หน่วยการเรียนรู้ที่ 3

3.1 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

สมบัติของสารประกอบตามคาบ

 จากการศึกษาสมบัติต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุ  เช่น  ขนาดอะตอม  พลังงานไอออไนเซชัน  และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี  จะพบว่าสมบัติเหล่านี้มีแนวโน้มเปลี่ยนแปลงจากซ้ายไปขวาในแต่ละคาบ  หรือจากบนลงล่างในแต่ละหมู่ค่อนข้างสม่ำเสมอ  สมบัติเกี่ยวกับจุดหลอมเหลว  จุดเดือด  และความเป็นกรด–เบสของสารประกอบคลอไรด์และออกไซด์ ดังตารางต่อไปนี้

 ตารางแสดงสมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2

สารประกอบคลอไรด์ของ ธาตุคาบ ที่ 2 สมบัติ	LiCl	BeCl2	BCl3	CCl4	NCl3	Cl2O	ClF
จุดหลอมเหลว (OC)	605	405	-107.3	-23	-40	-20	-154
จุดเดือด (OC)	1350-1360	520	12.5	76.8	71	3.8	-101
ความเป็นกรด–เบส ของสารละลาย	กลาง	กรด	กรด	ไม่ละลายน้ำ	ไม่ละลายน้ำ	กรด	กรด

 ตารางแสดงสมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 3

สารประกอบคลอไรด์ของธาตุคาบ ที่ 3 สมบัติ	NaCl	MgCl2	AlCl3	SiCl4	PCl3	SCl2	Cl2***
จุดหลอมเหลว (oC)	801	714	190*	-70	-112	-78	-101
จุดเดือด (oC)	1465	1412	182.7**	57.57	75.5	59 (สลายตัว)	-34.6
ความเป็นกรด–เบส ของสารละลาย	กลาง	กลาง	กรด	กรด	กรด	กรด	กรด

*          ใช้ความดันทำให้หลอมเหลว

**       ระเหิดก่อนหลอมเหลวที่ความดัน 1 บรรยากาศ

***     ปรากฏอยู่ในรูปโมเลกุลของธาตุ

    จากตาราง เมื่อพิจารณาจุดหลอมเหลว–จุดเดือดของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3 สรุปได้ดังนี้

• 1.คลอไรด์ของโลหะ  มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง  เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก (ยกเว้น BeCl₂ เป็นสารประกอบโคเวเลนต์)

  
  

• 2.คลอไรด์ของอโลหะ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ  เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ที่โมเลกุลยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์

  
  

• 3.สารประกอบคลอไรด์ที่ละลายน้ำได้  พบว่าคลอไรด์ของโลหะมีสมบัติเป็นกลาง  (ยกเว้น BeCl₂ และ AlCl₃ เป็นกรด)  ส่วนสารละลายคลอไรด์ของอโลหะทุกชนิดมีสมบัติเป็นกรด

  
  
  
  

ข้อสังเกตสมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

    1.  แนวโน้มของจุดหลอมเหลวของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3  จะลดลงจากซ้ายไปขวา  นั่นคือคลอไรด์ของโลหะ (ซ้าย)  มีจุดหลอมเหลวสูงมาก เพราะเป็นสารประกอบไอออนิก  ส่วนคลอไรด์ของอโลหะ (ขวา)  จะมีจุดหลอมเหลวต่ำลง  เพราะเป็นสารประกอบโคเวเลนต์  ไม่นำไฟฟ้า

    2.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 3 BCl3 (คาบ 2)  มีสถานะเป็นแก๊ส  (สารโคเวเลนต์)  AlCl3 (คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง (สารไอออนิก)

    3.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 4 CCl4 (คาบ 2) SiCl4 (คาบ 3) เป็นของเหลว ไม่มีขั้ว จึงไม่ละลายน้ำ  มีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้า

    4.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 5 NCl3 เป็นของเหลว PCl3 เป็นของเหลว  ส่วน PCl5 เป็นของแข็ง

    5.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 6 Cl2O (คาบ 2) เป็นแก๊ส   , SCl2 (คาบ 3)  เป็นของเหลว เพราะมวลโมเลกุลมากขึ้น  แรงแวนเดอร์วาลส์แข็งแรงมากขึ้น

    6.  คลอไรด์ของธาตุหมู่ 7    เป็นแก๊สทั้งหมด

ข้อสังเกตสมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบที่ 2 และ 3

    1.  ออกไซด์ของอโลหะมีจุดหลอมเหลวต่ำ  มีสถานะเป็นแก๊ส  แต่ออกไซด์ของธาตุหมู่ 5 บางชนิด  เช่น N2O5 (คาบ 2)  , P4O10 (คาบ 3)  มีสถานะเป็นของแข็ง

    2.  สมบัติความเป็นกรด–เบส  เป็นไปตามออกไซด์ของโลหะหมูEIA–IIA (เบส)  ออกไซด์ของอโลหะ (กรด)  และออกไซด์ของกึ่งโลหะ Be และ Al มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส

    3.  ออกไซด์ของอโลหะละลายน้ำเป็นกรด  ยกเว้น  อกไซด์ของ H คือ H2O  เป็นกลาง

CO2(g)  +  H2O(l) H2CO3(aq)

SO2(g)  +  H2O(l) H2SO3(aq)

สำหรับ SiO2 ไม่ละลายน้ำ  แต่มีสมบัติเป็นกรด  โดยทำปฏิกิริยากับเบสได้ดังนี้

SiO2(s)  +  NaOH(aq) Na2SiO3(aq)  +  H2O(l)

    4.  ออกไซด์ของโลหะละลายน้ำเป็นเบส

Li2O(s)  +  H2O(l) 2 LiOH(aq)

Na2O(s)  +  H2O(l) 2 NaOH(aq)

    5.  ออกไซด์ที่ี่ไม่ละลายน้ำและมีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  (โดยสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ทั้งกับกรดหรือเบส)  คือ BeO  และ  Al2O3

BeO(s)  +  2 NaOH(aq)  +  H2O(l) (aq)  + 2 Na⁺(aq)

BeO(s)  +  2 HCl(aq) BeCl2(aq)  +  H2O(l)

Al2O3(s) + 2 NaOH(aq) + 3 H2O(l) 2 Na⁺(aq) + 2 (aq)

Al2O3(s)  +  6 HCl(aq) 2 AlCl3(aq)  +  3 H2O(l)

    6.  ออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำเลยคือ  BeO  ,  Al2O3 ,  SiO2

    7.  ออกไซด์ของอโลหะเป็นแก๊สหรือของเหลว  ยกเว้น  SiO2 ,  P4O10 ,  N2O5