บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

1. โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 1
เนื้อหาที่จะต้องเรียนในบทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
3.1 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ
3.2 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่
3.3 ตำแหน่งของไฮโดรเจนในตารางธาตุ
3.4 ธาตุแทรนซิชัน
3.4.1 สมบัติของธาตุแทรนซิชัน
3.4.2 สารประกอบของธาตุแทรนซิชัน
3.4.3 สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน
3.5 ธาตุกึ่งโลหะ
3.6 ธาตุกัมมันตรังสี
3.6.1 การเกิดกัมมันตรังสี
3.6.2 การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
3.6.3 ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
3.6.4 ปฏิกิริยานิวเคลียร์
3.6.5 การตรวจสอบสารกัมมันตรังสีและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารกัมมันตรังสี
3.7 การทำนายตำแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ
3.8 ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
3.8.1 ธาตุอะลูมิเนียม
3.8.2 ธาตุแคลเซียม
3.8.3 ธาตุทองแดง
3.8.4 ธาตุเหล็ก
3.8.5 ธาตุไอโอดีน
3.8.6 ธาตุไนโตรเจน
3.8.7 ธาตุออกซิเจน
3.8.8 ธาตุเรเดียม
3.8.9 ธาตุฟอสฟอรัส
3.8.10 ธาตุซิลิคอน

2. บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ
 จากการศึกษาการจัดเรียงธาตุตามตารางธาตุ พบว่ามีการจัดเรียงตามเลขอะตอม (atomic number) หรือจำนวน
โปรตอน ซึ่งแต่ละธาตุจะมีจำนวนโปรตอนเป็นค่าเฉพาะของธาตุนั้น
 เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นทีละ 1 สมบัติของธาตุจะแปรเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง และจะได้ธาตุที่มีสมบัติตรงกันใน
ช่องแนวดิ่งเดียวกัน เรียกว่า หมู่ (group)
 จากการจัดเรียงธาตุตามเลขอะตอมนี้ในแนวนอน (คาบ ; period) ธาตุที่อยู่ทางซ้ายของตารางธาตุจะมีสมบัติ
เป็นโลหะ (metal) และทางขวาเป็นอโลหะ (non metal)
IA VIIIA
1H IIA IIIA IVA VA VIA VII
A
2He
3Li 4Be
VIIIB
5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
11Na 12Mg IIIB IVB VB VIB VIIB IIB IB 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr
37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe
55Cs 56Ba 57*La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
87Fr 88Ra 89**Ac 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Uub 113Uut 114Uuq 115Uup 116Uuh
3.1 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ
 จากการศึกษาสมบัติต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุ เช่น ขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน และค่าอิเล็ก
โทรเนกาติวิตี จะพบว่า สมบัติเหล่านี้มีแนวโน้มเปลี่ยนแปลงจากซ้ายไปขวาในแต่ละคาบ หรือจากบนลน
ล่างในแต่ละหมู่
 ธาตุในคาบที่ 2 และคาบที่ 3 นี้ ภายในคาบเดียวกันมีทั้ง โลหะ กึ่งโลหะ และอโลหะ นอกจากนี้แต่ละธาตุมี
เวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เท่ากัน ดังนั้นการเกิดสารประกอบของธาตุในคาบเดียวกัน ต่างกัน และมีสมบัติ
ต่างกันด้วย
 สมบัติต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุ สามารถศึกษาจากสารประกอบคลอไรด์และสารประกอบออกไซด์
 สารประกอบคลอไรด์ หมายถึง สารประกอบธาตุคู่ระหว่างธาตุคลอรีน (Cl) กับธาตุอื่น ๆ
เช่น NaCl , CaCl2 , HCl และ CCl4 เป็นต้น
 สารประกอบออกไซด์ หมายถึง สารประกอบที่เกิดจากธาตุออกซิเจนรวมตัวกับธาตุอื่น ๆ
เช่น Na2O , P2O3 , NO2
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 2

3. โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 3
 สามารถศึกษาได้จากจุดเดือด-จุดหลอมเหลว และความเป็นกรด-เบสของสารประกอบคลอไรด์ และ
สารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ คาบที่ 3 จากตารางต่อไปนี้
ตารางที่ 1 แสดงสมบัติสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2
สารประกอบคลอไรด์ของธาตุคาบที่ 2 Li Cl
โลหะ
Be Cl2
โลหะ
B Cl3
กึ่งโลหะ
C Cl4
อโลหะ
N Cl3
อโลหะ
Cl2 O
อโลหะ
Cl F
อโลหะ
จุดหลอมเหลว (°C) 605 405 -107.3 -23 -40 -20 -154
จุดเดือด (°C) 1350-1360 520 12.5 76.8 71 3.8 -101
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย กลาง กรด กรด ไม่ละลายน้ำ ไม่ละลายน้ำ กรด กรด
ตารางที่ 2 แสดงสมบัติสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 3
สารประกอบคลอไรด์ของธาตุคาบที่ 3 Na Cl
โลหะ
Mg Cl2
โลหะ
Al Cl3
โลหะ
Si Cl4
กึ่งโลหะ
P Cl3
อโลหะ
S Cl2
อโลหะ
***Cl 2
อโลหะ
จุดหลอมเหลว (°C) 801 714 190* -70 -112 -78 -154
จุดเดือด (°C) 1465 1412 182.7** 57.57 75.5 59
(สลายตัว)
-34.6
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย กลาง กลาง กรด กรด กรด กรด กรด
หมายเหตุ * ใช้ความดันทำให้หลอมเหลว
** ระเหิดก่อนหลอมเหลวที่ความดัน 1 บรรยากาศ
*** ปรากฏอยู่ในรูปโมเลกุลของธาตุ
 สมบัติสารประกอบคลอไรด์ของธาตุคาบที่ 2 และ 3 (จากตารางที่ 1 และตารางที่ 2) สามารถสรุปได้ดังนี้
1) คลอไรด์ของโลหะ มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก (โลหะกับอโลหะ)
ยกเว้น BeCl2 เป็นสารประกอบโคเวเลนต์
2) คลอไรด์ของอโลหะ มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ (อโลหะกับอโลหะ)
3) สารประกอบคลอไรด์ที่ละลายน้ำได้ พบว่า คลอไรด์ของโลหะ สมบัติเป็นกลาง
(ยกเว้น BeCl2 และ
AlCl3 เป็นกรด)
คลอไรด์ของอโลหะ สมบัติเป็นกรด

4. ตารางที่ 3 แสดงสมบัติสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2
สารประกอบออกไซด์ของธาตุคาบที่ 2 Li2 O
โลหะ
Be O
โลหะ
B2 O3
กึ่งโลหะ
C O2
อโลหะ
N2 O5
อโลหะ
O2***
อโลหะ
O F2
อโลหะ
จุดหลอมเหลว (°C) >1700 2530 460 -56.6* 30 -218.4 -224
จุดเดือด (°C) 1200
ที่ 600 atm
ประมาณ
3900
ประมาณ
1860
-78.5** 47
สลายตัว
-183 -145
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย เบส ไม่ละลายน้ำ ละลายน้ำ
เล็กน้อย
กรด กรด ละลายน้ำ
เล็กน้อย
กรด
ตารางที่ 4 แสดงสมบัติสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 3
สารประกอบคลอไรด์ของธาตุคาบที่ 3 Na2 O
โลหะ
Mg O
โลหะ
Al2 O3
โลหะ
Si O2
กึ่งโลหะ
P2O5
อโลหะ
S O2
อโลหะ
Cl 2O
อโลหะ
จุดหลอมเหลว (°C) 1275
(ระเหิด)
2852 2072 1723 580-585* -72.7 -20
จุดเดือด (°C) ไม่มีข้อมูล 3600 2980 2230 300**(ระเหิด) -10 3.8
ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย เบส เบส ไม่ละลายน้ำ ไม่ละลายน้ำ กรด กรด กรด
หมายเหตุ * ใช้ความดันทำให้หลอมเหลว
** ระเหิดก่อนหลอมเหลวที่ความดัน 1 บรรยากาศ
*** ปรากฏอยู่ในรูปโมเลกุลของธาตุ
 สมบัติสารประกอบออกไซด์ของธาตุคาบที่ 2 และ 3 (จากตารางที่ 3 และตารางที่ 4) สามารถสรุปได้ดังนี้
1) ออกไซด์ของโลหะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก
2) ออกไซด์ของอโลหะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ (ยกเว้น SiO2
ซึ่งมีจุดเดือดและจุดเหลวสูง เพราะเป็นโครงผลึกร่างตาข่าย)
3) สารประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำได้ พบว่า ออกไซด์ของโลหะ สมบัติเป็นเบส
ออกไซด์ของอโลหะ สมบัติเป็นกรด
 เมื่อพิจารณาจุดเดือด-จุดหลอมเหลว และความเป็นกรด-เบสของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์
ของธาตุคาบที่ 2 และคาบที่ 3 สรุปได้ว่า
1) จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารทั้ง 2 กลุ่ม มีแนวโน้มคล้ายกัน คือ
จุดเดือด-จุดหลอมเหลวสูง คลอไรด์ของโลหะ จุดเดือด-จุดหลอมเหลวต่ำ คลอไรด์ของอโลหะ
ออกไซด์ของโลหะ ออกไซด์ของอโลหะ
2) ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย คลอไรด์ของโลหะ กลาง (ยกเว้น BeCl2 และAlCl3 เป็นกรด)
คลอไรด์ของอโลหะ กรด
ออกไซด์ของโลหะ เบส
ออกไซด์ของอโลหะ กรด
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 4

