ตารางธาตุ ใช้หลักเกณฑ์อะไรสำหรับการจัดเรียงธาตุแต่ละชนิดลงในตาราง

ตารางธาตุ (Periodic Table)

ตารางธาตุ เป็นตารางที่แสดงธาตุที่ได้รับการค้นพบแล้ว ทั้งธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นมา

ตารางธาตุ (Periodic Table) คือการจัดเรียงธาตุเคมี (Chemical Element) ในรูปแบบของตารางตามโครงสร้างและคุณสมบัติของธาตุที่คล้ายคลึงกัน หรือที่เรียกว่า “กฎพีริออดิก” (Periodic Law) เพื่อเป็นประโยชน์ในการใช้งานและง่ายต่อการศึกษา ซึ่งการจัดเรียงธาตุตามตารางธาตุยังสามารถช่วยอธิบายความสัมพันธ์ของสมบัติธาตุต่างๆ รวมถึงการทำนาย หรือคาดการณ์ ถึงคุณสมบัติทางเคมี และพฤติกรรมของธาตุ ที่ยังไม่ถูกค้นพบ หรือได้รับการสังเคราะห์ขึ้นใหม่อีกด้วย

ธาตุ (Element) คือ โครงสร้างพื้นฐานของสสาร เป็นสารบริสุทธิ์ที่ไม่สามารถแยกย่อยได้อีกด้วยกระบวนการทางเคมี ธาตุเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่า “อะตอม” (Atom) ซึ่งธาตุเป็นการรวมตัวกันของอะตอมชนิดเดียวกัน

ภายในอะตอมของธาตุแต่ละตัวนั้น ประกอบไปด้วยอนุภาคมูลฐานขนาดเล็ก ได้แก่ โปรตอน (Proton) ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นบวก อิเล็กตรอน (Electron) ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นลบ และนิวตรอน (Neutron) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกลาง ธาตุแต่ละตัวประกอบขึ้นจากอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ โดยมีจำนวนของอนุภาคภายในอะตอมเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติอันเป็นเอกลักษณ์และความแตกต่างของธาตุแต่ละตัวในธรรมชาติ

การค้นพบตารางธาตุ

ตารางธาตุถูกศึกษา ค้นคว้า และจัดทำขึ้นเป็นครั้งแรก โดยนักเคมี ชาวรัสเซีย ดมีตรี อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ (Dmitri Ivanovich Mendeleev) ในปี 1869 ผ่านการจัดเรียงธาตุแต่ละตัวตามโครงสร้างภายในอะตอม ซึ่งการจัดทำตารางธาตุดังกล่าว ดมีตรีสามารถคาดการณ์ถึงธาตุ หรือคุณสมบัติของธาตุตัวต่อไป ที่ยังไม่ถูกค้นพบได้อีกด้วย เช่น แกลเลียม (Gallium) ซึ่งดมีตรีคาดเดาคุณสมบัติของธาตุชนิดนี้ไว้ตั้งแต่ในปี 1871 ก่อนแกลเลียมถูกค้นพบภายหลังในอีก 4 ปีต่อมา (ในปี 1875)

ตารางธาตุ, การค้นพบตารางธาตุ
ดมีตรี อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ (Dmitri Ivanovich Mendeleev)

ขณะนั้น ตารางธาตุได้รับการยอมรับและถูกตีพิมพ์อย่างแพร่หลาย แต่บนตารางธาตุมีธาตุปรากฏอยู่เพียง 69 ชนิด ก่อนได้รับการค้นพบธาตุชนิดใหม่ภายหลัง ทำให้ตารางธาตุได้รับการพัฒนาและปรับปรุงให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ปัจจุบัน มีธาตุมากถึง 118 ธาตุ ที่ถูกค้นพบแล้ว ประกอบไปด้วย 98 ธาตุ จากในธรรมชาติและอีก 20 ธาตุที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ หรือในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยมนุษย์

