1. วิวัฒนาการของการสร้างตารางธาตุ

ในปี พ.ศ. 2360 โยฮันน์ โวล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Debereiner) นักเคมีคนแรก ที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3 ธาตุ ตามมวลอะตอม เรียกว่า ชุดสาม (Triads) พบว่า

เช่น

Na มีมวลอะตอม 23.0 เป็นธาตุกลางระหว่าง Li และ K ซึ่งมีมวลอะตอม 6.0 และ 39.1 ตามลำดับ แต่ไม่สามารถใช้กับบางธาตุได้

หลักชุดสามของ เดอเบอไรเนอร์ จึงไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา

พ.ศ. 2407 จอห์น นิวแลนด์ (John Newlands) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เสนอ กฎการจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ (กฎออกเตต) ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก พบว่า

เช่น

ถ้าธาตุที่ 1 คือ Li ธาตุที่ 8 จะเป็น Na

ดังนี้

การจัดเรียงนี้สามารถใช้ได้ถึง Ca เท่านั้น กฎนี้ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดมวลอะตอมจึงเกี่ยวกับสมบัติที่คล้ายคลึงกัน ทำให้ไม่เป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา

ปี พ.ศ. 2412 ยูลิอุส โลทาร์ ไมเออร์ (Julius Lothar Meyer) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน และดิมิทรี เมนเดเลเอฟ (Dimitri Mendeleev) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย เสนอว่า ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก จะพบว่า

การจัดเรียงของเมนเดเลเอฟ ไม่ได้เรียงตามมวลอะตอมอย่างเดียว แต่นำสมบัติที่คล้ายกันของธาตุมาพิจารณาด้วย และเว้นช่องว่างสำหรับธาตุที่ยังไม่ค้นพบ

เช่น

ในช่วงเวลานั้นยังไม่มีการค้นพบธาตุ ให้ชื่อว่า เอคา-ซิลิคอน

ซึ่งต่อมาได้ค้นพบเจอร์เมเนียม (Ge) ซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับที่ทำนายไว้ แต่เมนเดเลเอฟไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดจึงจัดเรียงตามมวลอะตอม

ปี พ.ศ. 2456 เฮนรี โมสลีย์ (Henry Moseley) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เสนอให้จัดเรียงธาตุตามเลขอะตอม เนื่องจากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุมีความสัมพันธ์กับประจุบวกในนิวเคลียสหรือเลขอะตอมมากกว่ามวลอะตอม ซึ่ง

ในการแสดงเลขหมู่ของตารางธาตุ มี 2 ระบบที่แตกต่างกัน คือ

1. ระบบที่กำหนดหมู่ด้วยเลขโรมันและกำกับด้วยตัวอักษร A และ B 
2. ระบบที่กำหนดโดยสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) ซึ่งกำหนดหมู่ของธาตุด้วยตัวเลขอารบิกทั้งหมด ตั้งแต่หมู่ 1 ถึง 18

ดังรูป

ธาตุที่อยู่ในแนวตั้งเดียวกันเรียกว่า หมู่ (Group) และธาตุที่อยู่ในแนวนอนเดียวกัน เรียกว่า คาบ (Period)

รูปตารางธาตุในปัจจุบัน

2. กลุ่มของธาตุในตารางธาตุ

การแบ่งธาตุตามสมบัติความเป็นโลหะ

สามารถแบ่งได้ 3 กลุ่ม คือ

1. ธาตุโลหะ (Metal) ธาตุที่นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี
2. ธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) ธาตุที่นำไฟฟ้าได้ไม่ดีที่อุณหภูมิห้อง แต่จะนำได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
3. ธาตุอโลหะ (Nonmetal) ธาตุที่ไม่นำไฟฟ้า

การแบ่งธาตุตามการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล s p d และ f ที่มีพลังงานสูงสุดและมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่

แบ่งเป็น 4 กลุ่ม คือ (แสดงดังรูป)

1. ธาตุกลุ่ม s (หมู่ IA และ IIA หรือ หมู่ 1 และ 2)
2. ธาตุกลุ่ม p (หมู่ IIIA ถึง VIIIA หรือ หมู่ 13 ถึง 18 ยกเว้น He)
3. ธาตุกลุ่ม d (หมู่ IB ถึง VIIIB หรือ หมู่ 3 ถึง 12)
4. ธาตุกลุ่ม f (กลุ่มธาตุที่อยู่ด้านล่างของตารางธาตุ ที่แยกมาจากหมู่ที่ IIIB คาบ 6 และ 7 หรือเรียกว่า Lanthanide Series และ Actinide Series)

รูปตำแหน่งธาตุตามระดับพลังงาน

เอกสารอ้างอิง

1. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ, 2562, เคมี เล่ม 1, ศูนย์หนังสือแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ.