ธาตุโลหะในตารางธาตุคืออะไร? จำนวนที่หน้าเว็บส่วนใหญ่มักไม่ได้ระบุ

ธาตุโลหะในตารางธาตุคืออะไร?

หากคุณค้นหาว่าธาตุโลหะในตารางธาตุคืออะไร คำตอบสั้น ๆ นั้นง่ายกว่าที่ดูเหมือนในตอนแรก ธาตุโลหะคือธาตุที่มักแสดงพฤติกรรมแบบโลหะที่เราคุ้นเคย เช่น การนำไฟฟ้า การสะท้อนแสง การดัดโค้งโดยไม่หัก และการสูญเสียอิเล็กตรอนในการทำปฏิกิริยา

คำตอบโดยตรงต่อคำถามว่าธาตุโลหะในตารางธาตุคืออะไร

ธาตุโลหะคือธาตุบนตารางธาตุที่โดยทั่วไปแสดงพฤติกรรมแบบโลหะ ส่วนใหญ่เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มักมีความมันวาว มักสามารถตีให้บางและดึงให้เป็นเส้นได้ (malleable และ ductile) และมีแนวโน้มจะสร้างไอออนบวกโดยการสูญเสียอิเล็กตรอน ธาตุที่รู้จักส่วนใหญ่เป็นธาตุโลหะ แม้ว่าจำนวนรวมที่แน่นอนอาจแปรผันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับวิธีจัดหมวดหมู่ของธาตุที่อยู่ระหว่างขอบเขต

พูดอย่างง่าย ๆ ผู้อ่านที่ถามว่าธาตุโลหะคืออะไร ธาตุโลหะในตารางธาตุ กำลังถามถึงกลุ่มใหญ่ที่ประกอบด้วยตัวอย่างที่คุ้นเคย เช่น โซเดียม อะลูมิเนียม เหล็ก ทองแดง เงิน และทองคำ ในวิชาเคมีพื้นฐาน มักจะแนะนำตารางธาตุในรูปแบบของสามหมวดหมู่กว้าง ๆ ได้แก่ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

เหตุใดธาตุส่วนใหญ่จึงจัดอยู่ในหมวดหมู่ของโลหะ

ธาตุส่วนใหญ่จัดอยู่ในหมวดหมู่โลหะเนื่องจากพฤติกรรมของอิเล็กตรอนชั้นนอกของพวกมัน โลหะมักสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าอโลหะ ซึ่งช่วยอธิบายได้ว่าทำไมโลหะจึงสร้างไอออนบวกและทำไมโลหะหลายชนิดจึงนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี บริตันนิกา ระบุว่าธาตุเคมีที่รู้จักทั้งหมดประมาณสามในสี่เป็นโลหะ และ LibreTexts อธิบายโลหะว่าเป็นธาตุที่มักสร้างไอออนบวกโดยการสูญเสียอิเล็กตรอน

• ธาตุส่วนใหญ่บนตารางธาตุมีลักษณะเป็นโลหะ
• ลักษณะสำคัญ ได้แก่ ความสามารถในการนำไฟฟ้า ความมันวาว ความเหนียว และความยืดหยุ่น
• โลหะมักสูญเสียอิเล็กตรอนระหว่างปฏิกิริยาเคมี
• รูปแบบการจัดกลุ่มโลหะและอโลหะบนตารางธาตุจะเข้าใจได้ง่ายขึ้นเมื่อคุณสังเกตเห็นกลุ่มขอบเขตของกึ่งโลหะด้วย
• จำนวนโลหะที่แน่นอนนั้นไม่ได้แสดงไว้ในรูปแบบเดียวกันเสมอไปบนแผนภูมิแต่ละฉบับ

รายละเอียดสุดท้ายนี้มีความสำคัญมากกว่าที่เห็น เพราะการจัดหมวดหมู่เริ่มต้นจากคุณสมบัติ แต่รูปแบบของตารางธาตุกลับแสดงตำแหน่งที่โลหะ สารกึ่งโลหะ และสารไม่เป็นโลหะมักพบได้

โลหะอยู่ที่ใดบนตารางธาตุ?