การจัดธาตุในตารางธาตุ

ในตารางธาตุมาตรฐาน ธาตุแต่ละตัวถูกจัดเรียงจากซ้ายไปขวาและจากบนลงล่างตามเลขอะตอม (Atomic Number) หรือจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุ โดยตารางธาตุในปัจจุบันแบ่งธาตุทั้งหมดออกเป็น 18 หมู่ (Group) ตามแนวดิ่ง โดยธาตุที่มีสมบัติคล้ายกันจะถูกจัดจำแนกให้อยู่ในหมู่เดียวกัน จากการจัดเรียงเวเลนซ์อิเล็กตรอน (Valence Electron) หรือมีจำนวนอิเล็กตรอนในวงนอกสุดเท่ากัน ทั้ง 18 หมู่ในตารางธาตุมีสัญลักษณ์เป็นตัวเลขโรมันหรือเลขอารบิก จาก 1 ถึง 18 และตัวอักษร เช่น IA หรือ 1A

นอกจากนี้ ธาตุในบางหมู่ยังมีชื่อเรียกเฉพาะอีกด้วย เช่น ธาตุหมู่ IA มีชื่อเฉพาะว่า “โลหะแอลคาไล” (Alkali Metal) หรือธาตุหมู่ IIA ที่มีชื่อเฉพาะว่า “โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท” (Alkaline Earth) ธาตุหมู่ VIIA มีชื่อเฉพาะว่า “ฮาโลเจน” (Halogen) และธาตุหมู่ที่ VIIIA มักถูกเรียกว่า “ก๊าซเฉื่อย” (Inert Gas) เป็นต้น

ขณะที่อีก 7 คาบ (Period) ในแนวนอนเป็นตัวบ่งบอกจำนวนชั้นของอิเล็กตรอน (Electron Shell) โดยจำนวนของอิเล็กตรอนและโปรตอนของธาตุในคาบเดียวกันนี้ จะเพิ่มจำนวนขึ้นทีละหนึ่งชั้น พร้อมทั้งความเป็นโลหะที่ลดลงจากธาตุหมู่ทางด้านซ้ายไปยังด้านขวาของตารางธาตุ ในขณะที่อิเล็กตรอนจะถูกจัดเรียงในชั้นใหม่ เมื่อชั้นเดิมถูกจัดเรียงจนเต็ม ซึ่งคือการเริ่มต้นของคาบใหม่ในตารางธาตุ

การจัดเรียงเช่นนี้ ทำให้เกิดการวนซ้ำของธาตุที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ใกล้เคียงกันเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ เมื่อมีมวลมากขึ้น ธาตุส่วนใหญ่จะไม่สามารถคงความเสถียรไว้ได้ ทำให้ธาตุที่มีเลขอะตอมสูง มักมีโอกาสพบได้น้อยมากในธรรมชาติ

ตารางธาตุ

ในตารางธาตุยังมีการแบ่งกลุ่มของธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะอีกด้วย โดยมีการจำแนกออกเป็น 3 กลุ่ม คือ

  • ธาตุโลหะ (Metals) เป็นกลุ่มธาตุที่นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี อยู่ทางด้านซ้ายของตารางธาตุ หรือ หมู่ 1A
  • ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloids) เป็นกลุ่มธาตุที่นำไฟฟ้าได้ไม่ดีที่อุณหภูมิห้อง แต่จะนำได้ดีขึ้นเมื่อได้รับความร้อนมากขึ้น มีคุณสมบัติของทั้งธาตุในกลุ่มโลหะและธาตุอโลหะ อยู่บริเวณขั้นบันได
  • ธาตุอโลหะ (Nonmetals) เป็นกลุ่มธาตุที่ไม่นำทั้งไฟฟ้าและความร้อน อยู่ด้านขวาของตารางธาตุ

 ชื่อและสัญลักษณ์ของธาตุในตารางธาตุ

  • ตัวเลขบนมุมซ้ายด้านบน คือ จำนวนโปรตอนภายในอะตอมของธาตุหรือเลขอะตอม (Atomic Number)
  • สัญลักษณ์ตัวอักษรตรงกลาง คือ อักษรย่อของชื่อธาตุ (Abbreviation) ในหลายกรณีสัญลักษณ์ที่มีชื่อภาษาอังกฤษอย่างเช่น ฮีเลียม (Helium) จะใช้ “He” เป็นตัวแทนสัญลักษณ์ของธาตุ
  • ตัวเลขด้านล่าง คือ มวลอะตอม (Atomic Mass) หรือจำนวนโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสของธาตุนั้นๆ

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Duckster.com – https://www.ducksters.com/science/periodic_table.php

Thoughtco.com – https://www.thoughtco.com/periodic-table-for-kids-3955218

ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ – http://www.lesa.biz/earth/lithosphere/minerals/elements

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7175-2017-06-05-13-51-33


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ธาตุและสารประกอบ (Elements and Compounds)

copper sulfide, ธาตุและสารประกอบ

 

เรื่องแนะนำ

หนังปลานิลช่วยรักษาแผลไฟไหม้

หนังปลานิลช่วยรักษาแผลไฟไหม้ ผ้าพันแผลเป็นปัญหาสำหรับบรรดาสัตว์ เพราะหากพวกมันกินเข้าไป วัตถุแปลกปลอมสำหรับร่างกายนี้จะไปอุดตันในลำไส้  แต่ทีมสัตวแพทย์จาก UC Davis ร่วมกับกรมสัตว์ป่าและปลาของแคลิฟอร์เนีย พวกเขาพบทางเลือกใหม่ที่ดีกว่า ในการรักษาบาดแผลด้วย หนังปลานิล ในหลายประเทศ แพทย์สมัยใหม่ใช้หนังปลานิลรักษาบาดแผลไฟไหม้ให้แก่ผู้คน ความชุ่มชื้นจากหนังปลาจะช่วยให้กระบวนการถ่ายเทคอลลาเจนดีขึ้น บาดแผลจึงหายได้รวดเร็วขึ้นกว่าเดิม ซึ่งทีมสัตวแพทย์ได้ใช้วิธีการเดียวกันนี้รักษาบาดแผลไฟไหม้ให้แก่หมีสองตัวที่ได้รับบาดเจ็บจากเหตุไฟป่าในรัฐแคลิฟอร์เนีย เมื่อเดือนธันวาคมปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะแม่หมีตัวหนึ่งที่กำลังตั้งท้อง พวกเขาหวังว่าด้วยวิธีการรักษาใหม่นี้บาดแผลของมันจะหายทันก่อนที่มันจะให้กำเนิดลูก   อ่านเพิ่มเติม กัญชา : ความจริงที่คุณต้องรู้

การสืบพันธุ์ของพืชดอก : การปฏิสนธิของพืชดอก

การปฏิสนธิของพืชดอก (Fertilization) เป็นกระบวนการสร้างผลและเมล็ด ที่จะเจริญเป็นต้นใหม่ต่อไป เมื่อพืชดอกเจริญเติบโตเต็มที่ จะเริ่มผลิตดอกไม้เพื่อเป็นเซลล์สืบพันธุ์ในการขยายพันธุ์ต่อไป ภายในดอกจะมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเกสรตัวผู้สร้างเซลล์สืบพันธุ์ตัวผู้หรือละอองเรณูเก็บไว้ในอับละอองเรณู (Pollen) ส่วนเกสรตัวเมียจะมีรังไข่ ซึ่งภายในมีไข่ (Ovule) ทำหน้าที่เก็บเซลล์สืบพันธุ์ตัวเมียไว้ (เพิ่มเติม: โครงสร้างของดอกไม้) การปฏิสนธิของพืชดอก มีลำดับขั้นตอน ดังนี้ 1. การถ่ายละอองเรณู (Pollination) คือ กระบวนการที่ละอองเรณูไปตกลงบนยอดเกสรตัวเมีย อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ละอองเรณูปลิวไปตามแรงลมแล้วไปตกลงบนยอดเกสรตัวเมีย หรืออาจเกิดการที่ตัวกลางในการผสมเกสร เช่น แมลงผสมเกสรชนิดต่างๆ สัตว์ปีก หรือเกิดจากความตั้งใจของมนุษย์ การถ่ายละอองเรณูเกิดได้ 2 ลักษณะ คือ การถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกัน (Self Pollination) และการถ่ายละอองเรณูข้ามดอก (Cross Pollination) การถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกัน: การถ่ายละอองเรณูภายในต้นเดียวกัน เช่น การถ่าย ละอองเรณุในดอกกล้วยไม้ชนิดหนึ่งมีกลิ่นคล้ายผึ้งตัวเมีย ทำให้ผึ้งตัวผู้ มาดูดกินน้ำหวานและได้ถ่ายละอองเรณูให้ดอกอื่นๆ แต่ถ้าไม่มีผึ้งมา เกสรตัวผู้ก็อาจจะโค้งลงมา และมีการถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกันได้ การถ่ายละอองเรณูข้ามดอก: การถ่ายละอองเรณูข้ามต้นเป็นการถ่ายละออง เรณูจากพืชต้นหนึ่งไปยังอีกต้นหนึ่งที่ชนิดเดียวกัน ถ้าเป็นพืชต่างชนิดกันจะไม่ […]

