ทองคำ (Au)

Gold (Au)
ทองคำ

เลขอะตอม 79 เป็นธาตุที่ 3 ของหมู่ IB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 196.967 amu
จุดหลอมเหลว 1063 ํc
จุดเดือด 2808 ํc
ความหนาแน่น 19.32 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +1,+3

การค้นพบ

สันนิฐานว่าทองคำคงจะเป็นโลหะอิสระโลหะแรกที่มนุษย์เรารู้จัก มนุษย์เรารู้จักโลหะทองคำอย่างน้อยตั้งแต่ 4,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช ใน Meso potamia (อาณาจักรโบราณในตะวันออกกลาง) ประวัติศาสตร์ทุกยุคทุกสมัยไม่ว่าจะเป็นอียิปต์โบราณ ยุโรป จีน ล้วนแล้วแต่มี การกล่าวถึงทองคำ คุณค่าและการใช้ประโยชน์ของโลหะนี้

ความมีค่าของทองคำเป็นแรงดลใจให้มนุษย์เราพยายามเสาะแสวงหามันได้ครอบครอง ในยุคเล่นแร่แปรธาตุ นักวิทยาศาสตร์พยายามหาวิธีเปลี่ยนโลหะที่มีราคาถูกและหาง่าย เช่น Pb, Sn ให้เป็นทองคำ ความพยายามถึงแม้จะไม่ประสบผลสำเร็จ แต่ก็มีส่วนทำให้วิทยาการทางเคมี แพทย์และการถลุงโลหะเจริญก้าวหน้ามาตามลำดับ

การใช้ประโยชน์

1. ใช้เป็นมาตรฐานของระบบการเงินสากล ประมาณกึ่งหนึ่งของทองคำทั้งหมดเก็บรักษาอยู่ในคลังของประเทศต่าง ๆ เพื่อจุดประสงค์นี้

2. ใช้เป็นเครื่องประดับ เช่น แหวน สร้อยคอ
3. ใช้ทำโลหะเจือ โลหะเจือของทองคำให้สีต่าง ๆ การบอกร้อยละของทองคำในโลหะเจือนิยมระบุเป็นการัด (karat)

1 karat (Kt) = 1/24 ของทองคำโดยน้ำหนักในโลหะเจือ
ดัง นั้นทองคำ 24 Kt คือทองคำบริสุทธิ์ ส่วนทองคำ 18 Kt, 14 Kt และ 10 Kt มีองค์ประกอบของทองคำโดยน้ำหนัก 75.00 %, 58.33 % และ 41.67 % ตามลำดับ

4. แผ่นทองคำบาง ๆ (gold leaf) ใช้เป็นตัวอักษรหรือสัญญาณของเครื่องบอกสัญญาณ ตัวอักษรของปกหนังสือ
5. ทองคำในรูปแขวนลอยใช้ทำลาย และศิลปบนผิวของเครื่องปั้นดินเผา
6. ใช้ในอุตสาหกรรมอิเลกโตรนิก และโครงการยานอวกาศ

ความเป็นพิษ
ทองคำไม่ปรากฏเป็นพิษ

ปรอท (Hg)

Mercury (Hg)
ปรอท

เลขอะตอม 80 เป็นธาตุที่ 3 ของหมู่ IIB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 200.59 amu
จุดหลอมเหลว -38.87 ํc
จุดเดือด 356.9 ํc
ความหนาแน่น 13.546 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +1,+2

การค้นพบ

ธาตุ ปรอทเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ ได้มีการบันทึกไว้ว่าอารีสโตเติล (Aristotle) เมื่อ 1600 ปีก่อนคริสต์ศักราช ได้รู้จักปรอทและเรียกปรอทว่า "เงินที่ไหลได้" (fluid silver) เพราะลักษณะภายนอกเหมือนโลหะเงิน แต่สามารถไหลหรือกลิ้งไปมาได้ทำนองเดียวกับของเหลว ต่อมาได้มีการเรียกว่า "quicksilver" ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้เรียกกันมาตั้งแต่สมัยโบราณเช่นกัน คนโบราณรู้จักนำปรอทไปชุบหรือเคลือบผิวโลหะต่าง ๆ เช่น ทองแดง ทองคำ ในสมัยกลางนักเล่นแร่แปรธาตุ (alchemist) ได้พยายามหาวิธีเปลี่ยนปรอทให้เป็นทองคำ
ปรอทมีชื่อภาษาอังกฤษว่า mercury แต่มีสัญญลักษณ์ Hg ซึ่งตั้งขึ้นโดย Berzelius มาจากคำลาติน hydrargyrum ซึ่งมีความหมายว่าเงินเหลว (liquid silver)

การใช้ประโยชน์
ปรอทส่วนใหญ่ใช้ประโยชน์ในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ควบคุมและ มาตรวัดต่าง ๆ เช่น เทอร์โมมิเตอร์ บาโรมิเตอร์ โดยอาศัยสมบัติความเสถียรการไหลได้ ความถ่วงจำเพาะสูง และสมบัติการนำไฟฟ้าของมัน ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของปรอทมีดังนี้
1. ใช้ทำเทอร์โมมิเตอร์และบาโรมิเตอร์
2. ใช้ทำให้เกิดโลหะเจือกับโลหะอื่น ๆ เช่น Ag และ Sn โลหะเจือของ Hg และโลหะอื่น ๆ เรียกว่าอะมัลกัม (amalgam) ทันตแพทย์เคยใช้อะมัลกัม ของ Hg ในการอุดฟัน
3. ใช้ผสมกับ Na เกิดโลหะเจือ Na-Hg ซึ่งเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีมากสำหรับปฏิกิริยารีดักชัน
4.ใช้เป็นตัวคะตะไลส์ในกระบวนการการผลิตไวนิลคลอไรด์ (vinyl chloride สูตร CH2 = CH) ซึ่งเป็นสารตั้งต้น หรือโมโนเมอร์ในการผลิตพลาสติกพีวีซี
5. สารประกอบปรอท ทั้งสารอนินทรีย์และอินทรีย์เป็นพิษอย่างแรก จึงใช้เป็นยาปราบศัตรูพืชและใช้ฆ่าเชื้อรา
6. ใช้ทำถ่านไฟฉายแบบอัลคาไลน์ (alkaline)
7. ใช้สกัดทองคำจากแร่ทองคำโดยเกิดอะมัลกัมกับทองคำ
8. ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ เพื่อป้องกันไม่ให้กระดาษเกิดยุ่ยง่าย

ความเป็นพิษ
ปรอทในรูปธาตุอิสระเป็นพิษไม่มากนัก แต่ไอของปรอทเป็นพิษอย่างร้ายแรง เนื่องจาก Hg มีความดันไอต่ำมาก (.0000024 บรรยากาศที่ 25 ํc) ดังนั้นในโอกาสที่จะรับ Hg เข้าสู่ร่างกายในรูปของไอจึงน้อยมาก อย่างไรก็ตามก็ไม่ควรจะประมาท ในห้องปฏิบัติการทางเคมีที่มีการใช้ปรอทเป็นประจำ หรือเกิดทำเทอร์โมมิเตอร์แตกหรือทำปรอทหก จึงต้องพยายามเปลี่ยนปรอทไปเป็นสารประกอบปรอทที่ไม่ระเหย

แพลทินัม (Pt)

Platinum (Pt)
แพลทินัม

เลขอะตอม 78 เป็นธาตุที่ 3 ของคาบที่ 7 ของหมู่ VIII ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 195.09 amu
จุดหลอมเหลว 1769.3 ํc
จุดเดือด 3827 ํc
ความหนาแน่น 21.45 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +4

การค้นพบ

Julius Caesar Scaliger ในปี ค.ศ. 1557 ได้เขียนถึงสาร ๆ หนึ่งที่พบในเหมืองในอเมริกากลางว่า ไม่สามารถหลอมโดยไฟหรือวิธีการอื่น ๆ ที่ทราบในสมัยนั้น สาร ๆ นี้ตามหลักฐานที่ปรากฎน่าจะเป็นแพลทินัม

ในกลางศตวรรษที่ 18 มีการอ้างอิงถึง "Platina" ว่าเป็นสารปนเปื้อนหรือสารที่ไม่ต้องการของทองคำ ตามเหมืองในประเทศโคลัมเบียในปัจจุบัน

William Brownrigg แพทย์ชาวอังกฤษได้ทำการทดลองเกี่ยวกับธาตุนี้และได้รายงานผลกับ Royal Society ของอังกฤษในปี ค.ศ. 1750

ในปี ค.ศ. 1775 de l'Isleสามารถหลอมแพลทินัมที่ได้สกัดเอาเหล็กและทรายออกไปแล้ว โดยใช้ aqua regia ทำให้ตกตะกอนเป็น ammonium chloroplatinate แล้วตกตะกอนที่ได้นี้ไปเผา

ในปี ค.ศ. 1803 W.H. Wollaston ชาวอังกฤษก็สามารถเตรียมแพลทินัมบริสุทธิ์ได้ โดยการศึกษาสารละลาย aqua regia ของแพลทินัมที่ไม่บริสุทธิ์อย่างละเอียด ซึ่งผลจากการศึกษานี้ เขาค้นพบธาตุใหม่อีกสองธาตุคือ แพลเลเดียม (Pd) และโรเดียว (Rh) ด้วย Platinum มาจากคำสเปน platina แปลว่า silver (เงิน)

การใช้ประโยชน์
แพลทินัมเป็นโลหะในตระกูลแพลทินัมที่มีปริมาณการใช้มากที่สุด (สถิติในปี ค.ศ. 1965 ปริมาณ 43 % ของโลหะในตระกูลแพลทินัม) และส่วนใหญ่ใช้ในรูปของโลหะอิสระและในรูปของผงละเอียดดังนี้
1. ใช้เป็นตัวเร่งสำหรับปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation) และปฏิกิริยาการดึงเอาไฮโดรเจนออก (dehydrogenation) ในเคมีอินทรีย์
2. ใช้เป็นตัวเร่งสำหรับดัดแปลงโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนในกระบวนการไอโซเมอไรเซชัน เพื่อเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันเชื้อเพลิง
3. ใช้เป็นตัวเร่งช่วยทำให้แก๊สบริสุทธิ์โดยกระบวนการออกซิเดชันหรือการเติมไฮโดรเจน
4. มีการใช้บ้างในกระบวนการคอนแทก (Contact process) เพื่อผลิตกรดซัลฟุริก

ความเป็นพิษ
แพลทินัมในรูปธาตุอิสระไม่ปรากฏเป็นพิษ แต่เกลือที่ละลายได้เป็นพิษ ในรูปของ ผงละเอียดอาจติดไฟได้

ทังสเตน (W)

Tungsten(Wolfram) (W)
ทังสเตน (วุลแฟรม)

เลขอะตอม 74 เป็นธาตุที่ 3 ของหมู่ VI B ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 183.35 amu
จุดหลอมเหลว 3410 ํc
จุดเดือด 5930 ํc
ความหนาแน่น 19.3 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +4, +5, +6

การค้นพบ
ประมาณปี ค.ศ. 1574 Lazrus Ecker ได้บันทึกเกี่ยวกับแร่ของธาตุนี้ซึ่งในปัจจุบัน เรียกว่า wolframite (FeMn) WO4 แร่นี้เดิมเรียกว่า wolfram มาจากคำว่า "wolflike" หรือคล้ายหมาป่า ซึ่งท้าวความไปถึงธรรมชาติของการกินกลืนดีบุกโดยแร่นี้ ทำให้ผลผลิตของดีบุกที่ได้จากการรีดิวซ์ออกไซด์ ของดีบุกต่ำกว่าที่ควรจะเป็น (เพราะ wolframite ทำหน้าที่ขัดขวางปฏิกิริยารีดักชันของออกไซด์ของดีบุก)

แร่อีกแร่หนึ่งซึ่งในปัจจุบันเรียกว่า scheelite (CaWO4) เดิมเรียกว่า tungsten จากคำสวีดิช "tung" หมายถึงหนักและ "sten" หมายถึงหิน

เป็นที่เชื่อกันว่า J.J. de Elhuyer และ F. de Elhuyer สองพี่น้องชาวสเปน สามารถสกัดโลหะทังสเตนได้ในราวปี ค.ศ. 1783 เขาทั้งสองยังได้แสดงให้เห็นว่าในแร่ wolframite นอกจากมีทังสเตนแล้ว ยังมีแมงกานีสและเหล็กเจือปนอยู่ด้วย

การใช้ประโยชน์
ทังสเตนใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมครั้งแรกในปี ค.ศ. 1908 โดยใช้ทำเป็น filament สำหรับหลอดไฟฟ้า เพราะจุดหลอมเหลวที่สูงมาก และความดันไอที่ต่ำมาก ทังสเตนยังคงใช้ทำ filament จนกระทั่งทุกวันนี้

ในปัจจุบันการใช้ประโยชน์หลักของทังสเตน (โดยน้ำหนัก) ได้แก่ ใช้ในรูปทังสเตนคาร์ไบด์ (WC และ WC2) ซึ่งใช้ทำเครื่องมือ (tools) โลหะเจือปนที่ใช้งาน ณ อุณหภูมิสูง คอนเทกไฟฟ้า (electrical contact) และในโครงการอวกาศ และอื่น ๆ

ความเป็นพิษ
ทังสเตนในรูปผงสามารถติดไฟฟ้า ระดับความทนได้ในผงทังสเตนในอากาศคื 5 mg/m3

แคดเมียม (Cd)

Cadmium (Cd)
แคดเมียม

เลขอะตอม 48 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ IIB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 112.40 amu
จุดหลอมเหลว 321 ํc
จุดเดือด (โดยประมาณ) 767 ํc
ความหนาแน่น (จากการคำนวณ) 8.65 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ + 2

การค้นพบ

ค้นพบโดย F. Strohmeyer ชาวเยอรมัน ในปี ค.ศ. 1817 โดยแยกออกไซด์ของธาตุนี้ที่อยู่ปะปนในปริมาณเล็กน้อยกับซิงค์คาร์บอเนต (ZnCO3) โดยทำให้ตกตะกอนออกมาด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) แล้วรีดิวซ์ต่อไปเป็นโลหะอิสระ

Strohmeyer เรียกโลหะนี้ว่า "cadmia" จากคำ calamine ชื่อเรียกซิงค์คาร์บอเนตในสมัยนั้น

ความเป็นพิษ
แคดเมียมเป็นโลหะที่เป็นพิษมากที่สุดโลหะหนึ่ง
เมื่อ cd เข้าสู่ร่างกายจะสะสมในร่างกายและปริมาณการสะสมเพิ่มขึ้นกับอายุ มีการประมาณการว่าคนทั่วไปที่มีอายุ 50 ปี มี cd สะสมในร่างกาย 10 mg ถึง 50-60 mg สุดแล้วแต่ว่าคน ๆ นั้นอยู่ที่ไหนของโลก ส่วนเด็กที่เพิ่งเกิดใหม่มี cd ในร่างกายเพียง 1 mg
การสะสม cd ในร่างกายในปริมาณสูงทำให้คนหรือสัตว์เป็นหมันและเป็นมะเร็งได้ นอกจากนี้แล้วยังทำให้เกิดโรคความดันโลหิตสูง ก่อความเสียหายต่อไตและตับ บทบาทความเป็นพิษของ cd ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก แต่ชื่อว่ามีสาเหตุมาจากการเข้าแทนที่ Zn ในเอนไซม์บางชนิด ทำให้เอนไซม์นั้นไม่สามารถทำงานตามปกติไดี

เงิน (Ag)

Silver (Ag)
เงิน

เลขอะตอม 47 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ IB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 107.870 amu
จุดหลอมเหลว 960.8 ํc
จุดเดือด 2210 ํc
ความหนาแน่น 10.5 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +1

การค้นพบ
มนุษย์รู้จักโลหะเงินตั้งแต่สมัยโบราณ มีหลักฐานปรากฎว่ามีการค้นพบโลหะเงินหลังทองคำและทองแดงไม่มากนัก มีการกล่าวถึงเงินในพระคำภีร์เก่าชาวอียิปต์ให้สัญลักษณ์วงกลมแก่ทองคำ หมายถึงเป็นโลหะสมบูรณ์แบบ

ส่วนโลหะเงินให้สัญลักษณ์ ครึ่งวงกลมเพื่อแสดงว่าเป็นโลหะที่มีความสมบูรณ์แบบรองจากทองคำ ต่อมาครึ่งวงกลมนี้หมายถึงดวงจันทร์ด้วย เพราะโลหะเงินมีความแวววาวหรือสว่าง ทำนองเดียวกันดวงจันทร์ ชาวโรมันเรียกโลหะเงินว่า argentum ซึ่งเป็นที่มาของสัญลักษณ์เงิน (Ag) ส่วนคำอังกฤษ silver มาจาก Assyrians

การใช้ประโยชน์

โลหะเงินใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง พอสรุปได้ดังนี้

1. ใช้ทำขดลวดแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchange coils) และอุปกรณ์การระเหย ท่อลำเลียง
2. ใช้ทำอุปกรณ์สำหรับทำปฏิกิริยาเคมี
3. ใช้เตรียมซิลเวอร์ไนเตรต ซิลเวอร์โบรไมด์ ซึ่งใช้เป็นน้ำยาการถ่ายภาพ
4. ใช้ในอุตสาหกรรมเภสัชภัณฑ์
5. ใช้เป็นตัวเร่ง (catalyst) ในปฏิกิริยาหลายประเภท เช่น ปฏิกิริยาการเตรียมเอทีลีน

ความเป็นพิษ
เงินในรูปของธาตุอิสระเป็นพิษไม่มากนัก แต่เกลือส่วนใหญ่เป็นพิษ (เพราะ แอนอิออน) สารประกอบของเงินเมื่อเข้าสู่ร่างกายถูกดูดเข้าสู่ระบบการหมุนเวียนของโลหิต ได้ และถูกรีดิวซ์ทำให้โลหะเงินตกค้างตามเนื้อเยื่อต่าง ๆ ผลก็คือผิวหนังเกิดจุดสีเทา สภาวะเช่นนี้เรียกว่า argyria

เทคนีเซียม (Tc)

Technetium (Tc)
เทคนีเชียม

เลขอะตอม 43 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ VII B ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 98.9062 amu
จุดหลอมเหลว 2170 ํc
จุดเดือด 5030 ํc
ความหนาแน่น 11.45 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +4, +5, +6, +7

การค้นพบ
การค้นพบ ในปี ค.ศ. 1937 Perrier และ Segre ค้นพบธาตุนี้จากการนำโมลิบดินัม (Mo) มาระดมยิงด้วย ดิวเทอรอน (d) เขาทั้งสองตั้งชื่อธาตุที่ 43 นี้ว่า Technetium การค้นพบธาตุนี้ทำให้ตำแหน่งของธาตุ 47 ของหมู่ VII B ในตารางธาตุจึงว่างเปล่ามาเป็นเวลาช้านาน ได้รับการบรรจุและหมู่ VII B มีธาตุอยู่ครบในที่สุด

การใช้ประโยชน์

เปอร์เทคนีเตตอิออน (TcO4) มีสมบัติต่อต้านการผุกร่อน

เทคนีเชียมและโลหะเจือของมันมีสมบัติเป็น superconductor และใช้ในการทำให้เกิดสนามแม่เหล็กได้ ณ อุณหภูมิต่ำ

ความเป็นพิษ
เนื่องจากสมบัติกัมมันตรังสีของธาตุนี้ ธาตุนี้และสารประกอบจึงมีอันตราย การใช้จึงต้องใช้ในที่ ๆ มีสิ่งปกปิดหรือมีสิ่งกำบังรังสี

โมลิบดีนัม (Mo)

Molybdenum (Mo)
โมลิบดีนัม

เลขอะตอม 42 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ VIB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 95.94 amu
จุดหลอมเหลว 2610 ํc
จุดเดือด 5560 ํc
ความหนาแน่น 10.22 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2,+3,+4,+5,+6

การค้นพบ
Karl W. Scheel นักเคมีชาวสวีเดนเป็นคนแรกที่ค้นพบแร่ molybdenite ในปี ค.ศ. 1778 เขาสามารถแสดงให้เห็นว่าเมื่อนำแร่นี้มาทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเกิดสารสี ขาวพิเศษชนิดหนึ่ง ซึ่งเขาเรียกว่าเป็น "peculiar white earth" สมบัติเป็นกรด เขาเรียกสารนี้ว่ากรดโมลิบดิก (molybdic acid) เขาสังเกตต่อไปว่าเมื่อนำแร่นี้มาเผาจะเกิดควันซัลฟุรัสขึ้น ทำให้เขาเชื่อว่าแรก molybdenite คือซัลไฟด์ของโมลิบดีนัม
ในปี ค.ศ. 1782 P.J. Hjelm สามารถสกัดธาตุโมลิบดีนัมอิสระได้โดยรีดิวซ์ออกไซด์ของธาตุนี้ด้วยคาร์บอน
ชื่อของธาตุนี้เริ่มจากคำว่า molybdos ซึ่งชาวกรีกและโรมันโบราณใช้เรียกแรกที่อ่อนและมีลักษณะคล้ายตะกั่ว ต่อมาในปี ค.ศ. 1816 ก็ได้มีการตั้งชื่อ molybdenum กับธาตุนี้

การใช้ประโยชน์
ประมาณ 85 % โดยโมลิบดีนัมที่ผลิตได้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมโลหะเจือที่มีเหล็กเป็นพื้นฐาน เช่น การผลิตเหล็กกล้า เหล็กปลอดสนิม (stainless steel) เหล็กกล้าใช้ทำเครื่องมือ และเหล็ก cast irons เพื่อทำให้โลหะเจือที่ได้มีสมบัติดีขึ้น เช่น แข็งแกร่งขึ้น ต่อต้านการผุกร่อนและการขึ้นสนิม ดีขึ้นและช่วยทำให้การหล่อทำได้ง่ายขึ้น เป็นต้น

ความเป็นพิษ
โมลิบดีนัมเป็นโลหะจำเป็นที่พืชต้องการในปริมาณเล็กน้อยเพื่อการเจริญเติบโต และนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอาจจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของสัตว์ด้วย ได้มีการเติมสารประกอบของ Mo ในไวตามินบางชนิด และยังมีหลักฐานที่เชื่อถือได้ว่า โมลิบดีนัมมีส่วนช่วยทำให้ฟันแข็งแรงด้วย สารประกอบของ Mo ทั่วไปก็ไม่เป็นพิษหรือถ้าให้โทษก็จัดว่าอยู่ในเกณฑ์ต่ำมาก

สังกะสี (Zn)

Zinc (Zn)
สังกะสี

เลขอะตอม 30 เป็นธาตุแรกของหมู่ II B จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 65.37 amu
จุดหลอมเหลว 419.5 ํc
จุดเดือด 907 ํc
ความหนาแน่น 7.133 g/cc ที่ 25 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2

