จะทดสอบโปรตีน (&alpha-amino acid) อย่างประหยัดและรวดเร็วได้อย่างไร

การทดสอบโปรตีน ( &alpha -amino acid) อาจทำได้หลายวิธี ซึ่งอาจเป็นวิธีทั่ว ๆ ไปหรือวิธีเฉพาะตัวก็ได้ สำหรับ บทความนี้จะทำเสนอการทดสอบโปรตีนทั่ว ๆ ไป เพียงวิธีเดียวคือ Ninhydrin Reaction เท่านั้น โดยมีปรัชญา หลักคือ ง่าย ประหยัด ปลอดภัย รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพยอมรับได้ และจะนำเสนอในรูปแบบการสอนที่ เรียกว่าวัฏจักรการเรียนรู้ (Learning Cycle) ซึ่งเป็นรูปแบบการสอนที่ ดร.คาร์พลัส (Karplus}1977) ได้ พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานทฤษฎีการเรียนรู้ของเพียเจต์ ซึ่งผู้เขียนเคยเสนอบทเรียนลักษณะนี้มาแล้วครั้งหนึ่งเมื่อ ไม่นานมานี้ (ยินดี สวนะคุณานนท์, 2537) โดยมีลำดับขั้นของการเรียนการสอนเป็น 3 ขั้น ดังนี้

ขั้นที่ 1 ขั้นสำรวจ (Exploration) เป็นขั้นที่ให้นักเรียนมีโอกาสค้นหาคำตอบด้วยการลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง 

ขั้นที่ 2 ขั้นพัฒนามโนมติ (Concept Formation) เป็นขั้นที่นักเรียนสรุปมโนมติจากผลการค้นคว้าในขั้นที่ 1 

ขั้นที่ 3 ขั้นนำไปใช้ (Application) เป็นขั้นของการขยายมโนมติที่พัฒนาขึ้นในขั้นที่ 2 หรือนำมโนมติที่พัฒนา ไปใช้ในสถานการณ์ใหม่

อุปกรณ์และสารเคมี 

- หลอดหยด 

- เตาไฟฟ้า (hot plate) หรือเครื่องเป่าผม 

- กระดาษกรองชิ้นเล็ก ๆ (อาจใช้กระดาษชำระแทนได้) 

- สารละลายกรดอะมิโนชนิดต่าง ๆ เช่น ไกลซีน อะลานีน ลิวซีน 

- สารอื่น ๆ ที่สนใจจะนำมาทดสอบ เช่น นมเปรี้ยว น้ำตาล สารละลาย วุ้น นมสด ฯลฯ 

- สารละลาย 1% Ninhydrin (เตรียมใหม่ ๆ) ซึ่งเตรียมได้โดยละลาย Ninhydrin 0.1 กรัม ในเอทานอล 10 cm3

ขั้นที่ 1 ขั้นสำรวจ (Exploration) 

1. ครูเริ่มต้นบทเรียนด้วยการถามนักเรียน 

นักเรียนคิดว่า ถ้าเราใช้สารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ มาทำปฏิกิริยากับโปรตีน หรือกรดอะมิโน จะให้ผลอย่างไรให้นักเรียนบันทึกผลการทำนาย 

2. ให้นักเรียนค้นหาคำตอบด้วยตนเองดังนี้ 

1) หยดสารละลายกรดอะมิโน ตัวอย่าง คือ ไกลซีน อะลานีน และลิวซีน อย่างละ 1 หยด ลงบนกระดาษ กรองให้ห่างกันพอที่จะไม่ซึมถึงกัน 

2) หยดสารละลาย Ninhydrin 1% จำนวน 1 หยดทับลงไปบนหยดของสารละลายแต่ละชนิดในข้อ 1 

3) นำกระดาษกรองนี้ไปทำให้ร้อนบนเตาไฟฟ้า หรือเป่าให้ร้อนด้วยเครื่องเป่าผมประมาณ 4-5 นาที 

4) สังเกต และบันทึกผล 

(หมายเหตุ : ผลที่สังเกตได้ในข้อ 4 ควรจะมีสีม่วง หรือม่วงแกมน้ำเงินปรากฏบนกระดาษกรองอย่าง ชัดเจน และสีนี้จะจางหายไปเมื่อทิ้งไว้นาน ๆ)

ขั้นที่ 2 ขั้นพัฒนามโนมติ (Concept Formation) 

นักเรียนนำผลที่ได้จากการทดลองในขั้นที่ 1 มาสรุปเป็นมโนมติเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างโปรตีน หรือกรด อะมิโน และสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ ได้ว่า 

1. ในสารละลายที่เป็นกลาง ไกลซีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ ให้สีม่วง 

2. ในสารละลายที่เป็นกลาง อะลานีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ให้มีสีม่วง 

3. ในสารละลายที่เป็นกลาง ลิวซีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ให้มีสีม่วง 

ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิกิริยาการให้สีของโปรตีน และกรดอะมิโนชนิดอื่น ๆ กับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ จากแบบเรียน หรือสื ่ออื่น ๆ เพื่อนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่า 

- โปรตีน หรือ -amino acid ในสารละลายที่เป็นกลางสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียม ใหม่ ๆ จะให้สีชมพู ม่วง หรือน้ำเงิน 

- ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายโปรตีน หรือ -amino acid กับ Ninhydrin ซึ่งเรียกว่า Ninhydrin reaction หรือ Ninhydrin Test นี้จัดเป็นปฏิกิริยาชนิดหนึ่งที่ใช้ทดสอบโปรตีนทั่ว ๆ ไป

ขั้นที่ 3 ขั้นนำไปใช้ (Application) 

1. ถามนักเรียนว่าสารต่อไปนี้มีโปรตีน หรือ -amino acid เป็นองค์ประกอบหรือไม่ เพราะเหตุใด 

- นมเปรี้ยว 

- นมสด 

- วุ้น 

- น้ำตาล 

ให้หาคำตอบโดยการทดลอง 

2. จากผลการทดลองในข้อ (1) นักเรียนจะสรุปผลว่าอย่างไร 

จากปฏิกิริยาการทดสอบโปรตีนที่นำเสนอนี้ท่านคงเห็นแล้วว่า ไม่ได้ใช้อุปกรณ์อะไรมากมาย แถมใช้สารเคมี เพียงอย่างละ 1 หยดเท่านั้นวิธีทำง่าย ผลที่ได้สามารถมองเห็นได้ชัดเจนในเวลาอันรวดเร็ว บทเรียนนี้สามารถ นำไปใช้ได้ทั้งในระดับมัธยมศึกษาและระดับวิทยาลัย 

นอกจากนี้แล้ว จะเห็นได้ว่าการนำเสนอบทเรียนนี้ก็แตกต่างจากการสอนปฏิบัติการทั่ว ๆ ไป คือ 

- บทเรียน มิได้เริ่มโดยการแนะนำนักเรียนว่า Ninhydrin reaction คืออะไร ดังเช่นในตำราเก่า ๆ ซึ่งวิธีการ เสนอเช่นนั้นเป็นการเสนอโดย ครูบอก นักเรียนรับทราบและเมื่อมีการปฏิบัติก็มักจะเป็นการปฏิบัติเพื่อ ยืนยันสิ่งที่ครูบอก และเมื่อครูออกข้อสอบก็มักจะถามให้นักเรียนตอบให้สิ่งที่ครูเคยบอก เพราะฉะนั้น นักเรียนมักจะไม่คิด แต่จะพยายามจำเพื่อจะได้ทำข้อสอบให้ได้ ตรงกันข้ามบทเรียนนี้เริ่มต้นด้วยปัญหา ครูถาม นักเรียนคิด และทำนายผลที่คาดว่าจะได้อาจถูกหรือผิด แต่ครูไม่เฉลย 

- บทเรียนนี้ นักเรียนค้นหาคำตอบด้วยตนเอง (ขั้นที่ 1) นักเรียนทดลอง ครูมีหน้าที่แนะนำ และให้ความ ช่วยเหลือ 

- บทเรียนนี้ นักเรียนสรุป พัฒนามโนมติด้วยตนเอง (ขั้นที่ 2) นักเรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเองครูเป็น ผู้ช่วยเหลือและต่อเติมให้สมบูรณ์ขึ้น 

