Chemistry page 1
Chemistry page 2 เกณฑ&คะแนนเก็บวิชาเคมีม.4 ภาคเรียนที่ 1/2567 ลำดับ เรื่อง คะแนน หมายเหตุ 1 สอบย(อยครั้งที่ 1 (summer) 5 รวม 20 คะแนน สอบย(อยครั้งที่ 2 (ตารางธาตุ) 5 สอบย(อยครั้งที่ 3 (พันธะ ionic) 5 สอบย(อยครั้งที่ 4 (พันธะ covalent) 5 2 สอบระหว(างภาค (อะตอมและตารางธาตุ) 20 3 คะแนนเก็บ (แบบฝUกหัดรวมหนWา 29-32) 10 คะแนนเก็บ (แบบฝUกหัดรวมหนWา 69-73) 10 รวม 30 คะแนน ใบงานทดลองการละลายน้ำสารประกอบ ionic 10 4 สอบปลายภาค (พันธะเคมี) 30 รวม 100
Chemistry page 3 อะตอมและตารางธาตุ แบบจำลองอะตอมยุคโบราณ แนวคิดแบบจำลองอะตอม เกิดจากการใชWจินตนาการ โดยไม(มีการทดลองใดๆสนับสนุน แนวคิดที่เกิดขึ้นในอดีต ประกอบไปดWวยแนวคิดของ • ลูซิพพุส และดิโมคริตุส กล(าวว(า เมื่อแบ(งแยกสารออกไปเรื่อยๆ จะพบหน(วยย(อยที่เล็กที่สุดที่ไม(สามารถแบ(งแยกไดWอีก เรียกว(า “อะตอม”( คำว(า atom มาจากภาษากรีกเรียกว(า atomos แปลว(า แบ(งแยกต(อไปไม(ไดWอีก ) • อริสโตเติล กล(าวว(า สารใดสามารถแบ(งแยกใหWเล็กลงเรื่อยๆ ไม(มีที่สิ้นสุด หมายถึง ไม(มีอะตอมในสารนั่นเอง วิวัฒนาการแบบจำลองอะตอมในยุคใหมS แนวคิดแบบจำลองอะตอม เกิดจากจินตนาการของนักวิทยาศาสตรoโดยใหWสอดคลWองกับการทดลอง โดยแบบจำลองอะตอมเปลี่ยนแปลงไดWเมื่อผลการ ทดลองเดิมถูกลWมลWางโดยทฤษฏีใหม(ๆ และการทดลองใหม(ๆ การคTนพบและแบบจำลองอะตอม ประกอบดWวยแนวคิดของ 1. แบบจำลองอะตอมของดาลตัน ธาตุเกิดจากการรวมตัวกันของอนุภาคที่เล็กที่สุดเรียกว(า อะตอม อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีคุณสมบัติเหมือนกัน และอะตอมของธาตุต(างชนิดกันมี คุณสมบัติต(างกัน สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมตั้งแต( 2 ชนิดขึ้นไป ในอัตราส(วนคงที่ อะตอมไม(สามารถทำลายไดW ไม(สามารถสรWางขึ้นใหม( และไม(สามารถแยกย(อยลงไดWอีก 2. แบบจำลองอะตอมของทอมสัน ภายหลังต(อมานักวิทยาศาสตรoไดWทำการทดลองและคWนควWาขWอมูลเพิ่มขึ้นจึงทำใหWเกิดคำถามที่แบบจำลองของดาลตันอธิบาย ไม(ไดW เช(น ทำไมอะตอมของธาตุต(างๆ จึงมีมวลแตกต(างกัน ทำไมอะตอมถึงสามารถแบ(งแยกไดWอีก ฯลฯ ทำใหWนักวิทยาศาสตรoรุ(นต(อมา คือ ทอมสัน ไดWทำการสรWางแบบจำลองอะตอมโดยการศึกษารายละเอียดต(างๆ แบบจำลองอะตอมของทอมสันเกิดขึ้นโดยการทดลอง โดยใชWหลอดรังสีแคโทด หลอดรังสีแคโทด หลอดรังสีแคโทดเปuนเครื่องมือสำหรับทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟwาของแกxส หลอดรังสีแคโทดประกอบดWวย หลอดแกWวซึ่งบรรจุกxาซที่มีความดันต่ำ ที่ปลายทั้งสองขWางของหลอดมีโลหะ 2 แผ(น เรียกว(า อิเล็กโทรด ต(อกับเครื่องกำเนิดไฟฟwาศักยo สูงประมาณ 10,000 โวลตo แผ(นโลหะที่ต(อจากปลายดWานไฟฟwาลบ เรียกว(า ขั้วแคโทด ส(วนแผ(นโลหะที่ต(อจากปลายดWานไฟฟwาบวก เรียกว(า ขั้วแอโนด
Chemistry page 4 สมบัติของรังสีแคโทด 1. รังสีแคโทดสามารถทำใหWฉากเรืองแสงเกิดการเรืองแสงไดW เบนเขWาหาขั้วบวก เบี่ยงเบนเมื่ออยู(ในสนามแม(เหล็ก 2. รังสีแคโทดเดินทางเปuนเสWนตรง จากแคโทดไปยังแอโนด ถWามีวัตถุมากั้นการเดินทางของแสงจะทำใหWเกิดเงา 3. รังสีแคโทดทำใหWกังหันขนาดเล็ก ซึ่งขวางทางเดินของรังสีหมุนไดW แสดงว(ารังสีแคโทดประกอบดWวยอนุภาคที่มีมวล จึงสรุปว(ารังสีแคโทดเปuนลำแสงที่มีอนุภาคที่มีประจุลบเคลื่อนที่จากแคโทดไปแอโนด และเรียกว(า อิเล็กตรอน การทดลองละอองน้ำมันของมิลลิแกน เมื่อฉีดละอองน้ำมันและยิงรังสีเอ็กซoใส(ละอองน้ำมันจะทำใหWอิเล็กตรอนเขWาไปติดละอองน้ำมันและเมื่อละอองน้ำมันที่มี อิเล็กตรอนตกลงสู(สนามไฟฟwา จึงปรับค(าความต(างศักยoใหWหยดละอองน้ำมันหยุดนิ่ง แรงที่เกี่ยวขWองคือ F1 = Eq และ F2 = mg ซึ่ง เท(ากัน จึงทำใหWทอมสันหาค(า q/E ของอิเล็กตรอนไดW การคTนพบโปรตอนของออยแกนส& ออยแกนสoปรับเปลี่ยนหลอดรังสีแคโทดใหม( โดยเจาะรูที่ขั้วแคโทด และฉาบสารเรืองแสงไวWที่ดWานหลังขั้วแคโทด พบว(ามี รังสี วิ่งจากขั้วแอโนดไปขั้วแคโทดเช(นกันและเมื่อทดสอบสมบัติของรังสีดังกล(าว พบว(ารังสีมีลักษณะเปuนอนุภาคที่มีประจุบวก และมีค(า q/E ไม(คงที่ในแต(ละชนิดของสารที่นำมาทดลอง จึงใหWชื่อว(า รังสีอนุภาคบวก ต(อมาเรียกว(าโปรตอน
Chemistry page 5 3. แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร&ฟอร&ด จากการทดลองของรัทเทอรoฟอรoดไดWใชWอนุภาคแอลฟายิงไปยังแผ(นโลหะทองคำบางๆ และใชWฉากเรืองแสงซึ่งฉาบไวW ดWวยซิงคo ซัลไฟดoเปuนฉากรับอนุภาคแอลฟา เพื่อตรวจสอบว(าอนุภาคแอลฟาวิ่งไปทางใดบWางจากการทดลองพบว(า อนุภาคแอลฟาส(วนใหญ( เดินทางเปuนเสWนตรง มีบางอนุภาคที่เบนออกจากทางเดิม และมีบางอนุภาคซึ่งนWอยมากสะทWอนกลับ จากการทดลองของรัทเทอรoฟอรoดแบบจำลองอะตอมของทอมสันไม(สามารถอธิบายไดW ดังนั้นเพื่ออธิบายผลการทดลอง รัทเทอรoฟอรoด จึงไดWเสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมาใหม( ดังนี้ อะตอมประกอบดTวยโปรตอนซึ่งรวมกันเป[นนิวเคลียสอยูSตรงกลาง นิวเคลียสมีขนาด เล็กมากแตSมีมวลมากและมีประจุบวก สSวนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบและมีมวลนTอยมากวิ่งอยูSรอบๆนิวเคลียส เป[นบริเวณกวTาง การคTนพบนิวตรอนของแซดวิก แซดวิกยิงอนุภาคแอลฟÉาใหWไปกระทบแผ(นเบเรลเลียมพบว(ามีอนุภาคหนึ่งหลุดออกมาจากแผ(นเบเรลเลียมเมื่อทดสอบดWวย สนามไฟฟwาและสนามแม(เหล็ก ไม(เบี่ยงเบนแสดงว(าเปuนอนุภาคที่เปuนกลางทางไฟฟwาและเมื่อนำอนุภาคดังกล(าวไปกระทบกับ แผ(น พาราฟÑน ปรากฏว(าทำใหWโปรตอนในแผ(นพาราฟÑนหลุดออกมาไดW แสดงว(าอนุภาคที่เปuนกลางดังกล(าวมีมวลใกลWเคียงกับโปรตอน แซดวิกจึงตั้งชื่อใหWว(าอนุภาค นิวตรอน จากการคWนพบของแซดวิก ทำใหWแบบจำลองอะตอมเปลี่ยนไปคือ อะตอมมีลักษณะเป[น ทรงกลมประกอบดTวยโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป[นนิวเคลียสอยูSตรงกลางและมีอิเล็กตรอนซึ่งมีจำนวนเทSากับโปรตอน วิ่งอยูSรอบๆนิวเคลียส
Chemistry page 6 เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร& เลขอะตอม หมายถึงจำนวนโปรตอนที่อยู(ภายในนิวเคลียส แต(เนื่องจากอะตอมที่เปuนกลางจำนวนโปรตอนเท(ากับ จำนวน อิเล็กตรอน ในกรณีที่อะตอมไม(เปuนกลางจำนวนโปรตอนจะไม(เท(ากับจำนวนอิเล็กตรอน เลขมวล หมายถึงผลบวกของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนภายในนิวเคลียส การเขียนสัญลักษณ&นิวเคลียร&ของธาตุ ใหW X คือ สัญลักษณoของธาตุ ใหW A คือ เลขมวล ใหW Z คือ เลขอะตอม สัญลักษณoนิวเคลียรo คือ !X" จากสัญลักษณoนิวเคลียรo สามารถหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอมไดW เช(น #$K %$ หมายถึง ธาตุนี้ชื่อ โพแทสเซียม มีจำนวน โปรตอน 19 , จำนวนอิเล็กตรอน 19 และมีจำนวนนิวตรอนเท(ากับ 20 ส(วนการหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในไอออน ก็สามารถใชWแนวคิดเหมือนอนุภาคมูลฐานของอะตอม ไอออน หมายถึง อะตอมหรือกลุ(มอะตอมที่มีประจุไฟฟwาเปuนบวกหรือลบ ถWามีประจุไฟฟwาเปuนบวกเรียกว(าไอออนบวก แต(ถWา มีประจุไฟฟwาเปuนลบเรียกว(า ไอออนลบ ( ไอออนบวกเกิดจากการเสียอิเล็กตรอน ส(วนไอออนลบเกิดจากการรับอิเล็กตรอน ) ไอโซโทป คือ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีเลขอะตอมเท(ากันแต(มีเลขมวลต(างกัน หรือ ไอโซโทป คือ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท(ากันแต(มีจำนวนนิวตรอนต(างกัน ไอโซโทน คือ อะตอมของธาตุต(างชนิดกันแต(มีจำนวนนิวตรอนเท(ากัน ไอโซบาร& คือ อะตอมของธาตุต(างชนิดกันที่มีเลขมวลเท(ากันแต(มีเลขอะตอมไม(เท(ากัน
Chemistry page 7 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่1 1. เขียนแผนภาพเวนนoเปรียบเทียบสมบัติของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน 2. จากการทดลองของมิลลิแกน ถWาพบว(าหยดน้ำมันที่ลอยนิ่งหยดหนึ่งมีค(าประจุเท(ากับ 6.4 x 10-19 คูลอมบoหยดน้ำมันนี้ มีอิเล็กตรอนเกาะอยู(จำนวนเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3. ฮีเลียมมี 2 โปรตอน 2 นิวตรอน และ 2 อิเล็กตรอน มวลของอะตอมฮีเลียมที่คำนวณจากมวลของโปรตอนและนิวตรอน เทียบกับมวลที่คำนวณจากองคoประกอบของอนุภาคทั้งหมดต(างกันรWอยละเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4. จงเขียนสัญลักษณoนิวเคลียรoของไอโซโทปต(างๆของธาตุ X ซึ่งมี 9 อิเล็กตรอนและมีนิวตรอน 9 , 10 และ 11 ตามลำดับ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5. พิจารณาสัญลักษณoนิวเคลียรoของธาตุสมมติต(อไปนี้ !"A #$, !"B #%, !&C #$, %$D #$ และ %!E #% ธาตุใดเปuนไอโซโทปกัน เพราะเหตุใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Chemistry page 8 4. แบบจำลองอะตอมของนิวโบว& นิวโบวo ทำการศึกษาสเปกตรัมของธาตุ H ( ในขณะนั้นทราบว(า H มี e 1 ตัว ) พบว(าสเปกตรัมเกิดจากการที่อิเล็กตรอน ไดWรับพลังงานความรWอนเขWาไปและคายออกมาในรูปพลังงานแสง แต(ธาตุ H มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว แต(คายพลังงานออกมา ในรูป ของแสงไดWถึง 4 สี โบวoจึงเสนอแบบจำลองอะตอมว(าอิเล็กตรอนมีพลังงานที่แน(นอนหลายระดับพลังงานเปuนชั้นๆ เรียกว(า ระดับ พลังงานของอิเล็กตรอน ระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และสเปกตรัม สมการความยาวคลื่นและความถี่ C = ความเร็วแสง = 3 x 108 m/s สมการพลังงานของแสงขาว h = 6.625 x 10-34 Js สรุปสมบัติของแสงขาว • แสงขาวเปuนคลื่นแม(เหล็กไฟฟwาชนิดหนึ่ง • แสงขาวที่ตาเรามองเห็นเรียกว(า Visible Light เกิดจากแสงสีต(างๆในช(วงความยาวคลื่นตั้งแต( 400 – 700 nm แบ(งออกเปuน 7 สี ตามความยาวคลื่น ไดWแก( ม(วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง สWม แดง มารวมกัน • แสงสีม(วงมีพลังงานมากที่สุด และมีความถี่มากที่สุด • แสงสีแดงมีพลังงานนWอยที่สุด และความยาวคลื่นมากที่สุด • อิเล็กตรอนสามารถปล(อยพลังงานไดWทั้งช(วงแสงขาว , ต่ำกว(าแสงขาว (Infra Red) และ สูงกว(าแสงขาว (Ultra Violet) สรุปการคายพลังงานของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเมื่อขึ้นไปอยู(ในระดับพลังงานที่สูง ( Excited State ) และกลับลงมาอยู(ในระดับพลังงานต่ำ ( Ground State ) จะคายพลังงานออกมาในรูปแสงเรียกว(าเสWนสเปกตรัมของธาตุ เสWนสเปกตรัมของธาตุเปuนสมบัติเฉพาะตัวของธาตุ เสWนสเปกตรัมมีไดWหลายสี แสดงว(าอิเล็กตรอนมีไดWหลายระดับพลังงาน และแต(ละระดับพลังงานมีพลังงานมีพลังงาน ที่ค(า หนึ่งเพราะการทดลองธาตุแต(ละครั้ง จะใหWเสWนสเปกตรัมสีเหมือนเดิมทุกครั้ง C = lV E = hv E = l
