ตารางธาตุพร้อมประจุ

ประจุไอออนคืออะไร

อะตอมเป็นกลางเพราะมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน เมื่อให้อิเล็กตรอนไปจะกลายเป็นไอออนบวก (แคตไอออน) และเมื่อรับอิเล็กตรอนจะกลายเป็นไอออนลบ (แอนไอออน) ประจุคือจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้หรือรับ อะตอมโซเดียมที่ให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวกลายเป็น Na⁺ ซึ่งมีประจุ +1 และอะตอมคลอรีนที่รับหนึ่งตัวกลายเป็น Cl⁻ ซึ่งมีประจุ −1

อะตอมมักให้หรือรับอิเล็กตรอนเพียงพอที่จะได้การจัดเรียงอิเล็กตรอนเหมือนแก๊สมีตระกูลที่ใกล้ที่สุด ระดับพลังงานนอกสุดที่เต็มนี้เสถียรเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ประจุสอดคล้องกับเลขหมู่อย่างใกล้ชิด

วิธีหาประจุจากหมู่

สำหรับธาตุหมู่หลัก หมู่บอกประจุได้ โลหะหมู่ 1 สร้างไอออน +1 โลหะหมู่ 2 สร้างไอออน +2 และอะลูมิเนียมในหมู่ 13 สร้าง +3 ทางด้านขวาของตาราง รูปแบบกลับกันสำหรับอโลหะและกึ่งโลหะ คือธาตุในหมู่ 15 รับ −3 ธาตุในหมู่ 16 รับ −2 และแฮโลเจนในหมู่ 17 รับ −1 เพราะการรับสาม สอง หรือหนึ่งอิเล็กตรอนทำให้ระดับพลังงานนอกสุดสมบูรณ์ โลหะที่อยู่ต่ำลงมาในหมู่เหล่านี้ เช่น บิสมัท (+3, +5) สร้างไอออนบวกแทน หมู่ 18 แสดงเป็น 0 เพราะแก๊สมีตระกูลมีระดับพลังงานเต็มอยู่แล้ว

คาร์บอน ซิลิคอน และเจอร์เมเนียมในหมู่ 14 แสดงเป็น ±4 และโบรอนเป็น +3 ซึ่งเป็นประจุที่ได้จากหมู่ของมัน ในทางปฏิบัติ ธาตุเหล่านี้ เช่นเดียวกับอโลหะหลายชนิด มักใช้อิเล็กตรอนร่วมกันในพันธะโคเวเลนต์แทนที่จะสร้างไอออนอย่างง่าย ไฮโดรเจนแสดงด้วยสองประจุ คือ +1 เช่นในกรด และ −1 ในไฮไดรด์ของโลหะ เช่น โซเดียมไฮไดรด์ (NaH)

โลหะทรานซิชันและข้อยกเว้นอื่น ๆ

โลหะทรานซิชันไม่เป็นไปตามกฎหมู่อย่างง่าย โลหะเหล่านี้ให้อิเล็กตรอน s นอกสุดก่อน แล้วจึงอาจให้อิเล็กตรอน d บางตัวได้อีก ดังนั้นหลายธาตุจึงสร้างไอออนได้มากกว่าหนึ่งชนิด เหล็กแสดงเป็น +2, +3 และทองแดงเป็น +1, +2 ขณะที่ดีบุกและตะกั่ว ซึ่งเป็นโลหะหลังทรานซิชันสองธาตุ แสดงเป็น +2, +4 สังกะสี (+2) และเงิน (+1) เป็นข้อยกเว้นที่มีประโยชน์ซึ่งมีประจุที่พบบ่อยเพียงชนิดเดียว เมื่อโลหะมีประจุมากกว่าหนึ่งชนิด ประจุจะใส่ในชื่อเป็นเลขโรมัน เช่น ไอรอน(II) คลอไรด์คือ FeCl₂ และไอรอน(III) คลอไรด์คือ FeCl₃

สำหรับธาตุหนักยวดยิ่งตั้งแต่ไมต์เนเรียม (109) ถึงออกาเนสซอน (118) เคยสร้างขึ้นได้เพียงไม่กี่อะตอม ประจุของธาตุเหล่านี้จึงยังไม่ทราบและแสดงเป็นขีดกลาง ประจุไม่เหมือนกับเลขออกซิเดชัน ซึ่งครอบคลุมสารประกอบโคเวเลนต์ด้วย มุมมองเลขออกซิเดชันแสดงรายการเหล่านั้น

ตัวอย่างการคำนวณ: อะลูมิเนียมออกไซด์

อะลูมิเนียมอยู่ในหมู่ 13 และแสดงเป็น +3 ออกซิเจนอยู่ในหมู่ 16 และแสดงเป็น −2 ในสารประกอบไอออนิก ประจุบวกและประจุลบต้องหักล้างกันพอดี และจำนวนไอออนที่น้อยที่สุดที่ทำเช่นนั้นได้คือไอออนอะลูมิเนียมสองตัวและไอออนออกไซด์สามตัว: 2 × (+3) + 3 × (−2) = 0 สูตรของอะลูมิเนียมออกไซด์จึงเป็น Al₂O₃ วิธีเดียวกันนี้ใช้ได้กับไอออนคู่ใดก็ได้ เช่น แมกนีเซียม (+2) และคลอรีน (−1) ซึ่งให้ MgCl₂