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

เลขอะตอม	ชื่อไทย	ชื่ออังกฤษ/ชื่อละติน	สัญลักษณ์ธาตุ	น้ำหนักอะตอม	หมู่	คาบ
1	ไฮโดรเจน	Hydrogen/Hydrogenium	H	1.00794 (7) 2 3 4	1	1
2	ฮีเลียม	Helium	He	4.002602 (2) 2 4	18	1
3	ลิเทียม	Lithium	Li	6.941 (2) 2 3 4 5	1	2
4	เบริลเลียม	Beryllium	Be	9.012182 (3)	2	2
5	โบรอน	Boron	B	10.811 (7) 2 3 4	13	2
6	คาร์บอน	Carbon	C	12.0107 (8) 2 4	14	2
7	ไนโตรเจน	Nitrogen	N	14.00674 (2) 2 4	15	2
8	ออกซิเจน	Oxygen	O	15.9994 (3) 2 4	16	2
9	ฟลูออรีน	Fluorine	F	18.9984032 (5)	17	2
10	นีออน	Neon	Ne	20.1797 (6) 2 3	18	2
11	โซเดียม	Sodium / Natrium	Na	22.989770 (2)	1	3
12	แมกนีเซียม	Magnesium	Mg	24.3050 (6)	2	3
13	อะลูมิเนียม	Aluminium	Al	26.981538 (2)	13	3
14	ซิลิคอน	Silicon	Si	28.0855 (3) 4	14	3
15	ฟอสฟอรัส	Phosphorus	P	30.973761 (2)	15	3
16	กำมะถัน	Sulfur	S	32.066 (5) 2 4	16	3
17	คลอรีน	Chlorine	Cl	35.453 (2) 2 3 4	17	3
18	อาร์กอน	Argon	Ar	39.948 (1) 2 4	18	3
19	โพแทสเซียม	Potassium / Kalium	K	39.0983 (1)	1	4
20	แคลเซียม	Calcium	Ca	40.078 (4) 2	2	4
21	สแคนเดียม	Scandium	Sc	44.955910 (8)	3	4
22	ไททาเนียม	Titanium	Ti	47.867 (1)	4	4
23	เวเนเดียม	Vanadium	V	50.9415 (1)	5	4
24	โครเมียม	Chromium	Cr	51.9961 (6)	6	4
25	แมงกานีส	Manganese	Mn	54.938049 (9)	7	4
26	เหล็ก	Iron / Ferrum	Fe	55.845 (2)	8	4
27	โคบอลต์	Cobalt	Co	58.933 200 (9)	9	4
28	นิกเกิล	Nickel	Ni	58.6934 (2)	10	4
29	ทองแดง	Copper / Cuprum	Cu	63.546 (3) 4	11	4
30	สังกะสี	Zinc	Zn	65.39 (4)	12	4
31	แกลเลียม	Gallium	Ga	69.723 (1)	13	4
32	เจอร์เมเนียม	Germanium	Ge	72.61 (1)	14	4
33	อาร์ซีนิก	Arsenic	As	74.92160 (2)	15	4
34	ซีลีเนียม	Selenium	Se	78.96 (3) 4	16	4
35	โบรมีน	Bromine	Br	79.904 (1)	17	4
36	คริปทอน	Krypton	Kr	83.798 (2) 2 3	18	4
37	รูบิเดียม	Rubidium	Rb	85.4678 (3) 2	1	5
38	สตรอนเชียม	Strontium	Sr	87.62 (1) 2 4	2	5
39	อิตเทรียม	Yttrium	Y	88.90585 (2)	3	5
40	เซอร์โคเนียม	Zirconium	Zr	91.224 (2) 2	4	5
41	ไนโอเบียม	Niobium	Nb	92.90638 (2)	5	5
42	โมลิบดีนัม	Molybdenum	Mo	95.94 (2) 2	6	5
43	เทกนีเทียม	Technetium	Tc	[98]1	7	5
44	รูทีเนียม	Ruthenium	Ru	101.07 (2) 2	8	5
45	โรเดียม	Rhodium	Rh	102.905 50 (2)	9	5
46	แพลเลเดียม	Palladium	Pd	106.42 (1) 2	10	5
47	เงิน	Silver / Argentum	Ag	107.8682 (2) 2	11	5
48	แคดเมียม	Cadmium	Cd	112.411 (8) 2	12	5
49	อินเดียม	Indium	In	114.818 (3)	13	5
50	ดีบุก	Tin / Stannum	Sn	118.710 (7) 2	14	5
51	พลวง	Antimony / Stibium	Sb	121.760 (1) 2	15	5
52	เทลลูเรียม	Tellurium	Te	127.60 (3) 2	16	5
53	ไอโอดีน	Iodine	I	126.904 47 (3)	17	5
54	ซีนอน	Xenon	Xe	131.293 (6) 2 3	18	5
55	ซีเซียม	Cesium	Cs	132.905 45 (2)	1	6
56	แบเรียม	Barium	Ba	137.327 (7)	2	6
57	แลนทานัม	Lanthanum	La	138.9055 (2) 2		6
58	ซีเรียม	Cerium	Ce	140.116 (1) 2		6
59	เพรซีโอดิเมียม	Praseodymium	Pr	140.90765 (2)		6
60	นีโอดิเมียม	Neodymium	Nd	144.24 (3) 2		6
61	โพรมีเทียม	Promethium	Pm	[145]1		6
62	ซาแมเรียม	Samarium	Sm	150.36 (3) 2		6
63	ยูโรเพียม	Europium	Eu	151.964 (1) 2		6
64	แกโดลิเนียม	Gadolinium	Gd	157.25 (3) 2		6
65	เทอร์เบียม	Terbium	Tb	158.92534 (2)		6
66	ดิสโพรเซียม	Dysprosium	Dy	162.500 (1) 2		6
67	โฮลเมียม	Holmium	Ho	164.930 32 (2)		6
68	เออร์เบียม	Erbium	Er	167.259 (3) 2		6
69	ทูเลียม	Thulium	Tm	168.93421 (2)		6
70	อิตเทอร์เบียม	Ytterbium	Yb	173.04 (3) 2		6
71	ลูทีเทียม	Lutetium	Lu	174.967 (1) 2	3	6
72	แฮฟเนียม	Hafnium	Hf	178.49 (2)	4	6
73	แทนทาลัม	Tantalum	Ta	180.9479 (1)	5	6
74	ทังสเตน	Tungsten / Wolfram	W	183.84 (1)	6	6
75	รีเนียม	Rhenium	Re	186.207 (1)	7	6
76	ออสเมียม	Osmium	Os	190.23 (3) 2	8	6
77	อิริเดียม	Iridium	Ir	192.217 (3)	9	6
78	แพลทินัม	Platinum	Pt	195.078 (2)	10	6
79	ทองคำ	Gold / Aurum	Au	196.96655 (2)	11	6
80	ปรอท	Mercury / Hydrargyrum	Hg	200.59 (2)	12	6
81	แทลเลียม	Thallium	Tl	204.3833 (2)	13	6
82	ตะกั่ว	Lead / Plumbum	Pb	207.2 (1) 2 4	14	6
83	บิสมัท	Bismuth	Bi	208.980 38 (2)	15	6
84	พอโลเนียม	Polonium	Po	[209]1	16	6
85	แอสทาทีน	Astatine	At	[210]1	17	6
86	เรดอน	Radon	Rn	[222]1	18	6
87	แฟรนเซียม	Francium	Fr	[223]1	1	7
88	เรเดียม	Radium	Ra	[226]1	2	7
89	แอกทิเนียม	Actinium	Ac	[227]1		7
90	ทอเรียม	Thorium	Th	232.0381 (1) 1 2		7
91	โพรแทกทิเนียม	Protactinium	Pa	231.03588 (2) 1		7
92	ยูเรเนียม	Uranium	U	238.0289 (3) 1 2 3		7
93	เนปทูเนียม	Neptunium	Np	[237]1		7
94	พลูโทเนียม	Plutonium	Pu	[244]1		7
95	อะเมริเซียม	Americium	Am	[243]1		7
96	คูเรียม	Curium	Cm	[247]1		7
97	เบอร์คีเลียม	Berkelium	Bk	[247]1		7
98	แคลิฟอร์เนียม	Californium	Cf	[251]1		7
99	ไอน์สไตเนียม	Einsteinium	Es	[252]1		7
100	เฟอร์เมียม	Fermium	Fm	[257]1		7
101	เมนเดลีเวียม	Mendelevium	Md	[258]1		7
102	โนเบเลียม	Nobelium	No	[259]1		7
103	ลอว์เรนเซียม	Lawrencium	Lr	[262]1	3	7
104	รัทเทอร์ฟอร์เดียม	Rutherfordium	Rf	2611	4	7
105	ดุบเนียม	Dubnium	Db	[262]1	5	7
106	ซีบอร์เกียม	Seaborgium	Sg	[266]1	6	7
107	โบห์เรียม	Bohrium	Bh	[264]1	7	7
108	ฮัสเซียม	Hassium	Hs	[277]1	8	7
109	ไมต์เนเรียม	Meitnerium	Mt	[268]1	9	7
110	ดาร์มสตัดเทียม	Darmstadtium	Ds	[271]1	10	7
111	เรินต์เกเนียม	Roentgenium	Rg	[272]1	11	7
112	โคเปอร์นิเซียม	Copernicium	Cn	[285]1	12	7
113	อูนอูนเทรียม	Ununtrium	Uut	[284]1	13	7
114	ฟลีโรเวียม	Flerovium	Fl	[289]1	14	7
115	อูนอูนเพนเทียม	Ununpentium	Uup	[288]1	15	7
116	ลิเวอร์มอเรียม	Livermorium	L	[29]1	16	7
117	อูนอูนเซปเทียม	Ununseptium	Uus	[291]	17	7
118	อูนอูนออกเทียม	Ununoctium	Uuo	[293]	18	7