3.4 พันธะโลหะ

3.4.1 การเกิดพันธะโลหะ 

    พันธะโลหะ (Metallic bonding) เป็นพันธะภายในโลหะซึ่งเกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนย้าย อิเล็กตรอน อิสระระหว่างแลตทิซของอะตอมโลหะดังนั้นพันธะโลหะจึงอาจเปรียบได้กับเกลือที่หลอมเหลวอะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนพิเศษเฉพาะในวงโคจรชั้นนอกของมันเทียบกับคาบ(period)หรือระดับพลังงานของพวกมัน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนย้ายเหล่านี้เปรียบได้กับทะเลอิเล็กตรอน(Sea of Electrons) ล้อมรอบแลตทิชขนาดใหญ่ของไอออนบวกพันธะโลหะเทียบได้กับพันธะโควาเลนต์ที่เป็น นอน-โพลาร์ ที่จะไม่มีในธาตุโลหะบริสุทธ์ หรือมีน้อยมากในโลหะผสม ความแตกต่างอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างอะตอม ซึ่งมีส่วนในปฏิกิริยาพันธะ และอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาจะเคลื่อนย้ายข้ามระหว่างโครงสร้างผลึกของโลหะ พันธะโลหะเขียนสูตรทางเคมีไม่ได้ เพราะไม่ทราบจำนวนอะตอมที่แท้จริง อาจจะมีเป็นล้านๆ อะตอมก็ได้ 

                                                                                                                            แบบจำลองทะเลอะตอม

3.4.1 สมบัติของโลหะ

    1.เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดี เพราะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปได้ง่ายทั่วทั้งก้อนของโลหะ   แต่โลหะนำไฟฟ้าได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น   เนื่องจากไอออนบวกมีการสั่นสะเทือนด้วยความถี่และช่วงกว้างที่สูงขึ้นทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไม่สะดวก

    2.โลหะนำความร้อนได้ดี  เพราะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้   โดยอิเล็กตรอนซึ่งอยู่ตรงตำแหน่งที่มีอุณหภูมิสูง  จะมีพลังงานจลน์สูง และอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์สูงจะเคลื่อนที่ไปยังส่วนอื่นของโลหะจึงสามารถถ่ายเทความร้อนให้แก่ส่วนอื่น ๆ ของแท่งโลหะที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้

    3.โลหะตีแผ่เป็นแผ่นหรือดึงออกเป็นเส้นได้   เพราะไอออนบวกแต่ละไอออนอยู่ในสภาพเหมือนกันๆ กัน   และได้รับแรงดึงดูดจากประจุลบเท่ากันทั้งแท่งโลหะ ไอออนบวกจึงเลื่อนไถลผ่านกันได้โดยไม่หลุดจากกัน   เพราะมีกลุ่มของอิเล็กตรอนทำหน้าที่คอยยึดไอออนบวกเหล่านี้ไว้

    4.โลหะมีผิวเป็นมันวาว   เพราะกลุ่มของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้โดยอิสระจะรับและกระจายแสงออกมา   จึงทำให้โลหะสามารถสะท้อนแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้

    5.โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง  เพราะพันธะในโลหะ   เป็นพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างวาเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดในด้อนโลหะกับไอออนบวกจึงเป็นพันธะที่แข็งแรงมาก

                                                                                                           การเลื่อนไถลของอะตอมโลหะเมื่อถูกแรงกระทำ

3.3 พันธะโคเวเลนต์

3.3.1 การเกิดพันธะโคเวเลนต์

พันธะโคเวเลนต์ เกิดจากการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน ซึ่งอาจจะใช้ร่วมกันเพียง 1 คู่ หรือมากกว่า 1 คู่ก็ได้

        -   อิเล็กตรอนคู่ที่อะตอมทั้งสองใช้ร่วมกันเรียกว่า “อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ”

        -   อะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่าอะตอมคู่ร่วมพันธะ

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะเดี่ยวเช่น ในโมเลกุลของไฮโดรเจน 

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะคู่เช่น ในโมเลกุลของออกซิเจน  

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะสามเช่น ในโมเลกุลของไนโตรเจน   

จากการศึกษาสารโคเวเลนต์จะพบว่า ธาตุที่จะสร้างพันธะโคเวเลนต์ส่วนมากเป็นธาตุอโลหะกับอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากโลหะมีพลังงานไอออไนเซชันค่อนข้างสูง จึงเสียอิเล็กตรอนได้ยาก เมื่ออโลหะรวมกันเป็นโมเลกุลจึงไม่มีอะตอมใดเสียอิเล็กตรอน มีแต่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ อย่างไรก็ตามโลหะบางชนิดก็สามารถเกิดพันธะโคเวเลนต์กับอโลหะได้ เช่น Be เกิดเป็นสารโคเวเลนต์คือ BeCl₂เป็นต้น

 

3.3.2 สูตรโมเลกุลและชื่อของสารโคเวเลนต์

การเรียกชื่อสารโคดวดลนต์ มีหลักการดังนี้

1. ถ้าประกอบด้วยธาตุชนิดเดียว เรียกชื่อตามธาตุนั้นโดยระบุสถานะด้วย ซึ่งส่วนใหญ่มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง 
2. ถ้าประกอบด้วยธาตุ 2 ชนิด เรียกตามลำดับที่ปรากฏในสูตรโมเลกุลโดยเปลี่ยนพยางค์หลังเป็นเสียง ไ-ด์ (-ide) และระบุจำนวนอะตอมธาตุองค์ประกอบในโมเลกุลด้วยคำในภาษากรีกตามตาราง

3.3.3 ความยาวพันธะและพลังงานพันธะของสารโคเวเลนต์ 

ตารางแสดงความยาวพันธะบางพันธะ

กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเกิดโมเลกุล

3.3.4 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ 

มี 5 ลักษณะดังนี้ 

3.3.5 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์

ถ้ามีการกระจายของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอตอมทั้งสองเท่ากัน เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ส่วนสารโคดวดลนต์ที่เกิดจากอะตอมต่างชนิดกันและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกันจะมีการกระจายตัวของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอะตอมไม่เท่ากัน  เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว 

δ+ แทนประจุไฟฟ้าค่อนข้างบวกในอะตอม δ- แทนประจุไฟฟ้าค่อนข้างลบในอะตอม

ขั้วของพันธะทำให้โมเลกุลอะตอมคู่ที่ประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกันเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ส่วนถ้าประกอบด้วยธาตุต่างชนิดกันเป็นโมเลกุลมีขั้ว 

ตัวอย่างแสดงรูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว

3.3.6 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลและสมบัติของสารโคเวเลนต์

ที่อุณหภูมิห้อง สารโคเวเลนต์แต่ละชนิดอาจอยู่ในสถานะที่ แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลหรือแรงแวนเดอร์วาลส์ 

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเกี่ยวข้องกับขนาดโมเลกุลและสภาพขั้วของโมเลกุล ซึ่งจะกล่าวถึง  3 ชนิด ได้แก่ 

1. แรงแผ่กระจายลอนดอน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้วหรืออะตอมแก๊สโมเลกุลเป็นแรงอ่อนๆ โดยแรงจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของโมเลกุล 
2. แรงระหว่างขั้ว เกิดจากสภาพขั้วโมเลกุลโดยโมเลกุลที่อยู่ใกล้กันจะหันส่วนของโมเลกุลที่มีขั้วตรงข้ามกันเข้าหากันเกิดเป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าจากสภาพขั้ว โดยทั่วไปแรงนี้จะเพิ่มขึ้นตามสภาพขั้วของโมเลกุลที่มีขนาดใกล้เคียงกัน 
3. พันธะไฮโดรเจน 

3.3.7 สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย

สารที่มีพันธะโคเวเลนต์เชื่อมต่อกันเป็นโครงร่างตาข่ายเรียกว่า สารโคเวเลนต์โครงร่างข่าย ทำให้สารบางชนิดเป็นอัญรูป

ตัวอย่างโครงสร้างผลึก

3.2 พันธะไอออนิก

 3.2.1 การเกิดพันธะไอออนิก

 พันธะไอออนิก

    พันธะไอออนิก(Ionic bond) คือ แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดในสาร โดยที่อะตอมของธาตุที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ ให้เวเลนต์อิเล็กตรอนแก่อะตอมของธาตุที่มีค่าพลังงานไอออนไนเซชันสูง กลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ เมื่อไอออนทั้งสองเข้ามาอยู่ใกล้กันจะเกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าที่แข็งแรงระหว่างประจุไฟฟ้าตรงข้ามเหล่านั้น ทำให้ไอออนทั้งสองยึดเหนี่ยวกันด้วย พันธะเคมีที่เรียกว่า “พันธะไอออนิก”

