470 likes | 1.18k Vues
ธาตุ ใน ตารางธาตุ. Chaiwat Chueamang. คำทำนายของ Dmitri Mendeleev (1869). ตารางธาตุของ Mendeleev มีธาตุที่รู้จักแล้วเพียง 66 ตัว. Eka-Aluminum (Ea) Gallium (Ga). Atomic mass 68 amu. 69.9 amu. Melting point Low. 30.15 o C. Density 5.9 g/cm 3. 5.94 g/cm 3. Formula of oxide Ea 2 O 3.
E N D
ธาตุในตารางธาตุ Chaiwat Chueamang
คำทำนายของ Dmitri Mendeleev (1869) ตารางธาตุของ Mendeleev มีธาตุที่รู้จักแล้วเพียง 66 ตัว Eka-Aluminum (Ea) Gallium (Ga) Atomic mass 68 amu 69.9 amu Melting point Low 30.15 oC Density 5.9 g/cm3 5.94 g/cm3 Formula of oxide Ea2O3 Ga2O3
ns2np6 ns1 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2 d10 d1 d5 4f 5f การจัดเรียงอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของธาตุ 8.2
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของแคทไอออนและแอนไอออนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของแคทไอออนและแอนไอออน ของธาตุ Representative Na [Ne]3s1 Na+ [Ne] อะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อทำให้แคทไออออนมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเหมือนกับ Noble Gas. Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar] Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne] H 1s1 H- 1s2 or [He] อะตอมรับอิเล็กตรอนเพื่อทำให้แอนไอออนมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเหมือนกับ Noble Gas F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 or [Ne] O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 or [Ne] N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 or [Ne] 8.2
-1 -2 -3 +1 +2 +3 แคทไอออนและแอนไอออนของธาตุ Representative 8.2
อะตอมของธาตุใด isoelectronic กับ H- ? Na+: [Ne] Al3+: [Ne] F-: 1s22s22p6 or [Ne] O2-: 1s22s22p6 or [Ne] N3-: 1s22s22p6 or [Ne] Na+, Al3+, F-, O2-, และ N3- เป็น isoelectronic กับ Ne มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน He มี 2 อิเล็กตรอนเหมือน H- 8.2
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของโลหะทรานสิชันการจัดเรียงอิเล็กตรอนของโลหะทรานสิชัน การเกิดแคทไอออนของธาตุทรานสิชันได้จากการดึงอิเล็กตรอนจากออร์บิทัล ns ก่อนแล้วจึงดึงออกจากออร์บิทัล (n-1)d เช่น Fe: [Ar]4s23d6 Fe2+: [Ar]4s03d6 or [Ar]3d6 Fe3+: [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5 Mn: [Ar]4s23d5 Mn2+: [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5 8.2
ธาตุชนิดหนึ่งมีเลขอะตอมเป็น 15 แสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนโดยไม่ดูตารางธาตุ ระบุว่าธาตุนี้เป็น paramagnetic หรือ diamagnetic และระบุประเภทของธาตุนี้ 15 อิเล็กตรอน: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 p orbital ไม่เต็ม (มี 3 unpaired spin) เป็น paramagnetic เป็นธาตุ representative
Core Radius Z Zeff Na 11 10 1 186 12 10 2 160 Mg Al 13 10 3 143 Si 14 10 4 132 Effective nuclear charge (Zeff) คือ ประจุบวกของนิวเคลียส ที่อิเล็กตรอนวงนอกสุดรับรู้ Zeff = Z - s 0 < s < Z (s = shielding constant) Zeff~ Z – number of inner or core electrons ในคาบเดียวกัน เมื่อ Zeff เพิ่ม รัศมีอะตอมลด 8.3
ขนาดอะตอม 8.3
เรียงลำดับรัศมีอะตอมของธาตุต่อไปนี้จากเล็กไปหาใหญ่เรียงลำดับรัศมีอะตอมของธาตุต่อไปนี้จากเล็กไปหาใหญ่ P, Si, N N < P < Si Li,C, Be, C < Be < Li Na,Al, P, Cl, Mg Cl < P < Al < Mg < Na
ขนาดไอออนเทียบกับขนาดอะตอมขนาดไอออนเทียบกับขนาดอะตอม 8.3
แคทไอออน มีขนาด เล็กกว่าขนาดอะตอมของมันเสมอ แอนไอออน มีขนาด ใหญ่กว่า ขนาดอะตอมของมันเสมอ 8.3
รัศมีของไอออน 8.3
ไอออนใดมีขนาดใหญ่กว่าในแต่ละคู่ต่อไปนี้ไอออนใดมีขนาดใหญ่กว่าในแต่ละคู่ต่อไปนี้ N3-, F- N3- Mg2+, Ca2+ Ca2+ Fe2+, Fe3+ Fe2+ O2-, Cl- Cl-
