ธาตุและสารประกอบ

มนุษย์พยายามศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับลักษณะโครงสร้างของสารมาเป็นเวลานานจนในที่สุด จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้เสนอแนวคิดว่า ถ้าแบ่งสารชิ้นใดชิ้นหนึ่งเป็นหน่วยย่อยที่สุด โดยแต่ละชิ้นยังคงสมบัติเติมของสารนั้นไว้เรียกหน่วยย่อยที่สุดว่า อะตอม

ถ้านำสสารชิ้นใดมาศึกษาสมบัติของแต่ละอะตอมแล้วปรากฏว่าเป็นอะตอมชนิดเดียวกันเรียกสสารชิ้นนั้นว่า ธาตุ

1. ธาตุ คือ สารประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกันไม่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงให้กลายเป็นอนุภาคที่ย่อยกว่านี้ด้วยวิธีการทางเคมี เช่น เหล็ก ทองแดง เป็นต้น

2. สัญลักษณ์ของธาตุ เนื่องจากธาตุมีอยู่หลายชนิด จอห์น ดอลตัน จึงเสนอให้มีการใช้รูปภาพเป็นสัญลักษณ์แทนชื่อธาตุ

ในปี พ.ศ. 2361 นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ จาคอบ เบอร์ซีเลียส (Jacob Berzlius) เห็นว่าได้มีการค้นพบธาตุใหม่ ๆ เป็นจำนวนมาก การใช้รูปภาพไม่สะดวก จึงเสนอให้ใช้ตัวอักษรแทนชื่อธาตุ เพื่อให้สะดวกและมีความเป็นสากลมากขึ้น ควรใช้อักษรตัวต้นในภาษาอังกฤษหรือละตินเป็นสัญลักษณ์แทนอะตอมของธาตุ เพื่อไม่ให้สัญลักษณ์ซ้ำกันให้ใช้อักษรตัวรองหรือตัวถัดไปควบกับอักษรตัวต้นโดยเขียนตัวพิมพ์ใหญ่สำหรับอักษรตัวต้น และใช้อักษรตัวเล็กสำหรับตัวรอง

ตารางแสดงชื่อธาตุและสัญลักษณ์ของธาตุบางชนิด

ชื่อธาตุ	ชื่อในภาษาอังกฤษ	ชื่อในภาษาละติน	สัญลักษณ์
เหล็ก ตะกั่ว ทองแดง เงิน ดีบุก ปรอท อลูมิเนียม ทองคำ สังกะสี พลวง สารหนู แมงกานีส โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ออกซิเจน คลอรีน กำมะถัน ฟอสฟอรัส ไอโอดีน	Lron Lead Copper Silver Tin Mercury Aluminium Gold Zinc Antimony Aresnic Manganesw Sodium Potassium Calcium Carbon Nitrogen Oxygen Hydrogen Chlorine Sulphur Phosphorus Iodine	Ferrum Plumbum Cuprum Argentum Stannum Hydragyrum - Aurum - - - - Natrium Kalium - - - - - - - - -	Fe Pb Cu Ag Sn Hg Al Au Zn Sb As Mn Na K Ca C N O H Cl S P I

ธาตุและสารประกอบจัดเป็นสารเนื้อเดียว ซึ่งหมายถึงสารที่ประกอบด้วยธาตุเพียงชนิดเดียว สองชนิด หรือมากกว่าสองชนิดขึ้นไปผสมกันอย่างกลมกลืน จนมองเห็นเป็นเนื้อเดียวกันตลอด

ธาตุ คือ สารชนิดเดียวที่ไม่สามารถแยกหรือสลายออกไปเป็นสารอื่นได้ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ตามแหล่งที่มา ได้แก่ ธาตุที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติมีอยู่ 92 ธาตุ และธาตุที่นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ขึ้นในห้องทดลองอีกหลายธาตุ แต่เมื่อแบ่งธาตุตามสถานะสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

1. โลหะ

โลหะมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ยกเว้นปรอทชนิดเดียวที่มีสถานะเป็นของเหลว

2. อโลหะ

อโลหะเป็นธาตุที่เป็นได้ทั้ง 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ดังแสดงในตารางธาตุ ธาตุอโลหะจะมีสมบัติตรงข้ามกับโลหะคือ เปราะ มีจุดเดือดต่ำและไม่นำไฟฟ้า มีทั้งหมด 21 ธาตุ ในจำนวน 21 ธาตุนี้มีเพียง 9 ธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิปกติ ส่วนที่เหลืออีก 12 ธาตุมีสถานะเป็นแก๊ส

