อะตอมและตารางธาตุCHEMISTRY)_O... · วิทยาศาสตร เคม ี (96)_____ โครงการแบรนด ซัมเมอร

วทยาศาสตร เคม (96)___________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 2008

อะตอมและตารางธาต 1. แบบจาลองอะตอม แบบจาลองอะตอม คอ มโนภาพของนกวทยาศาสตรสรางขนจากขอมลการทดลอง เพอใชอธบายลกษณะอะตอม แบบจาลองอะตอมเปลยนแปลงไดถามผลการทดลองใหมๆ ทใชแบบจาลองอะตอมเดมอธบายไมได จงไดเสนอแบบจาลองอะตอมใหมใหสอดคลองกบผลการทดลอง จอหน ดอลตน ไดเสนอทฤษฎอะตอมของดอลตน แลวนามาอธบายวาอะตอมเปนอนภาคเลกสด แบงแยกไมได เซอรโจเซฟ จอหน ทอมสน ทดลองเกยวกบการนาไฟฟาของแกสในหลอดรงสแคโทด พบวา เมอเปลยนชนดของแกส และชนดของโลหะทขวไฟฟาไดอนภาคทมประจลบเหมอนกน คอ อเลกตรอน และมคาประจตอมวลของอนภาคน

me = 1.76 × 108 C/g คงท สรปวาอะตอมประกอบดวยอนภาคเปนลบ เรยกวา อเลกตรอน

เขาเสนอวา อะตอมประกอบดวยประจบวกและประจลบกระจายอย ออยเกน โกลดชไตน ทดลองโดยดดแปลงหลอดรงสแคโทดและเปลยนชนดแกส พบวาอนภาคทมประจบวกเหมอนกน แตมอตราสวนของประจตอมวลไมคงท รอเบรต แอนดรส มลลแกน ทดลองหาประจของอเลกตรอน = 1.6 × 10-19 C ดวยการทดลองหยดนามน และคานวณหามวลของอเลกตรอน = 9.11 × 10-28 g ลอรดเออรเนสต รทเทอรฟอรด และฮนส ไกเกอร ทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนทองคาเปลว พบวาสวนใหญทะลผาน บางสวนหกเหไปและสะทอนกลบ เขาเสนอวา อะตอมประกอบดวยประจบวกมขนาดเลกมากๆ ทศนยกลางและมประจลบเครอนทในทวางสวนใหญของอะตอม เซอรเจมส แชดวก ทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงอะตอมของธาตตางๆ และทดสอบผลการทดลอง ทาใหมนใจวาในนวเคลยสมอนภาคทเปนกลาง (ไมมประจ) เรยกวา นวตรอน

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 ___________________________ วทยาศาสตร เคม (97) 2008

จากผลการทดลองตางๆ ดงกลาว ทาใหทราบวา อะตอม ประกอบดวยอนภาค 3 ชนด คอ อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน เรยกอนภาคดงกลาววา อนภาคมลฐานของอะตอม โดยพบวา อเลกตรอน (e-) เบามาก นวตรอนหนกกวาโปรตอนเลกนอย มวลใกลเคยงกน นลส บอร อธบายสเปกตรมแบบเสนของไฮโดรเจนโดยกาหนดให อะตอม ประกอบดวยอเลกตรอนวงในระดบพลงงาน (หรอชน (shell)) ตามพลงงานทมในอเลกตรอนนน และอเลกตรอนวงเปนชนๆ เมออเลกตรอนเปลยนชนทาใหเกดการดดหรอคายพลงงานทมคาเฉพาะตว Heisenberg ใชกลศาสตรควอนตมและกฎความไมแนนอนของไฮเซนเบรก (Heisenberg) สรปแบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอก อะตอมประกอบดวยกลมหมอกของอเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยส พบวาบรเวณกลมหมอกทบ แสดงวามโอกาสพบอเลกตรอนมากกวาบรเวณกลมหมอกจาง

แผนภาพแสดงเปรยบเทยบแบบจาลองอะตอมตางๆ

+ - ++

+ ++

- -

---

+ +

-e -e

-e -e++

ดอลตน ทอมสน รทเทอรฟอรด บอร กลมหมอก 2. อนภาคมลฐานของอะตอม 1. อะตอม ประกอบดวยแกนกลางเปนนวเคลยส มโปรตอน (p+) ซงเปนประจบวก และนวตรอน (n) ไมมประจ สวนรอบนวเคลยสมอเลกตรอนซงเปนประจลบวงรอบ 2. อะตอมทกธาต ประกอบดวยโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน ยกเวนไฮโดรเจนม 1 โปรตอน และ 1 อเลกตรอน ไมมนวตรอน 3. เลขอะตอม คอ จานวนโปรตอน (p+) ซงเลขอะตอมเปนตวกาหนดชนดของธาต และเลขมวล คอ ผลบวกของจานวนโปรตอน (p+) และนวตรอน (n) 4. สญลกษณนวเคลยร Xเลขมวล

เลขอะตอม เชน O168 , Na23

11 5. ไอโซโทป คอ การทอะตอมของธาตชนดเดยวกน (เลขอะตอมเทากน) มเลขมวลตางกน หรออะตอม

ของธาตชนดเดยวกนทมจานวนนวตรอนตางกน แตจานวนโปรตอนเทากน เชน H11 (โปรเทยม) H2

1 (ดวทเรยม)

และ H31 (ทรเทยม) หรอ 12C และ 13C ไอโซโทปมสมบตทางเคมสวนใหญเหมอนกน

6. ไอออนของธาต คอ อนภาคทมประจไฟฟาทเกดจากอะตอมของธาต เพราะมจานวนอเลกตรอนไมเทากบจานวนโปรตอน ไดแก ไอออนลบ เรยกวา แอนไอออน มจานวนอเลกตรอนมากกวาโปรตอน เชน Cl-(p+ = 17, e- = 18) ไอออนบวก เรยกวา แคตไอออน มจานวนอเลกตรอนนอยกวาจานวนโปรตอน เชน Na+(p+ = 11, e- = 10)

วทยาศาสตร เคม (98)___________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 2008

ตวอยางท 1 จงเตมลงในชองวางสาหรบอะตอมหรอไอออนในตารางตอไปน วธทา

สญลกษณ เลขอะตอม จานวนนวตรอน เลขมวล จานวนอเลกตรอน ประจไฟฟา

C136

6 7 13 6 0

14 15 0 S 18 18 56 24 +2

Au 188 76 เฉลย Si29

14 29 14 16 34 -2 Fe2+ 26 30 76 112 0 3. สเปกตรมของธาต 1. สเปกตรม คอ ผลทไดรบจากพลงงานคลนแมเหลกไฟฟาทมความยาวคลนและความถตางกน ถาอยในชวงคลนทตามองเหนจะปรากฏเปนแถบเสนส เชน มวง คราม นาเงน เขยว เหลอง แสด แดง 2. คลนแมเหลกไฟฟา ทประสาทตาของคนเหนไดตองมความยาวคลน 400-700 nm 3. สเปกตรมของพลงงานของแสงทตามองเหนได (400-700 nm) มดงน ความยาวคลน นอย มาก มวง นาเงน เขยว เหลอง สม แดง พลงงาน มาก นอย ความถ มาก นอย พลงงาน ∝ ความถ ∝ 1

ความยาวคลน

4. เสนสเปกตรมของธาต เปนสมบตเฉพาะของธาตหนง ประกอบดวยเสนสเปกตรมหลายเสน ธาตตางชนดกนมเสนสเปกตรมตางกน แตอาจมเสนสเปกตรมบางเสนเหมอนกนได (ไอโซโทปมเสนสเปกตรมเหมอนกน) 5. สเปลวไฟของไอออนของโลหะตางชนดกนใหสตางกน เชน โซเดยม (สเหลอง) โพแทสเซยม (สมวง) สทรอนเซยม (สแดงอฐ) ทองแดง (สเขยว)

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 ___________________________ วทยาศาสตร เคม (99) 2008

แบบทดสอบ 1. ขอความเกยวกบรงสแคโทด ขอใดไมถกตอง *1) ประกอบดวยอนภาคทมาจากอะตอมของแกสทบรรจอยในหลอดเทานน 2) เบยงเบนในสนามไฟฟาเขาหาขวบวก 3) มคาประจตอมวลคงทเสมอ 4) ประกอบดวยอนภาคทมประจลบ 2. พจารณาขอมลตอไปน ก. ธาต X มอเลกตรอน = 21 และเลขมวล = 45 มจานวนอเลกตรอนเทากบของ 24Cr3+

ข. -26833 As และ -Br68

35 มจานวนนวตรอนเทากน ค. ไอโซโทปของ 17Cl ชนดหนง มเลขมวล = 37 จะมจานวนโปรตอนเทากบธาตทมเลขอะตอม 17 ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. *3) ก. และ ค. 4) ก., ข. และ ค. 3. การทดลองเผาสารประกอบของโลหะ 5 ชนด และศกษาสของเปลวไฟไดผลดงตาราง

สารประกอบ สเปลวไฟ ธาตใดในสารประกอบทใหสของเปลวไฟ A2x สแดง 1) A B x By สเหลอง 2) B C y Az สแดง *3) A B C Bx สเหลอง 4) x y z Cy สเขยว

4. การจดอเลกตรอนในระดบพลงงาน และระดบพลงงานยอยตางๆ ของอะตอมของธาต 1. ทราบเลขอะตอม หรอจานวนอเลกตรอนทงหมดในอะตอมของธาตนน 2. หาจานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานตางๆ ดวยสตร จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงาน = 2n2 สตรนใชไดเฉพาะระดบพลงงานท 1-4 n = 1 มจานวนอเลกตรอน = 2 × 12 = 2 n = 2 ม 8 n = 3 ม 18 n = 4 ม 32 n = 5 ม 32 ... 3. ชอระดบพลงงานตงแต 1 ถง 7 คอ K L M N O P Q

วทยาศาสตร เคม (100)__________________________ โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 2008

4. อเลกตรอนในระดบพลงงานชนนอกสดเรยกวา เวเลนซอเลกตรอน มไดไมเกน 8 อนภาค 5. ชวงหางระหวางระดบพลงงานเรยงจากนวเคลยสออกไปจะหางกนนอยลง ดงน

n=1 n=2 n=3 n=4

n=5

n=6

n=7

+

6. จานวนระดบพลงงานบอกเลขทคาบ (ธาตในแนวนอน) จานวนเวเลนซอเลกตรอนบอกเลขทหม (ธาตในแนวตง) ไดเฉพาะธาตพวกเรพรเซนเตตฟ (ธาตพวก A) 7. ธาตแทรนซชน (ธาตพวก B) มจานวนเวเลนซอเลกตรอนเปน 2 บางธาตเปน 1 และอเลกตรอนในระดบพลงงานรองสดทายเปน 9 ถง 18 เชน 22Ti 2 8 10 2 , 24Cr 2 8 13 1 8. แตละระดบพลงงาน ประกอบดวยระดบพลงงานยอยใชตวอกษร s p d f ตามลาดบ

ระดบพลงงาน จานวนระดบพลงงานยอยn = 1n = 2n = 3n = 4n = 5n = 6n = 7

21s22s23s24s25s26s27s

62p103d

144f

63p64p65p66p67p

104d105d106d107d

145f146f

แผนภาพแสดงการจดเรยงลาดบระดบพลงงานจากพลงงานตาไปสง ตามลกศร

สญลกษณแสดงจานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย

ระดบพลงงานท 62p

ชนดของระดบพลงงานยอย

จานวนอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย

9. ออรบทล (Orbital) คอ บรเวณทมโอกาสพบอเลกตรอน 1 ออรบทล พบอเลกตรอนไดไมเกน 2 อนภาค ระดบพลงงานยอย s ม 1 ออรบทล 2 อเลกตรอน p ม 3 ออรบทล 6 อเลกตรอน d ม 5 ออรบทล 10 อเลกตรอน และ f ม 7 ออรบทล 14 อเลกตรอน

โครงการแบรนดซมเมอรแคมป 2008 __________________________ วทยาศาสตร เคม (101) 2008

ตวอยางท 2 ธาตกามะถน มสญลกษณ S3216 จงเขยนการจดอเลกตรอนในอะตอมของกามะถน แบบการจด

อเลกตรอนในระดบพลงงานตางๆ, spdf notation, Orbital diagrams และ Noble gas core abbreviated electron configuration วธทา กามะถนมเลขอะตอม = 16 มจานวนอเลกตรอน = 16 1. การจดอเลกตรอนในระดบพลงงาน 2 8 6 2. spdf notation 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3. Orbital diagrams

21s

22s 62p

23s

43p

4. Noble gas core abbreviated electron configuration [Ne] 3s2 3p4 การจดอเลกตรอนในชนยอย s หรอ p จะพยายามจดใหอเลกตรอนชลกศร (มสปน) ไปทางเดยวกนใหมากทสด

แบบทดสอบ 1. ขอใดถกตองเกยวกบ Electron configuration ของ 15P 1) [Ne]

3s 3p 2) [Ne]

3s

*3) [Ne]

3s 3p 4) [Ne]

3s 3p

2. การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอยของธาตผดทกขอ อธบายเหตผลดวย ก. B 1s2 2s3 ข. Na 1s2 2s2 2p6 2d1 ค. K [Ar] 3d1 เฉลย ก. ผด ไมสามารถม 3e- ใน 2s ออรบทล ข. ผด การบรรจ e- ใน 2d ผด ระดบพลงงานท 2 ไมมระดบพลงงานยอยนทถก คอ 1s2 2s2 2p6 3s1 ค. ผด บรรจ e- ใน 4s กอน 3d ทถก คอ [Ar] 4s1


5. ตารางธาต ตารางธาต คอ ตารางการจดหมวดหมของธาตอยางเปนระเบยบเพอสะดวกตอการใชและงายตอการจดจา เนองจากธาตมจานวนมาก ดมทร อวาโนวช เมนเดเลเอฟ จดตารางธาต จดเรยงตามมวลอะตอมจากนอยไปมากพบวา ธาตทมสมบตคลายกนเปนชวงๆ มการเวนชองวางไว โดยคดวาจะเปนตาแหนงของธาตทยงไมมการคนพบ เฮนร โมสลย จดตารางธาตโดยเรยงตามเลขอะตอม เนองจากสมบตตางๆ ของธาตมความสมพนธกบเลขอะตอมมากกวามวลอะตอม ทาใหสมบตสอดคลองกนในหมเดยวกน เกดกฎพรออดกเปนตารางธาตในปจจบน ตารางธาตในปจจบนจดธาตในแนวตง เรยกวา หม (Group) และธาตในแนวนอน เรยกวา คาบ (Period) จาแนกธาตทงหมดเปน 2 กลมใหญ คอ ธาตพวก A เรยกวา ธาตเรพรเซนเตตฟ (Representative elements) อยทางซายและขวาของตารางธาต และธาตพวก B เรยกวา ธาตแทรนซชน (Transition elements) ซงเปนธาตทอยตรงกลางของตารางธาต

ตารางธาตปจจบนและการจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย (Electron configurations)


จากตารางสรป 1. ธาตทางซายและตรงกลางเปนโลหะ ธาตทางขวาเปนอโลหะ และธาตทคอนมาทางขวาทเปนเสนเขมขนบนไดเปนกงโลหะ 2. การจดธาตเปนหม (แนวตง) 2.1 ธาตทอยในหมเดยวกนมเวเลนซอเลกตรอนเทากน 2.2 จานวนเวเลนซอเลกตรอน บอกเลขทหมของธาตพวก A (บอกธาตพวก B ไมได) เชน 3Li (2 1), 11Na (2 8 1) เปนธาตหม 1A เพราะธาตทง 2 ตางมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 1 ซงเทากน และธาตหมเดยวกนมสมบตคลายกน 2.3 ธาตพวก A ม 8 หม 8 แถว หมละ 1 แถว หม 1A 2A อยทางซาย หม 3A ถง 8A อยทางขวา ของตารางธาต สวนธาตพวก B ม 8 หม 10 แถว หมละ 1 แถว เวนหม 8B ม 3 แถว 2.4 การเรยกชอหมของธาตพวก A บางหม เชน หม 1A เรยกวา โลหะแอลคาไล ม 6 ธาต คอ Li, Na, K, Rb, Cs, Fr หม 2A เรยกวา โลหะแอลคาไลนเอรท ม 6 ธาต คอ Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra หม 7A เรยกวา ธาตแฮโลเจน ม 5 ธาต คอ F, Cl, Br, I, At หม 8A เรยกวา แกสเฉอย (Inert gas) หรอแกสมตระกล (Noble gas) หรอแกสหายาก (Rare gas) ม 6 ธาต คอ He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn สาหรบธาตพวก B ไมมชอเรยกหมโดยเฉพาะ 3. การจดธาตเปนคาบ (แนวนอน) 3.1 ธาตในคาบเดยวกนจะมจานวนระดบพลงงานเทากน 3.2 จานวนระดบพลงงานใชบอกเลขทคาบไดทงธาตพวก A และ B เชน 20Ca (2 8 8 2), 29Cu (2 8 18 1), 35Br (2 8 18 7) ตางม 4 ระดบพลงงาน จงเปนธาตในคาบท 4 3.3 ธาตในตารางธาตม 7 คาบ คาบท 1 ม 2 ธาต H He คาบท 2 และคาบท 3 มคาบละ 8 ธาต เปนธาตพวก A คาบท 4 และคาบท 5 มคาบละ 18 ธาต เปนธาตพวก A 8 ธาต ธาตพวก B 10 ธาต คาบท 6 ม 32 ธาต เปนธาตพวก A 8 ธาตพวก B 24 ธาต สวนธาตในคาบท 7 มมากกวา 24 ธาต 3.4 ธาตในคาบเดยวกนมสมบตคลายกน เฉพาะธาตพวก B 4. ธาต 2 แถวลาง แถวแรกมเลขอะตอมตงแต 58-71 และแถวสองมเลขอะตอมตงแต 90-103 เรยกรวมกนวา Inner Transition element เปนธาตกมมนตรงสหมด การเรยกชอธาตทมเลขอะตอมตงแต 100 ขนไป สาหรบธาตทพบใหมยงไมมชอเรยกแบบสากล ใหเรยกชอตาม IUPAC ตามเลขอะตอมของธาต โดยอานชอเลขแตละตวดวยภาษาลาตน และลงทายชอธาตนนเปน _ium เชน ธาตทมเลขอะตอม 112 ชอ Ununbium สญลกษณ Uub จานวนนบในภาษาลาตนเปนดงน nil (0), un (1), bi (2), tri (3), quad (4), pent (5), hex (6), sept (7), oct (8) และ enn (9)


6. สมบตของธาตตามหมและตามคาบ สมบตของธาต 1. สมบตทางกายภาพ จดหลอมเหลว (mp) จดเดอด (bp) ความหนาแนน IE EN EA ความเปนโลหะ ความเปนอโลหะ ขนาดอะตอม 2. สมบตทางเคม ปฏกรยาทางเคมของธาต ขนาดอะตอมของธาต เปนทรงกลม ขนาดวดดวยความยาวรศมอะตอม ขนาดอะตอมเปลยนตาม รศมอะตอมของธาต รศมอะตอมวดไดหลายแบบ เชน รศมโคเวเลนต รศมแวนเดอรวาลส รศมโลหะ และการวดแบบรศมโคเวเลนตมคาใกลเคยงกบรศมอะตอมของธาตมากทสด จงนยมวดแบบรศมโคเวเลนต หมเดยวกน ขนาดอะตอมเปลยนตามจานวนระดบพลงงาน และคาบเดยวกน ขนาดอะตอมแปรผกผนกบจานวนโปรตอน หรอเลขอะตอม ขนาดไอออนของธาต มรปรางทรงกลม ธาตชนดเดยวกน ไอออนบวก < อะตอม < ไอออนลบ ไอออนบวกยงมประจมากขนาดยงเลก ไอออนลบมประจมากขนาดยงใหญ เชน Cl2+ < Cl+ < Cl < Cl-< Cl2-

หมเดยวกน ขนาดไอออนเปลยนตามจานวนระดบพลงงาน เชน ไอออนหม 1A Li+ < Na+ < K+ คาบเดยวกน ขนาดไอออนบวกหรอขนาดไอออนลบ แปรผกผนกบจานวนโปรตอนหรอเลขอะตอม คาบเดยวกนไอออนลบ ใหญกวาไอออนบวก

ขนาดอะตอมหรอขนาดไอออนของธาตตามหม

ขนาดอะตอมของธาตตามคาบ

ขนาดไอออนของธาตตามคาบ

ไอออนบวก ไอออนลบ

1+ 1-2+ 3+ 4+ 2- 3-

พลงงานไอออไนเซชน ยอ IE คอ พลงงานปรมาณนอยสดททาใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอม ในสถานะแกส ถาหลดตวแรกเรยกพลงงานไอออไนเซชนลาดบทหนง (IE1) พลงงานททาใหอเลกตรอนในลาดบตอๆ มาหลดเปนคา IE2 , IE3 , ... ตามลาดบ เชน B(g) B+(g) + e- IE1 = 807 kJ/mol B+(g) B2+(g) + e- IE2 = 2433 kJ/mol จะพบวาธาตเดยวกน IE1 < IE2 < IE3 < ... < IEn คา IE ลาดบถดกนทเพมอยางรวดเรวบอกถงโครงสรางระดบพลงงานทเปนชน