I1 + X (g) X+(g) + e- I2 + X (g) X2+(g) + e- I3 + X (g) X3+(g) + e- Ionization energyคือพลังงานที่น้อยที่สุด (kJ/mol) ที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่สภาวะพื้น I1 first ionization energy I2 second ionization energy I3 third ionization energy I1 < I2 < I3 8.4
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไอออไนซ์ขั้นที่ 1 กับเลขอะตอม Filled n=1 shell Filled n=2 shell Filled n=3 shell Filled n=4 shell Filled n=5 shell 8.4
ธาตุใดต่อไปนี้มีค่า first ionization energy สูงกว่า Be Li, Be O O, S ธาตุใดต่อไปนี้มีค่า second ionization energy สูงกว่า Li Li, Be O O, S
แนวโน้มพลังงงานไอออไนซ์ขั้นที่ 1 First Ionization Energy เพิ่มขึ้น First Ionization Energy เพิ่มขึ้น 8.4
X (g) + e- X-(g) F (g) + e- X-(g) O (g) + e- O-(g) Electron affinity(EA) คือพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากการรับอิเล็กตรอนของอะตอมธาตุแล้วเกิดเป็นแอนไอออน ณ สถานะแก๊ส DH = -328 kJ/mol EA = +328 kJ/mol DH = -141 kJ/mol EA = +141 kJ/mol 8.5
ความสัมพันธ์ระหว่าง Electron affinity กับเลขอะตอม 8.5
ทำไมโลหะหมู่ 2A จึงรับอิเล็กตรอนได้ยากกว่าโลหะหมู่ 1A โลหะหมู่ 2A มีอิเล็กตรอนอยู่เต็ม subshell s แล้ว อิเล็กตรอนที่เข้ามาใหม่จะอยู่ห่างจากนิวเคลียสและถูก shield มากกว่า ในกรณีของโลหะหมู่ 1A ที่ยังมีที่ว่างใน subshell s ธาตุใดมีค่า electron affinity สูงกว่า Li, Na Li O, F F
ความสัมพันธ์แบบทะแยงมุม (diagonal relationships) 8.6
H H+ +e- H +e- H- H (1S1) ไฮโดรเจนควรอยู่ที่ไหนในตารางธาตุ ? หมู่ 1A? หมู่ 7A? H+เป็นกรด ส่วน H-เป็นเบส ไฮโดรเจนควรจัดแยกเป็นประเภทของมันเอง
M M+1 + 1e- 2M(s) + 2H2O(l) 2MOH(aq) + H2(g) 4M(s) + O2(g) 2M2O(s) Increasing reactivity ธาตุใน Group 1A (ns1, n ไม่ต่ำกว่า 2) low ionization energy ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ไฮดรอกไซด์เบส เกิดออกไซด์ได้ง่าย Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 8.6
M M+2 + 2e- Be(s) + 2H2O(l) No Reaction Mg(s) + 2H2O(g) Mg(OH)2(aq) + H2(g) M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(aq) + H2(g) M = Ca, Sr, or Ba Increasing reactivity Group 2A Elements (ns2, n ไม่ต่ำกว่า 2) 8.6
4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s) 2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+(aq) + 3H2(g) Group 3A Elements (ns2np1, n ไม่ต่ำกว่า 2) B เป็นกึ่งโลหะ 8.6
Sn(s) + 2H+(g) Sn2+(s) + H2 (g) Pb(s) + 2H+(aq) Pb2+(aq) + H2(g) Group 4A Elements (ns2np2, n ไม่ต่ำกว่า 2) ตัวอย่างออกไซด์: CO2, CO, SiO2 (oxidation No. 4 เสถียรกว่า 2) (oxidation No. 4 และ 2 เสถียรพอๆกัน) (oxidation No. 2 เสถียรกว่า 4) 8.6
N2O5(s)+H2O(l) 2HNO3(aq) P4O10(s)+6H2O(l) 4H3PO4(aq) Group 5A Elements (ns2np3, n ไม่ต่ำกว่า 2) ตัวอย่างออกไซด์: N2O, NO2, N2O4, N2O5,P4O6, P4O10 8.6
SO3(s)+H2O(l) H2SO4(aq) Group 6A Elements (ns2np4, n ไม่ต่ำกว่า 2) ตัวอย่างออกไซด์: SO2,SO3 8.6
X + 1e- X-1 X2(g) + H2(g) 2HX(g) Increasing reactivity Group 7A Elements (ns2np5, n ไม่ต่ำกว่า 2) 8.6
Na2O(s)+H2O(l) 2 NaOH(aq) MgO(s)+2 HCl(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) Al2O3(s)+6 HCl(aq) 2 AlCl3(aq) + 3 H2O(l) Al2O3(s)+2 NaOH(aq) + 3 H2O(l) 2 NaAl(OH)4(aq) SiO2(s)+2 NaOH(aq) 2 Na2SiO3(aq) + H2O(l) P4O10 (s),SO3(g), Cl2O7 + H2O ? สมบัติของสารประกอบออกไซด์ 8.6
กรด-เบส เบส แอมโฟเทริก กรด ชนิดสารประกอบ ไอออนิก โคแวเลนต์ โครงสร้าง ร่างแห 3 มิติ โมเลกุล จุดหลอมเหลว (oC) 1275 2800 2045 1610 580 16.8 -91.5 จุดเดือด(oC) ? 3600 2980 2230 ? 44.8 82 สมบัติของสารประกอบออกไซด์ Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7 8.6