บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

3.1 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

      3.1.1 สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3
   1. สารประกอบออกไซด์ของโลหะจะมีสมบัติเป็นเบส ( ยกเว้น BeO และ Al2O3 เป็นได้ทั้งกรด
       และเบส )สารประกอบออกไซด์อโลหะมีสมบัติเป็นกรด ( ยกเว้น H2O เป็นกลาง)

   2. สารประกอบออกไซด์ของโลหะจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะสารประกอบเหล่านี้เป็น            สารประกอบไอออนิกส่วนสารประกอบออกไซด์ของอโลหะจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่า                  เพราะสารประกอบเหล่านี้เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคจะเป็น
       แรงแวน-เดอร์วาลส์ ( ยกเว้น SiO2 จุดหลอดเหลว จุดเดือดสูง เพราะมีโครงสร้างเป็นโครงร่างผลึก          ตาข่าย )


   3. สารประกอบออกไซด์ที่ไม่ละลายน้าได้แก่ BeO , B2O3 , Al2O3 , SiO2

     
      3.1.2 สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

   1. สารประกอบคลอไรด์ของโลหะจะมีสมบัติเป็นกลาง (ยกเว้น BeCl2 และ AlCl3 เป็นกรด)

       สารประกอบคลอไรด์อโลหะทุกชนิดมีสมบัติเป็นกรด

   

   2. สารประกอบคลอไรด์ของโลหะจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะสารประกอบเหล่านี้เป็น              สารประกอบไอออนิก ( ยกเว้น BeCl2 เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ )

       ส่วนสารประกอบคลอไรด์ของอโลหะจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่า เพราะสารประกอบเหล่านี้          เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคจะเป็นแรงแวน-เดอร์วาลส์

   3. สารประกอบคลอไรด์ส่วนมากจะละลายน้าได้ ยกเว้น CCl4 , NCl3 ไม่ละลาย

3.2 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่

      3.2.1 ธาตุ และ สารประกอบของธาตุหมู่ IA และ IIA

   ธาตุหมู่ IA เรียกโลหะแอลคาไลน์ มี 6 ธาตุ ได้แก่ Li , Na , K , Rb , Cs , Fr

( เรียงลาดับจากบนลงล่างในตารางธาตุ )

   

   ธาตุหมู่ IIA เรียกโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท มี 6 ธาตุ ได้แก่ Be , Mg , Ca , Sr , Ba , Ra

( เรียงลาดับจากบนลงล่างในตารางธาตุ )

สมบัติบางประการของธาตุหมู่ IA
1. มีความเป็นโลหะมากที่สุด มากกว่าหมู่อื่นในคาบเดียวกัน
2. เป็นของแข็งที่อ่อน ใช้มีดตัดได้ นาความร้อนและไฟฟ้าได้ดี ความหนาแน่นต่า
3. มีความไวในการเกิดปฏิกริยามาก เกิดปฏิกริยากับน้า และอโลหะหลายชนิดได้ และ ความไวในการ         เกิดปฏิกริยาจะเพิ่มขึ้นตาม ลาดับธาตุในตารางธาตุจาก บนลงล่าง
4. ปฏิกริยาที่เกิดกับน้า คือ 2M(s) + 2 H2O(l)  2 MOH(aq) + H2 (g)

      เมื่อ M คือตัวแทนของโลหะหมู่ IA    ปฏิกิริยานี้จะเกิดอย่างรวดเร็ว รุนแรง และ ระเบิดได้ เพราะแก๊ส H2 ติดไฟได้ และ จะเกิดเบส ( Alkali ) เสมอ จึงเรียกโลหะหมู่ IA ว่าโลหะอัลคาไลน์

สมบัติบางประการของธาตุหมู่ IIA
1. มีความเป็นโลหะมากกว่าหมู่อื่นในคาบเดียว กัน แต่น้อยกว่าหมู่ IA
2. มีความแข็ง , ความหนาแน่น , จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าหมู่ IA
3. มีความไวในการเกิดปฏิกริยามาก ( แต่น้อย กว่าหมู่ IA ) เกิดปฏิกิริยากับน้ำและอโลหะ หลายชนิดได้       ความไวการเกิดปฏิกิริยาเพิ่ม ขึ้นตามลาดับธาตุในตารางธาตุจากบนลงล่าง
4. ปฏิกริยาที่เกิดกับน้า คือ M(s) + 2 H2O(l)  M(OH)2(aq) + H2 (g)

     เมื่อ M คือ ตัวแทนของโลหะหมู่ IIA  โดย Be ไม่เกิดปฏิกริยานี้ ส่วน Mg เกิดได้ดีที่อุณหภูมิสูง
สำหรับธาตุอื่นเกิดปฏิกริยานี้ในน้ำเย็นได้


สมบัติบางประการของสารประกอบของธาตุหมู่ IA
1. เนื่องจากเป็นสารประกอบไออออนิก ดังนั้นเมื่อหลอมเหลวหรือเป็นสารละลายจะนำไฟฟ้าได้
2. จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง
3. สารประกอบของโลหะหมู่ IA ละลายน้ำได้ดี ยกเว้น Li2CO3 , Li3PO4 ละลายน้ำ ได้เล็กน้อย


สมบัติบางประการของสารประกอบของธาตุหมู่ IIA
1. เนื่องจากเป็นสารประกอบไออออนิก ดังนั้นเมื่อหลอมเหลวหรือเป็นสารละลาย จะนำไฟฟ้าได้
   ( ยกเว้นสารประกอบของ Be เช่น BeCl2 เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ )
2. จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง
3. สารประกอบที่เกิดจากหมู่ IIA รวมตัวกับ ไอออนที่มีประจุ –1 ได้แก่ F– , I– , Br– , I– , HC3 ,                 HSO4 , NO3 ,ClO3 , H2PO4 ส่วนใหญ่ละลายน้ำ ได้ดี เช่น MgCl2 , Ca(HSO4)2 ฯลฯ
    ส่วนสารประกอบของธาตุหมู่ IIA ที่เกิด จากหมู่ IIA รวมตัวกับไอออนที่มีประจุ –2 หรือ–3 ได้แก่ 2
    CO3 ,  2SO3 ,  24HPO , 33PO ไม่ละลายน้ำ เช่น MgCO3 ,CaCO3 , CaSO4 , CaHPO4 ,               Ca3(PO4)2 เป็นต้น ยกเว้น MgSO4 ละลายน้ำได้ดี

      3.2.2 สมบัติบางประการของธาตุหมู่ VIIA ( เฮโลเจน )
1. เป็นอะโลหะ ไม่นำไฟฟ้าทุกสถานะ
2. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะแรงยึดเหนี่ยวอนุภาคเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์
3. ภายในหมู่เดียวกัน ความว่องไวในการเกิดปฏิกริยาจะลดลงจากบนลงล่าง
4. ปกติจะแย่งรับอิเล็ตรอนได้ดีมาก แต่ความสามารถนี้จะลดลงตามลาดับในตารางธาตุจากบนลงล่าง ดัง     นั้นฟูออรีนเป็นตัวรับอิเล็ตรอนที่ดีที่สุด ธาตุอื่นๆ จะเป็นรองลงมาจากบนลงล่าง ดังนั้นปฏิกริยาต่อไปนี้     จะเกิดขึ้นได้จริง
5. ธาตุแฮโลเจนมีเลขออกซิเดชั่นได้หลายค่า จึงสามารถเกิดปฏิกริยากับธาตุอื่นได้สารประกอบชนิด           ต่างๆ และเมื่อรวมกับธาตุชุดเดียวกัน อาจเกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด เช่น โซเดียม + คลอรีน +     ออกซิเจน อาจเกิดเป็น
                 โซเดียมไฮโปคลอไรต์ ( NaClO )
                 โซเดียมคลอไรต์ ( NaClO2 )
                 โซเดียมคลอเรต ( NaClO3 )
                 โซเดียมเปอร์คลอเรต ( NaClO4 )

