วันพุธที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2559

ปฎิกิริยานิวเคลียร์

ปฎิกิริยานิวเคลียร์ คือ กระบวนการที่นิวเคลียสเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบหรือระดับพลังงาน ในทุกสมการปฏิกิริยานิวเคลียร์ ผลบวกของเลขอะตอมทั้งก่อนและหลังปฏิกิริยาจะต้องเท่ากัน ซึ่ง แสดงว่าประจุไฟฟ้ารวมมีค่าคงตัว และผลบวกของเลขมวลก่อนและหลังปฏิกิริยาก็จะต้องเท่ากัน ด้วย ซึ่งแสดงว่า จำนวนนิวคลีออนรวมก่อนและหลังปฏิกิริยาจะต้องคงตัว

ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ มวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยามักจะน้อยกว่ามวลรวมตอนเริ่มต้น มวลที่หายไปในปฏิกิริยานี้เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานตามสมการของไอน์สไตน์

สมการนี้อธิบายการสลายตัวให้กัมมันตภาพรังสีได้ด้วย คือมวลหายไปเปลี่ยนเป็นพลังงานของ กัมมันตภาพรังสีที่ปลดปล่อยออกมา รวมทั้งการที่มวลรวมของนิวคลีออนหายไปเมื่อรวมตัวกัน เป็นนิวเคลียส ก็อธิบายได้ว่าเปลี่ยนไปเป็นพลังงานยึดเหนี่ยว

พลังงานที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเรียก อ่านเพิ่มเติม

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิตของธาตุ (half life) หมายถึง ระยะเวลาที่สารสลายตัวไปจนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมใช้สัญลักษณ์เป็น t1/2 นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความดัน อัตราการสลายตัว เป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็นครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ตัวอย่างเช่น C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ปี หมายความว่า ถ้ามี C-14 1 กรัม เมื่อเวลาผ่านไป 5730 ปี จะเหลือ C-14 อยู่ 0.5 กรัม และเมื่อเวลาผ่าน อ่านเพิ่มเติม

ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

3.8.1 ธาตุอะลูมิเนียม

อะลูมิเนียมพบมาในเปลือกโลกประมาณ 7.5% โดยมวล รูปของสารประกอบ เช่น บอกไซต์ $(Al_2 O_3 \cdot 2H_2 O)$ ไครโอไลต์ (Na_3 AlF_6)

โลหะอะลูมิเนียมเตรียมได้จากการหลอมเหลวแร่บอกไซต์แล้วแยกด้วยกระแสไฟฟ้าจะได้โลหะอะลูมิเนียมที่แคโทด โลหะอะลูมิเนียมมีสีเงิน มีความหนาแน่นต่ำ เหนียวและแข็ง ดัดโค้งงอได้ ทุบให้เป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นได้ นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีมาก
สารประกอบออกไซด์ของอะลูมิเนียมคือ Al_2 O_3

มีจุดหลอมเหลวสูงมาก ทนความร้อนสูง ละลายได้ทั้งในกรดและเบส ออกไซด์ที่เกิดในธรรมชาติเรียกว่า คอรันดัม มีความแข็งมากและมีหลายสี จึงนิยมใช้ทำเครื่องประดับ สารประกอบซัลเฟตของอะลูมิเนียมที่ตกผลึกร่วมกับหะแอลคาไลน์ จะได้ผลึกของอะลัม (Alum) ชนิดหนึ่งซึ่งมีสูตรทั่วไปคือ $MAl(SO_4 )_2 \cdot 12H_2 O$ โดย M ในที่นี้คือไอออนบวกของโลหะ เช่น N^+

หรือ

ส่วนสารส้มที่ใ อ่านเพิ่มเติม

การทำนายตำแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

การศึกษาสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ จะช่วยในการทำนายสมบัติของธาตุได้ ถ้ารู้ตำแหน่งของธาตุนั้นในตารางธาตุหรือถ้ารู้สมบัติบางประการของธาตุอาจพิจารณาตำแหน่งของธาตุได้ดังตัวอย่างการจัดตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนที่ศึกษามาแล้ว ต่อไปนักเรียนจะได้ทำการทดลองเพื่อศึกษาวิธีการประมาณตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุและการทำนายสมบัติของธาตุเมื่อรู้ตำแหน่งของธาตุนั้นในตารางธาตุดังต่อไปนี้