Chemistry page 9 เสTนสเปกตรัมของธาตุและการแปลความหมาย เปลวไฟที่เกิดจากการเผาสาร เมื่อมองดWวยตาเปล(ามักจะเห็นเพียงสีเดียว ซึ่งเปuนสีที่เด(นชัดที่สุด แต(เมื่อใชWสเปกโตรสโคปส(อง ดูเปลวไฟ จะมองเห็นเปuนสเปกตรัมสีต(างๆหลายเสWน แต(เสWนสเปกตรัมที่เด(นชัด จะมีความเขWมของสีมากที่สุดและจะมีสีของเปลวไฟที่ มองเห็นดWวยตาเปล(า สารประกอบ สูตร สีของเปลวไฟ สีของสเปกตรัม โซเดียมคลอไรดo โซเดียมคารoบอเนต โซเดียมซัลเฟต NaCl Na2CO3 Na2SO4 เหลือง เหลือง เหลือง เหลืองเขWม เหลืองเขWม เหลืองเขWม แคลเซียมคลอไรดo แคลเซียมคารoบอเนต แคลเซียมซัลเฟต CaCl2 CaCO3 CaSO4 แดงอิฐ แดงอิฐ แดงอิฐ แดงเขWม แดงเขWม แดงเขWม คอปเปอรo(II)ซัลเฟต คอปเปอรo(II)คลอไรดo คอปเปอรo(II)คารoบอเนต CuSO4 CuCl2 CuCO3 เขียว เขียว เขียว เขียวเขWม เขียวเขWม เขียวเขWม โพแทสเซียมคลอไรดo โพแทสเซียมซัลเฟต โพแทสเซียมคารoบอเนต KCl K2SO4 K2CO3 ม(วง ม(วง ม(วง ม(วงเขWม ม(วงเขWม ม(วงเขWม จะเห็นไดWว(าสีของเปลวไฟหรือสีของเสWนสเปกตรัมเกิดจากส(วนที่เปuนโลหะไม(ไดWเกิดจากส(วนที่เปuนอโลหะ เพราะเมื่อเผาสาร ประกอบที่เกิดจากโลหะชนิดเดียวกันจะเกิดเปลวไป และเสWนสเปกตรัมสีเดียวกันส(วนที่เปuนอโลหะก็ใหWสเปกตรัมไดWเช(นเดียวกัน แต(มี ความถี่และช(วงคลื่นที่ตาเราไม(สามารถมองเห็นไดW
Chemistry page 10 ในการศึกษาสเปกตรัมของสารที่เปuนกxาซ สามารถทำไดWโดยบรรจุกxาซในหลอดแกWวความดันต่ำ แลWวใหWพลังงานไฟฟwาแทนการ เผา เมื่อกxาซไดWรับพลังงานสูงพอก็จะเรืองแสงสีต(างๆ และถWาใชWสเปกโตรสโคปส(องดูก็จะสามารถมองเห็นเสWนสเปกตรัมไดW แผนภาพแสดงการรับและคายพลังงานของอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานตSางๆ • อิเล็กตรอนมี 7 ระดับพลังงาน คือ E1 – E7 เมื่อรับพลังงานความรWอนเขWาไป จะขึ้นไปอยู(ระดับที่สูงขึ้น และคายพลังงาน ออกมาในรูปของแสง ตกกลับมาระดับพลังงานเดิม • ระดับพลังงานชั้นล(างๆ จะห(างกันมากกว(าชั้นบน • อิเล็กตรอนสามารถคายพลังงานออกมาไดWหลายค(า เช(น อิเล็กตรอนที่ระดับพลังงาน E7 อาจคายพลังงงานลงมา E6 หรือ E4 เปuนตWน
Chemistry page 11 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่ 2 1. เสWนสเปกตรัมเสWนหนึ่งของธาตุซีเซียมมีความยาวคลื่น 456 นาโนเมตร จะปรากฏสีใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2. เหตุใดเสWนสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนจึงมีหลายเสWนทั้งที่เปuนธาตุที่มีเพียง 1 อิเล็กตรอน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3. จากรูปแสดงการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจน กำหนดอนุกรมต(อไปนี้อยู(ในช(วง อัลตราไวโอเลต ช(วงที่ตามองเห็น และช(วงอินฟาเรด ถWาอนุกรม “ข” คือช(วงที่ตามองเห็น อนุกรมใดคือช(วงอัลตราไวโอเลต และอินฟาเรดตามลำดับ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4. จงเขียนผังมโนทัศนo (concept map) เพื่ออธิบายวิวัฒนาการแบบจำลองอะตอม
Chemistry page 12 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ จะใชTหลักของเอาฟeบาว กฏของฮุนด& และ หลักการกีดกันของเพาลี ดังนี้ หลักของเอาฟ°บาว คือ หลักการใส(อิเล็กตรอนแต(ละตัวลงในออรoบิทัล จะใส(เรียงจากลำดับพลังงานงานต(อไปสูง กฏของฮุนดo คือ การใส(อิเล็กตรอนลงใน subshell แต(ละออรoบิทัล จะใส(ใหWอิเล็กตรอนแบบเรียงเดี่ยวก(อนใส(ใหWครบคู( หลักการกีดกันของเพาลี คือ การใส(อิเล็กตรอนใหWครบคู(ตามกฏของฮุนดo อิเล็กตรอนใน subshell จะตWองมีเลขควอนตัมสปÑนต(างกัน หลักการที่สำคัญ 1. อิเล็กตรอนทุกตัวมีพลังงานไม(เท(ากัน โดยในระดับพลังงานเดียวกันอิเล็กตรอนจะมีพลังงานใกลWกัน แต(จะมีพลังงานต(าง จาก อิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานอื่นมาก 2. อิเล็กตรอนพยายามจะทำใหWตัวเองมีพลังงานต่ำที่สุด 3. การจัดเรียงอิเล็กตรอน ตWองจัดเรียงอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำกว(าก(อน 4. เมื่อมีพลังงานมากระตุWนใหWอิเล็กตอนหลุด อิเล็กตรอนตัวที่หลุดออกก(อนคือตัวที่อยู(ระดับพลังงานสูงที่สุด การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม ระดับพลังงาน จำนวนอิเล็กตรอนที่มีไดTมากที่สุด n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 2 8 18 32 ระดับพลังงานหลัก ( Shell ) เมื่อระดับพลังงานย(อยที่มีพลังงานใกลWกันมารวมกันจะไดWแถบพลังงานเรียกว(า ระดับพลังงานหลัก มี 7 ระดับ ไดWแก( K , L , M , N , O , P และ Q เช(น พลังงานหลัก ระดับพลังงานยSอย จำนวนออบิทัล จำนวนอิเล็กตรอนที่บรรจุไดT K s 1 2 L s , p 4 8 M s , p , d 9 18 N s , p , d , f 16 32
Chemistry page 13 การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานยSอย จากการศึกษาเสWนสเปกตรัมของธาตุต(างๆ โดยละเอียดพบว(าระดับพลังงานหลัก ยังแบ(งออกเปuนระดับพลังงานย(อย นั่นคือ อิเล็กตรอนที่อยู(ในระดับพลังงานหลักยังแบ(งอยู(ในระดับพลังงานย(อยๆ อีก ระดับพลังงานย(อยที่พบมีชื่อเรียกดังนี้ 1 Sharp (s) 2 Principal (p) 3 Diffuse (d) 4 fundamental (f) ที่อยูSของอิเล็กตรอน £ = สัญลักษณoที่อยู(ของอิเล็กตรอน เรียกว(า ออบิทัล (orbital) E = สัญลักษณoแสดงคู(อิเล็กตรอน ( pair electron ) เขียนลูกศรหันหัวคนละดWานแทนการสปÑนอิเล็กตรอนคนละทิศ = การเขียนคู(อิเล็กตรอนลงในออรoบิทัล ( pair electrons in orbital ) ระดับพลังงานยSอย ( Sub – shell ) เมื่อออบิทัลที่มีพลังงานใกลWกันมารวมกันเรียกว(า ระดับพลังงานย(อย มี 4 ระดับพลังงานย(อย s ประกอบดWวย 1 ออบิทัล บรรจุ e ไดW 2 ตัว p ประกอบดWวย 3 ออบิทัล บรรจุ e ไดW 6 ตัว d ประกอบดWวย 5 ออบิทัล บรรจุ e ไดW 10 ตัว f ประกอบดWวย 7 ออบิทัล บรรจุ e ไดW 14 ตัว E E E E E E E E E E E E E E E E E
Chemistry page 14 วิธีการจัดอิเล็กตรอนของธาตุ การจัดเรียงอิเล็กตรอนเขTาระดับพลังงานหลัก เงื่อนไขการจัดเรียง 1. จัดเรียงอิเล็กตรอนเขWาระดับพลังงานต่ำกว(าก(อน 2. อิเล็กตรอนวงนอกสุด ( Valence electron ) ตWองมีไม(เกิน 8 อิเล็กตรอน การนำการจัดเรียงอิเล็กตรอนไปใชTงาน 1. จำนวนระดับพลังงานอิเล็กตรอน บอกคาบของธาตุในตารางธาตุ 2. จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุด บอกหมู(ของธาตุในตารางธาตุ ตัวอยSางการจัดเรียง เช(น 17Cl จัดเรียงอิเล็กตรอนเปuน 2 , 8 , 7 แสดงว(า Cl อยู(ในคาบ 3 หมู( 7 56Ba จัดเรียงอิเล็กตรอนเปuน 2 , 8 , 18 , 18 , 8 , 2 แสดงว(า Ba อยู(ในคาบ 6 หมู( 2 ธาตุ เลขอะตอม การจัดอิเล็กตรอนอยSางสมบูรณ& การจัดอิเล็กตรอนอยSางยSอ H He Li C O Ne Na Al P S Ar Ca 1 2 3 6 8 10 11 13 15 16 18 20 1s1 1s2 1s2 2s1 1s2 2s2 2p2 1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p6 1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 - - [He] 2s1 [He] 2s2 2p2 [He] 2s2 2p4 [He] 2s2 2p6 [Ne] 3s1 [Ne] 3s2 3p1 [Ne] 3s2 3p3 [Ne] 3s2 3p4 [Ne] 3s2 3p6 [Ar] 4s2
Chemistry page 15 การจัดเรียงอิเล็กตรอนเขTาระดับพลังงานยSอย ตัวอยSางการจัดเรียง 19K จัดเขWาพลังงานย(อย 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 4s1 จัดเขWาระดับพลังงานหลัก 2 , 8 , 8 , 1 22Ti จัดเขWาพลังงานย(อย 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 3p6 , 4s2 , 3d2 จัดเขWาระดับพลังงานหลัก 2 , 8 , 8 , 10 , 2 ตัวอยSางการจัดเรียงแบบยSอ 19K จัดเขWาพลังงานย(อย [Ne] , 3s2 3p6 , 4s1 จัดเขWาระดับพลังงานหลัก 2 , 8 , 8 , 1 22Ti จัดเขWาพลังงานย(อย [Ar] , 4s2 , 3d2 จัดเขWาระดับพลังงานหลัก 2 , 8 , 8 , 10 , 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอนเขTาออบิทัล 19K การจัดเรียง 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออน หลักการ เมื่อธาตุที่เสถียรกลายเปuนไอออน อิเล็กตรอนตัวที่หลุดออกไปก(อน คือ ตัวที่อยู(ระดับพลังงานวงนอกสุด เช(น การจัดเรียงอิเล็กตรอนของ 20Ca2+ Ca = 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 4s2 " Ca2+ = 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 E E E E E E E E E
