ในวิดีโอตอนที่แล้ว เราได้พูดถึงว่า
ทำไมอะตอมทุกอะตอมจึง อยากมีอิเล็กตรอน 8 ตัวในชั้นนอกสุด
เพราะว่านี่เป็นการจัดเรียงอิเล็กตรอน ที่ทำให้อะตอมมีความเสถียร (คงตัว) มากที่สุด
และในความเป็นจริง เราจะสังเกตได้จากสิ่งรอบตัวเรา
จริง ๆ นะครับ
เราลองมาเริ่มดูกันนะครับว่า ในแต่ละ "หมู่ (group)" ของตารางธาตุ
จะมีอะไรเกิดขึ้นได้บ้าง
หมู่ หรือ "group" ในตารางธาตุ หมายถึงธาตุที่อยู่ในแถวเดียวกันจากบนลงล่าง
อย่างกลุ่มนี้ ตรงนี้ครับ ซึ่งจริง ๆ แล้ว ผมจะเริ่มที่กลุ่มนี้ก่อน
เพราะมันมีชื่อพิเศษ
กลุ่มนี้ตรงนี้ เราเรียกว่า แก๊สเฉื่อย (noble gases)
ถ้าคุณไล่จากบนลงล่างในกลุ่มนี้ คุณเห็นไหมครับว่าธาตุเหล่านี้มีอะไรที่เหมือนกัน
ในคอลัมน์เดียวกันในตารางธาตุ มีอะไรที่เหมือนกันครับ?
ครับ..ในวิดีโอตอนที่แล้ว เราเห็นแล้วว่าธาตุทุกชนิดในคอลัมน์เดียวกัน
จะมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน
หรือมีจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นนอกสุดเท่ากัน
ซึ่งเราก็เห็นแล้วว่าเป็นอย่างนั้นจริง ๆ
คอลัมน์นี้ ตรงนี้ .. ซึ่งเราเรียนไปแล้วนะครับคือ โลหะอัลคาไล
จะมีอิเล็กตรอน 1 ตัวอยู่ที่ชั้นนอกสุด
และผมก็ได้บอกแล้วว่า ไฮโดรเจนนั้นไม่ถูกจัดเป็นโลหะอัลคาไล
เพราะว่ามันไม่ได้มีคุณสมบัติเป็นโลหะ
และมันก็ไม่ได้ต้องการที่อยากจะให้ อิเล็กตรอนเหมือนที่โลหะเป็น
เมื่อเราพูดถึงคุณสมบัติของโลหะของธาตุหนึ่ง ๆ
เราจะนึกถึงว่า ธาตุนั้นมีแนวโน้ม ที่จะให้อิเล็กตรอนมากน้อยแค่ไหน
เราจะพูดเกี่ยวกับคุณสมบัติอื่นของโลหะ
โดยเฉพาะคุณสมบัติที่เรารู้สึกว่า ถ้าเป็นโลหะ ต้องเงามัน
นำไฟฟ้าได้
และเราจะดูด้วยว่ามันอยู่ในตารางธาตุกันอย่างไร
แต่ตอนนี้ กลับมาที่เรากำลังคุยกันอยู่ก่อนนะครับ
คอลัมน์นี้ ตรงนี้
เราเรียกว่า โลหะอัลคาไลเอิร์ธ
ธาตุในคอลัมน์นี้จะมีอิเล็กตรอน 2 ตัว ในชั้นนอกสุด
และจำได้ใช่ไหมครับว่า ธาตุทุกชนิดต้องการจะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 8
ถ้ามันเลือกวิธีที่จะหาอิเล็กตรอนมาเพิ่ม เพื่อให้ครบ 8 ตัว
ก็ต้องใช้เวลาเยอะทีเดียว
วิธีนี้ เราต้องหาอิเล็กตรอนมาเติมถึง 6 ตัว
แล้วใครล่ะครับที่จะไปเอามา?