- บทเรียนนี้ นักเรียนมีโอกาสขยายความรู้ที่พัฒนาขึ้นให้กว้างออกไป โดยการค้นหาด้วยตนเอง (ขั้นที่ 3) ครูไม่บอก นักเรียนคิดและแก้ปัญหาด้วยตนเอง (โดยอาศัยความรู้ที่พัฒนาขึ้นจากขั้นที่ 2) 

จากที่กล่าวทั้งหมดนี้ ท่านคิดว่าบทเรียนนี้ส่งเสริมให้นักเรียน คิดเป็น หรือคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical thinking) และเรียนรู้อย่างมีความหมาย (Meaningful Learning) หรือไม่ ถ้าท่านตอบว่าใช่ ผู้เขียนใคร่ขอ เชิญชวนให้ท่านที่เป็นผู้สอนวิทยาศาสตร์ให้ทดลองนำไปใช้ดู แล้วท่านจะติดใจ พร้อมทั้งอาจเกิดแนวคิดใหม่ๆ ที่จะพัฒนาบทเรียนเรื่องอื่น ๆ ในลักษณะที่ตรงตามปรัชญาต้น คือ ง่าย ประหยัด ปลอดภัย รวดเร็ว และมี ประสิทธิภาพยอมรับได้ 

เอนไซม์

เอนไซม์ คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ เป็นสารประกอบพวกโปรตีน สามารถลดพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา เอนไซม์ จะเร่งเฉพาะชนิดของปฏิกิริยา และชนิดของสารที่เข้าทำปฏิกิริยา

การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์

E เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์)

S เป็นสารตั้งต้นเรียกว่า สับสเตรต และ P เป็นสารผลิตภัณฑ์

E + S
--------------->
ES
--------------->
E + P

สารเชิงซ้อน

ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์

1. ชนิดของสารที่เอนไซม์ไปควบคุมปฏิกิริยา

2. ความเข้มข้นของสับสเตรดเปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

3. ความเข้มข้นของเอนไซม์เปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์

4. ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย ส่วนมากเอนไซม์จะทำงานได้ดีในช่วง pH เป็นเบสเล็กน้อย แต่อย่างไรก็ตามเอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาให้เกิดเร็วในช่วง pH ใดก็ขึ้นอยู่กับชนิดของสับสเตรตนั้น ๆ

5. อุณหภูมิ อุณหภูมิที่ 37 ํC เป็นอุณหภูมิที่เอนไซม์ส่วนใหญ่ทำงานได้ดี อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้การทำงานของเอนไซม์เสื่อมไป เพราะเอนไซม์เป็นโปรตีนเมื่ออุณหภูมิสูงเอนไซม์ถูกทำลายธรรมชาติไป

6. สารยับยั้งปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารบางชนิดเมื่อรวมตัวเอนไซม์จะทำให้เอนไซม์ทำงานช้าลงหรือหยุดทำงานได้

7. สารกระตุ้น เอนไซม์บางชนิดต้องการไอออนพวกอนินทรีย์เป็นตัวกระตุ้นจึงจะเกิดการทำงานและเกิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งได้

สมบัติทั่วไปของสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอน

1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิด จะประกอบด้วยธาตุ C และ H พันธะที่เกิดจาก C กับ C จะเป็นพันธะเดี่ยว (C - C), พันธะคู่ (C= C) หรือพันธะสาม (C = C) มีผลต่างของตัวอิเล็กโทรเนกาตีวิตีเป็นศูนย์ จึงเป็นพันธะไม่มีขั้วและพันธะที่เกิดจาก C กับ H มีผลต่างของค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมีค่าน้อยมาก จึงถือว่าเป็นพันธะไม่มีขั้ว ดังนั้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิดจัดเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์

โมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้วละลายน้ำได้โดยโมเลกุลของน้ำ จะหันขั้วที่มีอำนาจไฟฟ้าตรงกันข้าม เข้าดึงดูดกับโมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้วหรือไอออน น้ำที่ล้อมรอบจะมีจำนวนมากน้อยแค่ไหนขึ้นอยู่กับขนาด และประจุของโมเลกุลหรือไอออน

2. การเผาไหม้ การเผาไหม้ของสารใด ๆ คือ การที่สารชนิดหนึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจน แล้วคายพลังงานออกมา

ลักษณะสำคัญของการเผาไหม้ของสาร

1. สารที่เผาไหม้ได้ดี และคายพลังงานออกมามาก ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน
2. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดการเผาไหม้กับก๊าซ O₂ อย่างสมบูรณ์ จะให้ก๊าซ CO₂ และ H₂O พร้อมกับปล่อยความร้อนออกมาด้วย ดังสมการของการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนดังนี้
   C_xH_y + (x+y/4)O₂ ----> xCO₂ + y/2H₂O + พลังงาน
3. การเผาไหม้ของสารใดเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และการเผาไหม้ของสารทุกชนิดมีทั้งการสลายพันธะและสร้างพันธะใหม่ ด้วยเหตุนี้พลังงานที่ดูดเข้าไปทั้งหมดที่ใช้ในการสลายพันธะน้อยกว่าพลังงานที่เกิดจากการสร้างพันธะใหม่คายออกมา และเนื่องจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเผาไหม้ให้ความร้อนออกมามาก จึงใช้สารเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิง
4. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลเล็ก ๆ จะเผาไหม้กับ O₂ ได้ดีกว่าโมเลกุลใหญ่ เช่น CH₄ เผาไหม้กับ O₂ ได้ดีกว่า C₁₀H₂₂ เป็นต้น
5. ปัจจัยที่มีผลต่อการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
   1. ปริมาณก๊าซออกซิเจน ถ้ามีก๊าซออกซิเจนมากจะเกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่ไม่มีควันและเขม่า ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำและความร้อน แต่ถ้ามีก๊าซออกซิเจนน้อยจะเกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่มีควันและเขม่าให้ผงถ่าน ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ และความร้อน
   2. อัตราส่วนโดยอะตอมระหว่าง C กับ H ถ้าต่ำไม่มีควันเขม่า และถ้ามีค่าสูงจะมีควันเขม่ามาก ปริมาณควันเขม่า ? อัตราส่วนโดยอะตอมของ C กับ H

3. จุดเดือด และจุดหลอมเหลว จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่ำ เมื่อเทียบกับสารอื่น ๆ ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนพวกเดียวกัน จุดเดือด และจุดหลอมเหลวเปลี่ยนตามมวลโมเลกุล หรือจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เกิดขึ้น เช่น CH3CH3 มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงกว่า CH4

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่างชนิดที่มีคาร์บอนอะตอมเท่ากัน และคาร์บอนต่อกันเป็นโซ่ สายยาวเรียงลำดับจุดเดือดสูง ---> ต่ำ ดังนี้

แอลไคน์ > แอลเคน > แอลคีน

4. ความหนาแน่น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีความหนาแน่นต่ำ โดยทั่วไปความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ เช่น เพนเทน (C₅H₁₂) มีความหนาแน่น 0.626 g/cm³ ส่วนน้ำมีความหนาแน่น 1 g/cm³

5. สถานะ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนจะมีสถานะเป็นอย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุล หรือจำนวนคาร์บอนอะตอมเป็นเกณฑ์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนใดมีมวลโมเลกุลน้อย (จำนวนคาร์บอนอะตอมน้อย) จะมีแรงแวนเดอร์วาลส์ต่ำ โมเลกุลอยู่ห่างกัน จะมีสถานะเป็นก๊าซ ส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลมาก (จำนวนคาร์บอนอะตอมมาก) จะมีแรงแวนเดอร์วาลส์สูง โมเลกุลอยู่ใกล้ชิดกันทำให้สถานะเป็นของแข็ง

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีสถานะต่าง ๆ สรุปได้ดังนี้

1. ก๊าซ ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มี C₁ - C₄ เช่น CH₄, C₂H₆,C₂H₄
2. ของเหลว ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C₅ - C₁₇ เช่น C₆H₁₄, C₈H₁₈
3. ของแข็ง ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C₈ ขึ้นไป เช่น C₂₀H₄₂

6. การละลายน้ำ การที่สารใดละลายในอีกสารหนึ่งได้นั้น อนุภาคของตัวถูกทำลายจะต้องแทรกเข้าไปอยู่ระหว่างอนุภาคของตัวทำละลาย โดยเกิดแรงดึงดูดระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลาย แล้วผสมเป็นสารเนื้อเดียว Rule of Thumb "Like dissolved like" จากกฎนี้จะได้ว่า โมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้วจะละลายในโมเลกุลโคเวนเลนต์มีขั้ว โมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว จะละลายในโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว โมเลกุล โคเวเลนต์ใดที่ละลายน้ำได้ควรเป็นโมเลกุลมีขั้ว ส่วนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ละลายน้ำ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนลอลายได้ดีในตัวทำลายที่เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน คาร์บอนเตตระคลอไรด์ คลอโรฟรอม และไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ

โมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้วทุกชนิดละลายน้ำได้ และถ้าเป็นโคเวเลนต์มีขั้วที่มีสภาพขั้วแรงมากละลาย น้ำจะแตกเป็นไอออน เช่น HCI ส่วนโมเลกุลโคเวเลนต์ที่มีขั่วที่มีสภาพขั่วไม่แรงละลายน้ำได้ไม่แตกเป็นไอออน

กำจัด(ต้นเหตุ)ฝนกรดด้วยไฟฟ้า

ปัญหาสิ่งแวดล้อมเป็นปัญหาที่ทั่วโลกกำลังให้ความสนใจเป็นอย่างมากในขณะนี้ โรงไฟฟ้าและโรงงาน อุตสาหกรรมที่ใช้ถ่านหินและน้ำมันเป็นเชื้อเพลิง ได้ปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้ เชื้อเพลิงดังกล่าวออกมาทางปล่องควัน เมื่อซัลเฟอร์ไดออกไซด์ลอยขึ้นไปถึงก้อนเมฆมันก็จะรวมตัวกับ ละอองน้ำเล็ก ๆ ในก้อนเมฆเป็นกรดซัลฟิวริกเจือจาง เกิดเป็นฝนกรดซึ่งเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ประเทศ อุตสาหกรรมกำลังประสบอยู่ นักวิจัยในประเทศญี่ปุ่น ได้วิจัยและพบว่า กรดซัลฟิวริกที่ปนอยู่ในน้ำฝนนั้น ประมาณ 70% มาจากโรงงานอุตสาหกรรม และ 30% มาจากธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้อย่างแท้จริง ว่าฝนกรดและหิมะทำลายป่าและทะเลสาปอย่างไร เขารู้แต่เพียงว่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์และทะเลสาปอย่างไร เขารู้แต่เพียงว่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์และสารมลพิษอื่น ๆ เช่น ไนโตรเจนออกไซด์ คลอรีน มีส่วนร่วมใน กระบวนการดังกล่าว ประเทศอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้ใช้จ่ายเงินเป็นจำนวนมากในการกำจัดสารมลพิษ พวกนี้

ในกระบวนการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ใช้กันในปัจจุบัน ใช้วิธีเอาหินปูนเพิ่มเข้าไปในก๊าซที่เกิดจาก การเผาไหม้ ซึ่งจะปล่อยออกทางปล่องควัน หินปูนและซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะรวมกันเป็นแคลเซี่ยมซัลเฟต หรือยิปซัม (CaSO₄) ซึ่งสามารถนำเอาไปขายเป็นวัสดุก่อสร้างได้ แต่มีปัญหาที่เหมืองหินปูนอยู่ในที่ห่างไกล และยิปซัมที่ผลิตได้ขายได้ Jack Winnich และ Mark Frank วิศวกรที่สถาบันเทคโนโลยีจอเจียร์ในแอตแลนตา ได้คิดประดิษฐ์เครื่องกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ราคาถูกขึ้น ซึ่งในระบบใหม่นี้ไม่ต้องใช้วัสดุอื่นเพิ่มเข้าไป เครื่องมือดังกล่าวจะเปลี่ยนซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็น Oleum ซึ่งสามารถ นำเอาไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมกรดซัลฟิวริก ประสิทธิภาพของเครื่องมือนี้ในห้องทดลองเท่ากับ

จุดสำคัญของกระบวนการนี้ คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมี ซึ่งเป็นตัวดึงซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกจากก๊าซและเปลี่ยนเป็น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₃) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของกรดซัลฟิวริก ขั้วไฟฟ้าทั้งสองทำจากเซรามิกมี ลักษณะเป็นรูพรุนเรียกว่า perovskite ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองมีอิเล็กโทรไลต์ที่มีชื่อว่า โพแทสเซียมไพโรซัลเฟต (potassium pyrosulphate) ซึ่งทำจากการผสมโพแทสเซียมกับวานาเดียมเพนตอกไซด์ (vanadium pentoxide)

เซลล์แซนต์วิชที่ใช้กำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกจากก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ถ่านหินและน้ำมัน

ขั้วลบจะจับเฉพาะสารประกอบออกไซด์ของซัลเฟอร์จากก๊าซที่ปล่อยออกทางปล่องควัน และส่งซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ไปยังอิเล็กโทรไลต์ แล้วผ่านข้ามอิเล็กโท รไลต์ไปยังขั้วบวก และจะถูกออกซิไดซ์เป็นซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ (SO₃) แล้วปล่อยออกมา

ในปัจจุบัน Winnich และ Frank กำลังหาทางปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์ของเขา เนื่องจากปัญหา การอุดตันของขั้วไฟฟ้าซึ่งทำให้ลดการแพร่ของ SO₂ นักวิจัยทั้งสองหวังว่าแบบซึ่งประกอบด้วยเซลล์ 16000 เซลล์จะใช้การได้อย่างสมบูรณ์เพื่อขายให้โรงไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรมได้ใน 2 ปีข้างหน้านี้

แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็ง

สารจำพวกพอลิเมอร์บางชนิด มีสมบัติยอมให้ไอออนผ่านได้ดีแต่ไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่านได้จึงนำมาใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เรียกว่า อเล็กโทรไลต์แข็ง และสามารถนำมาประกอบกับขั้วไฟฟ้าเป็นแบตเตอรี่ได้ โดยมีโลหะลิเทียมเป็นแอโนดและโทเทเนียมไดซัลไฟด์ (TiS₂) เป็นแคโทด

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น
ที่แอโนด Li (s) ------> Li⁺(s) + e^-
ที่แคโทด TiS₂(s) + e^- -----> TiS₂ ^-(s)
ปฏิกิริยารวม Li(s) + TiS₂(s) -----> Li⁺(s) + TiS₂ ^-(s)

ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์นี้มีค่าประมาณ 2 โวลต์ เมื่อโลหะลิเทียมให้อิเล็กตรอนแล้วจะกลายเป็น Li⁺ ผ่านอิเล็กโทรไลต์แข็งไปยังแคโทดซึ่งมี TiS₂ ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเกิดเป็น TiS₂ ^-(s) จากนั้น TiS₂ ^- จะรวมตัวกับ Li⁺เกิดเป็น LiTiS₂ อิเล็กโทรไลต์แข็งทำหน้าที่เป็นฉนวนต่ออิเล็กตรอน จึงทำให้เซลล์ไฟฟ้านี้สามารถใช้งานได้โดยไม่เกิดการลัดวงจร

เซลล์ไฟฟ้าแบบนี้เป็นแบบทุติยภูมิสามารถประจุไฟได้ใหม่เช่นเดียวกับเซลล์นิแคดหรือเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว ในปัจจุบันนี้มีการใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้กับรถยนต์ ทำให้ไม่ต้องเติมน้ำกลั่นกับแบตเตอรี่อีกต่อไปเมื่อแบตเตอรี่นี้หมดอายุการใช้งานแล้วก็สามารถเปลี่ยนใหม่ได้ แต่ยังมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ใช้แผ่นตะกั่วเป็นขั้วไฟฟ้าและใช้สารละลายกรดเป็นอิเล็กโทรไลต์

เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงมีหลายแบบขึ้นอยู่กับสารที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง เช่นเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน ไฮโดรเจน-ไฮดราซีน โพรเพน-ออกซิเจน แต่เซลล์เชื้อเพลิงที่นิยมใช้คือเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน ซึ่งให้ก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซออกซิเจนทำปฏิกิริยากันแล้วได้น้ำและพลังงาน เขียนสมการแสดงได้ดังนี้