      3.2.3 สมบัติบางประการของธาตุหมู่ VIIIA ( แก๊สเฉื่อย )
1. ไม่ทำปฏิกิริยากับสารใดในธรรมชาติ แต่ทำให้เกิดปฏิกิริยาในห้องปฏิบัติการได้
2. มีพลังงานไอออไนซ์เซชัน ( IE )สูงสุด เมื่อเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน เพราะแก๊สเฉื่อยมีเวเลนส์     อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว การดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมแก๊สเฉื่อยจึงทำได้ยาก He เป็นธาตุที่มี               พลังงานไอออไนซ์เซชัน ( IE ) สูงที่สุดในตารางธาตุ
3. มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่าสุด เมื่อเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกัน เพราะแก๊สเฉื่อยมีเวเลนส์                     อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว จึงไม่ต้องการรับอิเล็กตรอนอีก


3.3 ตาแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ
          พิจารณาสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจน กับธาตุหมู่ IA และหมู่ VIIA ตามตาราง

     จากตารางจะเห็นได้ว่าธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติบางประการคล้ายธาตุหมู่ IA คือมีเวเลนซ์

อิเล็กตรอนเท่ากับ 1 มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +1 และมีสมบัติบางประการคล้ายธาตุหมู่ VIIA

คือ มีสถานะเป็นก๊าซไม่นำไฟฟ้า มีเลขออกซิเดชันมากกว่า 1 ค่า มีค่า IE , EN สูง ดังนั้น

จึงไม่ควรจัดธาตุไฮโดรเจนไว้ในหมู่ IA หรือหมู่ VIIA ดังนั้นในตารางธาตุปัจจุบันจึงจัดธาตุ

ไฮโดรเจนแยกไว้ต่างหาก แล้วมีเส้นโยงไปธาตุหมุ่ IA และธาตุหมู่ VIIA

3.4 ธาตุแทรนซิชัน

       ธาตุแทรนซิชัน เป็นกลุ่มธาตุที่อยู่ระหว่างหมู่ IIA กับหมู่ IIIA และเริ่มต้นจากคาบที่ 4 ธาตุตัวแรกในกลุ่มนี้คือธาตุสแคนเดียม (Sc) ซึ่งมีเลขอะตอมเท่ากับ 21 ธาตุแทรนซิชันประกอบด้วยธาตุหมู่ IB ถึง VIIIB รวมทั้งกลุ่มธาตุแลนทาไนด์ และกลุ่มธาตุแอกทิไนด์

      3.4.1 สมบัติของธาตุทรานซิชัน

1. ธาตุแทรนซิชันมีลักษณะพิเศษคือส่วนใหญ่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ยกเว้นบางธาตุมีเวเลนซ์         อิเล็กตรอนเป็น 1 ซึ่งเท่ากับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุหมู่ IIA และหมู่ IA แต่จานวนอิเล็กตรอนใน         ระดับพลังงานถัดจากชั้นนอกสุดไม่เท่ากันและไม่เท่ากับ 8 ซึ่งต่างจากหมู่ IA และ IIA ทั้งนี้

    เพราะอิเลคตรอนที่เพิ่มขึ้นของอะตอมธาตุแทรนซิชันไม่ได้เพิ่มในระดับพลังงานนอกสุด แต่เพิ่มใน         ระดับพลังงานถัดเข้าไป

2. ขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชันในคาบเดียวกันจะมีขนาดใกล้เคียงกัน แต่มีขนาดเล็กกว่าอะตอม           โลหะธาตุหมู่ IA , IIA ทั้งนี้เพราะอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นของอะตอมธาตุแทรนซิชันไม่ได้เพิ่มในระดับ          พลังงานนอกสุด แต่เพิ่มในระดับพลังงานถัดเข้าไป จึงไปปิดกั้นแรงดึงดูดระหว่างโปรตอนใน                    นิวเคลียสกับอิเล็กตรอนรอบนอก ดังนั้นแม้จานวนโปรตรอนในนิวเคลียสมากขึ้นขนาดอะตอมจึง              เปลี่ยนแปลงไม่มาก

3. ธาตุแทรนซิชันทุกธาตุเป็นโลหะ แต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าโลหะหมู่ IA และ IIA

4. ธาตุแทรนซิชันในคาบเดียวกันจะมีสมบัติคล้ายกัน เช่นธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 จะมีสมบัติคล้ายกัน       และคล้ายกับธาตุโพแทสเซียม

5. มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง และสูงกว่าโลหะหมู่ IA และ IIA
    ในคาบเดียวกัน เพราะธาตุแทรนซิชันมีขนานอะตอมที่เล็กกว่าจึงมีพันธะโลหะที่แข็งแรงกว่า
6. พลังงานไอออไนเซซันลา ดับที่ 1 และอิเลคไทรเนกาติวิตีต่า แต่จะสูงกว่าโลหะทั่วไป
7. นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี


      3.4.2 สารประกอบของธาตุทรานซิชัน
สารประกอบและไอออนของธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะมีสีต่างๆ กัน ทั้งนี้ขึ้นกับชนิด
ของธาตุแทรนซิชัน เลขออกซิเดชัน ชนิดและจา นวนของสสารที่เข้ามารวมตัวกับธาตุ
แทรนซิชันนั้นด้วย

      3.4.3 สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรานซิชัน
พิจารณาสารประกอบต่อไปนี้
                       KMnO4 ประกอบด้วย K+ และ MnO4– ไอออน
                     
                       K3Fe(CN)6 ประกอบด้วย K+ และ Fe(CN)63– ไอออน

       สำหรับ MnO4– และ Fe(CN)63–  เป็นไอออนที่มีธาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลางและ มีอะตอมหรือไอออนอื่นๆ มาล้อมรอบแล้วเกาะกันด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ดังรูปภาพไอออนเช่นนี้เรียก
ไอออนเชิงซ้อน
ธาตุแทรนซิชันที่เป็นอะตอมกลาง เรียกนิวเคลียร์อะตอม อะตอม หรือไอออนอื่นๆ ที่ล้อมรอบ
เรียกลิแกนด์
สารประกอบที่มีไอออนเชิงซ้อมอยู่เช่นนี้ เรียกสารประกอบเชิงซ้อน
สารประกอบเชิงซ้อนแต่ละชนิดจะมีสีต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของธาตุแทรนซิชัน , เลข

ออกซิเดชัน , ชนิดและจา นวนของสสารที่เข้ามารวมตัวกับธาตุแทรนซิชันนั้นด้วย

3.5 ธาตุกึ่งโลหะ

        ในตารางธาตุ ธาตุที่อยู่ชิดเส้นแบ่งระหว่างโลหะกับอโลหะเป็นเส้นทึบลักษณะคล้ายขั้นบันได

ธาตุกลุ่มนี้ได้แก่ โบรอน (B) , ซิลิคอน (Si) , เจอร์-เมเนียม (Ge) , อาร์เซนิก(As) , พลวง(Sb) , เทล-

ลูเรียม (Te) , พอโลเนียม (Po) และแอสทาทีน (At) ธาตุกลุ่มนี้เรียกธาตุกึ่งโลหะ เพราะเป็นธาตุที่มี

สมบัติก้ากึ่งระหว่างสมบัติของโลหะกับอโลหะและส่วนใหญ่มีโครงสร้างแบบโครงผลึกร่างตาข่าย เช่น

โบรอน ( B ) มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูงเหมือนโลหะ แต่เปราะไม่นาไฟฟ้าเหมือนอโลหะ

ซิลิคอน (Si) มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูงเหมือนโลหะ แต่เปราะเหมือนอโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (EA) เป็นลบมากเหมือนอโลหะ และนาไฟฟ้าได้เล็กน้อย

เจอร์เมเนียม (Ge) มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูงเหมือนโลหะนาไฟฟ้าได้เล็กน้อย เปราะเหมือนอโลหะ มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) สูงเหมือนอโลหะ และมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็ก-ตรอน (EA) เป็นลบมากเหมือนอโลหะอาร์เซนิกหรือสารหนู (As) มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดค่อนข้างสูง นาไฟฟ้าได้เหมือนโลหะ แต่เปราะ ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN) สูงเหมือนอโลหะพลวง (Sb) มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดสูง 

นำไฟฟ้าได้ ผิวหน้าเป็นมันวาวเหมือนโลหะแต่มีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (EA) เป็นลบมากเหมือนอโลหะ และเปราะเหมือนอโลหะ

3.6 ธาตุกัมมันตรังสี
      3.6.1 การเกิดกัมมันตภาพรังสี
      กัมมันตภาพรังสีเป็นปรากฏการณ์ที่นิวเคลียสของโอโซโทปที่ไม่เสถียร เกิดการปรับตัวเพื่อให้มี
เสถียรภาพ โดยการปล่อยอนุภาคบางชนิดหรือพลังงานออกมาในรูปของรังสี ธาตุที่มีสมบัติใน
การแผ่รังสีได้เองนี้เรียกว่าธาตุกัมมันตรังสีอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะไม่ขึ้นกับปัจจัยแวดล้อมใดๆ นอกจากจานวนนิวเคลียสของธาตุนั้นๆ กล่าวคือหากมีจานวนนิวเคลียสมากกว่าจะมีอัตราการสลายตัวมากกว่าเมื่อมีจานวนนิวเคลียสน้อย

รังสีที่คายออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีเมื่อนำไปแยกในสนามแม่เหล็กจะแยกได้ 3 ชนิดคือ
1. รังสีแอลฟา (Alpha particte )เป็นนิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม มีมวลเท่ากับ 4 และมี                   ประจุไฟฟ้า +2 เขียนสัญลักษณ์จึงได้ He 42 มีพลังงาน 4 –10 MeV เนื่องจากรังสีแอลฟามีมวลมาก         เมื่อเคลื่อนไปชนอนุภาคตัวกลางใดๆ จะทา ให้อนุภาคตัวกลางแตกตัวได้ดี แต่ตัวรังสีแอลฟาจะสูญ         เสียพลังงานไปมากจึงทาให้อานาจในการทะลุทะลวงไปข้างหน้าต่า ( เคลื่อนได้ 3 – 5 เซนติเมตร ใน       อากาศ ) เนื่องจากรังสีแอลฟามีองค์ประกอบเป็นอนุภาค จึงอาจเรียกเป็นอนุภาคแอลฟาก็ได้
2. รังสีบีตา ( Beta paticle )เป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงในช่วงประมาณ 0.025 – 3.5 MeV เขียนเป็น         สัญลักษณ์จะได้ 0 e -1 เนื่องจากรังสีบีตามีมวลน้อย เมื่อเคลื่อนไปชนอนุภาคตัวกลางใดๆ จะทา ให้         อนุภาค ตัวกลางแตกตัวได้น้อย สูญเสียพลังงานไม่มากจึงทา ให้อา นาจในการทะลุทะลวงไปข้าง           หน้าสูง กว่ารังสี แอลฟา ( เคลื่อนได้ 1 – 3 เมตร ในอากาศ ) นอกจากนี้รังสีบีตายังเบี่ยงเบนใน
    สนามแม่เหล็กได้มากกว่ารังสีแอลฟา เพราะอัตราเร็วของการเคลื่อนที่สูงกว่าแอลฟา
3. รังสีแกมมา ( Gamma Rays ) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง จึงเป็นกลางทางไฟฟ้า ( ไม่มีประจุ )         รังสีแกมมามีพลังงานสูงมาก ( 0.04 – 3.2 MeV ) และทา ให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของตัวกลางที่     ผ่านน้อยมาก ดังนั้นรังสีแกมมาจึงมีอำนาจในการทะลุผ่านสูงมาก

       3.6.2 การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
     การแตกตัวคายรังสีของนิวเคลียสกัมมันตรังสีนั้น เราสามารถเขียนแสดงเป็นสมการได้
สมการแสดงการแตกตัวดังกล่าวเรียกสมการนิวเคลียร์
    หลักในการเขียนสมการนิวเคลียร์
1. ต้องให้ผลรวมเลขมวลก่อนปฏิกิริยา และผลรวมเลขมวลหลังปฏิกิริยามีค่าเท่ากัน
2. ต้องให้ผลรวมเลขอะตอมก่อนปฏิกิริยา และผลรวมเลขอะตอมหลังปฏิกิริยาเท่ากัน

3.6.3 ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
เมื่อนิวเคลียสของธำตุกัมมันตรังสีสลำยตัวไปปริมำณที่เหลืออยู่ย่อมลดลง เวลำที่ใช้ในกำรสลำยนิวเคลียสจนเหลือปริมำณอยู่ครึ่งหนึ่งของตอนเริ่มต้นเรียกว่ำครึ่งชีวิต
ตัวอย่าง ถ้าสมมติว่ามีธาตุ X อยู่ 800 นิวเคลียส เมื่อทิ้งไว้นาน 2 ปี ปรากฏว่าธาตุ X สลายตัวไปแล้วเหลืออยู่เพียง 400 นิวเคลียส (คือเหลืออยู่ครึ่งหนึ่งของตอนเริ่มต้น) เวลาที่ ผ่านไป 2 ปีนี้จะเรียกเป็นครึ่งชีวิตของธาตุ X นี้

      3.6.4 ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือกระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ หรือ
ระดับพลังงาน
ฟิชชัน คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากนิวเคลียสของธาตุหนักเกิดการแตกตัวออกเป็น 2
ส่วนที่มีขนาดใกล้เคียงกันจะทา ให้ได้นิวเคลียสใหม่ เช่นปฏิกิริยาที่เกิดจากการยิงนิวตรอนเข้า
ไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม
จะเห็นว่าผลของปฏิกิริยานี้จะได้นิวเคลียสใหม่ 2 ตัว ตัวหนึ่งมีเลขอะตอมอยู่ระหว่าง
30 ถึง 63 และอีกตัวอยู่ระหว่าง 72 ถึง 158 และปฏิกิริยานี้ยังให้พลังงานออกมาอย่าง
มหาศาลเรียกว่าพลังงานนิวเคลียร์ และให้นิวตรอนอีก 3 ตัว ซึ่งถ้านิวตรอนเหล่านี้มีพลังงาน
สูงพอ ก็จะวิ่งเข้าชนนิวเคลียสของยูเรเนียมอะตอมต่อๆ ไป ก่อให้เกิดปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องที่
เรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ เฟร์มี เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่สามารถควบคุมอัตราการ
เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ให้สม่า เสมอได้โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งควบคุม
อัตราการเกิดฟังชันโดยการควบคุมจา นวนนิวตรอนที่เกิดขึ้น

    ฟิวชัน คือปฏิกิริยาที่เกิดจากการรวมตัวกันของธาตุเบาแล้วยังผลให้เกิดธาตุซึ่งหนักกว่า
และมีการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมาด้วย

3.7 การทำนายตำแหน่ง และสมบัติของธาตุในตารางธาตุ


3.8 ธาตุและสารประกอบในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
      3.8.1 ธาตุอะลูมิเนียม

สารประกอบออกไซด์ของอะลูเนียมคือ Al2O3 มีจุดหลอมเหลวสูงมาก ทนความร้อนสูง ละลายได้ทั้งในกรดและเบส ออกไซด์ที่เกิดในธรรมชาติเรียกว่าคอรันดัม มีความแข็งมาก และมีหลายสี จึงนิยมใช้ทาเครื่องประดับ อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีประโยชน์มากในทางอุตสา-หกรรม ใช้ทาอุปกรณ์ไฟฟ้า เครื่องครัว ของใช้ในบ้าน ห่ออาหาร และห่อของใช้ ทาโลหะเจือหลายชนิดที่นาไปเป็นส่วนประกอบของเครื่องบิน เรือ รถไฟ และรถยนต์

      3.8.2 ธาตุแคลเซียม
พบในรูปของสารประกอบที่มี CaCO3 เป็นองค์ประกอบ เช่นหินงอก หินย้อย เปลือกหอย ดินมาร์ล ประโยชน์ของสารประกอบแคลเซียมในรูป CaCO3 จากหินปูน ใช้ทาปูนขาว ชอล์ก ดินสอพอง ใช้ผลิตโซดาแอช (Na2CO3) สาหรับ CaSO42 H2O หรือยิปซัม ใช้ผลิตแผ่นยิปซัมบอร์ด เป็นวัสดุก่อสร้าง นอกจากนี้แคลเซียมยังเป็นองค์ประกอบที่สาคัญของกระดูกและฟัน ถ้าร่างกายขาดธาตุแคลเซียมจะทาให้เป็นโรคกระดูกเสื่อม กระดูกผุ และฟันไม่แข็งแรง

      3.8.3 ธาตุทองแดง
พบในแร่ธาตุหลายชนิด ได้แก่คาลโคไพไรต์(CuFeS2) คิวไพรต์ (Cu2O) มาลาไคต์ [Cu2CO3 (OH)2] คาลโคไซต์ (Cu2S) อาจพบในรูปธาตุอิสระเป็นเม็ดปนอยู่ในหินและทราย ประโยชน์ของทองแดง ใช้ทาสายไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้า โลหะผสมระหว่างทองแดงกับสังกะสี ซึ่งเรียกว่าทองเหลือง ใช้ทากลอนประตู กุญแจ ฯลฯ สารประกอบเชิงซ้อนของทองแดงเป็นองค์ประกอบในเลือดปู ปลาหมึก หอยโข่ง แมงป่อง และทาให้เลือดเป็นสีน้าเงิน ร่างกายของคนต้องการทองแดงเพื่อใช้ในกระบวนการทางชีวเคมี ถ้าขาดจะทาให้เกิดความบกพร่องในการสังเคราะห์ไขมันบางชนิดและทาให้เกิดโรคโลหิตจาง

      3.8.4 ธาตุโครเมียม
พบในรูปของแร่โครไมต์ (FeOCr2O3 ) ประโยชน์ของโครเมียมใช้เคลือบผิวเหล็กหรือโลหะอื่นๆ โดยการชุบด้วยไฟฟ้า เพื่อป้องกันการผุกร่อนและมีผิวเป็นเงางาม เป็นส่วนผสมในเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งมีสมบัติทนต่อการผุกร่อนและทนสารเคมีชนิดต่าง ๆ ได้ดี เป็นส่วนประ กอบในเหล็กกล้าผสมที่ใช้ทาตู้นิรภัย เครื่องยนต์ เกราะกันกระสุน เป็นโลหะเจือโคบอลต์ใช้ทากระดูกเทียม เพราะมีความแข็งแรงและมีปฏิกิริยาต่อร่างกายน้อย
      
      3.8.5 ธาตุเหล็ก
พบในรูปของแร่ชนิดต่างๆ ได้แก่แร่ฮีมาไทต์ (Fe2O3) แร่แมกนีไทต์ (Fe3O4) และแร่-ไพไรต์ (FeS2) เหล็กกล้าเป็นโลหะเจือของเหล็กกับคาร์บอนในปริมาณต่างๆ กัน บางชนิดอาจเติมโลหะอื่นเพิ่มลงไปเพื่อปรับปรุงคุณภาพเรียกว่าเหล็กกล้าเจือโลหะ ใช้ในงานก่อสร้าง ผลิตเครื่องยนต์ ทาตัวถังรถยนต์ ฯลฯ นอกจากนี้เหล็กเป็นองค์ประกอบที่สาคัญของเม็ดเลือดแดง ถ้าร่างกายได้รับเหล็กไม่เพียงพอจะทาให้เป็นโรคโลหิตจาง

     3.8.6 ธาตุไอโอดีน
พบในปริมาณเล็กน้อยในน้าทะเล และในสาหร่ายทะเลบางชนิด และพบในสินแร่ที่มี
โซเดียมไนเตรตอยู่ในรูปของโซเดียมไอโอเดต (NaIO3) ไอโอดีนละลายในเอทานอลเรียกว่าทิงเจอร์ไอโอดีน ใช้ทางแผลฆ่าเชื้อโรค ไอโอไดด์ไอออนเป็นส่วนประกอบของฮอร์โมนไท-รอกซินในต่อมไทรอยด์ ซึ่งควบคุมกระบวนการเมตาโบลิซึมของร่างกาย ถ้าขาดไอโอดีนจะทาให้เป็นโรคคอพอก สารประกอบของไอโอดีนเช่นโซเดียมไอโอไดด์ โพแทสเซียมไอโอไดด์ ใช้ผสมในเกลือสินเธาว์ เป็นการเพิ่มไอโอไดด์ไอออนให้ได้สัดส่วนที่เหมาะต่อการใช้บริโภค