กราฟแสดงความแตกตางของพลงงานไอออไนเซชนในระดบพลงงานตางๆ

ปจจยทมผลตอคา IE1 ของธาต 1. ประเภทธาต อะตอมทมจานวนระดบพลงงานใกลเคยงกน ธาตอโลหะมคา IE1 สงกวาโลหะ เชน 17Cl (2 8 7) มคา IE1 = 1251 KJ ⋅ mol-1 ซงเปนอโลหะสงกวา 11Na (2 8 1) IE1 = 495.8 KJ ⋅ mol-1 ซงเปนโลหะ 2. จานวนระดบพลงงาน ถาเปนธาตหมเดยวกนจะไดวา IE1 ของธาตแปรผกผนกบจานวนระดบพลงงาน 3. จานวนโปรตอน (ประจบวก) ในนวเคลยส ถาเปนธาตคาบเดยวกน (มจานวนระดบพลงงานเทากน) ไดวา IE1 ของธาตเปลยนตามจานวนโปรตอนหรอเลขอะตอม ตวอยางท 3 ก. จงเขยนสมการแสดงคา IE4 ของ Al ข. ถาธาต y เปนโลหะใชพลงงานทาใหเกดการเปลยนแปลงในลกษณะตางๆ ดงน (1) y(s) y(g) (2) y(s) y+(g) + e- (3) y(g) y+(g) + e- (4) y(g) y2+(g) + 2e- คา IE2 ของธาต y หาไดจากความสมพนธของสมการเคมใด วธทา ก. สมการแสดงคา IE4 ของ Al คอ Al3+(g) Al4+(g) + e- ข. สมการแสดงคา IE2 จากการเปลยนแปลง ดงน (4) - (3) ; y(g) - y(g) (y2+(g) + 2e-) – (y+(g) + e-) y+(g) y2+(g) + e- อเลกโทรเนกาตวต เขยนยอวา EN คอ ความสามารถของอะตอมของธาตในการดงดดอเลกตรอนของ อะตอมของธาตอนขณะสรางพนธะเคม คา EN ของธาตไมมหนวย และเปนคาเปรยบเทยบโลหะม EN ตา ทตาสด คอ Fr (0.70) และ อโลหะม EN สง ทสงสด คอ F (4.0) สมพรรคภาพอเลกตรอน เขยนยอวา EA คอ พลงงานทเปลยนไปเมออะตอมของธาตในสถานะแกสได รบอเลกตรอน 1 อนภาค พลงงานนมกจะอยในรปคายพลงงาน แตกมธาตบางชนดจะอยในรปดดพลงงาน เชน F(g) + e- F-(g) ; EA = -328 kJ/mol โดยทวไปจะพบวา IE1 ∝ EN ∝ EA


แบบทดสอบ 1. ในตารางธาตสมบตของธาตจะสมพนธกนอยางไร เมอพจารณาตามหมจากบนลงลาง 1) จานวนเวเลนซอเลกตรอนเพมขน *2) จานวนระดบพลงงานเพมขน 3) ขนาดอะตอมเลกลง เพราะจานวนประจเพมขน 4) พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 เพมขน 2. ขอใดไมถกตองเกยวกบสมบตของธาตในคาบเดยวกน *1) มจานวนระดบพลงงานลดลง 2) มจานวนเวเลนซอเลกตรอนเพมขน เมอมวลอะตอมเพมขน 3) สารละลายของสารประกอบออกไซดมความเปนกรดมากขนจากซายไปขวา 4) พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 เพมขนเมอเลขอะตอมเพมขน 3. กาหนดคาพลงงานไอออไนเซชน (eV) (IE1 IE2 IE3 ...) ของธาต A X Y Z และ M

ธาต IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 IE7 IE8 IE9 A 5 76 122 X 11 24 48 65 392 490 Y 14 35 54 77 113 138 740 870 Z 17 36 63 87 114 157 185 954 1100 M 13 24 40 54 69 99 115 353 406

ขอใดถก *1) ขนาดของอะตอม X > Y > Z 2) สตรเคมของสารประกอบทเกดจาก A กบ X คอ AX3 3) A และ X เปนธาตโลหะสวน Y และ Z เปนธาตอโลหะ 4) ธาต 2 ธาตใดๆ ในตารางรวมกนไดสารประกอบโคเวเลนต


7. สรปสมบตตางๆ ของธาตในตารางธาต สมบตตางๆ ของธาตตามหม และตามคาบในตารางธาตมความสมพนธกนพอทจะสรปเปนตารางและแผนภาพ เพอแสดงแนวโนมของการเปลยนแปลงได ดงน แนวโนมสมบตตางๆ ของธาตในหมเดยวกน

ตารางแนวโนมสมบตตางๆ ของธาตในคาบเดยวกน สมบตของธาต สมบตของธาตตามแนวโนมในคาบ

เลขอะตอม นอย มาก รศมอะตอม มาก นอย ขนาดอะตอม ใหญ เลก

ขนาดไอออน โลหะ ใหญ เลก (ไอออนบวก) อโลหะ ใหญ เลก (ไอออนลบ)

ความเปนโลหะ มาก นอย ความเปนอโลหะ นอย มาก

จดหลอมเหลวและจดเดอด โลหะ ตา สง อโลหะ สง ตา (สวนมาก)

พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 นอย มาก อเลกโทรเนกาตวต นอย มาก

หมายเหต แนวโนมของสมบตบางอยางไมรวมธาตหม 8A

มาก

เลขอะตอมรศมอะตอมความหนาแนนขนาดไอออนความเปนโลหะmp และ bp (อโลหะ)

พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1อเลกโทรเนกาตวตความเปนอโลหะmp และ bp (โลหะ)

นอย

มากนอยธาตในหมเดยวกน

แนวโนม mp และ bp โลหะและอโลหะตางกนจากแรงยดเหนยวทตางกน


แบบทดสอบ 1. ขอความใดไมถกตองเกยวกบสมบตของธาตในตารางธาต *1) ความเปนโลหะของธาตลดลงจากบนลงลางในหมเดยวกน 2) ความเปนโลหะของธาตจะลดลงจากซายไปขวาในคาบเดยวกน 3) คาอเลกโทรเนกาตวตจะเพมขนจากซายไปขวาในคาบเดยวกน 4) ขนาดของอะตอมจะลดลงจากซายไปขวาในคาบเดยวกน 2. พจารณาขอความตอไปน ก. ธาตโลหะจะมพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ตากวาธาตอโลหะ ข. จานวนคาพลงงานไอออไนเซชนของธาตเทากบเลขอะตอมของธาตนน ค. โพแทสเซยมมคาพลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 สง เพราะเปนธาตโลหะ ขอใดถกตอง *1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ก. และ ค. 4) ก., ข. และ ค. 3. สมบตของหมธาตตางๆ ขอใดถกตอง

หมธาต สมบต *1) แฮโลเจน มธาตทมอเลกโทรเนกาตวตสงกวาธาตอน 2) โลหะแอลคาไล ธาตในหมนมเวเลนซอเลกตรอนเทากบสอง 3) โลหะแอลคาไลนเอรท มธาตทมขนาดใหญกวาธาตอน 4) แกสมตระกล ธาตในหมนเกดสารประกอบโคเวเลนตนอยมาก

สวนใหญเกดไอออน เวเลนซอเลกตรอนเทากบหนง 4. ธาต A, B และ C มจานวนโปรตอน 7, 12 และ 15 ตามลาดบ การเปรยบเทยบสมบตของธาต A, B และ C

ขอใดถกตอง 1) ขนาดอะตอม B > A > C 2) จดเดอด A > C > B *3) คา EN A > C > B 4) คา IE A > B > C


8. เลขออกซเดชน เลขออกซเดชน (Oxidation Number) ยอวา ON คอ ตวเลขทใชตดตามจานวนอเลกตรอนทใชในการเกดพนธะของอะตอมของธาต สรปสาระสาคญของเลขออกซเดชน (ON) ธาตอสระมเลขออกซเดชนเปนศนย เลขออกซเดชนคดตอ 1 อะตอมของธาตเปนตวเลขทมเครองหมายบวก หรอลบ หรอศนย ไอออนของธาต ประจของไอออน =

เลขออกซเดชน เชน Mg2+ ม ON = +2 H ในสารประกอบมเลขออกซเดชน +1 เชน +1

OH2

+142SOH ยกเวน

ไฮไดรดของโลหะ H ม ON = -1 เชน -1

NaH O ในสารประกอบม ON = -2 เชน -2

3NaHCO -2

6126 OHC

ยกเวนออกไซดบางชนด เชน เปอรออกไซด O ม ON = -1 เชน -122ONa

-12BaO

-122OH ซปเปอรออกไซด

O ม ON = 21- เชน 2

2NaO1-

ON ของธาตหม 1 และหม 2 ในสารประกอบจะมคาเปน +1 และ +2 ตามลาดบ

เชน +1KCl

+2BaS

การหาเลขออกซเดชนของธาต สารประกอบ ผลบวกของเลขออกซเดชนของธาตทกอะตอมในสารประกอบ = 0 ไอออน ผลบวกของเลขออกซเดชนของธาตทกอะตอมในไอออน = ประจไอออน ตวอยางท 4 จงหาเลขออกซเดชนของธาตทพมพตวหนาในสารตอไปน 1. CaMg(SiO3)2 (+2) + (+2) + (x + (-2 × 3)) × 2 = 0 ∴ x = +4 2. Al(H2O)2

-4(OH)

x + (0 × 2) + (-1 × 4) = -1 ∴ x = +3


แบบทดสอบ 1. เลขออกซเดชนของโลหะแทรนซชนในสารประกอบตอไปน [Cr(NH3)4SO4]Cl Fe(H2O)5(OH)Cl2 และ K2[PtCl4] เปนดงขอใดตามลาดบ 1) 2 2 3 2) 2 3 2 *3) 3 3 2 4) 3 3 3 2. ขอใดเรยงลาดบเลขออกซเดชนของโลหะแทรนซชนในสารประกอบจากมากไปนอยไดถกตอง 1) [Co(NH3)4Cl2]Cl K2Cr2O7 Na2[Ni(CN)4] 2) K3[Fe(CN)6] Na[Au(CN)2] [Co(NH3)4Cl2]Cl 3) Na[Au(CN)2] K2Cr2O7 K3[Fe(CN)6] *4) [Co(NH3)4Cl2]Cl K2[Ni(CN)4] Na[Au(CN)2] 3. กาหนดสตรเคมตอไปน CaF2 ⋅ 3Ca3(PO4)2, Sb2S3 ⋅ 3H2O, Na2ZrSiO5 ถาเลขออกซเดชนของ Si = +4 พจารณาเลขออกซเดชนในขอตอไปน ก. เลขออกซเดชนของ P สงกวา +3 และของ Sb ตากวา +5 ข. เลขออกซเดชนของ Sb สงกวา +2 และของ Zr ตากวา +1 ค. เลขออกซเดชนของ Zr สงกวา +1 และของ P เทากบ +5 ง. เลขออกซเดชนของ Zr เทากบ 0 และของ Sb สงกวา +3 ขอใดผด 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. *3) ข. และ ง. 4) ค. และ ง. 4. ผลรวมของเลขออกซเดชนของอะตอมกลางในขอใดทมคารวมกนนอยทสด 1) K4[Fe(CN)6] K3[Fe(CN)6] [Ag(NH3)2]Cl *2) [Ag(NH3)2]Cl K2[Ni(CN)4] [Cr(H2O)6]SO4 3) [Fe(H2O)6]SO4 [Ag(NH3)2]Cl K2Cr2O7 4) K3[Fe(CN)6] K2[Ni(CN)4] K4[Fe(CN)6]


พนธะเคม 1. แรงยดเหนยวทางเคม แรงยดเหนยวทางเคม เปนแรงดงดดระหวางอะตอมในสาร ม 2 ประเภท คอ 1. แรงยดเหนยวภายในโมเลกล ไดแก พนธะโคเวเลนต พนธะไอออนก และพนธะโลหะ 2. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล ไดแก แรงแวนเดอรวาลส มแรงลอนดอนและแรงดงดดระหวางขว พนธะไฮโดรเจน พลงงานทเกยวของกบการเกดพนธะขนกบระยะหางระหวางอะตอม 2. พนธะเคม พนธะเคม คอ แรงดงดดระหวางอะตอมของธาตภายในโมเลกลหรอไอออน 2.1 พนธะไอออนก คอ แรงยดเหนยวทเกดในสาร โดยทอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนตาใหเวเลนซอเลกตรอนแกอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนสง กลายเปนไอออนทประจบวกและประจลบ เมอไอออนทง 2 เขามาอยใกลกน จะเกดแรงดงดดทางไฟฟาทแขงแรงระหวางประจไฟฟาตรงขามเหลานน ทาใหไอออนทง 2 ยดเหนยวกน การใหและรบเวเลนซอเลกตรอนทาใหมอเลกตรอนบรรจเตมขน

Na Cl ][Na+ [ Cl ]-+2 8 1 2 8 7 2 8 2 8 8

1622 3s 2p 2s 1s 52622 3p3s 2p 2s 1s 622 2p2s1s 62622 3p 3s 2p 2s1s สรปสาระสาคญเกยวกบพนธะไอออนก 1. พนธะไอออนก เกดระหวาง 1. ธาตทม IE1 ตา กบ ธาตทม IE1 สง (EN ตา) (EN สง) 2. โลหะ กบ อโลหะ เชน Ca (โลหะ) กบ O (อโลหะ) เกดพนธะไอออนก 3. กลมอโลหะ กบ อโลหะ เชน NH4Cl +

4(NH และ -24SO มพนธะภายในเปนพนธะโคเวเลนต)

2. สารประกอบไอออนกไมมสตรโมเลกลมแตสตรเอมพรคล 3. สารประกอบไอออนกมจดเดอด จดหลอมเหลวสง

r(A...B)


4. เปนผลกของแขง ประกอบดวย ไอออนบวกและไอออนลบ ไมเคลอนท ไมนาไฟฟา เมอหลอมเหลว หรอละลายนาแลวจะแตกตวเปนไอออนเคลอนทได นาไฟฟา เปนสารอเลกโทรไลต 5. สารประกอบไอออนกทเกดจากกลมอโลหะกบอโลหะ เชน -ClNH4

+ , -2324 CO)(PH +

2.2 พลงงานกบการเกดสารประกอบไอออนก การเกดสารประกอบไอออนก NaCl และพลงงานเปลยนแปลงไปเปนขนๆ ดงแผนภาพน

Na (s) + (g)Cl21

2

ofH∆ NaCl (s)

I ดด osH∆

Na (g)

II ดด

(g)Na+ +

IE

III ดด

Cl (g)

D 21

IV คาย

(g)Cl-EA

uV คาย

หมายเหต ∆Hs = พลงงานการระเหด D = พลงงานพนธะ IE = พลงงานไอออไนเซชน EA = พลงงานสมพรรคภาพอเลกตรอน u = พลงงานโครงผลกหรอพลงงานแลตทซ ∆Hf = พลงงานการเกดสารประกอบไอออนก การเกดสารประกอบไอออนกจากโลหะกบอโลหะทาปฏกรยาเคมกนจะเปนแบบดดหรอคายความรอนขนอยกบพลงงานดดเขาไปทงหมดในขนท I, II และ III รวมกน เปรยบเทยบกบพลงงานทคายออกทงหมดในขนท IV และ V ถามากกวาจะเปนดดพลงงาน แตถานอยกวาจะเปนแบบคายพลงงาน โดยทวไปสารประกอบไอออนกของธาตหม 7A เปนแบบคายพลงงาน และพลงงานการเกดสารประกอบไอออนกน = ผลตางระหวางพลงงานทดดเขาไปทงหมดกบพลงงานทคายออก การละลายนาของสารประกอบไอออนก สารประกอบไอออนกซงเปนผลกละลายนา โมเลกลนาจะหนขวบวก (ไฮโดรเจน) และขวลบ (ออกซเจน) เขายดกบไอออนลบ และไอออนบวกทผวของผลกน ถาแรงดงดดระหวางโมเลกลของนากบไอออนในผลกมากกวาแรงดงดดระหวางไอออนบวกและไอออนลบในผลก สารประกอบไอออนกนจะละลายนาได แตถานอยกวากจะไมละลายนา เมอละลายนาจะแตกเปนไอออนหลดออกจากผลกในรปแกส และไอออนบวกและลบแตละไอออนจะถกลอมรอบเกด ไฮเดรชน การเปลยนแปลงแตละขนตอนจะมพลงงานเปลยนแปลงไปควบคกนไปดวย ดงเชน สารประกอบไอออนก NaCl ละลายนา ดงน

ขนท 1 NaCl(s) 1E (ดด) Na+(g) + Cl-(g)

ขนท 2 Na+(g) + Cl-(g) 2E (คาย)OH2

Na+(aq) + Cl-(aq) รวม NaCl(s) OH2

solnH∆ Na+(aq) + Cl-(aq)


หมายเหต 1. E1 = พลงงานทดดเขาไปเพอแตก NaCl 1 mol ออกเปน Na+(g) + Cl-(g) ซงมคาเทากบพลงงานแลตทซของ NaCl E2 = พลงงานคายออกมาเกดจากไอออนแกส เชน Na+(g) Cl-(g) ถกนาลอมรอบ ∆Hsoln = พลงงานการละลาย (kJ/mol) 2. ถา E1 > E2 เปนการละลายดดความรอน และถา E1 < E2 เปนการละลายแบบคายความรอน 3. ถา E1 สงมากๆ หรอ E1 สงกวา E2 มากๆ สารประกอบไอออนกนนจะไมละลายนา สภาพละลายไดของสาร คอ ความสามารถของสารทจะละลายในสารอนจนเปนสารละลายอมตว สภาพการละลายไดสวนใหญหมายถงการละลายของสารในนา การละลายนาของสารประกอบไอออนกบางชนดทควรทราบ 1. สารประกอบไอออนกของธาตหม 1A (ยกเวน Li3PO4 ไมละลาย)

+4NH , -

3NO และ CH3COO- สวนมากละลายนาได เชน NaCl, KNO3, NH4Cl (CH3COO)2Ba 2. สารประกอบไอออนกของธาตหม 2A ทเกดจากไอออนลบทมประจ –1 สวนมากละลายนาได เชน CaCl2, Mg(NO3)2 และถาเกดจากไอออนลบทมประจ –2 และ –3 สวนมากไมละลายนา เชน CaCO3, BaSO4, Ca(PO4)2 ยกเวน MgSO4 ละลายนาได 3. สารประกอบไอออนกทเกดจาก ไอออนบวก ไอออนลบ +2

2Hg Pb2+ Ag+ + ธาตหม 7A ไมละลายนา เชน Hg2Cl2, PbI2, AgCl (Cl- Br- I-) แต AgF, PbF2, Hg2F2 ละลายนาได ยกเวน F- สมการไอออนก คอ สมการเคมของปฏกรยาหรอการเปลยนแปลงทมสารอยางนอย 1 ชนดเปนไอออนรวมอยดวย เขยนเฉพาะสารทเกดปฏกรยาเคมเทานน เชน Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) H3O+(aq) + (aq)HCO3

- 2H2O(l) + CO2(g) หลกการเขยนสมการไอออนก เขยนเฉพาะสารทเกดปฏกรยาเคมเทานน สารบางชนดไมตองเขยนแตกเปนไอออน เชน ออกไซด แกส ธาต สารอนทรย สารทไมละลายนา เมอเขยนสมการตองดลสมการดวย คอ ดลทงจานวนอะตอมของแตละธาตทางซายและขวาเทากน และดลประจรวมซายและขวาเทากนดวย


ตวอยางท 1 จงเขยนสมการไอออนกจากการเปลยนแปลงตอไปน ก. KNO3 ละลายนา ข. BaCl2(aq) + K2SO4(aq) BaSO4(s) + 2KCl(aq) ค. 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) วธทา ก. KNO3(s)

OH2 K+(aq) + (aq)NO3-

ข. (Ba2+(aq) + 2Cl-(aq)) + (2K+(aq) + )(aq)SO24- BaSO4(s) + (2K+(aq) + 2Cl-(aq))

Ba2+(aq) + (aq)SO24- BaSO4(s)

ค. 2Na(s) + 2H2O(l) 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)

แบบทดสอบ 1. พจารณาขอความตอไปน ก. สารประกอบไอออนกนาไฟฟาได แตสารประกอบโคเวเลนตไมนาไฟฟา ข. ธาตหม 1 และหม 2 ทกธาตตางทาปฏกรยากบธาตอโลหะเกดสารประกอบไอออนก ค. พนธะไอออนกเปนพนธะเคมทเกดจากแรงดงดดทางไฟฟาระหวางไอออนบวกกบไอออนลบ ขอใดถกตอง 1) ข. และ ค. 2) ก. และ ค. 3) ก., ข. และ ค. *4) ค. 2. ถา xy เปนสารประกอบไอออนกทมแผนผงแสดงขนตอนการเกด ดงน

x(g) (g)x+

(g)y-

x(s) (g)y21

2 xy(s)

(1)(5)

(3)

+

y(g) (4) +

(6)(2)

การเปลยนแปลงพลงงานในขนตอนใดเปนการคายและดดพลงงานตามลาดบ

คายพลงงาน ดดพลงงาน 1) (2) (1)

*2) (4) (3) 3) (5) (4) 4) (1) (2) (6)


3. สารไอออนกในขอใดทละลายนาไดทกสาร 1) KNO3 ZnSO4 Ca3(PO4)2 *2) Li2CO3 (NH4)2SO4 NaCN 3) NH4Cl H2CO3 NaOH 4) AgI Mg(NO3)2 CuSO4 4. การผสมสารละลายในขอใดมปฏกรยาเกดขน และสามารถเขยนสมการไอออนกสทธไดทงค

สารละลายผสม I สารละลายผสม II 1) NaCl กบ AgNO3 KI กบ Na2CO3 2) Ca(OH)2 กบ Pb(NO3)2 Li2SO4 กบ MgCl2 3) BaCl2 กบ Na2SO4 NH4CN กบ Na2HPO4

*4) AgNO3 กบ KBr Mg กบ HCl 5. กาหนดให ก. พลงงานการเกด CaCl2 และ CaBr2 มคาดงน Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) ∆ Hf = -800 kJ/mol Ca(s) + Br2(g) → CaBr2(s) ∆ Hf = -650 kJ/mol ข. คาสมพรรคภาพอเลกตรอน (EA) ของ Cl และ Br และคาพลงงานการแตกตว (D) ของแกส Cl2

และ Br2 มคาดงตาราง Cl Br

EA = -350 kJ/mol EA = -300 kJ/mol D ของ Cl2(g) = 250 kJ/mol D ของ Br2(g) = 200 kJ/mol

ถาพลงงานแลตทซของ CaCl2 และ CaBr2 = X และ Y kJ/mol ตามลาดบ การเปรยบเทยบคาตวเลข (ไมคดเครองหมาย) พลงงานแลตทซขอใดถกตอง