2H₂(g) + O₂(g) ------> 2H₂O(l) + พลังงาน

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน

ประกอบด้วยแท่งคาร์บอนที่มีรูพรุน 2 แท่งทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าที่ผิวของแท่งคาร์บอนมีผงแพลทินัมหรือแพลเลเดียมผสมยู่เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ขั้วไฟฟ้าทั้งสองจุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอาจเป็นสารละลาย NaOH หรือ KOH

ปฏิกิริยาทีเกิดขึ้น
ที่แอโนด O₂ (g) + 2H₂O (l) + 4e^- ------> 4OH^-(aq)
ที่แคโทด 2H₂(g) + 4OH^-(aq) -----> 4H₂O(l) + 4e^-(s)
ปฏิกิริยารวม O₂ (g) + 2H₂(g) -----> 2H₂O(l)

เนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีการรับและการให้อิเล็กตรอน จึงทำให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นด้วย เซลล์ประเภทนี้ถูกนำไปใช้ในยานอวกาศ เพราะนอกจากจะได้พลังงานไฟฟ้าแล้วยังได้น้ำเป็นน้ำดื่ม สำหรับนักบินอวกาศด้วย

เซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน-ออกซิเจน

ปฏิกิริยาทีเกิดขึ้น
ที่แอโนด 5O₂ (g) + 20H⁺ (aq) + 20e^- ------> 10H₂O(l)
ที่แคโทด C₃H₈(g) + 6H₂O(l) -----> 3CO₂(g) + 20H⁺ (aq)+ 20e^-(s)
ปฏิกิริยารวม 5O₂ (g) + C₃H₈(g) -----> 3CO₂(g) + 4H₂O(l)

ปฏิกิริยาในเซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน-ออกซิเจนนี้เสมือนกับปฏิกิริยาสันดาปของก๊าซโพรเพนเซลล์นี้อาจให้ประสิทธิภาพการทำงานสูงประมาณ 2 เท่าของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

เซลล์ปฐมภูมิ

เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์แล้วไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน เป็นต้น เซลล์ไฟฟาประเภทนี้เมื่อสร้างเสร็จสามารถนำมาใช้ได้เลย
ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้ง

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation)
Zn
-->
Zn²⁺ + 2e^-
2. Cathode (Reduction)
2MnO₂ + 2NH₄ + + 2e^-
--->
Mn₂O₃ + H₂O + 2NH₃

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e^- หมดไป
Zn + 2MnO₂ + 2NH₄ ⁺
--->
Zn²⁺ + Mn₂O₃ + H₂O + 2NH₃

Zn²⁺ รวมกับ NH₂ เกิดสารประกอบเชิงซ้อน [Zn(NH₃)₄]²⁺ และ [Zn(NH₃)₂(H2O)]²⁺] เพื่อรักษาความเข้มข้นของ Zn²⁺ & NH₃ เซลล์ชนิดนี้มีแรงเคลื่อนประมาณ 1.5 Volts
เซลล์อัลคาไลน์ มีส่วนประกอบและหลักการเหมือนกับถ่านไฟฉายแต่ใช้ด่าง KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์แทน NH₄Cl

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation)
Zn + 2OH^-
-->
ZnO + H₂O + 2e^-
2. Cathode (Reduction)
2MnO₂ + H₂O + + 2e^-
--->
Mn₂O₃ + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e^- หมดไป
Zn + 2MnO₂
--->
ZnO + Mn₂O₃

เซลล์อัลคาไลน์มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเซลล์แห้งแต่ใช้ได้นานกว่า เพราะน้ำและไฮดรอกไวด์ (OH^-) ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาได้อีก จึงทำให้ศักย์คงที่ตลอดการใช้งานและใช้ได้นานกว่า
เซลล์ปรอท มีหลักการเหมือนกับเซลล์อัลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO) แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO₂)

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation)
Zn + 2OH^-
-->
ZnO + H₂O + 2e^-
2. Cathode (Reduction)
HgO + H2O + + 2e^-
--->
Hg + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e^- หมดไป
Zn + HgO
--->
ZnO + Hg

เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 Volts ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อดีที่สามารถให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ
เซลล์เงิน มีส่วนประกอบเช่นเดียบกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซิลเวอร์ออกไวด์ ( Ag₂O) แทนเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO)

ปฏิกิริยาที่เกิด
1. Anode (Oxidation)
Zn + 2OH^-
-->
ZnO + H₂O + 2e^-
2. Cathode (Reduction)
Ag₂O + H₂O + + 2e^-
--->
2Ag + 2OH^-

ปฏิกิริยารวม (Redox) โดย (1) + (2) ทำให้ e^- หมดไป
Zn + Ag₂O
--->
ZnO + 2Ag

เซลล์เงินให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 Volts มีขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานได้นานมากแต่มีราคาแพง จึงใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกา

เซลล์อิเล็กโทรไลต์

อิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) คือกระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้า (D.C.) จากภายนอกเข้าไปในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น อิเล็กโตรลิซึม และการชุบ (ขบวนการที่ผ่านกระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี)

เครื่องมือที่ใช้แยกสารละลายด้วยไฟฟ้าเรียกว่า เซลล์อิเล็กโทรไลต์ หรืออิเล็กโทรลิติกเซลล์ ประกอบด้วย ขั้วไฟฟ้า ภาชนะบรรจุสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และเครื่องกำเนิดกระแสตรง (D.C) เช่น เซลล์ไฟฟ้า หรือ แบตเตอรี่

ขั้วไฟฟ้า (Electrode) คือแผ่นตัวนำที่จุ่มในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แล้าต่อกับเซลล์ไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ แบ่งเป็นแอโนด และ แคโทด

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ คือสารละลายที่นำไฟฟ้าได้ เพราะมี Iron (+) + Iron(-)

Iron (+) วิ่งไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วลบ เกิดปฏิกิริยารีดักชัน จึงเรีบกขั้วลบว่า แคโทด และเรียกไอออนบวกว่า แคตไอออน (cathion)

Iron (-) วิ่งไปให้ e- ที่ขั้วบวกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกว่า แอโนด และเรียก Iron (-) ว่า แอนไอออน (Anion)

ดังนั้น ที่ Anode มี Anion คือ ไอออนลบ และที่ Cathode มี Cathion คือ Ion บวก

Anode (oxidation) ตรงกับขั้วบวก Cathode (Reduction) ตรงกับขั้วลบ

ประโยชน์ของค่า E0

1. ใช้เรียงลำดับการชิง e หรือตัวออกซิไดซ์

2. ใช้เรียงลำดับการให้ e หรือตัวรีดิวซ์

3. ใช้บอกให้ทราบถึงขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ความต่างศักย์ แผนภาพ ปฏิกิริยา และอื่นๆ เมื่อนำครึ่งเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน

4. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดใช้ป้องกันการผุของ Fe ได้ (โดยเสีย e^- ง่ายกว่า Fe)

5. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โดยเสีย e^- ยากกว่า Fe)

6. ใช้ทำนายการเกิดปฏิกิริยาได้หรือไม่ได้ โดยการหาค่า E⁰ ของเซลล์ตามโจทย์กำหนด ถ้า E⁰ ของเซลล์เป็นวกเกิดได้ ถ้า E⁰ ของเซลล์เป็นลบเกิดไม่ได้ (หมายถึง เกิดตรงกันข้าม) แต่ไม่บอกว่าเกิดเร็วหรือช้า (อัตราเร็ว) หรือเกิดมากหรือน้อย

ตัวอย่าง จากค่า E⁰ ต่อไปนี้
Zn²⁺ + 2e
---> Zn
E⁰ = -0.76
Fe²⁺ + 2e
---> Fe
E⁰ = -0.44
Cl₂ + 2e
---> 2Cl^-
E⁰ = +1.36
H₂ + 2e
---> 2H⁺
E⁰ = 0.00
Cu²⁺ + 2e
---> Cu
E⁰ = +0.34

1. การเรียงลำดับการชิง e หรือตัวออกซิไดซ์จากมากไปน้อย (ซ้ายมือ) + มาก ชิง e - ดีกว่า + น้อย

Cl₂ , Cu²⁺ , H⁺ , Fe²⁺ , Zn²⁺

2. การเรียงลำดับการให้ e จากง่ายไปยากหรือตัวรีดิวซ์จากมากไปน้อย (ขวามือ)

Zn , Fe , H₂ , Cu , Cl^-

3. เมื่อนำครึ่งเซลล์ Zn ต่อกับครึ่งเซลล์ Cu การหาขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ศักย์ของเซลล์(ความต่างศักย์) หาได้ดังนี้

ความต่างศักย์
= ศักย์ที่ขั้วบวก (แคโทด) - ศักย์ที่ขั้วลบ (แอโนด)
= ศักย์ของเซลล์ (E⁰ เซลล์)
= Cu - Zn
= +0.34 - (-0.76)
= +1.10 Volts

แผนภาพเซลล์กัลวานิก Zn / Zn²⁺ || Cu²⁺ / Cu
ปฏิกิริยา
ครึ่งเซลล์แอโนด Zn ---> Zn²⁺ + 2e
ครึ่งเซลล์แคโทด Cu²⁺ + 2e ---> Cu
ทั้งเซลล์ (Redox) ทำให้ หมดไป (1) + (2)
Zn + Cu²⁺ ---> Cu + Zn²⁺

4. โลหะที่ป้องกันการผุกร่อนของ Fe ได้ (โลหะที่เสีย e ง่ายกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Zn

5. โลหะที่ทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โลหะที่เสีย e ยากกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Cu

หลักการใช้ค่า E⁰ทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์

1. เขียนสมการตามโจทย์กำหนด

2. หาขั้วแคโทด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Reduction) และขั้วแอโนด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation) ตามโจทย์กำหนดในสารตั้งต้น

3. หาค่า E⁰ ของเซลล์จากสมการ E⁰ เซลล์ = E⁰ แคโทด - E⁰ แอโนด

ถ้า E⁰ ของเซลล์ออกมาเป็นบวกแสดงว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ เช่น

Zn + 2H⁺ ----> Zn²⁺ + H₂ E⁰ เซลล์ = +0.76 volts

Cu + 2H⁺ ----> Cu²⁺ + H₂ E⁰ เซลล์ = -0.34 volts

ถ้า E⁰ ของเซลล์ออกมาเป็นลบแสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดแต่เกิดตรงกันข้าม เช่น

Cu²⁺ + H₂ ----> Cu + 2H⁺ E⁰ เซลล์ = +0.34 volts

การหาค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน

การหาค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐานหาโดยตรงไม่ได้ต้องมีอิเล็กโทรดมาเปรียบเทียบ (Reference Electrode) ได้แก่

1. โลหะตะกั่ว

2. ก๊าซ H₂ แล้วกำหนดให้ศักย์ของครึ่งเซลล์เปรียบเทียบเท่ากับศูนย์

แต่โดยทั่วไปไม่นิยมใช้โลหะเป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ เนื่องจากควบคุมความบริสุทธิ์ยากจึงหันมาให้ใช้ก๊าซ H₂ แทน

การใช้ก๊าซ H₂ เป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ ตามปกติก๊าซ H₂ ไม่นำไฟฟ้าและเกิดปฏิกิริยายาก จึงต้องใช้โลหะ Pt เป็นขั้วไฟฟ้าปละมี Pt Black เคลือบอยู่เพื่อช่วยให้เกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้น จุ่มในสารละลายของกรด HCl และมีท่อก๊าซ H₂ ผ่านลงไป

จากรูป ขั้วลบ(Anode) คือ H₂ ขั้วบวก(Cathode) คือ Cu
แผนภาพเซลล์ไฟฟ้าเคมี Pt(s) | H₂(g) | H⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)
ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ = ศักย์ไฟฟ้าที่แคโทด(ขั้วบวก) - ศักย์ที่แอโนด(ขั้วลบ)
E(เซลล์) = ศักย์ Cu - ศักย์ H₂
E(เซลล์) = ศักย์ Cu - 0

ดังนั้น ศักย์ครึ่งเซลล์ของ Cu = + (มีค่าเป็นบวกแสดงว่า Cu²⁺ ชิง e ดีกว่า H⁺) แต่ค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ (E) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่างคือ

1. ความเข้มข้นของสารละลาย

2. อุณหภูมิ

3. ความดัน (ถ้าเป็นก๊าซ)

4. ชนิดของขั้ว

จากองค์ประกอบทั้ง 5 ข้อ จึงต้องกำหนดมาตรฐานโดยใช้ความดัน 1 โมล/ลิตร , T = 0.25 ⁰C, ความดัน = 1 บรรยากาศ (E -> E⁰)

ดังนั้น เราจึงเรียกศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ ณ ภาวะมาตรฐานว่า ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน (E⁰) และค่า E⁰ ไม่ขึ้นกับปริมาณ

สรุป

1. ถ้า E⁰ เป็นบวกแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e^- ได้ดีกว่าครึ่งเซลล์ H₂

ถ้า E⁰ เป็นลบแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e^- สู้ครึ่งเซลล์ H₂ ไม่ได้

2. ถ้า E⁰ บวกมากชิง e^- ดีกว่าบวกน้อย > 0 > ลบน้อย > ลบมาก

เซลล์กัลวานิก

เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เกิดปฏิกิริยาเคมีแล้วให้กระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เซลล์ไฟฟ้าเคมี ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่รถยนต์ และเซลล์เชื้อเพลิงที่มนุษย์อวกาศใช้ในการเดินทางไปสำรวจดวงจันทร์(เกิดปฏิกิริยาเคมี ได้กระแส)

การสร้างเซลล์กัลวานิก

นำโลหะต่างชนิดกันจุ่มในภาชนะทีบรรจุสารละลายที่มีอิออนของโลหะนั้น เช่น โลหะ A จุ่มใน A²⁺ และโลหะ B จุ่มใน B²⁺ เป็นต้น และภาชนะ 2 ใบนี้มีสะพานอิออนเชื่อมถึงกัน แล้วต่อลวดตัวนำจากขั้วทั้งสองเข้ากับโวลต์มิเตอร์ (volt meter) ซึ่งมีเข็มแสดงทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน พบว่าเข็มกระดิกแสดงว่าอิเล็กตรอนไหล

จากรูปพบว่าเข็มของโวลต์มิเตอร์เบนจาก A ไปยัง B แสดงว่าอิเล็กตรอนไหลจาก A ไปยัง B เราต้องการทราบสิ่งต่อไปนี้

1. ขั้วบวกและขั้วลบ

1.1 ขั้วบวก คือ ขั้วที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นน้อยกว่า หรือขั้ว e ไหลเข้า ได้แก่ ขั้ว B

1.2 ขั้วลบ คือ ขั้วที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นมากกว่า หรือขั้ว e ไหลออก ได้แก่ ขั้ว A

2. ขั้วแอโนด (Anode) และขั้วแคโทด (Cathode)

2.1 แอโนด คือขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ได้แก่ ขั้ว A เพราะให้ e

2.2 แคโทด คือขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน ได้แก่ ขั้ว B เพราะรับ e

3. แผนภาพเซลล์กัลวานิก เขียนได้ดังนี้

3.1 เขียนครึ่งเซลล์แอโนดไว้ทางซ้าย ครึ่งเซลล์แคโทดไว้ทางขวา คั่นกลางด้วยสะพานอิออน ซึ่งใช้เครื่องหมาย || หรือ //

3.2 สำหรับครึ่งเซลล์แอโนดและแคโทดเขียนอิเล็กโทรดไว้ซ้ายสุดและขวาสุด ภายในครึ่งเซลล์ถ้าต่างวัฏภาคกันใช้เครื่องหมาย / คั่น

3.3 สารละลายที่ทราบความเข้มข้นให้เขียนระบุไว้ในวงเล็บ

3.4 ถ้าครึ่งเซลล์ที่เป็นก๊าซให้ระบุความดันลงในวงเล็บด้วย

ตัวอย่าง การเขียนแผนภาพเซลล์ไฟฟ้าเคมี

1. A | A²⁺(aq) || B²⁺(aq) | B หรือ A | A²⁺ || B²⁺ | B

2. Zn | Zn²⁺(0.1 M) || Cu²⁺(0.1 M) | Cu

3. Pt | H₂(1 atm) | H⁺(1 M) || Cu²⁺ | Cu(s)

4. ปฏิกิริยาที่เกิดในเซลล์ไฟฟ้าเคมี

ปฏิกิริยาครึ่งเซลล์

4.1 แอโนด เกิดปฏิกิริยา Oxidation

4.2 แคโทด เกิดปฏิกิริยา Reduction

ปฏิกิริยาทั้งเซลล์ เป็นปฏิกิริยา Redox

5. สมการแสดงปฏิกิริยา

สมการแสดงปฏิกิริยาครึ่งเซลล์

แอโนด (Oxidation) A ----> A²⁺ + 2e ........(1)

