สมบัติของธาตุตามหมู่ และคาบ

1. ขนาดอะตอม (รัศมีอะตอม)

ขนาดอะตอมบอกด้วยรัศมีอะตอม มีหน่วย pm โดยปกติอะตอมของธาตุมักอยู่ในรูปของโมเลกุล ทำให้การวัดรัศมีอะตอมต้องแบ่งออกเป็น 2 แบบ ดังนี้

1) รัศมีโคเวเลนด์ หมายถึง ครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของโมเลกุลโคเวเลนต์

2) รัศมีโลหะ หมายถึง ครึ่งหนึ่งของระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมโลหะที่ติดกัน

แนวโน้มขนาดอะตอมของธาตุ

 1.ธาตุหมูเดียวกัน ขนาดอะตอมจะใหญ่ขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากพลังงานที่เพิ่มขึ้น

 2.ธาตุคาบเดียวกัน ขนาดอะตอมจะเล็กลงจากซ้ายไปขวา เนื่องจาก จำนวนโปรตอนที่มากขึ้น

2.ขนาดไอออน (รัศมีไอออน)

ใช้พิจารณากับอะตอมของธาตุที่ไม่เป็นนกลางทางไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 กรณี คือ ขนาดไอออนบวกและไอออนลบ

เมื่อธาตุรวมตัวกับเป็นสารประกอบ อาจมีบางชนิดเสียอิเล็กตรอนไป กลายเป็นไอออนบวก เช่น ธาตุโลหะ และบางชนิดรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามา ทำให้กลายเป็นไอออนลบ เช่น ธาตุโลหะ การที่อะตอมเปลี่ยนเป็นไอออน ทำให้ขนาดเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ซึ่งสรุปโดยทั่วไปได้ดังนี้

          ก. ไอออนบวก หรือ ไอออนของโลหะ จะมีขนาดเล็กลงเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมเดิม เนื่องจากโลหะเมื่อเสียอิเล็กตรอน กลายเป็นไอออนบวก ระดับพลังงานลดลง ขนาดจึงเล็กลง

          เช่น     Na  2,  8,  1   มีรีศมีอะตอม   190  pm

                  Na+ 2,  8       มีรัศมีไอออน    98   pm

          ข. ไอออนลบหรือไอออนของอโลหะ จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมเดิม เนื่องจากอโลหะเมื่อรับอิเล็กตรอนเพิ่มเข้ามาทำให้แรงดึงดูดระหว่าง อิเล็กตรอนกับนิวเคลียส ลดลง ขนาดจึงใหญ่ขึ้น

          เช่น     Cl    2,  8,  7  มีรัศมีอะตอม    99  pm

                  Cl-   2,  8,  8   มีรัศมีไอออน   181  pm

แนวโน้มขนาดไอออนในหมู่เดียวกันจะ ใหญ่ขึ้นจากบนลงล่าง

แนวโน้มขนาดไอออนในคาบเดียวกันจะแบ่งเป็น 2 กรณี

1)โลหะเล็กลงมาก เนื่องจากระดับพลังงานหายไป 1 ระดับ

2)อโลหะจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากว่าระดับพลังงานเท่าเดิม

3.อิเล็กโททรเนกาติวิตี

อิเล็กโทรเนกาติวิตี หมายถึง ความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเข้ามาหาตัวเอง

          จากภาพจะเห็นว่า อะตอมของ Cl มีความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเองได้ดีกว่า Na แสดงว่า Cl มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่า Na

แนวโน้มอิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุต่าง ๆ ในตารางธาตุ

          - ธาตุในหมู่เดียวกัน ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีลดลงจากบนลงล่าง เช่น ธาตุในหมู่ IA อิเล็กโทรเนกาติวิตี Li > Na > K > Rb > Cs > Fr

          - ธาตุในคาบเดียวกัน ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา เช่น ธาตุในคาบที่ 2 อิเล็กโทรเนกาติวิตี Li < Be < B < C < N < O < F

          - จากภาพจะได้ว่า F มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงที่สุด แสดงว่า F สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเองได้ดีที่สุด ส่วนธาตุอื่น ๆ จะมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่า

4.พลังงานไอออนไนเซชัน

พลังงานไอออไนเซชัน คือ พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอน 1 อนุภาค ออกจากอะตอมในสถานะแก๊ส กลายเป็นไอออนบวก

  - ธาตุที่มีอิเล็กตรอน 1 ตัว คือ ธาตุไฮโดรเจน(H)

H(g)  H+(g) + e-               IE=1,318 kJ/mol

                  ธาตุไฮโดรเจนมีพลังงานไอออไนเซชันเท่ากับ 1,318 กิโลจูลต่อโมล แสดงว่าเราต้องให้พลังงานแก่ธาตุไฮโดรเจน 1,318

กิโลจูลต่อโมล จึงจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา

  - ธาตุที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว เช่น ธาตุลิเทียม(Li)

                                        Li(g)   Li+(g) + e-               IE1 = 520 kJ/mol

                                        Li+(g)   Li2+(g) + e-            IE2 = 7,394 kJ/mol

                                        Li2+(g)   Li3+(g) + e-           IE3 = 11,815 kJ/mol

                   จากการสังเกตจากค่าพลังงานไอออไนเซชันจะพบว่า IE1 คือพลังงานที่ให้แก่อะตอมเพื่อดึงอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุด(เวเลนซ์อิเล็กตรอน) มีค่าน้อยที่สุด เพราะอิเล็กตรอนที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสหลุดออกได้ง่าย ไม่ต้องใช้พลังงานมากเพราะได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อย แต่อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสจะถูกดึงดูดไว้เราต้องใช้พลังงานมาก เพื่อที่จะทำให้อิเล็กตรอนนั้นหลุดออกมา ดังนั้นค่า IE3 จึงมีค่ามากที่สุด

5.สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน คือ พลังงานที่อะตอมในสถานะแก๊สคายออกมาเมื่อได้รับอิเล็กตรอน

แนวโน้มสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของธาตุต่าง ๆ ในตารางธาตุ

- ค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเป็นลบเพราะระบบ(อะตอม)คายพลังงานออกมาเมื่อรับอิเล็กตรอนเข้าไป ตามหลักเทอร์โมไดนามิกส์(thermodynamics)

- ถ้าเราพิจารณาค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนโดยไม่คำนึงถึงค่าที่เป็นลบ จะเห็นว่า

- ธาตุในหมู่เดียวกัน สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลดลงจากบนลงล่าง เช่น ธาตุในหมู่ IA

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน Li > Na > K > Rb > Cs แสดงว่า Li รับอิเล็กตรอนเข้ามาในอะตอมได้ดีกว่า Cs

- ธาตุในคาบเดียวกัน สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา เช่น ธาตุในคาบที่ 2

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน Li < Be < B < C < N < O < F แสดงว่า F รับอิเล็กตรอนเข้ามาในอะตอมได้ดีกว่า Li

6.จุดเดือดและจุดหลอมเหลว

จุดเดือดจุดหลอมเหลวของธาตุ ขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลหรืออะตอม ถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลหรืออะตอมมาก จะมีจุดหลอมเหลวสูง แต่ถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้อย จุดเดือดจุดหลอมเหลวจะต่ำ