Chemistry page 16 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่ 3 1. ธาตุวาเนเดียมและแคดเมียมมีเลขอะตอม 23 และ 48 ตามลำดับ จงแสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย(อย และจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักของธาตุทั้งสอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2. ธาตุ A B และ C มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนดังนี้ ธาตุ A จัดเรียงอิเล็กตรอนเปuน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 ธาตุ B จัดเรียงอิเล็กตรอนเปuน 1s2 2s2 2p6 3s2 ธาตุ Cจัดเรียงอิเล็กตรอนเปuน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 2.1 ธาตุ A B C มีเลขอะตอมเท(าใด……………………………………………………………………………………………………………… 2.2 ธาตุแต(ละชนิดมีอิเล็กตรอนอยู(ในระดับพลังงานใดบWาง และมีจำนวนเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. จงระบุสัญลักษณoของธาตุที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนดังต(อไปนี้ 3.1 [Ar] 4s2 3d10 4p2 …………………………………………………………………………………………………………………………….. 3.2 [Ne] 3s2 3p3……………………………….…………………………………………………………………………………………………… 3.3 [Kr] 5s2 4d5 …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. จงเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย(อยของ Zn2+ Cu+ และ S2- ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Chemistry page 17 5. แบบจำลองอะตอมกลุSมหมอก เนื่องจากแบบจำลองอะตอมของโบวoไม(สามารถอธิบายเสWนสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนไดW นักวิทยาศาตรoใน สมัยต(อมาจึงไดWคWนควWาทดลองเพื่อสรWางแบบจำลองอะตอมซึ่งแบบจำลองของโบวoอธิบายไม(ไดW จากการศึกษาคWนควWาพบว(า อิเล็กตรอน ไม(ไดWเคลื่อนที่เปuนวงกลมดังที่โบวoไดWกล(าวไวW แต(เคลื่อนที่เปuนรูปทรงกลมหรือรูปอื่นๆ เนื่องจากอิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่ รอบๆ นิวเคลียสไดWหลายรูปแบบ ดังนั้นจึงไม(สามารถบอกตำแหน(งที่แน(นอนของอิเล็กตรอนไดWถึงแมWว(าจะกำหนดตำแหน(งที่แน(นอน อิเล็กตรอนไม(ไดW แต(โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนซึ่งมีพลังงานค(าหนึ่งจะอยู(ในบริเวณใดบริเวณหนึ่งมากกว(าบริเวณอื่นๆ บางแห(ง ของ อะตอมจะมีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนมาก แต(บางแห(งมีโอกาสพบอิเล็กตรอนนWอยจึงทำใหWเกิดมโนภาพว(า อะตอมประกอบดTวย นิวเคลียส และรอบๆนิวเคลียส มีกลุSมหมอกของอิเล็กตรอนรูปทรงตSางๆ ตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอน หSอหุSมอยูS บริเวณ หมอกทึบมีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนมากกวSาบริเวณที่กลุSมหมอกจาง
Chemistry page 18 ตารางธาตุ ตารางธาตุ หมายถึง ตารางที่นักวิทยาศาสตรoไดWรวบรวมธาตุต(างๆเขWาเปuนหมวดหมู( จัดตามลักษณะหรือสมบัติที่คลWายคลึงกัน วิวัฒนาการของการสรTางตารางธาตุ 1. โยฮันนo โวลoฟกัง เดอเบอไรเนอรo จัดธาตุเปuนกลุ(ม ๆละ 3 ธาตุ เรียกว(า ชุดสามหรือไตรแอด ( Triad ) 2. จอหoน นิวแลนดoส นำธาตุมาเรียงตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นเปuนแถว แถวละ 7 ธาตุ ธาตุที่ 8 จะมีสมบัติคลWายกับธาตุที่ 1 โดยเริ่มจากธาตุใดก็ไดW 3. อิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ จัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมจะพบว(าธาตุมีสมบัติคลWายคลึงกันเปuนช(วงๆ เรียกกฎนี้ว(า กฎพีริออดิก ซึ่งนับไดWว(าตารางธาตุในป´จจุบันมีรากฐานมาจากตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ 4. เฮนรี มอสลียo ไดWคWนพบค(าของเลขอะตอม จึงไดWมีการจัดเรียงธาตุใหม(ตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นและเลขอะตอมมีความ สัมพันธoกับธาตุมากกว(ามวลอะตอม ซึ่งถือว(าเปuนรูปแบบตารางธาตุในป´จจุบัน ตารางธาตุในปsจจุบัน ตารางธาตุในป´จจุบันไดWปรับปรุงมาจากตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ โดย 1. จัดเรียงธาตุตามแนวนอนโดยเรียงตามลำดับเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นจากซWายไปขวา 2. ธาตุซึ่งเรียงตามลำดับเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นและเปuนแถวตามแนวนอนเรียกว(า คาบ 3. ธาตุในแถวตามแนวตั้ง เรียกว(า หมูSแบ(งออกเปuนหมู(ย(อย A และ B IA เรียกว(า โลหะแอลคาไล ( Alkali metals ) IIA เรียกว(า โลหะแอลคาไลนoเอิรoท ( Alkaline earth metals ) VIIA เรียกว(า แฮโลเจน ( Halogens ) VIIIA เรียกว(า กxาซเฉื่อยหรือกxาซมีตระกูล ( Inert gasses or noble gases ) ส(วนธาตุในกลุ(มย(อย B ทั้งหมดเรียกว(า ธาตุแทรนซิชัน ( Transition element ) 4. ธาตุ 2 แถวล(าง ซึ่งแยกไวWต(างหาก เรียกว(า กลุ(มธาตุแลนทาไนดo ( Lanthanide series ) และ กลุ(มธาตุแอกทิไนดo (Actinide series) ธาตุทั้งสองแถวล(างมีชื่อเรียกว(า ธาตุแทรนซิชันใน ( Inner transition elements ) 5. ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติบางอย(างคลWายธาตุหมู( IA และมีสมบัติบางอย(างคลWายธาตุหมู( VIIA จึงแยกไวWต(างหาก 6. ธาตุที่เปuนโลหะและอโลหะถูกแยกจากกันดWวยเสWนเปuนขั้นบันได ธาตุที่อยู(ชิดเสWนบันไดจะมีสมบัติก้ำกึ่งระหว(างโลหะ กับ อโลหะเรียกธาตุพวกนี้ว(า ธาตุกึ่งโลหะ หรือเมตัลลอยด&( Metalloid ) ไดWแก( B , Si , Ge , As , Sb , Te , Po และ At
Chemistry page 19 ลักษณะสำคัญของธาตุภายในหมูSเดียวกัน 1. ธาตุในหมู(เดียวกันมีจำนวนเวเลนซoอิเล็กตรอนเท(ากัน 2. ธาตุในหมู(ย(อย A ยกเวWนธาตุแทรนซิชัน มีเวเลนซoอิเล็กตรอนเท(ากับเลขที่หมู( 3. ธาตุแทรนซิชันส(วนใหญ(มีเวเลนซoอิเล็กตรอนเท(ากับ 2 4. ธาตุในหมู(เดียวกันมีจำนวนระดับพลังงานไม(เท(ากัน 5. ธาตุในหมู(เดียวกันจากบนลงล(าง เลขอะตอมจะเพิ่มขึ้น ลักษณะสำคัญของธาตุภายในคาบเดียวกัน 1. ธาตุในคาบเดียวกันมีเวเลนซoอิเล็กตรอนไม(เท(ากัน โดยเวเลนซoอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจากซWายไปขวา 2. ธาตุในคาบเดียวกันมีจำนวนระดับพลังงานเท(ากัน 3. ในแต(ละคาบจะเริ่มตWนดWวยธาตุที่มีเพียง 1 อิเล็กตรอน ในระดับพลังงานย(อย s การบอกตำแหนSงของธาตุในตารางธาตุ เมื่อทราบการจัดอิเล็กตรอนหรือทราบเลขอะตอม เมื่อทำการจัดเรียงเลขอะตอมของธาตุแลWว จำนวนเวเลนซoอิเล็กตรอนของธาตุมีค(าตรงกับเลขหมู(ของธาตุ และจำนวนระดับ พลังงานของอิเล็กตรอนมีค(าตรงกับเลขที่ของคาบ ตัวอยSางการบอกตำแหนSงของธาตุในตารางธาตุ เมื่อทราบเลขอะตอม หรือการจัดเรียงอิเล็กตรอน ธาตุ เลขอะตอม การจัดอิเล็กตรอน หมูS คาบ B Na S Ca Fe Cu 5 11 16 20 26 29 2 , 3 2 , 8 , 1 2 , 8 , 6 2 , 8 , 8 , 2 2 , 8 , 14 , 2 2 , 8 , 18 , 1 3 1 6 2 แทรนซิชัน แทรนซิชัน 2 3 3 4 4 4
Chemistry page 20 สมบัติของธาตุตามหมูSและคาบ แนวโนTมของขนาดอะตอม จากการศึกษาโครงสรWางอะตอมตามทฤษฎีของโบรo (Bohr Theory) อิเล็กตรอนในอะตอมจะมีระดับพลังงานไดWหลายค(า และ เมื่ออิเล็กตรอนอยู(ห(างนิวเคลียสมากก็จะยิ่งมีพลังงานสูง ดังนั้นขนาดของอะตอมจะเล็กหรือใหญ(จึงขึ้นอยู(กับอิเล็กตรอน ในชั้นนอกสุด ว(าอยู(ในระดับพลังงานใด และขึ้นอยู(กับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่งจะมีความสัมพันธoกับหมู(และคาบของธาตุ ในตารางธาตุดWวย เมื่อจะศึกษาแนวโนWมของขนาดอะตอมจึงตWองพิจารณาแนวโนWมของขนาดอะตอมตามหมู(และตามคาบ เนื่องจาก แนวโนWมนี้จะ แปรเปลี่ยนไปตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้นและจำนวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน แนวโนTมขนาดอะตอมตามหมูSและตามคาบ เมื่อพิจารณาแนวโนWมของขนาดอะตอมมีแนวโนWมดังนี้ 1. เมื่อพิจารณาตามคาบ ธาตุในคาบเดียวกันมีขนาดอะตอมลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น เช(น ในคาบที่ 3 ขนาดอะตอม Na > Mg > Al > Si > P > S > Cl เปuนตWน ทั้งนี้เพราะธาตุในคาบเดียวกันมีเวเลนซoอิเล็กตรอนอยู(ในระดับพลังงานเดียวกัน แต(มีจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสต(างกัน ธาตุที่มีโปรตอนมากกว(าจะดึงดูดเวเลนซoอิเล็กตรอนไดWแรงกว(า จึงทำใหWขนาด อะตอมเล็กกว(า นั่นคือขนาดอะตอมจะลดลงจากซWายไปขวา 2. เมื่อพิจารณาตามหมู( ธาตุในหมู(เดียวกันมีขนาดอะตอมเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอม เช(น ในหมู( IA ขนาดอะตอม Li < Na < K < Rb < Cs <Rb ทั้งนี้เพราะธาตุในหมู(เดียวกันแมWจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจะเพิ่มขึ้น แต(แรงดึงดูดเวเลนซoอิเล็กตรอน มี นWอยเนื่องจากจำนวนระดับพลังงานที่มีอิเล็กตรอนอยู(เพิ่มขึ้น จึงเปuนเสมือนฉากกั้นแรงดึงดูดระหว(างโปรตอนในนิวเคลียส กับเวเลนซoอิเล็กตรอน มีผลทำใหWขนาดอะตอมใหญ(ขึ้นตามเลขอะตอม