แคโทด (Reduction) B²⁺ + 2e ------> B ........(2)

สมการแสดงทั้งเซลล์เป็น Redox (ทำให้ e หมดไป) (1) + (2)

6. สารใดให้อิเล็กตรอนง่ายกว่าหรือเป็นตัวรีดิวซ์ดีกว่า โลหะ A > โลหะ B

7. สารใดเป็นตัวชิงอิเล็กตรอนดีกว่าหรือเป็นตัวออกซิไดซ์ดีกว่า B²⁺ > A²⁺

8. ศักย์ไฟฟ้าใครสูงกว่า ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วบวกสูงกว่าศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วลบคือ B > A ดังนั้น กระแสจะไหลจาก B ไปยัง A สวนทางกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

ความต่างศักย์ = ศักย์ที่ขั้วบวก - ศักย์ที่ขั้วลบ

9. เข็มจะไม่กระดิกในกรณีที่ศักย์ทั้งสองขั้วเท่ากัน

เล่นแร่ แปรธาตุ แบบไฮเทค

ในสมัยคริสตวรรษที่ 18 W. Lewis นักเคมีชาวอังกฤษเป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่เรียกโลหะเช่น ทองคำ แพลททินัม พัลลาเดียม ฯลฯ ว่าเป็นโลหะมีตระกูล (noble metal) เพราะโลหะเหล่านี้เชื่องช้า ไม่กระตือรือร้นในการทำปฏิกิริยาทางเคมีกับธาตุอื่นๆ เลย

นั่นเป็นเรื่องในอดีต แต่ในปัจจุบัน นักเคมีกำลังประสบความสำเร็จในการนำโลหะมีตระกูลเหล่านี้ มาทำปฏิกิริยาเคมีกับสารอื่นๆ เป็นสารประกอบที่สามารถใช้เป็นวัสดุชนิดใหม่ๆ ซึ่งกำลังมีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติ ปฏิรูปวงการเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย

วิธีหนึ่งที่ใช้ในการสังเคราะห์วัสดุที่ประกอบด้วยโลหะมีตระกูลเป็นดังนี้ นักเคมีจะเผาโลหะในเตาสุญญากาศ จนกระทั่งอุณหภูมิร้อนจัดถึง 5,000 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ โลหะจะระเหยเป็นไอ อะตอมที่มีสภาพเป็นไอมีสมบัติทางเคมีแตกต่างจากอะตอมของธาตุเดียวกันที่อยู่ในสภาพของแข็ง ก็เช่นกันเวลาอยู่คนเดียวกับเวลาอยู่กันหลายคน จะมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน ฉันใดก็ฉันนั้น อะตอมที่อิสระเหล่านี้จะเคลื่อนที่ว่องไวและพร้อมที่จะทำปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมอย่างอื่นๆ

ดังนั้นเวลามันปะทะละอองแก๊สอื่นๆ เช่น คาร์บอนหรือไฮโดรเจน มันจะจับตัวกัน และเมื่อมันลอยไปปะทะผนังที่เย็นจัด กลุ่มอะตอมจะกลั่นตัวจับแข็งเป็นสารประกอบชนิดใหม่ นักเคมีใช้เทคนิคนี้ในการทำสารประกอบ mercurochrome (ยาแดง) สาร tetraethyl ที่ใช้ในน้ำมันรถยนต์ป้องกันการน๊อก และ alkyls ที่ใช้ในยาฆ่ารา เป็นต้น

ส่วน krypton ซึ่งเป็นแก๊สมีตระกูลนั้นก็เช่นกัน ในตามปรกติอะตอมของ Krypton จะอยู่โดดๆ คือไม่จับกลุ่มกับอะตอมใด และไม่จับกลุ่มกันเองด้วย เมื่อปี พ.ศ. 2535 P. Lethbridge และ T. Stace แห่งมหาวิทยาลัย Sussex ประเทศอังกฤษ ได้ประสบความสำเร็จในการทำให้อะตอมของ krypton จับตัวเป็นกลุ่ม (cluster) ที่ประกอบด้วย krypton ถึง 309 อะตอม กลุ่มอะตอมนี้มีขนาดใหญ่กว่าอะตอมของ Krypton เดี่ยวมาก และมีสมบัติทางเคมีที่น่าสนใจ เพราะสามารถใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาเคมี (catalyst) ที่วิเศษได้

ในการสังเคราะห์กลุ่มอะตอม krypton นั้น นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองให้ แก๊ส krypton ผ่านรูเล็กๆ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.2 มิลลิเมตร แล้วให้แก๊สขยายตัวในสุญญากาศ ผลการขยายตัวทำให้อุณหภูมิของแก๊สลดลง ดังนั้นเวลาอะตอมของแก๊สปะทะกัน แรงดึงดูดแบบ Van der Waal ระหว่างอะตอมจะมากพอที่จะยึดเหนี่ยวอะตอมเหล่านี้ให้จับกลุ่มกันได้ เป็นแก๊สที่มีสูตรเป็น Kr_n ซึ่ง n มีค่าตั้งแต่ 10 ถึง 340

การวิเคราะห์สเปกตรัมของอะตอมกลุ่มนี้ ทำให้นักเคมีทั้งสองรู้จำนวนอะตอมที่ประกอบกันเป็นกลุ่มได้ และพบว่าอะตอมที่เสถียรกลุ่มนี้ มักจะเรียงซ้อนกันเป็น 3 ชั้นบ้าง 4 ชั้นบ้าง และมีโครงสร้างเป็นรูปทรงที่มี 20 หน้าสม่ำเสมอ (icosohedral) ซึ่งโครงสร้างลักษณะนี้ไม่มีในของแข็งที่พบในธรรมชาติ

ในการประชุม International Chemical Conference of Pacific Basin Societies ที่ Honolulu สหรัฐอเมริกา เมื่อเดือนธันวาคม พ.ศ. 2534 O. Chapman แห่งมหาวิทยาลัย California ที่ Los Angeles ได้ทำให้วงการเคมีตะลึง เมื่อเขาประกาศว่า เขาประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์สารใหม่ชนิดหนึ่งชื่อ Azite ซึ่งมีลักษณะคล้ายเซรามิกที่แข็งแรงพอๆ กับหินคว๊อท แต่มีน้ำหนักเบากว่า

และเขาได้พบว่า Azite สามารถนำไฟฟ้าได้ดีคือ ไม่ดูดซึมน้ำและทนความร้อนได้สูง และที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือสูตรโครงสร้างของ Azite เป็น C₆₀ ที่มีลักษณะเป็นทรงกลม คล้ายลูกฟุตบอลนี้ นับเป็นครั้งแรกที่นักเคมีสามารถสังเคราะห์ธาตุคาร์บอน ให้มีลักษณะกลมเช่นนี้ได้

วัสดุใหม่ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ขึ้นมานี้ จะมีประโยชน์เพียงใดหรือไม่ เป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์ต้องวิจัยค้นคว้าต่อไป เพราะในสายตานักวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน เราอาจจะมองไม่เห็นคุณประโยชน์อันใดก็เป็นไปได้

แต่ในสายตานักวิทยาศาสตร์อนาคต วัสดุเหล่านี้อาจพลิกโฉมวงการอิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ และอวกาศ ก็ได้ 

ตารางแสดงสมบัติทางกายภาพของโลหะกับอโลหะ

สมบัติของธาตุ	โลหะ	อโลหะ
1.มีสถานะ	เป็นของแข็งยกเว้นปรอท (Hg )	มีทั้ง 3สถานะ คือของแข็ง เช่น คาร์บอน ของเหลว เช่น โบรมีนก๊าซ เช่น ไนโตรเจน
2.การนำไฟฟ้า  ความร้อน	นำได้ดี	ไม่ นำ ยกเว้นคาร์บอนที่อยู่ในรูปของแกรไฟด์
3.ความมันวาว	ตัดหรือขัดเป็นมันวาว	ไม่มันวาว
4. จุดหลอมเหลว	สูง ยกเว้นปรอท	ต่ำ ยกเว้นคาร์บอน
5. ช่วงกว้างระหว่างจุดเดือด และ จุดหลอมเหลว	กว้าง	แคบ ยกเว้น คาร์บอน
6.ความหนาแน่น	มีทั้งสูงและต่ำ	ต่ำ
7.ความแข็งและเหนียว	แข็งและเหนียว สามารถทำให้เป็นแผ่นและเส้นได้	ส่วนมากมักเปาะ