*1) X > Y 2) Y > X 3) X = 1.4 Y 4) เปรยบเทยบไมไดเพราะขอมลไมเพยงพอ


2.3 พนธะโคเวเลนต พนธะโคเวเลนต คอ แรงดงดดระหวางอะตอมคหนงทใชอเลกตรอนรวมกน

HCl+1 2 8 7

ClH

สตรของสารโคเวเลนตม

สาร สตรแบบจด สตรแบบเสน สตรแบบลวอส

H2O OH H H O H OH H CO2 O C O O C O O C O N2 N N N N N N

พนธะโคเวเลนต ม พนธะเดยวเปนพนธะทเกดจากใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค และถาเปน 2 ค และ 3 ค เรยกวา พนธะคและพนธะสาม ตามลาดบ กฎออกเตต คอ กฎทวาดวยการจดเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมของธาตหลงสรางพนธะมการปรบตวใหจดอเลกตรอนแบบแกสเฉอย คอ เปน 8 ยกเวน H ปรบตวหลงสรางพนธะเปน 2 แบบฮเลยม ซงเปนสภาพทอะตอมเสถยรทสด ขอยกเวนกฎออกเตต อะตอมของธาตในสารบางชนดหลงสรางพนธะมเวเลนซอเลกตรอนปรบตวไมเปน แบบแกสเฉอยแตกเสถยร เชน BeCl2 BeCl Cl สารประกอบธาตคทเกดจากธาต Be, Al, B และ Hg กบธาตหม 7A ไมเปนไปตามกฎออกเตต เชน BCl3, AlI3 และ HgCl2 และออกไซดของไนโตรเจนบางชนด เชน NO, N2O และ NO2 ไมเปนไปตามกฎออกเตต สรปสาระสาคญเกยวกบพนธะโคเวเลนต 1. พนธะโคเวเลนตเกดกบ (1) ธาตทม IE1 สง + ธาตทม IE1 สง เชน H2S ClF (EN) (EN) (2) ธาตอโลหะ หรอ กงโลหะ หรอ + ธาตอโลหะ เชน SO2, NH3, SiCl4 และ AlCl3 โลหะบางชนด 2. สารประกอบโคเวเลนตสวนมากมจดเดอด (bp) และจดหลอมเหลว (mp) ตา เชน HCl ม mp -114°C และ bp -85°C


2.4 พนธะโคออดเนตโคเวเลนต คอ พนธะโคเวเลนตชนดหนงทเกดจากคอะตอมของธาตทมการใชอเลกตรอนรวมกน โดยอเลกตรอนคทใชรวมกนนนมาจากอะตอมของธาตใดธาตหนงเทานน เชน

+4NH

H

HH HN

+

เขยนเปนสตรแบบเสน H

HH HN

+

2.5 เรโซแนนซ คอ ปรากฏการณอยางหนงทเกดกบสารบางชนดทไมสามารถจะเขยนสตรโครงสรางแทนไดดวยสตรใดสตรหนงตามสมบตเปนจรง เกดกบสารโคเวเลนตบางชนด

OS

2SO OS

สตรแบบจดO Oแบบ 1

SO Oแบบ 2

จากโครงสรางทเขยนขนนแสดงวา SO2 มพนธะ S กบ O เปนพนธะ S O และ S O ความยาวพนธะไมเทากน แตจากการศกษาพบวาความยาวพนธะระหวาง S กบ O ทง 2 พนธะยาวเทากน และเปนแบบ กงคกงเดยว ยาวกวาพนธะคแตสนกวาพนธะเดยว แสดงวาสตรโครงสรางทเขยนขนไมตามสมบตเปนจรง

เรยกวาเกดเรโซแนนซ ตวอยางสารอนทเกดเรโซแนนซ SO3, O3, -2

3CO , -3NO และ C6H6

2.6 ความยาวพนธะ คอ ระยะทางระหวางนวเคลยสของอะตอมทง 2 ของธาตทสรางพนธะ หนวยวด pm หรอ A° ตวอยางชน C C 1.54 A° , C C 1.34 A° , C C 1.20 A° , C O 1.43 A° ปจจยทมผลตอความยาวพนธะ 1. ขนาดอะตอมหรอรศมอะตอม ถาเกดพนธะแบบเดยวกน ความยาวพนธะเปลยนตามรศมอะตอม (ขนาดอะตอม) เชน 6C (2, 4), 7N (2, 5) และ 8O (2, 6) เปนธาตในคาบเดยวกนขนาดเลกลงจากซายไปขวา เมอเกดพนธะเดยวเหมอนกน ความยาวพนธะ H C > H N > H O 2. ชนดพนธะ ถาเปนธาตชดเดยวกนพบวา ความยาว พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม เชน C O > C O


2.7 การอานชอสารประกอบไอออนกและโคเวเลนต อานชอสารประกอบเคมงายๆ

สารประกอบไอออนก (โลหะและอโลหะ) สารประกอบโคเวเลนต (อโลหะ 2 ชนด)

เกดไอออนบวกเพยงชนดเดยว

เกดไอออนบวกมากกวาหนงชนด

ไอออนลบของธาตชนดเดยว

ไอออนลบของกลมอะตอมของธาต

โลหะ อโลหะ

ใชชอของธาต ใชชอธาตวงเลบประจดวยเลขโรมน

ใชชอไอออนของกลมอะตอมของธาตลงทายดวย _ate หรอ _ite

ใชชอของธาตแตลงทายดวย _ide

ใชชอ Prefix ตามดวยชอธาต ถาม 1 อะตอมไมตองใช Mono_

ใชชอ Prefix หนาชอธาตและใหลงทายดวย _ide

อโลหะของธาตท 1 อโลหะของธาตท 2

หมายเหต 1. Prefix หนาชอใชในการอานชอสารประกอบโคเวเลนต 1 Mono, 2 Di, 3 Tri, 4 Tetra, 5 Penta, 6 Hexa, 7 Hepta, 8 Octa, 9 Nona และ 10 Deca 2. ไอออนลบของกลมอะตอมของธาต เชน ในดางใชชอลงทายดวย _ide เชน OH- อานวา Hydroxide และในเกลอบางชนด เชน CN- อานวา Cyanide 3. สารประกอบโคเวเลนตธาตคท H เปนองคประกอบ นยมชอแบบสากลนยม เชน HCl อานวา Hydrogen chloride H2O Hydrogen oxide ตวอยางท 2 จงอานชอสารประกอบและระบประเภทของสารวาเปนไอออนกหรอโคเวเลนต 1. K2O 2. AlCl3 3. CaSO4 4. MgS 5. CuSO3 6. NaH2PO4 7. SO3 8. PCl5 9. N2O5 10. H2O

ขอ สตรเคม ประเภทสาร การอานชอ 1. K2O ไอออนก Potassium oxide 2. AlCl3 โคเวเลนต Aluminium trichloride 3. CaSO4 ไอออนก Calcium sulfate 4. MgS ไอออนก Magnesium sulfide 5. CuSO3 ไอออนก Copper (II) sulfite 6. NaH2PO4 ไอออนก Sodium dihydrogen phosphate7. SO3 โคเวเลนต Sulfur trioxide 8. PCl5 โคเวเลนต Phosphorous pentachloride 9. N2O3 โคเวเลนต Dinitrogen pentaoxide 10. H2O โคเวเลนต Dihydrogen monooxide


แบบทดสอบ 1. พจารณาสารตอไปน H2S NH3 BF3 PBr5 HF (I) (II) (III) (IV) (V) ขอสรปเกยวกบสารเหลานขอใดถกตอง 1) สาร (I), (II) และ (IV) เทานน เปนสารประกอบโคเวเลนต 2) สาร (II), (III), (IV) และ (V) เทานน เปนสารประกอบโคเวเลนต 3) สาร (I) และ (II) เทานน ทอะตอมตางๆ มเวเลนซอเลกตรอนเปนไปตามกฎออกเตต *4) สาร (III) และ (IV) เทานน ทอะตอมตางๆ มเวเลนซอเลกตรอนไมเปนไปตามกฎออกเตต 2. a b c d e เปนธาตทมการจดอเลกตรอน ดงน a = 2 8 4 b = 2 8 5 c = 2 8 6 d = 2 8 7 e = 2 3 ในขอใดตอไปนททกสารมการจดรวมตวเปนไปตามกฎออกเตต 1) Hd HF3 bF3 2) cF6 HF CO2 *3) ad4 CO2 dF 4) +

4NH eF3 bd3 3. โมเลกลของสารในขอใดตอไปนทมอะตอมคสรางพนธะตอกนเปนพนธะเดยวทงหมด มพนธะค และมพนธะ

สาม ตามลาดบ 1) CF2 PCl5 SO3 *2) PCl5 C2H4 HCN 3) SO3 HCN BeCl2 4) HCN BeCl +

4NH 2.8 รปรางของโมเลกลโคเวเลนต รปรางโมเลกลโคเวเลนตขนอยกบจานวนพนธะและจานวนคเวเลนซอเลกตรอนรอบอะตอมกลางของธาตในสารโคเวเลนตนน รปรางโมเลกลโคเวเลนต แบงเปน 2 พวกใหญ ดงน 1. โมเลกลโคเวเลนตทอะตอมกลางมจานวนพนธะตางกน แตอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ

เสนตรง สามเหลยมแบนราบ พระมดคฐานสามเหลยม ทรงแปดหนาทรงสหนา


2. โมเลกลโคเวเลนตทอะตอมกลางมจานวนพนธะตางกน และมจานวนอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอแตกตางกน

อเลกตรอน 4 ค รอบอะตอมกลางElectron Pair Geometry = tetrahedral

ทรงสหนา พระมดฐานสามเหลยม มมงอ

4 พนธะ และ e- คไมเหลอ 3 พนธะ และ e- เหลอ 1 ค 2 พนธะ และ e- เหลอ 2 ค

พระมดคฐานสามเหลยม ทรงสหนาบดเบยว รปท เสนตรง

อเลกตรอน 5 ค รอบอะตอมกลางElectron-Pair Geometry = trigonal bipyramid

5 พนธะ และ e- คไมเหลอ 4 พนธะ และ e- เหลอ 1 ค 3 พนธะ และ e- เหลอ 2 ค 2 พนธะ และ e- เหลอ 3 ค

อเลกตรอน 6 ค รอบอะตอมกลางElectron-Pair Geometry = octahedron

พระมดฐานสเหลยม สเหลยมแบนราบทรงแปดหนา

5 พนธะ และ e- เหลอ 1 ค 4 พนธะ และ e- เหลอ 2 ค6 พนธะ และ e- คไมเหลอ

หมายเหต bond pair = อเลกตรอนครวมพนธะ lone pair = อเลกตรอนคโดดเดยว


หลกการทานายรปรางโมเลกลของสารโคเวเลนต 1. ตองทราบสตรเคมของสาร 2. เขยนสตรโครงสรางแบบจดหรอสตรแบบลวอส 3. พจารณาทอะตอมกลางของธาตมการจดเวเลนซอเลกตรอนคโดดเดยว และจานวนพนธะรอบอะตอมกลางเขาแบบรปรางโมเลกลใดกทานายรปรางโมเลกลเปนแบบนน (เวลานบคดพนธะค, พนธะสามเปนเหมอน 1 พนธะเดยว) ขอสงเกต นกเรยนตองจา! รปรางโมเลกลแบบตางๆ วามการจดจานวนเวเลนซอเลกตรอนคโดดเดยวและจานวนพนธะรอบอะตอมกลางเปนอยางไร ตวอยางท 3 จงทานายรปรางของสารโคเวเลนตตอไปน ก. OCl2 ข. SiF4 ค. COCl2 ง. -

3NO จ. H3O+

กาหนดเลขอะตอม O = 8, Cl = 17, Si = 14, F = 9, C = 6, N = 7, S = 16 วธทา ขอ สตรเคม สตรแบบลวอส รปรางโมเลกล

ก. OCl2 Cl O Cl มมงอ OClCl

ข. SiF4 F Si FF

F

ทรงสหนา

FSiF

F F

ค. COCl2 Cl C ClO

สามเหลยมแบนราบ Cl

CCl

O

ง. -3NO

O N O

-

O สามเหลยมแบนราบ

ON

O

-

O

จ. H3O+ H O H

+

H พระมดฐานสามเหลยม

HO H

+

H

2.9 มมระหวางพนธะ คอ มมทเกดขนระหวางพนธะ 2 พนธะกระทากน มมระหวางพนธะขนอยกบจานวนเวเลนซอเลกตรอนคอสระ จานวนเวเลนซอเลกตรอนครวมพนธะ และจานวนพนธะรอบอะตอมกลาง


การพจารณามมระหวางพนธะของสารโคเวเลนต 1. อะตอมกลางมจานวนอเลกตรอนคอสระเหลอไมเทากน มมระหวางพนธะ เปนสดสวนกลบจานวนเวเลนซอเลกตรอนคอสระรอบอะตอมกลาง

NHH

H3NH

1

มม 1 = 107°$

OHH

2

มม 2 = 105°$

มมกวางกวา

2. อะตอมกลางมจานวนพนธะไมเทากน แตไมมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ มมระหวางพนธะ เปนสดสวนกลบจานวนพนธะรอบอะตอมกลาง

Be Cl2BeCl

3

มม 3 = 180°$

BCl

Cl

Cl4

มม 4 = 120°$ มม 5 = 109.5°$

> >Cl

3BCl

CCl

Cl

Cl5

4CCl

Cl

3. อะตอมกลางมจานวนพนธะเทากน และไมมอเลกตรอนคอสระเหลอ มมระหวางพนธะเทากน และม รปรางโมเลกลเหมอนกน

Be Cl2BeCl

6

มม 6 = 180°$ มม 7 = 180°$

Cl C O2CO

7O

=

4. อะตอมกลางมจานวนพนธะเทากน และจานวนอเลกตรอนคอสระเทากน มรปรางโมเลกลเหมอนกน จะพบวามมระหวางพนธะไมเทากนเสมอ

OHH

8

มม 8 = 105°$

SHH

9

มม 9 = 93.3°$

SH2OH2


2.10 สภาพขวของโมเลกลโคเวเลนต พนธะมขว คอ พนธะทเกดจากอะตอมของธาตทม EN ตางกน อะตอมของธาตทม EN สงเปนขวลบ (δ-)

และอะตอมของธาตทม EN ตาเปนขวบวก (δ+) H Cl-δ+δ

พนธะไมมขว คอ พนธะทเกดจากอะตอมของธาตทม EN เทากน เชน Cl Cl ตวอยางท 4 จงเขยนขวบนพนธะโคเวเลนตในสารทมสตรโครงสรางตอไปน

C

Cl-δ

+δH

Cl

Cl

+δ -δ

+δ-δ+δ

-δ

สภาพขวของพนธะเคม ใชบอกความเปนไอออนกและความเปนโคเวเลนตได

สภาพขวของพนธะเคม ∝ ความเปนไอออนก ∝ ∆EN พนธะเคมทวไปมความเปนไอออนกและความเปนโคเวเลนตปนกน กลาวคอถามความเปนไอออนกมากจะมความเปนโคเวเลนตนอยคดเปนรอยละ (%) พนธะเคมใดทมความเปนไอออนกกวา 50% กจดวาเปนพนธะไอออนก แตถานอยกวา 50% กจดเปนพนธะโคเวเลนต ตวอยางท 5 จงบอกแนวโนมความเปนไอออนกและความเปนโคเวเลนตของพนธะของคลอไรดของธาตหม 1A วธทา

ความเปนไอออนกเพมขน

Li Cl Na Cl K Cl Rb Cl Cs Cl Fr Clเพมขน, สภาพขวเพมขนEN∆

FrCsRbKNaLi

Cl

สเกล EN คราวๆมาก

ความเปนโคเวเลนตลดลง


โมเลกลมขว คอ โมเลกลทมรปรางไมสมมาตร ผลรวมของขวของพนธะ (µ) หกลางกนไมหมด

OH

HOH2 HCN CH N

µ ≠ 0 µ ≠ 0 โมเลกลไมมขว คอ โมเลกลทมรปรางสมมาตร ผลรวมของขวของพนธะ (µ) หกลางกนหมด

CO2OC B

Cl3BClO

Cl

Cl

µ = 0 µ = 0 สรปสภาพขวของโมเลกลของโคเวเลนต 1. พนธะไมมขวเกดในโมเลกลใด โมเลกลกมกจะเปนโมเลกลไมมขว เชน Cl2, O2, P4 และ S8 แต O3 มขวเลกนอย 2. พนธะมขวเกดในโมเลกลใด โมเลกลอาจจะเปนโมเลกลมขว หรอเปนโมเลกลไมมขวกได ขนกบรปรางของโมเลกล เชน NH3 ม N H เปนพนธะมขวและโมเลกลของ NH3 กเปนโมเลกลมขว BeCl2 ม Be Cl เปนพนธะมขว และโมเลกลของ BeCl2 เปนโมเลกลไมมขว

แบบทดสอบ 1. การทาใหเอทานอลและเอทลแอซเตต เดอดกลายเปนไอ พลงงานทใชเพอเอาชนะแรงระหวางโมเลกลเปนไป

ตามขอใด ก. แรงดงดดระหวางขว ข. พนธะไฮโดรเจน ค. แรงลอนดอน ง. แรงระหวางประจไฟฟา ขอใดถก

เอทานอล เอทลแอซเตต 1) ก. และ ข. ก. และ ค. 2) ก. และ ข. ก., ข., ค. และ ง. 3) ก., ข. และ ค. ก., ข., ค. และ ง. *4) ก., ข. และ ค. ก. และ ค.


2. พจารณาสมบตของธาตสมมตตอไปน

ธาต สมบตของธาต A อยหมเดยวกบ Se79

34 และคาบเดยวกบธาตทมคา IE1 สงสด B อยในคาบท 3 และหมเดยวกบธาต A C อยในคาบท 3 และหมเดยวกบ sA75

33 D อยในคาบท 3 และหมเดยวกบธาตทมอเลกโทรเนกาตวตสงสด

ขอใดถกตอง

สารประกอบ รปรางโมเลกล

จานวนอเลกตรอนคโดดเดยว ของอะตอมกลาง

สภาพขวของ โมเลกล

*1) BA3 สามเหลยมแบนราบ ไมม ไมม 2) CAD3 ทรงสหนา ไมม ไมม 3) BD2 มมงอ 1 ค ม 4) CD5 พระมดคฐานสามเหลยม ไมม ม 2.11 สารโครงผลกรางตาขาย (Network Covalent Solids) สารโครงผลกรางตาขาย มลกษณะ 1. ยดเหนยวกนระหวางอะตอม เปนพนธะโคเวเลนต โครงสรางเปนโมเลกลขนาดยกษ 2. เปนของแขง เสถยร 3. มจดเดอด จดหลอมเหลวสง ตวอยาง เพชร แกรไฟต ซลกา (SiO2) คารบอรนดม (ซลคอนคารไบด SiC)

เพชรตางกบแกรไฟต คอ เพชรมพนธะ C C 1 อะตอมม 4 พนธะเดยว แขง ไมนาไฟฟา จดเดอด จดหลอมเหลวสงมาก

แกรไฟตมพนธะ C C 1 อะตอมม 3 พนธะโคเวเลนตแขงแรงมาก เกด Resonance ในระนาบเดยวกน C แตละอะตอมหลงสรางพนธะเหลออเลกตรอนเคลอนทนาไฟฟาได ระหวางระนาบยดดวยแรงแวนเดอร- วาลสออน จงทาใหเกดการเลอนไถลได จงใชแกรไฟตขดเขยนได มจดเดอด จดหลอมเหลวสง (ปจจบนพบคารบอนในอกอญรป คอ คารบอนทเปนโมเลกล ไดแก ฟลเลอรน ε หรอทอนาใน) 3. พนธะโลหะ พนธะโลหะ คอ พนธะทเกดจากแรงดงดดระหวางไอออนบวก ซงเรยงชดกนกบเวเลนซอเลกตรอนทเคลอนทอยโดยรอบทงกอนโลหะและการทเวเลนซอเลกตรอนเคลอนทไดอยางอสระ เพราะโลหะเปนธาตทม เวเลนซอเลกตรอนนอยและมคาพลงงานไอออไนเซชนตา จงทาใหเกดกลมหมอกอเลกตรอนและไอออนบวกไดงาย โลหะ อะตอมยดกนดวยพนธะโลหะในลกษณะเปนแบบจาลองของกลมหมอกอเลกตรอนของกอนโลหะ


อธบายสมบตบางประการของโลหะได ดงน 1. การทโลหะมจดหลอมเหลวสง อธบายไดวาไอออนบวกทอยกบทสงแรงดงดดกบเวเลนซอเลกตรอนทเคลอนทไปมาอยางแรงและยดกนอยางเหนยวแนน 2. การทโลหะนาไฟฟาไดด อธบายไดวามเวเลนซอเลกตรอนเคลอนทไปมาทงกอนโลหะทกทศทกทาง แตโลหะจะนาไฟฟาลดลงเมออณหภมสงขน เพราะไอออนสนสะเทอนถและเกดชวงกวางมาก ทาใหอเลกตรอนเคลอนทไมสะดวก 3. การทโลหะมผวเปนมนวาว อธบายไดวากลมอเลกตรอนเคลอนทไดโดยอสระกระทบกบแสงทเปนคลนแมเหลกไฟฟาทาใหผวโลหะสามารถสะทอนแสงไดด 4. การทโลหะตแผเปนแผนหรอดง อธบายไดวาไอออนบวกในกอนโลหะแตละไอออนอยในสภาพเหมอนๆ กน ไดรบแรงดงดดจากประจลบเทากนทงกอนโลหะ ไอออนบวกจงเลอนไถลไดไมหลดจากกนในขณะเดยวกนกจะรกษาระยะระหวางนวเคลยสเพอรกษาโครงผลกในกอนโลหะอยางเดม 3. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนต แรงแวนเดอรวาลส ประกอบดวย แรงลอนดอน และแรงดงดดระหวางขว 1. แรงลอนดอน คอ แรงทเกดจากการกระจายของกลมหมอกอเลกตรอนในอะตอม ขณะใดขณะหนง ซงอาจไมเทากนจงทาใหเกดขวชวคราว ขวของโมเลกลทเกดขนนจะเหนยวนาใหโมเลกลทอยใกลกนเกดขวขนอก หนขวตรงขามดงดดกนและกน เรยกวา แรงลอนดอน แรงลอนดอนขนอยกบ 1. มวลโมเลกล แรงลอนดอนเปลยนตามมวลโมเลกล เชน Cl2 (71) มแรงลอนดอนมากกวา F2 (38) 2. ขนาดและพนทผวโมเลกล เมอมมวลโมเลกลใกลเคยงกน แรงลอนดอนเปลยนตามขนาดและ พนทผวโมเลกล เชน CH3CH2CH2CH3 (58) มขนาดและพนทผวโมเลกลใหญกวา CH 3CH3CH

3CH

(58)