สังกะสีเป็นโลหะโครงสร้างที่มีความสำคัญเป็นลำดับ 4 รองจากเหล็กกล้า อะลูมิเนียมและทองแดง เนื่องจากสังกะสีมีเลขออกซิเดชันได้เพียงค่าเดียวคือ +2 และขาดสมบัติทั่วไปของธาตุทรานซิชัน ในปัจจุบันจึงไม่จัดสังกะสีเป็นโลหะทรานซิชัน แต่เรียกว่าเป็นธาตุหลังทรานซิชัน (post transition element)

การค้นพบ
มนุษย์ รู้จักนำสังกะสีมาใช้ประโยชน์เป็นเวลาช้านานแล้ว แต่การรู้จักสังกะสีในรูปของโลหะหรือธาตุอิสระเกิดขึ้นหลังมากเมื่อเปรียบ เทียบกับทองแดงและตะกั่ว เพราะในสมัยโบราณมักใช้ สังกะสีในรูปของโลหะ เจือ

เริ่มมีการถลุงและสกัดสังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์ในประเทศจีนและอินเดียประมาณปี ค.ศ. 1000 และได้มีการนำสังกะสีที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ (เรียกว่า slab zinc หรือ spelter) เข้าไปยังยุโรปในศตวรรษที่ 17 ซึ่งใน ขณะนั้นยังไม่ได้มีชื่อเป็นทางการสำหรับโลหะนี้และได้มีการเรียกชื่อต่าง ๆ กัน เช่น tutanege, Indian tin, calamine หรือ spiauter

ในปี ค.ศ. 1697 Lohneyes เรียกเชื่อธาตุนี้ว่า "Zink" ซึ่งต่อมากลายเป็น "zinc"

การใช้ประโยชน์
1. ใช้ประโยชน์ในรูปของโลหะเจือ เช่นกับทองแดง (Cu) และอะลูมินัม (Al) ในการผลิตแผ่นโลหะเจือ
2. ใช้เคลือบผิว (galvanizing) เหล็กกล้าเพื่อป้องกันการขึ้นสนิมของเหล็กกล้า
3. ใช้เติมในยางและสี
4. อื่น ๆ เช่น ชิ้นส่วนของรถยนต์ ฟิวไฟฟ้า อะโนดของเซลล์ไฟฟ้า ถ่านไฟฉาย (dry cell) และเตรียมสารเคมีของสังกะสี

ความเป็นพิษ
สังกะสีในรูปธาตุไม่ปรากฎเป็นพิษ และตามความเป็นจริงแล้ว สังกะสีเป็นธาตุที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของคนและสัตว์ แต่สารประกอบหลายชนิดอาจเป็นพิษ แต่จัดอยู่ในเกณฑ์ค่อนข้างต่ำ เพราะสามารถถูกขจัดออกจากร่างกายอย่างรวดเร็ว สังกะสีในรูปผงอาจติดไฟโดยตนเองและเกิดการระเบิดได้

ไนโอเบียม (Nb)

Niobium
(Nb)
ไนโอเบียม

เลขอะตอม 41 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ V B ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและ โลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 92.906 amu
จุดหลอมเหลว 2468 +/- 10 ํc
จุดเดือด 4927 ํc
ความหนาแน่น 8.57 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +3, +4 และ +5

การค้นพบ

ใน ปี ค.ศ. 1801 Charles Hatchett นักเคมีชาวอังกฤษ ได้ทำการวิเคราะห์ ตัวอย่างสินแร่สีดำก้อนหนึ่งไปให้พิพิธภัณฑ์อังกฤษในปี ค.ศ. 1753 จากรัฐ Connecticut (เป็นรัฐหนึ่งที่อยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา) เขาได้พบว่าสินแร่นี้ประกอบด้วยธาตุใหม่ธาตุหนึ่ง ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า columbium เพื่อเป็นเกียรติแก่แหล่งที่มาของสินแร่ก้อนนั้น (สมัยนั้นนิยมเรียกอเมริกาว่า Columbia)

ในปี ค.ศ. 1844 Rose นักเคมีอีกท่านหนึ่งก็ได้พบธาตุใหม่ธาตุหนึ่งเช่นกัน ซึ่งเขาเรียกว่า niobium จาก Niobe เทพเจ้าแห่ง Tears และเป็นธิดาของ Tantalus ในเทพนิยายของกรีก ในสมัยนั้นเกิดความสับสนขึ้นระหว่าง columbium, niobium และ tantalum ซึ่งต่อมาพบว่าแท้จริงแล้ว columbium และ niobium เป็นธาตุชนิดเดียวกัน แต่แตกต่างไปจาก tantalum

ในปี ค.ศ. 1949 จากที่ประชุม International Union of Chemistry Congress ณ กรุงAmsterdam ได้ตกลงเรียกชื่อธาตุนี้ว่า niobium ซึ่งเป็นชื่อยอมรับกันในระดับสากลในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ชื่อ columbium ก็ยังมีคนใช้กันอยู่โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยนักโลหะวิทยา และชื่อนี้ยังปรากฏเสมอในสิ่งตีพิมพ์ โดยเฉพาะในสิ่งตีพิมพ์สมัยก่อน

ในปี ค.ศ. 1866 Blomstrand เตรียมไนโอเบียมในรูปธาตุอิสระได้เป็นครั้งแรกโดยรีดิวซ์ไนโอเบียมคลอไรด์ ด้วยไฮโดรเจน ต่อมา Moissan เตรียมธาตุนี้ได้เช่นกัน โดยรีดิวซ์ออกไซด์ของไนโอเบียมด้วยคาร์บอนในเตาไฟฟ้า หลังจากนั้น Goldschmidt ก็สามารถรีดิวซ์ออกไซด์ของโลหะนี้ด้วยผงอลูมินัมได้ Nb เป็นผลิตผล

การใช้ประโยชน์
การ ใช้ประโยชน์ของไนโอเบียมในเชิงพาณิชย์ได้แก่ การใช้ในรูปของ ferroniobium ใช้ทำโลหะเจือกับเหล็กกล้าได้เหล็กกล้าประเภท "Columbium" เหล็กกล้าชนิด อื่น ๆ และ superalloy ที่สามารถทนต่อความร้อนสูงบางชนิด นอกจากนี้แล้วยังใช้ประโยชน์เป็นตัว "getter" ในหลอดสูญญากาศ ในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อุปกรณ์ของจรวด ฯลฯ

ความเป็นพิษ
โลหะไนโอเบียมไม่ปรากฏเป็นพิษ

ทองแดง (Cu)

Copper
(Cu)
ทองแดง

เลขอะตอม 29 เป็นธาตุแรกของหมู่ IB จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 63.54 amu
จุดหลอมเหลว 1083 ํc
จุดเดือด (โดยประมาณ) 2582 ํc
ความหนาแน่น (จากการคำนวณ) 8.94 g/cc ที่ 20 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +1, +2

เป็นโลหะที่ใช้มากที่สุดโลหะหนึ่งในรูปของโลหะอิสระ เพราะมีสมบัติเยี่ยมหลายประการ เช่น สมบัติการนำไฟฟ้าและความร้อนดีเยี่ยม ทนต่อการผุกร่อน แข็งแรง ดึงเป็นเส้นและตีเป็นแผ่นบาง ๆ ได้

การค้นพบ
โลหะทองแดงรู้จักกันตั้งแต่ก่อนประวัติศาสตร์ และได้มีการนำมาใช้ประโยชน์มากกว่า 6,000 ปีแล้ว ถึงแม้จะมีหลักฐานค่อนข้างแน่ชัดว่ามนุษย์เรารู้จักนำเอาทองคำและเหล็ก มาใช้ประโยชน์ก่อนทองแดง แต่ก็เป็นที่มั่นใจได้ว่าทองแดงมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยพัฒนา วัฒนธรรมในสมัยโบราณ

การใช้ประโยชน์
ทองแดงเป็นโลหะที่มีประโยชน์มากที่สุดและใช้มากที่สุดโลหะหนึ่ง (รองจากเหล็ก)
1. ใช้ทำเส้นลวดไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าและเครื่องมือไฟฟ้าต่าง ๆ
2. ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง
3. ใช้ในการผลิตหม้อต้มน้ำ กาน้ำ ถังน้ำ ท่อน้ำ และขดลวด กาต้มน้ำร้อน ฯลฯ
4. ใช้เคลือบผิวของโลหะ
5. ใช้ทำโลหะเจือ ทองเหลือง (brass) คือโลหะเจือของทองแดง ( 70 %) และสังกะสี ( 30 %) ทองสัมฤทธิ์ (bronze) เป็นโลหะเจือของทองแดง

ความเป็นพิษ

ทองแดงเป็นโลหะที่ร่างกายเราต้องการในปริมาณเล็กน้อย (trace element) เช่น จำเป็นสำหรับกระบวนการเผาผลาญอาหาร (metabolism) ผู้ใหญ่ต้องการทองแดง 2 mg/วัน และร่างกายของคนเรามีทองแดงอยู่ 100 – 150 mgซึ่งทองแดงจำนวนนี้ มีความเข้มข้นสูงสุดที่ตับและกระดูก โลหิตของเราก็มีทองแดงอยู่ด้วย เป็นที่ทราบกันว่าการสร้างฮีโมโกลบินต้องอาศัยทองแดง ถึงแม้ฮีโมโกลบินจะไม่มีทองแดงเป็นองค์ประกอบ นอกจากนี้การสังเคราะห์เอนไซม์หลายชนิดต้องอาศัยทองแดงด้วย
ดังนั้นจะเห็นได้ว่าทองแดงในปริมาณเล็กน้อยไม่เพียงแต่ไม่เป็นพิษ ยังเป็นสิ่งที่ร่างกายเราต้องการ แต่ถ้ามีในปริมาณสูงก็จะให้โทษและเป็นพิษได้ เช่น CuSO4 27 g ทำให้ตายได้ ถ้ารับประทานปริมาณน้อยกว่านี้จะเกิดอาการอาเจียน เหน็บชา และสำลัก
ทองแดงเป็นธาตุจำเป็นสำหรับพืชด้วย เช่น จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ และเอนไซม์ของพืช

นิกเกิล (Ni)

Nickel (Ni) นิกเกิล

เลขอะตอม 28 เป็นธาตุที่ 3 ในคาบที่ 4 ของหมู่ VIII ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 58.71 amu
จุดหลอมเหลว 1453 ํc
จุดเดือด (โดยประมาณ) 2730 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +3

การค้นพบ
นิ กเกิดสกัดได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1751 โดย Cronstedt ในปี ค.ศ. 1804 Richter สามารถเตรียมนิกเกิลที่ค่อนข้างบริสุทธิ์และได้ศึกษาถึงสมบัติของนิกเกิล และในปี ค.ศ. 1870 Fleitmann ได้พบว่าถ้าผสมแมกนีเซียมเล็กน้อยกับนิกเกิล จะสามารถนำมาตีเป็นแผ่นบาง ๆ ได้

การใช้ประโยชน์
มากกว่ากึ่งหนึ่งของโลหะนิกเกิลที่ผลิตได้ทั้งหมดใช้ใน อุตสาหกรรมโลหะเจือ (alloy) เช่น เหล็กกล้าปลอดสนิม (stainless steel) ที่นิยมใช้ชนิดหนึ่งมี Ni 8 % และ Cr 18 % เป็นองค์ประกอบ โลหะเจือ wrought และ cast มี Ni สูงกว่า 25 % (ที่เหลือเป็น Cr, Fe และโลหะอื่น ๆ) ใช้ทำแม่เหล็กถาวร โลหะเจือที่สามารถต้านทาน ไฟฟ้า เป็นต้น การใช้ประโยชน์อื่น ๆ ของนิกเกิล เช่น
1. ใช้ชุบโลหะ
2. ใช้เป็นตัวเร่งสำหรับปฏิกิริยาบางประเภท (ตัวเร่งเรียกว่า Raney nickel) เช่น ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของน้ำมันพืช
3. แบตเตอรี่สะสมแบบอัลคาไลน์ (alkaline storage battery)
4.อิเลกโตรเซลล์เชื้อเพลิง (fuel cell electrodes)
5. อุตสาหกรรมเซรามิกส์
6. ใช้เป็นโลหะประดับและอื่น ๆ

ความเป็นพิษ
ถึงแม้นิกเกิลจะอยู่คาบเดียวกันกับ Fe และ Co (ตามหลัง Fe และ Co) ซึ่งอาจคาดว่ามี activity ต่อร่างกาย แต่กลับปรากฎว่า Ni ไม่มีผลทางสรีระต่อทั้งสัตว์และพืช นิกเกิลและสารประกอบของนิกเกิลทั่วไปเป็นพิษต่อร่างกายในเกณฑ์ต่ำหรือจัดว่า ไม่เป็นพิษก็ได้ (เข้าสู่ร่างกายโดยทางอาหาร) อย่างไรก็ตามนิกเกิลในรูปของผงหรือฝุ่นติดไฟง่ายและเป็นพิษ ระดับการทนได้ของผง Ni ในอากาศ คือ 1 mg/m3 ของอากาศ

โคบอลต์ (Co)

Cobalt (Co)
โคบอลต์

เลขอะตอม 27 เป็นธาตุในหมู่ VIII คาบที่ 4 ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 58.9332 amu
จุดหลอมเหลว 1493 ํc
จุดเดือด 3100 ํc
ความหนาแน่น 8.90 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +3

การค้นพบ

การวิเคราะห์รูปปั้นที่ทำด้วยแก้วสีน้ำเงินและเครื่องปั้นดินเผาของสมัย อียิปต์โบราณและบาบีโลน (Babylonia) ก่อนคริสตศักราช 1450 ปี โดยวิธีสเปกโตรสโกบี พบว่าได้มีการใช้สีที่มีสารประกอบของโคบอลต์ เกลือหลายชนิดของโคบอลต์เป็นตัวให้สีน้ำเงินแก่ เซรามิกส์ (ceramics) และเมื่อผสมกับสารประกอบของนิกเกิล โครเมียมหรือแมงกานีสให้สีน้ำเงินและสีเขียว

ในปี ค.ศ. 1735 Brandt เป็นคนแรกที่ค้นพบธาตุ Co และในปี ค.ศ. 1742 เขาก็สามารถสกัดธาตุโคบอลต์ในรูปของธาตุอิสระได้

ในปี ค.ศ. 1750 Bergman ได้ศึกษาสมบัติต่าง ๆ ของธาตุที่ค้นพบได้ใหม่นี้ ชื่อของธาตุนี้ตรงกับคำเยอรมัน "Kobalt" ซึ่งมาจากคำกรีก "cobalos" มีความหมายว่า "เหมือง" คำเยอรมัน "Kobalt"หมายถึงปีศาจแห่งเหมืองเป็นชื่อที่ใช้เรียกสินแร่บางชนิด โดยนักขุดเหมืองของเมือง Saxony เพราะสินแร่เหล่านี้ก่ออันตรายต่อมือและเท้าได้ ต่อมาพบว่าสินแร่เหล่านี้มีสารประกอบของโคบอลต์และอาร์เซนิกเป็นองค์ประกอบ

การใช้ประโยชน์

1. ประมาณ 80 % ของ Co ทั้งหมดใช้ในการผลิตโลหะเจือ และที่สำคัญได้แก่การผลิต แม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กอ่อน เช่น
ก. เหล็กกล้าที่มี Co 30 – 50 % และมี W, Cr, V และ Ni
ข. "Perminvars" เป็นโลหะเจือที่มีโลหะ 3 ชนิดเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ Ni45 %, Co 25 %, เหล็ก 30 %
ค. "Alnico" มี Ni 14 – 30 %, Al 6 – 12 %, Co5 – 35 % ที่เหลือเป็นเหล็ก
ง. "Supermedur" ประกอบด้วย Co 49 %, เหล็ก 49 % และ V 2 % เป็นต้น

2. โคบอลต์ที่เหลือใช้ในรูปของสารประกอบ เช่น เป็นตัวช่วยทำให้สีแห้งเร็วขึ้น ใช้เป็นตัวให้สีของสีทาบ้านและเวนิช

3. เนื่องจาก Co เป็นธาตุที่พืชต้องการในปริมาณเล็กน้อย (trace element) สารประกอบของ Co จึงใช้ผสมในปุ๋ยเคมี

4. 60 Co ซึ่งเป็นไอโซโตปกัมมันตรังสีสังเคราะห์ใช้รักษามะเร็งและใช้ในงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับกัมมันตรังสี

ความเป็นพิษ
ปกติ (ในปริมาณเล็กน้อย) ไม่เป็นพิษต่อทั้งคนและสัตว์ แต่ Co ในรูปผงติดไฟได้ ระดับความทนได้ของ Co ในอากาศเท่ากับ 0.1 mg/m3 ของอากาศ

เหล็ก (Fe)

Iron (Fe)

เหล็ก

เลขอะตอม 26 เป็นธาตุในหมู่ VIII ในตารางธาตุ เป็นธาตุแรกของไอร์ออนไตรเอด

น้ำหนักอะตอม 55.847 amu

จุดหลอมเหลว 1536.5 +/- 1 ํc

จุดเดือด 3000 ํc

ความหนาแน่น 7.8733 g/cc ที่ 20 ํc

เลขออกซิเดชันสามัญ + 2, + 3

การค้นพบ

มนุษย์รู้จักเหล็กตั้งแต่ก่อนประวัติศาสตร์ มีหลักฐานยืนยันว่ามนุษย์เรารู้จักโลหะนี้ไม่น้อยกว่า 8,000 ปี อย่างไรก็ตาม 1,000 – 2,000 ปีก่อนคริสตศักราชเหล็กจัดเป็นโลหะที่หายาก และในสมัยนั้นแหล่งสำคัญของเหล็กมาจากสะเก็ดดาว (meteorites)

ตั้งแต่ 1,000 – 2,000 ปีก่อนคริสตศักราชเป็นต้นมา มนุษย์เริ่มรู้จักวิธีถลุงเหล็กจากแร่เหล็ก และนำเหล็กมาใช้ประโยชน์ในทุกยุคทุกสมัย กระบวนการการถลุงเหล็กที่ใช้กันมามี หลักการไม่แตกต่างไปจากที่ใช้กันในปัจจุบัน

การใช้ประโยชน์

เหล็กเป็นโลหะที่ใช้ประโยชน์และมีประโยชน์มากที่สุดในโลกซิวิไลส์ปัจจุบัน เหล็กเกือบทั้งหมดที่ถลุงได้ใช้ประโยชน์ในรูปของโลหะและโลหะเจือ (คือเหล็กกล้า) ใช้เป็นโครงสร้างในการก่อสร้าง อุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องจักร ฯลฯ

ความเป็นพิษ

เหล็กไม่ปรากฏเป็นพิษต่อร่างกาย ยิ่งไปกว่านั้น ยังเป็นธาตุที่ร่างกายเราต้องการในปริมาณเล็กน้อย (trace element) เป็นโลหะจำเป็นสำหรับระบบการย่อยอาหาร เม็ดเลือดแดงของคนและสัตว์ มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ ทำหน้าที่นำออกซิเจนไปสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย

อิตเทรียม (Y)

Yttrium (Y)

อิตเทรียม

เลขอะตอม 39 เป็นธาตุที่ 2 ของหมู่ III B จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 88.905 amu
จุดหลอมเหลว 1509 ํc
จุดเดือด 3200 ํc
ความหนาแน่น 4.472 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +3


การค้นพบ
อิตเทรียมค้นพบโดย Gadolin นักเคมีชาวฟินแลนด์ในปี ค.ศ. 1794 และตั้งชื่อธาตุนี้ตามชื่อเมือง Yitterby ซึ่งเป็นเมือนเล็ก ๆ เมืองหนึ่งในสวีเดน (ในตารางธาตุมีอีก 3 ธาตุที่มีชื่อมาจากชื่อเมืองในสวีเดน ได้แก่ terbium, erbium และ ytterbium)

การใช้ประโยชน์
1. อิตเทรียมใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมผลิตโทรทัศน์สี โดยใช้ Y2O3-Eu และ YVO4-Eu phosphors ในการใช้สีแดงจ้าแก่โทรทัศน์สี 2. อิตเทรียมออกไซด์ (Y2O3) ใช้ในการเตรียม garnet อิตเทรียมเหล็กที่ใช้ประโยชน์เป็นตัวกรอง แสงไมโครเวฟ 3. อิตเทรียมใช้เจือกับโลหะอื่น ๆ ทำให้โลหะเจือที่ได้มีสมบัติดีขึ้น 4. ใช้ในนิวเคลียร์เทคโนโลยี ความเป็นพิษ


อิตเทรียมไม่ปรากฎเป็นพิษ แต่ในรูปผงอาจติดไฟได้

แมงกานีส (Mn)

Manganese (Mn)

แมงกานีส

เลขอะตอม 25
มวลอะตอม 54.938049 (9) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน [Ar] 3d5 4s2
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน 2, 8, 13, 2
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.) 7.21 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว 1246 °C
จุดเดือด 2061 °C

แมงกานีสเป็น โลหะชนิดหนึ่ง ซึ่งมีสีขาวคล้ายเงิน แข็งและเปราะพบได้ในธรรมชาติ แต่จะเกิดร่วมกับธาตุอื่น ๆ ได้หลายรูป ดังนั้น ถ้าต้องการโลหะแมงกานีสจึงต้องถลุงอีกที แร่แมงกานีส ที่เกิดในธรรมชาติที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมอยู่ในรูป Oxide และ Carbonate ที่สำคัญที่สุดคือ Mno2 หรือ Pyrolusit

ประโยชน์ของแมงกานีส

1. ในทางโลหะกรรม โดยนำมาผสมกับเหล็ก เพื่อทำให้เหล็กนั้นมีความเหนียว ยืดหยุ่น และคงทนยิ่งขึ้น เช่น รางรถไฟ หัวขุด หัวเจาะ เหล็กทุบ ฯลฯ นอกจากนี้ยังใช้ประโยชน์ในการทำให้เหล็กบริสุทธิ์ยิ่งขึ้น
2. ใช้ในทางอโลหะกรรม ได้แก่
- อุตสหกรรมประกอบถ่านหินไฟฉาย
- อุตสาหกรรม เคมีบางประเภท เช่น ในการเตรียมด่างทับทิมซึ่งใช้เป็นยาฆ่าเชื้อโรค ยารักษาเนื้อไม้ให้คงทนถาวรเตรียมสารที่ใช้ในการฟอกหนังย้อมหนังและใช้ผสม เข้าไปในอาหารไก่
- การผลิต วัสดุภัณฑ์เคมี จำต้องใช้แร่แมงกานีสเป็นตัวสำคัญ เช่น การทำสี ปุ๋ยสังเคราะห์ ผสมในการทำอิฐแมงกานีสจะทำให้อิฐทนความร้อนสูง เป็นต้น

โครเมียม (Cr)

Chromium (Cr)