5.  สรุปสมบัติของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์ของธาตุคาบที่ 2 และคาบที่ 3
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 5
สมบัติ สารประกอบคลอไรด์ สารประกอบออกไซด์
1) จุดเดือด-จุดหลอมเหลว
 ลดลงจากซ้าย (โลหะ) ไปขวา (อโลหะ)
คลอไรด์ของโลหะจุดเดือด-จุดหลอมเหลวสูงมาก
เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก
คลอไรด์ของอโลหะ จุดเดือด-จุดหลอมเหลวต่ำ
เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์
 ลดลงจากซ้าย (โลหะ) ไปขวา (อโลหะ)
ออกไซด์ของโลหะจุดเดือด-จุดหลอมเหลวสูงมาก
เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก
ออกไซด์ของอโลหะ จุดเดือด-จุดหลอมเหลวต่ำ
เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์
2) ความเป็นกรด-เบส
 คลอไรด์ของโลหะ เป็นกลาง
(ยกเว้น BeCl2 และAlCl3 เป็นกรด)
 คลอไรด์ของอโลหะ เป็นกรด
 ออกไซด์ของโลหะ เป็นเบส
 ออกไซด์ของอโลหะ เป็นกรด
3.2 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่
3.2.1 ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA
 สมบัติบางประการของธาตุตามหมู่ IA และ IIA
1) ธาตุหมู่ IA
เป็นโลหะที่มีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา มักพบในรูปสารประกอบไอออนิก ไม่พบเป็นธาตุอิสระใน
ธรรมชาติเลย เรียกว่า โลหะแอลคาไล (alkali metal)
เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส (alkali)
ธาตุหมู่ IA ได้แก่ Na ,K เป็นธาตุที่มีมากที่สุดในหมู่ IA ซึ่ง Na ในรูปสารประกอบต่าง ๆ เช่น NaCl , NaNO3 ใน
แร่เฟลดสปาร์ ในเกลือสินเธาร์ ในน้ำทะเล ส่วน K มีในหินทั่วไป เช่น เฟลด์สปาร์ ไมคา เป็นต้น สำหรับ Li ,
Rb , Cs เป็นธาตุที่ค่อนข้างหายาก
2) ธาตุหมู่ IIA
ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา แต่ไวน้อยกว่าธาตุหมู่ IA จึงไม่ค่อยพบธาตุอิสระในธรรมชาติ มักพบอยู่ในรูป
สารประกอบไอออนิกเช่นเดียวกับโลหะหมู่ IA
เรียกว่า โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (alkaline earth metal) เพราะสารประกอบของโลหะพวกนี้พบบนพื้นโลก (earth)
เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส หรือด่าง
ทำปฏิกิริยารุนแรงในอากาศ น้ำ หรือสิ่งแวดล้อมทั่ว ๆ ไป เนื่องจากเป็นฝ่ายให้อิเล็กตรอนได้ดี (ตัวรีดิวซ์) จึงต้อง
เก็บธาตุนี้ไว้ในของเหลวที่ไม่มีตัวรับอิเล็กตรอน (ตัวออกซิไดซ์) เช่น น้ำมัน เป็นต้น
โลหะ Ca มีมากที่สุดในหมู่ IIA (มีมากอันดับ 3 ในโลก ประมาณ 3.4%) สารประกอบแคลเซียมที่พบมากสุด คือ
CaCO3 อยู่ในสภาพหินปูน หินอ่อน เปลือกหอย แคลไซต์ เป็นต้น ส่วนธาตุ Mg มีอยู่มากรองลงมา ส่วนใหญ่จะ
เป็นสารประกอบอยู่ในน้ำทะเล ซึ่งมี Mg2+ มากเป็นอันดับสองรองจาก Na+ ส่วน Be มีสมบัติหลายอย่างต่างจาก
พวก เช่น มีค่า IE1 สูง เกิดสารประกอบโคเวเลนต์ Be ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ไม่ละลายในแอมโมเนียเหลว เป็นต้น
สำหรับ Sr , Ba พบน้อยมาก ส่วน Ra และ Fr เป็นธาตุกัมมันตรังสีซึ่งหายาก

6.  ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ IA และ IIA กับน้ำ
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 6
1) โลหะหมู่ IA เช่น Na ทำปฏิกิริยากับน้ำได้อย่างรวดเร็วและรุนแรง บางทีอาจระเบิด คายพลังงานออกมาอย่างมาก ได้
ผลิตภัณฑ์เป็นสารละลาย NaOH ซึ่งเป็นเบส และแก๊สไฮโดรเจน (H2)
2Na (s) + 2H2O (l) 2NaOH (aq) + H2 (g)
 เมื่อทดลองใส่ชิ้นโลหะ Na ลงในน้ำ Na จะลอยอยู่บนผิวน้ำ เพราะ Na มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
 จะสังเกตเห็นชิ้น Na วิ่งไปบนผิวน้ำอย่างรวดเร็ว พร้อมมีประกายไฟเกิดขึ้น เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาที่เกิดกับน้ำ
ได้อย่างรวดเร็วได้แก๊ส H2 และคายพลังงานความร้อนออกมาอย่างมาก
 แก๊ส H2ที่เกิดขึ้นจะผลักดันชิ้นโลหะ Na วิ่งไปบนผิวน้ำ และมีควันสีขาวเกิดขึ้นซึ่งเกิดจากแก๊ส H2 ปนกับไอน้ำ
2) โลหะหมู่ IIA เช่น Mg ทำปฏิกิริยากับน้ำธรรมดาได้ช้ามาก แต่ถ้าใช้น้ำร้อนจะเกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ดังสมการ
Mg (s) + 2H2O (l) Mg(OH)2 (aq) + H2 (g)
3) จากสมการในข้อ 1) และ 2) จะเห็นได้ว่า แก๊ส H2 1 โมลเท่ากัน แต่ต้องใช้โลหะหมู่ IA (Na) 2 โมล
ในขณะที่ใช้โลหะหมู่ IIA (Mg) เพียง 1 โมล
 การละลายน้ำของสารประกอบของธาตุหมู่ IA , IIA
1) สารประกอบของธาตุหมู่ IA , IIA ทุกชนิดเป็นสารประกอบไอออนิก (ยกเว้น Be หมู่ IIA เกิดสารประกอบโคเวเลนต์)
ถ้าเป็นสารละลายน้ำ จะสามารถนำไฟฟ้าได้ (สมบัติเฉพาะตัวของสารประกอบไอออนิก คือนำไฟฟ้าได้เมื่อ
หลอมเหลว)
2) สารประกอบของหมู่ IA ทุกชนิดละลายน้ำได้ แต่มีสภาพการละลายได้ (solubility) ไม่เท่ากัน
3) สารประกอบของหมู่ IIA เมื่อรวมกับไอออนที่มีประจุ -1 ละลายน้ำได้ แต่เมื่อรวมกับไอออนที่มีประจุ -2 หรือ -3 เช่น
CO3
2- , SO4
2-, PO4
3- ฯลฯ จะไม่ละลายน้ำ ยกเว้น MgSO4 จะละลายน้ำได้
4) เมื่อผสมสารละลายของธาตุหมู่ IA กับ IIA จะเกิดปฏิกิริยาได้ตะกอน ดังตาราง
สาร
การเปลี่ยนแปลงเมื่อเติมสารละลาย
ละลาย
Na Cl
หมู่ IA
Na2 CO3
หมู่ IA
Na2 HPO4
หมู่ IA
K NO3
หมู่ IA
Na3PO4
หมู่ IA
Na2 SO4
หมู่ IA
Mg Cl2
หมู่ IIA
Ca Cl2
หมู่ IIA
Sr Cl2
หมู่ IIA
Ba Cl2
หมู่ IIA
หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นละลายน้ำ
(ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือไม่เกิดตะกอน)
หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นไม่ละลายน้ำ
(เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือเกิดตะกอน)
 เมื่อเปรียบเทียบการละลายในน้ำของสารประกอบของธาตุหมู่ IA และหมู่ IIA พบว่า สารประกอบของธาตุหมู่ IA
ละลายได้ (ไม่เกิดตะกอน) สำหรับสารประกอบของธาตุหมู่ IIA นั้น สารประกอบที่ละลายน้ำได้ดีคือ
สารประกอบไนเตรต และสารประกอบคลอไรด์

