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
