สมบัติของธาตุและสารประกอบ ตอนที่ 2 สมบัติของธาตุหมู่ 1A และ 2A
ธาตุหมู่ IA โลหะอัลคาไล (alkali metals) (คลิ้กเพื่อเปิดตารางธาตุ)
มีทั้งหมด 6 ธาตุ คือ Li Na K Rb Cs และ Fr โดย Fr เป็นธาตุกัมมันตรังสี ธาตุเหล่านี้เป็นโลหะอ่อน ทำปฏิกิริยาน้ำและออกซิเจนได้ว่องไวและรุนแรง มีแนวโน้มว่าธาตุคาบล่างจะทำ ปฏิกิริยารุนแรงกว่าธาตุคาบบน
สมบัติบางประการของธาตุหมู่ IA
สมบัติ
ธาตุหมู่ 1A โลหะอัลคาไล (alkali metals)
Li
Na
K
Rb
Cs
เลขเชิงอะตอม
3
11
19
37
55
การจัดเรียงอิเล็กตรอน
2,1
[He]2s1
2, 8, 1
[Ne]3s1
2, 8, 8, 1
[Ar]4s1
2,8,18,8,1
2,8,18,18,8,1
[Xe]6s1
มวลอะตอม
6.941
22.990
39.098
85.468
132.905
รัศมีอะตอม (pm)
152
186
227
248
265
IE1 (kJ/mol)
526
502
425
409
382
อิเล็กโทรเนกาติวิตี
0.98
0.92
0.82
0.82
0.79
อิเล็กตรอนอัฟฟินิตี(kJ/mol)
57
21
-
-
-
จุดหลอมเหลว (o C)
180
98
64
39
29
จุดเดือด(o C)
1330
892
760
688
690
ความหนาแน่น(g/cm3 )
0.53
0.97
0.86
1.53
1.87
% โดยมวลที่พบบนโลก
0.0065
2.6
2.4
0.031
0.0007
สีของเปลวไฟ
แดงสด(คลิ้กชมได้)
เหลือง(คลิ้กชมได้)
น้ำเงินม่วง(คลิ้กชมได้)
แดงม่วง(คลิ้กชมได้)
น้ำเงิน(คลิ้กชมได้)
(คลิ้ก ชมวีดีทัศน์สีของเปลวไฟ Li Na K Rb) (ชมวีดีทัศน์สีของเปลวไฟ Li Na K Rb Cs พร้อมแถบสเปกตรัม)
สมบัติทั่วไปของธาตุหมู่ IA
1. เป็นธาตุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 เมื่อเป็นไอออนจึงมีประจุ 1+ เมื่ออยู่ในสารประกอบมี
เลขออกซิเดชัน +1
2. ทุกธาตุเป็นโลหะ ธาตุคาบล่างมีความเป็นโลหะมากกว่าธาตุคาบบน แต่ธาตุคาบบนมีจุด
หลอมเหลวสูงกว่าธาตุคาบล่าง
3. นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี
4. ธาตุคาบล่างมีขนาดอะตอมใหญ่กว่าธาตุคาบบน
5. IE1 ค่อนข้างต่ำ ธาตุคาบล่างมีค่า IE1 ต่ำกว่าธาตุคาบบน
6. อิเล็กโตรเนกาติวิตี (EN) ต่ำ ธาตุคาบล่างมีค่า EN ต่ำกว่าธาตุคาบบน
7. เกิดปฏิกิริยาง่ายธาตุคาบล่างจะมีความไวและความรุนแรงมากกว่าธาตุคาบบน
ถ้าทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะได้สารประกอบออกไซด์ชนิด basic oxide เมื่อนำไปละลายน้ำจะได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส เช่น
2Li(s) + O2 (g) → Li2 O(s)
Li2 O(s) + H2 O(l) → 2LiOH(aq)
LiOH ที่เกิดขึ้นจะละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออน ดังสมการ
LiOH(s) → Li+ (aq) + OH- (aq) ; สิ่งที่แสดงความเป็นเบสคือ OH-
ถ้าทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดก๊าซไฮโดรเจนและสารละลายที่เป็นเบส ปฏิกิริยาคายความร้อนมาก อาจทำให้ก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนในอากาศ
เกิดการติดไฟระเบิดได้ ปฏิกิริยาเป็นดังสมการ 2Li(s) + 2H2 O(l) → 2Li+ (aq) + H2 (g) + 2OH- (aq) + ความร้อน ความเป็นเบสของสารละลายดูได้จากการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ ถ้าใช้ฟีนอล์ทาลีนจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู
(คลิ้ก ชมวีดีทัศน์แสดงปฏิกิริยาระหว่าง Li กับ H2 O) ความรุนแรงของปฏิกิริยาระหว่างโลหะอัลคาไลน์กับน้ำ มีแนวโน้มตามสมบัติของธาตุตามหมู่ คือธาตุคาบล่างมีความรุนแรงมากกว่าธาตุคาบบน
(คลิ้ก ชมวีดีทัศน์เปรียบเทียบความรุนแรงของปฏิกิริยาระหว่าง Li Na K Rb Cs กับ H2 O )
ธาตุหมู่ IIA โลหะอัลคาไล เอิร์ธ (alkaline earth metals)
ธาตุหมู่ IIA มีทั้งหมด 6 ธาตุ ได้แก่ Be ( เบริลเลียม ) Mg (แมกนีเซียม) Ca ( แคลเซียม ) Sr (สตรอนเตียม) Ba (แบเรียม) และ Ra (เรเดียม) โดยเรเดียม (Ra) เป็นธาตุกัมมันตรังสี ธาตุหมู่นี้ มีชื่อเรียกว่า โลหะอัลคาไลน์ เอิร์ท เนื่องจากพบว่าเป็นส่วนประกอบจำนวนมากของเปลือกโลก ธาตุหมู่นี้ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำได้เช่นเดียวกับธาตุหมู่ 1A แต่ความรุนแรงน้อยว่า เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุหมู่ IA ที่อยู่คาบเดียวกัน
สมบัติทั่วไปของธาตุหมู่ IIA
1. ทุกธาตุมีสมบัติเป็นโลหะ มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 เมื่อเป็นไอออนจะมีประจุ 2+ เมื่ออยู่ใน
สารประกอบมีเลขออกซิเดชัน +2
2. มีความหนาแน่น จุดหลอมเหลว จุดเดือดและความแข็งมากกว่าโลหะหมู่ IA ที่อยู่ในคาบเดียวกัน
แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่า
3. ขนาดอะตอมเล็กกว่าหมู่ IA ที่อยู่ในคาบเดียวกัน และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นจากคาบบนสู่คาบล่าง
4. IE1 มีค่าค่อนข้างต่ำ (แต่มากกว่าหมู่ IA ในคาบเดียวกัน) และมีแนวโน้มลดลง จากคาบบนสู่คาบล่าง
5. อิเล็กโตรเนกาติวิตีมีค่าต่ำแต่มากกว่าธาตุหมู่ IA ที่อยู่คาบเดียวกัน และมีแนวโน้มลดลงจากคาบ
บนสู่คาบล่าง
6. ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำได้เช่นเดียวกับธาตุหมู่ IA แต่ความรุนแรงของปฏิกิริยาน้อยกว่าธาตุหมู่ IA ที่อยู่คาบเดียวกัน แต่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นจากคาบบนสู่คาบล่าง
การทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะได้สารประกอบเบสิกออกไซด์ (basic oxide) ดังสมการ
2Ca(s) + O2 (g) → 2CaO(s)
เมื่อนำสารประกอบออกไซด์ที่เกิดขึ้นไปละลายน้ำ จะได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส ดังสมการ
CaO(s) + H2 O(l) → Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) * การทำปฏิกิริยากับน้ำโดยตรง จะได้ได้ก๊าซไฮโดรเจนและสารละลายมีสมบัติเป็นเบส แต่ความรุนแรงไม่เท่าธาตุหมู่ IA ที่อยู่คาบเดียวกัน มีแนวโน้มว่าธาตุคาบล่างเกิดปฏิกิริยาได้ว่องไวกว่าธาตุคาบบน ถ้าใช้น้ำร้อนปฏิกิริยาจะเกิดได้ดีกว่าใช้น้ำเย็น ปฏิกิริยาเป็นดังสมการ
Mg(s) + 2H2 O(l) → Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) + H2 (g)
(คลิ้ก ชมวีดีทัศน์เปรียบเทียบความแรงของปฏิกิริยาระหว่าง Mg และ Ca กับน้ำ)
ตารางแสดงสมบัติทั่วไปของธาตุหมู่ IIA
สมบัติ
ธาตุหมู่ 1IA โลหะอัลคาไล เอิร์ธ (alkali earth metals)
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
เลขเชิงอะตอม
4
12
20
38
56
การจัดเรียงอิเล็กตรอน
2,2
[He]2s2
2, 8, 2
[Ne]3s2
2, 8, 8, 2
[Ar]4s2
2,8,18,8,2
Generated 0.616330 sec.