การมองผ่านแผนภูมิที่ใช้สีแยกประเภทอย่างรวดเร็วจะเผยรูปแบบพื้นฐาน หากคุณกำลังสงสัยว่าโลหะอยู่ที่ใดบนตารางธาตุ ให้มองไปที่ด้านซ้ายและบริเวณศูนย์กลางกว้างของตาราง โซเดียมตั้งอยู่ทางซ้ายสุด เหล็กอยู่ตรงกลาง และโลหะอย่างอะลูมิเนียมกับทองคำแสดงให้เห็นว่าธาตุโลหะกระจายตัวอยู่ทั่วส่วนใหญ่ของตาราง แม้แต่สองแถวที่มักถูกดึงลงมาไว้ใต้ส่วนหลักของตาราง คือ ลานทานไนด์ (lanthanides) กับแอคติไนด์ (actinides) ก็จัดเป็นโลหะเช่นกัน

โลหะอยู่ที่ใดบนตารางธาตุ

นักเรียนที่ถามว่าธาตุโลหะอยู่ที่ตำแหน่งใดบนตารางธาตุ สามารถใช้เส้นแบบซิกแซกหรือเส้นบันไดเป็นแนวทางในการระบุได้ ธาตุที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้นนั้นมักเป็นโลหะ ส่วนธาตุที่อยู่ทางด้านขวาส่วนใหญ่เป็นอโลหะ และธาตุที่อยู่ตามแนวขอบเขตระหว่างสองกลุ่มนี้คือสารกึ่งโลหะ (เมทัลลอยด์) สรุปการจัดวางโดยย่อจาก ThoughtCo วางธาตุโลหะส่วนใหญ่ไว้ที่ด้านซ้ายของตารางธาตุ ขณะที่ ChemistryTalk อธิบายว่าอโลหะมักกระจุกตัวอยู่ที่ด้านขวาของตาราง และสารกึ่งโลหะอยู่ตามแนวขอบเขตแบบซิกแซก

แล้วธาตุโลหะในตารางธาตุจริงๆ แล้วอยู่ที่ไหน? โดยทั่วไปจะอยู่ทางซ้ายของเส้นบันไดและกระจายอยู่ทั่วบริเวณศูนย์กลางของตาราง ซึ่งคำตอบนี้ยังสอดคล้องกับตำแหน่งที่ระบุไว้ในหนังสือเรียนส่วนใหญ่ด้วย ข้อยกเว้นที่โด่งดังประการหนึ่งคือไฮโดรเจน ซึ่งปรากฏอยู่ที่มุมบนซ้ายของตาราง แต่จัดเป็นอโลหะ

ตารางธาตุที่ใช้สีแยกประเภทอย่างง่ายช่วยให้จดจำรูปแบบนี้ได้ง่ายขึ้นมากในทันที

การเปลี่ยนแปลงของลักษณะโลหะตามคาบและหมู่

ตำแหน่งไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม แต่สะท้อนพฤติกรรมของอิเล็กตรอน LibreTexts อธิบายว่าลักษณะโลหะโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ลงมาตามหมู่และเคลื่อนที่ไปทางซ้ายตามคาบ ในการเคลื่อนที่ลงมาตามหมู่ อะตอมจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและพลังงานไอออไนเซชันลดลง ทำให้อิเล็กตรอนชั้นนอกหลุดออกได้ง่ายขึ้น ส่วนในการเคลื่อนที่ตามคาบจากซ้ายไปขวา อะตอมจะยึดอิเล็กตรอนไว้แน่นขึ้น จึงทำให้ลักษณะโลหะลดลง

