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