SlideShare a Scribd company logo
1. บทนา
1.1 บทนา
เคมีอนินทรีย์ (Inorganic chemistry) คือ วิชาเคมีแขนงที่ว่าด้วยการศึกษาเกี่ยวกับธาตุทุก
ธาตุในตารางธาตุและสารประกอบของธาตุเหล่านั้น ยกเว้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนซึ่งจัดเป็นเคมี
อินทรีย์ เคมีอนินทรีย์แทรกซึมอยู่ทุกหนทุกแห่งในการดารงชีวิตของเรา น้า อากาศที่หายใจ แผ่นดินที่
อาศัยล้วนแต่เป็นสารประกอบอนินทรีย์ทั้งสิ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทันสมัยใช้สารกึ่งตัวนาอนินทรีย์
เป็นองค์ประกอบหลัก เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ต้องใช้ความรู้เคมีอนินทรีย์ในการเตรียมผลึกซิลิคอน
ให้มีความบริสุทธิ์สูงสาหรับสร้างตัวประมวลผลซีพียู (CPU) สารประกอบโลหะออกไซด์ส่วนใหญ่
มีสมบัติไฟฟ้า โทรศัพท์มือถือ 1 เครื่องประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวเก็บประจุ
ตัวต้านทาน และหน่วยความจาที่สร้างจากโลหะออกไซด์ไม่ต่ากว่า 20,000 ชิ้น เนื่องจากสมบัติและ
3 Li
Lithium
6.94
2s1
11 Na
sodium
22.99
3s1
19 K
potassium
39.10
4s1
37 Rb
rubidium
85.47
5s1
55 Cs
caesium
132.91
6s1
87 Fr
francium
(223)
7s1
4 Be
beryllium
9.01
2s2
12 Mg
magnesium
24.31
3s2
20 Ca
calcium
40.08
4s2
38 Sr
strontium
87.62
5s2
56 Ba
barium
137.33
6s2
88 Ra
radium
(226)
7s2
2 He
helium
4.00
1s2
10 Ne
neon
20.18
2s2
2p6
18 Ar
argon
39.95
3s2
3p6
36 Kr
krypton
83.80
4s2
4p6
54 Xe
xenon
131.29
5s2
5p6
86 Rn
radon
(222)
6s2
6p6
9 F
fluorine
19.00
2s2
2p5
17 Cl
chlorine
35.45
3s2
3p5
35 Br
bromine
79.90
4s2
4p5
53 I
iodine
126.90
5s2
5p5
85 At
astatine
(210)
6s2
6p5
8 O
oxygen
15.99
2s2
2p4
16 S
sulfur
32.06
3s2
3p4
34 Se
selenium
78.96
4s2
4p4
52 Te
tellurium
127.60
5s2
5p4
84 Po
polonium
(209)
6s2
6p4
7 N
nitrogen
14.01
2s2
2p3
15 P
phosphorus
30.97
3s2
3p3
33 As
arsenic
74.92
4s2
4p3
51 Sb
antimony
121.76
5s2
5p3
83 Bi
bismuth
208.98
6s2
6p3
6 C
carbon
12.01
2s2
2p2
14 Si
silicon
28.09
3s2
3p2
32 Ge
germanium
72.64
4s2
4p2
50 Sn
tin
118.71
5s2
5p2
82 Pb
lead
207.20
6s2
6p2
5 B
boron
10.81
2s2
2p1
13 Al
aluminium
26.98
3s2
3p1
31 Ga
gallium
69.72
4s2
4p1
49 In
indium
111.82
5s2
5p1
81 Tl
thallium
204.38
6s2
6p1
1 H
hydrogen
1.0079
1s1
118117116115114113
1
I
IA
2
II
IIA
หมู่ 13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
คาบ 1
คาบ
2
3
4
5
6
7
6
7
71 Lu
lutetium
174.97
5d1
6s2
70 Yb
ytterbium
173.04
4f14
6s2
69 Tm
thulium
168.93
4f13
6s2
68 Er
erbium
167.26
4f12
6s2
58 Ce
cerium
140.12
4f1
5d1
6s2
59 Pr
praseodymium
140.91
4f3
6s2
61 Pm
prometheum
144.24
4f5
6s2
62 Sm
samarium
150.36
4f6
6s2
63 Eu
europium
151.96
4f7
6s2
64 Gd
gadolinium
157.25
4f7
5d1
6s2
65 Tb
terbium
158.93
4f9
6s2
66 Dy
dysprosium
162.50
4f10
6s2
67 Ho
holmium
164.93
4f11
6s2
60 Nd
neodymium
144.24
4f4
6s2
103 Lr
lawrencium
(262)
6d1
7s2
102 No
nobelium
(259)
5f14
7s2
101 Md
mendelevium
(258)
5f13
7s2
100 Fm
fermium
(257)
5f12
7s2
90 Th
thorium
232.04
6d2
7s2
91 Pa
protactinium
231.04
5f2
6d1
7s2
92 U
uranium
238.03
5f3
6d1
7s2
93 Np
neptunium
(237)
5f4
6d1
7s2
94 Pu
plutonium
(244)
5f6
7s2
95 Am
americium
(243)
5f7
7s2
96 Cm
cerium
(247)
5f7
6d1
7s2
97 Bk
berkelium
(247)
5f9
7s2
98 Cf
californium
(251)
5f10
7s2
99 Es
einsteinium
(252)
5f11
7s2
กลุ่ม f
แอกตินอยด์
แลนทานอยด์
กลุ่ม s กลุ่ม d กลุ่ม p
Sc
39 Y
yttrium
88.91
4d1
5s2
57 La
lanthanum
138.91
5d1
6s2
Ti
40 Zr
zirconium
91.22
4d2
5s2
72 Hf
hafnium
108.49
5d2
6s2
41 Nb
niobium
92.91
4d3
5s2
73 Ta
tantalum
180.95
5d3
6s2
Cr
42 Mo
molybdenum
95.94
4d5
5s1
74 W
tungsten
183.84
5d4
6s2
Mn
43 Tc
technetium
(98)
4d5
5s2
75 Re
rhenium
186.21
5d5
6s2
Fe
44 Ru
ruthenium
101.07
4d7
5s1
76 Os
osmium
190.23
5d6
6s2
Co
45 Rh
rhodium
102.09
4d8
5s1
77 Ir
iridium
192.22
5d7
6s2
Ni
46 Pd
palladium
106.42
4d10
78 Pt
platinum
195.08
5d9
6s1
Cu
47 Ag
silver
107.87
4d10
5s1
79 Au
gold
196.97
5d10
6s1
Zn
48 Cd
cadmium
112.41
4d10
5s2
80 Hg
mercury
200.59
5d10
6s2
89 Ac
actinium
(227)
6d1
7s2
104 Rf
rutherfordium
(261)
6d2
7s2
105 Db
dubnium
(262)
6d3
7s2
106 Sg
seaborgium
(263)
6d4
7s2
107 Bh
bohrium
(262)
6d5
7s2
108 Hs
hassium
(265)
6d6
7s2
109 Mt
meitnerium
(266)
6d7
7s2
110 Ds
darmstadtium
(271)
6d8
7s2
111 Rg
roentgenium
(272)
6d9
7s2
112
V
โลหะแทรนซิชัน
3
IIIB
4
IVB
5
VB
6
VIB
7
VIIB
8 9
VIIIB
10 11
IB
12
IIB
ธาตุหมู่หลัก
โลหะแอลคาไล
โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท
คาลโคเจน
แฮโลเจน
ก๊าซมีสกุล
2 | เคมีธาตุหมู่หลัก
ปฏิกิริยาเคมีของธาตุ (ประมาณ 100 ธาตุ) ค่อนข้างหลากหลายมาก การเรียนวิชาเคมีอนินทรีย์
โดยเฉพาะเคมีของธาตุหมู่หลักบางครั้งจึงรู้สึกว่ามีลักษณะเป็นการท่องจา แต่ปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์
ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสมบัติกรด-เบสหรือความเป็นตัวรีดิวซ์-ตัวออกซิไดส์ของธาตุหรือโมเลกุล และ
แนวโน้มสมบัติของธาตุส่วนใหญ่สามารถอธิบายด้วยตารางธาตุ นอกจากนั้นต้องระลึกเสมอว่าไม่มี
ศาสตร์ใดที่ยืนได้ด้วยตนเองเพียงลาพัง ถ้าสังเกตให้ดีจะพบว่าเคมีอนินทรีย์เป็นแขนงวิชาที่รวมแขนง
วิชาเคมีอื่น ๆ เช่น เคมีเชิงฟิสิกส์ เคมีวิเคราะห์ เคมีอินทรีย์ หรือแม้แต่คณิตศาสตร์ ดังนั้นต้องเรียนรู้
และทบทวนเนื้อหาแขนงวิชาอื่นควบคู่กับเคมีอนินทรีย์ด้วยเสมอ
1.2 ตารางธาตุ
ตารางธาตุ (Periodic Table) ดังรูปที่ 1.1 แสดงให้เห็นถึงความฉลาดและสร้างสรรค์ของ
นักวิทยาศาสตร์ที่สามารถนาธาตุมาจัดเรียงลาดับเป็นหมวดหมู่ตามจานวนโปรตอนหรือเลขเชิง
อะตอมของธาตุ ทาให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างธาตุที่มีสมบัติเคมีและกายภาพคล้ายคลึงกันอยู่ในหมู่
เดียวกัน เห็นความแตกต่างของสมบัติของธาตุที่อยู่คนละหมู่ รวมทั้งแนวโน้มของสมบัติต่าง ๆ ของ
ธาตุสามารถทานายได้จากตารางธาตุ ปัจจุบันธาตุในตารางธาตุสามารถแบ่งกลุ่มได้ 3 กลุ่ม โดยแบ่ง
ตามออร์บิทัลที่เวเลนซ์อิเล็กตรอนบรรจุอยู่
(1) ธาตุหมู่หลัก
ธาตุหมู่หลัก (main group elements) หรือธาตุเรพรีเซนเททิฟ (representative elements)
คือธาตุที่มีการจัดเรียงเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล s และออร์บิทัล p โดยที่ออร์บิทัล d และ f ไม่มี
อิเล็กตรอนบรรจุหรือถ้ามีต้องมีแบบบรรจุเต็ม ประกอบด้วย (i) ธาตุกลุ่ม s (s-block) เป็นธาตุที่จัดเรียง
เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล s ได้แก่ ธาตุหมู่ 1 โลหะแอลคาไล (alkali metal) และหมู่ 2 โลหะ
แอลคาไลน์เอิร์ท (alkaline earth metal) และ (ii) ธาตุกลุ่ม p (p-block) ธาตุที่จัดเวเลนซ์อิเล็กตรอน
อยู่ในทั้งในออร์บิทัล s และออร์บิทัล p ได้แก่ ธาตุหมู่ 13 (B ถึง Tl) หมู่ 14 (C ถึง Pb) หมู่ 15 (N ถึง Bi)
หมู่ 16 คาลโคเจน (chalcogen) หมู่ 17 แฮโลเจน (halogen) และหมู่ 18 ก๊าซมีสกุล (Noble gas)
บทนา | 3
3Li
Lithium
6.94
2s1
11Na
sodium
22.99
3s1
19K
potassium
39.10
4s1
37Rb
rubidium
85.47
5s1
55Cs
caesium
132.91
6s1
87Fr
francium
(223)
7s1
4Be
beryllium
9.01
2s2
12Mg
magnesium
24.31
3s2
20Ca
calcium
40.08
4s2
38Sr
strontium
87.62
5s2
56Ba
barium
137.33
6s2
88Ra
radium
(226)
7s2
2He
helium
4.00
1s2
10Ne
neon
20.18
2s2
2p6
18Ar
argon
39.95
3s2
3p6
36Kr
krypton
83.80
4s2
4p6
54Xe
xenon
131.29
5s2
5p6
86Rn
radon
(222)
6s2
6p6
9F
fluorine
19.00
2s2
2p5
17Cl
chlorine
35.45
3s2
3p5
35Br
bromine
79.90
4s2
4p5
53I
iodine
126.90
5s2
5p5
85At
astatine
(210)
6s2
6p5
8O
oxygen
15.99
2s2
2p4
16S
sulfur
32.06
3s2
3p4
34Se
selenium
78.96
4s2
4p4
52Te
tellurium
127.60
5s2