แนวโน้มนี้ช่วยอธิบายว่าทําไมโซเดียมจึงเป็นโลหะมากกว่าธาตุที่อยู่ด้านขวาในแถวเดียวกัน และทําไมมุมด้านล่างซ้ายถึงมีโลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุด เหล็ก อลูมิเนียม และทองคํา เป็นโลหะ แต่ตําแหน่งของพวกมันชี้ให้เห็นว่าโลหะทั้งหมดไม่ทําตัวแบบเดียวกัน แผนที่มันสะอาด แต่การนับมันยากขึ้น เพราะกรณีขอบเขตไม่เข้ากับแผนภูมิทุกแบบอย่างเดียวกัน

โต๊ะประจําระยะ โลหะ ไม่โลหะ โลหะ

ลักษณะซ้ายและกลาง ทําให้โลหะมองเห็นง่าย แต่การนับมันไม่เรียบร้อยเท่าที่หลายหน้าชี้ให้เห็น การ สมาคมราชอาณาจักร พบว่ามากกว่าสองสามส่วนของธาตุเป็นโลหะในสภาพแวดล้อม แม้เช่นนั้น แหล่งที่แตกต่างกัน ไม่ได้ให้ผลรวมที่เหมือนกันเสมอ เพราะคําตอบขึ้นอยู่กับวิธีการจัดการธาตุขอบในตารางธาตุโลหะ

เหตุ ผล ที่ แหล่ง ที่ มี ความ ไม่ เห็น กัน ถึง จํานวน โลหะ

ความไม่เห็นด้วยมักเกิดขึ้นจากกฎการจัดหมวดหมู่ ไม่ใช่จากการนับที่ผิดพลาด บทวิจารณ์โดยราชสมาคมแห่งสหราชอาณาจักรฉบับเดียวกันนี้ชี้ให้เห็นรายละเอียดสำคัญประการหนึ่ง คือ ตารางธาตุจัดแสดงธาตุต่างๆ แต่คำระบุประเภท เช่น โลหะ และ ไม่ใช่โลหะ นั้นอธิบายพฤติกรรมของธาตุเหล่านั้นในรูปแบบธาตุบริสุทธิ์ภายใต้สภาวะปกติ บริเวณใกล้บันได (staircase) พฤติกรรมดังกล่าวมักไม่แบ่งแยกอย่างชัดเจน บทวิจารณ์ยังเน้นว่า ส่วนหนึ่งของบล็อก p โดยเฉพาะบริเวณหมู่ที่ 14 และ 15 อาจอยู่กึ่งกลางระหว่างขอบเขตของโลหะกับไม่ใช่โลหะ ดังนั้น แม้ว่า แผนผังตารางธาตุแสดงโลหะสำหรับการเรียนการสอน ไม่ใช่โลหะ โลหะกึ่งตัวนำ มีประโยชน์ แต่ก็ทำให้ความเป็นจริงที่ซับซ้อนกว่านั้นถูกย่อให้เรียบง่ายเกินไป

หากหน้าเว็บหนึ่งระบุจำนวนโลหะที่แน่นอนเพียงค่าเดียวโดยไม่ระบุกฎที่ใช้ในการจัดหมวดหมู่ ความเรียบร้อยอาจกำลังเอาชนะความถูกต้อง