ดงนน CH3CH2CH2CH3 มแรงลอนดอนมากกวา CH 3CH3CH

3CH

2. แรงดงดดระหวางขว คอ แรงทเกดจากโมเลกลมขวดงดดกน ซงเกดจากอานาจไฟฟาคอนขางบวกกบอานาจไฟฟาคอนขางลบ ตางโมเลกลดงดดกน

ตารางแสดงการเปรยบเทยบสมบตบางประการของสารโคเวเลนตมขวและไมมขว สมบต โมเลกลมขว โมเลกลไมมขว

1. การละลาย ละลายไดในตวทาละลายทเปน โมเลกลมขว เชน นา เอทานอล

ละลายในตวทาละลายทเปนโมเลกล ไมมขวได เชน อเทอร อะซโตน คารบอนเตตระคลอไรด

2. แรงยดเหนยวระหวาง มคาสง เพราะประกอบดวยแรงลอน-ดอนและแรงดงดดระหวางโมเลกล

มคาตา เพราะแรงลอนดอนอยางเดยวซงออน

3. จดหลอมเหลวและจดเดอด คอนขางสง คอนขางตา


3. พนธะไฮโดรเจน คอ แรงดงดดระหวางโมเลกลซงเปนแรงดงดดระหวางอานาจขวไฟฟาบวกของอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกลหนงกบอเลกตรอนคอสระของอกอะตอม และอานาจขวไฟฟาลบของอะตอมของธาตของอกโมเลกลหนง และจะตองเปนธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตสงๆ และขนาดอะตอมเลกๆ คอ F, O และ N

OHH

OHH

พนธะไฮโดรเจน ตวอยางของสารทเกดพนธะไฮโดรเจน เชน HF, H2O และ NH3 สารอนทรย CH3COOH, CH3CH2OH, CH3NH2 และ CH3CONH2 4. พลงงานพนธะ พลงงานพนธะ (Dissociation energy) ยอวา D คอ พลงงานทใชในการสลายพนธะหรอพลงงานทเกดจากการสรางพนธะใหมคายออกมา ใชหนวย kJ/mol kcal/mol พลงงานพนธะทใชเปนคาพลงงานพนธะเฉลย พลงงานพนธะขนอยกบชนดธาตทสรางพนธะและชนดพนธะ ปฏกรยาเคมทวไปจะมการสลายพนธะและการเกดพนธะ และพลงงานทเปลยนไปในปฏกรยาขนอยกบ ผลตางระหวางพลงงานทใชในการสลายพนธะทงหมดกบพลงงานทไดจากการเกดพนธะใหมทงหมดคายออกมา โดยทพลงงานทใชในการสลายพนธะทงหมดนอยกวาพลงงานทเกดจากการสรางพนธะใหมทงหมดคายออกมา เปนปฏกรยาคายความรอนแตถามากกวาจะเปนปฏกรยาดดความรอน การคานวณเกยวกบพลงงานพนธะ ตวอยางท 6 กาหนดสมการของปฏกรยา CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g) จงหาความรอนของปฏกรยาน ใหพลงงานพนธะ C H 414 kJ/mol Cl Cl 243 kJ/mol C Cl 339 kJ/mol H Cl 431 kJ/mol

วธทา CH

H

HH

(g) + Cl Cl (g) CH

H

ClH

(g) + H Cl (g)

ΣEดด = 4DC-H + DCl-Cl = (4 × 414) + 243 = 1899 kJ ΣEคาย = 3DC-H + DC-Cl + DH-Cl = (3 × 414) + 339 + 431 = 2012 kJ เนองจาก ΣEคาย > ΣEดด เปนปฏกรยาคายความรอน ความรอนทคายออกมามคาเทากบ 2012 - 1899 = 133 kJ


ตวอยางท 7 จงคานวณพลงงานพนธะ C O จากสมการของปฏกรยาดงน CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) ; ∆H = -802.335 kJ กาหนดพลงงานพนธะ C H 414 kJ/mol O O 498 kJ/mol H O 464 kJ/mol วธทา ใหพลงงานพนธะของ C O x kJ/mol

CH

H

HH

(g) + 2 O O (g) O C O (g) + O2 HH

(g) ; ∆H = -802.335 kJ

ΣEดด = 4DC-H + 2DO=O = (4 × 414) + (2 × 498) = 2652 kJ ΣEคาย = 2DC=O + 4DH-O = 2x + (4 × 464) = 2x + 1856 kJ เนองจากปฏกรยาเปนปฏกรยาคายความรอน = 802.335 kJ แต ΣEคาย - ΣEดด = 802.335 kJ (2x + 1856) - 2652 = 802.335 ∴ x = 799.168 kJ/mol พลงงานพนธะของ C O = 799.168 kJ/mol หมายเหต ถา ∆H เปนลบ แสดงวาเปนปฏกรยาแบบคายความรอน และคา ∆H เปนบวก แสดงวาเปนปฏกรยาแบบดดความรอน

แบบทดสอบ 1. ขอใดมรปรางโมเลกลตางกน 1) NO2 OF2 *2) CO2 SO2 3) H2O NO2 4) SO2 H2O 2. ขอใดทโมเลกลไมมขวทงหมด 1) CH4 NH3 CHCl3 *2) CCl4 SF6 PCl5 3) BF3 PF3 NH3 4) PCl5 CH2Cl2 CCl4 3. สารในขอใดทแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนพนธะไฮโดรเจนทกสาร 1) H2NNH2 CH3F H2S CH4 2) CHCl3 CH3COCH3 SiH4 HCl *3) CH3NH2 HCOOH HF H2O2 4) NH3 H2O H2S H2CO3 4. ขอใดเรยงคามมพนธะไดถกตอง 1) BF3 > PCl3 > CH4 > BeCl2 2) Cl2O > BF3 > CH4 > BeH2 3) CO2 > CH4 > BF3 > Cl2O *4) CS2 > BCl3 > CH4 > PCl3


5. กาหนดธาต X, Y และ Z มเลขอะตอมเทากบ 5, 16 และ 50 ตามลาดบ จงพจารณาสารประกอบตอไปน ก. XF3 ข. YO3 ค. -

3ZCl สารประกอบในขอใดทมรปรางโมเลกลเปนพระมดฐานสามเหลยม 1) ก. เทานน 2) ก. และ ข. *3) ค. เทานน 4) ข. และ ค. 6. A เปนธาตหม 6 คาบ 2 และ B เปนธาตหม 7 คาบ 2 A2 (g) + B2 (g) สารประกอบระหวาง A และ B ดดพลงงาน 60 kJ จงหาพลงงานพนธะ A B ในหนวย kJ/mol กาหนดพลงงานพนธะ A A และ B B เทากบ 500 และ 160 kJ/mol ตามลาดบ (ตอบ 190 kJ/mol) 7. พนธะเคมในสารตอไปนขอใดถก

พนธะ

ไอออนก โคเวเลนต โคออรดเนตโคเวเลนต ไฮโดรเจนระหวางโมเลกล

1)

SiCl4

XeF4 +4NH

HF

2) KBr Cl2O PH3 H2S 3) SF6 PCl5 SO2 H2O *4) MgO BF3 O3 NH3


สมบตของธาต และสารประกอบ

1. สมบตของสารประกอบของธาตตามคาบ ตารางเปรยบเทยบสมบตบางประการของสารประกอบคลอไรดและ

สารประกอบออกไซดของธาตในคาบท 2 และคาบท 3 สมบต สารประกอบคลอไรด สารประกอบออกไซด

สารประกอบคลอไรดของโลหะ สารประกอบออกไซดของโลหะ 1. สถานะ ของแขง ของแขง 2. จดหลอมเหลว สง สง 3. การละลายนา ด ไดสารละลายอเลกโทรไลต นาไฟฟา สวนมากละลายนาได เชน Na2O, K2O

และ MgO บางชนดไมละลายนา เชน BeO และAl2O3

4. ความเปนกรด-เบส ละลายนา เกดสารละลายแสดงสมบตเปนกลางยกเวน BeCl2 และ AlCl3 เปนกรด

ละลายนา เกดสารละลายแสดงสมบตเบสยกเวน BeO และ Al2O3 ไมละลายนา แตทาหนาทเปนกรดและเบส เรยกวา แอมโฟเทอรกออกไซด

สารประกอบคลอไรดของกงโลหะ สารประกอบออกไซดของกงโลหะ 1. สถานะ แกส เชน BCl3 ของเหลว เชน SiCl4 ของแขง เชน B2O3 และ SiO2 2. จดหลอมเหลว ตา สง 3. การละลายนา ด บางชนดละลายนา เชน B2O3

บางชนดไมละลายนา เชน SiO2 4. ความเปนกรด-เบส ละลายนา ไดสารละลายแสดงสมบตเปนกรด บางชนดละลายนาไดสารละลายกรด

เชน B2O3 และบางชนดไมละลายนา แตทาหนาทเปนกรดได เชน SiO2

สารประกอบคลอไรดของอโลหะ สารประกอบออกไซดของอโลหะ 1. สถานะ แกส และของเหลว แกส ของเหลว และของแขง 2. จดหลอมเหลว ตา ตา บางชนดสงปานกลาง เชน P2O5 3. การละลายนา สวนมากละลายนา เชน Cl2O, ClF และ

PCl3 บางชนดไมละลายนา เชน CCl4 และ NCl3

สวนมากละลายนาได เชน H2O และP2O5 บางชนดไมละลายนา เชน O2

4. ความเปนกรด-เบส ละลายนา ไดสารละลายมสมบตเปนกรด ยกเวน CCl4 และ NCl3 เปนกลาง

สวนมากละลายนาแสดงสมบตเปนกรด ยกเวน O2


2. ปฏกรยาของธาตบางหม สมบตทางเคมของธาตในหม หม 1A 2M(s) + 2H2O(l) 2M+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) เชน 2Na(s) + 2H2O(l) 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) หม 2A M(s) + 2H2O(l) M2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) เชน Mg(s) + 2H2O(l) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) หม 7A ธาตหม 7A ทอยบนกวาจะรบ e- ของไอออนลบของธาตหม 7A ทอยลางกวาได X2 + 2Y- 2X- + Y2 (ธาต X อยบน Y อยลางในหมเดยวกน) เชน Cl2 + 2Br- 2Cl- + Br2 ธาตหม 7A ทาปฏกรยากบ S2- เกดตะกอนสเหลองของกามะถน (S8) 8X2 + 8S2- 16X- + S8 เชน 8Cl2 + 8S2- 16Cl- + S8 3. ปฏกรยาการตกตะกอน ปฏกรยาการตกตะกอนระหวางสารละลายของสารประกอบของธาตหม 1A กบสารประกอบของธาตหม 2A สารประกอบของธาตหม 2A ทเกดจากไอออน -1 สวนมากละลายนาได เชน MgCl2 และ Ca(NO3)2 แต

ถาเกดจากไอออน -2 และ -3 สวนมากไมละลายนา (ยกเวน MgSO4 ละลายนาได) เชน -23CaCO , -2

4BaSO

และ -3243 )(POCa

1. CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) CaCO3(s) + 2NaCl(aq) ตะกอน หรอ Ca2+(aq) + -2

3CO (aq) CaCO3(s) 2. Ba(NO3)2(aq) + K2SO4(aq) BaSO4(s) + 2KNO3(aq) หรอ Ba2+(aq) + -2

4SO (aq) BaSO4(s) 4. ตาแหนงของธาตไฮโดรเจนในตารางธาต

1A7A

H

ธาตไฮโดรเจนมสมบตบางประการคลายธาตหม 1A เชน มเวเลนซอเลกตรอน 1 เลขออกซเดชน +1 เกดไอออน H+ และมสมบตบางประการคลายธาตหม 7A เชน เลขออกซเดชน +1 หรอ –1, IE1, EN ไมนาไฟฟา ดงนนจงจดธาตไฮโดรเจนอยระหวางธาตหม 1A และหม 7A


แบบทดสอบ 1. พจารณาผลการทดลองในตาราง

ระบบ สของสารละลายในชนของ CCl4KCl + Br2 + CCl4 KCl + I2 + CCl4 KBr + Cl2 + CCl4 KBr + I2 + CCl4 KI + Cl2 + CCl4 KI + Br2 + CCl4

สสม สชมพ สสม สชมพ สชมพ สชมพ

ขอสรปใดถกตอง 1) ไอโอดนวองไวในการทาปฏกรยามากกวาโบรมนและคลอรน *2) โบรมนไมสามารถออกซไดส KCl 3) 2KCl + I2 2KI + Cl2 4) สสมในชนของ CCl4 เปนสของ Cl2 2. ขอใดไมใชธาตหม 1 *1) จดหลอมเหลวเพมขน เมอเลขอะตอมเพมขน 2) ความหนาแนนมแนวโนมเพมขน เมอเลขอะตอมเพมขน 3) พลงงานไอออไนเซชนลาดบท 1 ลดลง เมอมวลอะตอมเพมขน 4) เปนธาตใหอเลกตรอนไดด 3. ของผสมชนดหนงประกอบดวย NaCl, MgCl2, Al2Cl6, PCl3 และ S2Cl2 เมอเตมของผสมนลงในนา

ละลายเปนสารละลาย แลววด pH ตงแตกอนเตมของผสมนจนกระทงของผสมละลายนาหมด 1) เพมขนจาก 7 ถงสงสดแลวลดลง 2) เพมขนจาก 7 ถงสงสดแลวคงท 3) ลดลงจาก 11 ถงตาสดแลวเพมขน *4) ลดลงจาก 7 ถงตาสดแลวคงท 4. พจารณาสารประกอบออกไซดของธาตคาบท 2 ตอไปน Li2O, BeO, B2O3, CO2, CO, N2O5, NO2, N2O3, NO, N2O, O2 และ OF2 ขอความใดถกตองทสด 1) BeO จะแสดงสมบตเปนกรดแกกวา B2O3 และ CO2 2) B2O3 มจดหลอมเหลวตาสด *3) จดหลอมเหลวของ Li2O มคาสงสด 4) เลขออกซเดชนของธาตคาบท 2 ในสารประกอบออกไซดทกตวมคาเปนลบ เพราะออกซเจนมคาอเลก-

โทรเนกาตวตสงกวาธาตอนๆ


5. สารประกอบคลอไรดของธาต A มสตร ACl3 เปนของเหลวทไมละลายนา สมบตของธาต A ขอใดผด 1) สารประกอบออกไซดของธาต A มสตร A2O5 *2) สารประกอบออกไซดของธาต A ละลายนาไดสารละลายทเปนเบส 3) พนธะระหวางอะตอมของสารประกอบคลอไรดของธาต A เปนพนธะโคเวเลนต 4) ผลตางระหวาง IE5 และ IE6 ของธาต A มคามากกวาผลตางระหวาง IE อนสองระดบทอยตดกน 6. ฉลากทตดขวดใสสารประกอบไอออนก 4 ชนดหลดออก เมอนกเรยนคนหนงทาการทดลองโดยละลาย

สารประกอบทง 4 ในนา แลวผสมสารละลายแตละชนดเขาดวยกนพบวาไดผลการทดลองดงตาราง

ผลการทดลองเมอผสมกบสารละลาย สารละลาย

ก ข ค ง ก - ตะกอนขาว สารละลายใส ตะกอนขาว ข ตะกอนขาว - ตะกอนเหลอง สารละลายใส ค สารละลายใส ตะกอนเหลอง - สารละลายใส ง ตะกอนขาว สารละลายใส สารละลายใส -

จากผลการทดลอง สารประกอบไอออนกทง 4 ชนดควรเปนขอใด สาร ก สาร ข สาร ค สาร ง *1) Na2CO3 Pb(NO3)2 KI Ca(NO3)2 2) Ca(NO3)2 KI Pb(NO3)2 Na2CO3 3) Na2CO3 Pb(NO3)2 Ca(NO3)2 KI 4) Na2CO3 Ca(NO3)2 KI Pb(NO3)2 5. ธาตแทรนซชน สมบตทวไปของธาตแทรนซชน 1. ม ON ในสารประกอบและไอออนหลายคา เชน Cu มคา ON = +1, +2, Fe ม ON = +2, +3 V ม ON = +1, +2, +3, +4, +5 2. เปนโลหะ สถานะของแขง ยกเวน Hg เปนของเหลว มความหนาแนนสง 3. สารประกอบและไอออนของธาตแทรนซชนสวนมากมส เชน KMnO4 สมวงแดง -2

72OCr สสม ยกเวน Zn2+, Ag+ และ Sc3+ ไมมส 4. เปนธาตเกดสารเชงซอนไดด 5. มจดเดอด จดหลอมเหลวสง นาไฟฟา และนาความรอนไดด 6. ธาตมเลขอะตอมมาก เปนธาตกมมนตรงส 7. เวเลนซอเลกตรอนสวนมากเปน 2 ยกเวนบางธาตมเวเลนซอเลกตรอนเปน 1 และมการจดอเลกตรอนใน ระดบพลงงานทถดเขามาจากระดบพลงงานนอกสดของอะตอมมอเลกตรอนไมเทากนและมไมครบตามทควรจะม เชน 26Fe 2, 8, 14, 2 24Cr 2, 8, 13, 1


แบบทดสอบ 1. ขอใดไมใชสมบตของธาตแทรนซชน *1) ไอออนและสารประกอบของธาตแทรนซชนมสหมด 2) เปนธาตทมเลขออกซเดชนไดหลายคา 3) สารประกอบเชงซอนมโมเลกลหรอไอออนยดกบธาตแทรนซชนดวยพนธะโคเวเลนต 4) เกดสารประกอบเชงซอนไดงาย 2. การจดอเลกตรอนตอไปน ขอใดเปนของธาตแทรนซชน 1) 2 8 8 1 *2) 2 8 13 1 3) 2 8 18 8 1 4) 2 8 18 8 2 3. ธาตแทรนซชน คาบ 4 เรยงลาดบจากซายไปขวา คอ Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn ขอความตอไปน

ขอใดถกตอง *1) ธาตแทรนซชนในคาบท 4 ทกชนด สามารถใชเลขออกซเดชน +3 ได เมอเกดเปนสารประกอบ ยกเวน

Zn เพยงธาตเดยวเทานน 2) อะตอมกลางในไอออนเชงซอน [Fe(CN)6]3- และ [Co(NH3)4SO4]+ มการจดอเลกตรอนเหมอนกน 3) Cr มเลขอะตอมและเวเลนซอเลกตรอนนอยกวา แตขนาดอะตอมใหญกวา Cu 4) สารประกอบ KMnO4 และ Ca(MnO4)2 มสเหมอนกน 6. ธาตกมมนตรงส ธาตกมมนตรงส คอ ธาตทมสมบตในการแผรงส ธาตพวกนแผรงสแลวกลายเปนธาตอนได โดยเปลยนจานวนอนภาคในนวเคลยส เชน จานวนโปรตอนและนวตรอน โดยทวไปธาตกมมนตรงส ไดแก ธาตทนวเคลยสไมเสถยรคอ มจานวนโปรตอน (p+) แตกตางจากจานวนนวตรอน (n) มาก เชน 238

92 U ม p+ = 92 n = 238 - 92 = 146 สมการนวเคลยร (Nuclear equation) คอ สมการทแสดงปฏกรยานวเคลยร สมการตองดลดวย ซงการดลสมการนน ตองดลทงเลขมวลและเลขอะตอมทงดานซายและขวาของสมการเคมใหเทากน กลาวคอผลบวกของ เลขมวลและเลขอะตอมของสารตงตนเทากบของผลตภณฑ ดงตวอยาง

U23592 + n1

0 Xe13954 + Sr94

38 + 3 n10

เลขมวล 235 + 1 = 236 139 + 94 + (3 × 1) = 236 เลขอะตอม 92 + 0 = 92 54 + 38 + (3 × 0) = 92 ปฏกรยานวเคลยร

B105 + He4

2 N137 + n1

0 แผนภาพแสดงปฏกรยานวเคลยรน คอ

10B(α, n) 13N


ครงชวตของธาต ครงชวต (Half life) ของสารกมมนตรงส คอ ระยะเวลาทสารกมมนตรงสสลายตวไป จนเหลอเพยงครงหนงของปรมาณเดม ใชสญลกษณเปน

21t

ตวอยางท 1 สารกมมนตรงส A 20 g สลายตวไป 10 g ภายในเวลา 30 วน ในการทดลองพบวาสาร A เหลอ 300 g หลงจากทงไว 150 วน จงหามวลเรมตนการทดลองของสาร A วธทา

สาร A 20 g สาร A เหลอ 10 g30 วนลดลงครงหนง

แสดงวาครงชวตของสาร A = 30 วน สมมตเรมตนสาร A หนก x g ใชเวลา 150 วน สลายตวไป = 30

150 = 5 รอบ

x gสาร A g 2x30 วน g 4

x30 วน g 8x30 วน g 16

x30 วน g 32x30 วน

เหลอ 300 g150 วน

จะได 32x = 300

∴ x = 300 × 32 = 9600 g มวลเรมตนการทดลองของสาร A = 9600 g ตวอยางท 2 U-238 มครงชวต 4.5 × 109 ป สลายตว ดงน

U23892 Pb206

82 + 8( He42 ) + 6( β0

1- ) ถาหนโบราณกอนหนงม U238

92 1.00 g เกดการสลายตวไป 2 ครงชวต จงคานวณอตราสวนโดยมวล Pb-206 ตอ U-238 ทมอยในหนโบราณกอนน วธทา หนโบราณกอนหนง

ครงชวตรอบท 1U23892 g 2

1 ครงชวตรอบท 2 g 411 g

ให U-238 ไป = 1 - 4

1 = 43 g

จากสมการเคม 238U 1 mol สลายตวไปเกด 206Pb = 1 mol 238U 238 g สลายตวไปเกด 206Pb = 206 g

238U 34 g สลายตวไปเกด 206Pb = g238g4

3g 206

× = 0.65 g

หนโบราณกอนนม 238U เหลอ 41 g = 0.25 g เกด 206Pb = 0.65 g

∴ Uมวล Pbมวล

238206

= g0.25g0.65

= 2.6


การแผรงสไอโซโทปของธาต ก. การแผรงสแอลฟา U238

92 Th23490 + He4

2 (เลขมวล/เลขอะตอมลดลง 4/2) ข. การแผรงสบตา Th234

90 Pa23491 + e0

1- (เลขอะตอมเพม 1) ค. การแผรงสแกมมา U234

92 4.13 MeV Th23090 * + He4

2 *230

90 Th Th23090 + γ

ปฏกรยาฟชชน (Fission reaction) คอ กระบวนการของปฏกรยานวเคลยรทเกดจากนวเคลยสของธาตหนก บางชนดแตกตวออกเปนไอโซโทปของธาตทเบากวา เชน U235