โครเมียม

เลขอะตอม 24 โลหะทรานซิชัน
มวลอะตอม 51.9961(6) กรัม/โมล
จุดหลอมเหลว 1907 oC
จุดเดือด 2944 oC
ความหนาแน่น 7.15 g/cc

คุณสมบัติเฉพาะตัว
โครเมียมเป็นโลหะมันวาวสีเทา ที่สามารถขัดเป็นในได้ดี และมีจุดหลอมเหลวสูง ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และสามารถตีขึ้นรูปได้

สถานะออกซิเดชันที่ปรากฏมากที่สุดคือ +2 +3 และ +6 โดยที่ +3 เสถียรที่สุด +1 +4 และ +5 ปรากฏน้อย สารประกอบโครเมียมที่มีสถานะ +6 เป็นตัวออกซิไดส์อานุภาพสูง
โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนทำให้เกิดชั้นออกไซด์บาง ๆ ที่ป้องกันการทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมกับโลหะที่อยู่ภายใต้

การนำไปใช้
• ในงานโลหกรรม ใช้ในการป้องกันการกัดกร่อน และทำให้เกิดความมันวาว
• ผสมเป็นโลหะผสม เช่น มีดสแตนเลส
• การเคลือบโลหะ
• ใช้ในอะลูมิเนียมอะโนไดส์ ทำให้พื้นผิวของอะลูมิเนียมกลายเป็นทับทิม
• โครเมียม (III) ออกไซด์ เป็นผงขัดโลหะ
• เกลือโครเมียมทำให้แก้วมีสีเขียวมรกต
• โครเมียมทำให้ทับทิมมีสีแดง จึงใช้ผลิตทับทิมเทียม
• ทำให้เกิดสีเหลืองสำหรับทาสี
• เป็นคะตาลิสต์
• โครไมต์ใช้ทำแม่พิมพ์สำหรับการเผาอิฐ
• เกลือโครเมียมใช้ในการฟอกหนัง
• โปแตสเซียม ไดโครเมต เป็นสารทำปฏิกิริยา ใช้ในการทำความสะอาดเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ และเป็นสารทำการไทเครท นอกจากนี้ ยังใช้ในการทำให้สีย้อมติดผ้า
• โครเมียม (IV) ออกไซด์ (CrO2) ใช้ผลิตเทปแม่เหล็ก มีประสิทธิภาพสูงกว่าเทปที่ผลิตจากเหล็กออกไซด์
• ใช้ป้องกันการกัดกร่อนในการเจาะบ่อ
• ใช้เป็นอาหารเสริม หรือยาลดน้ำหนัก ส่วนใหญ่เป็น โครเมียม (III) คลอไรด์ และโครเมียม(III) "พโกลิเนต
• โครเมียม เฮกซะคาร์บอนิล (Cr(CO)6) ใช้ผสมลงในเบนซิน
• โครเมียม โบไรด์ (CrB) ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าอุณหภูมิสูง
• โครเมียม (III) ซัลเฟต (Cr2(SO4)3) ใช้เป็นผงสีเขียวในสี เซอรามิก วาร์นิช และหมึก รวมทั้งการเคลือบโลหะ
• โครเมียมช่วยลดระดับคลอเรสเตอรอลในร่างกายและควบคุมน้ำตาลในเลือด

วา้เนเดียม (V)

Vanadium (V)
วาเนเดียม

เลขอะตอม 23 เป็นธาตุแรกของหมู่ V B จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน
น้ำหนักอะตอม 50.942 amu
จุดหลอมเหลว 1890 oC
จุดเดือด 3000 oC
ความหนาแน่น 6.11 g/cc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +3, +4, +5

การใช้ประโยชน์
มากกว่า 80 % ของวาเนเดียมที่ผลิตขึ้นใช้ทำ ferrovanadium และวาเนเดียมคาร์ไบด์ (VC) เพื่อใช้เติมกับเหล็กกล้า อีกประมาณ 11 % ใช้ทำโลหะเจือกับอะลูมินัม (V-Al) ซึ่งใช้ใน อุตสาหกรรมไนเทเนียม ส่วนวาเนเดียมในรูป V2O5 และแอมโมเนียม เมตาวาเนเดียมใช้ในปฏิกิริยา เคมีในอุตสาหกรรมโดยใช้เป็นตัวเร่ง เช่น เป็นตัวเร่งในการเตรียมกรดซัลฟุริก ส่วน VOCl3 ใช้เป็นตัวเร่ง ในกระบวนการโพลิเมอไรเซชันเพื่อเต รียมยางเอทีลีน-โพรพิลีน เป็นต้น

ความเป็นพิษ
สารประกอบของวาเนเดียมทั่วไปเป็นพิษต่อคนและสัตว์ โลหะนี้และสารประกอบของธาตุนี้ในรูปของฝุ่นทำให้หลอดลมหายใจเกิดคันและระเคืองได้

ไทเทเนียม (Ti)

Titanium (Ti)
ไทเทเนียม

เลขอะตอม 22 เป็นธาตุแรกของหมู่ IV B จัดเป็นโลหะและโลหะทรานซิชัน

น้ำหนักอะตอม 47.90 amu
จุดหลอมเหลว 1669 ํc
จุดเดือด 3260 ํc
ความหนาแน่น 4.507 g/cc ที่ 25 ํc
เลขออกซิเดชันสามัญ +2, +3, +4

การค้นพบ

ในปี ค.ศ. 1790 William Gregor นักบวชชาวอังกฤษผู้ซึ่งเป็นทั้งนักเคมีและนักโลหะ วิทยาสมัครเล่นด้วยได้ค้นพบธาตุนี้จากการวิเคราะห์ทรายสีดำตามชายฝั่งของ Cornwall พบว่าประกอบด้วยออกไซด์ของไทเทเนียมสูงถึง 45.25 อีกไม่กี่ปีหลังจากนั้น Kloprath ได้ศึกษาออกไซด์ที่ได้จาก "red schorl" (rutile) ที่พบในฮังการี และได้ผลทำนองเดียวกับผลของ Gregor Kloprath ตั้งชื่อธาตุนี้ว่า titanium จาก Titans ในเทพนิยาย

การใช้ประโยชน์
เนื่องจากกระบวนการสกัดไทเทเนียมค่อนข้างยุ่งยาก โลหะนี้จึงมีราคา ค่อนข้างแพง เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะโครงสร้างสามัญอื่น ๆ การใช้งานของโลหะนี้ทั่วไปจึงค่อนข้างจำเพาะ ที่สำคัญพอสรุปได้ดังนี้

1. ส่วนใหญ่ใช้เป็นโครงสร้างในการผลิตอาวุธและอุปกรณ์ทางทหาร เช่น ชิ้นส่วนของเครื่องบินเครื่องไอพ่น ชิ้นส่วนของจรวดนำวิถีและยานอวกาศ
2. อุปกรณ์ที่ใช้ในโรงงานผลิตเคมีภัณฑ์ เช่น โรงงานผลิตคลอรีน โดยใช้เป็นองค์ประกอบของปั้ม ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ฯลฯ

สแคนเดียม (Sc)

Scandium (Sc)
สแคนเดียม

เลขอะตอม 21 เป็นธาตุแรกของหมู่ IIIB ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ
น้ำหนักอะตอม 44.956 amu
จุดหลอมเหลว 1539 oC
จุดเดือด 2727 oC
ความหนาแน่น 2.99 g/cc ที่ 20 oC
เลขออกซิเดชันสามัญ +3