5p4
84Po
polonium
(209)
6s2
6p4
7N
nitrogen
14.01
2s2
2p3
15P
phosphorus
30.97
3s2
3p3
33As
arsenic
74.92
4s2
4p3
51Sb
antimony
121.76
5s2
5p3
83Bi
bismuth
208.98
6s2
6p3
6C
carbon
12.01
2s2
2p2
14Si
silicon
28.09
3s2
3p2
32Ge
germanium
72.64
4s2
4p2
50Sn
tin
118.71
5s2
5p2
82Pb
lead
207.20
6s2
6p2
5B
boron
10.81
2s2
2p1
13Al
aluminium
26.98
3s2
3p1
31Ga
gallium
69.72
4s2
4p1
49In
indium
111.82
5s2
5p1
81Tl
thallium
204.38
6s2
6p1
21Sc
scandium
44.96
3d1
4s2
39Y
yttrium
88.91
4d1
5s2
57La
lanthanum
138.91
5d1
6s2
22Ti
titanium
47.87
3d2
4s2
40Zr
zirconium
91.22
4d2
5s2
72Hf
hafnium
108.49
5d2
6s2
41Nb
niobium
92.91
4d3
5s2
73Ta
tantalum
180.95
5d3
6s2
24Cr
chromium
52.00
3d5
4s1
42Mo
molybdenum
95.94
4d5
5s1
74W
tungsten
183.84
5d4
6s2
25Mn
manganese
54.94
3d5
4s2
43Tc
technetium
(98)
4d5
5s2
75Re
rhenium
186.21
5d5
6s2
26Fe
iron
55.84
3d6
4s2
44Ru
ruthenium
101.07
4d7
5s1
76Os
osmium
190.23
5d6
6s2
27Co
cobalt
58.93
3d7
4s2
45Rh
rhodium
102.09
4d8
5s1
77Ir
iridium
192.22
5d7
6s2
28Ni
nickel
58.69
3d8
4s2
46Pd
palladium
106.42
4d10
78Pt
platinum
195.08
5d9
6s1
29Cu
copper
63.55
3d10
4s1
47Ag
silver
107.87
4d10
5s1
79Au
gold
196.97
5d10
6s1
30Zn
zinc
65.41
3d10
4s2
48Cd
cadmium
112.41
4d10
5s2
80Hg
mercury
200.59
5d10
6s2
71Lu
lutetium
174.97
5d1
6s2
70Yb
ytterbium
173.04
4f14
6s2
69Tm
thulium
168.93
4f13
6s2
68Er
erbium
167.26
4f12
6s2
58Ce
cerium
140.12
4f1
5d1
6s2
59Pr
praseodymium
140.91
4f3
6s2
61Pm
prometheum
144.24
4f5
6s2
62Sm
samarium
150.36
4f6
6s2
63Eu
europium
151.96
4f7
6s2
64Gd
gadolinium
157.25
4f7
5d1
6s2
65Tb
terbium
158.93
4f9
6s2
66Dy
dysprosium
162.50
4f10
6s2
67Ho
holmium
164.93
4f11
6s2
60Nd
neodymium
144.24
4f4
6s2
103Lr
lawrencium
(262)
6d1
7s2
102No
nobelium
(259)
5f14
7s2
101Md
mendelevium
(258)
5f13
7s2
100Fm
fermium
(257)
5f12
7s2
90Th
thorium
232.04
6d2
7s2
91Pa
protactinium
231.04
5f2
6d1
7s2
92U
uranium
238.03
5f3
6d1
7s2
93Np
neptunium
(237)
5f4
6d1
7s2
94Pu
plutonium
(244)
5f6
7s2
95Am
americium
(243)
5f7
7s2
96Cm
cerium
(247)
5f7
6d1
7s2
97Bk
berkelium
(247)
5f9
7s2
98Cf
californium
(251)
5f10
7s2
99Es
einsteinium
(252)
5f11
7s2
1H
hydrogen
1.0079
1s1
11811711611511411389Ac
actinium
(227)
6d1
7s2
104Rf
rutherfordium
(261)
6d2
7s2
105Db
dubnium
(262)
6d3
7s2
106Sg
seaborgium
(263)
6d4
7s2
107Bh
bohrium
(262)
6d5
7s2
108Hs
hassium
(265)
6d6
7s2
109Mt
meitnerium
(266)
6d7
7s2
110Ds
darmstadtium
(271)
6d8
7s2
111Rg
roentgenium
(272)
6d9
7s2
112
23V
vanadium
50.94
3d3
4s2
1
I
IA
2
II
IIA
Group13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
Lanthaniods
(Lanthanides)
Actiniods
(Actinides)
Period1
Period
2
3
4
5
6
7
6
7
3
IIIB
4
IVB
5
VB
6
VIB
7
VIIB
89
VIIB
1011
IB
12
IIB
รูปที่1.1ตารางธาตุ
4 | เคมีธาตุหมู่หลัก
(2) โลหะแทรนซิชัน
โลหะแทรนซิชัน (Transition metal) เป็นกลุ่มธาตุโลหะที่อยู่ระหว่างธาตุกลุ่ม s และธาตุกลุ่ม
p จึงมีชื่อว่า “แทรนซิชัน” สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 อนุกรม (series) คือ (i) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 1
ประกอบด้วยธาตุในคาบที่ 4 (บางครั้งเรียกว่าธาตุอนุกรม 3d) จากสแกนเดียม (Scandium, Sc) ถึง
สังกะสี (Zinc, Zn)1 (ii) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 2 (หรือธาตุอนุกรม 4d) ประกอบด้วยธาตุในคาบที่ 5
จากอิตเทรียม (Yttrium, Y) ถึงแคดเมียม (Cadmium, Cd) และ (iii) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 3 (หรือ
ธาตุอนุกรม 5d) ประกอบด้วยธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 6 จากแลนทานัม (Lanthanum, La) ถึงปรอท
(Mercury, Hg) มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล 5d โลหะแทรนซิชันอนุกรมที่ 1 ถึง 3 หนึ่งหมู่มี
สมาชิกสามธาตุ เรียกว่า “ไทรเเอด (triad)” โลหะแทรนซิชันในอนุกรมที่ 2 และ 3 รวมเรียกว่า “กลุ่ม
โลหะหนักบล็อก d (havier d-block metal)” สาหรับโลหะที่มีสมบัติคล้ายโลหะแพลทินัม (Pt) ได้แก่
รูทีเนียม (Ru) ออสเมียม (Os) โรเดียม (Rh) อิริเดียม (Ir) และแพลเลเดียม (Pd) เรียกว่า โลหะกลุ่ม
แพลทินัม (Platinum-group metal)
(3) โลหะแทรนซิชันชั้นใน
โลหะแทรนซิชันชั้นใน (Inner Transition metal) เป็นกลุ่มธาตุโลหะที่จัดเรียงเวเลนซ์
อิเล็กตรอนในออร์บิทัล f ประกอบด้วย (i) กลุ่มธาตุแลนทานอยด์ (lanthanoid) จากซีเรียม (Cerium,
Ce) ถึงลูทีเชียม (Lutetium, Lu) และ (ii) กลุ่มธาตุแอกตินอยด์ (actinoid) จากทอเรียม (Thorium,
Th) ถึงลอว์เรนเซียม (Lawrencium, Lr)
1.3 แนวโน้มของสมบัติตามตารางธาตุ
พบว่าขนาดอะตอมของธาตุในหมู่เดียวกันจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง (ดูรูปที่ 1.2) เพราะเมื่อ
เลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น จานวนระดับชั้นพลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นด้วย ดูได้จากเลขควอนตัมหลัก
n แต่เมื่อเปรียบเทียบขนาดอะตอมของธาตุในคาบเดียวกัน (ตามแนวนอนในตารางธาตุ) พบว่าขนาด
อะตอมจะเล็กลงเมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น เพราะธาตุในคาบเดียวกันมีระดับชั้นพลังงานของ
1
IUPAC ระบุว่าโลหะแทรนซิชันหรือไอออนของโลหะแทรนซิชันจะต้องมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนบรรจุอยู่ใน d ออร์บิทัลไม่เต็ม
ดังนั้น กล่าวได้ว่าธาตุหมู่ 12 (Zn, Cd และ Hg) ไม่ใช่โลหะแทรนซิชัน โดยธาตุหมู่ 12 มีสมบัติทั่วไปก่ากึ่งอยู่ระหว่างธาตุเรพรีเซนเททิฟ
และธาตุแทรนซิชัน
บทนา | 5
อิเล็กตรอนเท่ากัน เมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้นจานวนโปรตอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นด้วย ทาให้นิวเคลียส
สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาใกล้ได้มากขึ้น ขนาดอะตอมจึงเล็กลง
รูปที่ 1.2 ขนาดอะตอมของธาตุในตารางธาตุ
ขนาดอะตอมธาตุกลุ่ม f ไม่เพิ่มมากขึ้นอย่างที่ควรจะเป็นเมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น พบว่าขนาด
อะตอมของธาตุแลนทาไนด์ลดลงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุแทรนซิชัน ทั้งนี้เพราะอิเล็กตรอนใน
ออร์บิทัล f มีความสามารถในการบดบังหรือเป็นม่านอิเล็กตรอนไม่ดี ทาให้ประจุนิวเคลียสที่แสดงผล
Zeff มีค่ามาก จึงดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาใกล้นิวเคลียสได้มาก ขนาดอะตอมจึงเล็กลง เรียก
ปรากฏการณ์นี้ว่าการหดตัวแลนทาไนด์หรือแลนทาไนด์คอนแทรกชัน (lanthanide contraction)
ไอออนลบมีขนาดใหญ่กว่าขนาดอะตอมเสมอ ดังตัวอย่างในรูปที่ 1.3 ไอออนฟลูออไรด์ F
มีขนาด
ไอออนใหญ่กว่าขนาดอะตอมธาตุฟลูออรีน เมื่อจานวนอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอน
จะเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนต้องอยู่ห่างจากกันมากขึ้น ขนาดของไอออนลบจึงใหญ่กว่าขนาดอะตอม ในทาง
ตรงกันข้ามไอออนบวกจะมีขนาดเล็กกว่าอะตอมเสมอ เพราะอะตอมต้องสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อเกิด
เป็นไอออนบวก เมื่ออะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน ม่านอิเล็กตรอนจะลดลง ทาให้ประจุนิวเคลียสที่
แสดงผล Zeff เพิ่มขึ้น นิวเคลียสสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาได้ใกล้ตัวมากขึ้น ไอออนบวกจึงมี
ขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับขนาดอะตอม ขณะที่รัศมีไอออนบวกจะลดลงเมื่อประจุบวกมีค่าเพิ่มขึ้น
0 20 40 60 80 100
0.0
1.0
2.0
3.0
H
He
Li
F
Na
Cl
K
Br
Rb
I
Cs
Pb
Po
Ac
Am
เลขเชิงอะตอม
รัศมีอะตอม(Å)
6 | เคมีธาตุหมู่หลัก
รูปที่ 1.3 กราฟเปรียบเทียบขนาดอะตอม รัศมีไอออนบวกและไอออนลบ
1.4 พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน
พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน (Ionization energy, IE) คือ พลังงานที่มีค่าน้อยที่สุดสาหรับ
การดึงอิเล็กตรอน 1 อนุภาคให้หลุดออกจากอะตอมที่อยู่ในสภาวะก๊าซ ดังปฏิกิริยา
M (g) M+ (g) + e
(g)
เมื่อ M คือ อะตอมในสภาวะก๊าซ พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนมีหน่วยเป็น kJ mol1 หมายถึง
พลังงานที่ต้องใช้ดึงอิเล็กตรอน 1 โมล (หรือ 6.02 × 1023 อนุภาค) ออกจากอะตอม M ในสภาวะก๊าซ
จานวน 1 โมล กรณีอะตอมมีอิเล็กตรอนที่สามารถหลุดออกได้มากกว่า 1 อนุภาค การระบุพลังงาน
การแตกตัวเป็นไอออนต้องบอกลาดับของอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาด้วย การดึงอิเล็กตรอนในลาดับ
สูงขึ้นต้องใช้พลังงานมากขึ้นเสมอ เพราะอิเล็กตรอนได้รับแรงดึงดูดจากประจุส่งผลมากกว่า
อิเล็กตรอนลาดับแรก ๆ พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของลาดับสูงมีค่ามากกว่าพลังงานการแตกตัว
เป็นไอออนลาดับต่ากว่าเสมอ
B (g) B (g) + e
IE1 = 801 kJ mol1
B (g) B2 (g) + e
IE2 = 2,427 kJ mol1
B2 (g) B3 (g) + e
IE3 = 3,660 kJ mol1
6 8 10 12 14
40
80
120
160
200
Al
3+
Mg
2+
Na
+
F
-O
2-
atomic radius
ionic radius
N
3-
รัศมี(pm)
ประจุนิวเคลียส
รัศมีอะตอม
รัศมีไอออน
บทนา | 7
B3 (g) B4 (g) + e
IE4 = 25,025 kJ mol1
B4 (g) B5 (g) + e
IE5 = 32,822 kJ mol1
รูปที่ 1.4 แสดงพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนลาดับที่ 1 ของธาตุในตารางธาตุ เมื่อเปรียบเทียบในหมู่
เดียวกันพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของธาตุที่มีขนาดอะตอมเล็กจะมีค่าสูงกว่าอะตอมที่ขนาดใหญ่
กว่า พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนจะลดลงจากบนลงล่างตามหมู่ในตารางธาตุ ในคาบเดียวกัน
พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนมีค่าเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุตามขนาดอะตอมที่เล็กลง
และผลของออร์บิทัลที่อิเล็กตรอนบรรจุ โดยอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัมหลัก n เดียวกัน ค่าพลังงาน
การแตกตัวเป็นไอออนสาหรับอิเล็กตรอนในออร์บิทัลต่าง ๆ จะเป็นไปตามอนุกรม s < p < d < f และ
พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของธาตุหมู่ 18 ก๊าซมีสกุลมีค่าสูงที่สุด เพราะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน
เข้าคู่แบบบรรจุเต็ม อิเล็กตรอนจึงมีเสถียรภาพมาก การดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมก๊าซมีสกุลจึง
ต้องใช้พลังงานสูง ธาตุที่มีค่าพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนต่าแสดงว่าสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย
มีสมบัติเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี (ชอบเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน) และมีความว่องไวต่อปฏิกิริยามาก ในทาง
ตรงกันข้ามธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนสูง เช่น ก๊าซมีสกุล จึงไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมี
นอกจากนั้นธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนต่ามีความเบสแก่กว่าธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็น
ไอออนสูงกว่า
รูปที่ 1.4 พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนลาดับที่ 1 ของธาตุในตารางธาตุ
0 20 40 60 80 100
0
1000
2000
3000
H
He
Li
Ne
Na
Ar
K
Kr
Rb
Xe
Cs
Rn
Fr
เลขเชิงอะตอม
พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน(kJmol1)
8 | เคมีธาตุหมู่หลัก
1.5 สัมพรรคอิเล็กตรอน
สัมพรรคอิเล็กตรอน (Electron affinity, EA) คือ พลังงานที่เปลี่ยนแปลงเมื่ออะตอมใน
สภาวะก๊าซได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 1 อนุภาคเกิดเป็นไอออนลบ ดังปฏิกิริยา
M (g) + e
(g) M
(g)
ธาตุส่วนใหญ่ในตารางธาตุจะคายพลังงานเมื่อได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม สัมพรรคอิเล็กตรอนจึงมีค่าเป็นลบ
แต่บางธาตุเมื่อรับอิเล็กตรอนจะต้องใช้พลังงาน เช่น Be และ Mg และก๊าซมีสกุล สัมพรรคอิเล็กตรอน
จึงมีค่าเป็นบวก รูปที่ 1.5 แสดงค่าสัมพรรคอิเล็กตรอนของธาตุบางธาตุในตารางธาตุ เมื่อไม่พิจารณา
ก๊าซมีสกุล พบว่าในคาบเดียวกันแนวโน้มของสัมพรรคอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา เมื่อ
พิจารณาในหมู่เดียวกันค่าสัมพรรคอิเล็กตรอนจะลดลงจากบนลงล่าง ธาตุที่คายพลังงานออกมามาก
เมื่อรับอิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นตัวออกซิไดส์ที่ดีหรือชอบรับอิเล็กตรอนเพิ่ม
รูปที่ 1.5 สัมพรรคอิเล็กตรอน (kJ mol1)
Li
-60
Na
-53
K
-48
Rb
-47
Be
0
Mg
0
Ca
-2
Sr
-5
He
48
Ne
116
Ar
96
Kr
96
Xe
77
F
-328
Cl
-349
Br
-325
I
-295
O
-141
S
-200
Se
-195
Te
-190
N
8
P
-72
As
-78
Sb
-103
C
-122
Si
-134
Ge
-116
Sn
-116
B
-27
Al
-43
Ga
-29
In
-29
1
I
IA
2
II
IIA
หมู่
13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
คาบ
2
3
4
5
H
-72
Li
-60
Na
-53
K
-48
Rb
-47
Be
0
Mg
0
Ca
-2
Sr
-5
He
48
Ne
116
Ar
96
Kr
96
Xe
77
F
-328
Cl
-349
Br
-325
I
-295
O
-141
S
-200
Se
-195
Te
-190
N
8
P
-72
As
-78
Sb
-103
C
-122
Si
-134
Ge
-116
Sn
-116
B
-27
Al
-43
Ga
-29
In
-29
1
I
IA
2
II
IIA
หมู่
13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
คาบ
2
3
4
5
H
-72
บทนา | 9
1.6 สภาพไฟฟ้าลบ
ไลนัส พอลิง (Linus Pauling) ได้นิยามสภาพไฟฟ้าลบ (อิเล็กโทรเนกาติวิตี, electronegativity,
EN) หมายถึงความสามารถหรืออานาจของอะตอมในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นที่ก่อพันธะด้วยเข้า
มาอยู่ใกล้ตนเอง ถ้าอะตอมใดมีค่าสภาพไฟฟ้าลบสูงกว่าแสดงว่าสามารถดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ใกล้ตน
ได้มากกว่าอะตอมที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบต่ากว่า ธาตุที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบสูงที่สุดตามพอลิงสเกลคือ
ฟลูออรีน สาหรับธาตุที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบต่าได้แก่ธาตุหมู่ 1 โลหะแอลคาไล มีค่าสภาพไฟฟ้าลบน้อย
กว่า 1 (รูปที่ 1.6) จึงชอบเป็นไอออนบวกในสารประกอบไอออนิก ค่าสภาพไฟฟ้าลบสามารถใช้ทานาย
ชนิดพันธะของสารประกอบอะตอมคู่ได้โดยใช้แผนภาพสามเหลี่ยมแวนอาร์เกล-เคเทอลาร์ (van
Arkel-Ketelaar triangle) ดังรูปที่ 1.7 เมื่อ  และ mean คือ ผลต่างและค่าเฉลี่ยของค่าสภาพ
ไฟฟ้าลบของอะตอมทั้งสอง ตามลาดับ
รูปที่ 1.6 ค่าสภาพไฟฟ้าลบ EN
Li
0.98
Na
0.93
K
0.82
Rb
0.82
Be
1.57
Mg
1.31
Ca
1.00
Sr
0.95
He
48
Ne
116
Ar
96
Kr
96
Xe
77
F
3.98
Cl
3.16
Br
2.96
I
2.66
O
3.44
S
2.58
Se
2.55
Te
2.10
N
3.04
P
2.19
As
2.18
Sb
2.05
C
2.55
Si
1.90
Ge
2.01
Sn
1.96
B
2.04
Al
1.61
Ga
1.81
In
1.78
1
I
IA
2
II
IIA
หมู่
13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
คาบ
2
3
4
5
H
2.20
Li
0.98
Na
0.93
K
0.82
Rb
0.82
Be
1.57
Mg
1.31
Ca
1.00
Sr
0.95
He
48
Ne
116
Ar
96
Kr
96
Xe
77
F
3.98
Cl
3.16
Br
2.96
I
2.66
O
3.44
S
2.58
Se
2.55
Te
2.10
N
3.04
P
2.19
As
2.18
Sb
2.05
C
2.55
Si
1.90
Ge
2.01
Sn
1.96
B
2.04
Al
1.61
Ga
1.81
In
1.78
1
I
IA
2
II
IIA
หมู่
13
III
IIIA
14
IV
IVA
15
V
VA
16
VI
VIA
17
VII
VIIA
18
VIII
VIIIA
คาบ
2
3
4
5
H
2.20
10 | เคมีธาตุหมู่หลัก
รูปที่ 1.7 แผนภาพสามเหลี่ยมแวนอาร์เกล-เคเทอลาร์
ตัวอย่าง 1.1 จงทานายชนิดของพันธะของสารประกอบโพแทสเซียมฟลูออไรด์ KF
K มีค่าสภาพไฟฟ้าลบเท่ากับ 0.82 และ F มีค่าสภาพไฟฟ้าลบเท่ากับ 3.98 ดังนั้น
ค่าสภาพไฟฟ้าลบเฉลี่ย mean เท่ากับ
0.82 + 3.98
2
= 2.40
และผลต่างค่าสภาพไฟฟ้าลบ  เท่ากับ 3.98 0.82 = 3.26
พบว่าโคออร์ดิเนต (mean, ) ของ KF ตกอยู่ในโซนไอออนิก (ionic) ของแผนภาพสามเหลี่ยมแวน
อาร์เกล-เคเทอลาร์ (รูปที่ 1.7) ดังนั้น พันธะ K-F เป็นพันธะไอออนิก
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
H2
BI3
BCl3
B2
O3
BF3
Be
BeH2
BeO
BeF2
C
CCl4
CO2
Cs
CsH
CsI
CsCl
CsF
LiF
MgF2
HF
NF3
OF2
F2
LiBr
Mg N2
NO
O2Si
LiH

