ธาตุและสารประกอบ

ธาตุและสารประกอบ

Part 1 Element

ธาตุ (Element) หมายถึง สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวมีองค์ประกอบเพียงอย่างเดียว มีสมบัติเฉพาะตัวและจุดเดือดจุดหลอมเหลว คงที่

ตารางธาตุ

ตารางธาตุ (Periodic table) คือ ตารางที่ใช้แสดงรายชื่อธาตุเคมี คิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีตรี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) ในปี พ.ศ. 2412 จากการสังเกตว่า เมื่อนำธาตุที่รู้จักมาวางเรียงตามลำดับเลขอะตอม จะพบว่าคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างคล้ายกัน สามารถจำแนกเป็นกลุ่มๆ ได้ทำให้เกิดรูปแบบตารางธาตุ และพัฒนาต่อเนื่องมาจนเป็นอย่างที่เห็น ตารางธาตุเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนการสอนวิชาเคมีด้วย

ประวัติศาสตร์ของตารางธาตุ

เริ่มต้นจาก จอห์น นิวแลนด์ส ได้พยายามเรียงธาตุตามมวลอะตอม แต่เขากลับทำให้ธาตุที่มีสมบัติต่างกันมาอยู่ในหมู่เดียวกัน นักเคมีส่วนมากจึงไม่ยอมรับตารางธาตุของนิวแลนด์ส ต่อมา ดมีตรี เมนเดเลเยฟ จึงได้พัฒนาโดยพยายามเรียงให้ธาตุที่มีสมบัติเหมือนกันอยู่ในหมู่เดียวกัน และเว้นช่องว่างไว้สำหรับธาตุที่ยังไม่ค้นพบ พร้อมกันนั้นเขายังได้ทำนายสมบัติของธาตุใหม่ไว้ด้วย โดยใช้คำว่า เอคา (Eka) นำหน้าชื่อธาตุที่อยู่ด้านบนของธาตุที่ยังว่างอยู่นั้น เช่น เอคา-อะลูมิเนียม (ต่อมาคือธาตุแกลเลียม) เอคา-ซิลิคอน (ต่อมาคือธาตุเจอร์เมเนียม) แต่นักเคมีบางคนในยุคนั้นยังไม่แน่ใจ เนื่องจากว่าเขาได้สลับที่ธาตุบางธาตุโดยเอาธาตุที่มีมวลอะตอมมากกว่ามาไว้หน้าธาตุที่มีมวลอะตอมน้อยกว่า ดมีตรีได้อธิบายว่า เขาต้องการให้ธาตุที่มีสมบัติเดียวกันอยู่ในหมู่เดียวกัน เมื่อดมีตรีสามารถทำนายสมบัติของธาตุได้อย่างแม่นยำ และตารางธาตุของเขาไม่มีข้อน่าสงสัย ตารางธาตุของดมีตรีก็ได้รับความนิยมจากนักเคมีในสมัยนั้นจนถึงยุคปัจจุบัน

ชื่อธาตุแบ่งตามหมู่

  • หมู่ 1A ลิเทียม (Lithium) โซเดียม (Sodium – Natrium) โพแทสเซียม (Potassium – Kalium) รูบิเดียม (Rubidium) ซีเซียม (Cesium) แฟรนเซียม (Francium)
  • หมู่ 2A เบริลเลียม (Beryllium) แมกนีเซียม (Magnesium) แคลเซียม (Calcium) สตรอนเชียม (Strontium) แบเรียม (Barium) เรเดียม (Radium)
  • หมู่ 3A โบรอน (Boron) อะลูมิเนียม (Aluminum) แกลเลียม (Gallium) อินเดียม (Indium) แทลเลียม (Thallium)
  • หมู่ 4A คาร์บอน (Carbon) ซิลิกอน (Silicon) เจอร์เมเนียม (Germanium) ดีบุก (Tin – Stannum) ตะกั่ว (Lead – Plumbum)
  • หมู่ 5A ไนโตรเจน (Nitrogen) ฟอสฟอรัส (Phosphorous) อะซินิค (สารหนู) (Arsenic) พลวง (Antimony – Stibium) บิสมัท (Bismuth)
  • หมู่ 6A ออกซิเจน (Oxygen) ซัลเฟอร์ (กำมะถัน) (Sulfur) ซีลีเนียม (Selenium) เทลลูเรียม (Tellurium) พอโลเนียม (Polonium)
  • หมู่ 7A ฟลูออรีน (Fluorine) คลอรีน (Chlorine) โบรมีน (Bromine) ไอโอดีน (Iodine) แอสทาทีน (Astatine)
  • หมู่ 8A ฮีเลียม (Helium) นีออน (Neon) อาร์กอน (Argon) คริปตอน (Krypton) ซีนอน (Xenon) เรดอน (Radon)

