บทที่3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2 และคาบที่ 3 จะนีแนวโน้มของสมบัติต่างๆ ดังนี้ คือ

             ธาตุหมู่ IA , IIA , IIIA     จะเกิดสารประกอบคลอไรด์  , ออกไซด์ได้เพียงชนิดเดียว และมีเลขออกซิเดชันเพียวค่าเดียว

             ธาตุหมู่ IV ขึ้นไปจะเกิดสารประคลอไรด์ , ออกไซด์ ได้หลายชนิดและมีเลขออกซิเดชัน ได้หลายค่า เเต่ค่าสูงสุดจะเท่ากับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน

สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

 1.  แนวโน้มของจุดหลอมเหลวของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3  จะลดลงจากซ้ายไปขวา  นั่นคือคลอไรด์ของโลหะ (ซ้าย)  มีจุดหลอมเหลวสูงมาก เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก  ส่วนคลอไรด์ของอโลหะ (ขวา)  จะมีจุดหลอมเหลวต่ำลง  เพราะเป็นสารประกอบ โควาเลนต์  ไม่นำไฟฟ้า

 2.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 3     BCl3  (คาบ 2)  มีสถานะเป็นแก๊ส  (สารโคเวเลนต์)  AlCl3 

(คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง (สารไอออนิก)

 3.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 4    CCl4  (คาบ 2)  SiCl4 (คาบ 3) เป็นของเหลว ไม่มีขั้ว จึงไม่ละลายน้ำ  มีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้า

 4.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 5    NCl3  เป็นของเหลว  PCl3 เป็นของเหลว  ส่วน PCl5 เป็นของแข็ง

 5.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 6    Cl2O (คาบ 2) เป็นแก๊ส  ,  SCl2 (คาบ 3)  เป็นของเหลว เพราะมวลโมเลกุลมากขึ้น  แรงแวนเดอร์วาลส์แข็งแรงมากขึ้น

 6.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 7    เป็นแก๊สทั้งหมด

สารประกอบดลอไรด์ คุณสมบัติ	สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ	สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	กลาง  ยกเว้นBeCl2 และ NaCl3 ซึ่งป็นกรด	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	CCl4  NCl5	-

              

สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

 1.  ออกไซด์ของอโลหะมีจุดหลอมเหลวต่ำ  มีสถานะเป็นแก๊ส  แต่ออกไซด์ของธาตุหมู่ 5 บางชนิด  เช่น  N2O5  (คาบ 2)  , P4O10  (คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง

 2.  สมบัติความเป็นกรด–เบส  เป็นไปตามออกไซด์ของโลหะหมู่  IA–IIA (เบส)  ออกไซด์ของอโลหะ (กรด)  และออกไซด์ของกึ่งโลหะ Be และ Al มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส

 3.  ออกไซด์ของอโลหะละลายน้ำเป็นกรด  ยกเว้น  อกไซด์ของ H  คือ H2O  เป็นกลาง

 CO2(g)  +  H2O(l)     -------->       H2CO3(aq)

 SO2(g)  +  H2O(l)      -------->       H2SO3(aq)

สำหรับ  SiO2  ไม่ละลายน้ำ  แต่มีสมบัติเป็นกรด  โดยทำปฏิกิริยากับเบสได้ดังนี้

 SiO2(s)  +  NaOH(aq)       --------->    Na2SiO3(aq)  +  H2O(l)

4.  ออกไซด์ของโลหะละลายน้ำเป็นเบส

 Li2O(s)  +  H2O(l)          --------->    2 LiOH(aq)

 Na2O(s)  +  H2O(l)         --------->    2 NaOH(aq)

5.  ออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำและมีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  (โดยสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ทั้งกับกรดหรือเบส)  คือBeO  และ  Al2O3

 BeO(s)  +  2 NaOH(aq)  +  H2O(l)   --------->  Be(OH)2-4(aq)  + 2 Na+(aq)

 BeO(s)  +  2 HCl(aq)                       --------->  BeCl2(aq)  +  H2O(l)

Al2O3(s) + 2 NaOH(aq) + 3 H2O(l) ---------> 2 Na+(aq) + 2Al(OH)-4(aq)

 Al2O3(s)  +  6 HCl(aq)  --------->  2 AlCl3(aq)  +  3 H2O(l)

