3.2 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่
ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA
ธาตุหมู่ IA
ธาตุหมู่ IA เรียกว่า โลหะแอลคาไล(alkali metals) มี 6 ธาตุ คือ ลิเทียม(Li) โซเดียม (Na) โพแทสเซียม (K) รูบิเดียม (Rb) ซีเซียม (Cs) และแฟรนเซียม (Fr)
ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA
ธาตุหมู่ IA
ธาตุหมู่ IA เรียกว่า โลหะแอลคาไล(alkali metals) มี 6 ธาตุ คือ ลิเทียม(Li) โซเดียม (Na) โพแทสเซียม (K) รูบิเดียม (Rb) ซีเซียม (Cs) และแฟรนเซียม (Fr)
สมบัติที่สำคัญของธาตุหมู่ IA มีดังนี้
1. ธาตุหมู่ IA ทุกชนิดเป็นของแข็งเนื้ออ่อน สามารถใช้มัดตัดได้ นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี
2. ธาตุหมู่ IA ทุกชนิดเป็นโลหะและมีความเป็นโลหะมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน
3. มีความหนาแน่นต่ำ(Li , Na และ K มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ)
4. มีขนาดอะตอมใหญ่ที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน
5. มีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 (IE1) และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) ต่ำ และเมื่อ
เปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกันจะมีค่าต่ำสุด แสดงว่าเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายที่สุด
6. เป็นโลหะที่เสียอิเล็กตรอนได้ง่ายที่สุด (ตัวรีดิวซ์ที่ดีที่สุด) เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน
7. ธาตุหมู่ IA เมื่อรวมตัวกับโลหะได้สารประกอบไอออนิก และในสารประกอบไอออนิกธาตุหมู่ IA มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +1 เพราะให้ 1 อิเล็กตรอนแก่อโลหะ
8. ธาตุหมู่ IA เป็นโลหะที่ว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามาก เช่น ธาตุหมู่ IA สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำและอโลหะหลายชนิด
ตารางแสดงสมบัติบางประการของโลหะหมู่ IA
สมบัติ
|
Li
|
Na
|
K
|
Rb
|
Cs
|
เลขอะตอม
การจัดอิเล็กตรอน การจัดอิเล็กตรอนในระดับ พลังงานย่อย มวลอะตอม รัศมีอะตอมในโลหะ รัศมีไอออน ปริมาณของอะตอม |
3
2 1 [He] 2s1 6.939 152 60 13.1 |
11
2 8 1 [Ne] 3s1 22.898 186 95 23.7 |
19
2 8 8 1 [Ar] 4s1 39.102 227 133 45.5 |
37
2 8 18 8 1 [Kr] 5s1 85.47 248 148 55.8 |
55
2 8 18 18 8 1 [Xe] 6s1 132.905 265 169 71 |
สรุปเข้มเคมีพื้นฐานและเพิ่มเติม
สมบัติ
|
Li
|
Na
|
K
|
Rb
|
Cs
|
จุดหลอมเหลว
จุดเดือด ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ พลังงานไฮเดรชัน ความหนาแน่น อิเล็กโทรเนกาติวิตี พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ปริมาณในธรรมชาติ |
180
1,317 2.89 135 -498 0.53 0.98 526 65 |
97.8
892 2.6 98 -393 0.97 0.93 502 28,300 |
64
774 2.32 79 -310 0.86 0.82 425 25,900 |
39
688 2.3 76 -284 1.53 0.82 409 310 |
28.5
690 2.1 68 -251 1.87 0.79 382 7 |
ข้อควรทราบ
การทำปฏิกิริยากับน้ำของโลหะหมู่
IA
สามารถเขียนเป็นสมการทั่วไป
ได้ดังนี้
2M(s)+2H2O(l) → 2MOH(aq)+H2(g) (เบส) หรือ 2M(s)+2H2O(l) → 2M2+(aq)+2OH-(aq)+H2(g) (เบส)