92 + 01n Ba140

56 + Kr9336 + 3 n1

0 + พลงงาน (ปฏกรยาทพบในโรงไฟฟานวเคลยร) ปฏกรยาฟวชน (Fusion reaction) คอ ปฏกรยานวเคลยรทเกดจากการรวมตวของไอโซโทปของธาตเบา เกดเปนไอโซโทปของธาตหนกกวาเดมและคายพลงงานมหาศาล เชน H1

1 + H21 He3

2 Li6

3 + H21 2 He4

2 (ปฏกรยาทเกดบนดวงอาทตย)


แบบทดสอบ 1. Pb214

82 Bi21483 + X Po214

84 + Y Pb21082 + Z

รงส X, Y และ Z คอขอใด ตามลาดบ *1) รงสบตา รงสบตา รงสแอลฟา 2) รงสบตา นวตรอน รงสแอลฟา 3) รงสแกมมา รงสบตา รงสแอลฟา 4) รงสแอลฟา รงสบตา รงสแกมมา 2. จากกราฟตอไปน

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0.20.40.60.81.0

0มวลข

อง F

r-22

3 (g)

เวลา (นาท)

จะตองใชเวลากนาท Fr22387 หนก 20.0 g จงจะสลายตวเหลอ 1.25 g

1) 50 *2) 80 3) 100 4) 120 3. ธาตกมมนตรงส A สลายตวไดดงสมการ

AYX B4Y

2X-- + He4

2 ถาเรมตนดวย A หนก 80 g เมอเวลาผานไป 21 วน ปรากฏวาม A เหลอ 10 g จงหาครงชวตของ A (วน)

และจานวนอนภาคแอลฟาทเกดขน กาหนด มวลอะตอมของ A = 200 และ เลขอาโวกาโดร = 6.0 × 1023 *1) 7 และ 2.1 × 1023 2) 10 และ 4.2 × 1023 3) 14 และ 6.3 × 1023 4) 21 และ 8.4 × 1023


ของแขง ของเหลว แกส

1. สถานะของสาร สารทกชนดสามารถดารงไดถง 3 สถานะ คอ ของแขง ของเหลว และแกส

ตารางเปรยบเทยบสมบตของของแขง ของเหลว และแกส สมบตของแกส สมบตของของเหลว สมบตของของแขง

1. อนภาคอยหางกน 1. อนภาคอยหางกนนอย 1. อนภาคอยชดกนมากกวาแกส และของเหลว

2. อนภาคเคลอนทตลอดเวลาอยาง ไมเปนระเบยบและทกทศทกทาง ฟงกระจาย

2. อนภาคเคลอนทไมเปนระเบยบ ตลอดเวลา

2. อนภาคไมเคลอนทแตเคลอนไหว ได

3. ความหนาแนนนอย 3. ความหนาแนนปานกลาง 3. ความหนาแนนมาก 4. มปรมาตรและรปรางไมแนนอน ใสในภาชนะใดกมปรมาตรและ รปรางเทาภาชนะนน

4. มปรมาตรทแนนอน แตรปรางไม แนนอน ใสในภาชนะใดกมรปราง เหมอนภาชนะนน

4. มปรมาตรแนนอน มรปราง 2 แบบ คอ แบบเปนผลก เชน เพชร ผลกจนส และแบบไมเปน ผลก (อสณฐาน) เชน พลาสตก ขผง ยางมะตอย

5. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล นอย

5. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล มากกวาแกส

5. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล มากกวาแกสและของเหลว

2. สมบตของของแขง อญรป คอ รปตางๆ ของธาตชนดเดยวกน ทภาวะเดยวกน เชน ทอณหภมหอง ธาตออกซเจนปรากฏเปน 2 รป คอ แกสออกซเจน (O2) และแกสโอโซน (O3) สวนคาวารปมความหมายกวางกวาอญรป คอ รปตางๆ ของธาตชนดเดยวกนทปรากฏทภาวะเดยวกนหรอภาวะตางกนกได เชน ดบก ม 2 รป ดบกขาวจะเสถยรทอณหภมระหวาง 13°C ถง -161°C กบดบกเทาจะเสถยรตากวา 13°C รปของธาตเกดไดกบธาตอโลหะ เชน ฟอสฟอรสขาว ฟอสฟอรสแดง และฟอสฟอรสดา ตางเปนธาตฟอสฟอรสเหมอนกน ธาตโลหะ เชน ดบกเทาและดบกขาวตางเปนรปของธาตดบกเหมอนกน ธาตทเปนรปกนจะมสมบตทางกายภาพตางกนและสมบตทางเคมคลายกน รปของคารบอน เชน เพชร แกรไฟต ฟลเลอรน รปของกามะถน เชน ผลกกามะถนรอมบก (รปเหลยม) ผลกกามะถนมอนอคลนก (รปเขม) รปของฟอสฟอรส เชน ฟอสฟอรสขาว ฟอสฟอรสแดง


3. ชนดของผลก ตารางชนดและสมบตบางประการของของแขงทอยในรปผลก

ลกษณะเฉพาะ และสมบต

ชนดของผลก

ชนดของอนภาคในผลก

ชนดของพนธะหรอ แรงยดเหนยว ระหวางอนภาค

สมบตทวไป ตวอยางของของแขง

ผลกโมเลกล โมเลกล หรอ อะตอม

โมเลกลมขว 1. แรงดงดดระหวาง ขว 2. พนธะไฮโดรเจน โมเลกลไมมขว หรออะตอม 1. แรงลอนดอน

- ออนหรอ แขงปานกลาง เปราะไมมาก - จดหลอมเหลวตา - ไมนาความรอน และไฟฟา

โมเลกลมขว - นาแขง - แอมโมเนย โมเลกลไมมขว - นาแขงแหง - แนฟทาลน - กามะถน - ไอโอดน

ผลกโคเวเลนตรางตาขาย อะตอม พนธะโคเวเลนต - แขง - จดหลอมเหลวสง - สวนใหญไมนา ความรอนและไฟฟา

- แกรไฟต - เพชร - ควอตซ

ผลกโลหะ อะตอม พนธะโลหะ - แขง - จดหลอมเหลวสง - นาความรอน และ ไฟฟาไดด

- แมกนเซยม - เหลก - ทองแดง - โซเดยม

ผลกไอออนก ไอออน พนธะไอออนก - แขงเปราะ - จดหลอมเหลวสง - ไมนาความรอน และไฟฟา

- โพแทสเซยมไนเตรต- ซลเวอรคลอไรด - แมกนเซยมออกไซด- แคลเซยมฟลออไรด

ของแขง ม 2 ประเภท คอ 1. ผลก คอ ของแขงบรสทธทมการจดเรยงอนภาคภายในอยางมระเบยบในสามมต แตละอนภาคยดเหนยวกนดวยแรงชนดตางๆ มโครงสรางทางเรขาคณตทแนนอน 2. ของแขงอสณฐาน คอ สารทสถานะเปนของแขง ไมมรปผลก เชน แกว ยาง พลาสตก ของแขงประเภทนมการจดเรยงอนภาคภายในไมเปนระเบยบ


4. การเปลยนสถานะของของแขง การหลอมเหลว คอ กระบวนการอยางหนงทเกดขนกบของแขงเปลยนสถานะเปนของเหลวทอณหภมหนง วดอณหภมขณะหลอมเหลว อณหภมคงทถาเปนสารบรสทธ เรยกวา จดหลอมเหลว การระเหด คอ กระบวนการอยางหนงทของแขงเปลยนเปนไอ โดยไมตองเปลยนเปนของเหลวกอน ของแขง ทระเหดได เพราะอนภาคมแรงยดเหนยวกนนอย เชน ลกเหมน (แนฟทาลน) การบร ไอโอดน และนาแขงแหง (CO2(s)) 5. สมบตของของเหลว 5.1 ความตงผว คอ พลงงานทตองใชในการยดหรอเพมพนทผวของเหลว 1 หนวยพนท มหนวย J/m2 หรอ N/m แรงตงผว คอ แรงทดงผวของของเหลวเขามาภายใน เพอทาใหพนทผวของของเหลวเหลอนอยทสด ปจจยทมตอความตงผวของของเหลว ขนอยกบ 1. ชนดของของเหลว ของเหลวตางชนดกนมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลตางกน ความตงผวของของเหลวเปลยนตามแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล (อณหภมคงท) 2. อณหภม ของเหลวชนดเดยวกนจะพบวา ความตงผวของของเหลวเปลยนกลบกบอณหภม 3. การเตมสารบางชนดลงในของเหลว ทาใหความตงผวเปลยนไป เชน เตมนาสบหรอผงซกฟอกลงใน นาจะทาใหความตงผวของนาลดลงมาก แตถาเตมเกลอ NaCl ลงในนาจะทาใหความตงผวของนาเพมขน เมอของเหลวสมผสกบวตถ หรอบรรจในภาชนะจะทาใหเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล 2 ประเภท คอ 1. แรงเชอมแนน (Cohesive Force) คอ แรงยดเหนยวระหวางอนภาคหรอโมเลกลของสารชนดเดยวกน เชน แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของนากบนา 2. แรงยดตด (Adhesive Force) คอ แรงยดเหนยวระหวางอนภาคหรอโมเลกลของสารตางชนดกน เชน แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของนากบสารทใชทาภาชนะ 5.2 การระเหย คอ การทของเหลวเปลยนสถานะกลายเปนไออยางชาๆ ณ อณหภมหนง การระเหยเกดขนเฉพาะผวหนาของของเหลวเทานน ปจจยทมผลตอการระเหยของของเหลว ไดแก อณหภม พนทผวของภาชนะทบรรจของเหลว ชนดของสาร 5.3 ความดนไอของของเหลว คอ แรงดนไออมตวของของเหลวทมตอพนท 1 ตารางหนวย ความดนของไอของของเหลว คอ แรงดนไอของของเหลวทมตอพนท 1 ตารางหนวย ความดนไอของของเหลวจะมากหรอนอยขนอยกบ 1. ชนดของของเหลว ของเหลวตางชนดกนมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลตางกนทอณหภมคงท ความดนไอของของเหลวเปลยนกลบกบแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของของเหลว


2. อณหภมของของเหลวชนดเดยวกน พบวา ความดนไอของของเหลวเปลยนตามอณหภม 5.4 การเดอด (Boiling) คอ กระบวนการทของเหลวเปลยนสถานะเปนไอทวทงกอนของของเหลวทอณหภมสงถงจดหนง โดยขณะนนความดนไอของของเหลวเทากบความดนบรรยากาศ จดเดอด คอ อณหภมขณะทของเหลวเปลยนสถานะเปนไอทวทงกอนของของเหลว โดยของเหลวขณะนน มความดนไอเทากบความดนบรรยากาศ (ความดนบรรยากาศตา เชน บนยอดเขา จดเดอดของเหลวกจะลดลง) จดเดอดปกต คอ อณหภมขณะทของเหลวมความดนไอเทากบ 1 บรรยากาศ จดเดอดของของเหลวเปลยนกลบความดนไอของของเหลว ปจจยทมผลตอจดเดอดของของเหลว 1. ชนดของของเหลว ของเหลวตางชนดมแรงยดเหนยวระหวางอนภาคตางกน จดเดอดของของเหลวเปลยนตามแรงยดเหนยวระหวางอนภาค 2. ความดนบรรยากาศขณะนน ของเหลวชนดเดยวกน จดเดอดของของเหลวเปลยนตาม ความดนบรรยากาศ (ความดนอากาศ) ทกดลงบนผวหนาของของเหลว

แบบทดสอบ 1. จงบอกชนดแรงยดเหนยวระหวางอนภาคของผลกของแขงตอไปน ก. ผลกโมเลกล ข. ผลกโคเวเลนตโครงรางตาขาย ค. ผลกไอออนก ง. ผลกโลหะ ตอบ ก. พนธะไฮโดรเจน แรงดงดดระหวางขว แรงลอนดอน ข. พนธะโคเวเลนต ค. พนธะไอออนก ง. พนธะโลหะ 2. ของเหลว A, B และ C มจดเดอด 80°C, 100°C และ 160°C ตามลาดบ ก. ทอณหภมเดยวกนของเหลวใดมความดนไอตาทสด ข. ของเหลวใดมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอยทสด ตอบ ก. ของเหลว C มจดเดอดสงสด ดงนนจงมความดนไอตาสด ข. ของเหลว A มแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอยสด เพราะมจดเดอดตาสด


3. ของเหลวในแตละขอสารใดมความตงผวสงกวา อธบาย ก. ออกเทน (C8H18) หรอ 1-ออกทานอล C8H17OH ข. ไอโซโพลพลแอลกอฮอล (CH3)2CHOH หรอ เอทลนไกลคอล CH2(OH)CH2(OH) ตอบ ก. ทง 2 สารมมวลโมเลกลใกลเคยงกน 1-ออกทานอลมความตงผวมากกวา เพราะ 1-ออกทานอลม

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนพนธะไฮโดรเจนและแรงลอนดอน สวนออกเทนมแตแรงลอนดอน เทานน

ข. เอทลนไกลคอลมความตงผวมากกวา เพราะเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนพนธะไฮโดรเจนและแรงลอนดอนรวมกนมากกวา

4. ขอใดตอไปนถกตอง 1) อนภาคของแกส ของเหลว และของแขง เกดการแพรไดเพราะเคลอนทได 2) แกสจะมสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณเมอมอณหภมและมวลคงท *3) แกสตางๆ ถามปรมาตรมากความดนของแกสจะตา เมออณหภมและมวลคงท 4) ถาลดอณหภมของแกสลงโดยใหปรมาตรคงท โมเลกลของแกสจะชนผนงภาชนะบรรจดวยความถเพมขน 5. ปจจยใดตอไปนมผลตอความดนไอของของเหลว ก. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของของเหลว ข. ปรมาณของของเหลวซงมสมดลระหวางของเหลวและไอ ค. อณหภมของของเหลว 1) ก. เทานน 2) ก. และ ข. เทานน *3) ก. และ ค. เทานน 4) ก., ข. และ ค. 6. จากขอมลทกาหนดให

การนาไฟฟา สาร จดเดอด (°C) จดหลอมเหลว (°C)

ในสถานะของแขง เมอหลอมเหลว A -253 -259 ไมนา ไมนา B 357 -39 นา นา C 1390 747 ไมนา นา D 4827 >3550 ไมนา ไมนา

สาร A, B, C และ D ควรเปนสารในขอใด A B C D 1) CH4 Na NaCl กราไฟต *2) H2 Hg NaBr เพชร 3) NH3 กามะถน KCl Si 4) N2 Fe CaCl2 กามะถน


7. พจารณาจดเดอด จดหลอมเหลวของไนโตรเจน ออกซเจน และคารบอนไดออกไซด

จดเดอด °C จดหลอมเหลว °CN2 -196 -210 O2 -183 -218 CO2 -57 -79

ขอสรปใดถกตอง *1) แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของแกส N2 < O2 < CO2 2) แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของ CO2 เปนแรงดงดดระหวางขว 3) ทอณหภม 100 K ความดน 1 atm ไนโตรเจนและออกซเจนมสถานะเปนของเหลว 4) ในภาชนะปดทบรรจแกสผสม N2 O2 และ CO2 อยางละ 1 mol ทอณหภม 25°C ความดนยอยทเกด

จากแกส CO2 มคามากทสด 6. สมบตของแกส 6.1 ทฤษฎจลนของแกส เปนทฤษฎทใชอธบายสมบตทางกายภาพของแกส ซงมสาระสาคญดงน 1. แกสประกอบดวยอนภาคจานวนมากทมขนาดเลกมาก จนถอไดวาอนภาคแกสไมมปรมาตรเมอ เทยบกบขนาดภาชนะทบรรจ 2. โมเลกลของแกสอยหางกนมากทาใหแรงดงดด และแรงผลกระหวางโมเลกลนอยมากจนถอไดวาไมมแรงกระทาตอกน 3. โมเลกลของแกสเคลอนทอยางรวดเรวในแนวเสนตรง เปนอสระดวยอตราเรวคงทและไมเปนระเบยบจนกระทงชนกบโมเลกลอนหรอชนกบผนงของภาชนะจงจะเปลยนทศทางและอตราเรว 4. โมเลกลของแกสทชนกนเองหรอชนกบผนงภาชนะจะเกดการถายโอนพลงงานใหแกกนได แต พลงงานรวมของระบบมคาคงท 5. ณ อณหภมเดยวกนโมเลกลของแกสแตละโมเลกลเคลอนทดวยความเรวไมเทากน แตจะมพลงงานจลนเฉลยเทากน โดยทพลงงานจลนเฉลยของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภม (เคลวน)


6.2 ความสมพนธของปรมาตร ความดน และอณหภมของแกส ความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมจะเกดไดกบสารทมสถานะเปนแกส ทาใหกฎของแกสตางๆ ซงสามารถสรปไดดงตารางตอไปน

ตารางเกยวกบกฎของแกสทเปลยนภาวะ ชอกฎ สาระสาคญของกฎ กฎ สตร

กฎของบอยล “เมออณหภม และมวลของแกส คงท ปรมาตรของแกสจะแปรผกผน กบความดน”

V ∝ P1 เมอ T และ m คงท P1V1 = P2V2

กฎของชารล “เมอความดน และมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสแปรผนตรงกบ อณหภม (เคลวน)”

V ∝ T เมอ P และ m คงท11

TV =

22

TV

กฎรวมแกส เปนกฎทรวมจากกฎของบอยล และ กฎของชารล

PV ∝ T เมอ m คงท 111

TVP =

222

TVP

หมายเหต V = ปรมาตร P = ความดน T = อณหภม (K) m = มวล กราฟของกฎแกสทเปลยนภาวะ กราฟกฎของบอยล

V

P

V

P1

PV

K

V

กราฟกฎของชารล

V

T (°C)0-273

V

0 T (K)

K

V0

TV


ตารางเกยวกบกฎของแกสทไมเปลยนภาวะ ชอกฎ สาระสาคญของกฎ กฎ สตร

กฎแกสสมบรณ (กฎสมการสถานะ สาหรบแกส)

“ปรมาตรของแกสแปรผน ตรงกบจานวนโมล อณหภม (เคลวน) แต แปรผกผนกบความดน”

V ∝ PnT

↓

V = R PnT

PV = nRT และ PV = m

g RT

R = 0.0821 L ⋅ atm ⋅ K-1 ⋅ mol-1

สตรนบงคบหนวย P(atm) V(L) n(โมล) T(K)

กฎความหนาแนน ของแกส

“ความหนาแนนของแกส แปรผนตรงกบความดน และมวลโมเลกลของแกส แตแปรผกผนกบอณหภม”

Vg = RT

PM ↓ d = RT

PM

d = RTPM

d มหนวย g/l

กฎความดนยอย ของดอลตน

“แกสผสมทภาวะเดยวกน ความดนรวมเทากบความ ดนยอยของแกสแตละชนดรวมกน”

Pรวม = Pยอยบวกกน Pรวม = P1 + P2 + ...

กฎการแพรผาน ของเกรแฮม

“ทอณหภมและความดนเดยวกน อตราการแพรผานของแกสเปนสดสวนผกผนกบรากทสองของความหนาแนนของแกส”

r ∝ d

1

และ r ∝ M

1

21rr =

12

dd =

12

MM

ใชแยกไอโซโทปได

ตวอยางการคานวณเกยวกบกฎของแกส ตวอยางท 1 บรรจแกสไนโตรเจนลงในถงลมอากาศรถยนตขนาด 65.0 l มความดน 745 mmHg ถาแกสนถกบรรจในถงลมอากาศขนาด 25.0 l ทอณหภมเดยวกนจะมความดนเทาใด วธทา

N2(g) 65.0 l 745 mmHg

อณหภมและมวลคงทกฎของบอยล

N2(g) 25.0 l x mmHg

สตร P1V1 = P2V2 แทนคา 745 mmHg × 65.0 l = x × 25.0 l ∴ x = 25

65745 × = 1937 mmHg


ตวอยางท 2 หลอดฉดยาปลายปดบรรจแกส CO2 อานปรมาตรของแกสได 25.0 ml ทอณหภมหอง (20.0°C) จะอานปรมาตรของแกสในหลอดฉดยาไดเทาใด ถานาไปแชในนาอณหภม 37°C วธทา

CO2(g) 25.0 ml 20°C

ความดนและมวลคงทกฎของชารล

CO2(g) x ml 37°C

สตร

11

TV =

22

TV

แทนคา ; 20)K(273ml25.0

+ = 37)K(273x+

∴ x = 29331025.0 × = 26.5 ml

ตวอยางท 3 บรรจแกสไนโตรเจนในถงลมอากาศในรถยนต ซงมปรมาตร 65 l มความดน 829 mmHg ท 25°C จงหาจานวนโมลของแกสไนโตรเจนในถงลมอากาศน วธทา

ถงลมอากาศ = N2(g) 65 l 25°C 829 mmHg

กฎแกสสมบรณถงลมนม N2(g) = ? mol

สตร PV = nRT แทนคา ; 760

829 atm × 65 l = n × 0.0821 l ⋅ atm ⋅ K-1 ⋅ mol-1 × (273 + 25)K

∴ n = 2980.082176065829××

× = 2.898 ≈ 2.9 mol N2 ตวอยางท 4 จงคานวณความหนาแนนของแกสคารบอนไดออกไซดท STP และใหบอกดวยวาความหนาแนนมากกวาหรอนอยกวาอากาศ (1.2 g/l) วธทา

CO2(g) ท STP คอ 0°C 1 atm

กฎความหนาแนนของแกส dCO2 = ? g/l

สตร d = RT

PM

แทนคา ; dCO2 = 0)K (273 molKatml0.0821

g/mol44atm111

+×⋅⋅⋅×

--

= 1.96 g/l ความหนาแนนของ CO2(g) มากกวาความหนาแนนของอากาศ (d = 1.2 g/l)


ตวอยางท 5 จงเปรยบเทยบอตราการแพรผานของแกส CO2 และแกส H2 ทอณหภมและความดนเดยวกน (มวลอะตอมของ H = 1 C = 12 O = 16)

วธทา จากกฎการแพรผานของเกรแฮม 2CO2H

rr

= 2H2CO

MM

แทนคา ; 2CO2H

rr

= 244 = 22 = 4.7

∴ rH2 = 4.7 rCO2

แกส H2 แพรเรวเปน 4.7 เทาของแกส CO2

แบบทดสอบ 1. แกสหงตมชนดหนงบรรจไวในถง ซงมปรมาตร 40 l มความดน 120 atm ภายหลงทาใหแกสนมความดน

เปน 90 atm จงหาปรมาตรของแกสหงตมน และปรมาตรของแกสนเปลยนแปลงไปเทาใด ถาอณหภมคงท 1) 48 l, 36 l 2) 36 l, 12 l *3) 53.3 l, 13.3 l 4) 30 l, 10 l 2. นกเรยนคนหนงทาการทดลองวดปรมาตรของแกส ซงมมวลคงท ทความดนตางๆ ควบคมในอณหภมคงท

ผลการทดลองแสดงไวในตารางตอไปน ครงท ปรมาตร (cm3) ความดน (mmHg)

1 2 3 4

240 180 144 108

600 800 1000 1200

สมมตวาความดนทอานไดทงหมดถกตอง แตจะมความคลาดเคลอนในการอานปรมาตรของแกสอยหนงคาปรมาตรทผด คอขอใด

1) ครงท 1 2) ครงท 2 3) ครงท 3 *4) ครงท 4 3. แกส O2 มปรมาตร 233 cm3 อณหภม 15°C ความดน 775 mmHg ท STP แกสนจะมปรมาตรเทาใด 1) 220 cm3 *2) 225 cm3 3) 230 cm3 4) 242 cm3 4. แกส x 1 mol หนก 70 g ท STP ถา x มปรมาตร 300 cm3 ทอณหภม 27°C ความดน 1 atm จะหนก

เทาใด *1) 0.85 2) 0.94 3) 1.03 4) 2.33 5. ถาแกส x มมวลโมเลกลเทากบ 81 เคลอนทในภาชนะหนงไดระยะทาง 30 cm ในเวลา 2 วนาท แกส y

มวลโมเลกลเทากบ 25 จะเคลอนทไดระยะทางกเซนตเมตรในเวลา 4 วนาท *1) 108 cm 2) 96 cm 3) 75 cm 4) 62 cm 6. ทอณหภม 50°C แกสแอมโมเนยมความดน 4.8 atm ถาปรมาตรของแกสแอมโมเนยลดลง 5

1 ของปรมาตรเดม โดยอณหภมคงท ความดนของแกสแอมโมเนยจะมคาเทาใด

1) 5.3 atm *2) 6.0 atm 3) 6.3 atm 4) 6.7 atm


ไฟฟาเคม 1. ปฏกรยารดอกซ (Redox reaction) คอ ปฏกรยาทการถายโอนอเลกตรอนหรอปฏกรยาทมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน (ON) ของธาตในสาร โดยมทงเลขออกซเดชนเพมและลดเกดขนในปฏกรยาเดยวกน เชน

เลขออกซเดชนลดลงเลขออกซเดชนเพมขน

(aq)Cu2+ Zn(s)0+ Cu(s) (aq)Zn2++

-e ถายโอน0

ปฏกรยานอนรดอกซ (Non-redox reaction) คอ ปฏกรยาทไมมการถายโอนอเลกตรอนหรอปฏกรยาท ไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน (ON) ของธาตในสาร เชน +1 -2+1 +1-1 +1 -1 +1-2 NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) หมายเหต (ON) ยอมาจาก Oxidation number เลขออกซเดชน ปฏกรยารดอกซ ประกอบดวย 1. ปฏกรยาออกซเดชน คอ ปฏกรยาทให e- หรอปฏกรยาท ON เพม Zn0(s) Zn2+(aq) + 2e- 2. ปฏกรยารดกชน คอ ปฏกรยาทรบ e- หรอปฏกรยาท ON ลด Cu2+(s) + 2e- Cu0(s) สารตงตนในปฏกรยารดอกซ 1. ตวออกซไดส (Oxidizer) คอ สารทรบ e- หรอสารทม ON ลด 2. ตวรดวซ (Reducer) คอ สารทให e- หรอสารทม ON เพม ตวอยางท 1

เลขออกซเดชนลดลงเลขออกซเดชนเพมขน

722 OCrK 6KBrRedox 42SO7H 23Br 42SO4H 342 )(SOCr O7H2

ตวออกซไดส ตวรดวซ

0+

-e ถายโอน

+ + + +-1+6 +3

K2Cr2O7 เปนตวออกซไดส ทาหนาทออกซไดส แตถกรดวซ KBr เปนตวรดวซ ทาหนาทรดวซ แตถกออกซไดส สรป ตวออกซไดส + ne- ตวรดวซ


แบบทดสอบ 1. ขอใดเปนปฏกรยารดอกซ 1) Fe +3

62O)(H + 3NH3 Fe(OH)3 + 3H2O + +43NH

2) Fe +362O)(H + H2O Fe(H2O)5OH2+ + H3O+

*3) 2Fe +362O)(H + 16OH- + 3Cl2 2Fe -2

4O + 20H2O + 6Cl-

4) Fe3+ + K+ + Fe -46(CN) [Fe(H2O)5CNS]2+ + H2O

2. ขอใดตอไปนทแสดงวา H2O2 เปนตวรดวซ

*1) 2Fe -36(CN) + H2O2 + 2OH- 2Fe -4

6(CN) + 2H2O + O2 2) PbS + H2O2 PbSO4 + 4H2O 3) Cr2 -2

7O + 4H2O2 + 2H+ 2CrO5 + 5H2O 4) 2NH2OH + 6H2O2 2HNO3 + 8H2O 2. การดลสมการรดอกซ ม 2 วธ 2.1 การดลสมการของปฏกรยารดอกซโดยใชเลขออกซเดชน หลก 1. เขยนสมการเคม ระบ ON ทเปลยนไป 2. ทา ON ทเพมและลดใหเทากนดวยการคณไขวสลบคา ON ทเปลยนน 3. ทาจานวนอะตอมของธาตทเปลยน ON ทงทางซายและทางขวาใหเทากน 4. ถาเปนสมการไอออนก ดลประจซายและขวาเทากน 5. ถาไมใชสมการไอออนก กใหดลจานวนอะตอมของธาตอน ทงทางซายและทางขวาใหเทากน 6. สมการทดลแลว ใหตรวจสอบจานวนอะตอมของธาตและประจ (สมการไอออนก) ทงทางซายและทางขวาใหเทากน


ตวอยางท 2 จงดลสมการของปฏกรยาน KMnO4 + H2O2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 วธทา

42KMnO + 42SO3H 42SOK 42MnSO

+7

ON ลดลง = 5ON เพมขน = (1) × 2 = 2

เพมลด

-1 +2 0

25

22O5H + + O8H2+ 25O+

ตรวจนบจานวนอะตอมของธาตแตละชนดทางซายและขวาพบวาเทากน แสดงวาสมการดล

2.2 หลกการดลสมการแบบครงปฏกรยา 1. แบงสมการเคมเปน 2 สมการยอยทไมสมบรณ (ครงปฏกรยา) โดยมสมการหนงเปนออกซเดชน และอกสมการหนงเปนรดกชน 2. ดลครงสมการยอยแตละสมการ ก. เรมดลอะตอมธาตตางๆ ยกเวน H และ O ข. ตอไปดลอะตอม O โดยการเตม H2O ค. แลวดลอะตอม H โดยการเตม H+ ง. สดทายดลประจโดยการเตม e- ลงในขางทมประจมาก จานวนอเลกตรอนทเตมเทากบผลตางระหวางประจทงสอง 3. คณแตละครงสมการดวยตวเลขจานวนเตม เพอใหจานวนอเลกตรอนทใหในครงสมการหนงเทากบจานวนอเลกตรอนทรบในอกครงสมการหนง 4. รวม 2 ครงสมการและหกลางสารแตละชนดใหเหลอปรากฏในขางใดขางหนงของสมการ 5. ตรวจสมการเคมจนแนใจวาจานวนอะตอมของธาตแตละชนด และประจรวมทางซายและขวา ทง 2 ขางเทากน 6. สาหรบปฏกรยารดอกซทเกดในสารละลายเบส สมการจะดลดวยการเตม OH- และ H2O แตเนองจากการดลสมการขางตนจะอยในรปสารละลายกรด “H+ ไอออน” สามารถสะเทนเปน “กลาง” ดวยการเตม OH- ไอออนจานวนเทากบ H+ ไอออน ทง 2 ขางของสมการ


ตวอยางท 3 จงดลสมการรดอกซดวยวธครงปฏกรยา ก. Cr2 -2

7O (aq) + Cl- (aq) + H+ (aq) Cr3+ (aq) + H2O (l) + Cl2 (g)

ข. CN- (aq) + -4MnO (aq) CNO- (aq) + MnO2 (s) (สารละลายเบส)

วธทา ก. ขนท 1 แยกเปน 2 ครงปฏกรยา Cr -2

7O (aq) Cr3+ (aq) Cl- (aq) Cl2 (g) ขนท 2 ดลทละครงปฏกรยา ครงปฏกรยาแรก Cr2 -2

7O เกด 2Cr3+ 7O อะตอมใน Cr2 -27O

ดลดวยการเตม 7H2O เปนผลตภณฑ 14H อะตอมใน 7H2O ดลดวยการเตม 14H+ เปนสารตงตน 14H+ (aq) + Cr2 -2

7O (aq) 2Cr3+ (aq) + 7H2O (l) ดลประจดวยการเตมอเลกตรอนทางขางซายเทากบผลตางระหวางทง 2 ขาง

6e- + 14H+ (aq) + Cr2 -27O (aq) 2Cr3+ (aq) + 7H2O (l)

ในทานองเดยวกนอกครงปฏกรยาทดลแลวกจะเปน ดงน 2Cl- (aq) Cr2 (g) + 2e-

ขนท 3 ทาจานวนอเลกตรอนทใหและรบในครงปฏกรยาทง 2 ใหเทากน ดวยการคณ 3 ในสมการท 2 ได 6e- เทากบในสมการท 1 ขนท 4 รวมสมการทงสองอเลกตรอนหกลางหมดไปไดสมการของปฏกรยาทดลแลว ดงน

14H+ (aq) + Cr2 -27O (aq) + 6Cl- (aq) 2Cr3+ (aq) + 7H2O(l) + 3Cl2 (g)

ขนท 5 ตรวจสมการสทธ จานวนอะตอมของแตละธาตทางซายและขวาเทากนคอ 14H, 2Cr, 7O และ 6Cl และตรวจประจรวมทางซายและขวาเทากนคอ +6 สมการดล ข. ขนท 1 แยกเปน 2 ครงปฏกรยาทยงไมดล

CN- (aq) CNO- (aq) -4MnO (aq) MnO2 (s)

ขนท 2 เรมดลแตละครงปฏกรยาในรปสารละลายกรด ดงน

CN- (aq) + H2O (l) CNO- (aq) + 2H+ (aq) + 2e- 3e- + 4H+ (aq) +

-4MnO (aq) MnO2 (s) + 2H2O (l)

ขนท 3 เนองจากปฏกรยาทตองการอยในรปสารละลายเบส สมการท 1 เตม 2OH- ซายและขวาเพอทาให 2H+ เปน 2H2O และสมการท 2 เตม 4OH- ซายและขวา เพอทาให 4H+ เปน 4H2O ดงน 2OH- (aq) + CN- (aq) + H2O (l) CNO- (aq) + 2H+ (aq) + 2OH- (aq) + 2e- (1) 2OH- (aq) + CN- (aq) CNO- (aq) + H2O (l) + 2e-

3e- + 4H+ (aq) + 4OH- (aq) + -4MnO (aq) MnO2 (s) + 2H2O (l) + 4OH- (aq)

(2) 3e- + 2H2O (l) + -4MnO (aq) MnO2 (s) + 4OH- (aq)


ขนท 4 ทาอเลกตรอนทใหและรบเทากน (1) × 3 ; 6OH-(aq) + 3CN-(aq) 3CNO-(aq) + 3H2O(l) + 6e- (2) × 2 ; 6e- + 4H2O(l) +

-42MnO (aq) 2MnO2(s) + 8OH-(aq)

รวมได 6OH-(aq) + 3CN-(aq) + 4H2O(l) + -42MnO (aq)

3CNO-(aq) + 3H2O(l) + 2MnO2(s) + 8OH-(aq) สรป 3CN-(aq) + H2O(l) + -

42MnO (aq) 3CNO-(aq) + 2MnO2(s) + 2OH-(aq) ขนท 5 ตรวจสมการ จานวนอะตอมของธาตและประจ 3C, 3N, 2H, 9O, 2Mn และประจ 5-

แบบทดสอบ 1. การดลสมการรดอกซขอใดถกตอง 1) Fe3+ + Sn2+ Fe2+ + Sn4+ 2) 2Tl3+ + Fe -3

6(CN) + 2H2O 2TiO2+ + -46Fe(CN) + 4H+

*3) -42MnO + 6H+ +

-25NO 2Mn2+ +

-35NO + 3H2O

4) Cl2 + SO2 + H2O -24SO + 2Cl- + 2H+

2. แรเหลกตวอยางหนก 0.85 g ละลายในสารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) โดยเหลกในแรเหลกเปน Fe2+ แลวไทเทรตกบสารละลายโพแทสเซยมไดโครเมต (K2Cr2O7) 0.041 mol/dm3 จานวน 36.1 mol จงหารอยละโดยมวลในแรเหลกน

(กาหนดให มวลอะตอม Fe = 55.8 Cr = 51.99 O = 15.99 H = 1) Fe3+ + Cr2 -2

7O + H+ Fe3+ + Cr3+ + H2O 1) 49.6% 2) 8.25% *3) 58.3% 4) 50.4% 3. X และ Y เปนธาตสมมต สารประกอบของธาต X และ Y เกดปฏกรยาในสารละลายเบส เขยนสมการไอออนก

ไดดงน -4aXO (aq) +

-23bYO (aq) cXO2 (s) +

-24dYO (aq)

เมอดลสมการโดยใชครงปฏกรยาแลวขอสรปใดผด 1) a + b = 5 2) นาเปนสารตงตน และ OH- เปนผลตภณฑ 3) X -

4O เปนตวออกซไดส และ Y -23O เปนตวรดวซ

*4) จานวนอเลกตรอนทเกยวของเทากบ 5


3. การจดเรยงลาดบความสามารถในการรบอเลกตรอนและการให อเลกตรอนของสาร การรบ e- และการให e- ของธาต หรอไอออนของธาต การรบ e- ของสาร การให e- ของสาร ไอออนบวกของโลหะ + ne- โลหะ Ag+(aq) + e- Ag(s) ธาตอโลหะ + ne- ไอออนลบของโลหะ Cl2(aq) + 2e- 2Cl-(aq)

ความแรงของตวออกซไดส ∝ ความสามารถในการรบ e- ความแรงของตวรดวซ ∝ ความสามารถในการให e-

สารทรบ e- ไดด ตรงขามของสารนนจะให e- ไดไมด

Ag+ + e- Ag สารทรบ e- ไดไมด ตรงขามของสารนน จะให e- ไดไมด

Na+ + e- Na ลาดบความสามารถในการรบ e- ของสารสามารถจะหาไดจากขอมลการทดลอง หรอ E° เชน จากการทดลอง พบวาการรบ e- Ag+ > Cu2+ และ Cu2+ > Zn2+ สรปการเรยงลาดบการรบ e- จากมากไปนอย Ag+ > Cu2+ > Zn2+ ประโยชนการจดเรยงลาดบความสามารถเปนการรบ e- 1. บอกความแรงของตวออกซไดส 2. บอกความแรงของตวรดวซ 3. ทานายปฏกรยา Redox


แบบทดสอบ 1. เมอกลมโลหะ 4 ชนดลงในสารละลายซลเฟตของโลหะทง 4 ชนด ดงแสดงในตาราง ไดผลการทดลองดงน แสดงวามผลกมาเกาะทแทงโลหะ แสดงวาไมมการเปลยนแปลงทสงเกตได

สารละลายซลเฟต โลหะ R S T U

R S T U

อนดบความสามารถในการรบอเลกตรอนของไอออนของโลหะทง 4 ชนด คอขอใด 1) R < S < T < U *2) S < R < T < U 3) U < S < T < R 4) U < R < T < S 2. จากขอมลตอไปน ก. Zn ไมทาปฏกรยากบนา แต Na ทาปฏกรยารนแรงกบนา ข. จม Cu ลงในสารละลาย AgNO3 สารละลายเปลยนเปนสฟาออน ค. จม Zn ลงในสารละลาย CuSO4 สฟาของสารละลายจางลง จงเรยงลาดบความสามารถในการเปนตวรดวซจากมากไปนอย *1) Na Zn Cu Ag 2) Zn Na Cu Ag 3) Cu Zn Ag Na 4) Ag Cu Zn Na 4. เซลลไฟฟาเคม เซลลไฟฟาเคม คอ เครองมอทเกดจากการเปลยนแปลงพลงงานเคมเปนไฟฟาหรอไฟฟาเปนเคม เซลลกลวานก : เซลลไฟฟาเคมทเปลยนจากพลงงานเคมเปนพลงงานไฟฟา เชน ถานไฟฉาย เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลอเลกโทรไลต : เซลลไฟฟาเคมทเปลยนจากพลงงานไฟฟาเปนพลงงานเคม เชน เซลลแยกนาดวยไฟฟา การชบโลหะดวยไฟฟา สวนประกอบของเซลลไฟฟาเคม 1. ขวไฟฟา : ของแขงทนาไฟฟาได การถอขวตามสากล ตามการเกดปฏกรยา ขวแอโนด : Oxidation ขวแคโทด : Reduction 2. สารอเลกโทรไลต : ของเหลวนาไฟฟาเพราะมไอออนเคลอนทไปมา เชน สารละลายกรด–เบส–เกลอ


สรปสาระสาคญของเซลลไฟฟาเคม 1. ปฏกรยาเปนแบบรดอกซ กระแสไฟฟาเปนกระแสตรง (กระแสอเลกตรอน) 2. มความสาคญตอความเปนอยในชวตประจาวน มประโยชนตออตสาหกรรม เชน ใหไฟฟามาใช เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว ถานไฟฉาย อตสาหกรรม การชบโลหะดวยไฟฟา การทาโลหะใหบรสทธดวยไฟฟา เซลลกลวานกหรอเซลลวอลตาอก เปนเซลลไฟฟาเคมทเปลยนพลงงานเคมเปนพลงงานไฟฟา โดยทวไปประกอบดวยครงเซลล 2 ครงเซลลตอเขากน แลวเชอมวงจรภายในใหครบสะพานเกลอ ครงเซลล ระบบของสารอยรวมกบไอออนของสารนนหรอระบบทเกดปฏกรยาออกซเดชน สะพานเกลอ ตวเชอมตอวงจรภายในของแตละครงเซลลเขาดวยกนใหครบวงจร สารทใชทาสะพานเกลอ สารประกอบไอออนก ละลายนาแตกตวเปนไอออนนาไฟฟาด ไมทาปฏกรยากบสารในครงเซลล ใชในรป สารละลายอมตว หนาทของสะพานเกลอ 1. ทาใหครบวงจร 2. ดลประจไมใหเกดการสะสมประจในครงเซลล ซงจะทาใหไฟฟาไหลลดลงหรอหยดไหล

ปฏกรยารวม ; Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) ขว Zn สกกรอน ขว Cu มมวลเพม สารละลาย Zn2+ เพมขน แตสารละลาย Cu2+ ลดลง ถาเซลลกลวานก มโวลตมเตอรชนดเขมเบนตออยดวย จะพบวาเขมเบนตามการไหลของกระแสอเลกตรอน สรปสาระสาคญของเซลลกลวานก 1. ใหกระแสอเลกตรอน ขวทอเลกตรอนไหลออกเปนขวลบ และอเลกตรอนไหลเขาเปนขวบวก 2. เกดปฏกรยารดอกซ เพราะมการถายโอน e- กน 3. อเลกตรอนจะไหลออกจากครงเซลลทมศกยตาไปสง 4. ครงเซลลทใชขววองไว ขวลบ (แอโนด) สกกรอน ขวบวก (แคโทด) มมวลเพม 5. เมอกระแสไฟฟาไหลนานๆ ครงเซลลออกซเดชนจะเกดการสะสมประจบวก และครงเซลลรดกชนจะเกดการสะสมประจ ถงแมจะมสะพานไอออนกดลประจไดไมทนเกดการสะสมประจขนในทสด 6. เซลลกลวานก ครงเซลลออกซเดชน ถาใชขววองไว ขว (โลหะ) จะสกกรอน แตถาใชขวเฉอยไมพกรอน สารละลายมปรมาณไอออนบวกเพมขน สะพานเกลอขบไอออนลบลงดลประจ ครงเซลลรดกชน ทขวจะไมผกรอน สารละลายมปรมาณไอออนลบเพมขน สะพานเกลอขบไอออนบวกลงดลประจ


5. แผนภาพเซลลไฟฟาเคม คอ กลมสญลกษณแสดงเซลลไฟฟาเคม สรป แผนภาพเซลลไฟฟาเคม

ขว / ไอออนในสารละลาย // ไอออนในสารละลาย / ขว

ครงเซลลออกซเดชน ครงเซลลรดกชน

ขวแอโนด สะพานไอออน ขวแคโทด ตวอยางแผนภาพของเซลลกลวานกบางชนด Zn(s) / Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s) Sn(s) / Sn2+(aq, 1 mol/dm3) // Zn2+(aq, 1 mol/dm3) / Zn(s) Pt(s) / H2(g, 1 atm) / H+(aq) // Fe2+(aq), Fe3+(aq) / Pt

แผนภาพของเซลลกลวานก แผนภาพของเซลลอเลกโทรไลต ออกซเดชน // รดกชน

o

rE ตา orE สง

o

cellE เปนบวก

ออกซเดชน // รดกชน

o

rE สง orE ตา

o

cellE เปนลบ ตวอยางท 4 กาหนดแผนภาพเซลลกลวานก

X(s) / X2+(aq) // Y3+(aq) / Y(s) จงตอบคาถามตอไปน ก. บอกขวแอโนดและแคโทด ข. บอกสารทเปนตวออกซไดส และสารทเปนตวรดวซ ค. เขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนในแตละครงเซลล ง. เขยนสมการแสดงปฏกรยารดอกซทเกดขน วธทา ก. ขวแอโนด X และขวแคโทด Y ข. X เปนตวรดวซ และ Y3+ เปนตวออกซไดส ค. ครงเซลล X / X2+ เกดปฏกรยาออกซเดชนดงน 3X (s) 3X2+(aq) + 6e- ครงเซลล Y / Y3+ เกดปฏกรยาออกซเดชนดงน 2Y3+(aq) + 6e- 2Y ง. สมการแสดงปฏกรยารดอกซ คอ 3X(s) + 2Y3+(aq) 3X2+(aq) + 2Y(s)


6. ศกยไฟฟาของครงเซลล ภาวะมาตรฐานของครงเซลลเปนภาวะท 25°C สารละลายเขมขน 1 mol/dm3 แกสเกยวของกบความดน 1 atm การหาคาศกยไฟฟาของครงเซลล หาไดจากการเปรยบเทยบกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานสากล ครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานประกอบดวยขวแพลทนมแบลกจมในสารละลายกรด HCl 1 mol/dm3 ผานแกส H2 ความดน 1 atm ท 25°C o

+/H2HE = 0.00 V

การหาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล (E°) การหาคา E° ของครงเซลลในทางปฏบตทาไดดงน นาครงเซลลมาตรฐานทตองการหาคา E° มาตอกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานเปนเซลลกลวานก โดยมโวลตมเตอรตออยดวย แลวอานคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล o

cellE บนทกทศทางการเบนของเขมโวลตมเตอร

กาหนด o+/H2H

E = 0.00 V นาขอมลไปแทนในสตร ocellE = o

)(E + - o)(E - หรอ o

CathodeE - oAnodeE หา E°

ของครงเซลลมาตรฐานทตองการได สรปสาระสาคญของคา E° ของครงเซลล 1. E° ของครงเซลล

1. orE

2. oQE

2. หลกเกณฑคณตศาสตรกบคา E° ของครงเซลล

การคณหรอการหาร

2. การกลบ

1.

3. การบวก4. การลบ

เปนคา E° แสดงความสามารถในการรบ e- เชน Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) o

rE = -0.76 V เปนคา E° แสดงความสามารถในการให e-

เชน Zn(s) Zn2+(s) + 2e- oQE = +0.76 V

สมการ E° คงท สมการ E° เขยนกลบตวเลขเดม กลบเครองหมายบวกเปนลบ และลบเปนบวก สมการยอย E° ยอย บวกกน สมการยอย E° ยอย ลบกน


3. ความแรงของตวออกซไดส และตวรดวซของสารกบคา E°

1. ความแรงของตวออกซไดส เปลยนตาม E° ของสาร

2. ความแรงของตวรดวซ เปลยนกลบคา E° ของสารตรงกนขาม

ตวอยางท 5 Ag+(aq) + e- Ag(s) E1 = +0.80 V Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) E2 = -2.38 V Ag+ เปนตวออกซไดสแรงกวา Mg2+ เพราะม E° สงกวา Mg เปนตวรดวซแรงกวา Al เพราะม E° ของสารตรงขามตากวา การนาคา E° ของครงเซลลไปใช 1. การหา o

cellE หรอโวลตเตจ หรอศกยไฟฟาของเซลล ลกษณะโจทย กาหนด E° ของครงเซลลมาตรฐานทเกยวของ หลกวธทา 2 วธ 1. ใชสตร o

cellE = oCathodeE - o

AnodeE หรอ 2. ใชหลกคณตศาสตรการคณ หาร กลบ บวก ลบ สมการเคม 2. การทานายปฏกรยา Redox หลกการใชคา E° ทานายทศทางปฏกรยา Redox 1. o

cellE เปนบวก ปฏกรยารดอกซเกดตามสมการทเขยน (ปฏกรยาเกดเอง) เชน Cl2 + 2Br- 2Cl- + Br2 o

cellE = +0.29 V 2. o

CathodeE เปนลบ ปฏกรยารดอกซไมเกดตามสมการทเขยน ถาเกดตรงเขยนทศทางยอนกลบ เชน Mn2+ + Zn Mg + Mn2+(aq) o

cellE = -1.62 V 3. o

AnodeE เปนศนย ปฏกรยารดอกซเขาสภาวะสมดล เชน Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ o

cellE = 0 V


แบบทดสอบ 1. กาหนดให ปฏกรยารดกชน E° (V) Cr3+ + 3e- Cr -0.74 Ni2+ + 2e- Ni -0.25 ถานาครงเซลล Ni(s) / Ni2+(1 mol/dm3) กบครงเซลล Cr(s) / Cr3+ (1 mol/dm3) ตอเปนเซลลกลวานก

จะไดศกยไฟฟาของเซลลคนมคากโวลต 1) -0.99 *2) 0.49 3) 0.73 4) 0.99 2. เซลลไฟฟาเคมชนดหนงใช Pt เปนขวไฟฟาเกดปฏกรยาดงน A3+(aq) + B+(aq) A2+(aq) + B2+(aq) o

cellE = +0.51 V ขอใดสรปถกตอง 1) แผนภาพเซลลไฟฟาเคมเปนดงน Pt/A2+(aq), A3+(aq)//B2+(aq) + B+(aq)/Pt *2) B+ ทาหนาทเปนตวรดวซ และ A3+ เกดปฏกรยารดกชน 3) ปฏกรยานเกดไดเองโดยม A3+ ทาหนาทเปนตวรดวซ 4) B+ มความสามารถในการรบอเลกตรอนดกวา A3+ 3. ซลไนตไอออนและซลไฟตไอออนทาปฏกรยากนไดดงน 2Se2-(aq) + (aq)2SO2

3- + 3H2(l) 2Se(s) + 6OH-(aq) + -2

32OS (aq) ocellE = +1.49 V

ถา -232SO (aq) + 3H2O(l) + 4e- -2

33OS (aq) + 6OH-(aq) E° = -0.57 V

Se(s) + 2e- Se2-(aq) E° = x V x มคาเทาใด 1) -0.11 2) -0.22 3) -0.46 *4) -0.92 4. จากปฏกรยาครงเซลลรดกชน และคา E° ตอไปน A2+ + 2e- A E° = -1.5 V B+ + e- B E° = -0.3 V ถาไอออนมความเขมขน 1.00 mol/dm3 และสามารถเขยนแผนภาพเซลลไดดงน A / A2+(aq) // B+(aq) / B ขอความใดผด *1) อเลกตรอนจะวงจากขว B ผานวงจรภายนอกไปยงขว A 2) ศกยไฟฟาของเซลล = 1.2 V 3) ถาตอขว A และขว B เขากบโวลตมเตอร เขมจะเบนไปทาง B 4) ปฏกรยาตามแผนภาพเซลลจะเกดขนไดเอง


5. กาหนดคา E° ท 298 K ดงน ปฏกรยาครงเซลลรดกชน E°(V) A+(aq) + e- A(s) +0.80 B3+(aq) + e- B2+(aq) +0.77 C2(s) + 2e- 2C-(aq) +0.54 D3+(aq) + 3e- D(s) -0.04 E2+(aq) + 2e- E(s) -0.13 ขอใดสรปถกตอง 1) เซลลไฟฟาทมคา o

เซลลE สงทสด มแผนภาพเซลล ดงน A(s) / A+(aq, 1 mol ⋅ dm-3) // E2+(aq, 1 mol ⋅ dm-3) / E(s) 2) เซลลทมแผนภาพเซลลดงแสดงใหกระแสไฟฟาได Pt(s) / B2+(aq , 1 mol ⋅ dm-3), B3+(aq, 1 mol ⋅ dm-3) // E2+(aq, 1 mol ⋅ dm-3) / E(s) *3) ไมควรเกบสารละลายทม D3+ ในภาชนะททาดวยโลหะ E 4) D3+ สามารถออกซไดส C- ใหกลายเปน C2 ได 6. กาหนดคา E° ของครงเซลลท 25°C ดงน Cu2+ + 2e- → Cu E° = +0.34 V 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E° = -0.83 V O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O E° = +1.23 V S2

-28O + 2e- → -2

42SO E° = +2.01 V ในการแยกสารละลาย CuSO4 ดวยไฟฟา จะไดผลขอใด 1) ได Cu ทแอโนด และ O2 ทแคโทด *2) ได Cu ทแคโทด และ O2 ทแอโนด 3) ได Cu ทแคโทด และ H2 ทแอโนด 4) ได Cu ทแอโนด และ H2 ทแคโทด


7. ประเภทเซลลกลวานก 1. เซลลปฐมภม เซลลจายไฟหมด ไมสามารถนากลบมาใชใหมได เชน เซลลแหง ไดแก เซลลถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน เซลลปรอท เซลลเงน เซลลเชอเพลง 2. เซลลทตยภม เซลลกอนใชตองนาไปอดไฟกอน จงนาไปใชจายไฟใชนานๆ นามาอดไฟใชไดใหมได เชน เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยม 7.1 เซลลปฐมภม

รายละเอยด ถานไฟฉาย เซลลแอลคาไล เซลลปรอท เซลลเงน เซลลเชอเพลง H2/O2

1. ประเภทเซลล เซลลปฐมภม เซลลแหง

หรอเซลลเลอคลงเช

เซลลปฐมภม เซลลปฐมภม เซลลปฐมภม เซลลปฐมภม

2. ศกยไฟฟาของเซลล (V) 1.5 1.5 1.3 1.6 1.2

3. ขว

ขวลบ (แอโนด)

ขวบวก (แคโทด)

Zn

แกรไฟต (MnO2)

Zn

แกรไฟต (MnO2)

Zn

แผนเหลก (HgO)

Zn

แกรไฟต (Ag2O)

แกรไฟต (Ni) ผาน H2

แกรไฟต (Ni และ NiO)

ผาน O2

4. สารอเลกโทรไลต NH4Cl + ZnCl2 +

แปงเปยก + ผง C + นา

NaOH(aq) หรอ

KOH(aq)

KOH + Zn(OH)2 +

ชน KOH(aq)

KOH(aq) หรอ

Na2CO3(l)

5. ปฏกรยารดอกซ Zn + 2MnO2 + +42NH

Zn2+ + Mn2O3 +

2NH3 + H2O

Zn + 2MnO2

ZnO + Mn2O3

Zn + HgO

ZnO + Hg

Zn + Ag2O

ZnO + 2Ag

2H2 + O2

2H2O

7.2 เซลลเชอเพลง คอ เซลลกลวานกชนดหนงทใชสารเปนเชอเพลงทาปฏกรยากบแกสออกซเจน แลวเกดกระแสไฟฟาเขยนเปนแผนภาพไดดงน

สารเชอเพลง + แกสออกซเจน ผลตภณฑ เซลลเชอเพลง

สารละลายอเลกโทรไลต

ขวขวลบ (Anode) ขวเฉอยผานสารเชอเพลงขวบวก (Cathode) ขวเฉอยผาน

สารละลายกรดแกหรอเบสแก2O

เซลลเชอเพลง H2 / O2 ขวแอโนด แกรไฟตผานแกส H2 สวนแคโทด แกรไฟตผานแกส O2 ในสารละลาย KOH เปนสารอเลกโทรไลต ปฏกรยา คอ แอโนด 2H2(g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e- แคโทด O2(g) + 4H2O(l) + 4e- 4OH-(aq) ปฏกรยารวม 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)


หมายเหต ปจจบนพบเซลลเชอเพลง H2 / O2 ใชสารอเลกโทรไลตอกชนดหนงคอ Na2CO3(l) ปฏกรยาทเกดดงน แอโนด : H2(g) + -2

3CO (l) H2O(g) + CO2(g) + e-

แคโทด : 21 O2(g) + CO2(g) + 2e- -2

3CO (l)

ปฏกรยารวม ; H2(g) + 21 O2(g) H2O(g)

หรอ 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) 7.3 เซลลทตยภมขณะจายไฟเปนเซลลกลวานก

รายละเอยด เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยม เซลลโซเดยม-ซลเฟอร เซลลลเทยม

1. ประเภทเซลล เซลลทตยภม เซลลทตยภม (เซลลนแคด) เซลลทตยภม เซลลทตยภม (แบตเตอรอเลกโทรไลตแขง)

2. ศกยไฟฟาของเซลล (V) 2.04 1.4 2.1 3

3. ขว

ขวลบ (แอโนด)

ขวบวก (แคโทด)

Pb(s)

โลหะ Pb ฉาบ PbO2

Cd(s)

โลหะ Ni ฉาบ NiO(OH)

Na(l)

ผงแกรไฟต + S8(l)

Li(s)

TiS2 หรอ MnO2

หรอ V6O13

4. สารอเลกโทรไลต H2SO4(aq) KOH(aq) บตาอะลมนาเปนของ

ผสมของออกไซดของ

โลหะ (Al, Mg, Na)

สารพอลเมอร

5. ปฏกรยารดอกซ Pb + PbO2 + 4H+ + -2

42SO 2PbSO4 + 2H2O

Cd + 2NiO(OH) + 2H2O

Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

2Na(l) + 8

n S8(l)

Na2Sn(l)

Li(l) + TiS2 Li+ + TiS2

หรอ

Li + MnO2 LiMnO2


แบบทดสอบ 1. ปฏกรยาการจายไฟของเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวเปน ดงน ขว A : PbO2(s) +

-24SO (aq) + 4H+(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l)

ขว B : Pb(s) + -24SO (aq) PbSO4(s) + 2e-

เมอเซลลถกใชงานไประยะหนง แลวนาไปอดไฟจะเกดอะไรขน *1) กรด H2SO4 เกดกลบมาอยางเดม 2) ขว A เกดรดกชน ขว B เกดออกซเดชน 3) PbSO4 จะเกดขนทงทแอโนดและทแคโทด 4) PbO2(s) ละลายออกมาในสารละลายกรด 2. สมการแสดงปฏกรยาทเกดขนในเซลลถานไฟฉายขณะจายไฟดงน Zn + +

42NH + 2MnO2 Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O พจารณาขอความตอไปน ก. Zn เปนแอโนด C เปนแคโทด ข. ถานไฟฉายนใชงานใหมๆ จะมคาศกยไฟฟาประมาณ 1.5 V ค. MnO2 ถกรดวซทขวบวก ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ก. และ ค. *4) ก., ข. และ ค. 3. กาหนดให ก. 2H+(aq) + 2e- H2(g) E° = 0.00 V ข. 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) E° = -0.83 V ค. O2(g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq) E° = +0.40 V ง. O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l) E° = +1.23 V ขอใดเกยวของกบปฏกรยาเซลลเชอเพลง H2-O2 และศกยไฟฟาของเซลลมคากโวลต 1) ก. และ ค. มคา 0.40 โวลต *2) ข. และ ค. มคา 1.23 โวลต 3) ก. และ ง. มคา 1.23 โวลต 4) ข. และ ง. มคา 2.06 โวลต 4. ขอมลของเซลลชนดตางๆ ในตาราง ขอใดถกตอง

ชนดของเซลล สารทถกออกซไดส สารทถกรดวซ สารอเลกโทรไลต 1) เซลลแหง MnO2 Zn ZnCl2 และ NH4Cl ผสม

แปงเปยก ผงคารบอน *2) เซลลแอลคาไล Zn MnO2 KOH 3) เซลลนกเกล-แคดเนยม NiO(OH) Cd KOH 4) เซลลลเทยม Li LiI สารเชงซอนไอโอดน


8. เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell) คอ เซลลไฟฟาเคมทใชพลงงานไฟฟาทาใหเกดปฏกรยาเคม

สวนประกอบของเซลลอเลกโทรไลต

การอเลกโทรลซสเกลอหลอมเหลวจะแตกตวเกดไอออนบวกเคลอนทเขาหาขวลบ และไอออนลบเคลอนทเขาหาขวบวกในเซลลอเลกโทรไลต หมายเหต - แทนไอออนบวกและไอออนลบ ตามลาดบ อเลกโทรลซส (Electrolysis) กระบวนการทเกดขนจากการผานกระแสไฟฟาในสารอเลกโทรไลตแลวเกดปฏกรยาเคม กระบวนการเกดขนในเซลลอเลกโทรไลต อเลกโทรลชส ใชขวเฉอยในเซลลม 2 ประเภทดงน 1. การแยกสารประกอบไอออนกหลอมเหลวดวยไฟฟา ในเซลลอเลกโทรไลต สรปหลกและวธการดวยแผนภาพดงน

สารประกอบไอออนก

แคโทด ขวบวก แอโนดre OX-eรบ -eให

ขวลบ - 2. การแยกสารละลายอเลกโทรไลตดวยไฟฟา สารละลายนมความเขมขนปานกลางประมาณ 0.1-1.0 mol/dm3 ประกอบดวยตวละลาย และตวทาละลายปรมาณพอๆ กน


โจทยแสดงตวอยางการแยกสารอเลกโทรไลตดวยไฟฟา ตวอยางท 6 จงอธบายแยกเกลอ NaCl ทหลอมเหลวดวยไฟฟา และหาคาศกยไฟฟาของเซลลทตองการ ให NaCl เกดปฏกรยา กาหนดคา o

+Na/NaE = -2.71 V o

-/Cl2ClE = +1.36 V

แคโทด 2Na+(l) + 2e- 2Na(s) E° = -2.71 V แอโนด 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e- E° = -1.36 V ปฏกรยารดอกซ 2Na+(l) + 2Cl-(l) 2Na(s) + Cl2(g) o

เซลลE = -4.07 V อธบาย เกดโลหะโซเดยมทขวลบ (แคโทด) และเกดแกสคลอรนทขวบวก (แอโนด) ตวอยางท 7 จงอธบายการแยกสารละลายคอบเปอร (II) ซลเฟต ดวยไฟฟา และหาคาศกยไฟฟาของเซลลทตองใหเกดปฏกรยา กาหนด 1. (aq)OS 2

82- + 2e- (aq)2SO2

4- E° = +2.01 V

2. O2(aq) + 2H+(aq) + 4e- 2H2O(l) E° = +1.23 V 3. Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E° = +0.34 V 4. 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) E° = -0.83 V

แคโทด ขวลบ-2

4SO

OH2

+2Cu-e รบre

+0.34 V

-0.83 VE° สงขวบวก แอโนด

-e ใหOX

E° ตา

+2.01 V

+1.23 V

จากการพจารณาคา o+2Cu/Cu

E สงกวาขวน จากการพจารณาคา o2O/H2HE ตากวาทขวน

เกดโลหะ Cu เกดปฏกรยาดงน จงเกด O2 จากนา ดงปฏกรยาน 2Cu2+(aq) + 4e- 2Cu(s) 2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- E° = +0.34 V E° = -1.23 V สมการบวกกน 2Cu2+(aq) + 2H2O(l) 2Cu(s) + O2(g) + 4H+(aq) o

เซลลE = -0.89 V อธบาย เกดโลหะทองแดงทขวลบ (แคโทด) และเกดแกส O2 ทขวบวก (แอโนด) สารละลายมสมบตเปนกรด


การเปรยบเทยบเซลลกลวานกและเซลลอเลกโทรไลต เซลลกลวานก เซลลอเลกโทรไลต

1. เปนเซลลไฟฟาเคมทเปลยนพลงงานเคม ใหเปนพลงงานไฟฟา 2. ขวแอโนด เกดปฏกรยาออกซเดชน 3. ขวแคโทด เกดปฏกรยารดกชน 4. ขวลบเปนขวทอเลกตรอนไหลออก 5. ขวบวกเปนขวทอเลกตรอนไหลเขา 6. ศกยไฟฟาของเซลลเปนบวก 7. ปฏกรยาเคมเกดขนเอง

1. เปนเซลลไฟฟาเคมทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานเคม 2. ขวแอโนด เกดปฏกรยาออกซเดชน 3. ขวแคโทด เกดปฏกรยารดกชน 4. ขวลบ เปนขวทตอเขากบขวลบของแหลงกาเนดไฟฟา 5. ขวบวกเปนขวทตอเขากบขวบวกของแหลงกาเนดไฟฟา 6. ศกยไฟฟาของเซลลเปนลบ 7. ปฏกรยาเคมจะเกดขนไดนนตองใชกระแสไฟฟา

แบบทดสอบ 1. ในการทาอเลกโตรลซสของลเทยมไฮไดรดโดยใชแพลทนมเปนขวไฟฟา ดงภาพ

ขวไฟฟา A

ลเทยมไฮไดรดหลอมเหลว

ทขวไฟฟา A เกดปฏกรยาใด *1) 2H-(l) H2(g) + 2e- 2) 2H+(l) + 2e- H2(g) 3) Li+(l) + e- Li(l) 4) Li(l) Li+(l) + e- ใชขอมลตอไปนตอบคาถามขอ 2-3 กาหนดใหศกยไฟฟามาตรฐานของอเลกโทด E° (V) K+ + e- K(s) -2.92 Cl2 + 2e- 2Cl-(aq) +1.36 O2(g) + 2H+(aq) + 4e- 2H2O(l) +1.23 2H2O + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) -0.83 (aq)OS 2

82- + 2e- (aq)2SO2

4- +2.01

I2 + 2e- 2I - +0.54


2. การแยกสารละลาย 3 ชนด ทมความเขมขน 1.0 mol/dm3 และนา ดวยไฟฟาเมอใชใสดนสอ หรอแทงแกรไฟต เปนอเลกโทด ผลการทดลองใดผด

ผลการทดลอง

ชนดของสารละลายหรอสาร แอโนด แคโทด

1) KCl เกดแกส O2 และ Cl2 เกดแกส H2 *2) K2SO4 เกด -2

82OS มโลหะ K เกาะ 3) HCl เกดแกส Cl2 และ O2 เกดแกส H2 4) H2O เกดแกส O2 เกดแกส H2 3. ในการทาอเลกโทรลซส โดยใชปลายไสดนสอ 2 แทง เปนขวไฟฟาตอกบแบตเตอร 9 โวลต และใชปลาย

อกดานหนงของไสดนสอทง 2 แทง จมในสารละลาย KI 1 mol/dm3 ในนาแปง และเตมฟนอลฟทาลน 1 หยด สงเกตการเปลยนแปลงพบวามสชมพบรเวณขวลบ ขอใดสรปถกตอง

1) ขวแคโทดตอกบขวลบของแบตเตอรเกดปฏกรยา ดงน K+(aq) + e- K(s) E° = -2.92 V *2) ขวแอโนดตอกบขวบวกของแบตเตอรเกดปฏกรยา ดงน 2I-(aq) I2(s) + 2e- E° = -0.54 V 3) ปฏกรยารวม คอ 2H2O(l) + 2I-(aq) 2

1 O2(g) + 4H+(aq) + I2(s)

4) เมอแยกสารละลายนไปนานๆ pH ของสารละลายจะไมเปลยนแปลง 9. การชบโลหะดวยไฟฟา หลก 1. จดชนงานทจะชบเปนแคโทด (ขวลบ) 2. ตองการชบดวยโลหะโดยใชโลหะเปนแอโนด (ขวบวก) 3. สารละลายอเลกโทรไลตตองมไอออนของโลหะทเปนแอโนด 4. ใชกระแสตรงและใหศกยไฟฟาของเซลลทเหมาะสมสาหรบการชบหนงๆ นน ตวอยางท 8 จงอธบายและวาดรปแสดงอปกรณ และสารตางๆ ในการชบชอนเหลกดวยเงนโดยใชไฟฟา วธทา รปแสดงอปกรณและสารตางๆ ในการชบชอน Fe ดวย Ag โดยใชไฟฟา


10. การทาโลหะใหบรสทธดวยไฟฟา หลก 1. จดโลหะทจะทาใหบรสทธเปนแอโนด (ขวบวก) 2. ใชโลหะบรสทธอกแทงหนงตอเปนแคโทด (ขวลบ) 3. สารละลายอเลกโทรไลตตองมไอออนบวกของโลหะทตองการทาใหบรสทธเปนองคประกอบอย

ดวย 4. ใหกระแสไฟฟาตรงและใหมศกยไฟฟาของเซลลพอเหมาะ โดยทวไปโลหะทตองทาใหบรสทธมมลทนปนเลกนอย มลทนแบงเปน 2 ประเภท คอ 1. พวกโลหะทม o

rE ตากวาของโลหะทตองการทาใหบรสทธ โลหะพวกนถกออกซไดสเปนไอออนบวกลงในสารละลายอเลกโทรไลต 2. พวกโลหะทม o

rE สงกวาโลหะทตองการทาใหบรสทธ โลหะพวกนถกออกซไดสยากจะถกผลกลงมาเปนกากตะกอนโลหะทขวแอโนด ตวอยางท 9 จงอธบายและวาดรปแสดงอปกรณและสารตางๆ ในการทาโลหะ Cu ใหบรสทธดวยไฟฟา

กาหนดมลทนในทองแดง Fe, Zn, Au, Ag, Pt และคา o

+2cu/cuE = +0.34 V o

+2Fe/FeE = -0.41 V

o+2Zn/Zn

E = -0.76 V o+Ag/Ag

E = +0.80 V

o+Au/Au

E = +1.68 V o+2Pt/Pt

E = +1.20 V

Cu2eCu 2eCuCu Au และPt Au, 22 →→ ++ ++ --

กากตะกอนโลหะทมความวองไวตา

Cu ไมบรสทธ

แอโนด

แบตเตอร -e

++ 22 CuCu

+ -

+ -

++ 24

2 SO Zn++ 22 CuFe

Cu บรสทธ

แคโทด

-e

แบบทดสอบ 1. การทาในขอใดไมถกตองเมอตองการชบแทง Fe ดวย Cr โดยใชไฟฟา 1) ใชโลหะ Cr เปนแอโนดหรอเปนขวบวก 2) ใชแทง Fe เปนแคโทดหรอขวลบ 3) สารละลายอเลกโทรไลตตองมไอออนของโครเมยม *4) ใชโลหะ Cr เปนแคโทดหรอขวลบ


2. โลหะ A มสงเจอปน คอ โลหะ B C และ D ถาตองการทาโลหะ A ใหบรสทธดวยไฟฟาในสารละลาย

ASO4 และ H2SO4 เลกนอยเปนอเลกโทรไลต กาหนดคา E° ดงน A2+ + 2e- A E° = +0.34 V B2+ + 2e- B E° = -0.41 V C2+ + 2e- C E° = -0.76 V D+ + e- D E° = +1.68 V ผลการทดลองขอใดถกตอง *1) ได A บรสทธทแคโทด ม D ตกกนภาชนะและสารละลายม B2+ และ C2+ 2) ได A บรสทธทแคโทด ม D2+, B2+ และ C2+ ในสารละลาย 3) ได A บรสทธทแอโนด ม D ตกกนภาชนะและสารละลายม B2+ และ C2+ 4) ได A บรสทธทแอโนด ม D+, B2+ และ C2+ ในสารละลาย 11. การทาอเลกโทรไดอะลซสนาทะเล อเลกโทรไดอะลซส เปนเซลลอเลกโทรไลตทใชแยกไอออนออกจากสารละลาย โดยใหไอออนผานเยอ แลกเปลยนไอออนบางๆ ไปยงขวไฟฟาทมประจตรงกนขาม

-- 24SO ,Cl

++ 2Mg ,Na

12. แบตเตอรอเลกโทรไลตแขง เปนเซลลสะสมไฟฟาใช Li เปนแอโนด และ TiS2 หรอ MnO2 หรอ V2O5 เปนแคโทด ใชสารพวก พอลเมอรเปนอเลกโทรไลตแขง ยอมใหไอออนผานได เซลลชนดนใหศกยไฟฟาประมาณ 3 โวลต 13. แบตเตอรอากาศ เปนพฒนาการแบตเตอรอยางหนงใช O2 จากอากาศ เปนตวออกซไดสทแคโทด และใช Zn หรอ Al เปนตวรดวซทแอโนด และใชสารละลาย NaOH เขมขนเปนสารอเลกโทรไลต เซลลชนดนใหศกยไฟฟาประมาณ 2.711 โวลต


ธาตและสารประกอบในอตสาหกรรม 1. อตสาหกรรมแร แร มกจะอยในรปของสารประกอบออกไซด ซลไฟด เฮไลด ซลเกต คารบอเนต และซลเฟต แรประกอบหน คอ แรทมหนปน เชน หนปนทมแรแคลไซต แรเศรษฐกจ คอ แรทมคาทางเศรษฐกจ และมปรมาณมากพอทจะนาไปใชประโยชนในทางอตสาหกรรม ม 2 ประเภท คอ แรโลหะ เชน หนปน ยปซม สงกะส เหลก ดบก โพแทช ฟลออไรต แรอโลหะ เชน ถานหน หนนามน และแกสธรรมชาต

ตารางแรบางชนด การถลงและประโยชนการนาไปใช ธาต ชอแร สตรของแร ปฏกรยาเคม ประโยชนและการนาไปใช

ดบก (Sn) แรแคสซเทอรไรต SnO2 (SiO2 มลทน)

SnO2 + CO ∆ Sn + CO2 CaCO3

∆ CaO + CO2 SiO2 + CaO ∆ CaSiO3 ตกตะกอน

- Sn + Pb เปนโลหะบดกร - ฉาบ Fe ทากระปอง บรรจอาหาร - Sn + Cu เปนโลหะเจอทองสมฤทธ

พลวง (Sb) แรสตบไนต (พลวงเงน) แรสตบโคไนต (พลวงทอง)

Sb2S3 Sb2O4⋅nH2O

2Sb2S3+ 9O2 ∆ 2Sb2O3+ 6SO2

Sb2O3+ 3CO ∆ 2Sb + 3CO2

- Sb + Pb + Sn เปนโลหะผสมทาตวพมพ - Sb ใชอตสาหกรรมยาง ส

สงกะส (Zn) แรซงดไคต ZnO ZnO + CO ∆ ZnO + CO2 - อตสาหกรรมถานไฟฉาย แรสมซอไนต ZnCO3 ZnCO3

∆ ZnO + CO2 ZnO + CO ∆ Zn + CO2

- เคลอบ Fe ทาสงกะสมงหลงคา - Cu + Zn เปนทองเหลอง

แรสฟาเลอรไรต ZnS การยางแร 2ZnS + O2

∆ 2ZnO + 2SO2 Reduction 2ZnO + CO ∆ 2Zn + CO2

- Zn ทากลองถานไฟฉาย - ออกไซดของ Zn ใชในอตสาหกรรม ยาง ยา เซรามกส เครองสาอาง

ทองแดง (Cu) แรคาลโคไพไรต CuFeS2 การยางแร 2CuFeS2 + 3O2

∆ 2CuS + 2FeO + 2SO2 แยก FeO ดวยทราย SiO2 FeO + SiO2

∆ FeSiO3(l) 2CuS + 3O2

∆ 2Cu2O + 2SO2 2CuO + Cu2S

∆ 6Cu + SO2

- ผลตอปกรณไฟฟา อเลกทรอนกส และอปกรณตเยน เครองปรบอากาศ - สวนผสมทาเหรยญ - สวนผสมทาทองเหลอง ทองบรอนซ นาก

หมายเหต การเตรยม CO C(s) + O2(g) ∆ CO2(g) C(s) + O2(g) ∆ 2CO(g)

(ถานโคก)


มลทน (สารปนเปอน) มกพบในแรจงตองแยกออกดวย Flux ชนดของ Flux ขนอยกบมลทน มลทนทพบมกจะเปนทราย (SiO2) จงใชเกลอคารบอเนตเปน Flux เชน CaCO3 Na2CO3 มลทน + Flux ∆ กากตะกอน (Slage) CaCO3 ∆ CaO + CO2 (Flux) SiO2 + CaO ∆ CaSiO3 (มลทน)

ธาต ชอแร สตรของแร ปฏกรยาเคม ประโยชนและการนาไปใชแทนทาลม (Ta) และไนโอเบยม (Nb)

แรแทนทาไลต โคลมไบตพบใน ตะกรนดบก

(Fe,Mn) (Ta,Nb)2O6

ผานกระบวนทางเคมแยกออกมาในรปออกไซด คอ Ta2O5 และ Nb2O5 แลวทาปฏกรยากบ Ca ใน CaCl2 เปนตวเรง

Ta2O5 + 5Ca 2CaCl∆ 2Ta + 5CaO

Nb2O5 + 5Ca 2CaCl∆ 2Nb + 5CaO

Ta : ทาอปกรณอเลกทรอ- นกสในเครองคอมพวเตอร เครองมอสอสาร ผสมกบโลหะทาลาตวเครองบน Nb : ผสมกบโลหะทาให เหนยวไมเปนสนมทาอปกรณ นวเคลยร เครองบน

เซอรโคเนยม แรเซอรคอน ZrSiO4 ผานกระบวนการทางเคมแยกออกมา รปคลอไรด คอ ZrCl4 ZrCl4 + 2Mg แกสเฉอย Zr + 2MgCl2

- ทาแกนปฏกรณปรมาณ - ZrO2 ใชเปนผงขด และวสดทนไฟ - เปนองคประกอบใน เซรามกสทาใหแขง ทนความรอนสงมาก

2. อตสาหกรรมเซรามกสและปนซเมนต 2.1 เซรามกส คอ ผลตภณฑททาจากวตถดบในธรรมชาต เชน ดน หน ทราย แรธาตตางๆ มาผสมกนทาสงประดษฐแลวเผาเพอเปลยนเนอวตถนนใหแขงแรงและสามารถคงรปอยได วตถดบทใช ดน เฟลดสปาร ควอตซ วตถดบททาใหผลตภณฑมคณภาพสง เชน ดกไคต และโดโลไมต Al2O3, ZrO2, BeO, SiO2, B2O3, SnO2 และ ZnO2 สารมลพษ สารทมตะกวเปนองคประกอบ ใชเปนตวทาละลายทใหสเคลอบตด เกดสสดใสบนเซรามก เมอเซรามกเปนถวยชามใสของรอนจะละลายปนออกมา เมอเขาสรางกายทาใหเกดพษตะกวเปนอนตราย 2.2 ปนซเมนต คอ ผงผลตภณฑทไดจากการบดปนเมด เกดจากการเผาสวนผสมตางๆ เชน แคลเซยม คารบอเนต ซลกา อะลมนา และออกไซดของเหลกในสดสวนทเหมาะสมรวมตวจนสกพอด เพอใชงานตามความเหมาะสม วตถดบทใชในการผลตปนซเมนต แบงเปน 4 กลม คอ วตถดบเนอปน วตถดบเนอดน วตถดบปรบ คณภาพ และสารเตมแตง การผลตปนซเมนตมทงแบบเผาเปยกและเผาแหง ทงนขนกบความชนทมในวตถดบนน ปนซเมนตผสมนาจะจบตวแขงและมกาลงอดสง จงใชทรายหยาบ กรวด หน ผสมใหเกาะตวแนนเปนคอนกรต การจาแนกประเภทปนซเมนตตามประโยชนการใชงาน คอ ปนซเมนตปอรตแลนดและปนซเมนตผสม


3. อตสาหกรรมการผลตโซเดยมคลอไรด (NaCl) โซเดยมคลอไรด ม 2 ชนด 1. เกลอสมทร ผลตจากนาทะเล หลกวทย การระเหย ตกผลก 2. เกลอสนเธาว ผลตจากเกลอหน หลกวทย การละลาย กรอง ระเหย ตกผลก ถาผลตจากนาบาดาล หลกวทย การระเหย ตกผลก เกลอสมทร ม NaCl ปน MgSO4 ทาใหเกลอมคณภาพตา ชนงาย ขม (MgSO4 หรอทเรยกวา ดเกลอ เปนสารดดความชน) เกลอสนเธาว ขาด I2 จงเตม I2 ในรปไอโอไดด (I-) หรอไอโอเดต )(IO3

- เรยกวา เกลออนามย หรอเกลอไอโอเดต 4. การผลตโซเดยมไฮดรอกไซดในอตสาหกรรม การผลต NaOH ในอตสาหกรรมมวธผลตหลายวธ เชน ผลตโดยใชเซลลไดอะแฟรม เซลลเยอแลกเปลยนไอออน และเซลลปรอท

เซลลไดอะแฟรม เซลลเยอแลกเปลยนไอออน

NaCl NaClNaOH

NaOH + NaCl

NaCl (aq)

แอโนด ไดอะแฟรม(แอสเบสตอส)

แคโทด

(-)(+)2Cl 2H

-- 2e Cl 2Cl 2 +→ -- 2OH H 2e O2H 2 2 +→+

แอโนด แคโทด

NaCl

2Cl

เจอจาง

NaClอมตว

แอโนด แคโทด

(+) (-) 2H

2Cl

-Cl

+Na OH H2 +

OH2O(l)H2

NaOH

-- 2e Cl 2Cl 2 +→ -- 2OH H 2e O2H 22 ++→

1. แอโนด โลหะไทเทเนยม แคโทด โลหะเหลกกลา

1. แอโนด โลหะไทเทเนยม แคโทด โลหะเหลกกลา

2. สารละลายอเลกโทรไลต สารละลาย NaCl 2. สารละลายอเลกโทรไลต สารละลาย NaCl เจอจาง

3. ระดบสารละลายระหวางแผนกนสงไมเทากน ดานแอโนดสงกวาดานแคโทด

3. ระดบสารละลายระหวางแผนกนสงเทากน

4. ตรงกลาง แผนเอสเบสตอส ซงยอมใหทงไอออน บวก และไอออนลบสามารถผานได

4. ตรงกลาง เยอแลกเปลยนไอออน จะยอมให เฉพาะไออนบวกผานเทานน

5. ผลตภณฑ สารละลาย NaOH เจอจางม NaCl ปนอย

5. ผลตภณฑ สารละลาย NaOH เขมขน

6. พลพลอยได แกส H2 ทขวแคโทด และ O2 ทขว แอโนด

6. พลพลอยได แกส H2 ทขวแคโทด และ O2 ทขว แอโนด


การผลต NaOH ดวยวธเซลลปรอท

สรป 1. การผลต NaOH ดวยวธนจะไดปรมาณ NaOH มากทสด 2. เกดภาวะมลพษจากสารปรอทในนาทง เปนอนตรายตอสงมชวตและสงแวดลอมมาก 3. ขวแอโนด โลหะไทเทเนยมเคลอบออกไซดบางชนด ขวแคโทด ใชปรอทเพอจบ Na เปนอะมลกม 4. Na อะมลกมทาปฏกรยากบนาเกด NaOH และ H2(g) 5. การผลตสารฟอกขาว สารฟอกขาว ไดแก สารพวกไฮโปคลอไรต เชน โซเดยมไฮโปคลอไรต (NaCl) และแคลเซยมไฮโปคลอไรต Ca(OCl)2 การเตรยม ผานแกส Cl2 ลงใน NaOH เยน สมการเคม Cl2 + 2NaOH NaCl + NaOCl + H2 ประโยชน ฟอกเยอกระดาษ ฟอกเสนดาย ฟอกส ฆาเชอโรค 6. การผลตโซดาแอช โซดาแอช ชอ โซเดยมคารบอเนต สตร Na2CO3 สารตงตน หนปน CaCO3 นาแอมโมเนย (NH3) และเกลอแกง (NaCl)

การเตรยม กระบวนการโซลเวย CaCO3 ∆ CaO + CO2

CaO + H2O Ca2+ + 2OH-

NH3 + H2O + Na+ + Cl- + CO2 NaHCO3(s) + +4NH + Cl-

2NaHCO3(s) ∆ Na2CO3(s) + H2O + CO2

+4NH + Cl- + Ca2+ + 2OH- CaCl2(s) + H2O + NH3

ผลพลอยได CaCl2 เปนภาระในการกาจด ผลเสย - ใชนามาก นาทงรอนมผลกระทบกระเทอนตอสตวนา - ปลอย NH3(g) สอากาศ


7. อตสาหกรรมปย ปย คอ สารทใสลงในดนเพอใหปลดปลอยธาตอาหารแกพช เชน N P K เพอชวยใหพชเจรญเตบโต งอกงามดและใหผลผลตสงขน ม 2 ประเภท คอ ปยอนทรยและปยเคม (ปยวทยาศาสตร) ปยเคม ม 2 ประเภท 1. ปยเดยว (แมปย) เปนสารประกอบทมธาตอาหารของพชหนงหรอสองธาตเปนองคประกอบ และมปรมาณธาตอาหารของพชคงท เชน ปยยเรย ปยแอมโมเนยมซลเฟต ปยโพแทสเซยมไนเตรต ปยซบเปอร-ฟอสเฟต 2. ปยผสม เปนปยผสมจากปยหลายชนด เพอใหปยผสมไดมสดสวนของธาตอาหาร N, P และ K ตามตองการ เชน ปยสตร 18 : 18 : 18 ประกอบดวย N, P และ K อยางละ 18 สวน และเตมตวสารอก 46 สวนครบ 100 สวน

ประเภทปย ชอปย สตร สมการของปฏกรยาเคม ปยแอมโมเนยมซลเฟต (ปยนาตาลหรอปยขาว)

(NH4)2SO4

2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4

ปยไนโตรเจน

ปยยเรย (ปยคารบาไบด) CO(NH2)2 2NH3(g) + CO2(g) NH2CO2NH4(aq) NH2CO2NH4(aq) NH2CONH2 (aq) + H2O(l)

ปยฟอสเฟต ปยซบเปอรฟอสเฟต Ca(H2PO4)2 CaF2 ⋅ 3Ca3(PO4)2 + 10H2SO4 6H3PO4 + 10CaSO4 + 2HF

หนฟอสเฟต CaF2

⋅ 3Ca3(PO4)2 + 14H2PO4 10 Ca(H2PO4)2 + 2HF

ปยโพแทสเซยมซลเฟต

K2SO4 K2SO4

⋅ 2MgSO4 + 4KCl 2MgCl2 + 3 K2SO4 แรแลงไบไนต

ปยโพแทส

ปยโพแทสเซยมไนเตรต

KNO3

KCl + NaNO3 NaCl + KNO3


แบบทดสอบ 1. การถลงแรในขอใดทลาดบขนตอนการถลงดงตอไปน ก. ยางแร ข. รดวซแรทยางแลวดวย CO ในเตาถลง ค. โซเดยมคารบอเนตรวมตวกบสารปนเปอนตางๆ ในเตาถลงกลายเปนกากตะกอนลอยอยบนฝงโลหะ

เหลว ง. ไขโลหะเหลวออกจากเตาลงเบาเหลกเพอหลอเปนแทง 1) แรสฟาเลอไรต 2) แรแคสซเทอรไรต *3) แรสตบไนต 4) แรเซอรคอน 2. ขอใดผด 1) แกสมเทนเปนสารตงตนชนดหนงทใชในการเตรยมปยแอมโมเนยมซลเฟตและปยยเรย 2) ขนตอนหนงในการถลงแร คอ การใชตวรดวซ เชน คารบอนในถานหนเปลยนโลหะในสนแรใหเปนโลหะ

อสระกอนทาใหบรสทธตอไป *3) การผลตเซอรโคเนยมใชสารละลายผสมของกรดไฮโดรฟลออรกและกรดซลฟวรกสกดเซอรโคเนยมออก

จากสนแรเซอรคอนกอน 4) เรเดยมบรสทธไดจากการแยกสลายสารประกอบเรเดยมแฮไลดดวยไฟฟาโดยใชปรอทเปนขวไฟฟา 3. ขอความทเกยวของกบการถลงแรดบกขอใดถกตอง ก. เตมถานโคกเพอใหเกด CO ซงเปนตวออกซไดส ข. มแกส CO2 เกดขน ค. เตมหนปนเพอรดวซ SiO2 ซงเปนสารปนเปอน ง. เลขออกซเดชนของดบกในแรแคสซเทอรไรตเปลยนไป 4 หนวย 1) ก. และ ข. *2) ข. และ ง. 3) ก., ข. และ ค. 4) ข., ค. และ ง. 4. พจารณาสมการแสดงปฏกรยาตอไปน ก. 2NaOH(aq) + Cl2(g) NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H2O(l) ข. 2KMnO4(s) + 16HCl(aq) 2KCl(aq) + 2MnCl2(aq) + 8H2O(l) + 5Cl2(g) ค. Na2CO3(aq) + Cl2(g) NaOCl(aq) + NaCl(aq) + CO2(g) สารฟอกขาวไฮโปคลอไรดเตรยมไดจากปฏกรยาในขอใด 1) ก. และ ข. *2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ก., ข. และ ค.


5. การผลตโซเดยมไฮดรอกไซดในอตสาหกรรม โดยการผานสารละลายโซเดยมคลอไรดอมตวเขาไปในเซลล อเลกโทรไลตตลอดเวลา โดยมเยอแลกเปลยนไอออนกนกลาง

กาหนด Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq) E° = +1.36 V 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) E° = -0.83 V พจารณาขอความตอไปน ก. เกดแกสคลอรนทขวแอโนด ข. เกดแกสไฮโดรเจนทขวแคโทด ค. ไดไฮดรอกไซดไอออนทขวแคโทด ขอใดถกตอง 1) ก. และ ข. 2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. *4) ก., ข. และ ค.

Documents

อะตอมและตารางธาตุCHEMISTRY)_O... · วิทยาศาสตร เคม ี (96)_____ โครงการแบรนด ซัมเมอร