6.  ออกไซด์ของอโลหะเป็นแก๊สหรือของเหลว  ยกเว้น  SiO2  ,  P4O10  ,  N2O5

สารประกอบออกไซด์ คุณสมบัติ	สารประกอบออกไซด์ของโลหะ	สารประกอบออกไซด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	เบส	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	BeO  Al3O3	SiO2

ธาตุหมู่ VI ชาลโคเจน

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6

2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -2 ถึง+6

3. จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับหมู่VII  ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบประเภทโครงร่างตาข่าย

ธาตุหมู่ VII เฮโลเจน

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7 

2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -1 ถึง +7

3. เป็นธาตุหมู่เดียวที่1 โมเลกุล มี 2 อะตอมเรียกว่า Diatomic Molecule

4. พบเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ และพบในรูปของสารประกอบไอออนิกและโคเวเลนต์

5. สารประกอบของหมู่ VII ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นเป็นสารประกอบของ  Ag  Hg     Pb

ธาตุหมู่ VIII แก๊สเฉื่อย , แก๊สมีตระกูล , Inert gas , Noble gas

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ยกเว้น He มีเท่ากับ 2

2. เฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่สามารถสังเคราะห์ได้

3. มีค่า IE (Ionization Energy) สูงสุดในตาราง   และ He มีค่า IE สูงที่สุดในตารางธาตุ

4. เป็นธาตุเดียวที่ไม่มีค่า EN

            

 ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ 

สรุป ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายหมู่ VIIA หลายหระการ แต่ไม่สามารถนำธาตุไฮโดรเจนมาจัดในหมู่ VIIA ได้ เพราะ จะทำให้แนวโน้มของสมบัติบางประการของธาตุหมู่VIIA เสียไป ปัจจุบันจึงจัดธาตุไฮโดรเจน อยู่ในคาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA 

ธาตุแทรนซิซัน

            ธาตุทรานซิชัน ประกอบด้วยธาตุ หมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์

1. อยู่ระหว่างหมู่IIA กับหมู่ IIIA เริ่มตั้งแต่คาบ 4 เริ่มที่เลขอะตอม 21

2.การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะต่างจากธาตุโดยทั่วไป คือ จะจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน แล้วจัดอิเล็กตรอนวงรองจากวงนอกสุดเป็นวงสุดท้าย

3.การดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากอะตอม จะดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน เช่นเดียวกับธาตุปกติ

4.ธาตุทรานซิชัน จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็น 2,1 เท่านั้น  ยกเว้น Cr กับ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1

5.ธาตุทรานซิชัน จะมีสมบัติเหมือนกันเป็นคาบมากกว่าเป็นหมู่

6.ความหนาแน่นของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และในคาบเดียวกันจะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกัน

7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และสูงมากกว่าหมู่IAและหมู่IIA

8.ค่า IE , EN , E0 ของธาตุทรานซิชันจะสูงมากกว่าโลหะโดยทั่วไป

9.ขนาดอะตอมของธาตุทรานซิชันที่เรียงตามคาบจากซ้ายไปขวาจะมีขนาดเล็กลง แต่ใกล้เคียงกันมาก เพราะโลหะทรานซิชัน มีความหนาแน่นสูง

10.ธาตุทรานซิชัน มีเลขออกซิเดชันหลายค่า  ยกเว้น Sc กับ Zn มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว

สารประกอบของธาตุทรานซิชัน

1.การเกิดสี

              1.สีของธาตุทรานซิชันจะเปลี่ยนเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน เช่น Si

            2.สีจะเปลี่ยนถ้าสารหรือไอออนต่างชนิดกันมาล้อมรอบ เช่น

CuSO4.5H2O สีฟ้า  และ Cu(NH3)4SO4 สีคราม

            3.สีเปลี่ยนเพราะจำนวนสารที่มาเกาะไม่เท่ากัน เช่น CrO42-สีเหลือง และ Cr2O72-

2.สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรานซิชัน

               สารประกอบของธาตุทรานซิชันชนิดต่างๆ เช่น KMnO4 ประกอบด้วย K+ และ MnO-4     ซึ่ง MnO-4จัดเป็นไอออนเชิงซ้อน ที่มีธาตุทรานซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคเวเลนต์

               สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน  ธาตุทรานซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างกัน

               ปัจจัยที่มีผลต่อสีของสารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรายซิชัน

                - เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน

               - ชนิดของธาตุทรานซิชัน

               - จำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุทรานซิชัน