หมู่ตารางธาตุ (Groups of the Periodic Table)

Properties of alkali, alkaline earth and transition metals. Halogens and noble gases.

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