mean

More Related Content

Viewers also liked

บทที่ 2 ตารางธาตุ
บทที่ 2 ตารางธาตุบทที่ 2 ตารางธาตุ
บทที่ 2 ตารางธาตุ
Gawewat Dechaapinun
 
9789740331889
97897403318899789740331889
9789740331889CUPress
 
สมบัติพีริออดิก - Periodic
สมบัติพีริออดิก - Periodicสมบัติพีริออดิก - Periodic
สมบัติพีริออดิก - Periodic
Dr.Woravith Chansuvarn
 
พันธะเคมี - Chemical bonds
พันธะเคมี - Chemical bondsพันธะเคมี - Chemical bonds
พันธะเคมี - Chemical bonds
Dr.Woravith Chansuvarn
 
Exhibition NAC 2009
Exhibition NAC 2009Exhibition NAC 2009
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบ
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบสมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบ
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบชัยยันต์ ไม้กลาง
 
Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond kruannchem
 
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบ
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบบทที่ 1 ธาตุและสารประกอบ
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบJariya Jaiyot
 
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบ
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบสมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบ
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบพัน พัน
 
สรุปเคมี ม.ปลาย
สรุปเคมี ม.ปลายสรุปเคมี ม.ปลาย
สรุปเคมี ม.ปลาย
Kittepot
 
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมีบทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
oraneehussem
 
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบบทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
oraneehussem
 
ธาตุและสารประกอบ
ธาตุและสารประกอบธาตุและสารประกอบ
ธาตุและสารประกอบwebsite22556
 

Viewers also liked (16)

บทที่ 2 ตารางธาตุ
บทที่ 2 ตารางธาตุบทที่ 2 ตารางธาตุ
บทที่ 2 ตารางธาตุ
 
Punmanee study 4
Punmanee study 4Punmanee study 4
Punmanee study 4
 
9789740331889
97897403318899789740331889
9789740331889
 
สมบัติพีริออดิก - Periodic
สมบัติพีริออดิก - Periodicสมบัติพีริออดิก - Periodic
สมบัติพีริออดิก - Periodic
 
พันธะเคมี - Chemical bonds
พันธะเคมี - Chemical bondsพันธะเคมี - Chemical bonds
พันธะเคมี - Chemical bonds
 
Exhibition NAC 2009
Exhibition NAC 2009Exhibition NAC 2009
Exhibition NAC 2009
 
ตะลุยโจทย์เคมี
ตะลุยโจทย์เคมีตะลุยโจทย์เคมี
ตะลุยโจทย์เคมี
 
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบ
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบสมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบ
สมบัติของธาตุและสารประกอบตามหมู่และคาบ
 
Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond
 
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบ
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบบทที่ 1 ธาตุและสารประกอบ
บทที่ 1 ธาตุและสารประกอบ
 
พันธะเคมี
พันธะเคมีพันธะเคมี
พันธะเคมี
 
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบ
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบสมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบ
สมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบ
 
สรุปเคมี ม.ปลาย
สรุปเคมี ม.ปลายสรุปเคมี ม.ปลาย
สรุปเคมี ม.ปลาย
 
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมีบทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
 
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบบทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
 
ธาตุและสารประกอบ
ธาตุและสารประกอบธาตุและสารประกอบ
ธาตุและสารประกอบ
 

Similar to 9789740333166

ดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
ดุลยภาพสิ่งมีชีวิตดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
ดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
Wichai Likitponrak
 
Photosynthesis process
Photosynthesis processPhotosynthesis process
Photosynthesis process
Miss.Yupawan Triratwitcha
 
เคมีอินทรีย์
เคมีอินทรีย์เคมีอินทรีย์
เคมีอินทรีย์
nn ning
 
ระบบนิเวศ3
ระบบนิเวศ3ระบบนิเวศ3
ระบบนิเวศ3
chirapa
 
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม Oเอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
Wichai Likitponrak
 
9789740329831
97897403298319789740329831
9789740329831
CUPress
 
ความหมายของนิเวศวิทยา
ความหมายของนิเวศวิทยาความหมายของนิเวศวิทยา
ความหมายของนิเวศวิทยาweerabong
 
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3korakate
 
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3korakate
 
Science2 110904044724-phpapp01
Science2 110904044724-phpapp01Science2 110904044724-phpapp01
Science2 110904044724-phpapp01korakate
 
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistry
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistryเคมีอินทรีย์ Organic-chemistry
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistryporpia
 
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมนชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
วิเชียร กีรติศักดิ์กุล
 
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศ
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศแบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศ
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศdnavaroj
 
ระบบนิเวศในประเทศไทย
ระบบนิเวศในประเทศไทยระบบนิเวศในประเทศไทย
ระบบนิเวศในประเทศไทย
ninjynoppy39
 
บทที่2 ส่งเทคโน
บทที่2 ส่งเทคโนบทที่2 ส่งเทคโน
บทที่2 ส่งเทคโนPew Juthiporn
 
Curri bio 61m4-6
Curri bio 61m4-6Curri bio 61m4-6
Curri bio 61m4-6
Wichai Likitponrak
 

Similar to 9789740333166 (20)

ดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
ดุลยภาพสิ่งมีชีวิตดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
ดุลยภาพสิ่งมีชีวิต
 
Photosynthesis process
Photosynthesis processPhotosynthesis process
Photosynthesis process
 
Study 1
Study 1Study 1
Study 1
 
Punmanee study 1
Punmanee study 1Punmanee study 1
Punmanee study 1
 
เคมีอินทรีย์
เคมีอินทรีย์เคมีอินทรีย์
เคมีอินทรีย์
 
ระบบนิเวศ3
ระบบนิเวศ3ระบบนิเวศ3
ระบบนิเวศ3
 
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม Oเอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
เอกสารประกอบการสรุปเข้ม O
 
9789740329831
97897403298319789740329831
9789740329831
 
ระบบนิเวศ
ระบบนิเวศระบบนิเวศ
ระบบนิเวศ
 
ความหมายของนิเวศวิทยา
ความหมายของนิเวศวิทยาความหมายของนิเวศวิทยา
ความหมายของนิเวศวิทยา
 
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม3
 
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3
การวิเคราะห์ตัวชี้วัด Science ม.3
 
Science2 110904044724-phpapp01
Science2 110904044724-phpapp01Science2 110904044724-phpapp01
Science2 110904044724-phpapp01
 
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistry
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistryเคมีอินทรีย์ Organic-chemistry
เคมีอินทรีย์ Organic-chemistry
 
Punmanee study 8
Punmanee study 8Punmanee study 8
Punmanee study 8
 
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมนชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
ชุดการสอนที่ 8 ฟีโรโมน
 
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศ
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศแบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศ
แบบทดสอบ บทที่ 4 ระบบนิเวศ
 
ระบบนิเวศในประเทศไทย
ระบบนิเวศในประเทศไทยระบบนิเวศในประเทศไทย
ระบบนิเวศในประเทศไทย
 
บทที่2 ส่งเทคโน
บทที่2 ส่งเทคโนบทที่2 ส่งเทคโน
บทที่2 ส่งเทคโน
 
Curri bio 61m4-6
Curri bio 61m4-6Curri bio 61m4-6
Curri bio 61m4-6
 

More from CUPress

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737
CUPress
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560
CUPress
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478
CUPress
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270
CUPress
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102
CUPress
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096
CUPress
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072
CUPress
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027
CUPress
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914
CUPress
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907
CUPress
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686
CUPress
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457
CUPress
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440
CUPress
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389
CUPress
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280
CUPress
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365
CUPress
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303
CUPress
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242
CUPress
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235
CUPress
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099
CUPress
 

More from CUPress (20)