      3.8.7 ธาตุไนโตรเจน
พบมากทั้งในรูปของธาตุอิสระและสารประกอบ ไนโตรเจนใช้ในอุตสาหกรรมทาแอม-โมเนียและกรดไนตริก แอมโมเนียใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซดาแอช แอมโมเนียซัลเฟตและยูเรียเพื่อทาปุ๋ย ส่วนกรดไนตริกใช้ในอุตสาหกรรมทาสี ไหมเทียม วัตถุระเบิด พลุสี และในกระบวนการพิมพ์ผ้า ไนโตรเจนที่อยู่ในรูปของกรดอะมิโนและโปรตีนมีความสาคัญต่อสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ พืชส่วนใหญ่สังเคราะห์โปรตีนโดยใช้ไนเตรตไอออนจากดินและสาหรับพืชตระกูลถั่วสามารถเปลี่ยนไนโตรเจนจากอากาศเป็นสารอาหารได้

      3.8.8 ธาตุออกซิเจน
พบในธรรมชาติทั้งในสภาพอิสระและในรูปสารประกอบ ออกซิเจนเป็นแก๊สที่ช่วยในกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิต ช่วยให้เกิดการเผาไหม้ในร่างกายและเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ในสารต่างๆ เมื่อรวมกับแก๊สอะเซทิลีน (C2H2) จะให้เปลวไฟที่ร้อนแรง ใช้ตัดและเชื่อมโลหะ ออกซิเจนในรูปโอโซนใช้ฟอกสีกระดาษและฆ่าเชื้อโรคในน้า สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ใช้ฟอกสีขนสัตว์ ผม ฟาง เยื่อกระดาษ สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3% ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อโรค ออกซิเจนเหลวใช้สันดาปกับไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในจรวดและยานอวกาศ

      3.8.9 ธาตุฟอสฟอรัส
พบอยู่ในแร่หินฟอสเฟต เช่นแคลเซียมฟอสเฟต [Ca3(PO4)2] ฟลูออโรอะปาไตต์ [Ca5F(PO4)3] ฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่จาเป็นแก่พืชในรูปของปุ๋ยฟอสเฟตและซูเปอร์ฟอสเฟต และยังเป็นธาตุที่ทาหน้าที่ควบคุมความเป็นกรด-เบส ในเลือดและของเหลวในร่างกายของสิ่งมีชีวิต ส่วนฟอสฟอรัสแดงใช้ทาระเบิดเพลิง ระเบิกหมอกควัน และไม้ขีดไฟ

      3.8.10 ธาตุซิลิคอน
พบในรูปของซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ที่เรียกว่าซิลิกา และในรูปสารประกอบซิลิเกต
ซิลิคอนใช้ในอุตสาหกรรมทาแก้ว เส้นใยแก้วและเส้นใยนาแสง ซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนาใช้ทาวงจรไฟฟ้าขนาดเล็ก และใช้ทาอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ไมโครคอมพิวเตอร์ วิทยุ โทรทัศน์ เซลล์สุริยะ เป็นต้น

      3.8.11 ธาตุสังกะสี
พบในรูปของแร่หลายชนิดคือ แร่สฟาเลอไรด์หรือซิงค์เบลน (ZnS) แร่เฮมิมอร์ไฟต์ [Zn4(Si2O7)(OH)2H2O] แร่สมิทซอไนต์ (ZnCO3) สังกะสีใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาในการผลิตยางรถยนต์ ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์ ใช้เป็นส่วนผสมยาแต่งบาดแผลหรือแผลไฟไหม้ ใช้ทาเหล็กอาบสังกะสีที่เรียกว่า Galvanized iron เพื่อป้องกันมิให้เหล็กเป็นสนิมหรือสึกกร่อนได้ แผ่นสังกะสีบริสุทธิ์ใช้ทากล่องถ่านไฟฉายและทาหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้า สังกะสีเป็นองค์ประกอบของเอนไซม์บางชนิดในร่ากายที่ช่วยย่อย และสังเคราะห์โปรตีน ถ้าขาดจะทาให้ผิวหยาบกร้าน เป็นโรคเหน็บชา ตับแข็ง ม้ามโต และเจริญเติบโตช้า
      3.8.12 ธาตุเรเดียม
เรเดียมเป็นธาตุกัมมันตรังสี ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดคือ Ra–226 การสลายตัวของเรเดียมจะให้รังสีแกมมาซึ่งใช้ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง ธาตุนี้เรืองแสงได้ในที่มืด