Main Group
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
1
Main Group
Group 13
(IIIA)
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
2
The Group 13
Boron, Aluminium, Gallium, Indium and Thallium
เสียอิเล็กตรอนที่ p จะมีเลขออกซิเดชัน +1
เสียอิเล็กตรอนทังหมดจะมี
้
เลขออกซิเดชันเท่ากับ +3
Al +3
Ga +3 +1
In +3 +1
Tl +3 +1
Inert pair effect
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
3
โลหะหมู่ IIIA
• ธาตุตวั แรกในหมู่ IIIA (B) เป็ นกึง่ โลหะ
• Al, Ga, In และ Tl โดยที่ Al มีมากบนผิวโลกในรูป complex aluminium
silicate (KAlSi3O8) หรื อ oxide (Al2O3. nH2O)
• โลหะหมูน่ ี ้ว่องไว สามารถทาปฏิกิริยา กับ O2 ในอากาศเป็ นออกไซด์เคลือบ
ผิว (ยกเว้ น Tl)
• การเผา Al(OH)3 ให้ Al2O3 (alumina) ซึง่ ทน T สูง
• เกลือซัลเฟต ไนเตรต และแฮไลด์ของโลหะหมูน่ ี ้ละลายน ้าได้ ดีและเกิด
ไฮโดรไลซิสมาก
• ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ไม่ละลายน ้า
• ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของ Al และ Ga มีสมบัติเป็ นแอมโฟเทอริก
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
44
• Tl3+ เป็ นตัวออกซิไดซ์ที่แรง ส่วน In+ และ Ga+ เป็ นตัวรี ดิวซ์
Tl3+ + 2e-  Tl+
In3+ + 2e-  In+
E๐ = 1.25 V
E๐ = -0.44 V
• สารประกอบโลหะที่มีเลขออกซิเดชัน +3 มักเป็ นสารประกอบโคเวเลนต์ เช่น AlCl3
เมื่ออยูใ่ นสถานะแก๊ สจะเป็ นโมเลกุลมีโครงสร้ างเป็ นรูปสามเหลี่ยม แต่เมื่อเป็ นของแข็งจะ
เป็ นโมเลกุล Al2Cl6 ดังรูป
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
5
Reaction of Group 13
Only Al react with N2
M ได้แก่ Al, Ga, In และ Tl
Tl เกิด Tl2O3 และจะเกิด Tl2O ด้วย
Tl จะให้ Tl2S ด้ วย
M ได้แก่ Al, Ga, In และ Tl
Tl ให้ TlX ด้ วย และไม่เกิดสารประกอบไอโอไดด์กบั Tl3+
2M + 6H+  2M3+ + 3H2
M = Al, Ga และ In; Tl ให้ Tl+
2M + 2OH- + H2O  2M(OH)4- + 3H2
M = Al, และ Ga
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
6
Boron: B
• B นาไฟฟ้าได้ น้อย แต่เมื่อ T มาก สามารถทาให้ นาไฟฟ้าได้
• สารประกอบแฮไลด์ของโบรอน คือ BX3
• โบรอนสามารถทาปฏิกิริยากับไฮโดรเจนได้
สูตรคือ BnH2n+2 เมื่อ n = 2, 5, 6, 10
สูตรคือ BnHn+6
เมื่อ n = 2, 5, 6, 10
โมเลกุลเล็กสุดคือ บอเรน (BH3)
การใช้ ประโยชน์ สารประกอบบอเรนลุกติดไฟในอากาศได้ นาไปใช้ เป็ นเชื ้อเพลิงในจรวดได้
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
77
The Group 13
โครงสร้างของไดโบเรน B2H6
โครงสร้างของโบรอน รูปทรงยีส่ บิ หน้า (icosahedron) B12, unit
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
8
Cluster compound of bornes
Classification of boron hydride
ชนิด
Formular pairs Skeletal electron
ตัวอย่าง
[BnHn]2BnHn+4
BnHn+6
BnHn+8
[B5H5]2B2H6, B5H9, B6H10
B4H10, B5H11
ยังไม่พบ
Closo
Nido
Arachno
Hypho
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
n+1
n+2
n+3
n+4
10
Oxides, Hydroxides และ Oxyanions
Oxide
B2O3
Al2O3
Ga2O3
In2O3
Tl2O3
Properties
Weakly acidic
Amphoteric
Amphoteric
Weakly basic
Basic, Oxidizing
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
11
Group 14
Carbon, Silicon, Germanium, Tin and Lead
The Group 14 elements have the
ns2np2 electronic configuration
The tetravalent state is very stable for C and Si
elements.
For lead and tin, the +2 state is the most stable
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
13
Physical Properties
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
14
Reaction of Group 14
M = Si Ge and Sn
Pb เกิดปฏิกิริยาให้ PbO หรื อ Pb3O4
Oxide
CO
SiO
GeO2
SnO2
PbO2
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
Properties
Weakly acidic
Weakly acidic
Amphoteric
Amphoteric
เป็ นกลาง
15
Oxide of Silicon
Orthosilicate เชื่อมกัน
Hexametalsilicate anion
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
16
Oxide of Silicon
Pyroxene (SiO32-)n
amphibole [(Si4O11)6-]n
Silicate Sheet
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
17
Complex
Ans: Fe2O3 + 3CO  2Fe + 3CO2
SnO2 + CO  Sn + 2CO2
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
18
Polymeric anion of group 14
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
19
Carbon
Diamond;
sp3
tetrahedral
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
graphite;
sp2
Hexagonal sheet
20
Carbon
A wonderful image released by
Michael Ströck under the GNU Free
Documentation License: The structures
of eight allotropes of carbon:
a) Diamond
b) Graphite
c) Lonsdaleite
d) C60 (Buckminsterfullerene)
e) C540 Fullerene
f) C70 Fullerene
g) Amorphous carbon
h) Single-walled carbon nanotube.
http://www.chemicool.com/elements/images/carbo
n-allotropes.jpg
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
21
Group 15 (Pnictogen)
Nitrogen (N) Phosphorus (P) Arsenic (As)
Antimony (Sb) Bismuth (Bi)
Oxidation states of +3 and +5 occur for all elements
The +3 state is most stable for bismuth
The +5 oxidation state is very stable for phosphorus
Bi ที่เป็ นโลหะที่นาไฟฟ้าและความร้ อนไดน้ อยและ
Bi3+ ไฮโดรไลซ์ได้ มากเป็ นพิเศษ
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
22
Group 15 (Pnictogen)
Nitrogen is the most abundant gas in the atmosphere, constituting 78.1% by
volume. Elemental nitrogen occurs exclusively as the triply bonded dinitrogen
molecule, N2, and is generally considered to be extremely unreactive. Other highenergy allotropes of nitrogen are also possible
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
23
Physical Properties
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
24
Hydride
Molecule
BiH3
NH3
PH3
AsH3
SbH3
Traditional name
bismuthine
Ammonia
Phosphine
Arsine
stibine
IUPAC name
Bismuthane
Azane
Phosphane
Arsane
Stibane
H-E-H (องศา)
107
93.5
92
91.5
AsH3 SbH3 และ BiH3 สามารถสังเคราะห์ได้ โดยปฏิกิริยา reduction โดยใช้ รีเอเจนท์
เช่น LiAlH4
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
25
Oxide of compounds
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
26
Oxyacid of group 15
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
27
Oxyacid of group 15
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
28
กรดไพโรของธาตุอ่ นื ๆ
ซิลิคอน
ฟอสฟอรัส
กามะถัน
กรดไพโรซิลิกซิก
กรดไพโรฟอสฟอริก
กรดไพโรซัลฟิวริก
ไพโรซิลิเกต
ไพโรฟอสเฟต
ไพโรซัลเฟต
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
29
ฟอสฟอรัส (Phosphorus)
• ฟอสฟอรัสเป็ นอโลหะ มีรปู ที่สาคัญ 3 ชนิด คือ
–ฟอสฟอรัสขาว
–ฟอสฟอรัสแดง
–ฟอสฟอรัสดา
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
30
The Group 16 (Chalcogen)
Oxygen, Sulfur, Selenium, Tellurium and Polonium
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
31
Physical Properties
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
32
Element of Group 16
Ozone is an extremely important molecule in the
stratosphere, where it is produced by the reaction of
oxygen atoms
ozone itself is photolysed (dissociated) by UV radiation
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
33
Element of Group 16
Sulfur occurs naturally in several forms: as the element,
in sulfate minerals such as gypsum (CaSO4.2H2O) and in
sulfide minerals
selenium and tellurium
contain long spiral molecules
Polunium
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
34
Chalcogenide Anion
All chalcogens can occure E2ปราศจากน ้า
หากมีน ้า
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
35
Halide
เลขออกซิเดชัน
< +1
+1
+2
+4
+5
+6
ตัวอย่าง
SnCl2 (n = 3-8) SnBr2 (n = 3-8)
S2F2 S2Cl2 S2Br2 S2I2
SF2 SCl2
SF4 SCl4
S2F10
SF6
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
disproportionate
36
Halide
For Selenium and Tellurium Halides
ออกซิเดชัน
+1
+2
+4
+5
+6
ตัวอย่าง
Se2Cl2 Se2Br2
SeCl2 SeBr2 TeCl2 TeBr2 TeI2
SeF4 (SeX4)4 (X =Cl, Br)
(TeF4)x (TeX4)4 (X =Cl, Br, I)
Te2F10
SeF6 TeF6
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
37
Oxide compound
 Oxide of S Se Te and Po
SO2X2 (X = Cl or F) and SeO2F2
SOX2 (X = F Cl or Br)
 Oxyacid of S Se and Te
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
38
The Group 17 (Halogen)
Elements: Fluorine, Chlorine,
Bromine, Iodine and Astatine
The -1 oxidation state occurs in the halide anions
(e.g. Cl-). This oxidation state becomes increasingly
reducing on going down
Positive oxidation states, + I , +3, +5 and +7,
occur for chlorine, bromine and iodine
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
39
Oxide compound
Preparation of oxide of halide
Other Chlorine and Bromine Oxides
Strong oxidizing agent
Cl2O and Br2O are prepared
by the reaction of chlorine or bromine
Oxyacids and Oxyanions of the Halogens
I2O5 is made by heating HIO3
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
40
Compound of halide
หมู่ 17 มีเวเลนซ์อเิ ล็กตรอน 7 อิเล็กตรอนและสามารถเกิดสารประกอบทีม่ ี
โครงสร้างทีม่ คี วามสมมาตรสูง
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
41
Compound of halide
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
42
The Group 18 (Noble Gas)
Elements: Helium, Neon, Argon, Krypton,
Xenon and Radon
All of the elements exist as highly unreactive monatomic
gases, with very low boiling points
The first xenon compounds were synthesized in 1962,
and since then the chemistry of xenon has become
reasonably extensive
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
43
Oxide compound
Strong Oxidizing compound
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
44
The compounds of group18
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ องค์การมหาชน
45