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099
 

9789740333166

  • 1. 1. บทนา 1.1 บทนา เคมีอนินทรีย์ (Inorganic chemistry) คือ วิชาเคมีแขนงที่ว่าด้วยการศึกษาเกี่ยวกับธาตุทุก ธาตุในตารางธาตุและสารประกอบของธาตุเหล่านั้น ยกเว้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนซึ่งจัดเป็นเคมี อินทรีย์ เคมีอนินทรีย์แทรกซึมอยู่ทุกหนทุกแห่งในการดารงชีวิตของเรา น้า อากาศที่หายใจ แผ่นดินที่ อาศัยล้วนแต่เป็นสารประกอบอนินทรีย์ทั้งสิ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทันสมัยใช้สารกึ่งตัวนาอนินทรีย์ เป็นองค์ประกอบหลัก เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ต้องใช้ความรู้เคมีอนินทรีย์ในการเตรียมผลึกซิลิคอน ให้มีความบริสุทธิ์สูงสาหรับสร้างตัวประมวลผลซีพียู (CPU) สารประกอบโลหะออกไซด์ส่วนใหญ่ มีสมบัติไฟฟ้า โทรศัพท์มือถือ 1 เครื่องประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และหน่วยความจาที่สร้างจากโลหะออกไซด์ไม่ต่ากว่า 20,000 ชิ้น เนื่องจากสมบัติและ 3 Li Lithium 6.94 2s1 11 Na sodium 22.99 3s1 19 K potassium 39.10 4s1 37 Rb rubidium 85.47 5s1 55 Cs caesium 132.91 6s1 87 Fr francium (223) 7s1 4 Be beryllium 9.01 2s2 12 Mg magnesium 24.31 3s2 20 Ca calcium 40.08 4s2 38 Sr strontium 87.62 5s2 56 Ba barium 137.33 6s2 88 Ra radium (226) 7s2 2 He helium 4.00 1s2 10 Ne neon 20.18 2s2 2p6 18 Ar argon 39.95 3s2 3p6 36 Kr krypton 83.80 4s2 4p6 54 Xe xenon 131.29 5s2 5p6 86 Rn radon (222) 6s2 6p6 9 F fluorine 19.00 2s2 2p5 17 Cl chlorine 35.45 3s2 3p5 35 Br bromine 79.90 4s2 4p5 53 I iodine 126.90 5s2 5p5 85 At astatine (210) 6s2 6p5 8 O oxygen 15.99 2s2 2p4 16 S sulfur 32.06 3s2 3p4 34 Se selenium 78.96 4s2 4p4 52 Te tellurium 127.60 5s2 5p4 84 Po polonium (209) 6s2 6p4 7 N nitrogen 14.01 2s2 2p3 15 P phosphorus 30.97 3s2 3p3 33 As arsenic 74.92 4s2 4p3 51 Sb antimony 121.76 5s2 5p3 83 Bi bismuth 208.98 6s2 6p3 6 C carbon 12.01 2s2 2p2 14 Si silicon 28.09 3s2 3p2 32 Ge germanium 72.64 4s2 4p2 50 Sn tin 118.71 5s2 5p2 82 Pb lead 207.20 6s2 6p2 5 B boron 10.81 2s2 2p1 13 Al aluminium 26.98 3s2 3p1 31 Ga gallium 69.72 4s2 4p1 49 In indium 111.82 5s2 5p1 81 Tl thallium 204.38 6s2 6p1 1 H hydrogen 1.0079 1s1 118117116115114113 1 I IA 2 II IIA หมู่ 13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA คาบ 1 คาบ 2 3 4 5 6 7 6 7 71 Lu lutetium 174.97 5d1 6s2 70 Yb ytterbium 173.04 4f14 6s2 69 Tm thulium 168.93 4f13 6s2 68 Er erbium 167.26 4f12 6s2 58 Ce cerium 140.12 4f1 5d1 6s2 59 Pr praseodymium 140.91 4f3 6s2 61 Pm prometheum 144.24 4f5 6s2 62 Sm samarium 150.36 4f6 6s2 63 Eu europium 151.96 4f7 6s2 64 Gd gadolinium 157.25 4f7 5d1 6s2 65 Tb terbium 158.93 4f9 6s2 66 Dy dysprosium 162.50 4f10 6s2 67 Ho holmium 164.93 4f11 6s2 60 Nd neodymium 144.24 4f4 6s2 103 Lr lawrencium (262) 6d1 7s2 102 No nobelium (259) 5f14 7s2 101 Md mendelevium (258) 5f13 7s2 100 Fm fermium (257) 5f12 7s2 90 Th thorium 232.04 6d2 7s2 91 Pa protactinium 231.04 5f2 6d1 7s2 92 U uranium 238.03 5f3 6d1 7s2 93 Np neptunium (237) 5f4 6d1 7s2 94 Pu plutonium (244) 5f6 7s2 95 Am americium (243) 5f7 7s2 96 Cm cerium (247) 5f7 6d1 7s2 97 Bk berkelium (247) 5f9 7s2 98 Cf californium (251) 5f10 7s2 99 Es einsteinium (252) 5f11 7s2 กลุ่ม f แอกตินอยด์ แลนทานอยด์ กลุ่ม s กลุ่ม d กลุ่ม p Sc 39 Y yttrium 88.91 4d1 5s2 57 La lanthanum 138.91 5d1 6s2 Ti 40 Zr zirconium 91.22 4d2 5s2 72 Hf hafnium 108.49 5d2 6s2 41 Nb niobium 92.91 4d3 5s2 73 Ta tantalum 180.95 5d3 6s2 Cr 42 Mo molybdenum 95.94 4d5 5s1 74 W tungsten 183.84 5d4 6s2 Mn 43 Tc technetium (98) 4d5 5s2 75 Re rhenium 186.21 5d5 6s2 Fe 44 Ru ruthenium 101.07 4d7 5s1 76 Os osmium 190.23 5d6 6s2 Co 45 Rh rhodium 102.09 4d8 5s1 77 Ir iridium 192.22 5d7 6s2 Ni 46 Pd palladium 106.42 4d10 78 Pt platinum 195.08 5d9 6s1 Cu 47 Ag silver 107.87 4d10 5s1 79 Au gold 196.97 5d10 6s1 Zn 48 Cd cadmium 112.41 4d10 5s2 80 Hg mercury 200.59 5d10 6s2 89 Ac actinium (227) 6d1 7s2 104 Rf rutherfordium (261) 6d2 7s2 105 Db dubnium (262) 6d3 7s2 106 Sg seaborgium (263) 6d4 7s2 107 Bh bohrium (262) 6d5 7s2 108 Hs hassium (265) 6d6 7s2 109 Mt meitnerium (266) 6d7 7s2 110 Ds darmstadtium (271) 6d8 7s2 111 Rg roentgenium (272) 6d9 7s2 112 V โลหะแทรนซิชัน 3 IIIB 4 IVB 5 VB 6 VIB 7 VIIB 8 9 VIIIB 10 11 IB 12 IIB ธาตุหมู่หลัก โลหะแอลคาไล โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท คาลโคเจน แฮโลเจน ก๊าซมีสกุล
  • 2. 2 | เคมีธาตุหมู่หลัก ปฏิกิริยาเคมีของธาตุ (ประมาณ 100 ธาตุ) ค่อนข้างหลากหลายมาก การเรียนวิชาเคมีอนินทรีย์ โดยเฉพาะเคมีของธาตุหมู่หลักบางครั้งจึงรู้สึกว่ามีลักษณะเป็นการท่องจา แต่ปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์ ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสมบัติกรด-เบสหรือความเป็นตัวรีดิวซ์-ตัวออกซิไดส์ของธาตุหรือโมเลกุล และ แนวโน้มสมบัติของธาตุส่วนใหญ่สามารถอธิบายด้วยตารางธาตุ นอกจากนั้นต้องระลึกเสมอว่าไม่มี ศาสตร์ใดที่ยืนได้ด้วยตนเองเพียงลาพัง ถ้าสังเกตให้ดีจะพบว่าเคมีอนินทรีย์เป็นแขนงวิชาที่รวมแขนง วิชาเคมีอื่น ๆ เช่น เคมีเชิงฟิสิกส์ เคมีวิเคราะห์ เคมีอินทรีย์ หรือแม้แต่คณิตศาสตร์ ดังนั้นต้องเรียนรู้ และทบทวนเนื้อหาแขนงวิชาอื่นควบคู่กับเคมีอนินทรีย์ด้วยเสมอ 1.2 ตารางธาตุ ตารางธาตุ (Periodic Table) ดังรูปที่ 1.1 แสดงให้เห็นถึงความฉลาดและสร้างสรรค์ของ นักวิทยาศาสตร์ที่สามารถนาธาตุมาจัดเรียงลาดับเป็นหมวดหมู่ตามจานวนโปรตอนหรือเลขเชิง อะตอมของธาตุ ทาให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างธาตุที่มีสมบัติเคมีและกายภาพคล้ายคลึงกันอยู่ในหมู่ เดียวกัน เห็นความแตกต่างของสมบัติของธาตุที่อยู่คนละหมู่ รวมทั้งแนวโน้มของสมบัติต่าง ๆ ของ ธาตุสามารถทานายได้จากตารางธาตุ ปัจจุบันธาตุในตารางธาตุสามารถแบ่งกลุ่มได้ 3 กลุ่ม โดยแบ่ง ตามออร์บิทัลที่เวเลนซ์อิเล็กตรอนบรรจุอยู่ (1) ธาตุหมู่หลัก ธาตุหมู่หลัก (main group elements) หรือธาตุเรพรีเซนเททิฟ (representative elements) คือธาตุที่มีการจัดเรียงเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล s และออร์บิทัล p โดยที่ออร์บิทัล d และ f ไม่มี อิเล็กตรอนบรรจุหรือถ้ามีต้องมีแบบบรรจุเต็ม ประกอบด้วย (i) ธาตุกลุ่ม s (s-block) เป็นธาตุที่จัดเรียง เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล s ได้แก่ ธาตุหมู่ 1 โลหะแอลคาไล (alkali metal) และหมู่ 2 โลหะ แอลคาไลน์เอิร์ท (alkaline earth metal) และ (ii) ธาตุกลุ่ม p (p-block) ธาตุที่จัดเวเลนซ์อิเล็กตรอน อยู่ในทั้งในออร์บิทัล s และออร์บิทัล p ได้แก่ ธาตุหมู่ 13 (B ถึง Tl) หมู่ 14 (C ถึง Pb) หมู่ 15 (N ถึง Bi) หมู่ 16 คาลโคเจน (chalcogen) หมู่ 17 แฮโลเจน (halogen) และหมู่ 18 ก๊าซมีสกุล (Noble gas)