ยกเว้น ไฮโดรเจน เพราะยังถกเถียงกันอยู่ว่าจะจัดลงไปที่หมู่ 1 หรือ 7 ดี เพราะคุณสมบัติเป็นกึ่ง ๆ กัน ระหว่าง 1A กับ 7A และธาตุประเภททรานซิชัน

แหล่งกำเนิดของธาตุในจักรวาล

1.ไฮโดรเจนและฮีเลียมเกิดเริ่มแรกในจักรวาลหลังบิกแบง

2.ธาตุตัวที่ 3 คือลิเทียม ถึงตัวที่ 26 คือ เหล็กเกิดจากภาวะอัดแน่นในดวงดาว

3.ธาตุตัวที่หนักกว่าเหล็กจนถึงยูเรเนียมเกิดจากดาวระเบิด หรือปรากฏการณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นในดาวฤกษ์ (กรณีหลังจะได้กัมมันตภาพรังสีเป็นส่วนมาก)

          อนุกรมเคมี

1. โลหะแอลคาไลน์ (Alkalimetal) เป็นอนุกรมเคมี ประกอบด้วยธาตุในหมู่ 1 ในตารางธาตุ ยกเว้นไฮโดรเจน โลหะแอลคาไลน์เป็นธาตุโลหะที่วาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง 1 อะตอมทำให้ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามาก จึงไม่พบธาตุในรูปอิสระตามธรรมชาติและทำปฏิกิริยากับน้ำได้รุนแรงมากได้ก๊าซ H2 เมื่อเป็นไอออนจะมีประจุ +1 สารประกอบเกลือละลายน้ำได้ดี เช่น KCl, NaCl นอกจากนี้ยังเป็นตัวนำความร้อนและตัวนำไฟฟ้าที่ดีมีอ่อนกว่าโลหะกลุ่มอื่นๆ

2. โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (Alkaline earth metal) เป็นอนุกรมเคมี ในตารางธาตุประกอบด้วยธาตุเคมี ในหมู่ที่ 2 โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท เป็นธาตุที่มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาสูง แต่น้อยกว่าโลหะหมู่ 1 มีความหนาแน่น, ความแข็ง, จุดเดือด และจุดหลอมเหลว สูงกว่าธาตุหมู่ 1 เป็นไอออนที่มีประจุ +2

3. โลหะแลนทาไนด์ (Lanthanide) เป็น อนุกรมเคมีของธาตุ ในตารางธาตุ จำนวน 15 ตัว ตั้งแต่ ธาตุแลนทานัมถึง ธาตุลูทีเตียม ชื่ออนุกรมมีที่มาจากชื่อธาตุแลนทานัม ซึ่งเป็นธาตุแรกในอนุกรม สิ่งที่น่าสนใจ ได้แก่ ธาตุทุกตัวในอนุกรมมีเลขอะตอมมาก และเป็นธาตุหายาก

4. โลหะแอกทิไนด์ (Actinide) เป็น อนุกรมเคมีของธาตุ ในตารางธาตุ จำนวน 15 ตัว ตั้งแต่ ธาตุแอกทิเนียม ถึง ธาตุลอว์เรนเซียม สิ่งที่น่าสนใจ ได้แก่ ชื่ออนุกรมมีที่มาจากชื่อธาตุแอกทิเนียม ซึ่งเป็นธาตุแรกในอนุกรมธาตุทุกตัวในอนุกรมมีเลขอะตอมสูง และเป็นธาตุหายาก ธาตุทุกตัวในอนุกรมแอกทิไนด์อยู่ใน บล็อก-f ยกเว้นลอว์เรนเซียมและธาตุทุกตัวในอนุกรมแอกทิไนด์เป็นธาตุกัมมันตรังสี มีเลขอะตอมสูง มีครึ่งชีวิตสั้น

5. โลหะทรานซิชัน (transition metal) มีการนิยามความหมายของโลหะทรานซิชันในอนุกรมเคมี 2
ประการดังนี้

  • ธาตุในบล็อก-ดี (d-block) ของตารางธาตุซึ่งประกอบด้วยสังกะสี (Zn) และสแคนเดียม (Sc) ซึ่งหมายรวมถึงธาตุทั้งหมดในตารางธาตุหมู่ที่ 3 ถึง 12
  • ธาตุในบล็อก-ดี (d-block) ทั้งหมดนี้จะมีอย่างน้อย 1 รูปแบบ ที่มี 1 ไอออน ที่อยู่ในวงโคจร-ดี (d shell of electrons)

โลหะทรานซิชันมีทั้งหมด 40 ตัว จะประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอมดังนี้ 21 ถึง 30,39 ถึง 48,71 ถึง 80, และ 103 ถึง 112 ชื่อ “ทรานซิชัน” มาจากตำแหน่งของมันในตารางธาตุทั้ง 4 คาบที่มันอยู่ ธาตุเหล่านี้จะแทนการเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนเข้าไปอยู่ในวงโคจร ดี ของอะตอม (atomic orbital) ด้วยเหตุนี้ โลหะทรานซิชันจึงมีความหมายถึงการส่งผ่าน (transition) ของธาตุหมู่ 2 และหมู่ 13

สมบัติของโลหะทรานซิชัน

  • โลหะทรานซิชันทุกธาตุจะเป็นโลหะแต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าธาตุหมู่ IA และ IIA
  • มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว
  • มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูงนำไฟฟ้าได้ดี ซึ่งในโลหะทรานซิชัน ธาตุที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ เงิน (คาบ 5) และรองลงมาคือ ทอง (คาบ 6)
  • นำความร้อนได้ดี ธาตุทรานซิชันทั้งหมดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ
  • 2 ยกเว้นธาตุโครเมียม และทองแดง ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 1
  • สารประกอบของธาตุเหล่านี้จะมีสีสัน มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 และอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ
  • ขนาดอะตอม จะมีขนาดไม่แตกต่างกันมากโดยที่ ในคาบเดียวกันจะเล็กจากซ้ายไปขวา
  • ในหมู่เดียวกันจะใหญ่จากบนลงล่าง
  • ธาตุเหล่านี้มีหลายออกซิเดชั่นสเตตส์ (oxidation states)
  • ธาตุเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysts) ที่ดี
  • ธาตุเหล่านี้มีสีฟ้า-เงินที่อุณหภูมิห้อง (ยกเว้นทองคำและทองแดง)
  • สารประกอบของธาตุเหล่านี้สามารถจำแนกโดยการวิเคราะห์ผลึก

6. โลหะหลังทรานซิชัน (post-transition metals) คือธาตุในอนุกรมเคมีของตารางธาตุที่อยู่ระหว่างธาตุกึ่งโลหะ(Metalloids) และธาตุโลหะทรานซิชัน (transition metals) มีประจุไฟฟ้าบวกมากกว่าโลหะแอลคาไลน์ (alkali metals) และ โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (alkaline earth metals) มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่าโลหะทรานซิชัน

7. กึ่งโลหะ (Metalloid) เป็นธาตุในอนุกรมเคมี ที่มีสมบัติทั้งทางเคมีและฟิสิกส์อยู่กึ่งกลางระหว่างโลหะและอโลหะ คุณสมบัติสำคัญที่ใช้จำแนกประเภทของธาตุเหล่านี้คือคุณสมบัติการนำไฟฟ้า

8. อโลหะ (Non-metal) คือ ธาตุที่มีคุณสมบัติต่างจากโลหะและธาตุกึ่งโลหะ ในด้านการแตกตัวของไอออน (ionization) และการดึงดูดระหว่างอะตอม (bonding properties) อโลหะทุกตัวจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ (highly electronegative) โดยการรับอิเล็กตรอน (valence electrons) จากอะตอมของธาตุอื่น โดยทั่วไป อโลหะมีสมบัติตรงข้ามกับโลหะ ได้แก่

  • ทางกายภาพ
    • อโลหะเป็น ฉนวนไฟฟ้า หรือ กึ่งตัวนำไฟฟ้า (ขณะที่ โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้า) ยกเว้น คาร์บอนในอันยรูป แกรไฟต์
    • อโลหะเป็น ฉนวนความร้อน
    • อโลหะมีจุดหลอมเหลวได้หลากหลาย กล่าวคีอมีหลายสถานะ (ขณะที่ โลหะส่วนใหญ่ ที่เป็นสารบริสุทธิ์ มีจุดหลอมเหลวสูง กล่าวคือเป็นของแข็ง ที่ STP ยกเว้น ปรอท)
    • ด้านชนิดและปริมาณ อโลหะ มีจำนวนชนิดน้อยกว่าคือเพียง 22 ชนิด (ขณะที่ โลหะมีมากกว่า 80 ชนิด) แต่สสารในโลกมีปริมาณธาตุองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นอโลหะ ทั้งเปลือกโลก, บรรยากาศ, พื้นน้ำ และ สิ่งมีชีวิต ล้วนมีธาตุองค์ประกอบเกือบทั้งหมดเป็นอโลหะ
    • ทางเคมี
      • อโลหะแตกตัวในสารละลาย ให้ประจุลบ
      • อโลหะมีคุณสมบัติความวาวและความด้านที่หลากหลาย (ขณะที่ โลหะบริสุทธิ์มีความวาวแบบโลหะ)
      • ในการทำปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน อโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี กล่าวคือทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน (ขณะที่โลหะเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี กล่าวคือทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอน)
      • ออกไซด์ของอโลหะ ส่วนใหญ่เป็นกรด
      • อโลหะส่วนมาก มีวาเลนซ์เพียง 2 อะตอม (diatomic) อโลหะที่เหลือ
        มีวาเลนซ์หลายอะตอม (polyatomic) อโลหะที่มีวาเลนซ์ 2 อะตอม ได้แก่

        • ไฮโดรเจน (hydrogen – H)
        • คาร์บอน (carbon – C)
        • ไนโตรเจน (nitrogen – N)
        • ออกซิเจน (oxygen – O)

9. แชลโคเจน (chalcogens)คือ อนุกรมเคมีของธาตุเคมีในหมู่ 16 ตารางธาตุ ซึ่งอยู่ในตระกูลธาตุเดียวกับออกซิเจน (oxygen family) มีอีกชื่อหนึ่งว่าหมู่ออกซิเจน

10. แฮโลเจน (halogens) คือ อนุกรมเคมีของกลุ่มธาตุในหมู่ 7 ของตารางธาตุ แฮโลเจน แปลว่า
สิ่งที่ทำให้เกิดเกลือ มาจากคำภาษากรีก 2 คำคือ halo แปลว่าเกลือ และ genแปลว่าสร้าง

11. แก๊สมีตระกูล (noble gases) หรือเรียกว่า แก๊สเฉี่อย (inert gases) คือ อนุกรมเคมีของกลุ่มธาตุเคมีในหมู่ 8 ของตารางธาตุ เดิมเข้าใจว่า ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุใด ต่อมา นีล บาร์เลตต์ พบว่าสามารถทำปฏิกิริยาเคมีได้บ้าง แต่ก็ทำปฏิกิริยาได้ยาก แก๊สมีตระกูลมีแรงแวนเดอร์วาลส์ (แรงดึงดูดระหว่างอะตอม) น้อยมาก จึงทำให้มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมากเช่นกัน ดังนั้นจึงมีสถานะเป็นแก๊ส

STP คืออะไร

STP หรือ Standard Temperature and Pressure (อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน) ในวิชาเคมี
หมายถึงสภาวะที่อุณหภูมิเท่ากับ 0 องศาเซลเซียส (273.15 เคลวิน) และความดันเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ (นิยามไว้เท่ากับ 101.325 กิโลพาสคัล) ซึ่งเท่ากับอุณหภูมิจุดเยือกแข็งของน้ำ และความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลโดยประมาณ

สมบัติโดยสรุปของโลหะ-อโลหะ

โลหะ

1.  ส่วนมากอยู่ในสถานะของแข็งยกเว้น ปรอท เป็นของเหลว  ณ อุณหภูมิปกติ

2.  ขัดเป็นมันวาว

3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

4.  นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโลหะจะนำไฟฟ้าได้น้อยลง

5.  ส่วนใหญ่มีความหนาแน่นสูง

6.  เหนียวดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นได้

7.  เคาะเสียงดังกังวาน

8. มีความโน้มเอียงที่จะเสียอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับอโลหะ

9. ส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดได้ก๊าซไฮโดรเจน 

10. เมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นเบส       

อโลหะ

1.  มีทั้งสถานะของแข็ง  ของเหลว และก๊าซ  ณ  อุณหภูมิปกติ

2.  ขัดไม่เป็นมันวาว

3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ

4.  เป็นฉนวนไฟฟ้า ยกเว้นแกรไฟต์

5.  มีความหนาแน่นต่ำ

6.  เปราะดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นไม่ได้ 

7.  เคาะไม่มีเสียงดังกังวาน

8. มีความโน้มเอียงที่จะรับอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับโลหะ

9.  ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด

10. เมื่อรวมตัวกับก๊าซออกซิเจนจะได้สรประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นกรด

สำหรับธาตุที่เป็นกึ่งโลหะ  จะมีสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะและอโลหะ  เช่น
นำไฟฟ้าได้เล็กน้อยที่ภาวะปกติเมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  เป็นต้น

ตารางที่ 1 เปรียบเทียบสมบัติโดยทั่วไปของโลหะ และอโลหะ

สมบัติของธาตุ โลหะ อโลหะ
สถานะ ของแข็ง มีทั้งสามสถานะ
ความเป็นมันวาว เป็นมันวาว ไม่เป็นมันวาว
ความเหนียว – เปราะ เหนียว เปราะ
นำไฟฟ้า – ความร้อน นำ ไม่นำ
ช่วง mp. ถึง
bp.
กว้าง แคบ
จุดเดือด จุดหลอมเหลว สูง ต่ำ
เคาะ กังวาน ไม่กังวาน

หลักการเขียนสัญลักษณ์ของธาตุ

เนื่องจากธาตุมีอยู่หลายชนิด จอห์น ดอลตัน จึงเสนอให้มีการใช้รูปภาพเป็นสัญลักษณ์แทนชื่อธาตุในปีพ.ศ.  2361  นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ จาคอบ เบอร์ซีเลียส (Jacob  Berzlius) เห็นว่าได้มีการค้นพบธาตุใหม่ ๆ เป็นจำนวนมาก  การใช้รูปภาพไม่สะดวก จึงเสนอให้ใช้ตัวอักษรแทนชื่อธาตุ เพื่อให้สะดวกและมีความเป็นสากลมากขึ้นควรใช้อักษรตัวต้นในภาษาอังกฤษหรือละตินเป็นสัญลักษณ์แทนอะตอมของธาตุ เพื่อไม่ให้สัญลักษณ์ซ้ำกันให้ใช้อักษรตัวรองหรือตัวถัดไปควบกับอักษรตัวต้นโดยเขียนตัวพิมพ์ใหญ่สำหรับอักษรตัวต้น และใช้อักษรตัวเล็กสำหรับตัวรอง

ตารางที่ 2 แสดงชื่อธาตุและสัญลักษณ์ของธาตุบางชนิด

ชื่อธาตุ

ชื่อในภาษาอังกฤษ

ชื่อในภาษาละติน

สัญลักษณ์

เหล็ก

ตะกั่ว

ทองแดง

เงิน

ดีบุก

ปรอท

อลูมิเนียม

ทองคำ

สังกะสี

พลวง

สารหนู

แมงกานีส

โซเดียม

โพแทสเซียม

แคลเซียม

คาร์บอน

ไนโตรเจน

ออกซิเจน

ไฮโดรเจน

คลอรีน

กำมะถัน

ฟอสฟอรัส

ไอโอดีน

ซิลิกอน

Iron

Lead

Copper

Silver

Tin

Mercury

Aluminum

Gold

Zinc

Antimony

Arsenic

Manganese

Sodium

Potassium

Calcium

Carbon

Nitrogen

Oxygen

Hydrogen

Chlorine

Sulfur

Phosphorus

Iodine

Silicon

Ferrum

Plumbum

Cuprum

Argentum

Stannum

Hydragyrum

-

Aurum

-

-

-

-

Natrium

Kalium

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Fe

Pb

Cu

Ag

Sn

Hg

Al

Au

Zn

Sb

As

Mn

Na

K

Ca

C

N

O

H

Cl

S

P

I

Si

ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุที่สามารถปล่อยรังสีที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี ส่วนปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี รังสีที่แผ่ออกมาจากสารกัมมันตรังสี อาจเป็นรังสีแอลฟา บีตา หรือแกมมา ซึ่งมีสมบัติต่าง ๆ กันดังนี้

  • รังสีแอลฟา ความสามารถทะลุทะลวงได้ต่ำ เพียงแผ่นกระดาษหนา แผ่นโลหะที่มีความหนาเท่ากับแผ่นอะลูมิเนียมบางๆ
  • รังสีบีตา มีความสามารถทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีแอลฟา 100 เท่า สามารถทะลุอะลูมิเนียมที่มีความหนา 1 เซนติเมตร หรืออากาศที่มีความหนาประมาณ 1 สามารถป้องกันการทะลุทะลวงของรังสีบีตาได้
  • รังสีแกมมา มีสมบัติเหมือนกันกับรังสรเอกซ์ (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูง) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับแสง มีกำลังทะลุทะลวงได้มากกว่า รังสีบีตา 100 เท่า