ดวงอาทิตย์ของเราจะพบจุดจบอย่างเงียบๆ

เรื่อง ไมเคิล ฟิงเกิล ศิลปกรรม มาร์ก เอ. การ์ลิก ความที่ดวงอาทิตย์เป็นเพียงดาวมวลปานกลาง อีกราวห้าพันล้านปีข้างหน้า หลังจากเผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในตัวจนหมดสิ้น ผิวชั้นนอกของดวงอาทิตย์จะหลุดออก เหลือเพียง แกน ซึ่งในที่สุดจะอัดตัวจนกลายเป็นดาวแคระขาว (white dwarf) หรือซากดาวขนาดเท่าโลกเท่านั้น ขณะที่ดาวซึ่งใหญ่กว่าดวงอาทิตย์สิบเท่ามีความตายอันน่าตื่นเต้นกว่านั้นมาก ผิวดาวชั้นนอกจะกลายเป็นซูเปอร์โนวาระเบิดออกสู่อวกาศ และเป็นหนึ่งในวัตถุที่สว่างเจิดจ้าที่สุด ในเอกภพอยู่ราวสองสัปดาห์ ในเวลาเดียวกัน แกนที่เหลือจะถูกแรงโน้มถ่วงบีบอัดลงเป็นดาวนิวตรอนทรงกลมเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 กิโลเมตรที่หมุนติ้ว ชิ้นส่วนดาวนิวตรอนขนาดเท่านํ้าตาลก้อนจะหนักถึงหนึ่งพันล้านตันบนโลก ความโน้มถ่วงของดาวนิวตรอนนั้นรุนแรงมาก ถึงขนาดที่ว่า ถ้าคุณทิ้งขนมมาร์ชแมลโลว์ลงไปสักชิ้น ขนมที่ตกถึงพื้นจะ สร้างพลังงานเท่ากับระเบิดปรมาณูหนึ่งลูกทีเดียว แต่นั่นยังเทียบไม่ได้เลยกับฉากสุดท้ายของดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 20 เท่าขึ้นไป ต่อให้คุณทิ้งระเบิดปรมาณูความรุนแรงระดับเดียวกับที่ทิ้งใส่เมืองฮิโระชิมะทุก ๆ หนึ่ง มิลลิวินาทีไปจนสิ้นอายุเอกภพ ก็ยังได้พลังงานไม่เท่ากับ ที่ถูกปลดปล่อยในชั่วขณะสุดท้ายที่ดาวยักษ์สักดวงยุบตัว เพราะแกนดาวจะยุบ อุณหภูมิพุ่งขึ้นถึง 55,000 ล้านองศาเซลเซียส แรงกดดันของความโน้มถ่วงนั้นไม่มีอะไรหยุดยั้งได้ เหล็กแต่ละก้อนที่ใหญ่กว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ถูกบีบอัดจนเป็นเม็ดทรายยิบย่อยในพริบตา อะตอมแตกสลาย เป็นอิเล็กตรอน โปรตรอน และนิวตรอน ซึ่งถูกบดละเอียด ลงไปอีกเป็นควาร์ก เลปตอน และกลูออน แล้วป่นเล็กลง […]