3. กึ่งโลหะ

กึ่งโลหะ หมายถึง ธาตุที่มีสมบัติกึ่งโลหะและอโลหะ เช่น ธาตุซิลิคอน มีลักษณะคล้ายของแข็งมีสีเงินวาว แต่เปราะง่ายคล้ายธาตุอโลหะ มีจุดเดือดสูงถึง 3,265 องศาเซลเซียส และนำไฟฟ้าได้เล็กน้อย

ในภาวะปกติ ธาตุบางชนิดดำรงอยู่สถานะของแข็ง บางชนิดเป็นของเหลว และบางชนิดเป็นแก๊ส เราแบ่งธาตุทั้งหมดออกได้เป็นสามพวกใหญ่ ๆ คือ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ ตัวอย่าง โลหะ และอโลหะที่เราพอรู้จักกันคือ

โลหะ

อโลหะ

ทองคำ (ของแข็ง)

เงิน (ของแข็ง)

เหล็ก (ของแข็ง)

ปรอท (ของแข็ง)

ตะกั่ว (ของแข็ง)

ดีบุก (ของแข็ง)

สังกะสี (ของแข็ง)

อลูมิเนียม (ของแข็ง)

โซเดียม (ของแข็ง)

แมกนีเซียม (ของแข็ง)

ไฮโดรเจน (แก๊ส)

ไนโตรเจน (แก๊ส)

ออกซิเจน (แก๊ส)

คลอรีน (แก๊ส)

โบรมีน (ของเหลว)

ไอโอดีน (ของแข็ง)

กำมะถัน (ของแข็ง)

อาร์กอน (แก๊ส)

คาร์บอน (ของแข็ง)

ฮีเลียม (แก๊ส)

การที่เราจำแนกธาตุทั้งหลายออกเป็นโลหะกับอโลหะ ก็เนื่องจากธาตุต่าง ๆ แม้จะมีสมบัติเฉพาะตัวแตกต่างกัน แต่ก็มีสมบัติบางประการเหมือนกันหรือคล้ายกัน พอจะแยกออกได้เป็น 2 พวก คือ โลหะกับ อโลหะ

สมบัติ	โลหะ	อโลหะ
1. สถานะ	เป็นของแข็งในสภาวะปกติ ยกเว้นปรอทซึ่งเป็นของเหลว ไม่มีโลหะที่เป็นแก๊สในภาวะปกติ	มีอยู่ได้ทั้ง 3 สถานะ ธาตุที่เป็นแก๊สในภาวะปกติเป็น อโลหะทั้งสิ้น อโลหะที่เป็นของเหลวคือ โบรมีน ที่เป็นของแข็งได้แก่ คาร์บอน กำมะถัน ฟอสฟอรัส ฯลฯ
2. ความมันวาว	มีวาวโลหะ ขัดขึ้นเงาได้	ส่วนมากไม่มีวาวโลหะ ยกเว้น แกรไฟต์ (ผลึกคาร์บอน) เกล็ด ไอโอดีน (ผลึกไอโอดีน)
สมบัติ	โลหะ	อโลหะ
3. การนำไฟฟ้าและ นำความร้อน	นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี เช่น สาย ๆ ไฟฟ้ามักทำด้วยทองแดง	นำไฟฟ้าและนำความร้อนไม่ได้ยกเว้นแกรไฟต์ นำไฟฟ้าได้ดี
4. ความเหนียว	ส่วนมากเหนียว ดึงยืดเป็นเส้นลวดหรือตีเป็นแผ่น บาง ๆ ได้	อโลหะที่เป็นของแข็ง มีเปราะดึกยืดออกเป็นเส้นลวดหรือตีเป็นแผ่นบาง ๆ ไม่ได้
5. ความหนาแน่นหรือ ถ.พ.	ส่วนมากมีความหนาแน่น หรือ ถ.พ.สูง	มีความหนาแน่น หรือ ถ.พ.ต่ำ
6. จุดเดือดและจุดหลอมเหลว	ส่วนมากสูงเช่น เหล็ก มีจุดหลอดเหลว 1,536 ⁰C ยกเว้นปรอท ซึ่งมีจุดหลอดเหลวต่ำเพียง –39 ⁰C	ส่วนมากต่ำโดยเฉพาะพวก อโลหะที่เป็นแก๊ส เช่น ออกซิเจน มีจุดเดือด – 183 ⁰Cจุดเยือกแข็ง (จุดหลอดเหลว)-219 ⁰Cกำมะถันมีจุดหลอดเหลว 113⁰C จุดเดือด 444 ⁰C เป็นต้น
7. การเกิดเสียงเมื่อเคาะ	มีเสียงดังกังวาน	ไม่มีเสียงดังกังวาน

ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุที่สามารถปล่อยรังสีที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี ส่วนปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี

รังสีที่แผ่ออกมาจากสารกัมมันตรังสี อาจเป็นรังสีแอลฟา บีตา หรือแกมมา ซึ่งมีสมบัติต่าง ๆ กันดังนี้

รังสีแอลฟา ให้สัญลักษณ์เป็น ความสามารถทะลุทะลวงได้ต่ำ เพียงแผ่นกระดาษหนา แผ่นโลหะที่มีความหนาเท่ากับแผ่นอะลูมิเนียมบาง ๆ

รังสีบีตา มีสัญลักษณ์เป็น มีความสามารถทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีแอลฟา 100 เท่า สามารถทะลุอะลูมิเนียมที่มีความหนา 1 เซนติเมตร หรืออากาศที่มีความหนาประมาณ 1 สามารถป้องกันการทะลุทะลวงของรังสีบีตาได้

รังสีแกมมา มีสัญลักษณ์เป็น มีสมบัติเหมือนกันกับรังสรเอกซ์ (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูง) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับแสง มีกำลังทะลุทะลวงได้มากกว่า รังสีบีตา 100 เท่า

ประโยชน์บางประการของสารกัมมันตรังสี

1. คาร์บอน- 14 ประโยชน์ ช่วยหาอายุของโบราณวัตถุ

2. โคบอลท์-60 ประโยชน์ รักษาโรคมะเร็ง

3. ทองคำ-198 ประโยชน์ วินิจฉัยตับ

4. ไอโอดีน-125 ประโยชน์ หาปริมาณเลือด

5. ไอโอดีน-131 ประโยชน์ วินิจฉัยอวัยวะ

6. ฟอสฟอรัส–32 ประโยชน์ รักษาโรคมะเร็ง

7. โพแทสเซียม–40 ประโยชน์ หาอายุหิน

8. ยูเรเนียม–235 ประโยชน์ ให้พลังงาน

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม เช่น การใช้ถนอมอาหาร วิเคราะห์ดิน เพื่อ

จำแนกพื้นที่เพาะปลุกให้เหมาะสมกับชนิดของพืช ศึกษาเกี่ยวกับการผลิตไข่ และน้ำนมสัตว์ ช่วยกำจัดแมลงและการกลายพันธุ์ของพืช

1. การใช้รังสีรังสีที่นำมาใช้ถนอมอาหาร คือ รังสีแกมมา ซึ่งเป็นรังสีที่มีกำลังทะลุทะลวงสูงเป็น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้จากธาตุกัมมันตรังสี เช่น โคบอลต์- 60 เนื่องจากรังสีมีกำลังทะลุทะลวงสูง หามใช้ปริมาณรังสีขนาดพอเหมาะจะสามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์ รวมทั้งเอนไซม์ในอาหารด้วย และไม่มีผลกระทบต่อผู้บริโภคโดยไม่มีพิษตกค้าง

ผลผลิตทางการเกษตรที่นำไปอาบรังสี ได้แก่ หัวหอมเล็ก หัวหอมใหญ่ แอปเปิล มันฝรั่ง ผลไม้หลายชนิด ขนาดของรังสีที่ใช้อาบ มีหน่วย เรียกว่า แรด์ (rad) หรือ เกร์ย โดยกำหนดว่า

1 แรด์ เท่ากับพลังงาน 100 เฮิร์ต ที่ถ่ายโอนให้กับวัตถุ 1 กรัม

100 แรด์ เท่ากับ 1 เกรย์

1000 เกรย์ เท่ากับ 1 กิโลเกรย์

ผลจากการนำผลิตผลเกษตรไปฉายรังสีหรืออาบรังสี แสดงในตารางต่อไปนี้

ผลของการฉายรังสีที่ขนาดของรังสีขนาดรังสีต่าง ๆ

ขนาดของรังสีหรือโดส

(กิโลเกรย์)

ประโยชน์หรือโทษ

0.05 - 0.15

0.15 - 0.75

0.25 - 0.50

2.0 - 3.00

มากว่า 3.00

ยับยั้งการงอกของมันฝรั่ง มันเทศ เผือก หอมหัวใหญ่ กระเทียม ขิง และแครอท

ใช้เป็นวิธีกำจัดแมลงที่ติดไปกับผักและผลไม้

ชะลอการสุกหรือการเสื่อมสภาพของผลไม้บางชนิด

ควบคุมการเจริญเติบโตของโรคหลังการเก็บเกี่ยว

และชะลอการสุกของผลไม้บางชนิด

เกิดอาการผิดปกติที่เนื้อผลไม้ (เช่น เนื้อผลไม้อ่อนนุ่ม และมีกลิ่นแปลกปลอม)

เทคโนโลยีการใช้รังสีในการถนอมรักษาอาหารและผลผลิตทางการเกษตร มีประโยชน์นานับประการ เช่น ยับยั้งการงอก ควบคุมแมลงศัตรูพืช เช่น แมลงวันทอง ชะลอการสุกของผลไม้ การกำจัดโรค การยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ แต่วิธีการใช้รังสีค่อนข้างซับซ้อน และการลงทุนในขั้นแรกค่อนข้างสูง

การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรม

ใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตรวจสอบรอยเชื่อมของโลหะ การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ การจัดความหนาของกระดาษ การวัดปริมาณซัลเฟอร์ในปิโตรเลียม เป็นต้น

การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี

และสำคัญของส่วนที่ถูกกัมมันตภาพรังสีต่อการดำรงชีวิต ผู้ที่จะนำกัมมันตภาพรังสีไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าในการแพทย์ ทางการเกษตร ทางอุตสาหกรรม ตลอดจนค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ จะต้องมีความรู้ทางด้านกัมมันตรังสี เป็นอย่างดี รู้จักวิธีใช้ที่ปลอดภัย และวิธีป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีเหล่านั้นด้วย

ประโยชน์บางประการของธาตุและสารประกอบของธาตุ

ธาตุและสารประกอบของธาตุบางธาตุ มีประโยชน์ดังนี้

ธาตุและสรประกอบ	ประโยชน์
ลิเทียม (Li)	- เกลือของลิเทียมนำไปใช้รักษาโรคบางชนิด
โซเดียม (Na)	- นำไปใช้เป็นเซลล์เชื้อเพลิง - โซเดียมเหลวเป็นตัวนำความร้อนที่ดี ใช้เป็นตัวทำความเย็น ในปฏิกรณ์ปรมาณู
สารประกอบโซเดียม	- โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ใช้ปรุงอาหาร ถนอมอาหาร - โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ใช้ทำสบู่ - โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO₃) ใช้ทำโซดาซักผ้า เติมลงไป ในสารซักฟอก และใช้โรงงานอุตสาหกรรมแก้วและกระดาษ
สารประกอบโพแทสเซียม	- เกลือของโพแทสเซียมร้อยละ 90 ใช้ทำปุ๋ย - โพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) ใช้เป็นเกลือไอโอไดด์ ป้องกัน โรคคอพอก - โพแทสเซียมคาร์บอเนต (K₂CO₃) ใช้ทำแก้ว - โพแทสเซียมไนเตรต (KNO₃) ใช้ทำดอกไม้เพลิง ดินปืน - โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ใช้ทำสบู่
แมกนีเซียม (Mg)	- ใช้เป็นโลหะเจือกับอะลูมิเนียม มีสมบัติความหนาแน่นต่ำ ใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องบิน - ใช้ทำหลอดไฟถ่ายรูป - ใช้ทำแสงวอบแวบ
สารประกอบแมกนีเซียม	- แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ [Mg(OH₂) ]หรือ นมของแมกนีเซียม ใช้ลดกรดในกระเพาะอาหาร ใช้เป็นยาระบาย และ ใช้เป็นส่วนผสมของยาสีฟัน - ออกไซด์ของแมกนีเซียม (MgO) ใช้ทำเตาอิฐและทำปุ๋ย
สารประกอบเรเดียม	- เป็นสารกัมมันตรังสี ใช้ในการวินิจฉัยโรคและใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์
ฟลูออรีน (F)	- ฟลูออโรคาร์บอน ใช้เป็นสารทำความเย็นในเครื่องทำความเย็น (ตู้เย็น, เครื่องปรับอากาศ) - โซเดียมฟลูออไรด์ ใช้ผสมในน้ำดื่ม ป้องกันฟันผุ
ธาตุและสารประกอบ	ประโยชน์
คลอรีน (Cl)	- ธาตุ ใช้ผสมในน้ำดื่ม เพื่อฆ่าจุลินทรีย์ ,ใช้ฟอกสีเยื่อไม้และผ้าฝ้าย
ไอโอดีน (I)	- ธาตุ ใช้ทำสารละลายไอโอดีนในแอลกอฮอล์ เช่น ทิงเจอร์ไอโอดีน ซึ่งใช้ป้องกันแผลเน่า - โพแทสเซียมไอโอไดด์ ใช้เติมลงไปในเกลือแกงเพื่อป้องกันโรคคอพอก

ลูกอม

วันพฤหัสบดีที่ 30 สิงหาคม พ.ศ. 2555

ธาตุและสารประกอบ 2

ปรอท

ธาตุกัมมันตรังสี

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม เช่น การใช้ถนอมอาหาร วิเคราะห์ดิน เพื่อ

ขนาดของรังสีหรือโดส

การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรม

การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี

ประโยชน์

ทิงเจอร์ไอโอดีน ซึ่งใช้ป้องกันแผลเน่า

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น