Transcript วิวัฒนาการตารางธาตุ

Periodic Table
ตารางธาตุ
ตารางธาตุ
วิวฒ
ั นาการของตารางธาตุ
ตารางธาตุปัจจุบัน
ธาตุ Representative
element
โยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์
ธาตุทรานซิชัน
จอห์ น นิวแลนด์ ส
ธาตุทรานซิชันชั้นใน
แลนทาไนด์
การจัดเรียงอิเล็กตรอน
เมนเดเลเอฟ
จานวนระดับพลังงาน
คาบ
เวเลนซ์ อเิ ล็กตรอน
หมู่
โลหะ
อโลหะ
กึง่ โลหะ
แอคทิไนด์
การศึกษาเกี่ยวกับตารางธาตุ
ตารางธาตุ (Periodic Table) คือ ตารางที่รวบรวมธาตุ
ต่าง ๆ เข้าเป็ นหมวดหมู่ ตามสมบัติท่ีเหมือนๆ กัน ไว้เป็ นพวก
เดี ย วกัน เพื่อ สะดวกในการจดจ าและศึ ก ษา โดยแบ่ ง ธาตุ
ทัง้ หมดออกเป็ นหมู่และคาบ
1780-1849 Johann Dobereiner
Ca Sr Ba (40 + 137) ÷ 2 = 88
40 88 137
Johann Dobereiner จัดเรี ยงธาตุเป็ น
หมวดหมู่ โดยนาธาตุที่มีสมบัติคล้ายกัน
มาจัดไว้ในหมู่เดียวกัน หมู่ละ 3 ธาตุ
เรี ยกว่า “triads” เรี ยงตามมวลอะตอม
จากน้อยไปมาก โดยธาตุตวั กลางจะมี
น้ าหนักอะตอมเป็ นค่าเฉลี่ยของน้ าหนัก
อะตอมของอีกสองธาตุที่เหลือ
โดยประมาณ กฎนี้เรี ยกว่า “ Law of
Triads”
1837-1898 John Newlands
Be
B
John A.R. Newlands เสนอกฎ “Law of Octaves” มีความว่า ถ้านาธาตุมาเรี ยงลาดับ
กันตามน้ าหนักอะตอม จะพบว่า ธาตุตวั ที่ 8 มีสมบัติคล้ายตัวที่ 1 (โดยเริ่ มจากธาตุ
ใดก็ได้ และไม่รวม H กับแก๊สมีตระกูลซึ่ งขณะนั้นยังไม่พบ) คือ Na คล้าย Li, K
คล้าย Na Mg คล้าย Be เป็ นต้น นอกจากนี้ยงั ปรากฏว่า กฎนี้ใช้ได้กบั ธาตุที่มี
น้ าหนักอะตอมไม่เกินน้ าหนักอะตอมของ Ca เท่านั้น
1834-1907 Dimitri Mendeleev
Dmitri Ivanovich Mendeleev ได้เสนอการจัดตารางธาตุออกมาในลักษณะคล้าย ๆ
กัน โดยพบว่าสมบัติต่าง ๆ ของธาตุสัมพันธ์กบั มวลอะตอมของธาตุ ตาม Periodic
Law คือ “ สมบัตขิ องธาตุเป็ นไปตามมวลอะตอมของธาตุโดยเปลีย่ นแปลงเป็ นช่ วง ๆ
ตามมวลอะตอมที่เพิม่ ขึน้ ” เช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว ความว่องไวในการทา
ปฏิกิริยาจะแปรเป็ นช่วงๆ ตามการเปลี่ยนแปลงค่าของน้ าหนักอะตอม
ข้ อสังเกตเกีย่ วกับตารางธาตุทเี่ สนอของ เมนเดเลเอฟ
1. ในการจัดตารางธาตุ เมนเดเลเอฟไม่ได้ยดึ การเรี ยงธาตุตามน้ าหนักอะตอมเป็ นหลัก
แต่เพียงอย่างเดียว แต่นาความคล้ายคลึงของสมบัติทางเคมี และทางกายภาพที่ปรากฏซ้ ากัน
เป็ นช่วงๆ มาประกอบการพิจารณาด้วย เช่น Te มีน้ าหนักอะตอมมากกว่า I แต่กจ็ ดั Teไว้
ก่อนหน้า I แต่กไ็ ม่สามารถอธิ บายได้วา่ ทาไมจึงเรี ยงแบบนั้น
2. ยังมีธาตุจานวนมากที่ยงั ไม่คน้ พบ จึงเว้นที่วา่ งทิ้งไว้ในตารางธาตุ (ตาแหน่งที่เป็ น
เครื่ องหมาย ? ในตารางธาตุ) เช่นทานายสมบัติของธาตุที่อยูถ่ ดั ซิ ลิคอน คือธาตุที่ถดั ลงไปมี
น้ าหนักอะตอมประมาณ 72 ซึ่ งในสมัยนั้นเรี ยกว่า Eka silicon ได้ใกล้เคียงกับสมบัติของธาตุ
เจอร์ เมเนียม ที่พบในเวลาต่อมา
1834-1907 Dimitri Mendeleev
ตาราง เปรี ยบเทียบสมบัติของธาตุเอคาซิ ลิคอนกับเจอร์เมเนียมที่ทานายและที่คน้ พบ
สมบัติ
เอคาซิลิคอนทานายเมื่อ
พ.ศ. 2414 (ค.ศ. 1871)
เจอร์ เมเนียมพบเมื่อ
พ.ศ. 2429 (ค.ศ.1886)
มวลอะตอม
สีของธาตุ
ความหนาแน่น (g/cm3)
จุดหลอมเหลว (0C )
สูตรของออกไซด์
ความหนาแน่นของออกไซด์ (g/cm3)
เมื่อผสมกับกรดไฮโดรคลอริ ก
72
เป็ นโลหะสีเทา
5.5
สูงมาก
RO2
4.7
ละลายได้ เล็กน้ อย
72.6
เป็ นโลหะสีเทา
5.36
958
GeO2
4.70
ไม่ละลายที่ 25 0C
The Father of the Periodic Table?
Dmitri Mendeleev
(1834-1907)
Lothar Meyer
(1830-1895)
แนวคิดการจัดเรียงธาตุของ Meyer
เรี ยงตามจานวนอิเล็กตรอนวงนอก
(valence electron) และปริมาตรของ
อะตอมซึ่งสัมพันธ์ กับขนาดของ
อะตอม
1887-1915 Henry Moseley
Henry Moseley ได้จดั เรี ยงธาตุตามเลข
อะตอมจากน้อยไปหามาก พบว่าการใช้
เลขอะตอมมีความแม่นยาในการทานาย
สมบัติข องธาตุ ม ากกว่าการใช้เลขมวล
ของธาตุ เป็ นเกณฑ์ ดังนั้นจึ งยึดถื อเลข
อะตอมเป็ นเกณฑ์ในการจัดเรี ยงลาดับ
ของธาตุในตารางธาตุถึงปัจจุบนั
He was able to derive the relationship
between x-ray frequency and number
of protons
## ในปั จจุบนั นักเคมีได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของธาตุท้ งั ทางเคมี
และทางกายภาพ และพบว่าสมบัติต่างๆ จะสัมพันธ์กบั การจัดเรี ยงอิเล็กตรอน
ในอะตอมของธาตุน้ นั ๆ ดังนั้นปัจจุบนั กฎพิริออดิก จึงกล่าวว่า
“ สมบัติของธาตุต่างๆ เป็ น periodic function ของเลขอะตอม โดยขึน้ อยู่กบั
การจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุเหล่านั้น”
ตารางธาตุในปัจจุบนั
Periodic Table
1
H
1.00794
เลขอะตอม
มวลอะตอม(เลขมวล)
การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุด
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
n=7
s orbital
block
d orbital
block
n=6
n=7
f orbital
block
p orbital
block
4f
5f
d10
d5
d1
s 2 p6
s 2p5
s 2 p4
s 2 p3
s 2 p2
s 2 p1
s2
s1
การจัดเรียงอิเล็กตรอนชั้นนอกสุ ดของธาตุ
ชือ่ ทัว่ ไปของธาตุในแต่ละหมู่ (Group)
ธาต ุที่เป็นโลหะ (Metal Elements)
ธาต ุที่เป็นอโลหะ (Non-Metal Elements)
ธาต ุที่เป็นกึ่งโลหะ (Semimetal Elements)
Periodic Classification of the Elements
ตัวอย่ างที่ 1 จงเติมข้อความต่อไปนี้ให้สมบูรณ์
เลขอะตอม
การจัดเรี ยงอิเล็กตรอน
8
_________________
36
_________________
42
_________________
50
_________________
คาบที่
_____
_____
_____
_____
หมู่ที่
_____
_____
_____
_____
สัญลักษณ์ธาตุ
__________
__________
__________
__________
Periodic Classification of the Elements
การตั้งชื่อธาตุทคี่ ้ นพบใหม่
การตั้งชื่อธาตุทคี่ ้ นพบใหม่
การตั้งชื่อธาตุที่คน้ พบในยุคแรกจะใช้ชื่อนักวิทยาศาสตร์ ที่คน้ พบ ธาตุบางธาตุถกู
ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ หลายคณะ ทาให้มีชื่อเรี ยกและสัญลักษณ์ต่างกัน
การตั้งชื่อธาตุทคี่ ้นพบใหม่
การที่คณะนักวิทยาศาสตร์ ต่างคณะตั้งชื่อแตกต่างกัน
ทาให้เกิดความสับสน
International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) จึงได้กาหนด
ระบบการตั้งชื่อขึ้นใหม่ โดยใช้กบั ชื่อธาตุที่มีเลขอะตอมเกิน 100 ขึ้นไป ทั้งนี้ ให้ต้ งั
ชื่อธาตุโดยระบุเลขอะตอมเป็ นภาษาละติน แล้วลงท้ายด้วย -ium
ระบบการนับเลขในภาษาละตินเป็ นดังนี้
0 = nil (นิล)
2 = bi (ไบ)
4 = quad (ควอด)
6 = hex (เฮกซ์)
8 = oct (ออกตฺ )
1
3
5
7
9
=
=
=
=
=
un (อุน)
tri (ไตร)
pent (เพนท์)
sept (เซปท์)
enn (เอนน์)
การตั้งชื่อธาตุทคี่ ้ นพบใหม่
ตัวอย่ างที่ 1 จงอ่านชื่อตามระบบ IUPAC พร้อมทั้งเขียนสัญลักษณ์ของธาตุต่อไปนี้
1. ธาตุที่ 106 =_________________________________สัญลักษณ์___________
2. ธาตุที่ 208 =_________________________________สัญลักษณ์___________
3. ธาตุที่ 119 =_________________________________สัญลักษณ์___________
4. ธาตุที่ 135 =_________________________________สัญลักษณ์___________
5. ธาตุที่ 374 =_________________________________สัญลักษณ์___________
ตัวอย่ างที่ 2 ธาตุที่มีสัญลักษณ์ต่อไปนี้มีเลขอะตอมเท่าไร
1. Uuq =________________
2. Ubo =_________________
ลาดับการค้ นพบธาตุ
ตัวอย่างสี ของเปลวไฟทีไ่ ด้ จากการเผาสารประกอบ
Cu 2+
Sr 2+
Na+
Ba 2+
K+
Li+
สารประกอบ
ตัวอย่าง
สี ของเปลวไฟ
ลิเทียม
LiCl , LiNO3 , Li2CO3
สี แดง
โซเดียม
NaCl , Na2SO4 , Na2CO3
สี เหลือง
โพแทสเซี ยม
KCl , K2SO4 , KNO3
สี ม่วง
รู บิเดียม
RbCl , Rb2SO4 , RbNO3
สี แดงเข้ม
ซี เซี ยม
CsCl , Cs2SO4 , CsNO3
สี ฟ้า
แคลเซี ยม
CaCl2 , CaSO4 , Ca(NO3)2
สี แดงอิฐ
แบเรี ยม
BaCl2 , BaSO4 , Ba(NO3)2
สี เขียวแกมเหลือง
ทองแดง
CuCl2 , CuSO4 , Cu(NO3)2
สี เขียว