ธาตุกึ่งโลหะ หรือ เมตัลลอยด์ ( Metalloid ) ถ้าดูในตารางธาตุจะอยู่ในบริเวณรอยต่อที่แบ่งเขตความเป็นโลหะกับอโลหะ  เช่น  B , Al , Si , Ge , As , Sb , Te และ Po นำไฟฟ้าได้น้อยแต่ถ้าอุณหภูมิสูงจะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น 

ธาตุและสารประกอบที่สำคัญ

ธาตุ และ สารประกอบที่สำคัญต่าง ๆ

แคลเซียม (Ca) เป็นธาตุหมู่ 2 มีความแข็งแรงพอใช้เป็นโลหะที่มีเงาวาว เบา ถ้าถูกับไอน้ำในอากาศมันจะหมดเงาทันที ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ไฮโดรเจน

แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) พบมากในธรรมชาติเกิดอยู่ในแบบของ Limestone , marble , ชอล์ก , หอย , เปลือกหอยกาบ และไข่มุก

• CaCO₃ ที่บริสุทธิ์ จะมีสีขาว
• CaCO₃ ที่อยู่ในรูปแบบของ marble ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้าง แต่ถ้าอยู่ในรูป Limestone ผสม clay แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์

แคลเซียมฟอสเฟต [Ca₃(PO₄)₂]พบมากอยในมลรัฐฟอริดา อยู่ในกระดูกมีประโยชน์ใช้ทำปุ๋ยซึ่งอยู่ในรูป super phosphate

แคลเซียมซัลเฟต [CaSO₄.2H₂O] มีอยู่ในธรรมชาติในชื่อ ยิปซัม ใช้ในการกสิกรรมเพื่อทำให้ดินดี และยังใช้ในอุตสาหกรรทำปูนปลาสเตอร์

อะลูมิเนียม (AL) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที่ 3 ในโลก ผุ้พบอะลูมิเนียมเป็นคนแรกคือ Hans Christan Oersted อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่สำคัญมากและยังราคาถูก ในอุตสาหกรรม ใช้อะลูมิเนียมมากที่สุด ผสมกับธาตุอื่นเป็นโลหะผสม (Alloys)

สารประกอบอะลูมิเนียม ได้แก่

• อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) บางทีเรียกคอรันดัม มีความแข็งมากเกือบเท่าเพชร บางที่เรียก
• Emery บุษราคัม Sapphire ทับทิมก็เป็นพวกอะลูมิเนียมออกไซค์ที่ไม่บริสุทธิ์
• สารส้ม ใช้แกว่งน้ำให้ตะกอนตกก้นตุ่ม
• กัวลีน ใช้ประโยชน์คือ เอาทำเครื่องเคลือบดินเผา

เหล็ก (Fe) เป็นธาตุที่มีมากเป็นที 4 ในโลก ซึ่งเหล็กนี้ได้จากการถลุงเหล็ก โดยใช้เตาบลาสเฟอร์เนส

• (Blast Furnace) เหล็กที่ได้มาจาก Blast Furnace เป็นเหล็กที่ไม่บริสุทธิ์เรียก Pigiron
• เหล็กกล้า เป็นเหล็กที่ใช้ประโยชน์มาก เช่น ทำขัน ทำขบวนรถไฟ
• เหล็กกล้าผสม คุณสมบัติและประโยชน์ที่เหล็กกล้าถูกสารอื่นผสม ดังนี้
  1. เติมโครเมียม (Cr) ทำให้เหล็กเหนียว แข็ง ใช้ทำมีดโกน เกียร์รถยนต์ เหล็กกล้ากันสนิม (Stainless Steel)
  2. เติมนิเกิล (Ni) ทำให้เหล็กเหนี่ยวไม่เปราะ ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์
  3. เติมแมงกานีส (Mn) ทำให้เหล็กแข็งและเหนี่ยว ใช้ทำตู้นิรภัย ชิ้นส่วนเรือรบ
  4. เติมทังสเตน (V) ทำให้เหล็กเหนียว ใช้ทำชิ้นส่วนรถยนต์

ทองแดง (Cu) ซึ่งพบมากในธรรมชาติเกิดในรูปของสินแร่ต่างๆ และมีอยู่ในเลือดของสัตว์บางชนิด คือ มีใน Haemocyanin ทองแดงมีคุณสมบัติเป็นโลหะ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมากลงมาจากเงิน

ทองเหลือง (Brass) คือ ทองแดงผสมกับสังกะสี ใช้ทำกุญแจ ปลอกกระสุนปืน กรอบประตู ฯลฯ

บรอนซ์ (Bronze) บางทีเรียกสัมฤทธิ์ ลงหินหรือทองม้าล่อ คือ ทองแดงผสมกับดีบุก ในอัตราส่วนต่างๆ กัน

จุนสี เป็นสารประกอบที่สำคัญของทองแดง บางทีเรียก Blue Vitriol มนุษย์ใช้จุนสีฆ่าเห็ดรา (Fungicide) ฆ่าเชื้อโรคจัดเป็นพวกยาประเภท Germicide

เงิน (Ag) เป็นสื่อไฟฟ้าและความร้อนที่ดีที่สุด ทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดอินทรีย์ และโซดาไฟ

ทองคำ (Au) เป็นธาตุที่หายากมา มีในโลกประมาณ 1 เท่า ของเงิน ความบริสุทธิ์ของทองคำใช้วัดเป็นกะรัต ทองคำที่บริสุทธิ์จริงคือ ทองคำ 24 กะรัต ทองคำนี้ใช้ทำทองขาวเทียม (White gold) ซึ่งมีสีคล้ายทองขาว ประกอบด้วยทอง 80 % นิกเกิล 20%

โคบอลท์ (Co) โลหะนี้ผสมกับเหล็กกล้าเพื่อใช้เป็นเครื่องมือตัดโลหะ ประโยชน์สำคัญมากใช้ทำโคบอลท์ 60 เพื่อการรักษามะเร็ง

ทังสเตน (W) ปัจจุบันใช้ทำเส้นใยหลอดไฟฟ้า ใช้ผสมกับเหล็กใช้ทำ tungsten carbide ซึ่งจัดว่าเป็นสารที่แข็งมาก ใช้ประกอบเครื่องมือตัดโลหะด้วยความเร็วสูง

เยอรเมเนียม (Ge) เป็นธาตุที่หายากมาก ใช้เป็นส่วนประกอบ ของเครื่องทรานซิสเตอร์ และใช้ในเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ก๊าฃเฉื่อย หรือ ก๊าฃมีตระกูล

สารประกอบของธาตุ 20 ธาตุแรก เรียงตามมวลอะตอม ปรากฎว่า ก๊าฃฮีเลียม นีออน และอาร์กอน ไม่ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและออกฃิเจน จึงเรียกธาตุกลลุ่มนี้ว่า ก๊าฃเฉื่อย ปัจจุบันพบว่า Kr และ Xe สามารถทำปฎิกิริยาโดยตรงกับฟลูออรีน เกิดเป็นสารประกอบฟลูออไรด์ เช่น KrF₂ , XeF₂ , XeF₄ , XeF₆ นอกจากนี้ยังพบสารประกอบออกไฃด์ของฃีนอน เช่น XeO₃ และ XeO₄ ก๊าซเฉื่อย หรือ ก๊าซมีตระกูล มีคุณสมบัติดังนี้

1. เป็นก๊าซที่ไม่ค่อยทำปฏิกิริยากับก๊าซอื่นๆทัง้นี้เพราะมีอิเลคตรอนชั้นนอกสุด ( verent electron ) ครบ 8 อะตอม ( ยกเว้น He ที่มีแค่ 2 อะตอม )

2. มีสถานะเป็นก๊าซทั้งหมด ( 1 โมเลกุล ประกอบด้วย อะตอม 1 อะตอม ) ได้แก่  He , Ar , Ne , Kr , Xe , Rn

3. ปัจจุบันพบก๊าซเฉื่อยบางชนิด เช่น Kr และ Xe สามารถทำปฏิกิริยากับ F และ O ได้ เช่น  KrF₂ , XeF₂ ,XeF₄ , XeF₆ , XeO₃ , XeO₄

4. ก๊าซเฉื่อยมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็น " วันเดอร์วาลส์ " จึงทำให้มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่ำ

ประโยชน์ของก๊าซเฉื่อย

1. He ผสมกับ O2ในอัตราส่วน 4 :1 โดยปริมาตรใช้เป็นอากาศหายใจของนักประดาน้ำที่ทำงานใต้ทะเลลึก ซึ่งมีความกดดันสูง เนื่องจากฮีเลียมละลายในเลือดได้น้อย ถ้าหายใจด้วยอากาศปกติ ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของไนโตรเจนอยู่มาก ก๊าซไนโตรเจนนี้สามารถละลายในเลือดได้ดีที่ความดันสูงๆ เมื่อนักประดาน้ำกลับขึ้นสู่ผิวน้ำซึ่งมีความดันปกติ ไนโตรเจนละลายได้น้อยก็แยกตัวออกจากเลือดเป็นฟองก๊าซอยู่ในอวัยวะ เช่น หลอดเลือด กล้ามเนื้อ ทำให้เจ็บปวดมาก

2. He และ Ar ใช้เป็นสารหล่อเย็นเพื่อศึกษาสมบัติของสารที่อุณหภูมิต่ำ

3. Ne และ Ar ใช้เป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟเพื่อยืดอายุการใช้งานของไส้หลอด

4. ก๊าซเฉื่อยใช้ในหลอดไฟโฆษณาเพื่อให้แสงสีต่างๆ

• He ให้แสง สีชมพู
• Ne ให้แสง สีชมพู
• Ar ให้แสง สีม่วงน้ำเงิน

5. Kr (คริปตอน) ใช้ในหลอดไฟแฟลชสำหรับถ่ายรูปด้วยความเร็วสูง

6. Xe(ซีนอน) เป็นก๊าซที่ช่วยให้สลบ

7. Rn(เรดอน)เป็นธาตุกัมมันตรังสี ใช้ในการบำบัดรักษามะเร็ง

8. Ar และ Kr บรรจุในหลอดผลิตแสงเลเซอร์ เพื่อใช้เป็นตัวกลางที่ทำให้แสงเลเซอร์มีความถี่ต่างๆกันได้

สารประกอบคลอไรด์ในชีวิตประจำวัน

1. โซเดียมคลอไรด์ ( NaCl )

• ใช้ปรุงรสอาหาร ถนอมอาหาร
• เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต ( NaHCO₃ ) หรือโซดาทำขนม , โซเดียมคาร์บอเนต ( NaCO₃ ) หรือโซดาแอส , โซเดียมไฮดรอกไซด์ ( NaOH ) หรือโซดาไฟ และ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ( HCl )
• ในต่างประเทศใช้ NaCl สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ
• เป็นสารจำเป็นในร่างกาย คือ Na⁺ เป็นส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย

2. แคลเซียมคลอไรด์( CaCl₂)  ใช้เป็นสารดูดความชื้น. ใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น. ใช้ทำฝนเทียม

3. โพแทสเซี่ยมคลอไรด์ (KCl ) ใช้ทำปุ๋ย

4. แอมโมเนียมคลอไรด์ ( NH₃Cl ) ใช้เป็นน้ำประสารดีบุก และใช้เป็นอิเลคโทรไลต์มาเซลล์ถ่านไฟฉาย

5. NaClO , Ca(ClO)₂  ใช้เป็นสารฟอกสี ฟอกขาวเยื่อกระดาษ . ใช้ฆ่าแบคทีเรีย และสาหร่ายในน้ำประปา และในน้ำสระ

6. HCl   ใช้กำจัดสนิมเหล็กก่อนที่จะฉาบสารกันสนิม

7.  DDT  ใช้เป็นยาฆ่าแมลง

8.  ฟรีออน หรือสาร CFC ใช้ทำความเย็น เป็นตัวขับดันในกระปํองสเปย์

9.  BFC ( โบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน ) เป็นสารที่ใช้ดับเพลิงในรถยนต์    และ  เครื่องบิน

10. CCl₄ , CHCl₃  ใช้เป็นตัวทำละลายในการสกัดสารอินทรีย์

การเปรียบเทียบสารประกอบคลอไรด์ และ สารประกอบออกไซด์

เปรียบเทียบ	สารประกอบคลอไรด์		สารประกอบออกไซด์
	โลหะ	อโลหะ	โลหะ	อโลหะ
จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ	สูง	ต่ำ
สถานะ	ของแข็ง	ของเหลว , ก๊าซ	ของแข็ง	ของแข็ง , ของเหลว , ก๊าซ
ความเป็นกรด-เบส ของสารละลาย	ส่วนมากเป็นกลาง (หมู่ 1-2)	กรด	ส่วนมากเป็นเบส (หมู่ 1-2)	กรด

สารประกอบออกไซด์

การเตรียมก๊าฃออกซิเจน

1.เผาโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต

2.เผาโพแทสเซียมคลอเรต โดยมีผงแมงกานีส (IV) ออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

3.เผาโพแทสเซียมไดโครเมต

สารประกอบคลอไรด์

การเตรียมก๊าฃคลอรีน

1.ปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตกับกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น

2.ปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมไดโครเมตกับกรดไฮโดรคลอริก

3.ปฏิกิริยาระหว่างแมงกานีส (IV) ออกไซด์ กับกรดไฮโดรคลอริก

ประวัติการค้นพบและการจัดธาตุลงในตารางธาตุ

จากความรู้ในทางฟิสิกส์ เคมี และดาราศาสตร์ พบว่าโลกนี้ประกอบด้วยธาตุต่างๆ มากกว่า 105 ชนิด พบอยู่ตามเปลือกโลกซึ่งมีมากน้อยไม่เท่ากัน เช่น Si และ Fe เป็นธาตุที่มีอยู่ในใจกลางโลกเป็นจำนวนมาก

ค.ศ.1817 Dobereiner พบว่า ธาตุบางประเภทซึ่งประกอบไปด้วยธาตุ 3 ธาตุ ที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน และเขาพบว่าน้ำหนักอะตอมของธาตุหนึ่งจะมีค่าใกล้เคียงกับน้ำหนักอะตอมเฉลี่ยของธาตุอีกสองธาตุ เช่น ในหมู่ธาตุ Cl , Br และ I
จะพบว่าค่าน้ำหนักอะตอมเฉลี่ยของ Br เท่ากับ น้ำหนักอะตอม Cl + น้ำหนักอะตอม I

ในทำนองเดี่ยวกันยังมีธาตุที่มีคุณสมบัติเช่นนี้อีก 2 กลุ่ม คือ ธาตุสตรอนเตียม (Sr) แคลเซียม (Cl) และธาตุแบเรียม (Ba) อีกกลุ่มคือ หมู่ธาตุเซเลเนียม(Se) ธาตุซัลเฟอร์ (S) และธาตุเลทูเรียม ซึ่งธาตุหมู่ดังกล่าวเหล่านี้เรียกว่า Triads

ค.ศ. 1864 John A.R. Newlands ชาวอังกฤษได้เสนอการจัดธาตุต่างๆโดยเรียงตามน้ำหนักอะตอม ซึ่งเรียกการจัดแบบนี้ว่า Law of Octaves

ต่อมาได้มีการค้นพบค่าอะตอมมิคนัมเบอร์ โดย Henry Gwyn Jeffeys Moseleys (ค่าของอะตอมมิคนัมเบอร์ คือ จำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมของธาตุ) ซึ่งปัจจุบันก็ได้มีการจัดเรียงธาตุตามอะตอมมิคนัมเบอร์ แทนน้ำหนักอะตอม

พิจารณาจากตารางธาตุจะเห็นว่า

• ตารางธาตุประกอบด้วยธาตุ 8 หมู่ ซึ่งมีทั้งโลหะและอโลหะ และมี 7 คาบ
• ตรงกลางของตารางธาตุประกอบด้วย Transition elements ใน Transition elements นี้มีหมู่ธาตุ Llanthanide series และ Actinide series ซึ่งจัดเป็นธาตุที่หายากจึงนับได้ว่าเป็น Rare Earth  Elements