วันพุธที่ 17 กันยายน พ.ศ. 2557

ธาตุเคมี

ธาตุ

ในทางเคมี ธาตุ คือ สารบริสุทธิ์ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานเลขอะตอม อันเป็นจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุนั้นตัวอย่างธาตุที่คุ้นเคยกัน เช่น คาร์บอน ออกซิเจน อะลูมิเนียม เหล็ก ทองแดง ทองคำ ปรอทและตะกั่วจนถึงเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2554 มีการบ่งชี้ธาตุแล้ว 118 ธาตุ ล่าสุดคือ อูนอูนออกเทียม ใน พ.ศ. 2545ในบรรดาธาตุที่รู้จักกัน 118 ธาตุนั้น มีเพียง 92 ธาตุแรกเท่านั้นที่เชื่อกันว่าเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนโลก และมี 80 ธาตุที่เสถียรหรือโดยพื้นฐานแล้วเสถียร ขณะที่ที่เหลือเป็นธาตุกัมมันตรังสี ซึ่งจะสลายตัวไปเป็นธาตุที่เบากว่าในระยะเวลาที่แตกต่างกันจากเสี้ยววินาที ไปจนถึงหลายพันล้านปี ธาตุใหม่ ๆ ซึ่งมีเลขอะตอมสูงกว่าที่มีอยู่ตามธรรมชาติ สังเคราะห์ขึ้นจากผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานิวเคลียร์
ไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นธาตุที่พบได้มากที่
สุดในเอกภพ อย่างไรก็ดี ออกซิเจนเป็นธาตุที่พบได้มากที่สุดในเปลือกโลก ประกอบกันเป็นครึ่งหนึ่งของมวลทั้งหมดแม้สสารเคมีทั้งหมดที่ทราบกันจะประกอบด้วยธาตุอันหลากหลายเหล่านี้ แต่สสารเคมีนั้นประกอบกันขึ้นเป็นเพียงราวร้อยละ 15 ของสสารทั้งหมดในเอกภพ ส่วนที่เหลือนั้นเป็นสสารมืด ซึ่งมิได้ประกอบด้วยธาตุเคมีที่มนุษย์รู้จัก เพราะไม่มีโปรตอน นิวตรอนหรืออิเล็กตรอนเชื่อกันว่าธาตุเคมีเกิดขึ้นจากกระบวนการของเอกภพหลายอย่าง รวมทั้งไฮโดรเจน ฮีเลียม และลิเทียม เบริลเลียมและโบรอนปริมาณน้อยกว่า เกิดขึ้นระหว่างบิกแบงและปฏิกิริยาการแตกเป็นเสี่ยงของรังสีคอสมิก (cosmic-ray spallation) การเกิดขึ้นของธาตุที่หนักขึ้นตั้งแต่คาร์บอนไปจนถึงธาตุที่หนักที่สุดนั้นเป็นผลจากการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์ และมหานวดาราได้ ทำให้ธาตุเหล่านี้มีสำหรับระบบสุริยะเนบิวลาและการก่อตัวของดาวเคราะห์ และเหตุการณ์ของเอกภพซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ซึ่งระเบิดธาตุที่สร้างขึ้นใหม่เหล่านี้จากดาวฤกษ์ออกสู่อวกาศขณะที่ธาตุส่วนใหญ่มักถูกมองว่าเสถียร แต่การแปรนิวเคลียส (nuclear transformation) ตามธรรมชาติของธาตุหนึ่งเป็นอีกธาตุหนึ่งนั้นยังดำเนินอยู่ในปัจจุบัน โดยการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เช่นเดียวกับกระบวนการนิวเคลียร์อื่น ๆ เช่น การยิงรังสีคอสมิกและนิวเคลียร์ฟิชชันตามธรรมชาติของนิวเคลียสธาตุหนักหลายชนิดเมื่อธาตุแตกต่างกันสองธาตุรวมตัวกันทางเคมี โดยมีอะตอมยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะเคมี ผลที่ได้เรียกว่า สารประกอบเคมี สองในสามของธาตุเคมีที่พบได้บนโลกพบเฉพาะในรูปของสารประกอบ และในหลายกรณี หนึ่งในสามที่เหลือนั้นก็มักพบเป็นสารประกอบเป็นส่วนใหญ่ สารประกอบเคมีอาจประกอบด้วยธาตุที่รวมเข้าด้วยกันในสัดส่วนจำนวนเต็มแน่นอน ดังเช่น น้ำ เกลือแกง และแร่ อย่างควอตซ์ แคลไซต์ และแร่โลหะบางชนิด อย่างไรก็ดี พันธะเคมีของธาตุหลายประเภทส่งผลให้เกิดเป็นของแข็งผลึกและอัลลอยโลหะ ซึ่งไม่มีสูตรเคมีแน่นอน สสารของแข็งส่วนใหญ่บนโลกเป็นประเภทหลังนี้ คือ อะตอมก่อเป็นสสารของเปลือกโลก แมนเทิล และแก่นโลกชั้นในก่อสารประกอบเคมีที่มีองค์ประกอบหลากหลาย แต่ไม่มีสูตรเอมพิริคัลแน่ชัดใน การนำเสนอเหล่านี้ทั้งหมด คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของธาตุบริสุทธิ์แต่ละธาตุนั้นไม่ชัดเจน ซึ่งเป็นเช่นนั้นแม้ธาตุที่เกิดในรูปไม่ผสม หากธาตุเหล่านี้เกิดเป็นสารผสม ซึ่งส่วนใหญ่เป็น ขณะที่ธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติทั้งหมด 94 ธาตุ จะได้รับการบ่งชี้ในตัวอย่างแร่จากเปลือกโลก มีเพียงธาตุส่วนน้อยพบเป็นแร่ค่อนข้างบริสุทธิ์ที่สามารถรู้ได้ ส่วน "ธาตุธรรมชาติ" ที่หาพบได้ง่ายกว่า เช่น ทองแดง เงิน ทองคำ คาร์บอน (ในรูปถ่านหิน แกรไฟต์ หรือเพชร) กำมะถันและปรอท ธาตุเฉื่อยแทบทั้งหมด เช่น แก๊สเฉื่อยและ โลหะมีตระกูล มักพบบนโลกในรูปผสมทางเคมี เป็น สารประกอบเคมี ขณะที่ธาตุเคมีราว 32 ธาตุ พบบนโลกในรูปไม่ผสมตามธรรมชาติ แต่ธาตุเหล่านี้หลายชนิดเกิดเป็นสารผสม ตัวอย่างเช่น อากาศชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่เป็นสารผสมไนโตรเจน ออกซิเจนและอาร์กอน ธาตุของแข็งตามธรรมชาติยังมักเกิดเป็นสารผสมหลายชนิด เช่น อัลลอยของเหล็กและนิกเกิลประวัติ ศาสตร์การค้นพบและการใช้ธาตุเคมีเริ่มขึ้นด้วยสังคมมนุษย์ยุคแรกเริ่มที่พบ ธาตุธรรมชาติอย่างทองแดงหรือทองคำ และสกัด (หลอม) เหล็กและโลหะอื่นบางชนิดจากแร่โลหะนั้น นักเล่นแร่แปรธาตุและนักเคมีภาย หลังบ่งชี้ธาตุเพิ่มขึ้นอีกมาก ซึ่งธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเกือบทั้งหมดเป็นที่ทราบกันใน ค.ศ. 1900 คุณสมบัติของธาตุเคมีมักสรุปโดยใช้ตารางธาตุ ซึ่งจัดธาตุเรียงตามเลขอะตอม แบ่งเป็นแถว ("คาบ") ซึ่งธาตุที่อยู่ในคอลัมน์ ("หมู่") เดียวกันจะมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเกิดเวียนซ้ำ เกือบทุกธาตุมีประโยชน์ใช้งานสำคัญต่อมนุษย์อย่างน้อยหนึ่งอย่าง ซึ่งอาจอยู่ในรูปบริสุทธิ์หรืออยู่ในสารประกอบเคมีหรือสารผสมหลายชนิด ยกเว้นธาตุกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตสั้น ธาตุทั้งหมดหลังยูเรเนียม และรวมไปถึงอะเมริเซียม ปัจจุบันมีผลิตเป็นอุตสาหกรรม ซึ่งส่วนใหญ่มีความบริสุทธิ์สูง
ประมาณยี่สิบสี่ธาตุมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ธาตุหายากส่วนใหญ่บนโลกไม่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต (ยกเว้น เซเลเนียมหรือไอโอดีน) ขณะที่ธาตุส่วนน้อยที่พบได้ค่อนข้างทั่วไป (อะลูมิเนียมและไทเทเนียม) ไม่จำเป็น สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีความต้องการธาตุร่วมกัน แต่มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างพืชและสัตว์ ตัวอย่างเช่น สาหร่ายมหาสมุทรใช้โบรมีน แต่พืชบกและสัตว์ดูเหมือนไม่ต้องการเลย สัตว์ทุกชนิดต้องการโซเดียม แต่พืชบางชนิดไม่ต้องการ พืชต้องการโบรอนและซิลิกอน แต่สัตว์ไม่ต้องการหรืออาจต้องการในปริมาณเล็กน้อยมาก) มีเพียงหกธาตุ ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน แคลเซียม และฟอสฟอรัส ประกอบกันขึ้นเป็นเกือบ 99% ของมวลร่างกายมนุษย์ นอกเหนือไปจากหกธาตุหลักซึ่งประกอบเป็นร่างกายมนุษย์ส่วนใหญ่นั้น มนุษย์ยังต้องการบริโภคธาตุอีกอย่างน้อยสิบสองธาตุ