7. 3.2.2 ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA (แฮโลเจน)
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 7
 สมบัติของธาตุหมู่ VIIA (แฮโลเจน)
1) เป็นธาตุโมเลกุลอะตอมคู่ทุกธาตุ
2) เป็นธาตุหมู่ VIIA ในตารางธาตุ ได้แก่ F , Cl , Br , I , At (แอสทาทีน) เรียกว่า ธาตุแฮโลเจน
3) เป็น อโลหะทุกธาตุ (ยกเว้น At เป็นกึ่งโลหะ) เป็นธาตุที่มีพิษทุกธาตุ และมีกลิ่นแรง
4) โมเลกุลของธาตุแฮโลเจนประกอบด้วย 2 อะตอม ได้แก่ F2 , Cl2 , Br2 , I2
5) ทำปฏิกิริยากับโลหะ ได้เกลือ เช่น NaCl , LiF
6) ธาตุแฮโลเจนไอออน มีประจุ -1 (F- , Cl- , Br- , I-)
 นักเรียนได้ศึกษาปฏิกิริยาของโลหะหมู่ IA และ IIA มาแล้ว ต่อไปจะได้ศึกษาปฏิกิริยาของอโลหะจากธาตุหมู่ VIIA
 ทดสอบความสามารถในการทำปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA ได้แก่ F, Cl, B , I ด้วยกันเอง โดยศึกษาจากปฏิกิริยาดังต่อไปนี้
1) ทดสอบสีของสารละลายคลอรีน (Cl2) โบรมีน (Br2) ไอโอดีน (I2) ในคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4) ซึ่งเป็นอโลหะ
เหมือนกัน จะได้ผลดังนี้
 สารละลาย Cl2 ใน CCl4 ไม่มีสี
 สารละลาย Br2 ใน CCl4 มีสีส้ม
 สารละลาย I2 ใน CCl4 มีสีชมพูแกมม่วง
2) เมื่อเติมสารละลาย Cl2 , Br2 , I2 ใน CCl4 ลงในสารละลาย KCl , KBr , KI (สารประกอบไอออนิก)
จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังแสดงในตาราง
สารละลาย ผลการเปลี่ยนแปลงที่เกิดในชั้น CCl4
Cl2 ใน CCl4 (ใสไม่มีสี) Br2 ใน CCl4 (สีส้ม) I2 ใน CCl4 (ชมพูแกมม่วง)
K Cl ไม่มีสี สีส้ม สีชมพูแกมม่วง
K Br สีส้ม สีส้ม สีชมพูแกมม่วง
K I สีชมพูแกมม่วง สีชมพูแกมม่วง สีชมพูแกมม่วง
จากตารางพบว่า
 คลอรีน ไม่สามารถทำปฏิกิริยากับ KCl เนื่องจากไม่เกิดการเปลี่ยนสี
คลอรีน สามารถทำปฏิกิริยากับ KBr ได้ เนื่องจากปรากฏเป็นสีส้ม แสดงว่ามี Br2 เกิดขึ้น ดังปฏิกิริยา
2Br- + Cl2 2Cl- + Br2
คลอรีน สามารถทำปฏิกิริยากับ KI ได้ เนื่องจากปรากฏเป็นสีชมพูแกมม่วง แสดงว่ามี I2 เกิดขึ้น ดังปฏิกิริยา
2I- + Cl2 2Cl- + I2
 โบรมีน ไม่ทำปฏิกิริยากับ KCl และ KBr เนื่องจากไม่เกิดการเปลี่ยนสี
 โบรมีน สามารถทำปฏิกิริยากับ KI ได้ เนื่องจากปรากฏสีชมพูแกมม่วง แสดงว่ามี I2 เกิดขึ้น ดังปฏิกิริยา
2I- + Br2 2Br -+ I2
 ไอโอดีน ไม่ทำปฏิกิริยากับ KCl , KBr และ KI
 จากข้อมูลดังกล่าว สามารถสรุปได้ว่า
1) คลอรีน มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาได้ดีกว่า โบรมีน และ โบรมีน มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาได้ดีกว่า
ไอโอดีน หรือ ความสามารถในการทำปฏิกิริยา Cl > Br > I
2) หรืออาจกล่าวได้ว่า ความสามารถในการทำปฏิกิริยาของธาตุหมู่ 7A ลดลงจากบนลงล่าง

8. 3.3 ตำแหน่งของไฮโดรเจนในตารางธาตุ
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 8
 การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ต่าง ๆ ในตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์ สำหรับตารางธาตุปัจจุบันได้จัดไฮโดรเจนไว้
ในคาบที่ 1 ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA เนื่องจากเหตุผลต่อไปนี้
1) H มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 และมีเลขออกซิเดชัน -1 H จึงควรอยู่ในคาบที่ 1 หมู่ที่ IA
2) มีสมบัติคล้ายธาตุหมู่ VIIA คือ มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูง ค่าอิเล็กโทรเนกาทิวิตี้สูง
มีสถานะเป็นแก๊ส ไม่นำไฟฟ้า เมื่อเกิดสารประกอบต้องการอิเล็กตรอนเพียง 1 อิเล็กตรอนก็จะมีการจัดอิเล็กตรอน
เสถียรเหมือนฮีเลียม จึงควรอยู่ในคาบ 1 หมู่ VIIA
3) การที่ H มีสมบัติคล้ายทั้งหมู่ IA และหมู่ VIIA รวมทั้งมีเลขอะตอมน้อยที่สุด จึงจัดธาตุ H ไว้ในคาบที่ 1 และระหว่าง
หมู่ IA กับหมู่ VIIA
ตารางแสดงสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนกับธาตุหมู่ IA กับ VIIA
สมบัติ ธาตุหมู่ IA ธาตุ H ธาตุหมู่ VIIA
1) จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 1 7
2) เลขออกซิเดชัน +1 +1 และ -1 +1 +3 +5 +7 -1
3) ค่า IE1 (kJ/mol) 328-526 1318 1015-1687
4) ค่า EN 1.0 – 0.7 2.1 4.0 – 2.2
5) สถานะ ของแข็ง แก๊ส แก๊ส ของเหลว ของแข็ง
6) การนำไฟฟ้า นำไฟฟ้า ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำไฟฟ้า
 แต่เนื่องจากไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายทั้งหมู่ IA และหมู่ VIIA จึงจัดแยก H ออกจากหมู่ธาตุทั้ง 2 และจัดไว้ให้อยู่
ระหว่างธาตุหมู่ IA กับ VIIA
3.4 ธาตุแทรนซิชัน
 นักเรียนได้ศึกษาสมบัติบางประการของธาตุหมู่ A มาแล้ว ต่อไปจะได้ศึกษาธาตุอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งอยู่ระหว่างธาตุหมู่ IIA กับ
IIA ที่เรียกว่า ธาตุแทรนซิชัน ประกอบด้วยหมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทิไนด์ กับกลุ่มแอกทิไนด์ด้วย
VIIIB
ธาตุแทรนซิชัน
IIIB IVB VB VIB VIIB IIB IB
21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn
39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd
57*La 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg
89**Ac 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Uub
*กลุ่มแลน
ทาไนด์
58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
**กลุ่มแอก
ทิไนต์
90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
 ธาตุแทรนซิชันเหล่านี้มีอยู่ในธรรมชาติ และได้จากการสังเคราะห์ บางธาตุเป็นธาตุกัมมันตรังสี
 ก่อนจะเข้าถึงรายละเอียดของธาตุแทรนซิชัน นักเรียนควรทบทวนเรื่อง การหาเลขออกซิเดชัน ดังนี้

9. โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 9
เลขออกซิเดชัน คือ ค่าประจุของแต่ละอะตอม โดยมีหลักการในการกำหนดเลขออกซิเดชันดังนี้
1) เลขออกซิเดชันของธาตุอิสระมีค่าเป็น O เช่น Na , Cr , O2 , P4 เป็นต้น
2) ธาตุหมู่ IA มีเลขออกซิเดชัน +1 ธาตุหมู่ IIA มีเลขออกซิเดชัน +2
3) H มีเลขออกซิเดชัน +1 (ยกเว้นเมื่อเป็นสารประกอบโลหะไฮไดรด์ เช่น NaH ; H = -1)
4) O มีเลขออกซิเดชัน -2 (ยกเว้นในสารประกอบเปอร์ออกไซด์ และซูเปอร์ออกไซด์ )
5) เลขออกซิเดชันของไอออนอะตอมเดี่ยว มีค่าเท่ากับประจุของไอออนนั้น เช่น
Na+ มีเลขออกซิเดชัน +1 Cr3+ มีเลขออกซิเดชัน +3 HNO3 มีเลขออกซิเดชัน 0
O2- มีเลขออกซิเดชัน -2 SO4
จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุที่ขีดเส้นใต้ต่อไปนี้
1) CrO 4) Mn O4
2-
2- 5) Mn O4
2) Cr O4
-
2- 6) Cr O3
3) Cr2O7
แบบฝึกหัดทบทวนความรู้
1. จงเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออนต่อไปนี้ (ทบทวน)
1) Cu+ ………………………………………. 4) S2- …….…………………………………
2) Fe2+ ……………………………………….. 5) Cl- ………………………………………..
3) Zn2+ ……………………………………….. 6) K ………………………………………..
2. เพราะเหตุใดธาตุแทรนซิชันจึงเกิดสารประกอบที่มีธาตุองค์ประกอบเหมือนกันได้หลายชนิด
……………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………….
3. จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุที่ขีดเส้นใต้ต่อไปนี้
1) KMnO4
2) SO4
2-
3) K2Cr2O7
4) H2SO4
2- มีเลขออกซิเดชัน -2 KMnO4 มีเลขออกซิเดชัน 0

10. โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 10
 สมบัติทั่วไปของธาตุแทรนซิชัน
1) เวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 เท่ากับ 2 ทุกธาตุ ยกเว้น Cr และ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1
ตารางแสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักและพลังงานย่อยของธาตุแทรนซิชัน
ธาตุ เลขอะตอม การจัดอิเล็กตรอน
ในระดับพลังงานหลัก
การจัดอิเล็กตรอน
ในระดับพลังงานย่อย
Sc 21 2 8 9 2 [Ar]* 3d1 4s2
Ti 22 2 8 10 2 [Ar] 3d2 4s2
V 23 2 8 11 2 [Ar] 3d3 4s2
Cr 24 2 8 13 1 [Ar] 3d5 4s1
Mn 25 2 8 13 2 [Ar] 3d5 4s2
Fe 26 2 8 14 2 [Ar] 3d6 4s2
Co 27 2 8 15 2 [Ar] 3d7 4s2
Ni 28 2 8 16 2 [Ar] 3d8 4s2
Cu 29 2 8 18 1 [Ar] 3d10 4s1
Zn 30 2 8 18 2 [Ar] 3d10 4s2
หมายเหตุ : [Ar] แทนการจัดอิเล็กตรอนของธาตุอาร์กอนเป็น 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
2) ธาตุแทรนซิชันจะมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามาจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เท่ากัน แต่เวเลนซ์
อิเล็กตรอนเท่ากัน ยกเว้น Cr กับ Cu
3) ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าโลหะหมู่ IA และ IIA
(ตามแนวโน้มตารางธาตุ ความเป็นโลหะลดลงจากซ้ายไปขวา)
4) ธาตุแทรนซิชันแสดงเลขออกซิเดชัน (ประจุ) ได้หลายค่า ยกเว้นหมู่ IIB กับ IIIB จะเกิดสารประกอบที่มีเลข
ออกซิเดชัน +2 และ +3 ตามลำดับ
5) สารประกอบหลายตัวเป็นสาร paramagnetic คือ ถูกดึงดูดอย่างอ่อน ๆ ด้วยแม่เหล็ก เพราะมีอิเล็กตรอนเดี่ยว ในขณะ
ที่สารประกอบของธาตุหมู่ A เกือบทั้งหมดขาดสมบัตินี้ เพราะไม่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว นอกจากนี้ธาตุอิสระบางตัว ยัทำ
ให้เป็นแม่เหล็กได้ เช่น Fe (เหล็ก) , Co (โคบอลต์)
6) ธาตุแทรนซิชันมีแนวโน้มเกิดสารประกอบเชิงซ้อนได้ง่ายกว่าธาตุเรพรีเซนเททีฟ (หมู่ A)
7) ส่วนมากละลายและแตกตัวในกรดได้
8) สามารถรวมตัวกับโลหะแทรนซิชันด้วยกันหรือโลหะอื่น เป็นโลหะผสมได้
9) มีความแข็งแรง จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง (ยกเว้นปรอท) นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี โดยเฉพาะธาตุหมู่ IB เป็น
ตัวนำที่ดีมาก
10) ธาตุแทรนซิชันเกิดสารประกอบปกติ และสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสี และสีจะเปลี่ยนไปเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน

11.  สารประกอบแทรนซิชัน
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 11
สารประกอบของธาตุแทรนซิชันจะแตกต่างจากสารประกอบของโลหะในหมู่ A เช่น สารประกอบและสารละลาย
ของธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะมีสี ส่วนสารประกอบของโลหะในหมู่ A จะใสไม่มีสี
ซึ่งต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับเลขออกซิเดชันและข้อมูลในตารางต่อไปนี้
ตาราแสดงสีของสารประกอบและไอออนของโครเมียมและแมงการนีสในน้ำ
สูตร ชื่อ สี
Cr2+ โครเมียม (II) ไอออน น้ำเงิน
Cr3+ โครเมียม (III) ไอออน เขียว
CrO4
2- โครเมตไอออน เหลือง
Cr2O7
2- ไดโครเมตไออน ส้ม
Mn2+ แมงกานีส (II) ชมพูอ่อน
Mn(OH)3 * แมงกานีส (III) ไฮดรอกไซด์ น้ำตาล
MnO2 * แมงกานีส (IV) ออกไซด์ ดำ
MnO4
2- แมงกาเนตไอออน เขียว
MnO4
- เปอร์แมงกาเนตไอออน ม่วงแดง
หมายเหตุ * ไม่ละลายน้ำ
การที่ไอออนของธาตุแทรนซิชันมีสีต่าง ๆ กัน ทำให้ทราบขั้นตอนในการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยา ซึ่งพิจารณาจากสี
ของสารละลาย ดังตัวอย่างต่อไปนี้
1) Cr เกิดสารประกอบได้หลายชนิด มีสีต่างกัน และมีเลขออกซิเดชันหลายค่า
เมื่อนำสารละลาย K2Cr2O7 (สีส้ม ; Cr2O7
2- ) เติมกรด H2SO4 และสารละลาย H2O2 ลงไป
เกิดสารละลายสีเขียวพร้อมกับมีฟองแก๊สเกิดขึ้น (การเกิดฟองทำให้รู้ว่ามีปฏิกิริยาเกิดขึ้น)
เขียนเป็นสมการได้ดังนี้
2- (aq) Cr3+ (aq)
สีส้ม สีเขียว (ดูจากตาราง)
Cr2O7
จะเห็นว่า Cr มีประจุ (เลขออกซิเดชัน) เปลี่ยนจาก +6 เป็น +3
2) แมงกานีสเกิดสารประกอบได้หลายชนิด มีสีต่างกัน และมีเลขออกซิเดชันหลายค่า
เมื่อนำ MnO2 (สีดำ) ไปเผารวมกับ NaoH จนหลอมเหลวรวมกัน แล้วเติมน้ำลงไป ได้สารละลายสีเขียว
(ที่ต้องเผาเพราะ MnO2 ไม่ละลายน้ำ ) ดังสมการ
2- (aq)
MnO2 (s) MnO4
สีดำ สีเขียว
ประจุ (เลขออกซิเดชัน) ของ Mn เปลี่ยนจาก +4 เป็น +6
เมื่อเติมกรด H2SO4 ลงในสารละลายของ MnO4
2-
MnO4
2- (aq) MnO4
- (aq)
สีเขียว สีม่วงแดง
ประจุ (เลขออกซิเดชัน) ของ Mn เปลี่ยนจาก +6 เป็น +7
2-
การหาค่าออกซิเดชัน Cr จาก Cr2O7
(Cr x 2) + (-2 x 7) = -2
2Cr – 14 = -2
2Cr = -2 + 14
Cr = 12 = +6
2

12. เมื่อเติมสารละลาย Na2S ลงในสารละลาย MnO4
-
MnO4
- (aq) Mn2+ (aq)
สีม่วงแดง สีชมพูอ่อน
ประจุ (เลขออกซิเดชัน) ของ Mn เปลี่ยนจาก +7 เป็น +2
เมื่อเติม NaOH ลงในสารละลายของ Mn2+
Mn2+ (aq) Mn3+ (aq)
สีชมพูอ่อน สีน้ำตาล
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 12
ประจุ (เลขออกซิเดชัน) ของ Mn เปลี่ยนจาก +2 เป็น +3
จะเห็นได้ว่า สารประกอบและไอออนของธาตุแทรนซิชันมีสีต่าง ๆ กันตามเลขออกซิเดชัน เช่น Cr , Mn
นักเรียนคิดว่า เพราะเหตุใด Cr และ Mn จึงมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า
เพื่อเป็นแนวทางในการอธิบายธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ ให้พิจารณาตัวอย่างการจัดเรียงอิเล็กตรอนของ Cr
และ Cr ไอออน ดังตารางต่อไปนี้
ธาตุและไอออน การจัดเรียงอิเล็กตรอน เลขออกซิเดชัน ตัวอย่างสาร
Cr [Ar] 3d5 4s1 0 Cr
Cr+ [Ar] 3d5 4s0 +1 ไม่พบในธรรมชาติ
Cr2+ [Ar] 3d4 4s0 +2 CrO
Cr3+ [Ar] 3d3 4s0 +3 CrCl3
Cr4+ [Ar] 3d2 4s0 +4 CrI4
Cr5+ [Ar] 3d1 4s0 +5 CrF5
Cr6+ [Ar] 3d0 4s0 +6 CrO3
จากตารางพบว่า Cr เกิดเป็นไอออนที่มีประจุไฟฟ้าได้ตั้งแต่ +1 ถึง +6 โดยที่ การเกิด Cr+ อะตอมจะเสีย 1 e-
ในระดับพลังงานนอกสุดก่อน คือ 4s
เกิดเป็นไอออนที่มีประจุสูงขึ้น อะตอมจะเสียอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน 3d
การที่ Cr สามารถให้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้าไปจากพลังงานนอกสุดและเกิดเป็นไอออนที่เสถียร ทำให้ Cr
มีเลขออกซิเดชันหลายค่า
ธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ ก็สามารถให้อิเล็กตรอนในลักษณะเดียวกับ Cr และมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า จึงเกิด
สารประกอบได้หลายชนิด
และสาเหตุที่สารประกอบแทรนซิชันมีสี
 เนื่องจากอิเล็กตรอนใน 3d –orbital อยู่ในสถานะพื้น (ground state) ดูดกลืนพลังงานแสงในช่วงตามองเห็น
(visible light , แสงขาว) ทำให้เปลี่ยนพลังงานจากพลังงานต่ำไปสู่พลังงานสูงกว่า เรียกสถานะกระตุ้น (excited state)
 เมื่อพลังงานสูงขึ้น จะพยายามปล่อยพลังงานออกมาให้กลับไปสู่สถานะพื้นแหมือนเดิม
 ซึ่งสารแต่ละชนิดดูดกลืนพลังงานแสงที่มีความถี่ต่างกัน และพลังงานที่ถูกปล่อยออกมามีความถี่ต่าง ๆ ทำให้
เห็นเป็นสีต่าง ๆ สีที่ถูกดูดกลืนและสีที่มองเห็นเป็นสีที่เรียกว่า สีคู่กัน (complementary)