การค้นพบ

ตารางธาตุของเมนเดลลีฟ (Mendeleev) ในปี ค.ศ. 1871 ได้คาดการณ์และให้สมบัติของธาตุใหม่ธาตุหนึ่งอยู่ใต้โบรอนในหมู่ III และเรียกธาตุนี้ว่า akaboron
ในปี ค.ศ. 1876 Lars Nilson นักเคมีเกษตรชาวสวีเดนได้ค้นพบธาตุนี้ในขณะที่ทำการวิเคราะห์แร่ euxenite อย่างละเอียด และตั้งชื่อของธาตุนี้ตามอาณาเขตตอนใต้ของประเทศนั้น

การใช้ประโยชน์
ในปัจจุบันยังไม่มีการนำสแกนเดียมไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ความสนใจในธาตุนี้จึงจำกัดเฉพาะในวงการศึกษาและค้นคว้าวิจัยเท่านั้น

ความเป็นพิษ
สแกนเดียมไม่ปรากฎเป็นพิษ

สมบัติโดยทัั่่วไป

สมบัติโดยทั่วไปของธาตุแทรนซิชัน

ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันทั้งในแนวนอนและแนวดิ่ง ซึ่งทุกธาตุต่างเป็นพวกโลหะ แต่มีความแตกต่างจากโลหะหมู่ IA และหมู่ IIA หลายประการดังนี้

1. ธาตุแทรนซิชัน เป็นโลหะซึ่งส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นสูง

2. เวเลนต์อิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชันในคาบที่ 4 เท่ากับ 2 ยกเว้นโครเมียม กับทองแดง ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1

3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามานับจากระดับพลังงานของเวเลนซ์อิเล็กตรอน ส่วนใหญ่มีจำนวนไม่เท่ากัน ส่วนของธาตุ หมู่ IA และหมู่ IIA ในคาบเดียวกันมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามาเท่ากับ 8

4. รัศมีอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันและมีแนวโน้มลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นตามคาบ
5. ความหนาแน่นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามคาบ

6. ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันตามคาบมากกว่าธาตุอื่นๆ ในตารางธาตุ

นอกจากสมบัติที่ธาตุแทรนซิชันแตกต่างจากโลหะหมู่ IA และหมู่ IIA แล้ว ธาตุแทรนซิชันยังมีสมบัติพิเศษที่เด่นชัดอีกหลายประการ ดังนี้

1. โลหะแทรนซิชันเป็นตัวนำไฟฟ้าและนำความร้อนที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุในหมู่ IB คือ ทองแดง เงิน และทอง

2. รัศมีอะตอมของธาตุแทรนซิชันโดยทั่วไปมีขนาดลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น แต่รัศมีอะตอมของธาตุต่างๆ จากโครเมียม (Cr) ถึงทองแดง (Cu) มีขนาดใกล้เคียงกันมาก ทั้งนี้เนื่องจากแม้ว่าธาตุในแถวเดียวกันจะมีประจุในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้หมอกอิเล็กตรอนเล็กลงก็ตาม แต่อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยมีจำนวนมากขึ้นและมีแรงต้านกับการหดขนาดของหมอกอิเล็กตรอน จึงทำให้ขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชันไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงมากนัก และจะลดลงอย่างช้า ๆ เท่านั้น

3. พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ที่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่สม่ำเสมอเป็นผลจากการต้านกันระหว่างประจุของนิวเคลียสที่เพิ่มขึ้น กับการเพิ่มอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

4. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ยกเว้น IIIB และหมู่ IIB ซึ่งเกิดสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชัน +3 และ +2 ตามลำดับ ส่วนธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ สามารถแสดงเลขออกซิเดชันร่วมกันเป็นอย่างน้อย

5. สารประกอบส่วนมากของธาตุแทรนซิชันมีสี (ยกเว้นหมู่ IIIB)

6. มีแนวโน้มเกิดสารประกอบเชิงซ้อน (Complex compounds) ได้ง่ายกว่าธาตุหมู่ IA และหมู่ IIA

ความหมายของธาตุแทรนซิชั่น

โลหะแทรนซิชั่น

ธาตุแทรนซิชัน หมายถึงธาตุที่อะตอมหรือไอออนมีอิเล็กตรอนไม่เต็มในระดับพลังงานย่อย (d – orbital หรือ f – orbital)1 ได้แก่ธาตุที่อยู่ตรงกลางและด้านล่างของตารางธาตุ ธาตุแทรนซิชันยังแบ่งเป็นหมู่ต่าง ๆ เริ่มด้วยหมู่ IIIB,IVB,... VIIIB และ IB ธาตุหมู่ VIIIB ประกอบด้วยธาตุถึง 9 ธาตุซึ่งมากกว่าหมู่อื่นๆ เนื่องจากมีสมบัติใกล้เคียงกันมากจึงจัดไว้ในหมู่เดียวกัน

ข้อแตกต่างระหว่างธาตุแทรนซิชันกับธาตุหมู่หลัก

มีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับการจัดจำแนกขอบเขตระหว่างธาตุหมู่หลักและธาตุแทรนซิชันทางด้านซ้ายของตารางธาตุ ธาตุที่มีปัญหาเหล่านั้นได้แก่ สังกะสี (Zn) แคดเมียม (Cd) และปรอท (Hg)
ความเห็นที่แตกต่างเกี่ยวกับธาตุเหล่านี้จะจัดจำแนกเป็นธาตุหมู่หลัก (main group) หรือธาตุแทรนซิชันมีข้อแนะนำถึงความแตกต่างที่ยังไม่กระจ่างชัด ธาตุแทรนซิชันมีความคล้ายคลึงกับธาตุหมู่หลักหลายอย่าง คือธาตุหมู่หลักทางซ้ายของตารางธาตุเป็นโลหะอ่อน และดัดเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ง่าย นำความร้อน และนำไฟฟ้า และสามารถให้อิเล็กตรอนแล้วมีประจุเป็นบวก (+) ความจริงแล้วธาตุแทรนซิชันเป็นโลหะที่นำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีที่สุด (เช่น ทองแดง ; Cu) และโลหะในธาตุหมู่หลัก (หมู่ IIIA เช่น Al) แสดงสมบัติทางกายภาพที่ก้ำกึ่งระหว่างธาตุแทรนซิชันและธาตุหมู่หลัก

1. มีข้อแตกต่างระหว่างโลหะทั้งสองพวกนี้ คือธาตุแทรนซิชันมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าโลหะในธาตุหมู่หลัก เพราะฉะนั้นจึงสามารถเกิดสารประกอบโคเวเลนต์ได้ดีกว่า

2. ข้อแตกต่างอื่น ๆ ระหว่างโลหะในธาตุหมู่หลักและธาตุแทรนซิชัน ซึ่งเห็นได้จากสูตรของสารประกอบที่เกิดขึ้น โลหะในธาตุหมู่หลักจะเกิดเป็นเกลือ [เช่น NaCl , Mg3N2 และ CaS] ซึ่งในสารเหล่านี้จะปรกอบด้วยไอออนลบที่สมดุลกับไอออนบวก โลหะแทรนซิชันเกิดสารประกอบไอออนิกได้คล้ายกัน [เช่น FeCl3, HgI2 หรือ Cd(OH)2] แต่มีส่วนที่แตกต่างคือสามารถเกิดไอออนเชิงซ้อน เช่น FeCl4-, HgI42-, and Cd(OH)42- ที่มีจำนานไอออนลบได้มากมาย

3. ข้อแตกต่างอย่างที่สามระหว่างธาตุหมู่หลักทางซ้ายกับธาตุแทรนซิชันคือไอออนของธาตุแทรนซิชันสามารถเกิดที่จะเกิดสารประกอบที่เสถียรกับโมเลกุลที่เป็นกลาง เช่น น้ำ หรือแอมโมเนีย สำหรับเกลือที่เกิดจากไอออนของโลหะในธาตุหมู่หลักจะละลายน้ำในรูปที่เป็นสารละลายน้ำ (aqueous solutions)