2M(s)+2H2O(l) → 2MOH(aq)+H2(g) (เบส) หรือ 2M(s)+2H2O(l) → 2M2+(aq)+2OH-(aq)+H2(g) (เบส)
เมื่อ M
คือโลหะหมู่
IA
เนื่องจากโลหะหมู่
IA
ทุกชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วเกิดเบส
(alkali
) ขึ้น จึงเรียกโลหะหมู่ IA
ว่าโลหะแอลคาไล
ธาตุหมู่ IA มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาจึงไม่พบในรูปของธาตุอิสระแต่จะพบในรูปของสารประกอบต่าง ๆ มากมาย เช่น LiCl, NaCl, KCl, NaNO3 , KNO3 , NaHCO3 เป็นต้น
สารประกอบของธาตุหมู่ IA ที่พบมากที่สุด คือ สารประกอบของธาตุโซเดียม เช่น เกลือโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ในน้ำทะเล
1. สารประกอบของโลหะหมู่ IA ละลายน้ำได้ดี
สารประกอบออกไซด์ ซัลไฟด์ และไฮไดรด์ของธาตุหมู่ IA เมื่อละลายน้ำเป็นสารละลายที่มี
สมบัติเป็นเบส
Na และ K ใช้ถ่ายเทความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู เพราะนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดีรวมทั้งราคาไม่แพงCs ใช้ทำโฟโตเซลล์สำหรับเปลี่ยนสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
Na ใช้บรรจุในท่อพอลิเอทิลีน สำหรับใช้แทนสายเคเบิล และ เพราะโลหะโซเดียมมีน้ำหนักเบา
ราคาถูกกว่า และประสิทธิภาพดีกว่าสารประกอบ ใช้ในการปรุงอาหาร ถนอมอาหาร
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IIA
ธาตุหมู่ IIA
ธาตุหมู่ IIA เรียกว่า โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (allaline earth metals) มี 6 ธาตุ คือ เบริลเลียม( Be) แมกนีเซียม (Mg) แคลเซียม(Ca) สทรอนเซียม (Sr) แบเรียม(Ba) และเรเดียม(Ra)
สมบัติที่สำคัญของธาตุหมู่ IIA มีดังนี้
1. ทุกธาตุเป็นของแข็ง
และมีความแข็งมากกว่าธาตุหมู่ IA เพราะมีความหนาแน่นมากกว่าธาตุหมู่ IA
2. ทุกธาตุเป็นโลหะ
แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าหมู่ IA เมื่อเปรียบเทียบในคาบเดียวกัน
3. นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี
แต่ไม่เท่ากับธาตุหมู่ IA ในคาบเดียวกัน
4. มีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 อิเล็กโทรเนกาติวิตี
และค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนต่ำ แต่สูงกว่าธาตุหมู่ IA ในคาบเดียวกัน
5. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าธาตุหมู่
IA ในคาบเดียวกันเพราะมีพันธะฏลหะที่แข็งแรงกว่า
6. เสียอิเล็กตรอนได้ง่ายทั้งในสภาวะแก๊สและในสารละลาย
แต่ไม่ดีเท่ากับธาตุหมู่IA ในคาบเดียวกัน
7. ธาตุหมู่ IIA เมื่อรวมตัวอโลหะได้สารประกอบไอออนิกซึ่งธาตุหมู่
IIA มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +2 เท่านั้น เพราะให้ 2 อิเล็กตรอนแก่อโลหะ
8. เนื่องจากธาตุหมู่นี้จัดเป็นธาตุที่ว่องไว
และความว่องไวเพิ่มขึ้นเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น ธาตุหมู่นี้ จึงทำปฏิกิริยากับน้ำและสารอื่นได้หลายชนิด
ตารางแสดงสมบัติบางประการของโลหะหมู่ IIA
สมบัติ
|
Be
|
Mg
|
Ca
|
Sr
|
Ba
|
เลขอะตอม
การจัดอิเล็กตรอน การจัดอิเล็กตรอนในระดัพลังงานย่อย มวลอะตอม รัศมีอะตอมในโลหะ (pm) รัศมีไอออน (pm) ปริมาณของอะตอม ( จุดหลอมเหลว จุดเดือด ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ พลังงานไฮเดรชัน ความหนาแน่น อิเล็กโทรเนกาติวิตี พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ปริมาณในธรรมชาติ |
4
2 2 [He]2s2 9.012 112 31 4.9 1,280 2,970 9.8 310 -1,455 1.85 1.57 906 6 |
12
2 8 2 [Ne]3s2 24.312 160 65 14 651 1,107 9.0 132 -1,900 1.74 1.31 744 20,900 |
20
2 8 8 2 [Ar]4s2 40.08 197 99 26 845 1,487 8.7 161 -1,565 1.54 1.00 596 36,300 |
38
2 8 18 8 2 [Kr]5s2 87.62 215 113 33.7 789 1,334 8.7 141 -1,415 2.6 0395 556 150 |
56
2 8 18 18 8 2 [Xe]6s2 137.34 222 135 39.3 725 1,140 7.7 149 -1,275 3.5 0.89 509 430 |
สารประกอบของธาตุหมู่ IIA
ธาตุหมู่ IIA มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยา
(แต่น้อยกว่าหมู่ IA ) จึงไม่พบในรูปของธาตุอิสระแต่จะพบในรูปของสารประกอบต่าง ๆ
มากมาย เช่น CaCO3 , MgCl2 , MgCO3 , Ca(NO3) ,
CaS , CaHPO4 เป็นต้น
สมบัติบางประการของสารประกอบของธาตุหมู่ IIA มีดังนี้
1. สารประกอบของธาตุหมู่ IIA เป็นสารประกอบไอออนิก
ยกเว้นสารประกอบของ Be เช่น BeCl2 เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ เนื่องจากBe มี IE และ EN ค่อนข้างสูงจึงเสียอิเล็กตรอนได้ยากกว่า ธาตุอื่นในหมู่เดียวกัน
2. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงเนื่องจากมีพันธะไอออนิก
3. เมื่อหลอมเหลวหรือละลายน้ำสามารถนำไฟฟ้าได้
4. สารประกอบคลอไรด์ของธาตุหมู่ IIA เมื่อละลายน้ำเป็นสารละลายที่มีสมบัติเป็นกลาง
(ยกเว้นเป็นกรด) ส่วนสารประกอบออกไซด์ ซัลไฟด์
และไฮไดรด์ของธาตุหมู่ IIA เมื่อละลาน้ำเป็นสารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส
ประโยชน์ของธาตุหมู่ IIA
- Mgใช้ทำไส้หลอดไฟแฟลชสำหรับถ่ายรูป
- โลหะผสมระหว่าง Mg กับ Al ใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องบินเพราะน้ำหนักเบา
- โลหะผสมระหว่าง Be กับ Cu ใช้ทำส่วนประกอบของเรือเดินทะเลเพราะมีความทนทานต่อน้ำ
ทะเล
- สารประกอบ CaSO4 ใช้ทำแผ่นวัสดุกันความร้อนที่เรียกว่า
ยิปซัมบอร์ด
- สารประกอบ Sr(NO3)2 , SrCO3 ใช้ทำพลุและดอกไม้ไฟสีแดง
- สารประกอบ Ba(NO3) 2ใช้ทำพลุและดอกไม้ไฟสีเขียว
- สารประกอบ Mg(OH)2ใช้เป็นส่วนผสมของยาสีฟันและใช้เป็นยาลดกรดในกระเพาะอาหาร
ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA
ธาตุหมู่ VIIA เรียกว่า ธาตุแฮโลเจน(halogen) มี
5 ธาตุ คือ ฟลูออรีน(F)
คลอรีน(Cl)
โบรมีน (Br)ไอโอดีน (I) และแอสทาทีน (At)
สมบัติที่สำคัญของธาตุหมู่ VIIA มีดังนี้
1. เป็นธาตุโมเลกุลอะตอมคู่ (diatomic molecule) ทุกธาตุ
2. ที่อุณหภูมิห้องธาตุในหมู่นี้จะมี 3 สถานะและเป็นพิษ
- F2เป็นแก๊สสีเหลืองอ่อน
- Cl2เป็นแก๊สสีเขียวอ่อน มีกลิ่นฉุนแสบจมูก
- Br2 เป็นของเหลวสีน้ำตาลแก่ มีความดันไอสูง
ระเหยง่าย
- At2 เป็นของแข็งและเป็นธาตุกัมมันตรังสี
3. ไม่นำความร้อน ไม่นำไฟฟ้า
และไม่ละลายน้ำเพราะเป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ที่ไม่มีขั้ว
4. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ
5. เป็นธาตุที่มีค่า EN สูงสุดในหมู่เดียวกัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น