ตำแหน่งของไฮโดรเจนในตารางธาตุ

 การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ต่าง ๆ ในตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์ สำหรับตารางธาตุปัจจุบันได้จัดไฮโดรเจนไว้ในคาบที่ 1  ระหว่างหมู่ IA  กับหมู่ VIIA  เนื่องจากเหตุผลต่อไปนี้

1.  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1  และมีเลขออกซิเดชัน +1  ไฮโดรเจนจึงควรอยู่ในคาบ 1  หมู่ IA

2.  มีสมบัติคล้ายธาตุหมู่ VIIA  คือ  มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า  มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูง  ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง  สถานะเป็นแก๊ส  ไม่นำไฟฟ้า  เมื่อเกิดสารประกอบต้องการอิเล็กตรอนเพียง 1 อิเล็กตรอนก็จะมีการจัดอิเล็กตรอนเสถียรเหมือนกับฮีเลียม  จึงควรอยู่ในคาบ 1 หมู่ VIIA

 การที่ไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายทั้งหมู่ IA  และหมู่ VIIA  รวมทั้งมีเลขอะตอมน้อยที่สุด  จึงจัดธาตุไฮโดรเจนไว้ในคาบที่ 1 และระหว่างหมู่ IA  กับหมู่ VIIA

ตารางสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนกับธาตุหมู่ IA  และหมู่ VIIA

สมบัติ	ธาตุหมู่ IA	ธาตุไฮโดรเจน	ธาตุหมู่ VIIA
1. จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน	1	1	7
2. เลขออกซิเดชันในสารประกอบ	+1	+1 และ -1	+1  +3  +5  +7  -1
3. ค่า IE1 (kJ/mol)	382E26	1318	1015E687
4. ค่า EN (lJ/mol)	1.0E.7	2.1	4.0E.2
5. สถานะ	ของแข็ง	แก๊ส	แก๊ส ของเหลว ของแข็ง
6. การนำไฟฟ้า	นำ	ไม่นำ	ไม่นำ

ไฮโดรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน และมีเลขอะตอมเท่ากับ 1 ดังนั้นถ้าเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็เกณฑ์ในการจัดไฮโดรเจนลงในตารางธาตุ ไฮโดรเจนจะอยู่ในหมู่ IA คาบที่ 1 แต่ไฮโดรเจนก็อาจจะอยู่ในหมู่ VIIA ได้เนื่องจากยังขาดเพียง 1 อิเล็กตรอน ก็มีการจัดอิเล็กตรอนเหมือนฮีเลียม นอกจากนี้ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชันมากกว่า หนึ่งค่า ไม่นำไฟฟ้า พลังงานไอออไนเซชันลำดับทึ่ 1 สูง และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง เป็นข้อมูลสนับสนุนว่าควรจัดไฮโดรเจนไว้ในหมู่ธาตุหมู่ VIIA แต่เนื่องจากไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายทั้งหมู่ IA และหมู่ VIIA จึงจัดแยกไฮโดรเจนออกจากหมู่ธาตุทั้งสอง

ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA

ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA

                ธาตุหมู่ VIIA หรือที่เรียกว่า ธาตุแฮโลเจน (Halogen) มีทั้งหมด 5ธาตุ เรียงลำดับจากบนลงล่าง ดังนี้ F, Cl, Br, I, At มีสมบัติของธาตุที่ควรทราบ คือ

                1. มีทั้ง 3 สถานะ คือ F เป็นก๊าซสีเหลือง Cl เป็นก๊าซสีเหลืองแกมเขียว Br เป็นของเหลวสีน้ำตาลแดง I เป็นของแข็งสีม่วงดำ เมื่อเป็นไอมีสีม่วง และ At เป็นของแข็ง แต่ไม่มีในธรรมชาติ เป็นกัมมันตรังสีที่สังเคราะห์ขึ้น สีของแฮโลเจนจะเข้มขึ้นจากบนลงล่าง

                2. ธาตุแฮโลเจนเป็นพิษทุกชนิด F มีพิษมากที่สุด

                3. โมเลกุลประกอบด้วย 2 อะตอม คือ F₂ Cl₂ Br₂ I₂

                4. เป็นอโลหะ ไม่นำไฟฟ้า

                5. มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดต่ำ (ทำลายแรงลอนดอนประเภทแรงแวนเดอร์วาลส์)

                6. มีค่าพลังงานไอออไนเซชันค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี ( EN ) และสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูง และเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกันจะมีค่าสูงที่สุด

                7. ละลายน้ำได้น้อย ( At ไม่ละลายน้ำ ) F เมื่อละลายน้ำจะทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้ O₂

                8. ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว เช่น CS₂ CCl₄ ในตัวทำละลายเหล่านี้ I จะมีสีม่วง สารละลายของ Br มีสีส้ม และสารละลายของ Cl ไม่มีสี แต่ถ้าละลายในเอทานอล จะได้สารละลายสีน้ำตาล (โดยเฉพาะ I )

                9. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมาก จึงรวมตัวกับธาตุอื่นได้หลายอัตราส่วน

                10.ความว่องไวในการทำปฏิกิริยาลดลงจากบนลงล่างในหมู่เดียวกัน F มีความว่องไวมากที่สุด

                11. I ทำปฏิกิริยากับน้ำแป้งได้สารละลายสีน้ำเงินเข้ม เกิดจากโมเลกุลของ I ถูกดูดซับเข้าไปในโครงสร้างของแป้ง ( ในห่วงโซ่ของกลูโคส )

                12.ธาตุแฮโลเจนตัวบนสามารถทำปฏิกิริยากับไอออนของแฮโลเจนตัวล่างในสารประกอบแฮไลด์ได้ โดย F₂ สามารถทำปฏิกิริยากับ Cl^- Br^- I^- ได้ ส่วน Cl₂ สามรถทำปฏิกิริยากับ Br^-  I^- ได้ และ Br₂ สามารถทำปฏิกิริยากับ I- ได้

                13. F สามารถทำปฏิกิริยากับ H แล้วเกิดระเบิดได้ในที่มืด Cl สามารถเกิดปฏิกิริยาได้ในที่มีแสงสว่าง Br ทำปฏิกิริยากับ H ได้เมื่อมี Pt ช่วยเร่งปฏิกิริยาที่ 200°C และปฏิกิริยาระหว่าง I กับ H เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้

                สารประกอบของธาตุหมู่ VIIA  เนื่องจากธาตุหมู่ VIIA เป็นธาตุที่รับอิเล็กตรอนได้ง่าย จึงสามรถรวมตัวกับโลหะหรืออโลหะเกิดเป็นสารประกอบมากมายหลายชนิด

            สมบัติบางประการของสารประกอบของธาตุหมู่ VIIA

                1. สามารถเกิดได้ทั้งสารประกอบไอออนิกและสารประกอบโคเวเลนต์ คือ ถ้ารวมตัวกับโลหะจะเกิดเป็นสารประกอบไอออนิก แต่ถ้ารวมตัวกับอโลหะก็จะเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์

                2. เกิดเป็นสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เช่น ในสารประกอบ KClO , KClO₂ , KClO₃ , KClO₄ นั้น Cl มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +1 ,+3 ,+5 ,+7 ตามลำดับ

                3. สารประกอบออกไซด์และซัลไฟต์ เมื่อละลายจะมีสมบัติเป็นกรด

                ประโยชน์ของธาตุหมู่ VIIA

                1. F2 ใช้เตรียมสารประกอบฟลูออโรคาร์บอน เช่น ฟรีออน ได้แก่ ฟรีออน-12 ( CCl₂F )  ฟรีออน-21 ( CHCl₂F ) ฟรีออน-142 ( CH₃CClF₂ )  ซึ่งมีความสำคัญและใช้มากในเครื่องทำความเย็น   F₂CCF₂ ( เทฟลอน ) เป็นพลาสติกที่มีความเสถียร ทนความร้อน ผิวลื่น นิยมใช้เคลือบภาชนะต่าง ๆ นอกจากนั้นสารประกอบของฟลูออรีนในรูปของฟลูออไรด์ ใช้ผสมในน้ำดื่มและยาสีฟัน เพื่อป้องกันฟันผุ

                2. Cl₂ ใช้ประโยชน์ในการเตรียมสารประกอบต่าง ๆ เช่น น้ำยาซักแห้ง พลาสติกพีวีซี ( โพลีไวนิลคลอไรด์, (-H₂CCHCl-)n ผงฟอกขาว DDT ผงชูรส เป็นต้น ใช้ฆ่าเชื้อโรคในน้ำประปา และสารประกอบของคลอรีน เช่น CCl₄ ใช้เป็นตัวทำละลาย

                3. Br₂ ใช้เตรียมสารประกอบเอทิลีนไดโบรไมด์ หรือไดโบรมีนอีเทน ( C₂H₄Br₂ ) ใช้สำหรับเติมในน้ำมันเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันให้ดีขึ้น ( เป็นสารป้องกันการน็อคของเครื่องยนต์ ) นอกจากนั้น ยังใช้ทำสีย้อมผ้า ฟิล์มถ่ายรูป กระดาษพิมพ์ เป็นต้น

                4. I₂ ใช้ป้องกันโรคคอพอก

สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2 และคาบที่ 3 จะนีแนวโน้มของสมบัติต่างๆ ดังนี้ คือ

             ธาตุหมู่ IA , IIA , IIIA     จะเกิดสารประกอบคลอไรด์  , ออกไซด์ได้เพียงชนิดเดียว และมีเลขออกซิเดชันเพียวค่าเดียว

