เรียนรู้ตารางธาตุทีละบทเรียน

บทเรียนสั้น ๆ ที่เข้าใจง่ายเกี่ยวกับการทำงานของตารางธาตุ เขียนขึ้นสำหรับวิชาเคมีระดับมัธยมปลายและมหาวิทยาลัยปีแรก เริ่มจากตารางธาตุคืออะไรและหมู่กับคาบจัดเรียงอย่างไร จากนั้นไปต่อที่เวเลนซ์อิเล็กตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอน แนวโน้มตามคาบ และไอออนพหุอะตอม แต่ละบทเรียนเชื่อมกับมุมมองแบบโต้ตอบของตารางธาตุ เพื่อให้คุณเห็นแนวคิดนั้นในทางปฏิบัติ

เคมีจากศูนย์

คอร์สฟรี 20 บทเรียนสั้น ๆ ตั้งแต่อะตอมไปจนถึงสมการเคมี แต่ละบทเรียนจบด้วยคำถามสั้น ๆ สามข้อ

เริ่มเรียนคอร์ส

1

อะตอมและธาตุ

สิ่งต่าง ๆ ประกอบด้วยอะไร: ธาตุ อะตอม และอนุภาคภายในอะตอม · 4 บทเรียน

1. 1 ธาตุคืออะไร ธาตุคือสารบริสุทธิ์ที่ประกอบด้วยอะตอมเพียงชนิดเดียว ไม่สามารถแยกให้เป็นสิ่งที่ง่ายกว่านี้ได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี ทองคำ ออกซิเจน และคาร์บอนเป็นธาตุ และธาตุที่รู้จักทั้ง 118 ธาตุต่างก็มีช่องของตัวเองบนตารางธาตุ อ่าน 1 นาที
2. 2 ภายในอะตอม อะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กยิ่งกว่า 3 ชนิด คือโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอนอัดแน่นอยู่ในแกนกลางที่เล็กและหนักเรียกว่านิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ โปรตอนมีประจุบวก อิเล็กตรอนมีประจุลบ และนิวตรอนไม่มีประจุ อ่าน 1 นาที
3. 3 เลขอะตอมและมวล เลขอะตอมคือจำนวนโปรตอนในอะตอม และบอกว่าอะตอมนั้นเป็นธาตุอะไร เลขมวลคือจำนวนโปรตอนรวมกับนิวตรอน จากตัวเลขสองตัวนี้คุณนับอนุภาคได้ครบทุกชนิด คือโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากับเลขอะตอม ส่วนนิวตรอนเท่ากับเลขมวลลบเลขอะตอม อ่าน 1 นาที
4. 4 ไอโซโทปคืออะไร ไอโซโทปคืออะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน จึงเป็นธาตุเดียวกันและทำปฏิกิริยาเกือบเหมือนกันทุกประการ แต่มวลต่างกัน คาร์บอน-12 และคาร์บอน-14 เป็นไอโซโทปสองชนิดของคาร์บอน อ่าน 1 นาที

2

การอ่านตารางธาตุ

ตารางจัดระเบียบอย่างไร: คาบ หมู่ วงศ์ โลหะ และอโลหะ · 5 บทเรียน

1. 5 ตารางธาตุคืออะไร ตารางธาตุคือแผนภูมิที่จัดเรียงธาตุเคมีที่รู้จักทั้ง 118 ธาตุตามเลขอะตอม ซึ่งเป็นจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของแต่ละอะตอม ธาตุถูกวางเป็นแถวเรียกว่าคาบและเป็นคอลัมน์เรียกว่าหมู่ ธาตุที่มีสมบัติทางเคมีคล้ายกันจึงอยู่ในคอลัมน์เดียวกัน รูปแบบนี้ทำให้คุณทำนายสมบัติของธาตุได้มากมายจากตำแหน่งที่ธาตุนั้นอยู่ อ่าน 1 นาที
2. 6 หมู่และคาบ หมู่คือคอลัมน์แนวตั้ง 18 คอลัมน์ของตารางธาตุ และคาบคือแถวแนวนอน 7 แถว ธาตุในหมู่เดียวกันโดยทั่วไปมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน จึงมีสมบัติทางเคมีคล้ายกัน ธาตุในคาบเดียวกันมีจำนวนชั้นอิเล็กตรอนเท่ากัน และสมบัติของธาตุจะเปลี่ยนไปทีละน้อยจากซ้ายไปขวา อ่าน 1 นาที
3. 7 โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ โลหะคือธาตุที่เป็นเงามัน ตีเป็นแผ่นได้ นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี และมักให้อิเล็กตรอน ส่วนอโลหะมักด้าน เปราะ หรือเป็นแก๊ส นำไฟฟ้าได้ไม่ดี และมักรับหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน กึ่งโลหะมีสมบัติอยู่ระหว่างกลาง บนตารางธาตุ โลหะอยู่ด้านซ้ายและตรงกลาง อโลหะอยู่ที่มุมขวาบน และกึ่งโลหะอยู่ตามเส้นขั้นบันไดซิกแซกที่แบ่งทั้งสองกลุ่ม อ่าน 1 นาที
4. 8 ตระกูลของธาตุ ตระกูลของธาตุคือกลุ่มธาตุที่มีสมบัติคล้ายกัน และตารางธาตุส่วนใหญ่ใช้สีต่างกันสำหรับแต่ละตระกูล เว็บไซต์นี้ใช้สิบตระกูล ได้แก่ โลหะแอลคาไล โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท โลหะทรานซิชัน โลหะหลังทรานซิชัน กึ่งโลหะ อโลหะที่ว่องไวต่อปฏิกิริยา ฮาโลเจน แก๊สมีตระกูล แลนทาไนด์ และแอกทิไนด์ คุณจำแต่ละตระกูลได้จากสีและตำแหน่งบนตาราง อ่าน 1 นาที
5. 9 แลนทาไนด์และแอกทิไนด์ แลนทาไนด์ (ธาตุที่ 57–71) และแอกทิไนด์ (ธาตุที่ 89–103) ถูกพิมพ์ไว้ในสองแถวใต้ตารางธาตุหลักเพียงเพื่อให้ตารางมีความกว้างที่ใช้งานได้จริง ที่จริงแล้วธาตุเหล่านี้อยู่ในคาบที่ 6 และ 7 ต่อจากแบเรียม (56) และเรเดียม (88) พอดี หากวางไว้ในตำแหน่งจริงจะทำให้ตารางยืดเป็น 32 คอลัมน์ กว้างเกินกว่าจะใส่ลงในหน้ากระดาษหรือหน้าจอได้พอดี อ่าน 1 นาที

3

อิเล็กตรอน

ชั้นพลังงาน เวเลนซ์อิเล็กตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอน และแนวโน้มที่อธิบายได้ · 4 บทเรียน

1. 10 ชั้นอิเล็กตรอน ชั้นอิเล็กตรอนคือระดับพลังงานที่พบอิเล็กตรอนของอะตอม จัดเรียงเป็นชั้น ๆ รอบนิวเคลียส ชั้นแรกจุได้สูงสุด 2 ตัวและชั้นที่สองจุได้สูงสุด 8 ตัว และสำหรับ 20 ธาตุแรก ชั้นที่สามก็หยุดที่ 8 เช่นกัน ทำให้เกิดรูปแบบ 2-8-8 แบบจำลองของโบร์วาดชั้นอิเล็กตรอนเป็นวงกลมรอบนิวเคลียส ซึ่งเป็นภาพที่สะดวกแต่ถูกทำให้ง่ายขึ้น อ่าน 1 นาที
2. 11 เวเลนซ์อิเล็กตรอนคืออะไร เวเลนซ์อิเล็กตรอนคืออิเล็กตรอนในชั้นนอกสุดของอะตอม ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่มีส่วนร่วมในการสร้างพันธะเคมี สำหรับธาตุหมู่หลัก จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนตรงกับหลักสุดท้ายของหมายเลขหมู่ ออกซิเจนในหมู่ 16 มี 6 และคลอรีนในหมู่ 17 มี 7 เวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็นตัวกำหนดว่าธาตุจะเกิดเป็นไอออนชนิดใดและสร้างพันธะได้กี่พันธะ อ่าน 1 นาที
3. 12 วิธีเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอนแสดงว่าอิเล็กตรอนของอะตอมจัดเรียงอยู่ในระดับพลังงานย่อยอย่างไร เขียนโดยใช้เลขยกกำลังแสดงจำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับ เช่น 1s² 2s² 2p⁴ สำหรับออกซิเจน หากต้องการเขียน ให้นำจำนวนอิเล็กตรอนจากเลขอะตอม แล้วเติมระดับพลังงานย่อยตามลำดับอาฟบาว (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d และต่อไป) การเขียนแบบย่อด้วยแก๊สมีตระกูลช่วยย่อการจัดเรียงที่ยาว และมีบางธาตุ เช่น โครเมียมและทองแดง ที่ไม่เป็นไปตามรูปแบบ อ่าน 1 นาที
4. 13 แนวโน้มตามคาบ แนวโน้มตามคาบคือรูปแบบสม่ำเสมอของสมบัติธาตุทั่วตารางธาตุ เมื่อไล่จากซ้ายไปขวาตามคาบ รัศมีอะตอมโดยทั่วไปลดลงขณะที่อิเล็กโทรเนกาติวิตีและพลังงานไอออไนเซชันเพิ่มขึ้น เมื่อไล่ลงตามหมู่ รัศมีอะตอมเพิ่มขึ้นขณะที่อิเล็กโทรเนกาติวิตีและพลังงานไอออไนเซชันลดลง ความเป็นโลหะเป็นไปในทางตรงข้ามและสูงที่สุดที่มุมซ้ายล่างของตาราง อ่าน 1 นาที

4

เคมีกับธาตุ

ไอออน พันธะ สูตร โมล และสมการ: การนำธาตุมารวมกัน · 7 บทเรียน

1. 14 ไอออนและประจุ ไอออนคืออะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าเพราะรับหรือให้อิเล็กตรอน อะตอมที่ให้อิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนบวกเรียกว่าแคตไอออน และอะตอมที่รับอิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนลบเรียกว่าแอนไอออน สำหรับหลายธาตุ คุณทำนายประจุได้จากหมายเลขหมู่เพียงอย่างเดียว โซเดียมในหมู่ 1 เกิดเป็น Na⁺ และคลอรีนในหมู่ 17 เกิดเป็น Cl⁻ อ่าน 1 นาที
2. 15 ไอออนอะตอมกลุ่มคืออะไร ไอออนอะตอมกลุ่มคือกลุ่มของอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปที่ยึดกันด้วยพันธะ มีประจุไฟฟ้ารวม และทำหน้าที่เป็นหน่วยเดียวในสารประกอบ ตัวอย่างที่พบบ่อยได้แก่ ไฮดรอกไซด์ (OH⁻) ไนเตรต (NO₃⁻) คาร์บอเนต (CO₃²⁻) ซัลเฟต (SO₄²⁻) ฟอสเฟต (PO₄³⁻) และแอมโมเนียม (NH₄⁺) ไอออนอะตอมกลุ่มส่วนใหญ่เป็นลบ และหลายชนิดมีออกซิเจน อ่าน 1 นาที
3. 16 พันธะเคมี พันธะเคมีคือแรงดึงดูดที่ยึดอะตอมไว้ด้วยกันในธาตุและสารประกอบ ในพันธะไอออนิก อะตอมหนึ่งถ่ายโอนอิเล็กตรอนให้อีกอะตอมหนึ่ง และไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันดึงดูดกัน ในพันธะโคเวเลนต์ อะตอมใช้อิเล็กตรอนเป็นคู่ร่วมกัน และในพันธะโลหะ อะตอมโลหะใช้ “ทะเล” ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระร่วมกัน พันธะชนิดใดเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับว่าอะตอมเป็นโลหะหรืออโลหะเป็นหลัก อ่าน 1 นาที
4. 17 วิธีอ่านสูตรเคมี สูตรเคมีใช้สัญลักษณ์ธาตุและตัวเลขตัวเล็ก ๆ เพื่อแสดงว่าในสารมีอะตอมใดบ้างและมีอย่างละกี่อะตอม ตัวเลขเล็ก ๆ หลังสัญลักษณ์ เรียกว่าเลขห้อย นับจำนวนอะตอมของธาตุนั้น ดังนั้น H₂O มีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอมและอะตอมออกซิเจน 1 อะตอม วงเล็บ สัมประสิทธิ์ และจุดในไฮเดรตเพิ่มกฎอีกไม่กี่ข้อ แต่แต่ละข้อก็เป็นเพียงการคูณหรือการบวก อ่าน 1 นาที
5. 18 โมลคืออะไร โมลคือหน่วยนับที่นักเคมีใช้กับอะตอมและโมเลกุล เหมือนที่ “โหล” หมายถึง 12 หนึ่งโมลมีอนุภาค 6.022 × 10²³ อนุภาค ซึ่งเรียกว่าเลขอาโวกาโดร มวลของสารหนึ่งโมลเป็นกรัม หรือมวลโมลาร์ ได้มาโดยตรงจากมวลอะตอมบนตารางธาตุ จึงช่วยให้คุณแปลงระหว่างกรัมกับจำนวนอนุภาคได้ อ่าน 1 นาที
6. 19 การดุลสมการเคมี การดุลสมการเคมีหมายถึงการทำให้มีจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุเท่ากันทั้งสองข้างของลูกศร ทำได้โดยใส่สัมประสิทธิ์ที่เป็นจำนวนเต็มไว้หน้าสูตร ไม่เปลี่ยนเลขห้อยเด็ดขาด ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนและออกซิเจนเกิดเป็นน้ำในสมการที่ดุลแล้ว 2H₂ + O₂ → 2H₂O อ่าน 1 นาที
7. 20 การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพทำให้ขนาด รูปร่าง หรือสถานะของสารเปลี่ยนไป แต่หลังจากนั้นก็ยังเป็นสารเดิม เช่น น้ำแข็งละลายเป็นน้ำ ส่วนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี หรือเรียกว่าปฏิกิริยาเคมี ทำให้สารกลายเป็นสารใหม่ที่มีสมบัติต่างออกไป เช่น เหล็กกลายเป็นสนิม คำถามสำคัญเสมอคือ เกิดสารใหม่ขึ้นหรือไม่ อ่าน 1 นาที