ประโยชน์บางประการของสารกัมมันตรังสี

1. คาร์บอน- 14             ประโยชน์ ช่วยหาอายุของโบราณวัตถุ

2. โคบอลท์-60            ประโยชน์ รักษาโรคมะเร็ง

3. ทองคำ-198            ประโยชน์ วินิจฉัยตับ

4. ไอโอดีน-125           ประโยชน์ หาปริมาณเลือด

5. ไอโอดีน-131           ประโยชน์ วินิจฉัยอวัยวะ

6. ฟอสฟอรัส–32         ประโยชน์ รักษาโรคมะเร็ง

7. โพแทสเซียม–40       ประโยชน์ หาอายุหิน

8. ยูเรเนียม–235          ประโยชน์ ให้พลังงาน

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม เช่น การใช้ถนอมอาหาร วิเคราะห์ดิน เพื่อจำแนกพื้นที่เพาะปลุกให้เหมาะสมกับชนิดของพืช ศึกษาเกี่ยวกับการผลิตไข่ และน้ำนมสัตว์ ช่วยกำจัดแมลงและการกลายพันธุ์ของพืช

1. การใช้รังสี รังสีที่นำมาใช้ถนอมอาหาร คือ รังสีแกมมา ซึ่งเป็นรังสีที่มีกำลังทะลุทะลวงสูงเป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้จากธาตุกัมมันตรังสี เช่น โคบอลต์- 60 เนื่องจากรังสีมีกำลังทะลุทะลวงสูง ห้ามใช้ปริมาณรังสีขนาดพอเหมาะจะสามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์ รวมทั้งเอนไซม์ในอาหารด้วย และไม่มีผลกระทบต่อผู้บริโภคโดยไม่มีพิษตกค้าง ผลผลิตทางการเกษตรที่นำไปอาบรังสี ได้แก่ หัวหอมเล็ก หัวหอมใหญ่ แอปเปิล มันฝรั่ง ผลไม้หลายชนิด ขนาดของรังสีที่ใช้อาบ มีหน่วย เรียกว่า แรด์ (rad) หรือ เกร์ย โดยกำหนดว่า

1 แรด์ เท่ากับพลังงาน 100 เฮิร์ต ที่ถ่ายโอนให้กับวัตถุ 1 กรัม

100 แรด์ เท่ากับ 1 เกรย์

1000 เกรย์ เท่ากับ 1 กิโลเกรย์

การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรม

ใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตรวจสอบรอยเชื่อมของโลหะ การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ การจัดความหนาของกระดาษการวัดปริมาณซัลเฟอร์ในปิโตรเลียม เป็นต้น

การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี และสำคัญของส่วนที่ถูกกัมมันตภาพรังสีต่อการดำรงชีวิต ผู้ที่จะนำกัมมันตภาพรังสีไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าในการแพทย์ ทางการเกษตรทางอุตสาหกรรม ตลอดจนค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ จะต้องมีความรู้ทางด้านกัมมันตรังสี เป็นอย่างดี รู้จักวิธีใช้ที่ปลอดภัย และวิธีป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีเหล่านั้นด้วย

จะเห็นได้ว่าการแผ่รังสีจะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้ หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุ มีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน โดยมวลจำนวนหนึ่งของธาตุ จะลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของมันที่มีอยู่เดิม เมื่อเวลาผ่านไป เรียกว่า ครึ่งชีวิตของธาตุ ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้

รังสีที่ทำให้เกิดการแตกของประจุ ( Ionizing Radiation )

  • รังสีแอลฟา อะตอมใหม่จะมี เลขอะตอมลดลง 2 เลขมวลลดลง 4 อนุภาคแอลฟา
    มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำเพียงแค่กระดาษ อากาศที่หนาประมาณ 2- 3 cm น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร หรือโลหะบางๆ ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้
  • รังสีของอนุภาคโพซิตรอน มีสมบัติเช่นเดียวกับอนุภาคบีตาต่างกันที่โพซิตรอนมีประจุบวกและไม่เสถียรการแผ่รังสีของอนุภาคโพซิตรอนนิวเคลียสจะมีจำนวนโปรตอนมากกว่านิวตรอน
    เมื่อเทียบจากไอโซโทปที่เสถียรของธาตุเดียวกัน
  • รังสีเบต้า มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน คือ ประจุเป็น –1 มวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน
    มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่าและมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
  • รังสีแกมมา เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง ไม่มีประจุ ไม่มีมวล เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง

ประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์

การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ

1. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี คือ ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb)

2. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรง นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

1. ทำเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ทำโรงงานไฟฟ้าพลังงานปรมาณู และเรือดำน้ำปรมาณู

2. ใช้สร้างธาตุใหม่หลังยูเรเนียม สร้างขึ้นโดยยิ่งนิวเคลียสของธาตุหนักด้วยอนุภาคแอลฟา หรือด้วยนิวเคลียสอื่นๆ ที่ค่อนข้างหนัก และมีพลังงานสูง

3. ใช้ศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมี เช่น การเกิดปฏิกิริยาของเอสเทอร์

4. ใช้ในการหาปริมาณวิเคราะห์

5. ใช้ในการหาอายุของซากสิ่งมีชีวิต (C – 14)

6. การรักษาโรค เช่น มะเร็ง (Ra – 226)

7. ใช้ในการถนอมอาหารให้อยู่ได้นานๆ ( Co-60)

8. ใช้ ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช และปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ (P – 32)

โทษของธาตุกัมมันตรังสี

ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้
ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่า
โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์ เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก
ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี
โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว
ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้

ตารางที่ 3 แสดงธาตุและไอโซโทป

ธาตุ/ไอโซโทป ครึ่งชีวิต แบบการสลายตัว ประโยชน์
Tc -99 6 ชั่วโมง - -
C-14 5,760 ปี เบต้า หาอายุวัตถุโบราณ
Co-60 5.26 ปี แกมมา รักษามะเร็ง
Au-198 2.7 วัน เบต้า แกมมา วินิจฉัยตับ
I-125 60 วัน แกมมา หาปริมาณเลือด
I-131 8.07 วัน เบตา แกมมา วินิจฉัยอวัยวะ
P-32 14.3 วัน เบต้า รักษามะเร็ง
Pu-239 24,000 ปี อัลฟา แกมมา พลังงาน

ตารางที่ 4 แสดงปริมาณและผลของรังสี

ปริมาณรังสีที่รับ ผลของรังสีที่ได้รับต่อสุขภาพ
4 มิลลิเร็ม เดินทางไปกลับด้วยเครื่องบิน
นิวยอร์ค-ลอนดอน
20 มิลลิเร็ม x -ray ปอด 1 ครั้ง
30-50 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านไม้
50-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านอิฐ
70-100 มิลลิเร็ม/ต่อปี อยู่ในบ้านปูน(คอนกรีต)
170 มิลลิเร็ม/ต่อปี ตายด้วยโรคมะเร็ง
1 ใน 250,000 คน
500 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับประชาชน
ทั่ว ๆไป
5000 มิลลิเร็ม/ต่อปี ค่ามาตรฐานที่นานาชาติยอมรับได้สำหรับเจ้าหน้าที่ใน
อุตสาหกรรมนิวเคลียร์
25 เร็ม มีเลือดขาวต่ำกว่าปกติเล็กน้อย
50 เร็ม เกิดมีรอยแผลของผิวหนัง
เม็ดเลือดขาวต่ำชัดเจนขึ้น
100 เร็ม คลื่นไส้อาเจียนผมร่วงมีอัตราการเสี่ยงต่อโรคมะเร็งในระยะยาว
200-600 เร็ม เลือดขาวต่ำอย่างรุนแรง
มีเลือดออกในร่างกาย มีโอกาสเสียชีวิต 50 %
600-1000 เร็ม เม็ดเลือดขาวถูกทำลายโดยสิ้นเชิง
ระบบทำงานของลำไส้ถูกทำลาย มีโอกาสเสียชีวิต 80-100%
มากกว่า 1000 เร็ม เสียชีวิตใน 1-14 วัน

Part 2 Compound

สารประกอบ (Compound) หมายถึง สารที่จัดเป็นสารเนื้อเดียวประเภทสารบริสุทธิ์ที่เกิดจากการรวมตัวกันของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป รวมตัวกันโดยมีปฏิกิริยาเคมีมีอัตราส่วนโดยจำนวนอะตอมและมวลคงที่และสารบริสุทธิ์ที่ได้ไม่แสดงสมบัติของสารเดิมหรือเกิดจากการสลายตัวของสารประกอบบางชนิด

ประโยชน์ของธาตุและสารประกอบในชีวิตประจำวัน

1. โซเดียมคลอไรด์ ( NaCl ) ใช้ปรุงรสอาหาร ถนอมอาหาร เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) หรือโซดาทำขนม โซเดียมคาร์บอเนต (NaCO3) หรือโซดาแอช โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH ) หรือโซดาไฟ และไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl ) ในต่างประเทศใช้ NaCl สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ เป็นสารจำเป็นในร่างกาย คือ Na+ เป็นส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย

2. แคลเซียมคลอไรด์ ( CaCl2 ) ใช้เป็นสารดูดความชื้น ใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น ใช้ทำฝนเทียม

3. โพแทสเซี่ยมคลอไรด์ ( KCl ) ใช้ทำปุ๋ย

4. แอมโมเนียมคลอไรด์ ( NH4Cl ) ใช้เป็นน้ำประสารดีบุก ใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์เซลล์ถ่านไฟฉาย

5. โซเดียมหรือแคลเซียมคลอเรต ( NaClO3 , Ca (ClO3)2   ใช้เป็นสารฟอกสี ฟอกขาวเยื่อกระดาษ
ใช้ฆ่าแบคทีเรีย และสาหร่ายในน้ำประปา และในน้ำสระ

6. HCl    ใช้กำจัดสนิมเหล็กก่อนที่จะฉาบสารกันสนิม

7. DDT   ใช้เป็นยาฆ่าแมลง

8. ฟรีออน หรือสาร CFC ใช้ทำความเย็น เป็นตัวขับดันในกระป๋องสเปรย์

9. โบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน ( BFC ) เป็นสารที่ใช้ดับเพลิงในรถยนต์ และเครื่องบิน

10. แคลเซียมคาร์บอเนต ( CaCO3 ) พบมากในธรรมชาติเกิดอยู่ในแบบของ Limestone Marble ชอล์ก หอย เปลือกหอยกาบ และไข่มุก CaCO3 ที่บริสุทธิ์ จะมีสีขาว CaCO3 ที่อยู่ในรูปแบบของ Marble ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้าง แต่ถ้าอยู่ในรูป Limestone ผสม Clay แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์

แหล่งอ้างอิงข้อมูล

http://th.wikipedia.org/wiki/STP

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%81%E0%B8%81%E0%B9%8A%E0%B8%AA%E0%B8%A1%E0%B8%B5%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%81%E0%B8%B9%E0%B8%A5

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%81%E0%B8%AE%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B9%80%E0%B8%88%E0%B8%99

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%AD%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%81%E0%B8%B6%E0%B9%88%E0%B8%87%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%97%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%8B%E0%B8%B4%E0%B8%8A%E0%B8%B1%E0%B8%99

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0%E0%B8%97%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%8B%E0%B8%B4%E0%B8%8A%E0%B8%B1%E0%B8%99

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%81%E0%B8%AD%E0%B8%81%E0%B8%97%E0%B8%B4%E0%B9%84%E0%B8%99%E0%B8%94%E0%B9%8C

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%81%E0%B8%A5%E0%B8%99%E0%B8%97%E0%B8%B2%E0%B9%84%E0%B8%99%E0%B8%94%E0%B9%8C

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0%E0%B9%81%E0%B8%AD%E0%B8%A5%E0%B8%84%E0%B8%B2%E0%B9%84%E0%B8%A5%E0%B8%99%E0%B9%8C%E0%B9%80%E0%B8%AD%E0%B8%B4%E0%B8%A3%E0%B9%8C%E0%B8%97

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0%E0%B9%81%E0%B8%AD%E0%B8%A5%E0%B8%84%E0%B8%B2%E0%B9%84%E0%B8%A5

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%95%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%87%E0%B8%98%E0%B8%B2%E0%B8%95%E0%B8%B8

http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem11/sub03.html

http://tc.mengrai.ac.th/sinuan/link/sann1/c2.htm

http://www.neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=785&Itemid=3


3 คิดบน “ธาตุและสารประกอบ

    odobbybix กล่าว:
    เมษายน 23, 2012 ที่ 21:33
    odobbybix กล่าว:
    พฤษภาคม 4, 2012 ที่ 13:08

    Hello. And Bye.

    luiz กล่าว:
    กรกฎาคม 19, 2012 ที่ 18:35

    thank you very muchfor knowlet

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s