วิธีที่กฎการจัดหมวดหมู่ส่งผลต่อจำนวนรวม

จำนวนรวมแบบระมัดระวังจะเริ่มต้นด้วยตระกูลธาตุที่เป็นโลหะอย่างชัดเจน ในขณะที่จำนวนรวมแบบกว้างขึ้นอาจรวมธาตุในบล็อก p ที่มีลักษณะเป็นโลหะด้วย แต่จะพิจารณาธาตุที่อยู่ใกล้บันได (staircase) อย่างระมัดระวังมากขึ้น IUPAC รักษาตารางธาตุคาบสม่ำเสมอให้ทันสมัยอยู่เสมอ และชี้ให้เห็นว่าแม้แต่คำถามเชิงโครงสร้าง เช่น การจัดวางธาตุในหมู่ที่ 3 ก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แม้การถกเถียงนี้จะไม่ลบล้างภาพรวมที่กว้างขึ้น แต่ก็เตือนผู้อ่านว่าการจัดจำแนกทางวิทยาศาสตร์นั้นประกอบด้วยทั้งข้อตกลงร่วมกัน (convention) และการสังเกตการณ์ ในทางปฏิบัติ ปัญหาการจัดหมวดหมู่ที่พบบ่อยที่สุดมักเกิดขึ้นบริเวณเขตชายขอบ ซึ่งการระบุว่าธาตุนั้นเป็นโลหะ หรืออโลหะ หรือกึ่งโลหะอาจแตกต่างกันไปตามแผนภูมิแต่ละฉบับ

ดังนั้น คำตอบที่มีประโยชน์จึงไม่ใช่เพียงแค่ตัวเลขหนึ่งตัว แต่คือมุมมองตามกลุ่มธาตุ (family-by-family) ซึ่งระบุว่ากลุ่มใดถูกจัดอยู่ในหมวดหมู่นั้นเสมอ และกลุ่มใดตั้งอยู่ใกล้เส้นแบ่งเขตมากจนอาจก่อให้เกิดความสับสน

กลุ่มธาตุในตารางธาตุ

การมองแบบแยกตามกลุ่มธาตุทำให้เข้าใจด้านโลหะของตารางได้ง่ายขึ้นอย่างมาก ในวิชาเคมี กลุ่มธาตุ (family) บนตารางธาตุหมายถึงกลุ่มของธาตุที่มีโครงสร้างอิเล็กตรอนชั้นนอกที่คล้ายคลึงกัน และส่งผลให้มีพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกันด้วย นี่คือเหตุผลที่การจัดจำแนกธาตุเป็นโลหะมีประโยชน์มากกว่าการแบ่งแบบง่ายๆ ว่าอยู่ทางซ้ายหรือขวาของตาราง ภาพรวมโดยย่อจากเว็บไซต์ ThoughtCo ร่วมกับระบบการจัดจำแนกโลหะที่ใช้โดย ลอส อาลาโมส ช่วยให้ผู้อ่านสามารถจัดกลุ่มธาตุโลหะหลักได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กลุ่มธาตุโลหะบนตารางธาตุ

หกตระกูลที่ผู้อ่านส่วนใหญ่จำเป็นต้องรู้ ได้แก่ โลหะแอลคาไล โลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ โลหะแทรนซิชัน โลหะหลังแทรนซิชัน แลนทานิด และแอคทิไนด์ หากคุณเคยเห็นชื่อกลุ่มในตารางธาตุที่แตกต่างออกไป สิ่งนั้นถือว่าปกติ ตารางธาตุสมัยใหม่จะระบุลำดับคอลัมน์ตั้งแต่ 1 ถึง 18 แต่การตั้งชื่อตระกูลนั้นมุ่งเน้นไปที่ลักษณะทางเคมีร่วมกัน ซึ่งบางตระกูลอาจครอบคลุมมากกว่าหนึ่งคอลัมน์ หรือแม้แต่แถวที่แยกออกมาอยู่ด้านล่างของตารางหลัก

อะไรที่ทำให้แต่ละกลุ่มโลหะแตกต่างกัน

เริ่มจากด้านซ้ายสุด โลหะอัลคาไลในตารางธาตุเป็นกลุ่มที่สังเกตได้ง่ายที่สุด เนื่องจากมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์หนึ่งตัว และทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรง โดยเฉพาะกับน้ำ โลหะกลุ่ม 2 ยังคงทำปฏิกิริยาอยู่ แต่อิเล็กตรอนชั้นนอกสองตัวของมันทำให้มีความรุนแรงน้อยกว่าและโดยทั่วไปมีความแข็งมากกว่าโลหะกลุ่ม 1 ส่วนตรงกลางของตารางธาตุ คือ โลหะแทรนซิชัน ซึ่งประกอบด้วยบล็อกกลางกว้าง ที่รู้จักกันดีในด้านเป็นของแข็งโลหะที่แข็ง นำไฟฟ้าได้ดี และมีสถานะออกซิเดชันหลากหลาย