การทดลอง 3.5 การศึกษาสมบัติของธาตุเพื่อหาตำแหน่งในตารางธาตุ
1. สังเกตลักษณะภายนอกของธาตุตัวอย่าง 2 ธาตุที่อยู่ในหลอดทดลองหมายเลข 1 และ 2 ตามลำดับและทดสอบการนำไฟฟ้าของธาตุทั้งสอง
2. วางแผนและออกแบบการทดลองเพื่อทดสอบสมบัติของธาตุทั้งสองในเรื่องความเปราะ การทำปฏิกิริยากับน้ำ การเผาไหม้ การทำปฏิกิริยากับแก๊สคลอรีน และทดสอบความเ อ่านเพิ่มเติม

ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุอีกกลุ่มหนึ่งในตารางธาตุซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากธาตุที่เคยศึกษามาแล้ว กล่าวคือสามารถแผ่รังสีแล้วกลายเป็นอะตอมของธาตุใหม่ได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
ในปี ค.ศ. 1896 (พ.ศ.2439) อองตวน อองรีแบ็กเกอเรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส พบว่าเมื่อเก็บแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม ฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสง และเมื่อทำการทดลองมีสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่นๆ ก็ได้ผล เช่นเดียวกัน จึงสรุปว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียม
ต่อมาปีแอร์ และมารี กูรี ได้ค้นพบว่าธาตุพอโลเนียมเรเดียม และทอเรียม ก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกันปรากฎการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเช่นนี้เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี เป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไม่เสถียร และเรียกธาตุที่มีสมบัติเช่นนี้ว่า ธาตุกัมมันตรังสี ธาตุกัม อ่านเพิ่มเติม

ธาตุกึ่งโลหะ

ธาตุกึ่งโลหะ (อังกฤษ: metalloids) เป็นธาตุที่มีองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีคุณสมบัติก้ำกึ่งระหว่างสมบัติของโลหะกับอโลหะ โดยไม่มีการกำหนดมาตรฐานหรือข้อตกลงที่แน่นอนของการเป็นธาตุกึ่งโลหะ

โดยปกติทั่วไปแล้วธาตุกึ่งโลหะ ประกอบด้วย 6 ธาตุ คือ โบรอน, ซิลิคอน, เจอร์เมเนียม, สารหนู, พลวงและเทลลูเรียม แต่บางครั้งการจำแนกธาตุกึ่งโลหะได้รวม คาร์บอน, อะลูมิเนียม, ซีลีเนียม,พอโลเนียมและแอสทาทีนไว้ด้วย ในตารางธาตุทั่วไปนั้นสามารถพบธาตุกึ่งโลหะได้ที่บริเวณเส้นทแยงมุมของ บล็อก-p โดยเริ่มจากโบรอนไปจนถึงแอสทาทีน ในบางตารางธาตุที่ประกอบด้วยเส้นแบ่งระหว่างโลหะกับอโลหะและธาตุกึ่งโลหะนั้นจะอยู่ติดกับเส้นแบ่งนี้

ธาตุกึ่งโลหะ อ่านเพิ่มเติม

ธาตุแทรนซิชัน

นักเรียนได้ศึกษาสมบัติบางประการของธาตุหมู่ A มาแล้ว ต่อไปจะได้ศึกษาธาตุอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งอยู่ระหว่างธาตุหมู่ IIA และหมู่ IIIA ที่เรียกว่า ธาตุแทรนซิชัน ประกอบด้วยธาตุหมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์ ดังรูป 3.4

รูป 3.4 ตารางธาตุแสดงเฉพาะธาตุแทรนซิชัน

ธาตุแทรนซิชันเหล่านี้มีอยู่ทั้งในธรรมชาติและได้จากการสังเคราะห์ บางธาตุเป็นธาตุกัมมันตรังสีธาตุแทรนซิชันมีสมบัติอย่างไร จะได้ศึกษาต่อไป

3.4.1 สมบัติของธาตุแทรนซิชัน
นักเคมีจัดธาตุแทรนซิชันไว้ อ่านเพิ่มเติม

ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

โดยทั่วๆ ไปการจัดธาตุให้อยู่ในหมู่เดียวกันจะใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนและสมบัติของธาตุเป็นเกณฑ์ ถ้ามีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากัน และมีสมบัติต่างๆ คล้ายกันจะจัดว่าอยู่ในหมู่เดียวกัน

สำหรับไฮโดรเจนมีเลขอะตอมเท่ากับหนึ่ง เมื่อพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอน จะพบว่ามีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 และอยู่ในระดับพลังงานแรก ซึ่งถ้าใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนเป็นเกณฑ์ควรจะจัดให้ไฮโดรเจนอยู่ในหมู่ IA คาบ 1 ได้ แต่อย่างไรก็ตาม อาจจะพิจารณาว่าอยู่ในหมู่ VIIA ได้เหมือนกัน เพราะยังขาดอิเล็กตรอน เพียง 1 ตัวจะมีการจัดอิเล็กตรอนเหมือน He เมื่อพิจารณาสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนเทียบกับสมบัติของธาตุหมู่ IA และหมู่ VIIA จะไ อ่านเพิ่มเติม

ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่

นักเรียนได้ศึกษาสมบัติของธาตุตามหมู่และตามคาบรวมทั้งสมบัติของสารประกอบของธาตุบางชนิดตามคาบมาแล้ว ต่อไปนี้จะศึกษาปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่

3.2.1 ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA

นักเรียนทราบมาแล้วว่าธาตุหมู่ IA และ IIA เป็นโลหะ เมื่อทำปฏิกิริยากับอโลหะแล้วจะเกิดเป็นสารประกอบไอออนิกเป็นส่วนใหญ่ ในตอนนี้นักเรียนจะได้ศึกษาเพิ่มเติมอีกว่าโลหะหมู่ IA และ IIA เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดปฏิกิริยาได้ช้าหรือเร็วแตกต่างกันหรือไม่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีสมบัติเป็นอย่างไรจากการทดลองต่อไปนี้

การทดลอง 3.1 ปฏิกิริยาของโซเดียมและแมกนีเซียมกับน้ำ

1. ใส่สารละลาย HCl 0.1 อ่านเพิ่มเติม

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

จากการศึกษาสมบัติต่างๆ ของธาตุในตารางธาตุ เช่น ขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี จะพบว่าสมบัติเหล่านี้มีแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงจากซ้ายไปขวาในแต่ละคาบ หรือจากบนลงล่างในแต่ละหมู่ค่อนข้างสม่ำเสมอ ต่อไปจะศึกษาสมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบว่ามีแนวโน้มเป็นอย่างไร โดยการศึกษาจุดหลอมเหลว จุดเดือดและความเป็นกรด - เบสของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3 จากข้อมูลในตางราง 3.1

ตาราง 3.1 สมบัติบางประการของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และคาบที่ 3

สารประกอบคลอไรด์ ของธาตุ คาบที่ 2 ------------------------------สมบัติ	LiCl						CIF
จุดหลอมเหลว (oC)	605	405	-107.3	-23	-40	-20	-154
จุดเดือด(oC)	1350-1360	520	12.5	76.8	71	3.8 (สลายตัว)	-101
ความเป็นกรด-เบส ของสารละลาย	กลาง	กรต	กรต	ไม่ละลายน้ำ	ไม่ละลายน้ำ	กรต	กรต

สารประกอบคลอไรด์ ของธาตุ คาบที่ 3 ------------------------------ สมบัติ	NaCl
จุดหลอมเหลว $(^\circ C)$	801	714	190*	-70	-112	-78	-101
จุดเดือด $(^\circ C)$	1465	1412	182.7**	57.57	75.5	59 (สลายตัว)	-34.6
ความเป็นกรด-เบส ของสารละลาย	กลาง	กลาง	กรต	กรต	กรต	กรต	กรต

* ใช้ความดันทำให้หลอ อ่านเพิ่มเติม

บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สรุปเคมีบทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

- สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบดลอไรด์ คุณสมบัติ	สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ	สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	กลาง ยกเว้นBeCl₂และ NaCl₃ซึ่งป็นกรด	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	CCl₄ NCl₅	-

- สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

สารประกอบออกไซด์ คุณสมบัติ	สารประกอบออกไซด์ของโลหะ	สารประกอบออกไซด์ของอโลหะ
จุดเดือด	สูง	ต่ำ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย	เบส	กรด
สารที่ไม่ละลายน้ำ	BeO Al₃O₃	SiO₂

สมบัติของธาตุแต่ละหมู่

ธาตุหมู่ I โลหะอัลคาไลน์ 1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 อ่านเพิ่มเติม