อิเล็กโตรเนกาติวิตี  (Electronegativity , EN )

คือความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนของอะตอม  สมบัตินี้ขึ้นอยู่กับขนาดของอะตอมและจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุนั้น ๆ  อะตอมที่มีขนาดเล็กหรือมีโปรตอนอยู่ในนิวเคลียสมากจะมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูง  ถ้าพิจารณาตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ   จะมีแนวโน้มในการเพิ่มขึ้นหรือลดลงเช่นเดียวกับพลังงานไอออไนเซชันอันดับ  1  หรือ  IE₁
            ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีกำหนดขึ้นโดยพอลิง  (Pauling) ในปี ค.ศ. 1932 (พ.ศ. 2475 ตรงกับสมัยรัชกาลที่ 7 ของไทย)  กำหนดให้อิเล็กโตรเนกาติวิตีของธาตุฟลูออรีนมีค่าสูงสุดคือ เท่ากับ 3.98 (ประมาณ 4.00)   ส่วนธาตุที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี น้อยที่สุดคือ แฟรนเซียมซึ่งมีค่าเท่ากับ 0.7 ธาตุที่เหลือจะมีค่า อิเล็กโตรเนกาติวิตีระหว่าง 0.7 ถึง 3.98   ใช้เครื่องหมาย “δ EN” แทนความแตกต่างของ อิเล็กโตรเนกาติวิตี ระหว่างอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน 2 อะตอมที่มาสร้างพันธะกันหรือรวมตัวกันเป็นสารประกอบ  ผลต่างของค่า EN จะมีผลต่อขั้วไฟฟ้าของโมเลกุลที่เกิดขึ้น  ซึ่งจะได้ศึกษาในตอนต่อไป  ในขณะนั้นยังไม่สามารถทำให้ก๊าซมีตระกูลเกิดสารประกอบขึ้นมาได้  จึงไม่ได้หาค่า  EN  ของก๊าซมีตระกูลเอาไว้  (คลิ้ก  อ่านประวัติพอลิง)
                ธาตุใดมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากก็หมายความว่ามีแรงดึงดูดอิเล็กตรอนเอาไว้อย่างแข็งแรงมาก  ฉะนั้นการที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไปจึงต้องใช้พลังงานงานมาก  ธาตุคาบเดียวกันธาตุขวามีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากกว่าธาตุซ้าย  ธาตุหมู่เดียวกันธาตุคาบบนมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากกว่าธาตุคาบล่าง  ดังรูป

(คลิ้กชมตารางธาตุแสดงค่า EN) 

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (electron affinity , EA)  
                คือ พลังงานที่อะตอมในสถานะแก๊สคายออกมาเมื่อได้รับอิเล็กตรอน  หรือเพื่อการรับอิเล็กตรอนเข้าไปในอะตอม  ดังสมการ 

                                                   A  ( g )  +  e^-  →     A^-  ( g )   +  พลังงาน 

                                                                                                      (คลิ้ก ชมสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน)

               ค่า  EA   เป็นค่าพลังงานที่ใช้แสดงความสามารถหรือความว่องไวในการรับอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ  ธาตุใดมีค่า EA  สูงหมายความว่ามีความสามารถในการรับอิเล็กตรอนได้ดีกว่าธาตุที่มีค่า EA ต่ำ  เช่น

    F (g) +  e^-  →  F^- ( g )       ;  EA  =   333  kJ/mol
                                  O (g) +  e^-  →    O^-(g)          ;  EA  =  142  kJ/mol          
                                  P (g)  +  e^-  →   P ^-( g )        ;  EA  =    74    kJ/mol
จากตัวอย่างแสดงว่า  อะตอมของ  F  มีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่า  O และ P ตามลำดับ     เนื่องจากค่า  Ea  เป็นพลังงานที่อะตอมคายออกไป  จึงกำหนดให้ใช้เครื่องหมายเป็นลบ

ธาตุที่อยู่ในหมู่เดียวกันธาตุคาบบนจะมีค่า EA สูงกว่าธาตุคาบล่าง  ส่วนธาตุในคาบเดียวกันธาตุขวาก็จะมีค่า  EA สูงกว่าธาตุซ้าย    ดังรูป

                      (คลิ้ก ชมค่า AE ตามหมู่และคาบ )

แต่อย่างไรก็ตามมีธาตุบางธาตุที่ค่า EA ไม่เป็นไปตามแนวโน้มของตำแหน่งในตารางธาตุ  เช่นธาตุในหมู่ที่  VIIA  ธาตุ F อยู่เหนือ Cl  ฉะนั้น F ควรมีค่า  EA สูงกว่า Cl แต่กลับพบว่า Cl  มีค่า EA สูงกว่า F เป็นเพราะการจัดอิเล็กตรอนของ  F กับ  Cl เปรียบเทียบกันดังนี้

                การรับอิเล็กตรอนของ F จะบรรจุลงในออร์บิทัล 2p  แต่การรับอิเล็กตรอนของ Cl  จะบรรจุลงในออร์บิทัล  3p  ถ้าพิจารณาระยะห่างระหว่างออร์บิทัลกับนิวเคลียสแล้ว  ออร์บิทัล 2p อยู่ใกล้นิวเคลียสมากกว่า 3p  จึงมีพื้นที่น้อย  ทำให้อิเล็กตรอนที่มีอยู่เดิมอยู่ใกล้กันจึงมีแรงผลักซึ่งกันและกันมาก  และจะผลักอิเล็กตรอนตัวที่รับเพิ่มด้วย  จึงทำให้รับอิเล็กตรอนยากกว่า Cl เนื่องจากระดับ 3p อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากกว่า  ทำให้มีที่ว่างมากกว่า  อิเล็กตรอนจึงอยู่ห่างกัน  แรงผลักจึงมีน้อย  การรับอิเล็กตรอนเพิ่มจึงเป็นไปได้ง่ายกว่า 

ถ้าเปรียบเทียบระหว่างโลหะกับอโลหะจะเห็นได้ว่า โลหะมีค่า EA  ต่ำ ในขณะที่อโลหะมักมีค่า EA สูง  แสดงว่าโดยทั่วไปแล้วโลหะจะรับอิเล็กตรอนได้ยากหรือช้ากว่าอโลหะ  ซึ่งตรงกันข้ามกับค่า  IE₁ ที่โลหะส่วนใหญ่จะมีค่า IE₁ ต่ำ  ในขณะที่อโลหะมีค่า  IE₁  สูง  แสดงว่าโลหะเสียอิเล็กตรอนง่ายกว่าอโลหะแต่รับอิเล็กตรอนยากกว่า  ในขณะที่อโลหะเสียอิเล็กตรอนยากแต่รับอิเล็กตรอนง่าย 

หมายเหตุ  พลังงานอิเล็กตรอนอัฟฟินิตี  (EA) เป็นพลังงานที่อะตอมคายออกไป  ทำให้อะตอมเหลือพลังงานน้อยลง  กำหนดให้ใช้เครื่องหมายเป็นลบ  (แต่ไม่ได้หมายความว่ามีค่าน้อยกว่าศูนย์)

                ค่า  IE₁  EN  และ  EA  ของธาตุต่าง ๆ กับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ  มีแนวโน้มของการเพิ่มขึ้นหรือลดลงไปในทางเดียวกัน  คือถ้าพิจารณาตามคาบธาตุขวาจะมีค่า  IE    EA และ  EN  มากกว่าซ้าย  ถ้าพิจารณาตามหมู่ธาตุคาบบนจะมีค่า IE₁    EN และ    EA  มากกว่าธาตุคาบล่าง 
                              (คลิ้ก  ชมแนวโน้มของ IE1  EN และ EA เป็นไปในทางเดียวกัน )

แนวโน้มความเป็นโลหะของธาตุ  (Trends of the metal elements) 

การจัดเรียงธาตุในตารางธาตุ   ทำให้เราทราบถึงแนวโน้มของความเป็นโลหะของธาตุได้ด้วย   เราจำแนกธาตุจากความเป็นโลหะหรืออโลหะได้  3  กลุ่ม  ดังนี้
             1.  ธาตุโลหะ  (Metal Elements) 
                  เป็นธาตุที่ตัวนำไฟฟ้า และความร้อนได้ดี   ผิวของโลหะที่ขัดเรียบจะมีลักษณะเป็นมันวาว   จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง  ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอทซึ่งสถานะเป็นของเหลว)  เมื่อเคาะจะเกิดเสียงดังกังวาน   มีความแข็งและเหนียวสามารถทำให้เปลี่ยนรูปร่างได้   จึงมักถูกใช้ในงานโครงสร้างอย่างกว้างขวาง   ธาตุที่มีในทางเคมีธาตุที่เป็นโลหะมากจะเสียอิเล็กตรอนแก่ธาตุอื่นๆ ได้ง่าย  (IE₁ ต่ำ)  เช่น  ลิเทียม (Li), โซเดียม (Na), โพแทสเซียม (K), แมกนิเซียม (Mg), แคลเซียม (Ca) เป็นต้น
                ธาตุโลหะมี  2  กลุ่ม  คือโลหะธรรมดา  ได้แก่ธาตุหมู่  1A  2A  และธาตุคาบล่าง ๆ  ของหมู่  3A  4A  5A  อีกกลุ่มหนึ่งคือโลหะแทรนซิชัน  ได้แก่ธาตุหมู่  B  ทั้งหมด

2.  ธาตุอโลหะ  (Non-metal Elements)
                เป็นธาตุที่อาจพบได้ทั้งสามสถานะ  คือ  ของแข็ง  ของเหลว  และแก๊ส  ธาตุอโลหะจะมีสมบัติส่วนใหญ่ตรงข้ามกับธาตุโลหะ  เช่น  ผิวไม่มันวาว  ไม่นำไฟฟ้าและความร้อน  มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ  เป็นต้น  ในทางเคมีธาตุที่เป็นอโลหะมากจะรับอิเล็กตรอนได้ง่าย ( EN  สูง)   ส่วนใหญ่จะเป็นธาตุที่จัดอยู่บริเวณด้านขวามือของตารางธาตุ  เช่น  คาร์บอน (C), ฟอสฟอรัส (P),  กำมะถัน (S), โบรมีน(Br),  ออกซิเจน (O),  ไนโตรเจน (N),  คลอรีน (Cl),  ฟลูออกรีน (F)  เป็นต้น
         *  ความเป็นโลหะหรืออโลหะจะมีอยู่ทั้ง  2  อย่างในธาตุเดียวกัน  เมื่อแสดงสมบัติด้านใดได้ชัดเจนกว่าก็จะจัดประเภทไปตามสมบัติที่แสดง  เมื่อพิจารณาตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ   ธาตุหมู่เดียวกันธาตุคาบบนเป็นอโลหะมากกว่าธาตุคาบล่าง  ธาตุคาบเดียวกันธาตุขวาเป็นอโลหะมากกว่าธาตุซ้าย  ดังรูป

           3.  ธาตุกึ่งโลหะ (Semi-metal   Element หรือ metaloid)
                ธาตุกึ่งโลหะเป็นธาตุที่มีสมบัติอยู่กึ่งกลางระหว่างโลหะกับอโลหะ  ส่วนใหญ่จะมีสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ (semiconductors)  คือจะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (ต่างจากโลหะที่จะนำไฟฟ้าได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูง)  ธาตุที่มีสมบัติเป็นธาตุกึ่งโลหะจะจัดเอาไว้บริเวณแนวเส้นบันไดในตารางธาตุ  หรือเส้นแบ่งความเป็นโลหะกับอโลหะ  ธาตุที่อยู่ติดกับเส้นดังกล่าวนี้เป็นธาตุกึ่งโลหะ  ยกเว้น  Al  และ  Po  ธาตุกึ่งโลหะจึงมีทั้งหมด  6  ธาตุ (บางแห่งว่ามี 8 ธาตุ) ได้แก่  โบรอน (B) ,  ซิลิกอน (Si) ,  เจอร์มาเนียม (Ge) , สารหนู (As) , อัลติโมนี (Sb) , เทลลูเรียม (Te)   ดังรูป

(คลิ้ก ชมแนวโน้มของขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน  อิเล็กตรอนอัฟฟินิตีและความเป็นโลหะ) 

จุดหลอมเหลวและจุดเดือด (melting point and boiling point)

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของธาตุจะสูงหรือต่ำ  ขึ้นอยู่กับแรงที่ยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค (โมเลกุลหรืออะตอมหรือไอออน)  ที่เป็นองค์ประกอบของสารนั้น ๆ ว่ามีน้อยหรือมาก   สารใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคอยู่มาก  สารนั้นก็จะต้องใช้ความร้อนมากจึงจะแยกอนุภาคออกจากกันได้  จึงมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง  ในโลหะต่าง ๆ อะตอมของโลหะจะยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงที่เรียกว่าพันธะโลหะซึ่งมีความแข็งแรงมาก  การทำให้โลหะหลอมเหลวเป็นการใช้พลังงานความร้อนไปทำลายพันธะโลหะ   เนื่องจากพันธะโลหะจะมีความแข็งแรงมาก  จึงต้องใช้ความร้อนมาก จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของโลหะจึงสูง  แต่เมื่อเปรียบเทียบระหว่างโลหะต่าง ๆ จำพบว่ามีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดไม่เท่ากัน  แสดงว่าพันธะโลหะของโลหะต่าง ๆ มีความแข็งแรงไม่เท่ากัน 