เลื่อนไปทางขวาอีกเล็กน้อย รูปแบบจะดูนุ่มนวลขึ้น โลหะหลังการเปลี่ยนผ่านยังคงมีลักษณะเป็นโลหะ แต่มักจะนุ่มกว่าและนำไฟฟ้าได้แย่กว่าโลหะแทรนซิชัน สองแถวที่วาดไว้ด้านล่างตารางนี้ยังเพิ่มความละเอียดอ่อนให้มากยิ่งขึ้นอีกด้วย แลนทานิดส์มีเคมีที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด ในขณะที่แอคติไนด์มีชื่อเสียงจากกัมมันตภาพรังสี แหล่งอ้างอิงบางแห่งถึงกับจัดกลุ่มทั้งสองแถวนี้ว่าเป็นโลหะแทรนซิชันพิเศษ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าชื่อกลุ่มในตารางธาตุสามารถช่วยได้ แต่ไม่อาจแทนพฤติกรรมทางเคมีที่แท้จริงได้

• หมู่ที่ 1 หมายถึง นุ่มและมีปฏิกิริยาสูง
• หมู่ที่ 2 หมายถึง มีปฏิกิริยา แต่มักแข็งแรงกว่าหมู่ที่ 1
• หมู่ที่ 3–12 หมายถึง บล็อกกลางที่ประกอบด้วยโลหะคลาสสิกหลายชนิด
• โลหะหลังการเปลี่ยนผ่าน หมายถึง โลหะที่นุ่มกว่าซึ่งอยู่บริเวณเขตบันได
• แลนทานิดส์และแอคติไนด์ หมายถึง สองแถวของบล็อก f ที่จัดวางไว้แยกต่ำกว่าส่วนหลักของตาราง

ป้ายกำกับกลุ่มครอบครัวเหล่านี้ช่วยให้ตารางจัดระเบียบได้ดีขึ้น แต่การทดสอบที่ลึกซึ้งยิ่งกว่าสำหรับโลหะนั้นไม่ได้อยู่ที่ชื่อกลุ่มครอบครัวเพียงอย่างเดียว คุณสมบัติเช่น ความสามารถในการนำไฟฟ้า ความมันวาว ความเหนียว และการสูญเสียอิเล็กตรอน ช่วยอธิบายเหตุผลที่ธาตุทั้งหมดในกลุ่มเหล่านี้จัดอยู่ในฝั่งของโลหะตั้งแต่แรก

คุณสมบัติของโลหะคืออะไร?

ป้ายกำกับกลุ่มครอบครัวช่วยให้การสแกนตารางธาตุทำได้ง่ายขึ้น แต่นักเคมีระบุโลหะจากพฤติกรรมของมัน ไม่ใช่จากชื่อเพียงอย่างเดียว เมื่อนักเรียนถามว่า คุณสมบัติของโลหะคืออะไร คำตอบจะเริ่มต้นด้วยรูปแบบของลักษณะทางกายภาพและเคมีที่มีร่วมกัน ใน LibreTexts คำอธิบายเกี่ยวกับพันธะโลหะ อะตอมของโลหะจะถูกดึงดูดเข้าหาหมู่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้และไม่ผูกพันกับอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ (delocalized electrons) แบบจำลองง่ายๆ นี้ช่วยอธิบายคุณสมบัติของโลหะและเหตุผลที่โลหะหลายกลุ่มที่แตกต่างกันยังคงแสดงพฤติกรรมที่สามารถระบุได้ร่วมกัน

คุณสมบัติร่วมกันของโลหะส่วนใหญ่

หากคุณเปรียบเทียบคุณสมบัติของโลหะกับอโลหะ โลหะมักโดดเด่นขึ้นในหลายวิธีที่ชัดเจน

• การนำไฟฟ้า: อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้ทำให้โลหะนำกระแสไฟฟ้าได้ดี ลวดทองแดงเป็นตัวอย่างคลาสสิก
• ความสามารถในการนําไฟฟ้า อิเล็กตรอนเหล่านั้นยังช่วยในการถ่ายเทความร้อน จึงทำให้โลหะ เช่น ทองแดงและอะลูมิเนียม มีประโยชน์ในกรณีที่การถ่ายเทความร้อนมีความสำคัญ
• ความเงา: LibreTexts อธิบายว่า อิเล็กตรอนในโลหะสามารถดูดซับพลังงานแล้วปล่อยแสงออกมาใหม่ ทำให้ผิวโลหะมีความมันวาว ทองคำ เงิน และทองแดงแสดงคุณสมบัตินี้ได้อย่างชัดเจน
• ความเหนียวต่อการตีขึ้นรูป: โลหะสามารถตีหรือรีดให้เป็นแผ่นบางได้โดยไม่แตกหัก ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ ฟอยล์อลูมิเนียมและทองคำเปลวบางๆ
• ความเหนียว: โลหะสามารถดึงให้เป็นลวดได้ ทองแดงอีกครั้งคือตัวอย่างที่คุ้นเคย
• การเกิดไอออนบวก: โลหะหลายชนิดสูญเสียอิเล็กตรอนระหว่างปฏิกิริยา โซเดียมจะสร้าง Na⁺ แมกนีเซียมจะสร้าง Mg²⁺ และอะลูมิเนียมจะสร้าง Al³⁺

ตัวอย่างที่แสดงว่าโลหะไม่เหมือนกันทั้งหมด

ลักษณะเหล่านี้เป็นแนวโน้มที่ชัดเจน แต่ไม่ใช่รายการตรวจสอบที่สมบูรณ์แบบ แหล่งข้อมูล LibreTexts ระบุว่า ปรอทอยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง แม้ว่าโลหะส่วนใหญ่มักจะอยู่ในสถานะของแข็งก็ตาม แหล่งข้อมูลเดียวกันยังชี้ให้เห็นว่า โซเดียมและโพแทสเซียมมีความนุ่มพอที่จะตัดด้วยมีด ซึ่งทำให้แตกต่างอย่างมากจากโลหะที่แข็ง เช่น เหล็ก การนำไฟฟ้าก็แปรผันเช่นกัน โลหะเงินและทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษ ในขณะที่โลหะบางชนิดมีสมรรถนะในการนำไฟฟ้าน้อยกว่า ความไวต่อปฏิกิริยาก็แปรผันเช่นกัน ทองคำรักษาลักษณะภายนอกได้ดีกว่าโลหะหลายชนิด เพราะทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าโลหะอย่างเหล็กมาก

นี่คือเหตุผลที่คุณสมบัติของธาตุโลหะจึงเหมาะสมที่สุดเมื่อพิจารณาเป็นกลุ่มของเบาะแส ความมันวาวเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ ความสามารถในการนำไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวก็ไม่เพียงพอ นักเคมีจะพิจารณารูปแบบโดยรวม: ว่าธาตุหนึ่งๆ นำไฟฟ้าได้อย่างไร ดัดโค้งได้อย่างไร และจัดการกับการสูญเสียอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเคมีอย่างไร เมื่อมองในลักษณะนี้ คำถามเชิงปฏิบัติข้อถัดไปก็จะตอบได้ง่ายขึ้นมาก: ธาตุใดบ้างที่จัดอยู่ในหมวดโลหะโดยจัดตามหมู่ (family) ของมัน