ตัวอย่างตารางธาตุ




สมบัติของธาตุในตารางธาตุ

ธาตุในหมู่ (group) เดียวกัน
        จำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด (valence electron) เท่ากัน
        พลังงาน IE ลดลงจากบนลงล่าง
        ค่า EN (electronegativity) ลดลงจากบนลงล่าง
 ธาตุในคาบ (period) เดียวกัน
        จำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด (valence electron) เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา
        พลังงาน IE เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวายกเว้นหมู่ 2 สูงกว่าหมู่ 3 และ หมู่ 5 สูงกว่าหมู่ 6
        ค่า EN เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา

รายชือธาตุเรียงตามเลขอะตอม

เลขอะตอมชื่อไทยชื่ออังกฤษ/ชื่อละตินสัญลักษณ์ธาตุน้ำหนักอะตอมหมู่คาบ
1ไฮโดรเจนHydrogen/HydrogeniumH1.00794 (7) 2 3 411
2ฮีเลียมHeliumHe4.002602 (2) 2 4181
3ลิเทียมLithiumLi6.941 (2) 2 3 4 512
4เบริลเลียมBerylliumBe9.012182 (3)22
5โบรอนBoronB10.811 (7) 2 3 4132
6คาร์บอนCarbonC12.0107 (8) 2 4142
7ไนโตรเจนNitrogenN14.00674 (2) 2 4152
8ออกซิเจนOxygenO15.9994 (3) 2 4162
9ฟลูออรีนFluorineF18.9984032 (5)172
10นีออนNeonNe20.1797 (6) 2 3182
11โซเดียมSodium / NatriumNa22.989770 (2)13
12แมกนีเซียมMagnesiumMg24.3050 (6)23
13อะลูมิเนียมAluminiumAl26.981538 (2)133
14ซิลิคอนSiliconSi28.0855 (3) 4143
15ฟอสฟอรัสPhosphorusP30.973761 (2)153
16กำมะถันSulfurS32.066 (5) 2 4163
17คลอรีนChlorineCl35.453 (2) 2 3 4173
18อาร์กอนArgonAr39.948 (1) 2 4183
19โพแทสเซียมPotassium / KaliumK39.0983 (1)14
20แคลเซียมCalciumCa40.078 (4) 224
21สแคนเดียมScandiumSc44.955910 (8)34
22ไททาเนียมTitaniumTi47.867 (1)44
23เวเนเดียมVanadiumV50.9415 (1)54
24โครเมียมChromiumCr51.9961 (6)64
25แมงกานีสManganeseMn54.938049 (9)74
26เหล็กIron / FerrumFe55.845 (2)84
27โคบอลต์CobaltCo58.933 200 (9)94
28นิกเกิลNickelNi58.6934 (2)104
29ทองแดงCopper / CuprumCu63.546 (3) 4114
30สังกะสีZincZn65.39 (4)124
31แกลเลียมGalliumGa69.723 (1)134
32เจอร์เมเนียมGermaniumGe72.61 (1)144
33อาร์ซีนิกArsenicAs74.92160 (2)154
34ซีลีเนียมSeleniumSe78.96 (3) 4164
35โบรมีนBromineBr79.904 (1)174
36คริปทอนKryptonKr83.798 (2) 2 3184
37รูบิเดียมRubidiumRb85.4678 (3) 215
38สตรอนเชียมStrontiumSr87.62 (1) 2 425
39อิตเทรียมYttriumY88.90585 (2)35
40เซอร์โคเนียมZirconiumZr91.224 (2) 245
41ไนโอเบียมNiobiumNb92.90638 (2)55
42โมลิบดีนัมMolybdenumMo95.94 (2) 265
43เทกนีเทียมTechnetiumTc[98]175
44รูทีเนียมRutheniumRu101.07 (2) 285
45โรเดียมRhodiumRh102.905 50 (2)95
46แพลเลเดียมPalladiumPd106.42 (1) 2105
47เงินSilver / ArgentumAg107.8682 (2) 2115
48แคดเมียมCadmiumCd112.411 (8) 2125
49อินเดียมIndiumIn114.818 (3)135
50ดีบุกTin / StannumSn118.710 (7) 2145
51พลวงAntimony / StibiumSb121.760 (1) 2155
52เทลลูเรียมTelluriumTe127.60 (3) 2165
53ไอโอดีนIodineI126.904 47 (3)175
54ซีนอนXenonXe131.293 (6) 2 3185
55ซีเซียมCesiumCs132.905 45 (2)16
56แบเรียมBariumBa137.327 (7)26
57แลนทานัมLanthanumLa138.9055 (2) 26
58ซีเรียมCeriumCe140.116 (1) 26
59เพรซีโอดิเมียมPraseodymiumPr140.90765 (2)6
60นีโอดิเมียมNeodymiumNd144.24 (3) 26
61โพรมีเทียมPromethiumPm[145]16
62ซาแมเรียมSamariumSm150.36 (3) 26
63ยูโรเพียมEuropiumEu151.964 (1) 26
64แกโดลิเนียมGadoliniumGd157.25 (3) 26
65เทอร์เบียมTerbiumTb158.92534 (2)6
66ดิสโพรเซียมDysprosiumDy162.500 (1) 26
67โฮลเมียมHolmiumHo164.930 32 (2)6
68เออร์เบียมErbiumEr167.259 (3) 26
69ทูเลียมThuliumTm168.93421 (2)6
70อิตเทอร์เบียมYtterbiumYb173.04 (3) 26
71ลูทีเทียมLutetiumLu174.967 (1) 236
72แฮฟเนียมHafniumHf178.49 (2)46
73แทนทาลัมTantalumTa180.9479 (1)56
74ทังสเตนTungsten / WolframW183.84 (1)66
75รีเนียมRheniumRe186.207 (1)76
76ออสเมียมOsmiumOs190.23 (3) 286
77อิริเดียมIridiumIr192.217 (3)96
78แพลทินัมPlatinumPt195.078 (2)106
79ทองคำGold / AurumAu196.96655 (2)116
80ปรอทMercury / HydrargyrumHg200.59 (2)126
81แทลเลียมThalliumTl204.3833 (2)136
82ตะกั่วLead / PlumbumPb207.2 (1) 2 4146
83บิสมัทBismuthBi208.980 38 (2)156
84พอโลเนียมPoloniumPo[209]1166
85แอสทาทีนAstatineAt[210]1176
86เรดอนRadonRn[222]1186
87แฟรนเซียมFranciumFr[223]117
88เรเดียมRadiumRa[226]127
89แอกทิเนียมActiniumAc[227]17
90ทอเรียมThoriumTh232.0381 (1) 1 27
91โพรแทกทิเนียมProtactiniumPa231.03588 (2) 17
92ยูเรเนียมUraniumU238.0289 (3) 1 2 37
93เนปทูเนียมNeptuniumNp[237]17
94พลูโทเนียมPlutoniumPu[244]17
95อะเมริเซียมAmericiumAm[243]17
96คูเรียมCuriumCm[247]17
97เบอร์คีเลียมBerkeliumBk[247]17
98แคลิฟอร์เนียมCaliforniumCf[251]17
99ไอน์สไตเนียมEinsteiniumEs[252]17
100เฟอร์เมียมFermiumFm[257]17
101เมนเดลีเวียมMendeleviumMd[258]17
102โนเบเลียมNobeliumNo[259]17
103ลอว์เรนเซียมLawrenciumLr[262]137
104รัทเทอร์ฟอร์เดียมRutherfordiumRf261147
105ดุบเนียมDubniumDb[262]157
106ซีบอร์เกียมSeaborgiumSg[266]167
107โบห์เรียมBohriumBh[264]177
108ฮัสเซียมHassiumHs[277]187
109ไมต์เนเรียมMeitneriumMt[268]197
110ดาร์มสตัดเทียมDarmstadtiumDs[271]1107
111เรินต์เกเนียมRoentgeniumRg[272]1117
112โคเปอร์นิเซียมCoperniciumCn[285]1127
113อูนอูนเทรียมUnuntriumUut[284]1137
114ฟลีโรเวียมFleroviumFl[289]1147
115อูนอูนเพนเทียมUnunpentiumUup[288]1157
116ลิเวอร์มอเรียมLivermoriumL[29]1167
117อูนอูนเซปเทียมUnunseptiumUus[291]177
118อูนอูนออกเทียมUnunoctiumUuo[293]187

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น