  • 3. บทนา | 3 3Li Lithium 6.94 2s1 11Na sodium 22.99 3s1 19K potassium 39.10 4s1 37Rb rubidium 85.47 5s1 55Cs caesium 132.91 6s1 87Fr francium (223) 7s1 4Be beryllium 9.01 2s2 12Mg magnesium 24.31 3s2 20Ca calcium 40.08 4s2 38Sr strontium 87.62 5s2 56Ba barium 137.33 6s2 88Ra radium (226) 7s2 2He helium 4.00 1s2 10Ne neon 20.18 2s2 2p6 18Ar argon 39.95 3s2 3p6 36Kr krypton 83.80 4s2 4p6 54Xe xenon 131.29 5s2 5p6 86Rn radon (222) 6s2 6p6 9F fluorine 19.00 2s2 2p5 17Cl chlorine 35.45 3s2 3p5 35Br bromine 79.90 4s2 4p5 53I iodine 126.90 5s2 5p5 85At astatine (210) 6s2 6p5 8O oxygen 15.99 2s2 2p4 16S sulfur 32.06 3s2 3p4 34Se selenium 78.96 4s2 4p4 52Te tellurium 127.60 5s2 5p4 84Po polonium (209) 6s2 6p4 7N nitrogen 14.01 2s2 2p3 15P phosphorus 30.97 3s2 3p3 33As arsenic 74.92 4s2 4p3 51Sb antimony 121.76 5s2 5p3 83Bi bismuth 208.98 6s2 6p3 6C carbon 12.01 2s2 2p2 14Si silicon 28.09 3s2 3p2 32Ge germanium 72.64 4s2 4p2 50Sn tin 118.71 5s2 5p2 82Pb lead 207.20 6s2 6p2 5B boron 10.81 2s2 2p1 13Al aluminium 26.98 3s2 3p1 31Ga gallium 69.72 4s2 4p1 49In indium 111.82 5s2 5p1 81Tl thallium 204.38 6s2 6p1 21Sc scandium 44.96 3d1 4s2 39Y yttrium 88.91 4d1 5s2 57La lanthanum 138.91 5d1 6s2 22Ti titanium 47.87 3d2 4s2 40Zr zirconium 91.22 4d2 5s2 72Hf hafnium 108.49 5d2 6s2 41Nb niobium 92.91 4d3 5s2 73Ta tantalum 180.95 5d3 6s2 24Cr chromium 52.00 3d5 4s1 42Mo molybdenum 95.94 4d5 5s1 74W tungsten 183.84 5d4 6s2 25Mn manganese 54.94 3d5 4s2 43Tc technetium (98) 4d5 5s2 75Re rhenium 186.21 5d5 6s2 26Fe iron 55.84 3d6 4s2 44Ru ruthenium 101.07 4d7 5s1 76Os osmium 190.23 5d6 6s2 27Co cobalt 58.93 3d7 4s2 45Rh rhodium 102.09 4d8 5s1 77Ir iridium 192.22 5d7 6s2 28Ni nickel 58.69 3d8 4s2 46Pd palladium 106.42 4d10 78Pt platinum 195.08 5d9 6s1 29Cu copper 63.55 3d10 4s1 47Ag silver 107.87 4d10 5s1 79Au gold 196.97 5d10 6s1 30Zn zinc 65.41 3d10 4s2 48Cd cadmium 112.41 4d10 5s2 80Hg mercury 200.59 5d10 6s2 71Lu lutetium 174.97 5d1 6s2 70Yb ytterbium 173.04 4f14 6s2 69Tm thulium 168.93 4f13 6s2 68Er erbium 167.26 4f12 6s2 58Ce cerium 140.12 4f1 5d1 6s2 59Pr praseodymium 140.91 4f3 6s2 61Pm prometheum 144.24 4f5 6s2 62Sm samarium 150.36 4f6 6s2 63Eu europium 151.96 4f7 6s2 64Gd gadolinium 157.25 4f7 5d1 6s2 65Tb terbium 158.93 4f9 6s2 66Dy dysprosium 162.50 4f10 6s2 67Ho holmium 164.93 4f11 6s2 60Nd neodymium 144.24 4f4 6s2 103Lr lawrencium (262) 6d1 7s2 102No nobelium (259) 5f14 7s2 101Md mendelevium (258) 5f13 7s2 100Fm fermium (257) 5f12 7s2 90Th thorium 232.04 6d2 7s2 91Pa protactinium 231.04 5f2 6d1 7s2 92U uranium 238.03 5f3 6d1 7s2 93Np neptunium (237) 5f4 6d1 7s2 94Pu plutonium (244) 5f6 7s2 95Am americium (243) 5f7 7s2 96Cm cerium (247) 5f7 6d1 7s2 97Bk berkelium (247) 5f9 7s2 98Cf californium (251) 5f10 7s2 99Es einsteinium (252) 5f11 7s2 1H hydrogen 1.0079 1s1 11811711611511411389Ac actinium (227) 6d1 7s2 104Rf rutherfordium (261) 6d2 7s2 105Db dubnium (262) 6d3 7s2 106Sg seaborgium (263) 6d4 7s2 107Bh bohrium (262) 6d5 7s2 108Hs hassium (265) 6d6 7s2 109Mt meitnerium (266) 6d7 7s2 110Ds darmstadtium (271) 6d8 7s2 111Rg roentgenium (272) 6d9 7s2 112 23V vanadium 50.94 3d3 4s2 1 I IA 2 II IIA Group13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA Lanthaniods (Lanthanides) Actiniods (Actinides) Period1 Period 2 3 4 5 6 7 6 7 3 IIIB 4 IVB 5 VB 6 VIB 7 VIIB 89 VIIB 1011 IB 12 IIB รูปที่1.1ตารางธาตุ
  • 4. 4 | เคมีธาตุหมู่หลัก (2) โลหะแทรนซิชัน โลหะแทรนซิชัน (Transition metal) เป็นกลุ่มธาตุโลหะที่อยู่ระหว่างธาตุกลุ่ม s และธาตุกลุ่ม p จึงมีชื่อว่า “แทรนซิชัน” สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 อนุกรม (series) คือ (i) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 1 ประกอบด้วยธาตุในคาบที่ 4 (บางครั้งเรียกว่าธาตุอนุกรม 3d) จากสแกนเดียม (Scandium, Sc) ถึง สังกะสี (Zinc, Zn)1 (ii) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 2 (หรือธาตุอนุกรม 4d) ประกอบด้วยธาตุในคาบที่ 5 จากอิตเทรียม (Yttrium, Y) ถึงแคดเมียม (Cadmium, Cd) และ (iii) ธาตุแทรนซิชันอนุกรมที่ 3 (หรือ ธาตุอนุกรม 5d) ประกอบด้วยธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 6 จากแลนทานัม (Lanthanum, La) ถึงปรอท (Mercury, Hg) มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในออร์บิทัล 5d โลหะแทรนซิชันอนุกรมที่ 1 ถึง 3 หนึ่งหมู่มี สมาชิกสามธาตุ เรียกว่า “ไทรเเอด (triad)” โลหะแทรนซิชันในอนุกรมที่ 2 และ 3 รวมเรียกว่า “กลุ่ม โลหะหนักบล็อก d (havier d-block metal)” สาหรับโลหะที่มีสมบัติคล้ายโลหะแพลทินัม (Pt) ได้แก่ รูทีเนียม (Ru) ออสเมียม (Os) โรเดียม (Rh) อิริเดียม (Ir) และแพลเลเดียม (Pd) เรียกว่า โลหะกลุ่ม แพลทินัม (Platinum-group metal) (3) โลหะแทรนซิชันชั้นใน โลหะแทรนซิชันชั้นใน (Inner Transition metal) เป็นกลุ่มธาตุโลหะที่จัดเรียงเวเลนซ์ อิเล็กตรอนในออร์บิทัล f ประกอบด้วย (i) กลุ่มธาตุแลนทานอยด์ (lanthanoid) จากซีเรียม (Cerium, Ce) ถึงลูทีเชียม (Lutetium, Lu) และ (ii) กลุ่มธาตุแอกตินอยด์ (actinoid) จากทอเรียม (Thorium, Th) ถึงลอว์เรนเซียม (Lawrencium, Lr) 1.3 แนวโน้มของสมบัติตามตารางธาตุ พบว่าขนาดอะตอมของธาตุในหมู่เดียวกันจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง (ดูรูปที่ 1.2) เพราะเมื่อ เลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น จานวนระดับชั้นพลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นด้วย ดูได้จากเลขควอนตัมหลัก n แต่เมื่อเปรียบเทียบขนาดอะตอมของธาตุในคาบเดียวกัน (ตามแนวนอนในตารางธาตุ) พบว่าขนาด อะตอมจะเล็กลงเมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น เพราะธาตุในคาบเดียวกันมีระดับชั้นพลังงานของ 1 IUPAC ระบุว่าโลหะแทรนซิชันหรือไอออนของโลหะแทรนซิชันจะต้องมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนบรรจุอยู่ใน d ออร์บิทัลไม่เต็ม ดังนั้น กล่าวได้ว่าธาตุหมู่ 12 (Zn, Cd และ Hg) ไม่ใช่โลหะแทรนซิชัน โดยธาตุหมู่ 12 มีสมบัติทั่วไปก่ากึ่งอยู่ระหว่างธาตุเรพรีเซนเททิฟ และธาตุแทรนซิชัน
  • 5. บทนา | 5 อิเล็กตรอนเท่ากัน เมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้นจานวนโปรตอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นด้วย ทาให้นิวเคลียส สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาใกล้ได้มากขึ้น ขนาดอะตอมจึงเล็กลง รูปที่ 1.2 ขนาดอะตอมของธาตุในตารางธาตุ ขนาดอะตอมธาตุกลุ่ม f ไม่เพิ่มมากขึ้นอย่างที่ควรจะเป็นเมื่อเลขเชิงอะตอมเพิ่มขึ้น พบว่าขนาด อะตอมของธาตุแลนทาไนด์ลดลงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุแทรนซิชัน ทั้งนี้เพราะอิเล็กตรอนใน ออร์บิทัล f มีความสามารถในการบดบังหรือเป็นม่านอิเล็กตรอนไม่ดี ทาให้ประจุนิวเคลียสที่แสดงผล Zeff มีค่ามาก จึงดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาใกล้นิวเคลียสได้มาก ขนาดอะตอมจึงเล็กลง เรียก ปรากฏการณ์นี้ว่าการหดตัวแลนทาไนด์หรือแลนทาไนด์คอนแทรกชัน (lanthanide contraction) ไอออนลบมีขนาดใหญ่กว่าขนาดอะตอมเสมอ ดังตัวอย่างในรูปที่ 1.3 ไอออนฟลูออไรด์ F มีขนาด ไอออนใหญ่กว่าขนาดอะตอมธาตุฟลูออรีน เมื่อจานวนอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอน จะเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนต้องอยู่ห่างจากกันมากขึ้น ขนาดของไอออนลบจึงใหญ่กว่าขนาดอะตอม ในทาง ตรงกันข้ามไอออนบวกจะมีขนาดเล็กกว่าอะตอมเสมอ เพราะอะตอมต้องสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อเกิด เป็นไอออนบวก เมื่ออะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน ม่านอิเล็กตรอนจะลดลง ทาให้ประจุนิวเคลียสที่ แสดงผล Zeff เพิ่มขึ้น นิวเคลียสสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาได้ใกล้ตัวมากขึ้น ไอออนบวกจึงมี ขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับขนาดอะตอม ขณะที่รัศมีไอออนบวกจะลดลงเมื่อประจุบวกมีค่าเพิ่มขึ้น 0 20 40 60 80 100 0.0 1.0 2.0 3.0 H He Li F Na Cl K Br Rb I Cs Pb Po Ac Am เลขเชิงอะตอม รัศมีอะตอม(Å)
  • 6. 6 | เคมีธาตุหมู่หลัก รูปที่ 1.3 กราฟเปรียบเทียบขนาดอะตอม รัศมีไอออนบวกและไอออนลบ 1.4 พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน (Ionization energy, IE) คือ พลังงานที่มีค่าน้อยที่สุดสาหรับ การดึงอิเล็กตรอน 1 อนุภาคให้หลุดออกจากอะตอมที่อยู่ในสภาวะก๊าซ ดังปฏิกิริยา M (g) M+ (g) + e (g) เมื่อ M คือ อะตอมในสภาวะก๊าซ พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนมีหน่วยเป็น kJ mol1 หมายถึง พลังงานที่ต้องใช้ดึงอิเล็กตรอน 1 โมล (หรือ 6.02 × 1023 อนุภาค) ออกจากอะตอม M ในสภาวะก๊าซ จานวน 1 โมล กรณีอะตอมมีอิเล็กตรอนที่สามารถหลุดออกได้มากกว่า 1 อนุภาค การระบุพลังงาน การแตกตัวเป็นไอออนต้องบอกลาดับของอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาด้วย การดึงอิเล็กตรอนในลาดับ สูงขึ้นต้องใช้พลังงานมากขึ้นเสมอ เพราะอิเล็กตรอนได้รับแรงดึงดูดจากประจุส่งผลมากกว่า อิเล็กตรอนลาดับแรก ๆ พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของลาดับสูงมีค่ามากกว่าพลังงานการแตกตัว เป็นไอออนลาดับต่ากว่าเสมอ B (g) B (g) + e IE1 = 801 kJ mol1 B (g) B2 (g) + e IE2 = 2,427 kJ mol1 B2 (g) B3 (g) + e IE3 = 3,660 kJ mol1 6 8 10 12 14 40 80 120 160 200 Al 3+ Mg 2+ Na + F -O 2- atomic radius ionic radius N 3- รัศมี(pm) ประจุนิวเคลียส รัศมีอะตอม รัศมีไอออน
  • 7. บทนา | 7 B3 (g) B4 (g) + e IE4 = 25,025 kJ mol1 B4 (g) B5 (g) + e IE5 = 32,822 kJ mol1 รูปที่ 1.4 แสดงพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนลาดับที่ 1 ของธาตุในตารางธาตุ เมื่อเปรียบเทียบในหมู่ เดียวกันพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของธาตุที่มีขนาดอะตอมเล็กจะมีค่าสูงกว่าอะตอมที่ขนาดใหญ่ กว่า พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนจะลดลงจากบนลงล่างตามหมู่ในตารางธาตุ ในคาบเดียวกัน พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนมีค่าเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุตามขนาดอะตอมที่เล็กลง และผลของออร์บิทัลที่อิเล็กตรอนบรรจุ โดยอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัมหลัก n เดียวกัน ค่าพลังงาน การแตกตัวเป็นไอออนสาหรับอิเล็กตรอนในออร์บิทัลต่าง ๆ จะเป็นไปตามอนุกรม s < p < d < f และ พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนของธาตุหมู่ 18 ก๊าซมีสกุลมีค่าสูงที่สุด เพราะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน เข้าคู่แบบบรรจุเต็ม อิเล็กตรอนจึงมีเสถียรภาพมาก การดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมก๊าซมีสกุลจึง ต้องใช้พลังงานสูง ธาตุที่มีค่าพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนต่าแสดงว่าสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย มีสมบัติเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี (ชอบเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน) และมีความว่องไวต่อปฏิกิริยามาก ในทาง ตรงกันข้ามธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนสูง เช่น ก๊าซมีสกุล จึงไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมี นอกจากนั้นธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็นไอออนต่ามีความเบสแก่กว่าธาตุที่มีพลังงานการแตกตัวเป็น ไอออนสูงกว่า รูปที่ 1.4 พลังงานการแตกตัวเป็นไอออนลาดับที่ 1 ของธาตุในตารางธาตุ 0 20 40 60 80 100 0 1000 2000 3000 H He Li Ne Na Ar K Kr Rb Xe Cs Rn Fr เลขเชิงอะตอม พลังงานการแตกตัวเป็นไอออน(kJmol1)
  • 8. 8 | เคมีธาตุหมู่หลัก 1.5 สัมพรรคอิเล็กตรอน สัมพรรคอิเล็กตรอน (Electron affinity, EA) คือ พลังงานที่เปลี่ยนแปลงเมื่ออะตอมใน สภาวะก๊าซได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 1 อนุภาคเกิดเป็นไอออนลบ ดังปฏิกิริยา M (g) + e (g) M (g) ธาตุส่วนใหญ่ในตารางธาตุจะคายพลังงานเมื่อได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม สัมพรรคอิเล็กตรอนจึงมีค่าเป็นลบ แต่บางธาตุเมื่อรับอิเล็กตรอนจะต้องใช้พลังงาน เช่น Be และ Mg และก๊าซมีสกุล สัมพรรคอิเล็กตรอน จึงมีค่าเป็นบวก รูปที่ 1.5 แสดงค่าสัมพรรคอิเล็กตรอนของธาตุบางธาตุในตารางธาตุ เมื่อไม่พิจารณา ก๊าซมีสกุล พบว่าในคาบเดียวกันแนวโน้มของสัมพรรคอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา เมื่อ พิจารณาในหมู่เดียวกันค่าสัมพรรคอิเล็กตรอนจะลดลงจากบนลงล่าง ธาตุที่คายพลังงานออกมามาก เมื่อรับอิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นตัวออกซิไดส์ที่ดีหรือชอบรับอิเล็กตรอนเพิ่ม รูปที่ 1.5 สัมพรรคอิเล็กตรอน (kJ mol1) Li -60 Na -53 K -48 Rb -47 Be 0 Mg 0 Ca -2 Sr -5 He 48 Ne 116 Ar 96 Kr 96 Xe 77 F -328 Cl -349 Br -325 I -295 O -141 S -200 Se -195 Te -190 N 8 P -72 As -78 Sb -103 C -122 Si -134 Ge -116 Sn -116 B -27 Al -43 Ga -29 In -29 1 I IA 2 II IIA หมู่ 13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA คาบ 2 3 4 5 H -72 Li -60 Na -53 K -48 Rb -47 Be 0 Mg 0 Ca -2 Sr -5 He 48 Ne 116 Ar 96 Kr 96 Xe 77 F -328 Cl -349 Br -325 I -295 O -141 S -200 Se -195 Te -190 N 8 P -72 As -78 Sb -103 C -122 Si -134 Ge -116 Sn -116 B -27 Al -43 Ga -29 In -29 1 I IA 2 II IIA หมู่ 13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA คาบ 2 3 4 5 H -72
  • 9. บทนา | 9 1.6 สภาพไฟฟ้าลบ ไลนัส พอลิง (Linus Pauling) ได้นิยามสภาพไฟฟ้าลบ (อิเล็กโทรเนกาติวิตี, electronegativity, EN) หมายถึงความสามารถหรืออานาจของอะตอมในการดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นที่ก่อพันธะด้วยเข้า มาอยู่ใกล้ตนเอง ถ้าอะตอมใดมีค่าสภาพไฟฟ้าลบสูงกว่าแสดงว่าสามารถดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ใกล้ตน ได้มากกว่าอะตอมที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบต่ากว่า ธาตุที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบสูงที่สุดตามพอลิงสเกลคือ ฟลูออรีน สาหรับธาตุที่มีค่าสภาพไฟฟ้าลบต่าได้แก่ธาตุหมู่ 1 โลหะแอลคาไล มีค่าสภาพไฟฟ้าลบน้อย กว่า 1 (รูปที่ 1.6) จึงชอบเป็นไอออนบวกในสารประกอบไอออนิก ค่าสภาพไฟฟ้าลบสามารถใช้ทานาย ชนิดพันธะของสารประกอบอะตอมคู่ได้โดยใช้แผนภาพสามเหลี่ยมแวนอาร์เกล-เคเทอลาร์ (van Arkel-Ketelaar triangle) ดังรูปที่ 1.7 เมื่อ  และ mean คือ ผลต่างและค่าเฉลี่ยของค่าสภาพ ไฟฟ้าลบของอะตอมทั้งสอง ตามลาดับ รูปที่ 1.6 ค่าสภาพไฟฟ้าลบ EN Li 0.98 Na 0.93 K 0.82 Rb 0.82 Be 1.57 Mg 1.31 Ca 1.00 Sr 0.95 He 48 Ne 116 Ar 96 Kr 96 Xe 77 F 3.98 Cl 3.16 Br 2.96 I 2.66 O 3.44 S 2.58 Se 2.55 Te 2.10 N 3.04 P 2.19 As 2.18 Sb 2.05 C 2.55 Si 1.90 Ge 2.01 Sn 1.96 B 2.04 Al 1.61 Ga 1.81 In 1.78 1 I IA 2 II IIA หมู่ 13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA คาบ 2 3 4 5 H 2.20 Li 0.98 Na 0.93 K 0.82 Rb 0.82 Be 1.57 Mg 1.31 Ca 1.00 Sr 0.95 He 48 Ne 116 Ar 96 Kr 96 Xe 77 F 3.98 Cl 3.16 Br 2.96 I 2.66 O 3.44 S 2.58 Se 2.55 Te 2.10 N 3.04 P 2.19 As 2.18 Sb 2.05 C 2.55 Si 1.90 Ge 2.01 Sn 1.96 B 2.04 Al 1.61 Ga 1.81 In 1.78 1 I IA 2 II IIA หมู่ 13 III IIIA 14 IV IVA 15 V VA 16 VI VIA 17 VII VIIA 18 VIII VIIIA คาบ 2 3 4 5 H 2.20
  • 10. 10 | เคมีธาตุหมู่หลัก รูปที่ 1.7 แผนภาพสามเหลี่ยมแวนอาร์เกล-เคเทอลาร์ ตัวอย่าง 1.1 จงทานายชนิดของพันธะของสารประกอบโพแทสเซียมฟลูออไรด์ KF K มีค่าสภาพไฟฟ้าลบเท่ากับ 0.82 และ F มีค่าสภาพไฟฟ้าลบเท่ากับ 3.98 ดังนั้น ค่าสภาพไฟฟ้าลบเฉลี่ย mean เท่ากับ 0.82 + 3.98 2 = 2.40 และผลต่างค่าสภาพไฟฟ้าลบ  เท่ากับ 3.98 0.82 = 3.26 พบว่าโคออร์ดิเนต (mean, ) ของ KF ตกอยู่ในโซนไอออนิก (ionic) ของแผนภาพสามเหลี่ยมแวน อาร์เกล-เคเทอลาร์ (รูปที่ 1.7) ดังนั้น พันธะ K-F เป็นพันธะไอออนิก 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 H2 BI3 BCl3 B2 O3 BF3 Be BeH2 BeO BeF2 C CCl4 CO2 Cs CsH CsI CsCl CsF LiF MgF2 HF NF3 OF2 F2 LiBr Mg N2 NO O2Si LiH  mean