ธาตุหมู่ VIIA (เฮโลเจน , halogen)  (คลิ้กเพื่อเปิดตารางธาตุ)

          ธาตุหมู่ VIIA มีทั้งหมด 5 ธาตุ คือ ฟลูออรีน (F)  คลอรีน (Cl) โบรมีน (Br) ไอโอดีน (I) และแอตตาติน (At)  สำหรับธาตุแอตตาตินไม่มีในธรรมชาติ   เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่ได้จากการสังเคราะห์ 

 สมบัติทั่วไปของธาตุหมู่  VIIA  มีดังนี้

ตาราง แสดงสมบัติบางประการของธาตุหมู่ VIIA 

* หมายถึงรัศมีโคเวเลนต์
** ความหนาแน่นของ F₂ , Cl₂ ในสถานะของเหลว ถ้าเป็นก๊าซจะเท่ากับ 0.00170 และ 0.00312 g/cm³ ตามลำดับ 

สมบัติทั่วไปของธาตุหมู่ VIIA  

1. เป็นอโลหะ ธาตุคาบบนเป็นอโลหะมากกว่าธาตุคาบล่าง  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7 สภาวะปกติ F₂ และ Cl₂ เป็นก๊าซ สีเหลืองอ่อนและเขียวอ่อนตามลำดับ Br₂ เป็นของเหลวสีน้ำตาลแดงหรือสีส้ม  ไอมีสีเดียวกัน สำหรับ  I₂ เมื่อเป็นของแข็งมีสีดำ เมื่อเป็นไอจะเป็นสีม่วง เมื่อละลายในตัวทำละลายมีขั้วจะมีสีน้ำตาล  เมื่อละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้วจะมีสีม่วงหรือสีบานเย็นขึ้นกับความเข้มข้น  (สังเกต  สีของธาตุแฮโลเจนคาบล่างจะเข้มกว่าคาบบน )  แต่เมื่ออยู่ในรูปของไอออน (เฮไลด์) คือ  F^-  Cl^-  Br^-  และ  I^-  จะไม่มีสีทุกชนิด 
   
                                                                           (คลิ้ก  เพื่อสังเกตสีของธาตุแฮโลเจนชนิดต่าง ๆ )   

                                                                      (คลิ้ก  ชมวีดีทัศน์แสดงการระเหิดของไอโอดีนเปรียบเทียบสีของไอกับของแข็ง)   