13.  สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน (Complex compound)
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 13
 เป็นสารประกอบที่มีไอออนเชิงซ้อน สารหลายชนิดของธาตุแทรนซิชันที่รู้จักกันดี เช่น KMnO4 , K2Cr2O7 ฯลฯ
 โดยทั่ว ๆ ไป สารประกอบชนิดหนึ่ง ๆ ประกอบด้วย ไอออน 2 ชนิด คือ ไอออนบวก และไอออนลบ
 ไอออนที่ประกอบด้วยธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป เรียกว่า ไอออนเชิงซ้อน (Complex ion) เช่น [Fe(CN)6]3 ,
[Cu(NH3)4]2+ เป็นต้น ไอออนเชิงซ้อนเหล่านี้จะมีธาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลาง และมีไอออน อะตอมหรือ
โมเลกุลอื่น ๆ มาล้อมรอบ
 เรียกไอออน หรืออะตอม หรือโมเลกุลที่มาล้อมรอบธาตุแทรนซิชันนี้ว่า ลิแกนด์ (Ligands) ส่วนมากลิแกนด์มักยึด
เหนี่ยวกับธาตุแทรนซิชันด้วยพันธะโคเวเลนต์ หรือพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์
(พันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ เป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมของธาตุชนิดหนึ่งให้อะตอมของธาตุอีกชนิด
หนึ่งใช้คู่อิเล็กตรอนวงนอกสุดของตัวเองทั้ง 2 ตัว เรียกชื่ออีกอย่างว่า พันธะเดทีฟ (Dative Bond) ซึ่งพบใน
สารประกอบหลายชนิด พันธะชนิดนี้ไม่แตกต่างจากพันธะโคเวเลนต์ธรรมดาในทางเคมี
 ส่วนประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน มี 2 ประเภทที่สำคัญ ดังนี้
1) สารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วย ไอออนบวก กับ ไอออนเชิงซ้อน (ลบ)
เช่น K3[Fe(CN)6] = 3K+ + [Fe(CN)6]3-
2) สารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วย ไอออนเชิงซ้อน (บวก) กับ ไอออนลบ
เช่น [Co(NH3)6]Cl3 = [Co(NH3)6]3+ + 3Cl-
3) สารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วย ไอออนเชิงซ้อนบวก กับ ไอออนเชิงซ้อนลบ
เช่น [Cu(NH3)4] [Ni(CN3)4] = [Cu(NH3)4]2+ + [Ni(CN3)4]2-
 องค์ประกอบของไอออนเชิงซ้อน
1) อะตอมที่เป็นศูนย์กลาง ซึ่งเป็นไอออนบวกของธาตุแทรนซิชัน (เพราะธาตุแทรนซิชันเป็นโลหะ
จะเป็นไอออนบวก)
2) ลิแกนด์ที่ล้อมรอบอะตอมที่เป็นศูนย์กลาง
3) ระหว่างอะตอมศูนย์กลางกับลิแกนด์ จะยึดเหนี่ยวด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ หรือ พันธะเดทีฟ
4) ไอออนเชิงซ้อน อยู่ใน Coordination sphere ใช้เครื่องหมาย [ ] แทน
 การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะแทรนซิชัน
 โลหะแทรนซิชันเกิดสารประกอบเชิงซ้อนและไอออนเชิงซ้อนได้ง่าย โดยมีอะตอม หรือกลุ่มอะตอม ที่เรียกว่า
ลิแกนด์ หรือ หมู่โคออร์ดิเนต มาล้อมรอบโลหะแทรนซิชัน โดยใช้พันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ เช่น
MnO4
- และ Fe(CN)3- 6
(จัดเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มีธาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลาง)
 ลิแกนด์ (ligand) หมายถึง กลุ่มที่ยึดเหนี่ยวอะตอม หรือไอออนของโลหะที่อยู่ตรงกลางของสารเชิงซ้อน
ถ้าประกอบด้วยอะตอมหลายชนิด จะมีอะตอมหนึ่งทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอนคู่ เรียกว่า donor atom
เช่น สารเชิงซ้อน [Co(NH3)6]3+ จะมี NH3 ทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ และ N ทำหน้าที่เป็น donor atom ของลิแกนด์

14.  จำนวนอะตอมที่มาใช้พันธะร่วมกับธาตุแทรนซิชันในไอออนเชิงซ้อน เรียกว่า เลขโคออร์ดิเนชัน (Coordination
number) ซึ่งอาจมีได้ตั้งแต่ 2-8 เช่น ถ้ามี 6 อะตอม มาสร้างพันธะกับธาตุแทรนซิชัน ธาตุแทรนซิชันนั้นจะมีเลข
ออกซิเดชันเท่ากับ
 โดยทั่ว ๆ ไป เลขโคออร์ดิเนชันของธาตุ คือ จำนวนลิแกนด์ ที่มาสร้างพันธะกับอะตอมของธาตุนั่นเอง
 การเรียกชื่อสารประกอบและไอออนเชิงซ้อน
1) ลิแกนด์ที่ไม่มีประจุ หรือเป็นกลาง (neutral ligand)
สูตรโมเลกุล ชื่อลิแกนด์
H2O Aqua
NH3 Ammine
CO Carbonyl
2) ลิแกนด์ที่มีประจุลบ
2.1) ไอออนลบที่ลงท้ายด้วย –ide เมื่อเป็นสารประกอบเชิงซ้อนให้เปลี่ยนจาก –ide เป็น –o-
ไอออนลบ ชื่อทั่วไป ชื่อลิแกนด์
F- Fluoride Fluoro
Br- Bromide Bromo
I- Iodide Iodo
CN- Cyanide Cyano
O2- Oxide Oxo
2.2) ไอออนที่ลบที่ลงท้ายด้วย –ite หรือ –ate เมื่อเป็นสารประกอบเชิงซ้อนให้เปลี่ยนเป็น –ito หรือ –ato ตามลำดับ
ไอออนลบ ชื่อทั่วไป ชื่อลิแกนด์
CO3
2- Carbonate Carbonato
S2O3
2- Thiosulfate thiosulfato
SCN- thiocyanate thiocyanato
NO2
- Nitrite Nitrito
ถ้าสารประกอบเชิงซ้อนนั้นมีลิแกนด์ชนิดเดียวกันมากกว่าหนึ่ง ให้บอกจำนวนที่ซ้ำกันไว้หน้าชื่อของลิแกนด์ โดย
ระบุจำนวนด้วยภาษากรีก ดังนี้
 การเกิดไอออนเชิงซ้อนบวก
โลหะไออนแทรนซิชัน + ลิแกนด์ไม่มีประจุ ไอออนเชิงซ้อนบวก
Cu2+ + 4NH3 [Cu (NH3)4]2+
Ni2+ + 4H2O [Ni (H2O)4]2+
 การอ่านชื่อไอออนเชิงซ้อนบวก
อ่านจำนวนลิแกนด์ + ชื่อลิแกนด์ + ชื่อโลหะแทรนซิชัน (เลขโรมันแสดงจำนวนเลขออกซิเดชัน) + ไอออน
[Cu(NH3)4]2+ อ่านว่า tetraammine copper (II) ion
[Ni(H2O)4]2+ อ่านว่า tetraaqua nikle (II) ion
[Ag(NH3)2]+ อ่านว่า diammine silver (I) ion
[Co(NH3)6]3+ อ่านว่า hexaammine cobalt (I) ion
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 14