เพราะไม่มีใครที่จะอยากให้อิเล็กตรอนเลย
ตอนนี้ มันเกือบจะมีอิเล็กตรอนครบ 8 อยู่แล้ว
ดังนั้น ถ้าเราให้อิเล็กตรอน น่าจะทำให้ครบ 8 อิเล็กตรอน ได้ง่ายกว่ามากนะครับ
ในความเป็นจริง เวลาคุณมีอิเล็กตรอนแค่ 1 ตัวที่จะให้ออกไป
ดังเช่นกรณี โลหะอัลคาไล
ถ้าคุณมีอิเล็กตรอนเพียง 1 ตัวที่จะให้ออกไป และมันก็อยากจะทำแบบนี้จริง ๆ ครับ
ดังนั้น ธาตุกลุ่มนี้ในธรรมชาติจะหายากมากครับ ที่จะเจอในรูปธาตุบริสุทธิ์
คำว่า "ธาตุบริสุทธิ์" ที่ผมพูดถึงนี้ หมายความว่า มันมีแต่ลิเทียมอย่างเดียว
ไม่มีอย่างอื่นปนนะครับ หรือว่ามีโซเดียมอย่างเดียว
หรือมีโปตัสเซียมอย่างเดียว
ธาตุกลุ่มนี้เรามักจะพบมัน ทำปฏิกิริยากับอย่างสารอื่น
อาจจะเป็นธาตุอื่นที่อยู่อีกด้านหนึ่งของตารางธาตุ
เพราะว่าฝั่งนี้อยากจะให้อิเล็กตรอนมาก ๆ
ในขณะที่ฝั่งนี้ก็อยากจะได้อิเล็กตรอนมาก ๆ
ดังนั้น ก็เป็นไปได้ที่จะเกิดปฏิกิริยากันขึ้น
ส่วนธาตุกลุ่มนี้ (โลหะอัลคาไลเอิร์ธ) ก็มีความไวต่อการเกิดปฏิกิริยานะครับ
แต่อาจจะไม่เท่ากับโลหะอัลคาไล
และเนื่องจากธาตุกลุ่มนี้ก็
มีจำนวนอิเล็กตรอนใกล้เคียงกับ 8 เช่นกัน
แค่พยายามอีกนิดหน่อย..
เพียงเอาอิเล็กตรอนออกไป 2 ตัว
แต่กลุ่มนี้ (โลหะอัลคาไล) เอาอิเล็กตรอนออกไป แค่ตัวเดียว (ก็ได้ 8 อิเล็กตรอนแล้ว)
และเราก็เรียนแล้วว่า ธาตุกลุ่มนี้ ก็มีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ชั้นนอกสุด
เราเรียกธาตุกลุ่มนี้ว่า....
โลหะทรานสิชัน... เพราะว่าเวลาคุณใส่อิเล็กตรอนเข้าไป
มันจะเข้าไปเติมในชั้น d ของชั้นรองลงไป
ใช่ไหมครับ?
ดังนั้น ชั้นนอกสุดจะมีอิเล็กตรอน 2 ตัวเสมอ
ตรงนี้เป็น period ที่ 4 ธาตุทั้งหมดตรงนี้ จะมีชั้นนอกสุดเป็น 4s2
แต่เวลาเติมอิเล็กตรอน จะใส่ลงไปในชั้น 3d
ตรงนี้มีอิเล็กตรอน 2 ตัว
ดังนั้น ทั้งหมดตรงนี้จะมีอิเล็กตรอนที่ชั้นนอกสุด 2 ตัว
ทั้งหมดนี้ก็จะคล้ายกับโลหะอัลคาไลเอิร์ธ
ซึ่งต้องเสียอิเล็กตรอน 2 ตัว เพื่อจะทำให้ตัวเอง "มีความสุข"
ที่ผมคิดนะครับ...
ซึ่งมันอาจจะเป็นความจริง
ก็คือธาตุเหล่านี้มีอิเล็กตรอนสำรองอยู่ครับ ในกรณีที่มันต้องเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนไป
ตัวอย่าง เหล็กมี 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
แบบนี้... ถ้ามันเสียอิเล็กตรอนไป
มันก็ยังมีอิเล็กตรอนสำรองอยู่ ในชั้น d ที่อยู่รองลงไป
ดังนั้น ถ้ามันเสียอิเล็กตรอนในชั้น 4s2 ไป
ก็ยังมีอิเล็กตรอนในชั้น 3d ที่มีระดับพลังงานสูง
ซึ่งสามารถขึ้นมาแทนที่ได้
ส่วนตัวนี้ ผมใช้เครื่องหมายคำพูด " " นะครับ ก็เพราะว่า..
