เรื่องน่ารู้ของตารางธาตุในปัจจุบัน
1415 views | 04/01/2022
Copy link to clipboard
Hathaichanok Yimchan
Content Creator

ในชีวิตประจำวันของเราล้วนแล้วแต่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสารหลากหลายชนิดสามารถอ้างอิงได้จาก ตารางธาตุในปัจจุบัน อีกทั้งสารแต่ละชนิดยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการดำเนินชีวิตของเราทั้งสิ้น อาทิ เครื่องปรุงรสอาหาร, น้ำยาทำความสะอาด, ยาฆ่าแมลง, ยากำจัดวัชพืช, เครื่องสำอาง ตลอดจนครีมบำรุงผิว ก็ล้วนแล้วแต่มีสารประกอบอย่างใดอย่างหนึ่งจากในตารางธาตุทั้งสิ้น โดยสารสามารถจำแนกได้ 2 กลุ่มหลักคือสารที่สังเคราะห์ขึ้นมาโดยมนุษย์และสารที่เกิดได้เองตามธรรมชาติ 


กล่าวโดยสรุปตารางธาตุคือธาตุเคมีที่ถูกจัดเรียงให้อยู่ในตารางตามทฤษฎีการจำแนกโครงสร้างของธาตุตามคุณสมบัติของธาตุที่มีลักษณะคล้ายกันในกลุ่มเดียวกันเพื่อให้ง่ายต่อการใช้งาน อีกทั้งตารางธาตุยังสามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างธาตุได้อีกด้วย ซึ่งความสัมพันธ์นี้จะช่วยทำให้เราเข้าใจพฤติกรรมของธาตุและคาดการณ์แนวโน้มของธาตุได้ง่าย



ตารางธาตุถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อ 100 กว่าปีก่อน หรือในปี พ.ศ 2412 โดย ดมีตรี อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ (Dmitri Ivanovich Mendeleev) นักเคมีชาวรัสเซีย ซึ่งตารางธาตุที่ ดมีตรี คิดค้นเป็นตารางธาตุที่สามารถคาดการณ์ธาตุและสมบัติของธาตุตัวถัดไปได้ แม้ช่วงเวลานั้นตารางธาตุของ ดมีตรี จะได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย แต่ตารางธาตุของ ดมีตรี ก็ยังยังคงมีข้อบกพร่องในเรื่องของการจัดเรียงสมบัติของธาตุที่มีลักษณะเหมือนกันอยู่ ซึ่งธาตุที่ปรากฏในตารางธาตุของ ดมีตรี ณ ตอนนั้นมีทั้งสิ้น 69 ชนิด


ตารางธาตุในปัจจุบัน ใช้ตารางธาตุแบบใหม่ที่คิดค้นและพัฒนาขึ้นโดย เฮนรี โมสลีย์ (Henry Moseley) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จากการค้นคว้าจนพบทฤษฎีและแนวทางการจัดเรียงธาตุแบบใหม่ โดย เฮนรี พบว่า จำนวนของโปรตอนในอะตอมของธาตุต่าง ๆ มีความสัมพันธ์โดยตรงกับสมบัติของธาตุที่สามารถแสดงความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันได้ชัดเจนจากเลขมวลอะตอม ด้วยเหตุนี้ ตารางธาตุ ที่จัดเรียงตามเลขอะตอมจึงมีความแม่นยำสามารถทำนายแนวโน้มและสมบัติของธาตุได้อย่างมีประสิทธิภาพ


ในปัจจุบันตารางธาตุมีธาตุมากถึง 118 ชนิดโดยแบ่งธาตุ 98 ชนิดเป็นธาตุที่สามารถพบได้ตามแห่งธรรมชาติทั่วไปและธาตุ 16 ชนิดที่เหลือคือธาตุที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นมาโดยห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ธาตุในตารางธาตุเกือบ 75% ยังเป็น ธาตุกลุ่มโลหะ เช่น โลหะอัลคาไลน์ ที่มีมากที่สุด ในส่วนของธาตุที่มีสมบัติของธาตุเป็น ธาตุอโลหะ และ ธาตุโลหะ จะเรียกธาตุชนิดนี้ว่า ธาตุกึ่งโลหะ เช่นโบรอนและอาร์เซนิก เป็นต้น เรื่องน่ารู้ของตารางธาตุยังมีเรื่องที่น่าสนใจอีกมากมายดังนี้


1.ชื่อและสัญลักษณ์ธาตุ



ในตารางธาตุแต่ละช่องจะประกอบไปด้วยชื่อย่อและสัญลักษณ์ในภาษาอังกฤษ ปรากฏให้เราได้เห็นทุกช่องในตารางธาตุเช่น H ชื่อที่ย่อมาจากคำว่า Hydrogen ในขณะเดียวกันชื่อของธาตุบางชนิดยังมีที่มาจากภาษาละตินด้วย เช่น ปรอท ในภาษาอังกฤษจะใช้คำว่า Mercury ทว่าในตารางธาตุใช้สัญลักษณ์ปรอท เป็น Hg ซึ่งมาจากภาษาละตินคำว่า Hydrargyrum โดยชื่อและสัญลักษณ์ธาตุยังส่วนประกอบอื่น ๆ ที่บ่งบอกถึงความหมายและค่าของธาตุแต่ละช่องดังนี้


  • ตัวเลขที่ปรากฏด้านบนซ้าย แสดงถึงจำนวนโปรตอนภายในอะตอมของธาตุ หรือตัวเลขที่ระบุจำนวนของอะตอมของธาตุภายในช่อง
  • สัญลักษณ์ภาษาอังกฤษในส่วนกลางช่อง แสดงถึงอักษรย่อของชื่อธาตุ เช่น Helium จะใช้ชื่อย่อว่า He สัญญาลักษณ์แทนชื่อเต็มของธาตุ
  • ตัวเลขทศนิยมด้านล่างหมายถึง มวลอะตอมซึ่งได้จากการคำนวณโปรตอนและอีเล็กตรอนในนิวเคลียสของธาตุภายในช่องนั้น ๆ 


2. หมวดหมู่ของธาตุ



   ดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ตารางธาตุที่เราใช้ศึกษากันอยู่ในปัจจุบัน มีธาตุทั้งสิ้น 118 ธาตุ โดยธาตุจะถูกจัดเรียงลำดับตามตัวเลขของอิเล็กตรอน ซึ่งธาตุที่มีอะตอมเริ่มต้นที่ 1 - 98 คือธาตุที่พบได้ทั่วไปตามธรรมชาติ ในส่วนของธาตุที่มีตัวเลขอะตอมตั้งแต่ 99 - 108 คือธาตุที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการหรือจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งธาตุในตารางธาตุถูกจำแนกเป็นกลุ่ม ดังนี้


  • คาบ (period) ใช้เรียกธาตุที่เรียงแถวจากซ้ายไปขวา (Row) ในตารางธาตุ ณ ปัจจุบันมีธาตุทั้งหมด 7 คาบ เช่น คาบที่ 1 ประกอบด้วย H และ He เป็นต้น
  • หมู่ (group) ใช้เรียกธาตุที่เรียงเป็นแนวตั้งจากบนลงล่าง (Column) ในตารางธาตุ ณ ปัจจุบันมีธาตุทั้งสิ้น 18 หมู่ แต่ละหมู่จะถูกจัดเรียงธาตุตามเลขของอิเล็กตรอนและความคล้ายคลึงของคุณสมบัติของธาตุ โดยมีรายละเอียดการแบ่งกลุ่มโดยสังเขปดังนี้

1.IA เป็นหมู่ของ อัลคาไลน์ มีสมบัติธาตุเป็นโลหะและมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 ตัวขึ้นไป ได้แก่ 

  • หมู่ IIA เป็นหมู่โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท (alkalaine earth metals) มีสมบัติธาตุเป็น ธาตุพวกโลหะ ประกอบด้วยอิเล็กตรอนวงนอกสุด 2 ตัว ซึ่งธาตุที่ทำปฏิกิริยาได้เร็วที่สุดในหมู่นี้คือ เรเดียม (Ra)
  • หมู่ IIIA เป็นหมู่ที่ประกอบไปด้วย ธาตุกลุ่มโลหะ และ ธาตุอโลหะ มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว
  • หมู่ IVA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตัว
  • หมู่ VA มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว
  • หมู่ VIA ในช่วงต้นธาตุในหมู่นี้จะมีสมบัติธาตุเป็นอโลหะไล่ลำดับจนธาตุมีสถานะเป็นโลหะตามลำดับ
  • หมู่ VIIA เป็นหมู่ แฮโลเจน (Halogens) ธาตุภายในหมู่นี้เป็น ธาตุประเภทอโลหะ ที่ไวการต่อการเกิดปฏิกิริยาอย่างมาก2. IB เป็นหมู่

2.ทรานซิชัน (Transition elements) ซึ่งจะไล่ลำดับหมู่ตั้งแต่ IB จนถึง VIIIB แยกประเภทธาตุได้ 2 หมู่หลักคือ

  • Lanthanide series เป็นหมู่ที่ประกอบไปด้วยธาตุที่มีจำนวนอะตอมตั้งแต่ 57 – 71 ล้วนเป็นธาตุที่หายากทั้งสิ้น
  • Actinide series เป็นหมู่ที่ประกอบไปด้วยธาตุที่มีจำนวนอะตอมตั้งแต่ 89 – 103 ธาตุหมู่นี้มีคุณสมบัติธาตุเป็นสารกัมมันตรังสี


3. สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ



สมบัติของธาตุมีผลโดยตรงกับการใช้ทำนายแนวโน้มและสมบัติตามตารางธาตุ ซึ่งมีองค์ประกอบในการทำนายค่าของสมบัติธาตุดังนี้


3.1. ขนาดอะตอม (Atomic Radius): สามารถแสดงค่าสมบัติได้จาก “รัศมีของอะตอม” มีหน่วยเป็น พิโกเมตร สามารถแบ่งการวัดรัศมีได้ 3 รูปแบบดังนี้


  • รัศมีโคเวเลนต์ (Covalent radius) : เริ่มวัดค่าจากระยะทางครึ่งหนึ่งภายในธาตุเดียวกัน
  • รัศมีแวนเดอร์วาลส์ (Van der Waals radius) : เริ่มวัดค่าจากระยะครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสที่ใกล้ที่สุด 
  • รัศมีโลหะ (Metallic radius) : เริ่มวัดค่าจากระยะครึ่งหนึ่งของ ธาตุโลหะ

3.2. รัศมีไอออน: คือไอออนเกิดจากการเพิ่มขึ้นของอิเล็กตรอนและเสียอิเล็กตรอน ซึ่งปฏิกิริยานี้ทำให้อะตอมกลายเป็นไอออน ซึ่งรัศมีไอออนที่มีจำนวนปะจุเป็นลบ รัศมีจะใหญ่ ในทางตรงกันข้ามหากมีปะจุเป็นบวก รัศมีจะเล็ก 


3.3. พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization Energy): IE คือพลังงานที่มีขนาดเล็กใช้ในการดึงอิเล็กตรอนให้หลุดออกจากอะตอม หรือไอออนที่อยู่ในสถานะแก๊ส ซึ่งอะตอมขนาดเล็ก(e-) จะมีค่า IE สูง ในทางตรงกันข้าม หากอะตอมมีขนาดใหญ่(e-) ค่า IE จะน้อย


3.4. ค่าอิเล็กตรอนอัฟฟินิตี (Electron affinity): EA คือพลังงานที่ปล่อยจากการรับอิเล็กตรอนของอะตอมจนนำมาซึ่งการเกิดเป็นไอออนที่มีสถานะเป็นแก๊ส กล่าวคือ EA ใช้ทำนายค่าไอออนที่เป็นลบ หาก ธาตุที่มีค่า EA สูงมี โอกาสเกิดไอออนลบได้ง่ายกว่าธาตุที่มีค่า EA ต่ำ


3.5. ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี้ (Electronegativity): EN คือค่าสมมุติที่ใช้เพื่อแสดงค่าการดึงอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะนิวเคลียส โดย

 อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะกับอะตอมที่มีขนาดเล็ก รับแรงดึงจาก นิวเคลียส มาก ค่า EN จะสูง

 อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะกับอะตอมที่มีขนาดใหญ่ รับแรงดึงจาก นิวเคลียส น้อย,ค่า EN ต่ำ


4. ประโยชน์ของตารางธาตุ



ตารางธาตุเป็นส่วนหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานที่จะช่วยทำให้เราเข้าใจคุณสมบัติของธาตุแต่ละชนิดมากยิ่งขึ้น ซึ่งตารางธาตุยังช่วยให้เราเข้าใจถึงความสำคัญของสมบัติธาตุในด้านต่าง ๆ ตลอดจนใช้เพื่อคาดการณ์คุณสมบัติและพฤติกรรมทางเคมีของธาตุที่ยังไม่ถูกค้นพบหรือธาตุที่ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นใหม่ กล่าวคือตารางธาตุเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สามารถนำมาใช้ในการศึกษาธาตุรูปแบบใหม่ที่ยังไม่ถูกค้นพบตลอดจนธาตุที่เพิ่งถูกสร้างหรือสังเคราะห์ขึ้นมาใหม่เพื่อใช้ประโยชน์ในงานอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน


ในอุตสาหกรรมมากมายในโลกยุคปัจจุบันล้วนแล้วแต่ต้องใช้ ตารางธาตุในปัจจุบัน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการสร้าง สินค้าหรือนวัตกรรมใหม่ ๆ ขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์ชีวิตของผู้คนให้ได้มากที่สุด ซึ่งธาตุและสารแต่ละชนิดเราอาจพบเห็นได้โดยทั่วไปในชีวิตประจำวันดังเช่น สารส้ม ยาสระผมหรือยาสีฟัน ซึ่งผลิตภัณฑ์เหล่านี้ล้วนแล้วแต่มีองค์ประกอบพื้นฐานจากสารตารางธาตุทั้งสิ้น เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับตารางธาตุยังมีอีกมากมายให้เราได้ศึกษาเพิ่มเติมได้จากแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ 

ที่มาข้อมูล

  • การทำนายแนวโน้มและสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ(https://www.trueplookpanya.com/)
  • ตารางธาตุ(PeriodicTable)-NationalGeographicThailand(https://ngthai.com/)
  • เคมี-10เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับตารางธาตุ(https://panyasociety.com/)
  • ธาตุและสารประกอบ–SciMath(https://www.scimath.org/)
  • สมบัติของธาตุตามตารางธาตุ-SciMath(https://www.scimath.org/)