ข้อสอบ PAT

ข้อสอบO-net ปี55

การใช้ประโยชน์ของสารประกอบไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ

การใช้ประโยชน์ของสารประกอบไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ

จากการที่สารประกอบไอออนิกสารโคเวเลนต์และโลหะมีสมบัติเฉพาะตัวมาว่าการที่ต่างกันจึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆได้ตามความเหมาะสม เช่น

- แอมโมเนียมคลอไรด์และซิงค์คลอไรด์ เป็นสารประกอบไอออนิกที่สามารถนำไฟฟ้าได้จากการแตกตัวเป็นไอออนเมื่อละลายน้ำจึงนำไปใช้เป็นสารอิเล็กโทรไลต์ในถ่านไฟฉาย

- พอลิไวนิลคลอไรด์หรือ PVC เป็นสารโคเวเลนต์ที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้จึงเป็นฉนวนไฟฟ้าที่หุ้มสายไฟฟ้า

- ซิลิกอนคาร์ไบด์ เป็นสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่ายที่มีจุดหลอมเหลวสูงและมีความแข็งแรงมากจึงนำไปใช้ทำเครื่องบด

- ทองแดงและอะลูมิเนียม เป็นโลหะที่นําไฟฟ้าได้ดีจึงนำไปใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าอลูมิเนียมและเหล็กเป็นโลหะที่นําความร้อนได้ดีจึงนำไปทำภาชนะสำหรับประกอบอาหาร เช่น หม้อ กระทะ

พันธะโลหะ

การเกิดพันธะโลหะ   
     การที่อะตอมโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ การยึดเหนี่ยวระหว่างเวเลนซ์อิเล็กตรอนกับโปรตอนในนิวเคลียสจึงน้อย ทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระไปทั่วทั้งชิ้นโลหะและเกิดการยึดเหนี่ยวกับโปรตอนในนิวเคลียสทุกทิศทาง เรียกว่า พันธะโลหะ แสดงได้ด้วยแบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน
สมบัติของโลหะ      
      พันธะโลหะ (Metallic Bond) คือ แรงดึงดูดระหว่างไอออนบวกซึ่งเรียงชิดกันกับอิเล็กตรอนที่อยู่โดยรอบหรือเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดจากอะตอมในก้อนโลหะใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดร่วมกัน

พันธะโลหะจะมีความสำคัญต่อคุณสมบัติทางฟิสิกส์หลายอย่างของโลหะเช่น

         - ความแข็งแรง

         - ตีแผ่เป็นแผ่นได้

         - ดึงเป็นเส้นได้ 

         - นำความร้อนไดดี

         - นำไฟฟ้าได้ดีและนำได้ทุกทิศทาง

         - เนื้อเป็นเงา 

พันธะโคเวเลนต์
การเกิดพันธะโคเวเลนต์
      พันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะกับธาตุโลหะที่เข้ามาสร้างแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน  เนื่องจากธาตุอโลหะจะมีสมบัติเป็นตัวรับอิเล็กตรอนที่ดีและยากต่อการสูญเสียอิเล็กตรอน  ดังนั้นอิเล็กตรอนของธาตุทั้งสองจึงต่างส่งแรงดึงดูดเพื่อที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนของอีกฝ่ายให้เข้าหาตนเอง  ทำให้แรงดึงดูดจากนิวเคลียสของอะตอมทั้งสองหักล้างกัน 

พันธะเดี่ยว (single bond)  คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้ร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่

พันธะคู่ (double bond) คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่

พันธะสาม (triple bond)  คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วมสร้างพันธะต่อกัน  มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่

สูตรโมเลกุลและชื่อของสารโคเวเลนต์

การอ่านชื่อสารโคเวเลนต์ มีวิธีการอ่านดังนี้

1. อ่านจำนวนอะตอมพร้อมชื่อธาตุแรก (ในกรณีธาตุแรกมีอะตอมเดียวไม่ต้องอ่านจำนวน )
2. อ่านจำนวนอะตอม และชื่อธาตุที่สอง ลงท้ายเป็น ไ-ด์ (ide )

เลขจำนวนอะตอมอ่านเป็นภาษากรีก คือ

1 = mono        2 = di 

3 = tri              4 = tetra

5 = penta        6 = hexa 

7 = hepta        8 = octa

9 = nona        10 = deca 

ความยาวพันธะและพลังงานพันธะของสารโคเวเลนต์ 

 ตารางเเสดงความยาวพันธะ

ตารางเเสดงพลังงาน

รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์

สภาพของขั้วของโมเลกุล
ถ้ามีการกระจายของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอตอมทั้งสองเท่ากัน เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ส่วนสารโคดวดลนต์ที่เกิดจากอะตอมต่างชนิดกันและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกันจะมีการกระจายตัวของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอะตอมไม่เท่ากัน  เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว 

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลและสมบัติของสารโคเวเลนต์

     แรงลอนดอน  เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงอ่อนๆ ซึ่งเกิดขึ้นในสารทั่วไป และจะมีค่าเพิ่มขึ้นตามมวลโมเลกุลของสาร

     แรงดึงดูดระหว่างขั้ว  เป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าอันเนื่องมาจากแรงกระทำระหว่างขั้วบวกกับขั้วลบของโมเลกุลที่มีขั้ว

     พันธะไฮโดรเจน  คือ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่เกิดจากไฮโดรเจนอะตอมสร้างพันธะโคเวเลนต์ กับอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงๆและมีขนาดเล็ก ได้แก่ F , O และ N แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์มีขั้วชนิดมีสภาพขั้วแรงมาก และอะตอมของธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง ยังมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว จึงเกิดดึงดูดกันระหว่างอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกับอะตอมของไฮโดรเจน
ซึ่งมีอำนาจไฟฟ้าบวกสูงของอีกโมเลกุลหนึ่ง ทำให้เกิดเป็นพันธะไฮโดรเจน

สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย
สารโคเวเลนต์ที่ศึกษามาแล้วมีโครงสร้างโมเลกุลขนาดเล็ก มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ แต่มีสารโคเวเลนต์บางชนิดมีโครงสร้างโมเลกุลขนาดยักษ์ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงมาก เนื่องจากอะตอมสร้างพันธะโคเวเลนต์ยึดเหนี่ยวกันทั้งสามมิติเกิดเป็นโครงสร้างคล้ายตาข่ายสารประเภทนี้เรียกว่าสารโครงผลึกร่างตาข่ายตัวอย่างสารโครงผลึกร่างตาข่าย

พันธะไอออนิก

การเกิดพันธะไอออนิก
     พันธะไอออนิก เป็นพันธะเคมีชนิดหนึ่ง เกิดจากที่อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมสร้างพันธะกันโดยที่อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมให้อิเล็กตรอนกับอะตอมหรือกลุ่มของอะตอม ทำให้กลายเป็นประจุบวก ในขณะที่อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่ได้รับอิเล็กตรอนนั้นกลายเป็นประจุลบ เนื่องจากทั้งสองกลุ่มมีประจุตรงกันข้ามกันจะดึงดูดกัน ทำให้เกิดพันธะไอออน โดยทั่วไปพันธะชนิดนี้มักเกิดขึ้นระหว่างโลหะกับอโลหะ 

สูตรเคมีและชื่อของสารประกอบไอออนิก

พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก

พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของไอออนบวกและลบในสารประกอบไอออนิกเรียกว่า พลังงานโครงผลึก สามารถหาค่าพลังงานได้ด้วยการคำนวณ โดยอาศัยวัฏจักรบอร์น-ฮาเบอร์ ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆดังนี้

1.ของแข็งระเหิดกลายเป็นแก๊ส เรียกพลังงานที่ใช้ในขั้นนี้ว่า พลังงานการระเหิด

2.พลังงานที่ใช้ในการเสียอิเล็กตรอนให้กลายเป็นไอออนบวกเป็นไอออนลบ เรียกว่า พลังงานไอออไนเซชัน

3.พลังงานที่ใช้ในการสลายโมเลกุลของแก๊สให้เป็นอะตอมในสถานะแก๊ส เรียก พลังงานการสลายพันธะ

4.พลังงานที่คายออกมาเมื่อมีการรับอิเล็กตรอนให้กลายเป็นประจุลบเรียกว่า พลังงานสัมพรรรคภาพอิเล็กตรอน5.

พลังงานที่ได้ออกมาเมื่อมีการยึดไอออนบวกกับไอออนลบให้กลายเป็นของแข็ง เรียกว่า พลังงานโครงผลึกหรือพลังงานแลตทิซ

สมบัติของสารประกอบไอออนิก

   1.มีขั้ว   สารประกอบไอออนิกไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเดี่ยว แต่จะเป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยไอออนจำนวนมากซึ่งยึดเหนี่ยวกัน ด้วยแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้า

   2.นำไฟฟ้าได้ เมื่อใส่สารประกอบไอออนนิกลงในน้ำ ไอออนจะแยกออกจากัน ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าได้

   3.มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะต้องการพลังงานความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลว

   4.การละลาย สารประกอบไอออนิกจะละลายในน้ำแต่ไม่ละลายในเบนซีนหรือตัวทำละลายอินทรีย์ น้ำและตัวทำละลายชนิดมีขั้ว

   5.สารประกอบไอออนิกทำให้เกิดปฏิกริยาไอออนิก คือ ปฏิกริยาระหว่างไอออนกับไอออน ทั้งนี้เพราะสารไอออนิกจะเป็นไอออนอิสระในสารละลาย ปฎิกริยาจึงเกิดทันที

   6.เป้นผลึกเเข็งเเต่เปราะง่าย

สมการไอออนิกเเละสมการไอออนิกสุทธิ

   สมการไอออนิกสุทธิ (net ionic equation) จะเป็นสมการที่เขียนเฉพาะไอออนที่ทำปฏิกิริยากันได้เป็นผลิตภัณฑ์เท่านั้น โดยผลรวมประจุทางซ้ายและทางขวาของสมการต้องดุลกันพอดี เช่น

         การผสมสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต (AgNO3) และโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ได้ตะกอนสีขาวของซิลเวอร์คลอไรด์ (AgCl) ซึ่งไม่ละลายน้ำ

สามารถเขียนสมการทั่วไป สมการไอออนิกและสมการไอออนิกสุทธิได้

การทำนายปฏิกิริยาการเกิดตะกอนของสารละลายของสารประกอบไอออนิก สามารถพิจารณาได้จากสมบัติการละลายน้ำ ดังนี้

สารประกอบที่ละลายน้ำ

• สารประกอบของโลหะแอลคาไลน์และแอมโมเนียมทุกชนิด
• สารประกอบไนเทรต คลอเรต เปอร์คลอเรต แอซีเตต
• สารประกอบคลอไรด์ โบรไมด์ ไอโอไดด์ ยกเว้นสารประกอบของ Ag+ Pb2+ Hg2+ ไม่ละลาย ส่วน PbCl2 ละลายได้น้อย
• สารประกอบซัลเฟต (ยกเว้นสารประกอบของ Pb2+ Sr2+ Ba2+ ส่วนสารประกอบของ Ca2+ และ Ag+ ละลายได้น้อย)

สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ

• สารประกอบของออกไซด์ของโลหะ (ยกเว้นออกไซด์ของ Ca2+ Sr2+ Ba2+)
• สารประกอบไฮดรอกไซด์ (ยกเว้นไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล แอมโมเนียมและของ Sr2+ Ba2+ ส่วนของCa2+ ละลายได้น้อย)
• สารประกอบคาร์บอเนต ฟอสเฟต ซัลไฟด์และซัลไฟต์ (ยกเว้นสารประกอบของโลหะแอลคาไล)

สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต

สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต

สูตรโครงสร้างของลิวอิส 

     เป็นสูตรโครงสร้างที่กิลเบิร์ต ลิวอิสได้คิดค้นขึ้นมาเพื่อใช้ในการอธิบายรูปร่างโมเลกุล ซึ่งจะแบ่งได้เป็น 2 ประเภทได้แก่

     -สูตรโครงสร้างส่วนที่เป็นจุด เป็นสูตรโครงสร้างที่ใช้จุดแทนอิเล็กตรอนวงนอกสุดของอะตอมที่เกิดพันธะ โดยให้อิเล็กตรอนครบตามกฎออกเตต ยกเว้นบางธาตุซึ่งมีการยกเว้นได้

      -สูตรโครงสร้างส่วนที่เป็นเส้น เป็นสูตรโครงสร้างที่ใช้เส้นและจุดแทนอิเล็กตรอนวงนอกสุดของอะตอมที่เกิดพันธะ ซึ่งเส้น 1 เส้นจะแทนอิเล็กตรอน 2 ตัวหรือ 1 คู่ สามารถเขียนอิเล็กตรอนเดี่ยวด้วยก็ได้

กฎออกเตต

ธาตุก๊าซเฉื่อย เช่น He Ne Ar Kr พบว่าเป็นธาตุที่โมเลกุลเป็นอะตอมเดี่ยว คือในหนึ่งโมเลกุลของก๊าซเฉื่อยจะมีเพียง 1 อะตอม แสดงว่าเป็นธาตุที่เสถียรมาก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจที่จะค้นคว้าถึงเหตุผลที่ทำให้ธาตุเฉื่อยมีความเสถียร และจากการศึกษาโครงสร้างอะตอมของธาตุเฉื่อยมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดเหมือนกัน คือมี 8 อิเล็กตรอน(ยกเว้น He มี 2 อิเล็กตรอน) เช่น

     ₂He = 2           ₁₀Ne = 2 , 8         ₁₈Ar = 2 , 8 , 8          ₃₆Kr = 2 , 8 , 18 , 8

ส่วนธาตุหมู่อื่นมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นนอกสุด ไม่ครบ 8 เช่น

₁H = 1            ₆C = 2 , 4            ₇N = 2 , 5          ₈O = 2 , 6

ธาตุที่มีวาเลนต์อิเล็กตรอนไม่ครบ 8 ในธรรมชาติจะไม่สามารถอยู่เป็นอะตอมเดี่ยวๆได้ ซึ่งแสดงว่าไม่เสถียร การรวมกันเพื่อทำให้อะตอม มีวาเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8

การนำธาตุไปใช้ประโยชน์เเละผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต

ประโยชน์ของธาตุ 

   -ธาตุโลหะ นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี นิยมนำมาทำเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า

   -ธาตุกึ่งโลหะ มีสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะและอโลหะ นำไฟฟ้าได้ไม่ดี นิยมนำมาทำเป็นสารกึ่งตัวนำ ซึ่งมีสมบัติในการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวนเพื่อใช้เป็นวัสดุทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

   -ธาตุหมู่ 18 หรือ VIIA เป็นธาตุเฉื่อยต่อการเกิดปฏิกิริยาจึงนำมาใช้ประโยชน์ตามสมบัติของแก๊สมีสกุล

   -ธาตุที่มีไอโซโทปกัมมันตรังสี สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายดังที่กล่าวไปในหัวข้อ 2.6.6 แม้ธาตุอยู่ในกลุ่มเดียวกันจะมีสมบัติคล้ายกัน แต่ธาตุทุกชนิดยังมีสมบัติต่างกัน ดังนั้นการนำไปใช้ประโยชน์จึงมีความจำเพาะต่างกัน 

ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม 

     1.ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่า โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก 

     2. ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้

ธาตุกัมมันตรังสี

การเกิดธาตุกัมมันตรังสี
     นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียร จึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีบางชนิด แล้วธาตุเหล่านั้นก็จะเปลี่ยนเป็นธาตุใหม่ ต่อมารัทเทอร์ฟอร์ดได้ศึกษาเพิ่มเติมและแสดงให้เห็นว่ารังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีอาจเป็นรังสีแอลฟา บีตาหรือแกมมา ที่มีสมบัติแตกต่างกัน

การสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสี
    การแผ่รังสีแอลฟา ส่วนใหญ่เกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 และมีจำนวนนิวตรอนต่อโปรตอนในจำนวนที่ไม่เหมาะสม 

     การแผ่รังสีบีตา เกิดกับนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอนมาก นิวตรอนในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน โดยจะออกมาในรูปของรังสีบีตาและนิวเคลียสใหม่จะมีเลขอะตอมเพิ่มมาอีก 1 โดยที่เลขมวลยังเท่าเดิม

     การแผ่รังสีแกมมา เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมาก หรือไอโซโทปที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตา แต่นิวเคลียสที่เกิดใหม่ยังไม่เสถียรเพราะมีพลังงานสูงจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสให้มีพลังงานต่ำลงโดยปล่อยออกมาในรูปรังสีแกมมา

อันตรายจากไอโซโทปกัมมันตรังสี

    โดยธรรมชาติแล้วมีธาตุที่แผ่รังสีออกมาเองได้ประมาณ 60 ชนิด เป็นรังสีที่เราพบได้ในแต่ละวัน แต่มันมีปริมาณน้อยหรือไม่ก็ไม่ส่งผลอันตรายต่อร่างกายของเรา กลุ่มนี้เรียกว่า กัมมันตภาพรังสีจากพื้นโลก อีกส่วนคือส่วนที่มาจากนอกโลกซึ่งเรียกว่า กัมมันตภาพจากรังสีคอสมิกซึ่งบางส่วนก็หลุดลอดชั้นบรรยากาศของโลกเข้ามาได้ และอีกส่วนเกิดขึ้นจากน้ำมือมนุษย์​ กิจกรรมต่าง ๆ อุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ เช่น การใช้รังสีเอ็กซ์​ในทางการแพทย์ การตรวจสอบความปลอดภัย หรือการใช้กัมมันตภาพรังสีในการถนอมอาหารในโรงงานอุตสาหกรรมเป็นต้น

ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

    ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิต ใช้สัญลักษณ์ t1/2 หมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีสลายตัวจนเหลือครึ่งนึของปริมาณเดิม

ปฎิกิริยานิวเคลียร์

    ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในธรรมชาติจะเกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีคอสมิกและสสาร และปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อให้ได้พลังงานนิวเคลียร์ในอัตราที่ปรับได้ตามความต้องการ บางทีปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่โดดเด่นมากที่สุดจะเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ในวัสดุที่แตกตัวได้ เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่นและปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันต่างๆขององค์ประกอบเบาที่ผลิตพลังงานให้กับดวงอาทิตย์และดวงดาวทั้งหลาย ทั้งสองประเภทในการเกิดปฏิกิริยานี้ถูกใช้ในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารกัมมันตรังสี

ด้านธรณีวิทยา ใช้คาร์บอน - 14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5,730 ปี หาอายุของวัตถุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบเช่น ไม้ กระดูก หรือสารอินทรีย์อื่น ๆ การหาอายุวัตถุโบราณโดยการวัดปริมาณของ คาร์บอน – 14 ซึ่งเกิดจากไนโตรเจนรวมตัวกับนิวตรอน

ด้านการแพทย์ ใช้เพื่อศึกษาความผิดปกติของอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกาย โดยให้คนไข้รับประทานอาหารหรือยาที่มีไอโซโทปกัมมันตรังสีจำนวนเล็กน้อย จากนั้นใช้เครื่องมือตรวจสอบรังสีเพื่อติดตามดูผลการดูดซึมไอโซโทปกัมมันตรังสีของระบบอวัยวะต่าง ๆ 

ด้านเกษตรกรรม ใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีในการติดตามระยะเวลาของการหมุนเวียนแร่ธาตุในพืช โดยเริ่มต้น จากการดูดซึมที่รากจนถึงการคายออกที่ใบหรือจำนวนแร่ธาตุที่พืชสะสมไว้ที่ใบ

ด้านอุตสาหกรรม ใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีกับงานหลายอย่าง เช่น ใช้ตรวจหารอยตำหนิในโลหะหรือรอยรั่วของท่อขนส่งของเหลว ในอุตสาหกรรมการทำอัญมณีใช้รังสีเพื่อทำให้อัญมณีมีสีสันสวยงามขึ้น โดยใช้รังสีแกมมา  นิวตรอน หรืออิเล็กตรอนพลังงานสูงฉายไปบนอัญมณี จะทำให้สารที่ทำให้เกิดสีบนอัญมณีเปลี่ยนสีไปได้

อัญมณีที่ฉายด้วยรังสีแกมมาจะไม่มีรังสีตกค้างแต่การอาบด้วยนิวตรอนจะมีไอโซโทปกัมมันตรังสีเกิดขึ้น จึง

ต้องปล่อยให้ไอโซโทปกัมมันตรังสีสลายตัวจนมีระดับที่ปลอดภัยจึงนำมาใช้ประโยชน์

 ธาตุเเทรนซิชัน
     ธาตุแทรนซิชัน  คือ  กลุ่มธาตุที่อยู่ระหว่างหมู่  IIA  กับ  IIIA ซึ่งก็คือธาตุหมู่  B ทั้งหมด  ประกอบด้วยหมู่ IB – VIIIB  รวมทั้ง อินเนอร์แทรนซิชัน  ได้แก่  กลุ่มแลนทาไนด์  และกลุ่มแอกทิไนด
     ธาตุแทรนซิชัน  เป็นธาตุที่ใช้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย ในการเกิดพันธะ   ยกเว้นธาตุหมู่  2B  ที่ใช้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย  s  ในการเกิดพันธะ
     ธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 ได้แก่  Sc , Ti , V , Cr , Mn , Fe , Co , Ni , Cu , Zn

สมบัติของธาตุเเทรนซิชัน
ธาตุทรานซิชันเป็นโลหะทุกธาตุ แต่ไม่ได้อยู่กลุ่มเดียวกับธาตุหมู่ IIA และ IIIA
      
      1.รัศมีอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกัน
      2.สารประกอบส่วนมากมีสี
      3.เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูง
      4.เป็นตัวนำไฟฟ้าและตัวนำความร้อนที่ดี

ตารางธาตุและสมบัติของธาตุหมู่หลัก

ตารางธาตุและสมบัติของธาตุหมู่หลัก

วิวัฒนาการของการสร้างตารางธาตุ

   ปี พ.ศ. 2360 (ค.ศ. 1817)  โยฮันน์ โวล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่มๆละ 3 ธาตุตามสมบัติที่คล้ายคลึงกันเรียกว่า ชุดสาม

พ.ศ. 2407 (ค.ศ. 1864) จอห์น นิวแลนด์ เสนอกฎการจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ เรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก พบว่าธาตุที่ 8 จะมีสมบัติเหมือนกับธาตุที่ 1 เสมอ ตารางธาตุมีวิวัฒนาการมาเรื่อยๆจนถึงปัจจุบันนี้

ยูลิอุสโยทาร์ ไมเออร์  นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน  และเดมิทริ อิวาโนวิช เมเดเลเอฟ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ได้ศึกษารายละเอียดของธาตุมากขึ้น  พบว่าถ้าจัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก  ธาตุจะมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วง ๆ  เมเดเลเอฟจึงตั้งเป็นกฎเรียกว่า “กฎพีริออดิก”   โดยได้เสนอความคิดนี้ในปี พ.ศ. 2412  ก่อนที่ไมเออร์จะเสนอผลงานเพียงหนึ่งปี  เพื่อเป็นเกียรติแก่เมเดเลเอฟ  จึงเรียกตารางนี้ว่า ตารางพีริออดิกของเมเดเลเอฟ 

กลุ่มของธาตุในตารางธาตุ

      แบ่งได้เป็น 3 กลุ่ม คือ ธาตุโลหะ ธาตุกึ่งโลหะ และธาตุอโลหะ โดยธาตุโลหะจะอยู่ทางซ้ายมือของตารางธาตุ ธาตุกึ่งโลหะจะอยู่บริเวณที่เป็นขั้นบันได และธาตุอโลหะจะอยู่ทางขวามือของตารางธาตุ ยกเว้นไฮโดรเจนที่อยู่ทางซ้ายมือของตาราง

ขนาดอะตอม

      จากการศึกษาโครงสร้างอะตอมตามทฤษฎีของโบร์ (Bohr Theory) อิเล็กตรอนในอะตอมจะมีระดับพลังงานได้หลายค่า และเมื่ออิเล็กตรอนอยู่ห่างนิวเคลียสมากก็จะยิ่งมีพลังงานสูง ดังนั้นขนาดของอะตอมจะเล็กหรือใหญ่จึงขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนในชั้นนอกสุดว่าอยู่ในระดับพลังงานใด และขึ้นอยู่กับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่งจะมีความสัมพันธ์กับหมู่และคาบของธาตุในตารางธาตุด้วย 

ขนาดไอออน

อะตอมซึ่งมีจำนวนโปรตอนเท่ากับอิเล็กตรอน เมื่ออะตอมรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามาหรือเสียอิเล็กตรอนออกไป อะตอมจะเปลี่ยนไปเป็นไอออนเมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับอโลหะ อะตอมของโลหะจะเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนบวก จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมจึงลดลง ทำให้แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนลดลงด้วย  พลังงานไอออไนเซชัน พลังงานไอออไนเซชัน คือ พลังงานที่ให้แก่อะตอม เพื่อให้อะตอมในสถานะแก๊สกลายเป็นไอออนบวกและยังเป็นการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมนั้นด้วย Li(g)  Li+(g) + e-                - ธาตุที่มีอิเล็กตรอน 1 ตัว คือ ธาตุไฮโดรเจน(H) H(g)  H+(g) + e-               IE=1,318 kJ/mol พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมในสถานะแก๊สเรียกว่า พลังงานไอออไนเซชัน (IE) โดยค่า IE แสดงถึงความยากง่ายในการทำให้อะตอมในสถานะแก๊สกลายเป็นไอออนบวกโดย IE มากแสดงว่าทำให้เป็นไอออนบวกได้ยาก ถ้าเป็นธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนก็จะมีพลังงานไอออไนเซชันหลายค่า พลังงานน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนตัวแรกหลุดออกมาจากอะตอมที่อยู่ในสถานะแก๊สเรียกว่า พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน พลังงานที่ถูกคายออกมาเมื่ออะตอมในสถานะแก๊สได้รับอิเล็กตรอน 1 อิเล็กตรอน เรียกว่า สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (EA) ถ้าค่า EA เป็นบวก หมายความว่าอะตอมคายพลังงานเมื่อได้รับอิเล็กตรอน แสดงว่าอะตอมของธาตุนั้นมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอนได้ดี อิเล็กโทรเนกาติวิตี อิเล็กโทรเนกาติวิตี (electronegativity : EN)  หมายถึงค่าที่แสดงความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนของอะตอมคู่ที่เกิดพันธะที่จะรวมกันเป็นโมเลกุล  ธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงตะมีความสามารถในการดึงดูดหรือรับอิเล็กตรอนได้ดี  ได้แก่พวกอโลหะ  ส่วนธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำจะดึงดูดหรือรับอิเล็กตรอนได้ไม่ดี  ได้แก่พวกโลหะ  เช่น  โมเลกุลของ  HCl  เนื่องจาก  Cl  ดึงดูดอิเล็กตรอนได้ดีกว่า H  ดังนั้น  Cl  จึงมีค่าอิเล็กโทรเนเติวิตีสูงกว่า H