สำหรับอโลหะจะมีแรงยึดเหนี่ยงระหว่างอนุภาคเป็นแรงวันเดอร์วาลส์ซึ่งมีค่าน้อย  (แต่เพิ่มขึ้นตามมวลโมเลกุล)   และแรงชนิดอื่น  เช่น  แรงระหว่างขั้วซึ่งก็มีค่าน้อยกว่าพันธะโลหะ  ฉะนั้นโดยรวม ๆ แล้วกล่าวได้ว่าโลหะส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าอโลหะ (มีข้อยกเว้นด้วยเหตุผลเฉพาะอยู่บ้าง)

เมื่อพิจารณาแนวโน้มว่าจุดหลอมเหลวและจุดเดือด  มีความสัมพันธ์กับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุอย่างไร   ต้องแยกเป็นส่วน ๆ  ดังนี้

                1. ธาตุคาบเดียวกัน
                                1.1  เฉพาะธาตุหมู่  1A  และ  2A  ธาตุขวามีจุดหลอมเหลวสูงกว่าธาตุซ้าย  (แต่ธาตุซ้ายเป็น
                                   โลหะ

                                      มากกว่าธาตุขวา)
                                1.2  เฉพาะหมู่  3A  ถึง  8A  มีแนวโน้มว่าธาตุขวามีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าธาตุซ้าย  (บางช่วงเป็น

                                      อย่างอื่น)
                                1.3  เฉพาะธาตุหมู่  B  แนวโน้มไม่แน่นอน

2.  ธาตุหมู่เดียวกัน
                                2.1  ธาตุหมู่ 1A  2A  ธาตุคาบล่างมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าธาตุคาบบน (ธาตุล่างเป็นโลหะ
                                    มากกว่า ธาตุบน)
                                2.2  ธาตุหมู่  7A  8A  ธาตุคาบล่างมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าธาตุคาบบน (ธาตุบนเป็นอโลหะ
                                   มากกว่า ธาตุล่าง)
                                2.3  ธาตุหมู่  3A  4A  5A  6A  แนวโน้มไม่แน่นอน  เพราะอยู่ในช่วงแนวแบ่งเขตโลหะ-อโลหะ   

                                      ธาตุหมู่เดียวกันจึงมีทั้งอโลหะ  กึ่งโลหะและโลหะ
                                2.4  ธาตุหมู่  B   ธาตุล่างมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าธาตุบน (ยกเว้นบางช่วง)

                อนึ่ง  อย่าลืมว่าจุดหลอมเหลว (melting point , M.P.) กับจุดเยือกแข็ง (freezing point , F.P.) ของสารใด ๆ จะเป็นอุณหภูมิเดียวกัน  เช่น  เหล็ก  มีจุดหลอมเหลว  1,530  ^oC  จุดเยือกแข็งของ เหล็กก็คือ  1,530 ^oC  เช่นกัน  ณ จุดหลอมเหลวของสารใด ๆ สารดังกล่าวเป็นได้ทั้ง 2 สถานะพร้อมกัน (กลับไปทบทวนแผนผังวัฏภาค)  จุดหลอมเหลวของธาตุต่าง ๆ เป็นดังนี้

สมบัติต่าง ๆ ของธาตุตามหมู่และคาบ  แสดงโดยสรุปดังนี้

  ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ใดของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์   ตารางธาตุปัจจุบันได้จัดให้ธาตุไฮโดรเจนให้อยู่ในคาบที่ 1 ระหว่างหมู่  IA กับหมู่ VIIA เพราะไฮโดรเจนมีสมบัติบาง อย่างคล้ายธาตุหมู่  1A ขณะเดียวกันสมบัติบางอย่างคล้ายธาตุ หมู่ VIIA  แต่ตารางธาตุแบบเดิมที่ให้ธาตุไฮโดรเจนอยู่หมู่  1A  ก็ยังใช้ได้อยู่

ตารางสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนเปรียบเทียบกับกับธาตุหมู่ 1A และ 7A

                จากข้อมูลในตาราง ไฮโดรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  1 และมีเลขออกซิเดชัน +1  สมบัติส่วนนี้คล้ายธาตุหมู่  1A    จึงควรอยู่ในหมู่ IA คาบที่ 1  แต่ขณะเดียวกันไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายธาตุหมู่   VIIA   หลายประการคือ มีเลขออกซิเดชัน  -1  มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่  1 และอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูง   มีสถานะเป็นแก๊ส ไม่นำไฟฟ้า  มีสูตรโมเลกุลลักษณะเดียวกัน   จึงจัดไฮโดรเจนไว้ในตำแหน่งพิเศษ  ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA ดังปรากฏในตารางธาตุ
แบบใหม่  ดังรูป
 

Size : 260.42 KBs Upload : 2014-08-09 05:30:55

Comment(s) Current Page(s) 1/0 << 1 >>

Vote this Content ? 0 Vote(s) Create by : K-Me Status : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์