             ธาตุหมู่ IV ขึ้นไปจะเกิดสารประคลอไรด์ , ออกไซด์ ได้หลายชนิดและมีเลขออกซิเดชัน ได้หลายค่า เเต่ค่าสูงสุดจะเท่ากับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน

สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

 1.  แนวโน้มของจุดหลอมเหลวของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3  จะลดลงจากซ้ายไปขวา  นั่นคือคลอไรด์ของโลหะ (ซ้าย)  มีจุดหลอมเหลวสูงมาก เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก  ส่วนคลอไรด์ของอโลหะ (ขวา)  จะมีจุดหลอมเหลวต่ำลง  เพราะเป็นสารประกอบ โควาเลนต์  ไม่นำไฟฟ้า

 2.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 3     BCl₃  (คาบ 2)  มีสถานะเป็นแก๊ส  (สารโคเวเลนต์)  AlCl₃  

(คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง (สารไอออนิก)

 3.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 4    CCl₄  (คาบ 2)  SiCl₄ (คาบ 3) เป็นของเหลว ไม่มีขั้ว จึงไม่ละลายน้ำ  มีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้า

 4.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 5    NCl₃  เป็นของเหลว  PCl₃ เป็นของเหลว  ส่วน PCl₅ เป็นของแข็ง

 5.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 6    Cl₂O (คาบ 2) เป็นแก๊ส  ,  SCl₂ (คาบ 3)  เป็นของเหลว เพราะมวลโมเลกุลมากขึ้น  แรงแวนเดอร์วาลส์แข็งแรงมากขึ้น

 6.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 7    เป็นแก๊สทั้งหมด

สารประกอบคลอไรด์ของโลหะ	สารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ
มีสมบัติเป็นกลาง	มีสมบัติเป็นกรด
pH = 7	pH < 7
ไม่เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัส	เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง
จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง	จุดเดือดจุดหลอมเหลวต่ำ

สารประกอบคลอไรด์ไม่ละลายน้ำได้แก่ CCl₄, NCl₃

สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

 1.  ออกไซด์ของอโลหะมีจุดหลอมเหลวต่ำ  มีสถานะเป็นแก๊ส  แต่ออกไซด์ของธาตุหมู่ 5 บางชนิด  เช่น  N₂O₅  (คาบ 2)  , P₄O₁₀  (คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง

 2.  สมบัติความเป็นกรด–เบส  เป็นไปตามออกไซด์ของโลหะหมู่  IA–IIA (เบส)  ออกไซด์ของอโลหะ (กรด)  และออกไซด์ของกึ่งโลหะ Be และ Al มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส

 3.  ออกไซด์ของอโลหะละลายน้ำเป็นกรด  ยกเว้น  อกไซด์ของ H  คือ H₂O  เป็นกลาง

 CO₂(g)  +  H₂O(l)     -------->       H₂CO₃(aq)

 SO₂(g)  +  H₂O(l)      -------->       H₂SO₃(aq)

สำหรับ  SiO₂  ไม่ละลายน้ำ  แต่มีสมบัติเป็นกรด  โดยทำปฏิกิริยากับเบสได้ดังนี้

 SiO₂(s)  +  NaOH(aq)       --------->    Na₂SiO₃(aq)  +  H₂O(l)

4.  ออกไซด์ของโลหะละลายน้ำเป็นเบส

 Li₂O(s)  +  H₂O(l)          --------->    2 LiOH(aq)

 Na₂O(s)  +  H₂O(l)         --------->    2 NaOH(aq)

5.  ออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำและมีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  (โดยสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ทั้งกับกรดหรือเบส)  คือ BeO  และ  Al₂O₃

 BeO(s)  +  2 NaOH(aq)  +  H₂O(l)   --------->  Be(OH)^2-₄(aq)  + 2 Na+(aq)

 BeO(s)  +  2 HCl(aq)                       --------->  BeCl₂(aq)  +  H₂O(l)

Al₂O₃(s) + 2 NaOH(aq) + 3 H₂O(l) ---------> 2 Na+(aq) + 2Al(OH)^-₄(aq)

 Al₂O₃(s)  +  6 HCl(aq)  --------->  2 AlCl₃(aq)  +  3 H₂O(l)

6.  ออกไซด์ของอโลหะเป็นแก๊สหรือของเหลว  ยกเว้น  SiO₂  ,  P₄O₁₀  ,  N₂O₅

สารประกอบออกไซด์ของโลหะ	สารประกอบออกไซด์ของอโลหะ
มีสมบัติเป็นเบส	มีสมบัติเป็นกรด
pH > 7	pH < 7
เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน	เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง
จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง	จุดเดือดจุดหลอมเหลวต่ำ ยกเว้น N2O5, P2O5, Cl2O7    เพราะมีมวลโมเลกุลสูง

สารประกอบออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำได้แก่  BeO, B₂O₃, Al₂O₃, SiO₂