาดเลกลง เมอเทยบกบอะตอมเดมไอออนบวกมขนาดเลกลง เมอเทยบกบอะตอมเดม

ไอออนลบไอออนลบ :: เกดจากอะตอมรบเกดจากอะตอมรบ ēē เขามา ทาใหขอบเขตเขามา ทาใหขอบเขตไอออนลบไอออนลบ : : เกดจากอะตอมรบ เกดจากอะตอมรบ ēē เขามา ทาใหขอบเขตเขามา ทาใหขอบเขต

กลมหมอก กลมหมอก ēē มากขน มากขน ไอออนลบจงมขนาดใหญขนไอออนลบจงมขนาดใหญขน

1616

พลงงานไอออไนเซชน พลงงานไอออไนเซชน (Ionization Energy, IE)(Ionization Energy, IE)

: : พลงงานทนอยทสดทตองใชเพอดง พลงงานทนอยทสดทตองใชเพอดง ēē ออกจากออกจากอะตอมในสถานะพนในสภาพทเปนแกสอะตอมในสถานะพนในสภาพทเปนแกส

X (g) + X (g) + พลงงาน พลงงาน XX++(g) + (g) + ēē IEIE11

XX++(g) + (g) + พลงงาน พลงงาน XX22+ + (g) + (g) + ēē IEIE22

IEIE11 << IEIE22 << IEIE3311 22 33

www.physchem.co.za/ Atomic/Graphics1717

พลงงานไอออไนเซชน พลงงานไอออไนเซชน (Ionization Energy, IE)(Ionization Energy, IE)

ในคาบเดยวกนในคาบเดยวกน IEIE เพมขนจากซายไปขวา เพมขนจากซายไปขวา

หม หม VIIIA VIIIA มคา มคา IE IE สงทสดสงทสด

ในหมเดยวกนในหมเดยวกน IEIE ลดลงจากบนลงลางลดลงจากบนลงลาง

1818

4

ยกเวนยกเวน หม หม IIA IIA มคา มคา IE IE สงกวาหม สงกวาหม IIIAIIIA

พลงงานไอออไนเซชน พลงงานไอออไนเซชน (Ionization Energy, IE)(Ionization Energy, IE)

หม หม VA VA มคา มคา IE IE สงกวาหม สงกวาหม VIAVIA

เชนเชน

44Be Be มการจดเรยง มการจดเรยง ēē 11ss22 22ss22

55BB มการจดเรยงมการจดเรยง ēē 11ss22 22ss22 22pp11 55B B มการจดเรยง มการจดเรยง ēē 11ss22 22ss22 22pp11

Be Be มการจดเรยง มการจดเรยง ēē ทเสถยรกวา จงตองใช ทเสถยรกวา จงตองใช IE IE สงกวา สงกวา B B ((เพราะ เพราะ Be Be มการจดอเลกตรอนแบบบรรจเตมมการจดอเลกตรอนแบบบรรจเตม) ) 1919

สมพรรคภาพอเลกตรอน สมพรรคภาพอเลกตรอน (Electron Affinity, EA)(Electron Affinity, EA)

: : พลงงานทอะตอมคายออกมา เมออะตอมซงอยในพลงงานทอะตอมคายออกมา เมออะตอมซงอยใน

สถานะพนในสภาพทเปนแกสรบ สถานะพนในสภาพทเปนแกสรบ ēē เขาไป เขาไป 11 ตวตว

X (g) + X (g) + ēē XX--(g) + (g) + พลงงานพลงงาน

wine1.sb.fsu.edu/.../ Ionize/

2020

ในคาบเดยวกนในคาบเดยวกน เพมขนจากซายไปขวาเพมขนจากซายไปขวา

ยกเวน หม ยกเวน หม IIA , VA , VIIIA IIA , VA , VIIIA มคา มคา < < 00

เพราะมการจดเรยงตวแบบเสถยรเพราะมการจดเรยงตวแบบเสถยร ในหมเดยวกนในหมเดยวกน ลดลงจากบนลงลางลดลงจากบนลงลาง

หม หม VIIA VIIA มคา มคา EA EA สงทสดสงทสด

2121

อเลกโตรเนกาตวต อเลกโตรเนกาตวต ((EElectrolectronnegativity, EN)egativity, EN)

: : ความสามารถของอะตอมทจะดงดด ความสามารถของอะตอมทจะดงดด ēē เขาหาอะตอมนนเขาหาอะตอมนน((แนวโนมเหมอนคา แนวโนมเหมอนคา EA)EA)

2222

สมบตทางกายภาพสมบตทางกายภาพ

ในสภาพอะตอมอสระอะตอมของธาตอยรวมกนเปนในสภาพอะตอมอสระอะตอมของธาตอยรวมกนเปน

สมบตอนๆ ของธาตในตารางธาต

กลมไดเพราะแรงยดเหนยวซงกนและกนกลมไดเพราะแรงยดเหนยวซงกนและกน

ธาตกลม ธาตกลม s, d, f s, d, f และกลม และกลม p p บางสวน อะตอมยดกนดวยบางสวน อะตอมยดกนดวย

พนธะโลหะ พนธะโลหะ ((ผลกโลหะผลกโลหะ) ) มความแขงแรงพอประมาณมความแขงแรงพอประมาณ

กลมกลม pp ขวามออะตอมยดกนดวยพนธะโควาเลนตทขวามออะตอมยดกนดวยพนธะโควาเลนตทกลม กลม p p ขวามออะตอมยดกนดวยพนธะโควาเลนตทขวามออะตอมยดกนดวยพนธะโควาเลนตท

แขงแรงมากเพอเปนโมเลกล แตแรงยดเหนยวระหวางแขงแรงมากเพอเปนโมเลกล แตแรงยดเหนยวระหวาง

โมเลกล คอ แรงแวนเดอรวาลสซงเปนแรงทคอนขางออนโมเลกล คอ แรงแวนเดอรวาลสซงเปนแรงทคอนขางออน

2323

หม หม 0 0 เปนธาตเฉอยไมเกดพนธะโควาเลนตระหวางอะตอม โดยถอวา เปนธาตเฉอยไมเกดพนธะโควาเลนตระหวางอะตอม โดยถอวา

1 1 โมเลกล คอ โมเลกล คอ 1 1 อะตอมอะตอม แตละอะตอมยดกนดวยแตละอะตอมยดกนดวยแรงออนๆ ซงกคอ แรงออนๆ ซงกคอ

แรงแวนเดอรวาลสแรงแวนเดอรวาลส (van der Waals forces)(van der Waals forces)

ธาตหม ธาตหม 4 4 เกอบทกธาตและธาตหมอนอกเลกนอย เปนธาตกงโลหะ เกอบทกธาตและธาตหมอนอกเลกนอย เปนธาตกงโลหะ

แตละอะตอมยดกนดวยแตละอะตอมยดกนดวยโครงรางผลกตาขายโครงรางผลกตาขาย ซงเปนซงเปนแรงยดเหนยวทแรงยดเหนยวท

แขงแรงมากแขงแรงมาก

2424

5

ความหนาแนนความหนาแนน ความหนาแนนของธาตตางๆ ในตารางธาตขนกบขนาดและความหนาแนนของธาตตางๆ ในตารางธาตขนกบขนาดและมวลของอะตอม โครงสรางผลก และแรงยดเหนยวมวลของอะตอม โครงสรางผลก และแรงยดเหนยว

โลหะโลหะ ความหนาแนนเพมขนจากซายไปขวาความหนาแนนเพมขนจากซายไปขวา

ธาตคาบเดยวกนธาตคาบเดยวกน ธาตทางขวามขนาดเลกแตมวลมากกวา ธาตทางขวามขนาดเลกแตมวลมากกวา ความหนาแนนจงสงกวาธาตทางซาย เชน ความหนาแนนจงสงกวาธาตทางซาย เชน Be Be หนาแนนกวา หนาแนนกวา LiLi

โลหะหม โลหะหม IA IA มความหนาแนนตาทสดมความหนาแนนตาทสด

ธาตหมเดยวกนธาตหมเดยวกน ธาตหนกมความหนาแนนสงกวาธาตเบา ธาตหนกมความหนาแนนสงกวาธาตเบา เพราะ อตราการเพมมวล มากกวา การเพมขนาด เชน เพราะ อตราการเพมมวล มากกวา การเพมขนาด เชน Rb Rb หนาแนนกวา หนาแนนกวา KK

2525

อโลหอโลหะะ ธาตโมเลกลเดยวมความหนาแนนคอนขางตา ธาตโมเลกลเดยวมความหนาแนนคอนขางตา

เพราะยดเหนยวระหวางกนดวยแรงแวนเดอรวาลสเพราะยดเหนยวระหวางกนดวยแรงแวนเดอรวาลส

ธาตหนกขน ความหนาแนนกสงขนธาตหนกขน ความหนาแนนกสงขน

กงโลหะกงโลหะ ((โครงรางผลกตาขายโครงรางผลกตาขาย) ) มความหนาแนนปานกลาง มความหนาแนนปานกลาง

แตหนาแนนสงสดเมอเทยบในกลมธาตเรพรเซนเททฟแตหนาแนนสงสดเมอเทยบในกลมธาตเรพรเซนเททฟ

ธาตทรานสชนธาตทรานสชน ขนาดเลกและมวลมาก อะตอมยดกนดวยขนาดเลกและมวลมาก อะตอมยดกนดวย

พนธะโลหะทแขงแรง ความหนาแนนจงสงสดพนธะโลหะทแขงแรง ความหนาแนนจงสงสด

2626

การหลอมเหลวและการกลายเปนไอการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

เปนการใชความรอนแยกโมเลกลทเปนระเบยบในผลกใหเปนการใชความรอนแยกโมเลกลทเปนระเบยบในผลกให

ป ป ป ป หางกน จนเปนของเหลว และเปนกาซหางกน จนเปนของเหลว และเปนกาซ

ธาตโมเลกลเดยว แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลออน ธาตโมเลกลเดยว แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลออน

จดเดอด จดหลอมเหลวจงตาจดเดอด จดหลอมเหลวจงตา

โลหะโลหะ,, กงโลหะ กงโลหะ ((โครงรางตาขายโครงรางตาขาย) ) มจดเดอดสง มจดเดอดสง

โลหะทรานสชน จดเดอดสงสดโลหะทรานสชน จดเดอดสงสด

2727

สมบตทางเคมสมบตทางเคม เลขออกซเดชนเลขออกซเดชน

ธาตตางๆ เมอเกดเปนสารประกอบ มกแสดงเลขธาตตางๆ เมอเกดเปนสารประกอบ มกแสดงเลข

ออกซเดชน เทากบเลขหมออกซเดชน เทากบเลขหม

กลม กลม s IA = +s IA = +1 1 IIA = +IIA = +22

กลม กลม p IIIA = +p IIIA = +11, , ++33

(Al(Al เลขออกซเดชน คอเลขออกซเดชน คอ = += +33, In = +, In = +11, +, +33, Tl = +, Tl = +11))(Al (Al เลขออกซเดชน คอ เลขออกซเดชน คอ 33, In , In 11, , 33, Tl , Tl 11) )

กลมนมเลขออกซเดชนหลายคา หางกน กลมนมเลขออกซเดชนหลายคา หางกน 2 2 หนวย ตามหนวย ตาม

การจดเรยงอเลกตรอนแบบ การจดเรยงอเลกตรอนแบบ nsns22 npnpx x

คณสมบตนพบในหม คณสมบตนพบในหม IVA, VA IVA, VA ดวย ดวย 2828

กลม กลม d d และ และ f f มเลขออกซเดชนไดหลายคามเลขออกซเดชนไดหลายคา แตละคาอาจแตละคาอาจ

หางกน หางกน 1 1 หนวยหรอมากกวา เพราะธาตเหลานมหลายหนวยหรอมากกวา เพราะธาตเหลานมหลาย

เวเลนซอเลกตรอน และคา เวเลนซอเลกตรอน และคา IE IE ตางกนไมมากตางกนไมมาก

กลม กลม p p อโลหะ เปนไอออนลบ มกแสดงเลขออกซเดชนอโลหะ เปนไอออนลบ มกแสดงเลขออกซเดชน

คาเดยว คอ เทากบ คาเดยว คอ เทากบ ee-- ทรบเขามา ทรบเขามา ((เพอเปนไปตามกฎเพอเปนไปตามกฎ

ออกเตตออกเตต) ) เชน เชน ClCl--, S, S22--, O, O22--, Br, Br--

ยกเวนบางธาตทมหลายคา เชน ยกเวนบางธาตทมหลายคา เชน N = N = --3 3 ถง ถง ++55

2929

ศกยไฟฟามาตรฐาน ศกยไฟฟามาตรฐาน ((EE)) EE เปนลบมากในธาตทางซาย และมคาเพมขนจนเปนบวกเปนลบมากในธาตทางซาย และมคาเพมขนจนเปนบวกในธาตทางขวาของตารางธาต ในธาตทางขวาของตารางธาต ((ธาตทางซายรบ ธาตทางซายรบ ee-- ไมด แตไมด แตชอบให ชอบให ee-- มากกวามากกวา))

EE เปนลบมากดานลางของหมเดยวกนแลวเปนบวกมากขน เปนลบมากดานลางของหมเดยวกนแลวเปนบวกมากขน จากลางขนบนจากลางขนบน

จงสรปวา จงสรปวา โลหะหนกโลหะหนกเปนตวรดวซ เปนตวรดวซ ((ให ให ee--) ) ทดทด

โลหะโลหะทางซายเปนตวรดวซทด และลดความเปนตวรดวซทางซายเปนตวรดวซทด และลดความเปนตวรดวซลงจากซายไปขวาลงจากซายไปขวา

อโลหะอโลหะ เปนตวออกซไดส เปนตวออกซไดส ((รบ รบ ee--) ) ทดทด3030