15.  การเกิดไอออนเชิงซ้อนลบ
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 15
โลหะไอออนแทรนซิชัน + ลิแกนด์มีประจุลบ ไอออนเชิงซ้อนลบ
Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2] -
Cu2+ + 4OH- [Cu(OH)4]2-
Fe3+ + 6CN- [Fe(CN)6] 3-
 การอ่านชื่อไอออนเชิงซ้อนลบ
อ่านจำนวนลิแกนด์ + ชื่อลิแกนด์ + ชื่อโลหะแทรนซิชัน เปลี่ยนหางเสียงเป็น –ate (เลขโรมันแสดง
จำนวนเลขออกซิเดชัน) + ไอออน
ชื่อโลหะไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุลบ เปลี่ยนท้ายเสียงเป็น –ate
โลหะ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุลบ
Al Aluminium Aluminate
Cr Chromium Chromate
Mn Manganese Manganate
Ni Nikle Nikelate
Co Cobalt Coboltate
Zn Zinc Zinc
W Tungsten Tungstate
โลหะแทรนซิชันบางชนิด เมื่อเป็นไอออนเชิงซ้อนลบ ให้ใช้ภาษาละติน และลงท้ายด้วย –ate
ธาตุ ชื่อโลหะ ชื่อโลหะในไอออนเชิงซ้อน
ภาษาอังกฤษ ภาษาละติน ที่มีประจุลบ
Fe Iron Ferrum Ferrate
Cu Copper Cuprum Cuprate
Pb Lead Plumbum Plumbate
Ag Silver Argentum Argentate
Au Gold Aurum Aurate
Sn Tin Stannum Stannate
ตัวอย่างการอ่านไอออนเชิงซ้อนลบ
[Ag(CN)2] – อ่านว่า dicyano argentite (I) ion
[Cu(OH)4] 2– อ่านว่า tetrahydroxo cuprate (II) ion
[Fe(CN)6] 3– อ่านว่า hexacyano ferrate (II) ion
[Ni(CN)2Cl2] 2– อ่านว่า dicyano dichloro nikelate (II) ion
เมื่อมีลิแกนด์หลายชนิดมาล้อมรอบโลหะไอออนแทรนซิชัน ให้อ่านชื่อลิแกนด์ที่เป็นประจุลบ , ลิแกนด์ที่เป็นกลาง
และลิแกนด์ที่เป็นประจุบวก เช่น
[Cu(NH3)4] [Ni (CN)4 อ่านว่า tetraammine copper (II) tetracyanate nikelate (II)

16. 3.5 ธาตุกึ่งโลหะ
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 16
 เมื่อพิจารณาตารางธาตุที่ใช้ในปัจจุบัน จะพบว่า ค่อนไปทางขวาของตารางธาตุ จะมีเส้นทึบเป็นขั้นบันไดปรากฏอยู่
 ธาตุทาขวาเส้นทึกจัดเป็นกลุ่มอโลหะ ส่วนด้านซ้ายจัดเป็นกลุ่มโลหะ ส่วนธาตุที่อยู่ชิดเส้นแบ่งนี้ เรียกว่า ธาตุกึ่งโลหะ
 ธาตุกลุ่มนี้มีสมบัติเป็นอย่างไร ให้นักเรียนศึกษาสมบัติบางประการของธาตุกึ่งโลหะ เปรียบเทียบกับ Al ซึ่งเป็นโลหะ
และ I ซึ่งเป็นอโลหะ ดังตารางต่อไปนี้
สมบัติบางประการของธาตุกึ่งโลหะ เปรียบเทียบกับธาตุอะลูมิเนียม และธาตุไอโอดีน
จากตาราง พบว่า
1) ตั้งแต่ธาตุ B ถึง At ส่วนใหญ่มีค่าพลังงานไอออไนเซชัน (IE) และค่าอิเล็กโทรเนกาทิวิตี (EN) ค่อนข้างสูงคล้ายธาตุ
อโลหะ
2) ส่วนจุดเดือด จุดหลอมเหลว และความหนาแน่นสูง และนำไฟฟ้า เช่นเดียวกับธาตุโลหะ สามารถเกิดสารประกอบได้ทั้ง
สารประกอบไออนิกและสารประกอบโคเวเลนต์
3) จากสมบัติข้างต้นทำให้ได้ข้อมูลว่า ตั้งแต่ B ถึง At โดยที่ตำแหน่งของธาตุเหล่านี้อยู่ชิดเส้นทึบลักษณะขั้นบันไดในตาราง
ธาตุ ตั้งแต่หมู่ IIIA ลงมา มีสมบัติเป็นทั้งโลหะ และอโลหะ จึงจัดเป็นธาตุกึ่งโลหะ (ยกเว้น Al มีสมบัติเป็นโลหะ ) ส่วน
ธาตุ Po และ At เป็นธาตุกัมมันตรังสี

17.  การเกิดธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive element)
 ปี พ.ศ. 2439 อองตวน อองรี แบ็กเกอแรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้พบว่า แผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่มีกระดาษดำ
ห่อหุ้มอยู่ และเก็บรวมกันไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม มีลักษณะเหมือนถูกแสง
 จึงทำการทดสอบกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ๆ พบว่า ให้ผลการทดลองเช่นเดียวกัน
 แบ็กเกอเรลจึงสรุปเป็นเบื้องต้นว่า มีการแผ่รังสีออกมาจากธาตุยูเรเนียม
 ต่อมาปีแอร์ กูรี (Pierre Curie) และ มารี กูรี (Maria Curie) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสก็ได้พบว่า ธาตุอื่น ๆ เช่น
พอลโลเนียม (Po) เรเดียม (Ra) และ ทอเรียม (Th) ก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน
 ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเช่นนี้ เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี
 ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโซโทปที่ไม่เสถียร และเรียกธาตุที่มีสมบัติเช่นนี้ว่า ธาตุกัมมันตรังสี
 ธาตุต่าง ๆ ที่พบในธรรมชาติส่วนใหญ่ มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 ล้วนแต่แผ่รังสีได้ทั้งสิ้น
ตัวอย่างเช่น 238
92U , 235
92U , 232
90Th , 226
88Ra , และ 222
86Rn
ซึ่งอาจเขียนใหม่ได้เป็น U-238 , U-235 , Th-232 , Ra-226 และ Rn-222
 นอกจาธาตุกัมมันตรังสีในธรรมชาติแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถสังเคราะห์ธาตุกัมมันตรังสีขึ้นมาได้ ซึ่งสามารถ
นำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้มากมาย
 เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ (Ernest Rutherford) ได้ศึกษา และได้แสดงให้เห็นว่า รังสีที่แผ่ออกมาสารกัมมันตรังสีอาจเป็น
รังสีแอลฟา ( - ray ) รังสีเบตา ( - ray) หรือรังสีแกมมา ( - ray) ซึ่งมีสมบัติต่าง ๆ ดังนี้
ตารางแสดงชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด
ชนิดของรังสี สัญลักษณ์ สมบัติ
1) รังสีแอลฟา
หรืออนุภาคแอลฟา
หรือ 4
2He  เป็นนิวเคลียาของอะตอม He
 มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค
 มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษหรือ
โลหะบาง ๆ ได้
 เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าโดยเบนเข้าหาขั้วลบ
2) รังสีเบตา
หรืออนุภาคเบตา
หรือ 0
-1 e  มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้า -1
 มีมวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน
 มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟา ถึง 100 เท่า
สามารถทะลุผ่านแผ่นโลหะบางๆ ได้ เช่น แผ่นตะกั่ว หนา
1mm หรือแผ่นอะลูมิเนียม 5 mm
 มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง
 เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า โดยเบนเข้าหาขั้วบวก
3) รังสีแกมมา  เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก
 ไม่มีประจุ และไม่มีมวล
 มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก สามารถทะลุผ่านแผ่นตะกั่ว
หนา 8 mm หรือผ่านแผ่นคอนกรีตหนา ๆ ได้
3.6 ธาตุกัมมันตรังสี
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 17

18. +
-
รูปแสดงผลของสนามไฟฟ้าต่อรังสี 3 ชนิด
นอกจากรังสี 3 ชนิดดังกล่าวแล้ว ยังอาจพบอนุภาคอื่น ๆ แผ่รังสีออกมาจากนิวเคลียสได้ เช่น โพสิตรอน นิวตรอน
และโปรตอน ซึ่งมีประจุและมวลเปรียบเทียบกับรังสีทั้ง 3 ชนิด ดังตารางต่อไปนี้
ตารางแสดงประจุและมวลของอนุภาคชนิดต่าง ๆ ที่เกิดจากการแผ่รังสี
อนุภาค สัญลักษณ์ ชนิดของประจุ มวล (amu)*
แอลฟา หรือ 4
2He +2 4.00276
เบตา หรือ 0
-1 e -1 0.000540
แกมมา 0 0
โพซิตรอน หรือ 0
+1 e +1 0.000540
นิวตรอน 1
0 n หรือ n 0 1.0087
โปรตอน 1
1H หรือ P +1 1.0073
หมายเหตุ ; * 1 amu = 1 atomic mass unit = 1.66 x 10-24 g
 การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
 จากการศึกษาไอโซโทปของธาตุต่าง ๆ จำนวนมาก พบว่า ไอโซโทปที่นิวเคลียสมีอัตราส่วนระหว่าง จำนวน
นิวตรอนต่อโปรตอน ไม่เหมาะสม
 กล่าวคือ ในนิวเคลียสมีนิวตรอนมากกว่าหรือน้อยกว่าโปรตอน ทำให้ไม่เสถียร ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงภายใน
นิวเคลียส เป็นนิวเคลียสใหม่ที่เสถียรกว่า โดยการแผ่รังสีออกมานั่นเอง
 นอกจากนี้ยังพบว่า จำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่เป็นจำนวนคู่ หรือคี่ ในนิวเคลียสนั้น มีความสัมพันธ์กับ
เสถียรภาพของนิวเคลียสด้วย
 กล่าวคือ ธาตุที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็นเลขคู่ จะเสถียรกว่าธาตุที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็นเลขคี่
1) การแผ่รังสีแอลฟา
 การแผ่รังสีแอลฟา เกิดขึ้นในกรณีที่ไอโซโทปนั้น มีเลขอะตอมมากกว่า 82
 ในนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนไม่เหมาะสม
 ทำให้เกิดแรงผลักกันในนิวเคลียส มากกว่าแรงยึดกัน
 นิวเคลียสจึงพยายามลดจำนวนอนุภาคลงให้มากที่สุด เพื่อให้นิวเคลียสเสถียร
 ดังนั้นหลังการแผ่รังสีแอลฟา นิวเคลียสที่เกิดขึ้นใหม่จะมีเลขอะตอมลดลง 2 และเลขมวลลดลง 4
204
82Pb 200
80Hg + 4
2He
238
92U 234
90U + 4
2He
226
88Ra 222
86Rn + 4
2He
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 18

19. 2) การแผ่รังสีเบตา
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 19
 การแผ่รังสีเบตาเกิดขึ้นในกรณีที่นิวเคลียสมีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอน
 จึงพยายามลดอัตราส่วนระหว่างนิวตรอนต่อโปรตอน
 โดยนิวตรอนจะเปลี่ยนเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน
 ทำให้เลขอะตอมเพิ่มขึ้น 1 แต่เลขมวลคงเดิม
210
82Pb 210
83Bi + 0
-1e
32
15P 32
16S + 0
-1e
3) การแผ่รังสีแกมมา
 การแผ่รังสีแกมมา มักเกิดขึ้นในกรณีที่ไอโซโทปมีการสลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือรังสีเบตา
 ยังได้นิวเคลียสใหม่ไม่เสถียร ยังคงอยู่ในสภาวะกระตุ้น มีพลังงานเกินกว่าปกติ
 เมื่อกลับสู่สภาวะปกติ จึงปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปรังสีแกมมา
 ดังนั้นการแผ่รังสีแกมมาจึงไม่ทำให้เลขมวลและเลขอะตอมเปลี่ยนแปลง
226
88Ra 222
86Rn* + 4
2He
222
86Rn +
หรือ
137
55Cs 137
56Ba* + 0
-1e
137
56Ba +
หมายเหตุ : * คืออะตอมที่ไม่เสถียร
4) นอกจากนี้ยังมีการแผ่รังสีให้ โพซิตรอน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสมีโปรตอนมากกว่านิวตรอน ทำให้ได้นิวเคลียส
ใหม่ที่มีโปรตอนลดลง 1 แต่เลขมวลคงเดิม
12
7N 12
6C + 0
+1e
22
11Na 22
10C + 0
+1e
การแผ่รังสีที่กล่าวมาแล้ว สรุปการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสได้ดังนี้
การแผ่รังสี การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียส
ชนิด เลขมวล ประจุ เลขมวล เลขอะตอม
แอลฟา ( ) 4 +2 ลดลง 4 ลดลง 2
เบตา ( ) 0 -1 ไม่เปลี่ยน เพิ่มขึ้น 1
แกมมา ( ) 0 0 ไม่เปลี่ยน ไม่เปลี่ยน
โพซิตรอน ( ) 0 +1 ไม่เปลี่ยน ลดลง 1

20.  สมการนิวเคลียร์
 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ ปฏิกิริยาที่มีการสลายตัวในนิวเคลียสได้รังสีแอลฟา เบตา หรือ รังสีแกมมาดังที่กล่าวมาแล้ว
 สมการนิวเคลียร์ คือ สมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งการดุลสมการนั้นต้องพิจารณาทั้งเลขมวล และเลขอะตอม
ของสารทุกตัวในปฏิกิริยา กล่าวคือ ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งต้นจะเท่ากับผลิตภัณฑ์
238
92U 234
90U + 4
2He
32
15P 32
16S + 0
-1e
22
11Na 22
10C + 0
+1e
9
4Be + 4
2He 12
6C + 1
0n
 ครึ่งชีวิตของธาตุ (Half life)
 นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีไม่เสถียร จึงสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลา โดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิหรือ
ความดัน
 อัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในนิวเคลียสกัมมันตรังสี
 ผลจากการศึกษาปริมาณรังสี ทำให้เราทราบว่า ปริมาณรังสีที่ธาตุแผ่ออกมาจะลดลงตลอดเวลา
 ดังนั้นปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็น ครึ่งชีวิต
 ครึ่งชีวิต (Half life)ของสารกัมมันตรังสี
 หมายถึง ระยะเวลาที่สารกัมมันตรังสีสลายตัวไป จนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ใช้สัญลักษณ์ t1/2
 ตัวอย่างเช่น C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ปี หมายความว่า ถ้ามี C-14 1 กรัม เมื่อเวลาผ่านไป 5730 ปี จะเหลือ C-14
อยู่ 0.5 กรัม และเมื่อเวลาผ่านไปอีก 5730 ปี จะเหลือ 0.25 กรัม หรือกล่าวได้ว่า ทุกๆ 5730 ปี จะเหลือ C-14
เพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม
 ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป สามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
แต่ละชนิดได้ ตัวอย่างครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิด แสดงดังตารางต่อไปนี้
ธาตุกัมมันตรังสี ครึ่งชีวิต รังสีที่แผ่ออก
214
84Po 1.6 x 10-4 วินาที รังสีแอลฟา
25
11Na 1 วินาที รังสีเบตา
15
8O 118 วินาที รังสีเบตา
131
53I 8.1 วัน รังสีเบตา
60
27Co 5.3 ปี รังสีเบตา
14
6C 5730 ปี รังสีเบตา
238
92U 4.5 x 109 ปี รังสีแอลฟา
 วิธีคำนวณปริมาณของสารกัมมันตรังสีที่เหลือจากการสลายตัว
วิธีที่ 1 ใช้สูตร N = N0 / 2n เมื่อ N0 = กัมมันตรังสีเริ่มต้น (มวลเริ่มต้น)
N = กัมมันตรังสีที่เหลือ (มวลที่เหลือ)
n = จำนวนครั้งของการสลายตัว (T/t1/2)
T = เวลาที่ธาตุสลายตัว (T = nt1/2)
t1/2 = ครึ่งชีวิต
t1/2 = T/n
วิธีที่ 2 การเปรียบเทียบอัตราการสลายตัว เป็นแนวเส้นตรง
ดังตัวอย่างต่อไปนี้
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 20

21. โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 21
ตัวอย่างที่ 1 ธาตุกัมมันตรังสี A จำนวน 32 กรัม ถ้าทิ้งไว้นานเป็นเวลา 6 ปี ธาตุกัมมันตรังสี A
จะเหลืออยู่ 4 กรัม จงหาครึ่งชีวิตของธาตุ A
วิธีที่ 1 ใช้สูตร N = N0 / 2n
4 = 32 , 2n = 32
2n 4
2n = 8 , n = 3
จากสูตร t1/2 = T/n
t1/2 = 6/3 = 2 ตอบ ครึ่งชีวิตของธาตุ A เท่ากับ 2 ปี
วิธีที่ 2 การเปรียบเทียบอัตราการสลายตัว เป็นแนวเส้นตรง
สารเริ่มต้น สารที่เหลือ
จาก 3X = 6 ดังนั้น X = 2
ตอบ ครึ่งชีวิตของธาตุ A เท่ากับ 2 ปี
ตัวอย่างที่ 2 จงหาปริมาณ I-131 เริ่มต้น เมื่อนำ I-131 จำนวนหนึ่งมาวางไว้เป็นเวลา 40.5 วัน ปรากฏว่ามีมวลเหลือ
0.125 กรัม ครึ่งชีวิตของ I-131 เท่ากับ 8.1 วัน
วิธีที่ 1 จากสูตร t1/2 = T/n
8.1 = 40.5 , n = 40.5 = 5
n 8.1
ใช้สูตร N = N0 / 2n
0.125 = N0 , N0 = (0.125 )(32) = 4
25
ตอบ ปริมาณ I-131 มีมวลเหลือ 4 กรัม
วิธีที่ 2 การเปรียบเทียบอัตราการสลายตัว เป็นแนวเส้นตรง
จะได้ A = 0.125 , A = (0.125)(32) = 4 g
32
6 ปี
ธาตุ A
32 กรัม
ธาตุ A
16 กรัม
ธาตุ A
8 กรัม
ธาตุ A
4 กรัม
X ปี X ปี X ปี
สารเริ่มต้น
A g
สารที่เหลือ
0.125 g
ครึ่งชีวิต 8.1 วัน
ธาตุ I-131
A g
ธาตุ I-131
A/2 g
ธาตุ I-131
A/2/2 g
หรือ A/4
8.1
วัน
ธาตุ I-131
A/2/2/2 g
หรือ A/8
ธาตุ I-131
A/2/2/2/2 g
หรือ A/16
ธาตุ I-131
A/2/2/2/2/2 g
หรือ A/32
8.1
วัน
8.1
วัน
8.1
วัน
8.1
วัน

22. แบบฝึกหัด เรื่อง ครึ่งชีวิต
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 22
1. สารกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งมีครึ่งชีวิต 8 วัน จะต้องใช้เวลาในการสลายตัวเท่าใด จากมวล 20 กรัม เหลือ 2.5 กรัม
2. Co-60 มีครึ่งชีวิต 5.3 ปี จะต้องให้ Co-60 จำนวน 1.0 mg สลายตัวต่อไปนานกี่ปี จึงจะเหลือ Co-60 จำนวน 0.125 mg
3. สารกัมมันตรังสี B จำนวนหนึ่งวางไว้เป็นเวลา 1 ปี ปรากฏว่าเหลืออยู่ 2.5 kg ครึ่งชีวิตของของสาร B นี้ 73 วัน

23.  ปฏิกิริยานิวเคลียร์
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 23
 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่นิวเคลียสของธาตุ แล้วทำให้เกิดธาตุใหม่ขึ้น และให้พลังงานจำนวน
มหาศาล
 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างจากปฏิกิริยาเคมี เพราะ ที่ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่อิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส ไม่เกิดธาตุใหม่
(แต่ได้สารใหม่ที่แตกต่างจากสารเดิม) รวมทั้งมีพลังงานที่เกี่ยวข้องไม่มาก แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่
1) ปฏิกิริยาฟิสชัน (Fission reaction)
 คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิด แตกตัวออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า
 ในปี พ.ศ.2482 นักวิทยาศาสตร์พบว่า เมื่อใช้ นิวตรอน (ประจุที่เป็นกลาง) ยิงไปที่นิวเคลียสของ U-235
พบว่า เกิดการแตกตัวได้ธาตุใหม่ คือ Ba-139 กับ Kr-97 หรือ Ba-142 กับ Kr-97
การใช้นิวตรอนยิงไปที่นิวเคลียส จัดเป็นปฏิกิริยาฟิสชันที่สำคัญ
 ปฏิกิริยาฟิสชันสามารถเกิดได้กับนิวเคลียสของธาตุหนัก เช่น U-233 , U-235 , U-238 และ Pu-239
(พลูโทเนียม) เป็นต้น
 เมื่อเกิดปฏิกิริยาฟิสชัน จะมีความร้อนคายออกมาจำนวนมหาศาล
 ได้ไอโซโทปหลายชนิดที่เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี จึงถือเป็นการผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีที่สำคัญ
 นอกจากนี้ยังให้นิวตรอนจำนวนหนึ่ง โดยนิวตรอนที่เกิดขึ้นนี้ สามารถชนกับนิวเคลียสอื่น ๆ แล้ว
เกิดปฏิกิริยาฟิสชันต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction)
235U + 0
92
1n 92
236U 56
141Ba + 36
92Kr + 3 0
1n
ธาตุกัมมันตรังสีที่ได้ จะมีสัดส่วน p/n สูง จึงสามารถแผ่รังสีเบตา (0
-1 e) ต่อไปได้อีก
จนได้นิวเคลียสที่เสถียร คือ Nd-144 และ Zr-90 ดังนี้
90
36Kr 90
37Rb 90
38Sr 90
39Y 90
40Zr (เสถียร)
144
56Ba 144
57La 144
58Ce 144
59Pr 144
60Nd (เสถียร)
 ถ้าสามารถทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชันแบบลูกโซ่หยุดได้ เรียกว่า subscritical mass
 ถ้าสามารถทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชันแบบลูกโซ่เกิดไปเรื่อย ๆ เรียกว่า superscritical masss
 ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ ได้นำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชันแบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่มาใช้ประโยชน์ในทาง
สันติ เช่น สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู เพื่อผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสี สำหรับใช้ในการเกษตร การแพทย์
และอุตสาหกรรม ส่วนพลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยา อาจนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า
2) ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fusion reaction)
 ปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นปฏิกิริยาที่เกิดจากการรวมตัวของธาตุเบา(มวลอะตอมต่ำ) เกิดเป็นนิวเคลียสของธาตุที่
หนักกว่าและเสถียรกว่า
 ให้พลังงานจำนวนมหาศาล และโดยทั่ว ๆ ไป จะให้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาฟิสชัน
 เช่น ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน ดังสมการ
2H + 1
1
2H 2
3He + 0
1n + พลังงาน
 ตัวอย่างปฏิกิริยาอื่น ๆ
3He + 1
2
2H 2
4He + 1
1H + พลังงาน
6Li + 1
3
2H 2
4He + พลังงาน
เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่
ต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ

24.  ปฏิกิรยาฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะ
มารวมกัน ประมาณว่าต้องมีอุณหภูมิประมาณ 2 x 108 °C ความร้อนดังกล่าวอาจได้จากปฏิกิริยาฟิสชัน
ซึ่งเปรียบเสมือนเป็นชนวนให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน
 พลังงานในปฏิกิริยาฟิวชัน ถ้าปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว จะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรง
แต่ถ้าควบคุมให้ปล่อยออกมาช้า ๆ จะเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์อย่างมากมาย และมีข้อได้เปรียบกว่า
ปฏิกิริยาฟิสชัน เพราะสารตั้งต้นคือ ไอโซโทปของไฮโดรเจนนั้นหาได้ง่าย
 นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากฟิวชันยังเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีอายุและอันตรายน้อยกว่า
ซึ่งจัดเป็นข้อได้เปรียบในแง่ของสิ่งแวดล้อม
 ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลีบร์และกัมมันตรังสี
1) การตรวจการแผ่รังสี วิธีตรวจการแผ่รังสีทำได้ง่าย ๆ
วิธีที่ 1 นำฟิล์มถ่ายรูปหุ้มสารที่คิดว่ามีสารกัมมันตรังสีปนอยู่และเก็บในที่มืด
เมื่อนำฟิล์มไปล้าง ถ้าปรากฏว่าเป็นสีดำแสดงว่ามีการแผ่รังสี
วิธีที่ 2 นำไปวางใกล้สารเรืองแสง ถ้ามีการเรืองแสงเกิดขึ้น แสดงว่ามีการแผ่รังสีเกิดขึ้น
อย่างไรก็ตาม การตรวจอย่างง่าย ๆ ดังกล่าวไม่สามารถบอกปริมาณของรังสีได้ จึงต้องใช้เครื่องมือตรวจสอบ
โดยเฉพาะ เรียกว่า ไกเกอร์มูลเลอร์เคาน์เตอร์ ซึ่งมีมิเตอร์ที่มีหน้าปัดบอกปริมาณรังสีได้ มีลักษณะดังภาพ
สารกัมมันตรังสีแต่ละสารมีครึ่งชีวิตไม่เท่ากัน และแผ่รังสีแตกต่างกัน การนำสารกัมมันตรังสีมาใช้ประโยชน์
จึงแตกต่างกันด้วย ดังนี้
2) ด้านธรณีวิทยา
 ใช้ C-14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5,730 ปี หาอายุวัตถุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่น ไม้ กระดูก หรือ
สารอินทรีย์อื่น ๆ
 เรียกว่า วิธี Radiocarbon Dating (การหาอายุวัตถุโบราณจากธาตุคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบ)
 หลักการสำคัญของการหาอายุวัตถุโบราณโดยวิธี Radiocarbon Dating ดังนี้
ตัวการสำคัญ คือ รังสีคอสมิกซึ่งอยู่ในบรรยากาศเหนือพื้นโลกมีความเข้มสูง
จนทำให้นิวเคลียสขององค์ประกอบของอากาศแตกออก ให้อนุภาคนิวตรอน (0
1n)
อนุภาคนิวตรอนนี้ ชนกับไนโตรเจนในอากาศ ทำให้เกิด ไอโซโทปของ C-14
14N + 0
7
1n 6
14C + 1
1H
C - 14 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี ที่ให้รังสีเบตา (0
-1e) มีครึ่งชีวิต 5,730 ปี ในบรรยากาศ
ก็สามารถคำนวณหาปริมาณ C-14 จากครึ่งชีวิต (ที่นักเรียนได้เรียนมาแล้ว)
โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 24