การผ่าตารางธาตุตามคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี

ตารางธาตุคือการแสดงองค์ประกอบทางเคมีที่แสดงในรูปแบบตาราง ลำดับขององค์ประกอบทางเคมีจัดเรียงตามปัจจัยหลายประการเช่นเลขอะตอมโครงร่างของอิเล็กตรอนและคุณสมบัติทางเคมี

ตารางธาตุประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลและแบ่งออกเป็น 4 ช่วงตึก ได้แก่ บล็อก -s, -p, -d และ -f แต่ละแถวในตารางเรียกว่าจุดในขณะที่คอลัมน์เรียกว่ากลุ่ม โดยทั่วไปในช่วงเวลาหนึ่ง (แถว) ด้านซ้ายเป็นโลหะและด้านขวาเป็นอโลหะ

ในตารางธาตุมาตรฐานองค์ประกอบต่างๆจะถูกจัดเรียงตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสอะตอม) บรรทัดใหม่ (จุด) เริ่มต้นเมื่อเปลือกอิเล็กตรอนใหม่มีอิเล็กตรอนตัวแรก คอลัมน์ (กลุ่ม) ถูกกำหนดตามการกำหนดค่าอิเล็กตรอน องค์ประกอบที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากันใน subshell เฉพาะอยู่ในคอลัมน์เดียวกัน ตัวอย่างเช่นออกซิเจนและซีลีเนียมอยู่ในคอลัมน์เดียวกันเนื่องจากทั้งคู่มีอิเล็กตรอน 4 ตัวใน p-subshell ด้านนอก

(อ่านเพิ่มเติม: ตารางธาตุพร้อมคำบรรยายและรูปภาพ)

องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกันมักจะถูกจัดกลุ่มเป็นกลุ่มเดียวกันบนตารางธาตุแม้ว่าจะอยู่ในบล็อก f และบางส่วนพบใน d-block แต่องค์ประกอบในช่วงเวลาเดียวกันมักจะมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะประเมินคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบหากคุณทราบคุณสมบัติขององค์ประกอบรอบ ๆ

ในปี 2016 มีการยืนยันอย่างน้อย 118 องค์ประกอบในตารางธาตุ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ 1 (ไฮโดรเจน) ถึง 118 (oganesson) โดยมีการเพิ่มล่าสุดเช่นไนโอเนียมมอสโคเวียมเทนเนสซีนและโอกาเนสสันซึ่งได้รับการยืนยันโดยสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์สากล (IUPAC)

ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมด 94 มีอยู่ตามธรรมชาติ ส่วนที่เหลืออีก 24 ตัวจากอะมิเนียมไปจนถึงโคเปอร์นิเซียมและฟลีโรเวียมและลิเวอร์โมเรียมจะมีอยู่เมื่อสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น จากองค์ประกอบธรรมชาติ 94 ชนิด 84 ในนั้นเป็นองค์ประกอบดั้งเดิม (องค์ประกอบโบราณ) อีก 10 ตัวจะปรากฏขึ้นเมื่อมีการสลายตัวขององค์ประกอบดั้งเดิม

ไม่พบธาตุใดที่หนักกว่า einsteinium (ธาตุ 99) ในปริมาณมากและอยู่ในรูปบริสุทธิ์ แม้แต่แอสทาทีน (ธาตุ 85); แฟรนเซียม (ธาตุ 87) สามารถตรวจจับได้เฉพาะในรูปแบบของการปล่อยแสงในปริมาณกล้องจุลทรรศน์ (300,000 อะตอม)

การจัดกลุ่มองค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบหลายประเภทสามารถนำไปใช้กับองค์ประกอบได้อย่างกว้างขวางรวมถึงการพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีทั่วไปสถานะของสสารในสภาวะที่มีอยู่มากมายจุดหลอมเหลวและจุดเดือดความหนาแน่นโครงสร้างผลึกเป็นของแข็งและต้นกำเนิด

ลักษณะทั่วไป

ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีองค์ประกอบที่มีอยู่แบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ โลหะโลหะผสมและอโลหะ

โดยทั่วไปโลหะมีลักษณะเป็นมันวาวของแข็งที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงสามารถสร้างโลหะผสมกับโลหะอื่นและสร้างสารประกอบไอออนิกได้คล้ายกับเกลือที่ไม่ใช่โลหะ (นอกเหนือจากก๊าซมีตระกูล) อโลหะส่วนใหญ่เป็นก๊าซไม่มีสีหรือไม่มีสี อโลหะที่เป็นสารประกอบกับอโลหะอื่น ๆ จะถูกผูกมัดด้วยโควาเลนต์ ระหว่างโลหะและอโลหะมีโลหะผสมซึ่งมีสมบัติระหว่างโลหะกับอโลหะหรือส่วนผสมของทั้งสองอย่าง

(อ่านเพิ่มเติม: วิธีง่ายๆในการจำตารางธาตุหมายเลข 2 เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมที่สุด)

การจำแนกรายละเอียดเพิ่มเติมมักระบุโดยการนำเสนอสีในตารางธาตุ ระบบนี้ จำกัด คำว่า "โลหะ" และ "อโลหะ" ไว้เฉพาะโลหะและอโลหะจำนวนหนึ่งจากโลหะและอโลหะจำนวนมาก

โลหะและอโลหะสามารถแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ย่อยได้อีกซึ่งแสดงการไล่ระดับคุณสมบัติจากโลหะเป็นอโลหะสำหรับองค์ประกอบในช่วงเวลาเดียวกัน

โลหะแบ่งออกเป็นโลหะอัลคาไลที่มีปฏิกิริยาโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ซึ่งมีปฏิกิริยาน้อยแลนทาไนด์และแอกทิไนด์โลหะทรานซิชันและโลหะหลังการเปลี่ยนแปลงที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่อ่อนแอที่สุด

อโลหะแบ่งออกเป็นอโลหะพอลิอะตอมอโลหะซึ่งคล้ายกับโลหะผสมมากกว่า อโลหะไดอะตอมอโลหะที่จำเป็น และก๊าซมีตระกูลเชิงเดี่ยวซึ่งเป็นอโลหะและเฉื่อยเกือบทั้งหมด

โลหะ

• 78% ขององค์ประกอบที่รู้จักทั้งหมดเป็นโลหะ
• วางไว้ทางด้านซ้ายของตารางธาตุ
• โดยปกติจะแข็งตัวที่อุณหภูมิห้อง
• มักจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง
• เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี
• สามารถตอกและยืดได้

อโลหะ

• ตั้งอยู่ที่ด้านขวาบนของตารางธาตุ
• มีอโลหะทั้งหมด 22 ชนิด
• โดยปกติจะเป็นของแข็งหรือก๊าซที่อุณหภูมิห้อง
• จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ
• ตัวนำความร้อนและไฟฟ้าไม่ดี

Metalloid

• แสดงคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ

  ตัวอย่าง: ซิลิคอนเจอร์เมเนียมสารหนูและพลวง

สถานะของสสาร

สิ่งพื้นฐานอีกประการหนึ่งที่มักใช้ในการแยกแยะองค์ประกอบทางเคมีคือสถานะของสสาร (เฟส) ซึ่งเป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP)

องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศธรรมดาในขณะที่บางส่วนเป็นก๊าซ โบรมีนและปรอทเท่านั้นที่เป็นของเหลวที่ 0 ° C (32 ° F) และความดันบรรยากาศปกติ ซีเซียมและแกลเลียมเป็นของแข็งที่อุณหภูมินี้ แต่ละลายที่อุณหภูมิตามลำดับคือ 28.4 ° C (83.1 ° F) และ 29.8 ° C (85.6 ° F)

จุดหลอมเหลวและจุดเดือด

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดมักแสดงเป็นองศาเซลเซียสที่ความดันของบรรยากาศหนึ่งโดยทั่วไปจะใช้เพื่อกำหนดลักษณะขององค์ประกอบต่างๆ อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเหล่านี้สำหรับองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นที่ทราบกันดีว่าสำหรับธาตุกัมมันตรังสีบางชนิดที่มีอยู่ในปริมาณที่น้อยมากนั้นไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ฮีเลียมยังคงอยู่ในสภาพของเหลวแม้จะเป็นศูนย์สัมบูรณ์ที่ความดันบรรยากาศดังนั้นฮีเลียมจึงมีเพียงจุดเดือดและไม่มีจุดหลอมเหลวในการนำเสนอแบบเดิม

ความหนาแน่น

ความหนาแน่นที่อุณหภูมิมาตรฐานและความดัน (STP) มักใช้ในการกำหนดลักษณะขององค์ประกอบ ความหนาแน่นมักแสดงเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g / cm3)

ก๊าซบางชนิดที่อุณหภูมิวัดได้เป็นก๊าซความหนาแน่นของก๊าซเหล่านี้มักจะแสดงสถานะของก๊าซ เมื่อเหลวหรือแข็งตัวองค์ประกอบที่เป็นก๊าซจะมีความหนาแน่นเท่ากับองค์ประกอบอื่น ๆ

เมื่อองค์ประกอบมี allotropes ที่มีความหนาแน่นต่างกันหนึ่งใน allotropes ที่เป็นตัวแทนจะถูกเลือกในการนำเสนอข้อสรุปในขณะที่ความหนาแน่นของแต่ละ allotrope สามารถระบุได้ในส่วนรายละเอียด ตัวอย่างเช่น allotropes ของคาร์บอนที่รู้จักกันดีทั้งสามชนิด (คาร์บอนอสัณฐานแกรไฟต์และเพชร) มีความหนาแน่น 1.8–2.1 อย่างละตัว 2,267; และ 3.515 g / cm3.

โครงสร้างคริสตัล

องค์ประกอบที่ศึกษาจนถึงปัจจุบันเป็นตัวอย่างที่เป็นของแข็งมีโครงสร้างผลึกแปดประเภท ได้แก่ ลูกบาศก์ลูกบาศก์ศูนย์กลางของร่างกายลูกบาศก์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลางหกเหลี่ยมโมโนคลินิกออร์โธมิกรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนและ tetragonal

สำหรับองค์ประกอบทรานซูเรเนียมสังเคราะห์บางชนิดมีตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่างในการกำหนดโครงสร้างผลึก

ต้นกำเนิดของมันอยู่บนโลก

ขึ้นอยู่กับต้นกำเนิดของพวกมันเป็นที่ทราบกันดีว่า 94 องค์ประกอบแรกเกิดขึ้นตามธรรมชาติในขณะที่อีก 24 องค์ประกอบได้มาจากการสังเคราะห์เป็นผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์เทียม

จาก 94 องค์ประกอบที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ 83 ชนิดถือเป็นวัตถุดั้งเดิมและมีกัมมันตภาพรังสีเสถียรหรืออ่อน ส่วนที่เหลือคือ 11 เรียกว่าองค์ประกอบชั่วคราวเนื่องจากมีครึ่งชีวิตที่สั้นเกินไปที่จะอยู่ที่จุดเริ่มต้นของระบบสุริยะ

ธาตุชั่วคราวจาก 11 ธาตุมี 5 ธาตุเช่นพอโลเนียมเรดอนเรเดียมแอกทิเนียมและโปรแอกทิเนียมเป็นผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของทอเรียมและยูเรเนียม ธาตุมรรตัยอีก 6 ชนิด ได้แก่ เทคนีเทียมโพรมีเซียมแอสทาทีนแฟรนเซียมเนปจูนและพลูโตเนียมเกิดจากกระบวนการปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่หายากซึ่งเกี่ยวข้องกับยูเรเนียมหรือธาตุหนัก