นี่เป็นวิธีที่ผมวาดภาพเอาเอง
และเหตุผลที่ว่าทำไมผมจึงพูดถึงเรื่องนี้
เพราะโลหะมักจะชอบให้อิเล็กตรอน
และธาตุเหล่านี้จะเกิดปฏิกิริยาด้วย
มันบอกว่า...เฮ้..มาเอาอิเล็กตรอนฉันไปสิ
และพวกนี้ ก็จะเริ่มบอกว่า
คุณเติมอิเล็กตรอนในชั้น d อยู่นั่นแหละ ผมเอาอิเล็กตรอน 2 ตัวนี้ไปก่อนแล้วนะ
แต่ผมไม่ได้มีอิเล็กตรอนแค่ 2 ตัวข้างนอกนั้นนี่ครับ
ผมยังมีอิเล็กตรอนอีก
เก็บไว้ในชั้น d
ดังนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นในโลหะทรานสิชัน
ก็จะเหมือนกับที่พบในโลหะทั่วไป
ตรงนี้ก็เป็นโลหะนะครับ... อย่าดูทั้งหมู่นะครับ
ที่เป็นโลหะ ให้ดูที่สี ตรงนี้ครับ
กลุ่มนี้เป็นโลหะที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากที่จะให้ได้
ไม่เพียงแต่จะมีอิเล็กตรอนจำนวนมากตรงนี้ แต่ยังมีอิเล็กตรอนที่อยู่ในชั้น d ด้วย
ซึ่งเวลามันอยู่ในสภาวะธาตุบริสุทธิ์
เวลาที่ผมพูดอย่างนี้ หมายความว่า
คุณจะมีกล่องใบใหญ่ ๆ 1 กล่องสำหรับอะลูมิเนียม
อะลูมิเนียม จะไม่ทำปฏิกิริยากับสารอื่น เช่น อ๊อกซิเจน
ดังนั้น มันก็จะอยู่เป็นก้อนอะลูมิเนียมอยู่อย่างนั้น
ใช่ไหมครับ?
ถ้าคุณมีอะลูมิเนียมอยู่จำนวนหนึ่ง
สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ จะมีพันธะโลหะ ซึ่งอะตอมของอะลูมิเนียมทั้งหมดนี้ก็จะบอกว่า..
คุณรู้มั้ย ผมมีอิเล็กตรอนเหลือตรงนี้
ในกรณีของอะลูมิเนียม มีอิเล็กตรอน 3 ตัวอยู่ที่ชั้นนอกสุด
แต่ผมมีอิเล็กตรอนในชั้น d ด้วย
ผมจะเอาอิเล็กตรอนมาแบ่งกับอะตอม อื่น ๆ ของอะลูกมิเนียมนะครับ
ดังนั้น คุณก็จะได้ "ทะเล" ของ อะตอมอะลูมิเนียม
ซึ่งดึงดูดกันอยู่
หรือคุณได้สร้าง "ทะเลอิเล็กตรอน" ของอะลูมิเนียม นั่นเอง
คุณจะมีอิเล็กตรอนจำนวนมาก
แทรกอยู่ระหว่างอะตอม และเนื่องจากอะตอมเหล่านี้ได้
ให้อิเล็กตรอนไปใช้ร่วมกันแล้ว มันก็เลยดึงดูดกัน
ถูกต้องไหมครับ?