2. โมเลกุลของธาตุแฮโลเจนทุกชนิดเป็นโมเลกุลอะตอมคู่ (diatomic molecule) คือ  F₂  Cl₂  Br₂  I₂  ระหว่างอะตอมทั้งคู่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ชนิดพันธะเดี่ยว   ระหว่างโมเลกุลยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงวันเดอร์วาลส์  ชนิดแรงลอนดอน 
3.  ไม่นำความร้อนและไฟฟ้าเมื่ออยู่ในรูปโมเลกุล (F₂  Cl₂  Br₂  I₂)   แต่นำไฟฟ้าได้เมื่อยู่ในรูปเฮไลด์ในสารละลาย  (F^-  Cl^-  Br^-  I^-)
4. อะตอมมีขนาดเล็ก เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุในคาบเดียวกัน   แต่เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุหมู่เดียวกัน  ธาตุคาบล่างมีขนาดใหญ่กว่าธาตุคาบบน 
5. ความหนาแน่นน้อย แต่มีแนวโน้มว่าธาตุคาบล่างมีความหนาแน่นมากกว่าธาตุคาบบน 
6. มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอต่ำ   เนื่องจากมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย  (คือแรงวันเดอร์วาลส์)  แต่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นจากคาบบนสู่คาบล่าง  (มวลโมเลกุลมาก  แรงวันเดอร์วาลส์มาก) 
7. มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงที่สุดของธาตุในคาบเดียวกัน แต่ลดลงจากคาบบนสู่คาบล่าง  ( F เป็นธาตุที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด คือ 3.98 หรือประมาณ 4.00 ฉะนั้นเมื่อยู่ในสารประกอบใด ๆ จึงมีเลขออกซิดชัน  - 1  เสมอ) 
8. มี IE₁ ค่อนข้างสูง แต่จะลดลงจากคาบบนสู่คาบล่าง 
9. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า  คือเมื่ออยู่ในสารประกอบธาตุคู่จะมีเลขออกซิเดชัน -1  แต่เมื่ออยู่ในสารประกอบอื่น ๆ  ที่มีธาตุมากกว่า  2  ธาตุ  มักจะมีเลขออกซิเดชันไม่แน่นอน  (ยกเว้น  F  ไม่ว่าจะอยู่ในสารประกอบใดจะมีเลขออกซิเดชัน -1 เสมอ)  เช่น  ธาตุ  Cl  ในสารต่อไปนี้   NaCl   Cl₂   HClO  HClO₂  HClO₃  HClO₄    มีเลขออกซิเดชัน  -1  0  +1  +3  +5  +7  คามลำดับ 
   *  สารประกอบในลักษณะต่อไปนี้  เสมือนเป็นสารประกอบธาตุคู่   เฮโลเจนในสารประกอบเหล่านี้มีเลขออกซิเดชัน  -1   ;  [Cr(NH₃)₃(H₂O)₃]Cl₃   [Pt(NH₃)₅Cl]Br₃    [Pt(H₂NCH₂CH₂NH₂)₂Cl₂]Cl₂    [Co(H₂NCH₂CH₂NH₂)₃]₂(SO₄)₃   Pt(NH₃)₂Cl₄ 
10.  ธาตุหมู่ VIIA ละลายในน้ำได้เล็กน้อยเนื่องจากเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว  แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ซึ่งไม่มีขั้ว  เช่น  C₆H₁₄   CCl₄  สารละลายมีสีต่าง ๆ กัน  คือ  Cl₂ ไม่มีสี   Br₂ สีส้ม    I₂  มีสีของสารละลายหลายแบบ  คือเมื่อละลายในตัวทำละลายมีขั้วจะมีสีน้ำตาล  เมื่อละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้วจะมีสีม่วง  (ต่างจาก  Br₂  สารละลายมีสีน้ำตาลหรือสีส้มเช่นกันทั้งในตัวทำละลายมีขั้วและไม่มีขั้ว) 

         13.  ธาตุคาบบนสามารถทำปฏิกิริยากับเฮไลด์ของธาตุคาบล่างได้ แต่ธาตุคาบล่างจะไม่ทำปฏิกิริยากับเฮไลด์ของธาตุคาบบน      ดังตาราง

ปฏิกิริยาที่เกิดได้จริงมีดังนี้ 

        F₂ + 2Cl^-  →  2F^- + Cl₂                       

        F₂ + 2Br^-  → 2F^- + Br₂                        

         F₂ + 2I^-  →  2F^- + I₂

        Cl₂ + 2Br^-  →  2Cl^- + Br₂                    

         Cl₂ + 2I^-  →  2Cl^- + I₂                         

         Br₂ + 2I^-  →  2Br- + I₂

(คลิ้ก ชมวีดีทัศน์ปฏิกิริยาระหว่าง Cl₂ + 2Br^-  )

(ชมวีดีทัศน์ปฏิกิริยาระหว่าง  Cl₂+2I^-)

ปฏิกิริยาต่อไปนี้เกิดขึ้นเองไม่ได้ 

       I₂ + 2Br^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา             
       I₂ + 2Cl^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา             

        I₂ + 2F^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา

        Br₂ + 2Cl^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา          
        Br₂ + 2F^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา

        Cl₂ + 2F^-  →  ไม่เกิดปฏิกิริยา

ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid)  (คลิ้กเพื่อเปิดตารางธาตุ)

 ตารางธาตุที่ใช้ในปัจจุบันมีเส้นแบ่งความเป็นโลหะหรืออโลหะของธาตุ  เริ่มจากธาตุหมู่  3A คาบที่  2  สลับฟันปลาลงไป   (บางครั้งเรียกว่าขั้นบันได)  ธาตุที่อยู่ติดกับแนวเส้นแบ่งนี้เป็นธาตุกึ่งโลหะ  (metalloid)   แต่ยกเว้น  Al  จัดให้เป็นโลหะ  Po  และ  At เป็นธาตุกัมมันตรังสี  ดังรูป

ตารางแสดงสมบัติบางประการของธาตุกึ่งโลหะ ธาตุอะลูมิเนียม และธาตุไอโอดีน 

          จากตารางพบว่าตั้งแต่ธาตุโบรอนถึงแอสทาทีน  ธาตุส่วนใหญ่จะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 และค่าเล็กโตรเนกาติวิตีค่อนข้างสูงคล้ายกับธาตุอโลหะ จุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง และนำไฟฟ้าได้เช่นเดียวกับธาตุโลหะ   (การนำไฟฟ้าต่างจากโลหะคือยิ่งร้อนยิ่งนำไฟฟ้าได้ดี  ในขณะที่โลหะจะนำไฟฟ้าน้อยลงเมื่อร้อน)  เกิดสารประกอบได้ทั้งสารประกอบไอออนิก (คล้ายโลหะ) และสารประกอบโคเวเลนต์ (คล้ายอโลหะ)  การมีสมบัติคล้ายทั้งโลหะและอโลหะดังกล่าวมานี้  จึงจัดเป็นธาตุกึ่งโลหะ (ยกเว้นธาตุ Al  จัดให้เป็นโลหะเพราะแสดงสมบัติเป็นโลหะได้ชัดเจน แต่สมบัติของสารประกอบออกไซด์คล้ายธาตุกึ่งโลหะ คือ Al2O3 มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส ,amphoteric oxide   ส่วนธาตุ Po และ At เป็นธาตุกัมมันตรังสี)

การทำนายตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุเมื่อทราบสมบัติของธาตุ

            การศึกษาสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ   ช่วยในการทำนายสมบัติของธาตุได้ ถ้ารู้ตำแหน่งของธาตุนั้นในตารางธาตุหรือถ้าทราบสมบัติของธาตุ  จะทำนายได้ว่าธาตุอยู่ในตำแหน่งใดของตารางธาตุ   

ตัวอย่าง   ถ้าธาตุ  X มีสมบัติดังนี้  ควรอยู่บริเวณใดในตารางธาตุ

แนวคิด จากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุ X สามารถทำนายได้ว่า

-  ธาตุ X มีสมบัติคล้ายโลหะคือ มีผิวเป็นมันวาว นำไฟฟ้าได้ และไม่ละลายน้ำ ธาตุ X  ไม่ควรเป็นธาตุหมู่ IA  หรือหมู่ IIA

-  เมื่อธาตุ X ทำปฏิกิริยากับ Cl₂ ได้สารประกอบคลอไรด์เป็นของแข็งสีขาว ละลายน้ำได้สารละลายมีสมบัติเป็นกรด แสดงว่าเป็นสารประกอบคลอไรด์ของอโลหะ

-   จากข้อมูลทั้งหมดทำนายได้ว่าธาตุ X มีสมบัติเป็นทั้งโลหะและอโลหะ X จึงจัดเป็นธาตุกึ่งโลหะ และควรอยู่ในหมู่ IVA ทางตอนล่างของตารางธาตุ

-  ในทางกลับกัน ถ้าทราบตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ  จะสามารถทำนายสมบัติของธาตุได้ ดังตัวอย่าง

ตัวอย่าง  ธาตุ Y เป็นธาตุที่มีเลขเชิงอะตอมเท่ากับ 19 ธาตุ Y ควรจะมีสมบัติเป็นอย่างไร

• แนวคิด เมื่อทราบเลขเชิงอะตอม ทำให้ทราบข้อมูลอื่น ๆ ดังนี้

-                   การจัดเรียงอิเล็กตรอนของ Y คือ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹  หรือ  Y  2  8  8  1

-                    ธาตุ Y อยู่ในหมู่   IA   และอยู่ในคาบที่   4

-                   จากข้อมูลช่วยให้ทำนายได้ว่าธาตุ Y ควรเป็นธาตุหมู่ IA เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 และจำนวนอิเล็กตรอนของชั้นที่ถัดเข่้ามาเท่ากับ  8  เมื่อเกิดเป็นสารประกอบจะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +1 มีสถานะเป็นของแข็ง  ณ อุณหภูมิห้อง  และมีสมสมติต่าง ๆ  ทำนองเดียวกับธาตุหมู่  IA  ชนิดอื่น ๆ

Size : 28.18 KBs Upload : 2013-08-27 05:00:15

ติชม กำลังแสดงหน้า 1/0 << 1 >>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ? 0 คะแนนโหวด สร้างโดย : K-Me สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์