    ตัวอย่างเช่นโครงสร้างของผลึกโซเดียมคลอไรด์เป็นของแข็ง รูปลูกบาศก์ ใสไม่มีสีในผลึก มีโซเดียมไอออนสลับกับคลอไรด์ไอออน เป็นแถว ๆ ทั้งสามมิติ มีลักษณะคล้ายตาข่าย โดยที่แตละไอออนจะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 6 ไอออน ดังรูป 2 รูป ข้างล่างดังนี้

 

    เนื่องจากโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ และอโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูง ดังนั้นพันธะไอออนิกจึงเกิดระหว่างธาตุโลหะ และอโลหะได้ดี กล่าวคือ อะตอมของโลหะให้เวเลนต์อิเล็กตรอนกับอะตอมของอโลหะ แล้วเกิดไอออนบวกของโลหะ และไอออนลบของอโลหะ ไอออนทั้งสองจะส่งแรงดึงดูดระหว่างประจุบวกและลบ เกิดเป็นพันธะไอออนิก

    และการที่โลหะให้เวเลนต์อิเล็กตรอนแก่อโลหะ เพื่อปรับให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเป็นแปด แบบก๊าซเฉื่อย ส่วนอโลหะรับเวเลนต์อิเล็กตรอนมานั้นก็เพื่อปรับตัวเองให้เสถียรแบบก๊าซเฉื่อยเช่นกัน ไอออนบวกกับไอออนลบจึงดึงดูดกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าเกิดเป็นสารประกอบไอออนิก (Ionic compound) ดังนี้

การเกิดสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) จากโซเดียม (Na) และ คลอรีน (Cl)

3.2.2 สูตรเคมีและชื่อของสารประกอบไอออนิก

การเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก ใช้หลักดังนี้

    1. เขียนไอออนบวกของโลหะหรือกลุ่มไอออนบวกไว้ข้างหน้า ตามด้วยไอออนลบของอโลหะหรือกลุ่มไอออนลบ

    2. ไอออนบวกและไอออนลบ จะรวมกันในอัตราส่วนที่ทำให้ผลรวมของประจุเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงต้องหาตัวเลขมาคูณกับจำนวนประจุบนไอออนบวกและไอออนลบให้มีจำนวนเท่ากัน แล้วใส่ตัวเลขเหล่านั้นไว้ที่มุมขวาล่างของแต่ละไอออน ซึ่งทำได้โดยใช้จำนวนประจุบนไอออนบวกและไอออนลบคูณไขว้กัน

    3. ถ้ากลุ่มไอออนบวกหรือไอออนลบมีมากกว่า 1 กลุ่ม ให้ใส่วงเล็บ ( ) และใส่จำนวนกลุ่มไว้ที่มุมล่างขวาล่าง

การอ่านชื่อสารประกอบไอออนิก

    1. สารประกอบธาตุคู่ ถ้าสารประกอบเกิดจาก ธาตุโลหะที่มีไอออนได้ชนิดเดียวรวมกับอโลหะ ให้อ่านชื่อโลหะที่เป็นไอออนบวก แล้วตามด้วยชื่อธาตุอโลหะที่เป็นไอออนลบ โดยเปลี่ยนเสียงพยางค์ท้ายเป็น ไอด์ (ide) เช่น

อออซิเจน เปลี่ยนเป็น ออกไซด์ (oxide)	ไฮโดรเจน เปลี่ยนเป็น ไฮไดรด์ (hydride)
คลอรีน เปลี่ยนเป็น คลอไรด์ (chloride)	ไอโอดีน เปลี่ยนเป็น ไอโอไดด์ (iodide)

ตัวอย่างการอ่านชื่อสารประกอบไอออนิกธาตุคู่

NaCl อ่านว่า โซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloridr)	CaI2 อ่านว่า แคลเซียมไอโอไดด์ (Calcium iodide)
KBr อ่านว่า โพแทสเซียมโบรไมด์ (Potascium bromide)	CaCl2 อ่านว่า แคลเซียมคลอไรด์ (Calcium chloride)

    ถ้าสารประกอบที่เกิดจากธาตุโลหะเดีนวกันที่มีไอออนได้หลายชนิด รวมตัวกับอโลหะ ให้อ่านชื่อโลหะที่เป็นไอออนบวกแล้วตามด้วยค่าประจุของไอออนของโลหะโดยวงเล็บเป็นเลขโรมัน แล้วตามด้วยอโลหะที่เป็นไอออนลบ โดยเปลี่ยนเสียงพยางค์ท้ายเป็น ไอด์ (ide) เช่น Fe เกิดไอออนได้ 2 ชนิดคือ Fe 2+ และ Fe 3+ และCu เกิดอิออนได้ 2 ชนิดคือ Cu + และ Cu 2+ สารประกอบที่เกิดขึ้นและการอ่านชื่อ ดังนี้

FeCl2 อ่านว่า ไอร์ออน (II) คลอไรด์ ( Iron (II) chloride )	CuS อ่านว่า คอปเปอร์ (I) ซัลไฟด์ ( Cupper (I) sunfide )
FeCl3 อ่านว่า ไอร์ออน (III) คลอไรด์ ( Iron (III) chloride )	Cu2S อ่านว่า คอปเปอร์ (II) ซัลไฟด์ ( Copper (II) sunfide )

    

    2. สารประกอบธาตุสามหรือมากกว่า ถ้าสารประกอบเกิดจากไอออนบวกของโลหะ หรือกลุ่มไอออนบวกรวมตัวกับกลุ่มไอออนลบ ให้อ่านชื่อไอออนบวกของโลหะหรือชื่อกลุ่มไอออนบวก แล้วตามด้วยกลุ่มไอออนลบ เช่น

CaCO3 อ่านว่า แคลเซียมคาร์บอนเนต (Calcium carbonat)	KNO3 อ่านว่า โพแทสเซียมไนเตรต (Potascium nitrae)
Ba(OH)2 อ่านว่า แบเรียมไฮดรอกไซด์ (Barium hydroxide)	(NH4)3PO4 อ่านว่า แอมโมเนียมฟอสเฟต (Ammomium pospate)

3.1 สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต

 

สูตรโครงสร้างแบบจุด

   สูตรโครงสร้างแบบจุด เป็นการเขียนเฉพาะอิเล็กตรอนในชั้นพลังงานนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ โดยใช้จุดแทนอิเล็กตรอน 1 ตัว และใช้จุด 2 จุดแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะหรือเส้น (-) ก็ได้ เราอาจเรียกโครงสร้างแบบจุดนี้ว่า “โครงสร้างลิวอิส” (Lewis Structure)

หลักการเขียนโครงสร้างแบบจุด

1.ให้เขียนอะตอมทั้งหมด โดยให้อะตอมที่เกิดพันธะอยู่ใกล้กัน

2.หาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมด

3.ใส่จุดแทนเวเลนซ์อิเล็กตรอนรอบอะตอมเป็นคู่ๆ โดยจัดให้แต่ละอะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนล้อมรอบครบ 8 ตัว (ยกเว้น He = 2 , Be = 4 , B = 6)

4.ในกรณีที่ใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนจนหมดแล้ว แต่อะตอมมีอิเล็กตรอนไม่ครบ 8 ตัว นั้นหมายถึงว่า อาจมีพันธะคู่หรือพันธะสามเกิดขึ้น

5.กรณีที่มีอะตอม 3 ตัว อะตอมที่อยู่ตรงกลาง คือ อะตอมที่มีค่าอิเล็กโทเนกาติวิตีต่ำ

กฎออกเตต (Octet rule)

    จากการศึกษาเกี่ยวกับธาตุเฉื่อยเช่น He, Ne, Ar, Kr พบว่าเป็นธาตุที่จัดอยู่ในประเภทโมเลกุลอะตอมเดียวทุกสถานะ คือใน 1 โมเลกุลของธาตุเฉื่อยจะมีเพียง 1 อะตอมทั้งสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซในธรรมชาติเกือบจะไม่พบสารประกอบของธาตุเฉื่อยเลย
แสดงว่าธาตุเฉื่อยเป็นธาตุที่เสถียรมาก ดังนั้นธาตุต่างๆ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8จึงพยายามปรับตัวให้มีโครงสร้างแบบธาตุเฉื่อย เช่น การรวมตัวกันเป็นโมเลกุลหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ส่วนไฮโดรเจนจะพยายามปรับตัวให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 เหมือนธาตุ He

ข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต

         ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่าอะตอมของธาตุต่าง ๆ มักจะรวมตัวกันเป็นสารประกอบเพื่อให้เป็นไปตามกฎออกเตต ซึ่งจะทำให้สารประกอบนั้นอยู่ในสภาพที่เสถียรเช่น H2O, PCl3, NH3, CO2 แต่อย่างไรก็ตามเมื่อมีการศึกษาให้กว้างขวางออกไป ก็พบว่าสารประกอบบางชนิดมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่เป็นไปตามกฎออกเตต บางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8 และบางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนมากกว่า 8 ซึ่งสารต่างๆ เหล่านี้แม้ว่าจะไม่เป็นไปตามกฎออกเตต แต่ก็อยู่ในภาวะที่ไม่เสถึยร จัดว่าเป็นข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต ซึ่งสรุปได้ดังนี้

1.พวกที่ไม่ครบออกเตต

    ได้แก่สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2 ของตารางธาตุ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 4 เช่น4Be และ 5B

4Be = 2 , 2 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2

5B = 2 , 3 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 3

ธาตุ Be และ B เมื่อเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ทั่ว ๆ ไปจะไม่ครบออกเตต

2.พวกที่เกินกฎออกเตต

    ตามทฤษฎีสารประกอบของธาตุที่อยู่ในคาบที่ 3ของตารางธาตุเป็นต้นไป สารมารถสร้างพันธะแล้วทำให้อิเล็กตรอนเกิน 8 ได้ (ตามกฎการจัดอิเล็กตรอน 2n2 ในคาบที่ 3 สามารถมีอิเล็กตรอนได้เต็มที่ถึง 18 อิเล็กตรอน) นอกจากสารประกอบที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตตดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีสารประกอบอื่น ๆ อีกบางชนิดซึ่งไม่เป็นไปตามกฎออกเตต เช่น ออกไซด์บางตัวของธาตุไนโตรเจน ( NO และ NO2 )และออกไซด์ของคลอรีน (ClO2) เป็นต้น ธาตุเหล่านี้ (N และ Cl) สามารถมีอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ หรืออิเล็กตรอนเดี่ยว (Unpaired electron) ซึ่งทำให้แสดงสมบัติเป็น paramagnetic ได้

สารประกอบอื่นๆ สามารถตรวจสอบว่าเป็นไปตามกฎออกเตตหรือไม่ ทำได้โดยนับอิเล็กตรอนจากอะตอมกลางดังนี้

- นับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมกลางของธาตุนั้นๆ
- นับจำนวนแขนที่เกิดกับอะตอมกลาง
- นับประจุลบของไอออนนั้นๆ

2.7 การนำธาตุไปใช้ประโยน์และผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต

 2.7.1 ประโยชน์ของธาตุ 

ธาตุโลหะ นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี นิยมนำมาทำเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า

ธาตุกึ่งโลหะ มีสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะและอโลหะ นำไฟฟ้าได้ไม่ดี นิยมนำมาทำเป็นสารกึ่งตัวนำ ซึ่งมีสมบัติในการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวนเพื่อใช้เป็นวัสดุทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ธาตุหมู่ 18 หรือ VIIA เป็นธาตุเฉื่อยต่อการเกิดปฏิกิริยาจึงนำมาใช้ประโยชน์ตามสมบัติของแก๊สมีสกุล

ธาตุที่มีไอโซโทปกัมมันตรังสี สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายดังที่กล่าวไปในหัวข้อ 2.6.6 แม้ธาตุอยู่ในกลุ่มเดียวกันจะมีสมบัติคล้ายกัน แต่ธาตุทุกชนิดยังมีสมบัติต่างกัน ดังนั้นการนำไปใช้ประโยชน์จึงมีความจำเพาะต่างกัน 

2.7.2 ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม 

    ธาตุบางชนิดส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม เช่น เมื่อตะกั่วเข้าสู่ร่างกายจะทำให้มีอาการอ่อนเพลีย ปวดท้อง ท้องอืด เบื่ออาหาร ปวดกล้ามเนื้อ ปวดกระดูกและข้อ ความดันโลหิตสูง โลหิตจาง ความจำเสื่อม ภูมิต้านทานลดลงและขัดขวางการทำงานของเอนไซม์ในร่างกาย 

    ธาตุบางชนิดแม้ไม่ได้มีสมบัติเป็นพิษร้ายแรงแต่การนำมาใช้ไม่ถูกวิธีก็ส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินได้เช่นกัน

2.6 ธาตุกัมมันตรังสี

 2.6.1 กัมมันตภาพรังสี    

    เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีเพราะนิวเคลียสมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียรจึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีแอลฟา(α) บีตา(β) และแกมมา(γ)

สมบัติของรังสีบางชนิด

2.6.2 การสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสี 

    การแผ่รังสีแอลฟา ส่วนใหญ่เกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 และมีจำนวนนิวตรอนต่อโปรตอนในจำนวนที่ไม่เหมาะสม 

    การแผ่รังสีบีตา เกิดกับนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอนมาก นิวตรอนในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน โดยจะออกมาในรูปของรังสีบีตาและนิวเคลียสใหม่จะมีเลขอะตอมเพิ่มมาอีก 1 โดยที่เลขมวลยังเท่าเดิม

    การแผ่รังสีแกมมา เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมาก หรือไอโซโทปที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตา แต่นิวเคลียสที่เกิดใหม่ยังไม่เสถียรเพราะมีพลังงานสูงจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสให้มีพลังงานต่ำลงโดยปล่อยออกมาในรูปรังสีแกมมา

2.6.3 อันตรายจากไอโซโทปกัมมันตรังสี

กิจวัตรต่างๆในชีวิตประจำวันของมนุษย์มีโอกาสได้รับรังสีจากไอโซโทปรังสีเข้าสู่ร่ากายอยู่แล้ว นอกจากนี้ยังได้รับรังสีคอสมิกอีกด้วย โดยรังสีต่างๆเหล่านี้มีแหล่งกำเนิดมาจากธรรมชาตินอกจากนั้นบางอย่างก็เป็นรังสีที่มนุษย์เป็นผู้สร้างขึ้นมา เช่น รังสีจากเครื่องเอกซ์เรย์

    ปริมาณรังสีที่มนุษย์ได้รับโดยประมาณในแต่ละวัน 

รังสีคอสมิก  12%

เครื่องมือแพทย์  17%

อากาศ  40%

อาหารและเครื่องดื่ม  15% 

หินและดิน  15%

อื่นๆ  1%

    สำหรับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับรังสีจะต้องแสดงสัญลักษณ์รังสีลงบนฉลากของภาชนะหรือเครื่องมือรวมทั้งบริเวณใกล้เคียง เพื่อให้ผู้พบเห็นระมัดระวัง

สัญลักษณ์รังสี

สัญลักษณ์รังสีแบบใหม่

2.6.4 ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

    ครึ่งชีวิต ใช้สัญลักษณ์ t1/2 หมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีสลายตัวจนเหลือครึ่งนึของปริมาณเดิม

ตัวอย่างการหาครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี

2.6.5 ปฏิกิริยานิวเคลียร์

    ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสี อาจเกิดจากการแตกตัวหรือการรวมตัวของนิวเคลียสอะตอมที่มีขนาดใหญ่และเล็กกว่าได้ไอโซโทปใหม่หรือนิวเคลียสของธาตุใหม่ 

ตัวอย่างการเขียนสัญลักษณ์ปฏิกิริยานิวเคลียร์

6 3Li

+

2 1H

→

4 2He

+

?

    ปฏิกิริยาที่นิวเคลียสของไอโซโทปของธาตุหนักแตกออกเป็นไอโซโทปธาตุที่เบากว่า เรียกว่า ฟิชชัน และถ้าเกิดฟิชชันต่อไปเรื่อยๆก็จะเรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ และในกรณีที่ไอโซโทปธาตุเบารวมตัวกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิมมากเรียกว่า ฟิวชัน

2.6.6 เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารกัมมันตรังสี

ด้านธรณีวิทยา  ใช้ C-14 หาอายุวัตถุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ

ด้านการแพทย์ ใช้ศึกษาความผิดปกติของอวัยวะต่างๆในร่างกาย เช่น ให้คนไข้ดื่มสารละลาย I-131 เพื่อดูความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ ใช้ I-132 ดูสภาพสมอง ฉีด Na-24 เพื่อตรวจดูระบบไหลเวียนของเลือด

ด้านเกษตรกรรม ใช้ติดตามระยะเวลาการหมุนเวียนแร่ธาตุในพืชหรือจำนวนแร่ธาตุที่พืชสะสมไว้ที่ใบ

ด้านอุสาหกรรม ใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีกับงานหลายอย่าง เช่น ใช้ตรวจหารอยตำหนิหรือรอยรั่วของท่อขนส่งของเหลว ใช้ทำให้อัญมณีสวย ใช้ในการเก็บถนอมอาหาร ฯลฯ