ตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ

ในระหว่างปี พ.ศ. 2412 – 2413 (ค.ศ. 1269 – 1270) ยูลิอุส ไมเออร์ (Julius Meyer) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน และดิมิทรี เมนเดเลเอฟ (Dimitri Mendelejev) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้พบในเวลาใกล้เคียงกันว่าสมบัติต่าง ๆ ของธาตุมีส่วนสัมพันธ์กับมวลอะตอมของธาตุกล่าวคือ “ถ้าเรียงลำดับธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก จะพบว่าธาตุ ๆ ต่าง จะมีสมบัติคล้ายคลึงกันเป็นช่วง ๆ ” ซึ่งเมเดเลเอฟได้ตั้งเป็นกฎเรียกว่า “กฎพิริออดิก” หรือกฎตารางธาตุ (Periodic law) และพิมพ์เผยแพร่ในปี พ.ศ. 2412 ก่อนที่ไมเออร์จะพิมพ์เผยแพร่ครั้งหนึ่ง ดังนั้นเพื่อเป็นเกียรติแก่เมนเดเลเอฟ จึงเรียกตารางนี้ว่า “ตารางพีริออดิกของเมนเดเลเอฟ” หรือตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ (Mendelejev’ s periodic table)

เกณฑ์ที่สำคัญที่เมนเดเลเอฟใช้คือ จัดธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกันที่ปรากฏซ้ำกันเป็นช่วง ๆ ให้อยู่ในหมู่หรือในแนวตั้งเดียวกัน และพยายามเรียงลำดับมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก ในกรณีที่เรียงตามมวลอะตอมแล้วสมบัติของธาตุไม่สอดคล้องกัน ก็พยายามจัดให้เข้าหมู่โดยปล่อยให้ช่องว่างเว้นไว้ในตารางซึ่งเมนเดเลเอฟคิดว่า ช่องว่างเหล่านั้นน่าจะเป็นตำแหน่งของธาตุซึ่งยังไม่มีการค้นพบในขณะนั้น ในการจัดตารางธาตุนอกจากจะใช้มวลอะตอมแล้ว ยังใช้สมบัติทางเคมีและทางกายภาพของสารประกอบอื่น ๆ นอกเหนือจากสารประกอบคลอไรด์ และออกไซด์มาประกอบการพิจารณาด้วย

	หมู่ 1	หมู่ 2	หมู่ 3	หมู่ 4	หมู่ 5	หมู่ 6	หมู่ 7	หมู่ 8
1	H 1	–	–	–	–	–	–	–
2	Li 7	Be 9.4	B 11	C 12	N 14	O 16	F 19	–
3	Na 23	Mg 24	Al 27.3	Si 28	P 31	S 32	Cl 35.5	–
4	K 29	Ca 40	-44	Ti 48	V 51	Cr 52	Mn 55	Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 63
5	(Cu 63 )	Zn 65	-68	-72	As 75	Se 78	Br 80	–
6	Rb 85	Sr 87	? Yt 88	Zr 90	Nb 94	Mo 96	-100	Ru104 Rh104 Pd105 Ag 108
7	(Ag 108)	Cd 112	In 113	Sn 118	Sb 122	Te 125	1127	–
8	Cs 133	Ba 137	? Di 138	? Ce 140	–	–	–	–
9	–	–	–	–	–	–	–	–
10	–	–	? Er 178	? La 180	Ta 182	W 184	–	Os 195 Ir197
11	(Au 199)	Hg 200	Tl 204	Bi 208	Bi 208	–	–	Pt 198 Au 199
12	–	–	–	–	–	U 240	–	– – – –

รูปที่ 5.12 ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ

ช่องว่างที่เว้นไว้คือตำแหน่งของธาตุที่ยังไม่พบในสมัยนั้น เนื่องจากตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุ ทำให้เมนเดเลเอฟสามารถทำนายสมบัติของธาตุไว้ล่วงหน้าได้ด้วย โดยการศึกษาสมบัติเกี่ยวกับจุดหลอมเหลว จุดเดือด ความถ่วงจำเพาะ และความร้อนจำเพาะ รวมทั้งสมบัติเกี่ยวกับสารประกอบคลอไรด์ และออกไซด์

ตัวอย่างเช่น ธาตุที่อยู่ในช่องว่างใต้ Si เมนเดเลเอฟเรียกชื่อว่าธาตุเอคาซิลิคอน อีก 15 ปีต่อมาคือในปี พ.ศ. 2429 (ค.ศ. 1886) เคลเมนส์ วิงค์เลอร์ (Clemens Winkler) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันจึงได้พบธาตุนี้และเรียกชื่อว่า ธาตุเจอร์เมเนียม (Ge) นั่นเอง

ตารางที่ 5.13 เปรียบเทียบสมบัติของธาตุเอคาซิลิคอนกับเจอร์เมเนียมที่ทำนายและที่ค้นพบ

สมบัติ	เอคาซิลิคอนทำนายเมื่อ พ.ศ. 2414 (ค.ศ. 1871)	เจอร์เมเนียมพบเมื่อ พ.ศ.2429(ค.ศ.1886)
มวลอะตอม สีของธาตุ ความหนาแน่น (g/cm3) จุดหลอมเหลว (0C ) สูตรของออกไซด์ ความหนาแน่นของออกไซด์ (g/cm3) เมื่อผสมกับกรดไฮโดรคลอริก	72 เป็นโลหะสีเทา 5.5 สูง GeO2 4.7 ละลายได้เล็กน้อย	72.6 เป็นโลหะสีเทา 5.36 958 GeO2 4.70 ไม่ละลายที่25 0C

นอกจากธาตุเอคาซิลิคอนแล้ว ยังมีธาตุอื่นที่เมนเดเลเอฟ ได้เรียกชื่อไว้ล่วงหน้า เช่น

ธาตุที่อยู่ใต้ B เรียกว่า เอคาโบรอน

ธาตุที่อยู่ใต้ Al เรียกว่า เอคาอะลูมิเนียม

ซึ่งปัจจุบันก็คือธาตุ Se และ Ga ตามลำดับ

การจัดตารางธาตุของเมนเดเลเอฟนั้น ถ้ายึดหลักการเรียงตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามากอย่างเคร่งครัด จะทำให้ธาตุบางธาตุซึ่งมีสมบัติแตกต่างกันอยู่ในหมู่เดียวกัน ทำให้ต้องยกเว้นไม่เรียงตามมวลอะตอมบ้างแต่เมนเดเลเอฟก็ไม่สามารถให้เหตุผลได้ว่าเป็นเพราะเหตุใดจึงต้องเรียงลำดับธาตุเช่นนั้น เนื่องจากในขณะนั้นยังไม่มีความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมไม่มากพอ นักวิทยาศาสตร์ต่อ ๆ มาจึงสร้างแนวคิดใหม่ว่า ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่ควรขึ้นอยู่กับมวลอะตอม แต่ควรจะขึ้นอยู่กับสมบัติอื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับมวลอะตอม

credit:    http://www.rmutphysics.com