Chemistry page 21 แนวโนTมของคSาพลังงานไอออไนเซชัน พลังงานไอออไนเซชัน (IE) หมายถึง พลังงานที่ใชWไปเพื่อดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมหรือไอออนของธาตุในสถานะกxาซ พลังงานที่ใชWดึงอิเล็กตรอนตัวที่หนึ่ง ซึ่งดึงออกจากอะตอมของธาตุในสถานะกxาซ เรียกว(า พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่1 แนวโนWมของพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่1 ( IE1 ) ของธาตุในคาบเดียวกัน ในคาบเดียวกันพลังงานไอออไนเซชัน จะเพิ่มขึ้น จากซWายไปขวา เพราะขนาดของอะตอมเล็กลงจากซWายไปขวา แนวโนWมของพลังงานไอออไนเซชันของธาตุในหมู(เดียวกัน ในหมู(เดียวกันพลังงานไอออไนเซชันมีค(าลดลงจากบนลงล(าง เพราะจากบนลงล(างขนาดอะตอมใหญ(ขึ้น อิเล็กตรอนวงนอกสุดถูกดึงดูดโดยประจุบวกที่นิวเคลียสนWอยลงอิเล็กตรอนจึงหลุดง(าย กราฟแสดงค(าพลังงานไอออไนเซชันของธาตุ พลังงานไอออไนเซชัน สัญลักษณoคือ IE หมายถึง พลังงานจำนวนนWอยที่สุดที่ทำใหWอิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมของธาตุ (gas) พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ สัญลักษณ& พลังงาน ( MJ/mol ) 1 2 3 IE1 IE2 IE3 0.584 1.823 2.751 4 5 6 7 8 9 10 11 IE4 IE5 IE6 IE7 IE8 IE9 IE10 IE11 11.584 14.837 18.384 23.302 27.466 31.905 38.464 42.661 12 13 IE12 IE13 201.283 222.327
Chemistry page 22 แนวโนTมของคSาอิเล็กโทรเนกาติวิตี อิเล็กโทรเนกาติวิตี หรือสภาพไฟฟwาลบ (Electronegativity ; EN) หมายถึง ความสามารถของอะตอมที่จะดึงอิเล็กตรอน ที่ใชWร(วมกันในโมเลกุลเขWาหาตัวเอง ธาตุที่มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงจะดึงอิเล็กตรอนคู(ที่ใชWร(วมกันในการเกิดพันธะโคเวเลนตoเขWาหาตัวเองไดWมากกว(า ไดWมีผูWหา ค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีไวWหลายแบบ แต(ที่นิยมใชWมากที่สุดคือของพอลิง (Linus Pauling) โดยกำหนดใหWฟลูออรีน (F) มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุดคือเท(ากับ 4.0 และซีเซียม (Cs) มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำที่สุดคือเท(ากับ 0.7 แนวโนTมของสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน สมบัติของอะตอมอีกประการหนึ่งคือ อะตอมของธาตุส(วนใหญ(สามารถรับอิเล็กตรอนเพิ่มไดWอย(างนWอย 1 อิเล็กตรอน ความสามารถในการรับอิเล็กตรอนแสดงไดWดWวย ค(าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน เขียนย(อเปuน EA ซึ่งเปuนพลังงานที่เปลี่ยนแปลงเมื่อ อะตอมในสถานะแกxสไดWรับอิเล็กตรอน 1 อิเล็กตรอน
Chemistry page 23 แนวโนTมของแรงยึดเหนี่ยวระหวSางอนุภาค ถWาเราแบ(งกลุ(มของธาตุในตารางธาตุโดยอาศัยแรงยึดเหนี่ยวเปuนเกณฑoจะสามารถแบ(งออกไดWเปuน 3 กลุ(ม คือ 1. กลุ(มธาตุที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอมเปuนพันธะโลหะ (ไดWแก( ธาตุ โลหะทั้งหมดในตารางธาตุ ) 2. กลุ(มธาตุที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอมเปuนพันธะโคเวเลนตoแบบโครงผลึกร(างตาข(าย ( ไดWแก( ธาตุ B , C , Si , P , Ge , As , Sn ) 3. กลุ(มธาตุที่อยู(ในรูปของโมเลกุลเดี่ยวและมีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างโมเลกุลเปuนแรงแวนเดอรoวาลสoชนิดแรงลอนดอน ( ไดWแก( ธาตุ กลุ(ม อโลหะทั้งหมด รวมทั้ง At ) แนวโนTมของจุดหลอมเหลวและจุดเดือด สารต(าง ๆ จะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอนุภาค ซึ่งขึ้นอยู(กับว(าสารนั้นๆอยู(ในรูปโมเลกุลหรืออะตอม ความแข็งแรง ของแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอนุภาคจะมีผลต(อจุดหลอมเหลวและจุดเดือด สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอนุภาคแข็งแรงมาก จุดหลอมเหลวและจุดเดือดจะสูง ส(วนสารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอนุภาคแข็งแรงนWอย จุดหลอมเหลวและจุดเดือดจะต่ำ แนวโนTมของคSาความหนาแนSน ความหนาแน(น (D) เปuนอัตราส(วนของมวลต(อปริมาตร ดังนั้นค(าความหนาแน(นจึงขึ้นอยู(กับมวลและปริมาตรของธาตุ นอกจากนั้นค(าความหนาแน(นยังขึ้นอยู(กับโครงร(างผลึก และแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอมอีกดWวย แนวโนTมของความเป[นโลหะและอโลหะ ในตารางธาตุป´จจุบันตำแหน(งของโลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ เปuนดังนี้ โลหะ คือ ธาตุที่อยู(ในหมู( IA หมู( IIA ธาตุแทรนซิชัน ธาตุหนักในหมู( IIIA หมู( IVA และ VA อโลหะ คือ ธาตุที่อยู(ในหมู( VIA หมู( VIIA รวมทั้งธาตุเบาในหมู( IVA และ หมู( VA กึ่งโลหะ คือ ธาตุที่อยู(ชิดเสWนบันได หรือ อยู(ระหว(างโลหะและอโลหะ
Chemistry page 24 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่ 4 1. ธาตุที่กำหนดใหWต(อไปนี้อยู(ในหมู(ใดและคาบใดในตารางธาตุและมีสมบัติเปuนโลหะ กึ่งโลหะ หรืออโลหะ (ตอบคำถาม โดยไม(ใชWตารางธาตุ) 1.1 ธาตุ A มีเลขอะตอมเท(ากับ 11 ……………………………………………………………………………………………………………… 1.2 ธาตุ B มีจำนวนโปรตอนเท(ากับ 20 ………………………………………………………….……………………………………………. 1.3 ธาตุ C มีจำนวนอิเล็กตรอนเท(ากับ 35 ……………………………………………………..…………………………………………….. 1.4 ธาตุ D มีเลขมวล 31 และมีจำนวนนิวตรอน 16 ………………………………………..…………………………………………….. 1.5 ธาตุE มีเลขมวล 72 และมีเลขอะตอม 32 ………………………………………………..……………………………………………. 2. ธาตุแต(ละคู(ต(อไปนี้ ธาตุใดมีขนาดใหญ(กว(า 2.1 K กับ Ca …………………………………………………………………………………………..…………………… 2.2 F กับ Na ………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 Mg กับ Ca ……………………………………………………………………………………………………………… 2.4 Rb กับ Cs ……………………………………………………………………………………….……………………… 2.5 Ca กับ Sr ………………………………………………………………………………………..……………………… 2.6 S กับ C ……………………………………………………………………………………………..…………………… 2.7 N กับ P …………………………………………………………………………………………..……………………… 2.8 B กับ C …………………………………………………………………………………………..……………………… 2.9 Cl กับ O ………………………………………………………………………………………………………………… 3. ไอออนแต(ละคู(ต(อไปนี้ ไอออนใดมีขนาดใหญ(กว(า 3.1 Mg2+ กับ Ca2+……………………………………………………………………………………………………………… 3.2 S2- กับ Cl- …………………………………………………………………………..……………………………………… 3.3 F- กับ Na+………………………………………………………………………..………………………………………… 3.4 Ca2+ กับ Al3+……………………………………………………………………………………………………………… 4. ธาตุ X Y Z เปuนธาตุหมู( IA IIA และ VIIA ตามลำดับ และอยู(ในคาบเดียวกัน จงเปรียบเทียบสมบัติต(อไปนี้ 4.1 พลังงานไอออไนเซซันลำดับที่ 1 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………… 4.2 อิเล็กโทรเนกาติวิตี ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………
Chemistry page 25 เลขออกซิเดชัน เลขออกซิเดชัน (Oxidation number) หมายถึงจำนวนประจุไฟฟwาหรือประจุไฟฟwาสมมติของไอออนหรืออะตอมของธาตุ ในกรณีที่เปuนสารประกอบไอออนิก เลขออกซิเดชันเปuนค(าแสดงประจุไฟฟwาของไอออน โดยอะตอมที่ใหWอิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชัน เปuนบวก อะตอมที่รับอิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชันเปuนลบในกรณีสารประกอบโคเวเลนตoซึ่งไม(มีการถ(ายโอน อิเล็กตรอนกันระหว(าง อะตอม แต(มีการใชWเวเลนซoอิเล็กตรอนร(วมกันระหว(างอะตอมของธาตุที่เปuนองคoประกอบ เลขออกซิเดชันจึงเปuน ค(าแสดงประจุไฟฟwา สมมติของอะตอมของธาตุ ซึ่งสามารถกำหนดเลขออกซิเดชันไดWโดยพิจารณาจากค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ของอะตอมที่ใชWอิเล็กตรอน ร(วมกัน ธาตุที่มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว(าจะดึงดูดอิเล็กตรอนเขWาใกลWนิวเคลียสไดWมากกว(า จะแสดงอำนาจขั้วไฟฟwาเปuนลบ (d- ) อะตอมที่มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำกว(าจะแสดงอำนาจขั้วไฟฟwาเปuนบวก (d+ ) เช(น แกxสแอมโมเนีย (NH3) 1 โมเลกุลเกิดจากการสรWาง พันธะระหว(าง N 1 อะตอม และ H 1 อะตอม โดยใชWอิเล็กตรอนร(วมกัน เกณฑ&การกำหนดคSาเลขออกซิเดชัน มีเกณฑ&ดังนี้ 1. ธาตุอิสระทุกชนิดทั้งที่อยู(ในรูปอะตอมหรือโมเลกุล มีเลขออกซิเดชันเท(ากับศูนยo เช(น Fe , Zn , H2 , N2 , O2 , P4 , S8 ต(างมี เลขออกซิเดชันเท(ากับศูนยo 2. ออกซิเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน -2 ยกเวWนในสารประกอบเปอรoออกไซดo เช(น Na2O2 , H2O2 , BaO2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1 ในสารประกอบซูเปอรoออกไซดo เช(น KO2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1/2 ในสารประกอบ OF2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน +2 3. ไฮโดรเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน +1 ยกเวWนในสารประกอบโลหะไฮไดรดo เช(น NaH ไฮโดรเจนมีเลข ออกซิเดชัน -1 4. ไอออนของธาตุมีเลขออกซิเดชันเท(ากับประจุของไอออนนั้น เช(น H+ เลขออกซิเดชันเท(ากับ +1 , Ca2+ เลขออกซิเดชัน เท(ากับ +2 , Clเลขออกซิเดชันเท(ากับ -1 เปuนตWน 5. ไอออนที่ประกอบดWวยอะตอมมากกว(า 1 ชนิด ผลรวมของเลขออกซิเดชันของทุกอะตอมเท(ากับประจุของไอออนนั้น เช(น Cr2O7 2- มีประจุ -2 ผลรวมของเลขออกซิเดชันของ Cr2O7 2- จึงเท(ากับ -2 6. ในสารประกอบใด ผลรวมของเลขออกซิเดชันของทุกอะตอมเท(ากับศูนยo เช(น CaO เลขออกซิเดชันของแคลเซียมเท(ากับ +2 ของออกซิเจนเท(ากับ -2 ซึ่งรวมกันจะเท(ากับศูนยo ตัวอยSาง จงหาเลขออกซิเดชันของ Mn ในสารประกอบ KMnO4 ผลรวมเลขออกซิเดชันของ KMnO4 = 0 K + Mn + 4(O) = 0 (+1) + Mn + 4(-2) = 0 Mn = +7
Chemistry page 26 ธาตุกัมมันตรังสี ขWอสรุปเกี่ยวกับการแผ(รังสีของธาตุกัมมันตรังสี 1. แรงนิวเคลียรoเกิดจากแรงดึงดูดระหว(างโปรตอนกับโปรตอน หรือโปรตอนกับนิวตรอน หรือ นิวตรอนกับนิวตรอน 2. ธาตุที่แข็งแรงคือธาตุที่มีแรงนิวเคลียรoมากกว(าแรงผลักระหว(างโปรตอนในนิวเคลียส 3. ธาตุที่มีจำนวนโปรตอนมากขึ้น จะตWองการนิวตรอนจำนวนมากขึ้นดWวย เพื่อเสริมแรงดึงดูดใหWเกิดความแข็งแรงในนิวเคลียสดีขึ้น 4. ธาตุที่มีเลขอะตอม 83 ขึ้นไปจะเปuนธาตุกัมมันตรังสี ทั้งนี้เนื่องจากมีสัดส(วนของจำนวนโปรตอนต(อนิวตรอนมากเกินไป ทำใหW นิวเคลียสไม(แข็งแรง จึงมีการคายพลังงานออกมาในรูปของกัมมันตภาพรังสี 5. พลังงานส(วนเกินที่นิวเคลียสของธาตุถ(ายเทออกมาจะอยู(ในรูปของอนุภาคหรือ รังสีต(างๆ เช(น แอลฟา เบตา แกมมา สรุปการแผSรังสีของธาตุกัมมันตรังสี กัมมันตรังสี การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียส ชนิดรังสี Symbol Nu. Symbol มวล (AMU) ประจุ เลขมวล เลขอะตอม แอลฟา α !He " 4 +2 4 2 บีตา β- #$e% 0 -1 0 1 โพซิตรอน β+ &$e% 0 +1 0 1 แกมมา γ - - 0 - - โปรตอน p+ $p$ 1 +1 1 1 นิวตรอน n %n$ 1 0 1 0 ลักษณะเด(นของรังสี 1. รังสีแอลฟา หนักที่สุด แต(ทะลุทะลวงไดWนWอยที่สุด 2. รังสีเบตา คือลำอนุภาคอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง 3. รังสีโพซิตรอน คืออนุภาคที่มีประจุบวก แต(มีมวลเท(ากับมวลอิเล็กตรอน 4. รังสีแกมมา เปuนรังสีเดียวที่มีสภาพเปuนคลื่นแม(เหล็กไฟฟwา ไม(ใช(อนุภาค จึงไม(มีมวล และสามารถทะลุทะลวงไดW สูงสุด
Chemistry page 27 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่ 5 1. ธาตุ A B และ C มีเลขอะตอม 40 50 และ 60 ตามลำดับ ธาตุใดเปuนธาตุหมู(หลักและธาตุใดเปuนธาตุแทรนซิชัน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2. เขียนแผนภาพเวนนoเปรียบเทียบสมบัติที่เหมือนและแตกต(างของโลหะหมู(หลักหรือโลหะเรพรีเซนเททีฟ และโลหะแทรนซิชัน
Chemistry page 28 สมการนิวเคลียร& (Nuclear equation) หมายถึง สมการที่เขียนแสดงปฏิกิริยานิวเคลียรo สมการตWองมีการแสดงเลขมวลและเลขอะตอมของธาตุต(างๆ และตWองมีการ ดุลสมการโดยทำใหW เลขมวลและเลขอะตอมของทางดWานซWายและดWานขวามือของสมการเท(ากัน กล(าวคือ ผลบวกของเลขมวลและเลข อะตอมของสารตั้งตWน และผลิตภัณฑoจะตWองเท(ากัน ตัวอย(าง '!U !() + %n$ " )"Xe $(' + Sr (* '" + 3%n$ ความแตกตSางระหวSางปฏิกิริยาเคมีกับปฏิกิริยานิวเคลียร& ความแตกตSาง ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยานิวเคลียร& ความเปลี่ยนแปลงของอะตอม เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ e- เกิดการเปลี่ยนแปลงที่นิวเคลียส ผลิตภัณฑ&ที่เกิดจากปฏิกิริยา เกิดสารประกอบชนิดใหม( เกิดธาตุชนิดใหม( พลังงานของปฏิกิริยา ต่ำกว(ามาก สูงกว(ามาก วัตถุประสงค&ของการเกิด เพื่อรวมตัวกับอะตอมของธาตุอื่นทำใหW แข็งแรงมากขึ้น ปลดปล(อยอนุภาคบางอย(าง(แผ(รังสี) เพื่อ ทำใหWกลายเปuนธาตุที่แข็งแรงขึ้น สมการที่เขียนเรียกวSา สมการเคมี สมการนิวเคลียรo ตัวอยSางปฏิกิริยา HCl + NaOH " NaCl + H2O '!U !() " '%Th !(" + !He " ปฏิกิริยาฟàสชัน (Nuclear Fission Reaction) หมายถึง การยิงนิวตรอนเขWาไปในนิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิด ทำใหWธาตุนั้นแตกตัว และมีการคายพลังงานออกมา จำนวนมาก พรWอมกับใหWนิวตรอนจำนวนหนึ่งดWวย นิวตรอนที่เกิดขึ้นสามารถชนกับนิวเคลียสอื่นๆเกิดฟÑสชั่นต(อเนื่องกันไปเรื่อยๆไดW เกิด เปuนปฏิกิริยาลูกโซ( ปฏิกิริยาฟàวชัน (Nuclear Fusion Reaction) หมายถึง ปฏิกิริยานิวเคลียรoที่เกิดขึ้นตรงกันขWามกับปฏิกิริยานิวเคลียรoฟÑสชั่น กล(าวคือ เกิดจากการที่ธาตุโมเลกุลเล็กๆ 2 ธาตุมารวมตัวกันกลายเปuนธาตุใหม( และมีการคายพลังงานออกมาจำนวนมหาศาล (มากกว(าปฏิกิริยาฟÑสชั่นมากๆ) ทั้งนี้เพราะเกิดจาก การที่ธาตุทั้งสองพยายามเอาชนะแรงผลักระหว(างนิวเคลียสที่จะเขWารวมกัน
Chemistry page 29 เปรียบเทียบความแตกตSาง ฟàสชัน และ ฟàวชัน ความแตกตSาง ปฏิกิริยาฟàสชั่น ปฏิกิริยาฟàวชั่น รูปแบบของปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการแตกตัวของกัมมันตรังสีขนาดใหญ( ปฏิกิริยาการรวมตัวของกัมมันตรังสีขนาดเล็ก ตัวเรSงปฏิกิริยา อาศัยนิวตรอนเคลื่อนที่เขWาชนกันดWวยความเร็วสูง อาศัยความดันสูง และอุณหภูมิสูงมากๆ พลังงานที่ตTองใชTในการเกิด อาศัยพลังงานเพียงเล็กนWอย ตWองใชWพลังงานมหาศาลในการดันใหWนิวเคลียส รวมตัวกัน การเกิดในธรรมชาติ ไม(เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เกิดขึ้นไดWตามธรรมชาติ(พบไดWบนดาวฤกษo) พลังงานที่ไดTจากปฏิกิริยา สูงกว(าปฏิกิริยาเคมีประมาณ 1ลWานเท(า สูงกว(าปฏิกิริยาเคมีประมาณ 3-4 ลWานเท(า การควบคุม ควบคุมไดW โดยการหาสารมาดูดซับนิวตรอนไม(ใหW เกิดปฏิกิริยาลูกโซ(ต(อไป ควบคุมไม(ไดW เนื่องจากพลังงานที่ไดWสูงมากทำ ใหWใหWอุณหภูมิที่เกิดขึ้นสูงจนไม(มีวัสดุใดทนไดW รังสีตกคTาง เกิดรังสีตกคWางหลายชนิด อันตรายสูง ตกคWางต่ำ เปuนพลังงานสะอาด คSาครึ่งชีวิต (Half Life) ระยะเวลาที่ธาตุกัมมันตรังสีตWองใชWในการสลายเพื่อใหWมีปริมาณเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม สูตรการหาค(าครึ่งชีวิต + = มวลของธาตุกัมมันตรังสีเริ่มตWน NT = มวลของธาตุกัมมันตรังสีที่เหลือที่เวลา T T = เวลาที่ใชWในการสลายตัว n = จำนวนครั้งในการสลายตัว $/! = ค(าครึ่งชีวิต NT = !! "" n = # $#/%
Chemistry page 30 แบบฝcกหัดอะตอมและตารางธาตุชุดที่ 6 1. จงเขียนสัญลักษณoนิวเคลียรoของอนุภาคต(อไปนี้ 1.1 อนุภาคแอลฟา …………………………………………….. 1.2 อนุภาคบีตา …………………….…………………………… 1.3 อนุภาคโพซิตรอน …………….…………………………… 2. ธาตุเฟรนเซียม คารoบอน นีออน ทอเรียม ธาตุใดบWางไม(มีไอโซโทปที่เสถียรในธรรมชาติ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3. จงเขียนสมการต(อไปนี้ใหWสมบูรณo 3.1 Si !# %' → …………….. + (!e$ 3.2 %&Cu )) → *$Zn )) + …………….. 3.3 Al !* %' + %He # → Si !# *$ + ……………… 4. ไอโอดีน-131 มีครึ่งชีวิต 8 วัน จำนวน 10 กรัม เมื่อเวลาผ(านไปกี่วันจึงจะมีไอโอดีน-131 เหลือ 2.5 กรัม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5. เขียนแผนภาพเวนนoเพื่อเปรียบเทียบปฏิกิริยาฟÑวชันและฟÑชชัน
Chemistry page 31 แบบฝcกหัดรวม 1. วาดรูปพรWอมอธิบายแบบจำลองต(อไปนี้ 1.1 แบบจำลองอะตอมของดาลตัน …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 แบบจำลองอะตอมของทอมสัน …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3 แบบจำลองอะตอมของรัทเทอรoฟอรoด …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.4 แบบจำลองอะตอมของโบรo …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.5 แบบจำลองอะตอมแบบกลุ(มหมอก …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. คลื่นแม(เหล็กไฟฟwาที่มีความยาวคลื่น 300 นาโนเมตร จะปรากฏเปuนช(วงคลื่นของแสงที่มองเห็นไดWหรือไม( มีความถี่และ พลังงานเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Chemistry page 32 3. กำหนดขWอมูลเสWนสเปกตรัมต(อไปนี้ จากขWอมูลการคายพลังงานของอิเล็กตรอนที่กำหนด จงระบุว(าสเปกตรัมเสWนใดคือ สเปกตรัม A B C และ D ตามลำดับ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4. พิจารณาสัญลักษณoนิวเคลียรoของธาตุสมมติต(อไปนี้ )A !%, )B !*, )C !# , 'D !' และ "E !) 4.1 ธาตุใดเปuนไอโซโทปกัน …………………………………………………………………………………………….. 4.2 ธาตุใดมีจำนวนนิวตรอนเท(ากัน …………………………………………………………………………………. 5. ไอโซโทปของธาตุชนิดหนึ่งมีประจุในนิวเคลียสเปuน 3 เท(าของประจุในนิวเคลียสของไฮโดรเจน และมีเลขมวลเปuน 7 เท(า ของเลขมวลไฮโดรเจน จงระบุจำนวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของไอโซโทปของธาตุนี้ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6. A และ B เปuนไอโซโทปซึ่งกันและกัน ถWา A มีนิวตรอน = a , B มีจำนวนนิวตรอน = b และมีเลขมวลเท(ากับ = c ธาตุ A จะมีเลขมวลเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 7. เลขอะตอมของ Mg =12 , Cl = 17 , Ar = 18 , K = 19 , Ni = 28 จงเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน ย(อยของ K , Ar , Mg2+, Cl- Ni และ Ni+ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8. กำหนดธาตุ 5 ธาตุ ซึ่งมีเลขอะตอมเท(ากับ 12 , 20 , 23 , 30 และ 36 8.1 มีธาตุแทรนซิชันทั้งหมดกี่ธาตุ………………………………………………………………………………………..… 8.2 ธาตุที่มีเลขอะตอมเท(าใดจัดอยู(ในกลุ(มของแกxสมีสกุล ………………………………………………………….
Chemistry page 33 9. จากการทดลองของมิลลิแกน ถWาพบว(าหยดน้ำมันที่ลอยนิ่งหยดหนึ่งมีค(าประจุเท(ากับ 4.8 x 10-19 คูลอมบo หยดน้ำมัน นี้มีอิเล็กตรอนเกาะอยู(จำนวนเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 10. กำหนดใหWพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1-4 ของธาตุ A , B , C และ D เปuนดังนี้ ธาตุ พลังงานไออนไนเซชัน (kJ/mol) ลำดับที่ 1 2 3 4 A 500 4600 6900 9500 B 740 1500 7700 10500 C 900 1800 14800 21000 D 580 1800 2700 11600 10.1ธาตุใดมีแนวโนWมสูงสุดที่จะเกิดเปuนไอออนซึ่งมีประจุ +1 ……………………………………………………………………… 10.2 ธาตุใดน(าจะมีเวเลนซoอิเล็กตรอนเท(ากัน …………………………………………………………………………………………… 11. ธาตุ X และ Y มีเลขอะตอม 37 และ 38 ตามลำดับ จงเปรียบเทียบสมบัติต(อไปนี้ 11.1 ขนาดอะตอม …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 11.2 พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 12. ธาตุฮีเลียมมี2 อิเล็กตรอน และมีค(า IE1 เท(ากับ 2.372 เมกะจูลต(อโมล ธาตุโพแทสเซียมมี 19 อิเล็กตรอน และมีค(า IE1 เท(ากับ 0.419 เมกะจูลต(อโมล เพราะเหตุใด IE1 ของธาตุฮีเลียมจึงมีค(าสูงกว(าโพแทสเซียม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 13. แนวโนWมค(า IE1 ของธาตุ K , Rb และ Cs ซึ่งมีเลขอะตอม 19 37 และ 55 ตามลำดับ ควรเปuนอย(างไร พรWอมอธิบาย เหตุผลประกอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 14. A B C D E และ F เปuนธาตุที่อยู(ในหมู(เดียวกันเรียงลำดับจากบนลงล(าง จงทำนายสมบัติของธาตุดังต(อไปนี้ 14.1ธาตุใดควรมีขนาดอะตอมเล็กที่สุด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14.2ธาตุใดควรมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงที่สุด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14.3ธาตุE ควรมีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 สูงหรือต่ำกว(าธาตุF …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Chemistry page 34 15. จงเขียนสมการต(อไปนี้ใหWสมบูรณo 15.1 #Be !* → #Be !% + …………….. 15.2 )C !! → 5B 11 + …………….. 15.3 "&Ac %%) → Fr "' %%) + …………….. 16. ไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งจำนวน 20 กรัม เมื่อเวลาผ(านไป 2 ชั่วโมง ไอโซโทปนั้นเหลืออยู( 1.25 กรัม ครึ่งชีวิตของ ไอโซโทปนี้มีค(าเท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 17. จากการทดลองพบว(าเมื่อเวลาผ(านไป 120 วัน จะมีซีเซียม-137 เหลืออยู( 300 กรัม ถWาครึ่งชีวิตของซีเซียม-137 เท(ากับ 30 วัน จงหาว(าเมื่อเริ่มตWนมีซีเซียม-137 อยู(เท(าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 18. จงเขียนสมการแสดงการเปลี่ยนแปลงเมื่อทอเรียม-223 แผ(รังสีแอลฟา ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 19. ถWา Pb-214 สลายตัวใหWรังสีต(างๆดังแผนภาพ ธาตุ X Y และ Z มีสัญลักษณoนิวเคลียรoเปuนอย(างไร "%Pb %!# → X + → Y + → Z + ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 20. ยกตัวอย(างประโยชนoและโทษของโลหะปรอทมาอย(างละ 3 ตัวอย(าง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Chemistry page 35 ตัวอยSางขTอสอบ A-Level เรื่อง อะตอมและตารางธาตุ 1. ระดับพลังงานย(อยในขWอใด เปuนไปไม(ไดW 1. 1s 2. 2d 3. 3d 4. 4f 5. 5f 2. แผนภาพในขWอใดแสดงถึงระดับพลังงานที่ 1 2 และ 3 และตำแหน(งเสWนสเปกตรัมของไอออน He+ ไดWถูกตWอง ( = ความยาวคลื่น ) 3. ธาตุ X Yและ Z มีคุณสมบัติดังต(อไปนี้ ธาตุ X มีเลขมวล 23 และมี 12 นิวตรอน ธาตุ Y มีการจัดเรียงเวเลนซoอิเล็กตรอนเปuน 3s2 3p5 ธาตุ Z อยู(คาบที่ 3 และมีพลังงานไอออไนเซชัน IE1 < IE2 < IE3 << IE4 < IE5 ขWอสรุปเกี่ยวกับธาตุ X Y และ Z ขWอใดถูก 1. Y มีขนาดอะตอมเล็กกว(า Z 2. ไอออน X+ มีขนาดใหญ(กว(าไอออน Y 3. X มีค(าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว(า Z 4. สารประกอบระหว(าง Y และ Z มีสูตรอย(างง(ายคือ Y4Z 5. ในสถานะพื้นอะตอม X มีจำนวนอิเล็กตรอนเดี่ยวนWอยกว(าอะตอม Z l
Chemistry page 36 4. เสWนสเปกตรัมของ ธาตุฮีเลียม ชุดที่อยู(ในช(วงคลื่นที่มองเห็นไดW(Visible) มีลักษณะดังรูป พิจารณาขWอความต(อไปนี้ ก. สเปกตรัมแต(ละเสWนบอกถึงพลังงานที่เปuนผลต(างของระดับพลังงาน 2 ระดับพลังงาน ข. เสWนสเปกตรัมสีเหลืองแสดงว(า มีการคายพลังงานมากกว(าเสWนสเปกตรัมสีน้ำทะเล ค. เสWนสเปกตรัมสีแดง แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานระหว(าง ค(า n ที่อยู(สูงๆ ซึ่งอยู(ใกลWกัน ง. เสWนสเปกตรัมสีม(วง แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน จาก n=2 ไปยัง n=1 ซึ่งมีผลต(างของระดับ พลังงานมากที่สุด ขWอใดถูก 1. ก. เท(านั้น 2. ง. เท(านั้น 3. ก. และ ข. 4. ข. และ ค. 5. ค. และ ง. 5. พิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในสถานะพื้นของธาตุต(อไปนี้(เลขอะตอมแสดงในวงเล็บ) B(5) , P(15) , S(16) , Ar(18) , Cr(24) ขWอใดเปรียบเทียบจำนวนอิเล็กตรอนเดี่ยวในอะตอมไดWถูกตWอง 1. Cr < B < P < S < Ar 2. Ar < P < B < S < Cr 3. Ar < Cr < S < B < P 4. B < Ar < P < Cr < S 5. Ar < B < S < P < Cr 6. ธาตุ G มีเลขอะตอม 31 และเลขมวล 70 ธาตุนี้อยู(ในคาบใดของตารางธาตุ และเลขอะตอมของ G มีเวเลนซoอิเล็กตรอนเปuน จำนวนเท(าใด ขWอ คาบ จำนวนเวเลนซoอิเล็กตรอน 1 3 3 2 3 4 3 4 1 4 4 3 5 6 2
Chemistry page 37 7. พิจารณาพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 2 ของธาตุ A D Q และ R ซึ่งมีเลขอะตอม 3 9 13 และ 20 ตามลำดับ ธาตุใดที่ค(า IE2 ต่ำที่สุด และธาตุใดมีค(า IE2 สูงที่สุด ขWอ ธาตุที่มีค(า IE2 ต่ำที่สุด ธาตุที่มีค(า IE2 สูงที่สุด 1 A R 2 R A 3 Q D 4 R Q 5 Q A 8. พิจารณารูปแสดงสเปกตรัมคลื่นแม(เหล็กไฟฟwําต(อไปนี้ พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมไฮโดรเจนที่สถานะพื้น มีค(าประมาณ 1312 kJ/mol ค(าพลังงานนี้ควรปรากฏอยู(ในช(วงใด ของแสง กำหนดใหW ค(าคงที่ของพลังคo h = 6.63 x 10-34 J.s , ความเร็วของแสงในสูญญากาศ c = 3.0 x 108 m.s-1 1. คลื่นวิทยุ 2. รังสีอินฟาเรด 3. แสงที่มองเห็นไดW 4. รังสีอัลตราไวโอเลต 5. รังสีเอกซo 9. ธาตุ X มีเลขอะตอม 32 และมวลอะตอม 73 พิจารณาขWอสรุปเกี่ยวกับธาตุ X ต(อไปนี้ ก. เปuนธาตุในหมู( 14 คาบที่ 4 ข. มี 41 นิวตรอน ค. ในสถานะพื้นมี 2 อิเล็กตรอนเดี่ยว ง. มี 2 เวเลนซoอิเล็กตรอน ขWอใดถูกตWอง 1. ก และ ค 2. ข และ ค 3. ค และ ง 4. ก และ ข เท(านั้น 5. ก , ข และ ง
Chemistry page 38 10. พิจารณาขWอมูลของธาตุ X , Q และ R ต(อไปนี้ - ไอออน X- มี 18 อิเล็กตรอนเหมือน Ar - ธาตุ Q มีการจัดอิเล็กตรอนในสถานะพื้นคือ [Ar] 3d10 4s1 - เมื่อเผาสารประกอบของธาตุ R สังเกตเห็นสีเปลวไฟเปuนสีแดงอิฐ แนวโนWมตามตารางธาตุของอะตอม X , Q และ R ในขWอใดถูกตWอง 1. อะตอม Q มีขนาดใหญ(กว(าอะตอม R 2. ธาตุ R แสดงเลขออกซิเดชันไดWหลายค(ามากกว(าธาตุQ 3. พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ของ R มีค(าสูงกว(าของ X 4. อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอม Q มีค(าสูงกว(าอะตอมของ X 5. เมื่ออะตอม X และ R รับอิเล็กตรอนเขWามา 1 อิเล็กตรอน X จะคายพลังงานมากกว(า