ดังนั้น อะตอมจริง ๆ แล้ว ตรงนี้ ก็จะกลายเป็น Al3+
เพราะได้ให้อิเล็กตรอนไป 3 ตัว
ผมจะยังไม่พูดมากไปกว่านี้นะครับ
ตอนนี้ เพียงต้องการให้คุณเข้าใจว่า มันอยู่กันอย่างไร
และทำไมโลหะจึงนำไฟฟ้าได้ดีมาก
ก็เพราะว่า ไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
หากต้องการให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ คุณต้องมีอิเล็กตรอนจำนวนมากเผื่อไว้รอบ ๆ
ดังนั้น ธาตุที่อยู่บริเวณนี้ จึงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก
ที่จริงแล้ว เงิน (silver) เป็น ตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด
เงิน..ตรงนี้ครับ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุดบนโลกนี้
แต่เราไม่เอามาใช้ในสายไฟ แต่กลับใช้ทองแดงแทน
ก็เพราะว่า ทองแดงนั้นหาได้ง่ายกว่าเงิน
แต่จริง ๆ แล้ว เงินเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุดครับ
...ตามที่ผมคิด
เมื่อคุณเติมอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลหนึ่ง
ออร์บิทัลนั้นจะเข้าสู่สภาวะเสถียร (คงตัว)
ดังนั้น ธาตุเหล่านี้ มีอิเล็กตรอนในชั้น d เต็มหมดแล้ว
ในขณะที่ธาตุตรงนี้ (ทรานสิชัน) ชั้น d ยังไม่เต็ม
ดังนั้น มันจึงมีอิเล็กตรอนเผื่อจำนวนมาก ซึ่งดีมากสำหรับการนำไฟฟ้า
เอาละครับ นี่คือสิ่งที่ผมคิดเอา
ผมไม่เคยทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าจริงหรือไม่นะครับ
แต่อยากจะให้แนวคิดแก่คุณว่า ทำไมธาตุเหล่านี้จึงนำไฟฟ้าได้
สำหรับโลหะทรานสิชัน
ธาตุกลุ่มนี้เราถือว่าเป็นโลหะ
แต่จัดเป็นอีกกลุ่มหนึ่งคือ โลหะทรานสิชัน
ก็เพราะว่า มันยังมีที่ให้เติมอิเล็กตรอนในชั้น d
แต่โลหะทรานสิชันนี่ฟังดูแล้ว
ไม่น่าจะดีเท่าโลหะนะครับ
แต่ถ้าคุณมานั่งคิดถึงโลหะ ..คุณก็จะนึกถึง "เหล็ก" เป็นอันดับแรก
และผมก็ต้องคิดถึง เงิน ทองแดง และทอง ด้วย
ดังนั้น การที่เรียกธาตุเหล่านี้ว่าเป็น โลหะทรานสิชัน อาจจะไม่ค่อยยุติธรรมนักนะครับ
ผมไม่คิดว่าอะลูมิเนียมจะเป็นโลหะ มากไปกว่าที่เหล็กเป็น
แต่ในการจัดประเภทของธาตุในทางเคมี
อะลูมิเนียมมีความเป็นโลหะมากกว่า โลหะทรานสิชันตรงนี้
เดี๋ยวให้ผมเขียนเวเลนซ์อิเล็กตรอนก่อนนะครับ
ธาตุทั้งหมดตรงนี้มี 3 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
4,5,6,7
ตรงนี้ จะมีอิเล็กตรอน 3 ตัวในชั้นนอกสุด
ดังนั้น ถ้ามันให้อิเล็กตรอน ก็น่าจะ ง่ายกว่ารับเข้ามา
แต่ก็ไม่แน่ครับ ในบางกรณี ก็อาจจะมีรับอิเล็กตรอนเหมือนกัน
โดยเฉพาะ โบรอน
มีบางครั้งที่โบรอนรับอิเล็กตรอน 5 ตัว
แม้ว่าดูจะยาก
แต่ก็ง่ายกว่าที่จะให้ 3 อิเล็กตรอน
ดังนั้น พวกที่เป็นโลหะจึงอยู่เฉพาะตรงนี้ (ไม่รวมโบรอน)
และอย่างที่คุณเห็นนะครับ ถ้าคุณดูไล่ลงมาในตารางธาตุ
คุณจะเจอโลหะที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน จำนวนมากขึ้น
อย่างเช่น ตะกั่ว (lead)
ก็จัดเป็นโลหะ
แม้ว่าจะมี 4 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
นี่ก็เพราะว่า อะตอมมันมีขนาดใหญ่มาก รัศมีใหญ่มาก
จนชั้นนอกสุดไกลจากนิวเคลียสมาก
ดังนั้น มันจะให้อิเล็กตรอนได้ง่าย
ถ้าคุณดูที่คาร์บอน
ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ใกล้กับนิวเคลียสมาก
ดังนั้น อิเล็กตรอนจะถูกปล่อย ออกไปยากมาก
คาร์บอนจึงชอบที่จะรับอิเล็กตรอน จากอะตอมอื่นมากกว่า
เพื่อให้ได้อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว
ในขณะที่เวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุกลุ่มนี้ อยูไกลจากนิวเคลียสมาก
จึงมีโอกาสที่จะกำจัดอิเล็กตรอนออกไป
เพื่อให้ตัวเองมีอิเล็กตรอนครบ 8 ตัวในชั้นนอกสุด
คล้ายกับซีนอน
และถ้าคุณดูไปเรื่อย ๆ ถึงกลุ่มนี้ ก็จะไม่ใช่โลหะอีกต่อไป
ถูกต้องไหมครับ?
เพราะธาตุเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะ รับอิเล็กตรอน เวลาเกิดปฏิกิริยา
และช่องสีเหลืองนี้ เป็นกลุ่มที่ มีความไวต่อการเกิดปฏิกิริยาสูงมาก
โดยเฉพาะการทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไล
โลหะจะอยู่ตรงนี้ ส่วนตรงนี้เราเรียกว่า ฮาโลเจน นะครับ
คุณอาจจะเคยได้ยินคำนี้มาก่อน
หลอดฮาโลเจน
การที่เราเรียกอย่างนั้น ไม่ได้เรียกผิดนะครับ
ผมอาจจะทำวิดีโอเกี่ยวกับหลอดฮาโลเจนในอนาคตนะครับ
สุดท้าย กลุ่มนี้เป็นแก๊สเฉื่อย
ที่น่าสนใจเกี่ยวกับแก๊สเฉื่อยก็คือ
มันมีอิเล็กตรอน 8 ตัวที่ชั้นนอกสุด
ใช่ไหมครับ
ยกเว้น ฮีเลียม
ซึ่งมีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ชั้นนอกสุด ถูกต้องไหมครับ?
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของฮีเลียมคือ 1s2
นี่คือ นีออน
จะเป็น 1s2, 2s2, 2p6
ซึ่งมีอิเล็กตรอน 8 ตัวในชั้นนอกสุด
ดังนั้น มันก็มีความสุขแล้วครับ
อาร์กอน ก็เช่นเดียวกัน
ชั้นนอกสุดจะเป็น 3s2, 3p6
คริปตอน จะมีอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเป็น
4s2, 4p6 (ในวิดีโอพูดผิด)
และก็มี 3d
แต่ว่าชั้นนอกสุดจะมีอิเล็กตรอนครบ 8 ตัว
ดังนั้น มันก็มีความสุข
ธาตุเหล่านี้ จึงไม่อยากจะไปทำปฏิกิริยากับใคร
คล้ายกับว่า ธาตุอื่น ๆ สามารถเกิด ปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้
ก็เกิดไป
แต่พวกเรามีความสุขแล้ว
แล้วเราก็ไม่อยากให้หรือรับอิเล็กตรอนจากใคร
ธาตุกลุ่มนี้จึงเฉื่อยมาก ๆ (ไม่ทำปฏิกิริยากับใคร)
คุณทราบไหมครับ สมัยก่อน ตอนที่ยังมีการสร้างเรือเหาะ
ที่มีชื่อเสียงอย่างเรือเหาะฮินเดนเบอร์ก
ตอนนั้น เขาใช้ไฮโดรเจน
ซึ่งไฮโดรเจนเป็นธาตุที่ค่อนข้างจะ ไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
และก็ติดไฟง่ายมาก ดังนั้น มันจึงระเบิดอย่างรวดเร็ว
สมัยนี้ เวลาทำลูกโป่งสำหรับตัวตลกหรือเด็ก ๆ
แทนที่จะใช้ไฮโดรเจน เดี๋ยวนี้นิยมใช้ฮีเลียมมากกว่า
เพราะฮีเลียมเป็นแก๊สเฉื่อย มีความไวต่อการเกิดปฏิกิริยาน้อยมาก
และก็มีโอกาสระเบิดได้น้อยมาก
ถ้าเอามาใช้ในงานวันเกิดเด็ก ๆ
เอาละครับ...ผมคงจบเพียงแค่นี้สำหรับวิดีโอตอนนี้
ในตอนต่อไป เราจะมาพูดกันนิดหน่อยเกี่ยวกับแนวโน้มของธาตุในตารางธาตุครับ
เกี่ยวกับแนวโน้มของคุณสมบัติต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุครับ