บทที่ 4 ตารางธาตุ

วิทยาศาสตรกายภาพ (ว32101)

บทที่ 4

ตารางธาตุ

โดย ปองดี ไชยจันดา

1

เนื้อหาและกจิ กรรมประจาํ บทเรยี น การวัดและประเมินผลการเรียน
1. แบบทดสอบกอ นเรยี น
4.1 ความรูพื้นฐานเกย่ี วกับการจัดเรียงอเิ ล็กตรอนของธาตุ 2. แบบทดสอบหลงั เรียน
3. คําถามทา ยบทเรยี น
กจิ กรรมตรวจสอบการเรยี นรทู ่ี 4.1

4.2 การจัดเรียงธาตใุ นตารางธาตุ
กิจกรรมเพอื่ การเรียนรูท่ี 4.1 การจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนกบั เลขที่หมแู ละเลขทคี่ าบ
กจิ กรรมตรวจสอบการเรียนรทู ี่ 4.2

4.3 สมบตั ิของธาตุและสารประกอบของธาตใุ นตารางธาตุ

กิจกรรมเพือ่ การเรยี นรทู ่ี 4.2 เลขทห่ี มขู องธาตกุ ับความวองไวของการเกิดปฏกิ ริ ยิ า
กจิ กรรมตรวจสอบการเรียนรทู ี่ 4.3

4.4 ธาตแุ ละสารประกอบของธาตเุ รพรีเซนเททีฟและแทรนซชิ ันในสิง่ มชี ีวิตและสิ่งแวดลอ ม
กจิ กรรมการสืบคน ท่ี 4.3 ความสําคญั ของธาตแุ ละสารประกอบของธาตุ
กิจกรรมตรวจสอบกการเรยี นรทู ่ี 4.4

กิจกรรมเพ่ือสงเสรมิ ความคิดสรา งสรรคป ระจาํ บทเรียน

2

1. ความรูพ น้ื ฐานเกยี่ วกบั การจัดเรยี งอิเลก็ ตรอนของธาตุ

ตารางธาตุในปจจบุ นั จัดเรียงธาตุ 1.1 ลักษณะโครงสรา งของอะตอม
ตามเลขอะตอม โดยในแนวนอนจะ
แบงไดเ ปน 7 คาบ และแนวต้ังจะ
แบง ไดเ ปน 18 หมู ไดแ ก
1. ธาตุหมู IA-VIIIA หรอื กลมุ

ธาตเุ รพรเี ซนเททีฟ
2. ธาตหุ มู IB-VIIIB หรอื กลุม

ธาตุแทรนซิชนั

สมบตั ขิ องธาตใุ นตารางธาตจุ ะคลอย
ตามกนั จากมากไปนอยหรือนอ ยไป
มาก เมือ่ พิจารณาตามคาบหรือหมู
เรยี กวา กฎพรี อิ อดิก

3

★ จากโครงสรา งอะตอมจะเห็นวา เมื่อทราบจาํ นวนโปรตอนของอะตอมจะทราบจาํ นวนอิเลก็ ตรอน
เนอ่ื งจากอะตอมเปนกลางทางไฟฟา

★ อิเลก็ ตรอนเคล่อื นที่รอบนิวเคลียสเปน ชน้ั ๆ เรยี กวา ระดบั พลังงาน แตละระดับพลังงานมีจํานวนอเิ ลก็ ตรอนสงู สุด

2nไดเทากับ 2 เมื่อ n แทนเลขท่ีระดบั พลงั งาน

★ เม่อื เขยี นการจัดเรยี งอิเล็กตรอนของธาตุจะทาํ ใหท ราบหมูและคาบของธาตุนน้ั ได โดย
“จํานวนระดับพลังงานจะเทา กบั เลขท่คี าบ” และ “จํานวนเวเลนซอ เิ ลก็ ตรอนจะเทากับเลขท่หี มู”

Energy Levels & Electron Configuration Atomic Energy Levels

4

1.2 หลกั การจัดเรยี งอิเล็กตรอนในระดบั พลงั งานตา ง ๆ

การจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอนรอบนิวเคลียสใหเรยี งจากระดบั พลงั งานชัน้ ในสดุ ออกไปชน้ั นอกสดุ ซึ่งมหี ลกั การจดั เรียงดงั นี้

การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานหลัก

5

การจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในระดับพลังงานยอ ย

6

เมื่อจดั เรียงอเิ ล็กตรอนในระดับพลงั งานตาง ๆ แลวจะทราบจํานวนระดับพลงั งานและจํานวนเวเลนซอเิ ล็กตรอนของธาตุได ดงั ตาราง

Chemistry - 8 Valence Electrons TH
7

2. การจัดเรียงธาตุในตารางธาตุ

การศึกษาสมบตั ขิ องธาตุในตารางธาตุตองทาํ ความเขาใจเก่ียวกบั หลกั การจัดเรียงธาตลุ งในตารางธาตุ เลขหมู เลขคาบ
และแนวโนมสมบัติของธาตุตามหมแู ละตามคาบ จะชวยใหส ามารถนาํ ความรไู ปใชท ํานายสมบตั ิของธาตุหรือตาํ แหนง ของธาตุ
ในตารางธาตุได

ธาตจุ ดั เปน หมวดหมูไดอยา งเปน ระบบโดยอาศยั
ตารางธาตุ ซงึ่ ในปจจบุ นั จดั เรียงตามเลขอะตอม
และความคลา ยคลงึ กันของสมบัติ แบงออกเปน หมู
ซึ่งเปน แถวในแนวต้งั และคาบซ่งึ เปนแถวในแนว
นอน และสามารถแบงธาตใุ นตารางธาตุออกเปน 2
กลมุ คอื ธาตกุ ลมุ A หรอื ธาตเุ รพรีเซนเททีฟและ
ธาตุกลมุ B หรอื ธาตแุ ทรนซิชัน

8

2.1 ตารางธาตใุ นปจ จบุ นั

นักวิทยาศาสตรไ ดพัฒนาการจดั เรยี งธาตุในตารางธาตจุ ากอดีต
จนถึงปจ จบุ ันหลายลักษณะ เพ่อื ความสอดคลองของสมบัตขิ อง
ธาตกุ บั ตําแหนง ของธาตุในตารางธาตุ ปจ จบุ ันไดปรับปรงุ ตาราง
ธาตขุ อง ดีมีตรี อวี าโนวชิ เมนเดเลเยฟ (Dimitri Ivanovich
Mendelejev) และเฮนรี โมสลีย (Henry Mosley) นกั
วทิ ยาศาสตรช าวอังกฤษ เสนอใหจดั ธาตใุ นตารางธาตุโดยเรยี ง
ตามเลขอะตอม เมอ่ื ค.ศ. 1913 ซึ่งสามารถอธิบายความ
สมั พนั ธร ะหวางตาํ าแหนง ของธาตุในตารางธาตกุ บั สมบัติของ
ธาตไุ ด

ตารางธาตคุ ืออะไร The genius of Mendeleev's periodic Henry Moseley and the Periodic Table
table - Lou Serico
9

สรปุ องคความรู ตารางธาตุออนไลน คล๊กิ ทนี่ ่ี!

● ตารางธาตใุ นปจ จุบันจดั เรียงธาตุตามเลขอะตอมจากนอ ยไปมากและจากซา ยไปขวา
● เลขทห่ี มแู ละเลขทีค่ าบของธาตุสมั พันธกบั การจดั เรยี งอเิ ล็กตรอนของธาตุ ซงึ่ หมู คอื แถวในแนวตง้ั มีทั้งหมด 18 แถว

สว นคาบ คอื แถวในแนวนอนมที งั้ หมด 7 คาบ
● ธาตุในตารางธาตุแบงออกเปน 2 กลมุ คอื ธาตุเรพรเี ซนเททฟี หรอื ธาตุกลมุ A มี 8 หมู คอื หมู IA-VIIIA และ

ธาตแุ ทรนซิชัน หรือธาตุกลมุ B มี 8 หมู คอื หมู IB-VIIIB

การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนในอะตอมและตารางธาตุ

คล๊กิ เพื่อดูขยายภาพ 10

11

วิวฒั นาการของการสรา งตารางธาตุ มีดงั นี้

1. โยฮันน โวลฟ กัง เดอเบอไรเนอร (Johann Wolfgang Dobereiner)
เรม่ิ จัดธาตเุ ปนหมวดหมใู น พ.ศ. 2360 โดยแบงธาตุออกเปนหมู หมูละ 3 ธาตตุ ามสมบตั ทิ ่ีคลายกัน โดยเรียงตามมวลอะตอมจากนอ ยไปมาก มวลอะตอมของธาตทุ อี่ ยตู รง
กลางจะเปน คา เฉลยี่ ของมวลอะตอมของธาตุตัวบนและตวั ลา ง เรียกการจัดแบบนวี้ า กฎชุดสาม ซง่ึ ไมเ ปนท่ยี อมรับในเวลาตอ มา

2. จอหน อะเลก็ ซานเดอร รนี า นิวแลนด (John Alexander Reina Newlands)
คนพบกฎออกเทฟ (law of octaves) มคี วามวา ทุก ๆ 8 ธาตุที่จัดเรียงตามลําดับมวลอะตอมจากนอ ยไปมาก ธาตุตวั ท่ี 8 จะมีสมบัตคิ ลายคลึงกับธาตุตัวท่ี 1 จากการพบ
ความจรงิ เชน น้ีก็ทําใหน ิวแลนดจ ดั ธาตุออกเปน 7 กลุม แตกฎของนวิ แลนดไมเปนทย่ี อมรบั เพราะไมส ามารถอธบิ ายไดว า “ทําไมมวลอะตอมจงึ มาเกีย่ วของกบั ความ
คลายคลึงของธาตุ”
3. ยูลอิ ุส โลทาร ไมเออร (Julius Lothar Meyer) และดมี ตี รี อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ (Dimitri Ivanovich Mendelejev)
พบวาถาเรยี งธาตตุ ามมวลอะตอมจากนอ ยไปมากแลวแบง ธาตเุ ปนแถว ๆ ตามสมบัตทิ ่คี ลายกันเปนชวง ๆ เรยี กวา สมบัติของธาตเุ ปนฟงกชนั พรี อิ อดิกกบั มวลอะตอม
ของธาตุ หรอื เรียกวา กฎพีรอิ อดกิ (periodic law) ซงึ่ เมนเดเลเยฟไดเสนอแนวคิดนก้ี อ นไมเออร 1 ป อยางไรก็ตาม เมนเดเลเยฟไมส ามารถอธบิ ายไดว า “เหตใุ ดจึงตอ งจัดเรียง
ธาตุตามมวลอะตอม” นักวทิ ยาศาสตรร นุ ตอมาเกิดแนวความคดิ วา “ตําแหนง ของธาตุในตารางธาตไุ มน าจะขน้ึ อยกู บั มวลอะตอมของธาตุ แตนา จะขน้ึ อยูก ับสมบตั อิ ื่นทมี่ คี วาม
สมั พนั ธกบั มวลอะตอม”

12

4. เฮนรี กวิน เจฟฟรีส โมสลยี  (Henry Gwyn Jeffreys Moseley)
ไดเ สนอใหจ ดั เรยี งธาตตุ ามเลขอะตอม เน่อื งจากสมบัติตา ง ๆ ของธาตุมีความสมั พนั ธกับประจบุ วกในนวิ เคลยี สหรอื เลขอะตอมมากกวามวลอะตอม ตารางธาตใุ นปจ จบุ ันจงึ
ไดจดั เรียงธาตุตามเลขอะตอมจากนอยไปมากซงึ่ สอดคลอ งกับกฎพรี ิออดกิ ทไ่ี ดกลา วมาแลว

“ตารางธาตุทน่ี ยิ มใชในปจ จบุ ันไดป รับปรุงมาจากตารางธาตุ
ของเมนเดเลเยฟ แตเรยี งธาตตุ ามลาํ ดบั เลขอะตอมแทน
การเรียงตามมวลอะตอม”

Learn the Basics of the Periodic Table! Chemistry : Introduction to the Periodic History of Periodic Table Animation
Table
13

14

3. สมบตั ิของธาตแุ ละสารประกอบของธาตใุ นตารางธาตุ 15

● สมบัตติ าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุสัมพันธก บั โครงสรางอะตอม โดยเฉพาะจาํ นวน
เวเลนซอ เิ ลก็ ตรอน เชน สมบัตคิ วามเปนโลหะและอโลหะ การนาํ ไฟฟาและความรอ น
ความเปนกรด-เบส

● เมอ่ื เกดิ สารประกอบของธาตุ และความวองไวตอการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าของธาตุ ซ่ึงจะเปน ไป
ตามกฎพรี อิ อดกิ (periodic law) คือ มีแนวโนมจากนอยไปมากหรอื มากไปนอยเมอื่
พจิ ารณาตามหมูและตามคาบ

● ธาตุเรพรเี ซนเททฟี ทอ่ี ยูห มูเ ดียวกนั จะมสี มบตั คิ ลา ยคลงึ กันมากกวา ทอ่ี ยคู าบเดียวกนั
เนือ่ งจากสมบตั ิของธาตุในตารางธาตมุ ีความสัมพันธกบั โครงสรางอะตอม โดยเฉพาะ
เวเลนซอิเลก็ ตรอน

● ธาตุในตารางธาตมุ ี 3 สถานะ คือ ของแขง็ ของเหลว และแกส
● ธาตโุ ลหะสว นใหญม สี ถานะเปน ของแขง็ เชน โซเดยี ม แคลเซยี ม อะลูมิเนยี ม
● ธาตใุ นหมู VIIIA มีสถานะเปน แกส ทั้งหมด
● ธาตทุ ม่ี ีสถานะเปนของเหลว ไดแก ซีเซยี ม ปรอท และโบรมนี เปนตน

The Periodic Table : Atomic Radius,
Ionization Energy and Electronegativity

3.1 สมบตั ิความเปนโลหะและอโลหะในตารางธาตุ คลก๊ิ ท่ภี าพเพ่อื ดรู ูปขยาย

● สมบตั ิของธาตุในตารางธาตเุ ปน ไปตามกฎพรี ิออดกิ (periodic law) คอื มีแนวโนม จากนอ ยไปมากหรอื มากไปนอ ย 16
เม่อื พิจารณาตามหมูและตามคาบ

● แนวโนมสมบตั คิ วามเปน โลหะและอโลหะ คือ ในคาบเดยี วกันธาตุดา นซายของตารางธาตจุ ะมีความเปน โลหะมาก
ที่สดุ และธาตุดา นขวาจะมีความเปนอโลหะมากท่สี ุด สว นในหมเู ดียวกนั ธาตดุ า นบนจะมีความเปน โลหะนอยท่ีสดุ
และธาตุดานลางมคี วามเปน อโลหะนอยที่สุด

● แนวโนม สมบัตกิ ารนําไฟฟา และความรอ นของธาตขุ ้ึนอยูกับสมบัติความเปนโลหะโดยธาตุท่มี คี วามเปน โลหะมากจะ
นาํ ไฟฟา และความรอนไดด ี

● แนวโนมสมบัติความเปน กรด-เบสของสารประกอบของธาตจุ ะพิจารณาทีส่ ารประกอบคลอไรดและสารประกอบ
ออกไซดข องธาตุ คอื สารประกอบคลอไรดของโลหะมสี มบัตเิ ปน กลาง สวนของอโลหะมสี มบตั เิ ปน กรด โดยมคี วาม
เปนกรดเพม่ิ ขึ้นจากซา ยไปขวาและจากลา งข้ึนบน สารประกอบออกไซดข องโลหะมีสมบัตเิ ปน เบส โดยมคี วามเปน
เบสเพิม่ ข้ึนจากขวาไปซายและจากบนลงลาง สว นของอโลหะมสี มบตั ิเปน กรด โดยมีความเปนกรดเพ่ิมขน้ึ จากซา ย
ไปขวาและจากลา งขนึ้ บน

● แนวโนม ความวองไวของการเกิดปฏกิ ิริยาของธาตุ คอื โลหะหมู IA วองไวกวาหมู IIA และ IIIA และอโลหะหมู VIIA
วอ งไวกวา หมู VIA และ VA

3.2 สมบตั กิ ารนําไฟฟาและความรอ น

สมบตั กิ ารนําไฟฟา และความรอนของธาตขุ น้ึ อยกู ับสมบตั คิ วามเปน โลหะ โดยธาตุทีม่ ีความเปนโลหะมากจะนาํ ไฟฟา และนาํ ความ
รอนไดด ี แตถาเปน อโลหะ สวนใหญจ ะไมนาํ ไฟฟา หรือเปน ฉนวนไฟฟา ยกเวนธาตคุ ารบอนท่อี ยใู นรปู ของแกรไฟต (graphite)

Conductors & Non-Conductors | Properties Conductive Polymers แกรไฟต (graphite) และโครงสรา งโมเลกุลของแกรไฟต (graphite)
of Matter | Chemistry | FuseSchool
17

3.3 สมบตั คิ วามเปน กรด-เบสของสารประกอบของธาตุ
สมบตั ิความเปนกรด-เบสของสารประกอบของธาตจุ ะพิจารณาจากสารประกอบคลอไรดและสารประกอบออกไซดข องธาตุ ดงั น้ี
18

19

3.4 ความวอ งไวของการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของธาตุ

สรปุ เกยี่ วกบั ความวองไวในการใหห รือรบั อิเล็กตรอน หรอื ความวองไวของการเกิดปฏิกริ ยิ าของธาตุ ไดด ังน้ี

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

8 Lesser-Known, Useful 34
Elements

4. ธาตุและสารประกอบของธาตเุ รพรเี ซนเททีฟและแทรนซชิ ันในสิ่งมีชวี ิตและสิง่ แวดลอ ม

● ธาตุและสารประกอบของธาตุเรพรเี ซนเททฟี และแทรนซิชันจะพบในสิ่งมีชีวิตในรปู ของสารประกอบ
● ในส่ิงแวดลอ มอาจพบในรปู ของธาตุอสิ ระหรอื สารประกอบ
● ธาตทุ ง้ั 2 กลุมนีม้ ปี ระโยชนในกระบวนการดํารงชวี ิต และนาํ ไปใชใ นดานตา ง ๆ เชน การกอ สรา ง อตุ สาหกรรม การเกษตร

การแพทย และอาหาร
● ถาใชไ มถ ูกตอ งหรอื ใชใ นปริมาณท่มี ากเกินไปอาจกอ ใหเ กดิ ผลกระทบทีม่ ีตอส่งิ มชี วี ติ และสง่ิ แวดลอมได

35

4.1 ธาตแุ ละสารประกอบเรพรีเซนเททฟี ในสง่ิ มีชวี ิตและส่งิ แวดลอม

Calcium - Periodic Table of Videos

Reaction of Calcium and Water
36

Aluminium - The Material That
Changed The World

HOW IT'S MADE: Aluminum

Aluminium (or Aluminum) -
Periodic Table of Videos

37

Silicon - The Smartest Element on
Earth!

Silicon - Periodic Table of Videos
38

Nitrogen - Periodic Table of Videos

The Nitrogen Cycle

How Is Nitrogen Used

39

Phosphorus - An Element, That
IGNITES Everything AROUND IT!

Phosphorus - Periodic Table of Videos

40

Oxygen - The MOST ABUNDANT
Element On EARTH!

Oxygen - Periodic Table of
Videos

How Is Oxygen Used

41

4.2 ธาตุและสารประกอบแทรนซชิ ันในส่งิ มีชีวิตและส่งิ แวดลอม 42

ธาตุและสารประกอบแทรนซิชันหลายชนิดมคี วามสําคญั ตอ การดํารงชวี ิตของส่งิ มีชวี ติ เชน
เหล็ก (Fe) โคบอลต (Co) สังกะสี (Zn) โครเมยี ม (Cr) และคอปเปอร (Cu) นอกจากนี้
มนษุ ยยังนําสารประกอบของธาตแุ ทรนซิชนั หลายชนดิ มาใชป ระโยชนเ พ่ือการดํารงชวี ติ
อยางมคี ณุ ภาพ สะดวกสบาย จงึ จาํ เปนตอ งศึกษาประโยชนข องธาตุ
แทรนซิชนั ที่มตี อ สิง่ มชี วี ิตและส่งิ แวดลอม ดงั ตวั อยา ง

Iron - THE MOST NEEDED METAL
ON EARTH!

Iron - Periodic Table of Videos

Copper - Periodic Table of Videos Properties of Copper

43

Zinc - A METAL WHICH GIVES
MANHOOD!
Zinc - Periodic Table of Videos

44

Chromium - The HARDEST Chromium - Periodic Table of
METAL ON EARTH! Videos

45

Cobalt - A METAL FROM CAT'S
LITTER!
Cobalt - Periodic Table of
Videos

46

4.3 ผลกระทบของสารประกอบของธาตุเรพรเี ซนเททีฟและธาตแุ ทรนซชิ ัน

ธาตุเรพรเี ซนเททีฟและธาตแุ ทรนซชิ นั มสี มบัติบางประการที่แตกตา งกนั และสามารถนําไปใชป ระโยชนใ นดานตา ง ๆ ไดอ ยางหลากหลาย แตก ารนาํ ธาตไุ ปใชค วรคาํ นึงถงึ
ผลกระทบที่มตี อส่งิ มีชีวิตและสง่ิ แวดลอ ม ศกึ ษาผลกระทบของสารประกอบของธาตุเรพรเี ซนเททีฟและธาตุแทรนซิชัน ดังน้ี

47

48

พษิ ของสารปรอท . . .โรคมินามาตะ
(Minamata)

49

จบการนาํ เสนอบทท่ี 4

50