Chemistry page 39 พันธะเคมี แรงยึดเหนี่ยวระหวSางอนุภาค หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟwาที่เกิดขึ้นระหว(างประจุลบ และประจุบวกแต(ละอนุภาค คำวSาอนุภาค หมายถึง อะตอม แรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอม เปuนพันธะเคมี โมเลกุล แรงยึดเหนี่ยวระหว(างโมเลกุล ไม(ใช(พันธะเคมี ไอออน แรงยึดเหนี่ยวระหว(างไอออน เปuนพันธะไอออนิก (เปuนพันธะเคมีประเภทหนึ่ง) แผนภาพแสดงแรงระหวSางอนุภาคตSางๆ หมายเหตุ พันธะเคมีคือแรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอม แรงยึดเหนี่ยวระหว(างโมเลกุลไม(ใช(พันธะเคมี แรงยึดเหนี่ยวระหว(างอะตอม (พันธะเคมี) กฎออกเตต อะตอมของธาตุพยายามจะทำใหWตัวเองแข็งแรงเหมือนกxาซเฉื่อยโดยการทำใหWอิเล็กตรอนวงนอกสุดมีจำนวน ครบแปดตัว พันธะเคมี เกิดจากแรงดึงดูดทางไฟฟwาของอะตอมในรูปแบบต(างๆ เช(น ชนิดพันธะ ประจุบวก ประจุลบ หนSวยยSอยสารประกอบ พันธะโลหะ อะตอมของโลหะที่ทิ้ง e อิเล็กตรอนจำนวนมาก อะตอม พันธะไอออนิก ไอออนบวกของโลหะ ไอออนลบของอโลหะ ไอออน พันธะโคเวเลนตo นิวเคลียสของอะตอมคู(พันธะ อิเล็กตรอนคู(ร(วมพันธะ โมเลกุล แรงระหว'างอนุภาค แรงระหว'างอะตอม แรงระหว่างโมเลกลุ พันธะโลหะ พนธัะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ พันธะไฮโดรเจน แรงแวนเดอร์วาลส์ โครงผลึกร่างตาข่าย โคออรด์ิเนตโคเวเลนต์ แรงลอนดอน แรงระหว่างขวัB
Chemistry page 40 พันธะโลหะ ธาตุโลหะ โดยเฉพาะหมู( IA และ IIA หากตWองการทำใหWตัวเองแข็งแรงขึ้น ทำไดWโดยปลดอิเล็กตรอนวงนอกสุดของตัวเอง ออก เช(น Na มีการจัดเรียงอิเล็กตรอน 2 , 8 , 1 เมื่อปลดอิเล็กตรอนวงนอกสุดออกเหลือ 2 , 8 อิเล็กตรอนที่แต(ละอะตอมปลดออกมา 1 ตัว จะมีอิสระสามารถเคลื่อนไปมาไดWทุกทิศทางรอบแท(งโลหะ ในแท(งโลหะมีหลายลWานอะตอม จึงมีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระมหาศาล พันธะโลหะกับสมบัติบางประการของโลหะ 1. โลหะเปuนตัวนำไฟฟwาที่ดี เพราะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปไดWง(ายทั่วทั้งกWอนของโลหะ 2. โลหะนำความรWอนไดWดี เพราะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไดW โดยอิเล็กตรอนที่อยู(ตรงตำแหน(งอุณหภูมิสูง จะมีพลังงานจลนoสูง และจะเคลื่อนที่ไปยังส(วนอื่นของโลหะจึงถ(ายเทความรWอนใหWแก(ส(วนอื่นๆของแท(งโลหะไดW 3. โลหะตีเปuนแผ(น หรือดึงออกเปuนเสWนไดW เพราะไอออนบวกแต(ละไอออนอยู(ในสภาพเหมือนๆกัน และไดWรับแรงดึงดูดจาก ประจุลบเท(ากันทั้งแท(งโลหะ เมื่อถูกทุกหรือตี จึงไม(แตก 4. โลหะมีผิวมันวาว เพราะกลุ(มอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จะรับและกระจายแสงออกมา 5. โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว(างไอออนมีความแข็งแรงมาก
Chemistry page 41 • ธาตุคูSพันธะ เกิดจากการเขWาทำพันธะของธาตุโลหะเดียวกันทุกธาตุต(อเนื่องทั้งแท(งโลหะ ( โลหะ + โลหะ ) • สารประกอบที่ไดT เรียกว(า สารประกอบโลหะ • การใชTงานอิเล็กตรอน เกิดจากอะตอมของธาตุโลหะไม(ตWองการใชWอิเล็กตรอนวงนอกสุด จึงปลดอิเล็กตรอนออก ทำใหWเกิด อิเล็กตรอนอิสระจำนวนมหาศาลในโลหะ ( Sea of electrons ) เกิดคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะมากมาย • สูตรสารประกอบ ไม(มีสูตรสารประกอบเนื่องจากไม(ทราบจำนวนที่แน(นอนของอะตอมที่เขWาร(วมพันธะเพราะมีเยอะมาก จึง มีสูตรอย(างง(าย ( Emperical Formula ) เช(น Fe , Na , K • คSา EN เท(ากับศูนยoเพราะเกิดจากธาตุเดียวกันเขWาทำพันธะกัน • ความแข็งแรงของพันธะ แข็งแรงมากที่สุดเพราะเกิดจากแรงทางไฟฟwาอันมหาศาลของประจุบวกที่เกิดจากโปรตอน ใน นิวเคลียสดึงดูดกับกลุ(มหมอกอิเล็กตรอนที่เปuนประจุลบ • ลักษณะสารประกอบ 1. โลหะจะแข็งและแรงยึดเหนี่ยวต(างจากโคเวเลนตo และไอออนิกที่แข็งแต(เปราะ 2. นำไฟฟwาไดWดีทุกทิศทาง เพราะมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากเคลื่อนที่อยู(รอบผิวแท(งโลหะ 3. มีผิวมันวาวเคาะแลWวมีเสียงกWองกังวาน เพราะกลุ(มหมอกอิเล็กตรอนสามารถสะทWอนแสงไดW และสามารถสั่นพWองไดW 4. จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารประกอบโลหะสูงมากโดยเฉพาะโลหะทรานซิชันจะสูงกว(า 1000 o C เพราะ ความแข็งแรงของพันธะโลหะมากขึ้นนั่นเอง • สมบัติเดSนของโลหะหมูS IA – IIIA 1. หมู( IA เนื้ออ(อน ไม(แข็ง ความหนาแน(นต่ำกว(าน้ำ (ลอยน้ำไดW) จุดหลอดเหลวต่ำ ทำปฏิกิริยากับน้ำรุนแรง ไดW ผลิตภัณฑoเปuนเบส 2. หมู( IIA เนื้อแข็งกว(า IA ความหนาแน(นมากกว(าน้ำ แต(ไม(ถือว(าสูงมาก จุดหลอมเหลวสูงกว(า IA ประมาณ 100 – 700 o C พบมากบนพื้นโลก ( Mg , Ca พบมากที่สุด ) และในตัวของสัตวoเปลือกแข็ง 3. หมู( IIIA เปuนโลหะเนื้อแข็ง ความหนาแน(นสูง แข็งแรง จุดหลอมเหลวสูงกว(า 1000 o C ส(วนใหญ(ใชWในงาน อุตสาหกรรมก(อสรWางไดWแก( B , Al • หนSวยเล็กที่สุดของสารประกอบโลหะ คือ อะตอม
Chemistry page 42 พันธะไอออนิก เกิดจากธาตุโลหะใหWอิเล็กตรอน กลายเปuนประจุบวก เรียกว(า แคทไอออน ธาตุที่รับอิเล็กตรอน กลายเปuนประจุลบ เรียกว(า แอนไอออน โดยแรงพันธะเกิดจากแรงดึงดูดของประจุไฟฟwา • ธาตุคูSพันธะ เกิดจากการเขWาทำพันธะของธาตุโลหะ และธาตุอโลหะ ( โลหะ + อโลหะ) • สารประกอบที่ไดTเรียกว(า สารประกอบไอออนิก • การใชTงานอิเล็กตรอน เกิดจากอะตอมของธาตุโลหะปลดอิเล็กตรอนออก และอะตอมของ ธาตุอโลหะรับเอาอิเล็กตรอน ที่ ธาตุโลหะปลดปล(อยออกมานำมาใชW เกิดเปuนไอออนบวกและไอออนลบตามลำดับจึงดึงดูดกันดWวยแรงทางไฟฟwา • สูตรสารประกอบ สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนบวกและลบดึงดูดกันอย(างไม(มีที่สิ้นสุด ดังนั้นจึงหาขอบเขต ของ สารประกอบไม(ไดW จึงไม(มีสูตรสารประกอบ มีแต(สูตรอย(างง(าย ( Emperical Formula ) • คSา EN ยิ่งต(างกันมากยิ่งเปuนไอออนิกมาก (ไม(มีไอออนิก 100% เพราะไม(มีการระบุว(าค(า rEN ต(างกันเท(าไรจึง 100% ) • ความแข็งแรงของพันธะ แข็งแรง รองจากพันธะโลหะ เพราะเกิดจากไอออนบวกและลบดึงดูดกันต(อเนื่องไม(มีที่สิ้นสุด • ลักษณะสารประกอบ สารประกอบไอออนิกเปuนของแข็งเสมอที่อุณหภูมิหWอง ไม(นำไฟฟwาในสภาพของแข็ง แต(นำไฟฟwาไดWดี เมื่อหลอมเหลว ทั้งนี้เนื่องจากเปuนของแข็งไอออนเคลื่อนที่ไม(ไดW แต(เมื่อเปuนของเหลวไอออนเคลื่อนที่ไดW จุดเด(นของ สารประกอบไอออนิกคือ แข็งแต(เปราะ ไม(เหมือนกับโลหะที่แข็งและเหนียว • หนSวยที่เล็กที่สุดของสารประกอบไอออนิก คือ ไอออน
Chemistry page 43 โครงสรTางของสารประกอบไอออนิก ผลึกของสารประกอบไอออนิกประกอบดWวยไอออนบวกและไอออนลบจัดเรียงตัวสลับกันไปอย(างมีระเบียบทั่วทั้งกWอนผลึกสามมิติ ทำใหWผลึกมีโครงสรWางที่แน(นอน ในการจัดเรียงตัวของไอออน ไอออนบวกจะหWอมลWอมและสัมผัสไอออนลบ ในทำนองเดียวกัน ไอออน ลบก็จะหWอมลWอมและสัมผัสไอออนบวก จำนวนไอออนที่หWอมลWอมและสัมผัสไอออนอื่นเรียกว(า โคออดิเนชันนัมเบอร& ( Coordination number ) จำนวนไอออนบวกที่หWอมลWอมและสัมผัสไอออนลบ หรือมีจำนวนไอออนลบที่หWอมลWอมและสัมผัส ไอออนบวก จะมีจำนวนเท(าใดขึ้นอยู(กับขนาดของไอออนทั้งสองชนิด โครงสรWางผลึกของสารประกอบไอออนิกที่ควรทราบ ไดWแก( 1. โครงสรWางแบบโซเดียมคลอไรดoNaCl ( Rock salt structure ) เปuนผลึกโซเดียมคลอไรดoประกอบดWวย Na+ และ Cl—มีการจัดเรียงตัว. ของไอออนแบบ 6 : 6 2. โครงสรWางแบบซีเซียมคลอไรดo CsCl ( Cesium Cholide structure ) เปuนผลึก ซีเซียมคลอไรดo ซึ่งซีเซียมมีขนาดไอออน ใหญ(กว(าโซเดียม จึงทำใหWซีเซียมคลอไรดo มีการจัดเรียงตัวแบบ 8 : 8 3. โครงสรWางแบบแคลเซียมฟลูออไรดo CaF2 ( Fluorite structure ) โครงสรWางของ แคลเซียมฟลูออไรดoประกอบดWวย Ca2+ และ F— มีการจัดเรียงตัวของไอออน แบบ 8 : 4 4. โครงสรWางแบบซิงคoซัลไฟดo ZnS ( Zinc blend structure ) โครงสรWางของ ซิงคoซัลไฟดoประกอบดWวย Zn2+ และ S2- จึงทำใหWซิงคoซัลไฟดoมีการจัดเรียง แบบ 4 : 4
Chemistry page 44 แบบฝcกหัดพันธะเคมีชุดที่ 1 1. เขียนแสดงการใหWและรับอิเล็กตรอนในการเกิดสารประกอบระหว(างธาตุแต(ละคู(ต(อไปนี้ โดยใชWสัญลักษณoแบบจุดของลิวอิส 1.1 ลิเทียม กับ คลอรีน 1.2 ซีเซียม กับ กำมะถัน 1.3 แบเรียม กับ ไอโอดีน 1.4 แคลเซียมกับออกซิเจน 2. ระบุชนิดของไอออนในโครงสรWางของสารประกอบที่กำหนดใหW 2.1 ลิเทียมฟลูออไรดo 2.2 แมกนีเซียมออกไซดo 2.3 โพแทสเซียมไอโอไดดo
Chemistry page 45 • พลังงานในการเกิดพันธะไอออนิก ตัวอยSาง NaCl 1. Na (s) " Na(g) rH = พลังงานการระเหิด 2. # ( Cl2(g) " Cl(g) rH = พลังงานพันธะ 3. Na (g) " Na+ (g) + e- rH = พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (IE1) 4. Cl (g) + e- " Cl- (g) rH = พลังงานอิเล็กตรอนอัฟฟÑนิตี้ (EA) 5. Na+ (g) + Cl- (g) " NaCl(s) rH = พลังงานแลตทิซ • วัฏจักรบอร&น-ฮาเบอร&
Chemistry page 46 แบบฝcกหัดพันธะเคมีชุดที่ 2 1. ปฏิกิริยาในขWอใดใชWพลังงานเท(ากับพลังงานแลตทิซของสารประกอบลิเทียมฟลูออไรดo (LiF) ก. LiF (s) → Li(g) + F(g) ข. LiF (s) → Li(g) + 1/2F2(g) ค. LiF (s) → Li+ (g) + F- (g) 2. กำหนดค(าพลังงานที่เกี่ยวของกับซีเซียมและฟลูออรีนดังนี้ ชนิดของพลังงาน คSาของพลังงาน (kJ/mol) พลังงานแลตทิซของ CsF 759 สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของ F 328 พลังงานในการระเหิดของ Cs 76 พลังงานพันธะของ F2 159 พลังงานไอออไนเซซันลำดับที่ 1 ของ Cs 376 จากขWอมูล ตอบคำถามต(อไปนี้ 2.1 เขียนสมการของปฏิกิริยาและสมการของปฏิกิริยาย(อยของการเกิดสารประกอบพรWอมทั้งระบุว(าแต(ละขั้นตอน ดูดพลังงานหรือคายพลังงาน ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… 2.2 คำนวณพลังงานการเกิดสารประกอบซีเซียมฟลูออไรดo พรWอมทั้งระบุว(าเปuนปฏิกิริยาดูดพลังงานหรือคายพลังงาน ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… 2.3 เขียนแผนภาพวัฏจักรบอรoน-ฮาเบอรoของการเกิดสารประกอบซีเซียมฟลูออไรดo
Chemistry page 47 • การเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก 1. เขียนไอออนบวกไวWขWางหนWา ไอออนลบไวWขWางหลัง 2. ไอออนบวกและไอออนลบจะรวมตัวกันในอัตราส(วนที่ทำใหWผลรวมประจุเท(ากับศูนยo 3. วิธีการหาอัตราส(วนการรวมตัวคือการคูณไขวWเลขออกซิเดชัน 4. ถWาธาตุใดมีเพียงอะตอมไม(ตWองเขียนหWอยเลข 1 แต(ถWามากว(า 1 อะตอมใหWหWอยตัวเลขตามจำนวนอะตอม ตัวอยSาง Na + Cl " Na+ + Cl- " NaCl Mg + O " Mg2+ + O2- " Mg2O2 " MgO Al + S " Al3+ + S2- " Al2S3 • การอSานชื่อสารประกอบไอออนิก 1. ใหWอ(านชื่อธาตุที่เปuนไอออนบวกก(อน แลWวตามดWวยธาตุที่เปuนไอออนลบ 2. ธาตุที่เปuนไอออนลบใหWอ(านชื่อลงทWายดWวย ide 3. หากมีเลขหWอยทWาย ไม(ตWองอ(านตัวเลข ตัวอยSาง NaCl อ(านว(า โซเดียมคลอไรดo MgO อ(านว(า แมกนีเซียมออกไซดo Al2S3 อ(านว(า อะลูมิเนียมซัลไฟดo • การอSานชื่อสารประกอบไอออนิกที่เกิดจากอนุมูลกลุSม 1. ใหWอ(านชื่อธาตุโลหะ ตามดWวยชื่ออนุมูลกลุ(ม โดยไม(ตWองลงทWายดWวยคำว(า ide ตัวอย(าง K2SO4 อ(านว(า โพแทสเซียมซัลเฟต CaCO3 อ(านว(า แคลเซียมคารoบอเนต
Chemistry page 48 • อนุมูลกลุSมที่สามารถเกิดสารประกอบไอออนิกไดT ไอออนบวก ชื่อ ไอออนลบ ชื่อ NH4 + Ba2+ Al3+ Fe2+ Fe3+ Zn2+ Ag+ Cu+ Cu2+ Hg+ (Hg2 2+) Hg2+ Cd2+ Cr2+ Cr3+ Mn2+ Mn3+ Mn4+ Mn6+ Mn7+ Sn2+ Sn4+ H3O+ H+ Au+ Au3+ แอมโมเนียมไอออน แบเรียมไอออน อะลูมิเนียมไอออน ไอรoออน (II) ไอออน ไอรoออน (III) ไอออน ซิงคoไอออน ซิลเวอรoไอออน คอปเปอรo (I) ไอออน คอปเปอรo (II) ไอออน เมอรoคิวรี (I) ไอออน เมอรoคิวรี (II) ไอออน แคดเมียม (II) ไอออน โครเมียม (II) ไอออน โครเมียม (III) ไอออน แมงกานีส (II) ไอออน แมงกานีส (III) ไอออน แมงกานีส (IV) ไอออน แมงกานีส (VI) ไอออน แมงกานีส (VII) ไอออน ทิน (II) ไอออน ทิน (IV) ไอออน ไฮโดรเนียมไอออน ไฮโดรเจนไอออน โกลดo (I) ไอออน โกลดo (III) ไอออน OHNO3 - NO2 - SO3 2- SO4 2- CO3 2- PO4 3- SCNHCO3 - HPO4 2- H2PO4 - ClO3 - ClO4 - Cr2O7 2- CrO4 2- MnO4 2- MnO4 - CNHSO3 - HSO4 - S2O3 2- CH3COOPO3 3- BO3 2- Fe(CN)6 3- ไฮดรอกไซดoไอออน ไนเตรตไอออน ไนไตรตoไอออน ซัลไฟดoไอออน ซัลเฟตไอออน คารoบอเนตไอออน ฟอสเฟตไอออน ไทโอไซยาเนตไอออน ไฮโดรเจนคารoบอเนตไอออน ไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน ไดไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน คลอเรตไอออน เปอรoคลอเรตไอออน ไดโครเมตไอออน โครเมตไอออน แมงกาเนตไอออน เปอรoแมงกาเนตไอออน ไซยาไนดoไอออน ไฮโดรเจนซัลไฟดoไอออน ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน ไทโอซัลเฟตไอออน แอซิเตตไอออน ฟอสไฟดoไอออน โบเรตไอออน เฮกซะไซยาโนเฟอเรต (III) ไอออน หมายเหตุนักเรียนควรจำชื่อ และประจุของไออนเหล(านี้ใหWไดW
Chemistry page 49 แบบฝcกหัดพันธะเคมีชุดที่ 3 1. กำหนดใหWธาตุ X Y และ Z เปuนธาตุที่อยู(ในหมู( IA VIA และ VIIA ตามลำดับ เขียนสูตรสารประกอบไอออนิก ที่เกิดจากธาตุต(อไปนี้ 1.1 X กับ Y …………………………………………………………………………………….. 1.2 X กับ Z …………………………………………………………………………………….. 2. เรียกชื่อสารประกอบไอออนิกต(อไปนี้ 2.1 NH4CN ……………………………………………………………………………………………………………….. 2.2 Na2HPO4 ………………………………………………………………………………………………………….... 2.3 Al2(CO3)3 ………………………………………………………………………….…………………………………. 2.4 Ca3(PO4)2 ………………………………………………………………………….…………………………………. 2.5 Fe2O3 ………………………………………………………………………….……………………………………….. 3. เขียนชื่อและสูตรของสารประกอบไอออนิกที่เกิดจากไอออนบวกและไอออนลบที่กำหนดใหWต(อไปนี้ ขTอ ไอออนบวก ไอออนลบ สูตร ชื่อสารประกอบ 3.1 Ba2+ S2- 3.2 Al3+ OH3.3 Na+ SO4 2- 3.4 Ca2+ CO3 2- 3.5 NH4 + PO4 3- 4. เขียนสูตรและชื่อของสารประกอบไอออนิกจากไอออนที่กำหนดใหWต(อไปนี้ 4.1 Pb2+ และ Pb4+ กับ Cl- …………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………… 4.2 Mn2+ และ Mn4+ กับ O2- ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… 4.3 Sn2+ และ Sn4+ กับ SO4 2- ………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………… 5. เขียนสูตรสารประกอบไอออนิกที่กำหนดใหW 5.1 ลิเทียมคารoบอเนต ………………………………………………………………………………………………………… 5.2 ไอรoออน (III) ไนเทรต ………………………………………………………………………………………………………… 5.3 คอปเปอรo (II) ซัลเฟต ………………………………………………………………………………………………………… 5.4 อะลูมิเนียมฟอสเฟต ………………………………………………………………………………………………………… 5.5 แอมโมเนียมไฮดรอกไซดo …………………………………………………………………………………………………………
Chemistry page 50 สมบัติบางประการของสารประกอบไอออนิก 1. สารประกอบไอออนิกทุกชนิดมีสถานะเปuนของแข็งที่อุณหภูมิหWอง และเปราะ 2. สารประกอบไอออนิกในภาวะปกติเปuนของแข็งไม(นำไฟฟwา แต(เมื่อหลอมเหลวนำไฟฟwาไดWดี เพราะเมื่อหลอมเหลว ไอออน บวกและไอออนลบแยกออกจากกันเล็กนWอย และสามารถเคลื่อนที่ไดWโดยไอออนบวกเคลื่อนที่เขWาหาขั้วลบ เพื่อรับอิเล็กตรอน และไอออนลบเคลื่อนที่เขWาหาขั้วบวกเพื่อใหWอิเล็กตรอนทำใหWครบวงจร 3. สารประกอบไอออนิกมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะการหลอมเหลวและการเดือดของสารประกอบไอออนิก ตWองการ สลายพันธะไอออนิก ซึ่งเปuนพันธะที่แข็งแรงมาก 4. สารประกอบไอออนิกบางชนิดละลายน้ำไดW แต(บางชนิดละลายน้ำไม(ไดW สารละลายของสารประกอบไอออนิกนำไฟฟwาไดW ความสามารถในการละลายน้ำของสารประกอบไอออนิก 1. ชนิดของสาร สารประกอบไอออนิกบางชนิดละลายน้ำ บางชนิดไม(ละลายน้ำ 2. อุณหภูมิ สารประกอบไอออนิกส(วนใหญ(เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจะละลายน้ำไดWมากขึ้น แต(มีบางชนิดละลายน้ำ ไดWนWอยลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เช(น Ce2(SO4)3 3. สารไอออนิกใดละลายน้ำไดWมากขี้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เปuนการละลายประเภทดูดความรWอน 4. สารไอออนิกใดละลายน้ำไดWนWอยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เปuนการละลายประเภทคายความรWอน ขTอตกลงเกี่ยวกับการละลายของสาร การบอกความสามารถในการละลายของสาร โดยมากมักบอกอย(างหยาบๆ เปuน 3 ระดับ คือ 1. ละลายไดWดี หมายถึง ละลายไดWมากกว(า 1 กรัมต(อน้ำ 100 กรัม 2. ละลายไดWเล็กนWอย หมายถึง ละลายไดW 0.1 – 1 กรัมต(อน้ำ 100 กรัม 3. ไม(ละลาย หมายถึง ละลายไดWนWอยกว(า 0.1 กรัมต(อน้ำ 100 กรัม