รายการธาตุโลหะตามหมู่ในตารางธาตุ

ผู้อ่านที่ต้องการข้อมูลเชิงปฏิบัติ รายการธาตุโลหะ มักไม่จำเป็นต้องใช้รายชื่อธาตุที่เรียงยาวเหยียดจนเต็มหน้า แต่พวกเขาต้องการโครงสร้างที่ชัดเจน การจัดหมู่ธาตุโลหะตามหมู่ (family) จะทำให้รูปแบบนั้นศึกษา เปรียบเทียบ และจดจำได้ง่ายขึ้น ตารางหลักด้านล่างนี้จัดตามการจำแนกประเภทโลหะที่กว้างขวางซึ่งใช้โดยเว็บไซต์ Chemistry LibreTexts และ ThoughtCo โดยระบุกรณีที่พบได้น้อยซึ่งแหล่งข้อมูลทางเคมีบางแห่งอาจจัดการแตกต่างออกไป นี่คือวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการตอบคำถามว่า ธาตุใดบ้างที่จัดเป็นโลหะในตารางธาตุ โดยไม่แสร้งทำเป็นว่าฉลากสำหรับธาตุที่อยู่ชายขอบทุกตัวนั้นมีการกำหนดไว้อย่างแน่นอนและเป็นสากล โน้ตวิทยาศาสตร์ chemistry LibreTexts

รายการธาตุโลหะตามกลุ่มธาตุแต่ละกลุ่ม

วิธีอ่านรายการหลักโดยไม่สับสน

หากคุณต้องการรายการอย่างรวดเร็ว โลหะ สำหรับการบ้านหรือทบทวน ให้ใช้คอลัมน์ 'ตระกูล' ก่อน และคอลัมน์ 'หมายเหตุ' ตามลำดับถัดมา คอลัมน์ 'ตระกูล' บอกคุณว่าธาตุนั้นอยู่ในตำแหน่งใดของตารางธาตุ ส่วนคอลัมน์ 'หมายเหตุ' ระบุจุดที่การจัดหมวดหมู่เริ่มคลุมเครือ ซึ่งมีความสำคัญมากที่สุดบริเวณขั้นบันได (staircase) และในหมู่ธาตุกลุ่ม p ที่มีมวลอะตอมมากที่สุด

เมื่อครูถามนักเรียนให้ ระบุชื่อโลหะทั้งหมด ครูมักต้องการให้นักเรียนระบุแก่นหลักที่มั่นคงของตระกูลเหล่านี้ ไม่ใช่การโต้แย้งกันเกี่ยวกับกรณีขอบเขตที่คลุมเครือทุกกรณี หากคุณต้องการเพียงแต่ชื่อโลหะที่คุ้นเคยที่สุดเท่านั้น ชื่อโลหะ ให้เริ่มจากสมาชิกที่รู้จักกันดีที่สุดของแต่ละกลุ่ม แล้วค่อยขยายออกไปจากจุดนั้น

• โลหะแอลคาไล: โซเดียม โปแทสเซียม
• โลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ: แมกนีเซียม แคลเซียม
• โลหะทรานซิชัน: เหล็ก ทองแดง เงิน ทอง
• โลหะหลังทรานซิชัน: อะลูมิเนียม ดีบุก ตะกั่ว
• แลนทานไอด์: แลนทานัม นีโอดิเมียม
• แอคทินไอด์: ยูเรเนียม พลูโตเนียม

นั่นคือ ตัวอย่างของโลหะบางชนิด ซึ่งผู้อ่านส่วนใหญ่รู้จักดีอยู่แล้ว พวกมันยังทำหน้าที่เป็นจุดยึดความจำที่ดีเมื่อตารางธาตุทั้งหมดดูแน่นเกินไป สำหรับบันทึกการเรียน ควรจำไว้ว่าธาตุที่พบได้บ่อย ชื่อโลหะ มักมาจากกลุ่มธาตุแทรนซิชันและกลุ่มหลังแทรนซิชัน ในขณะที่แลนทานไอด์และแอคทินไอด์นั้นจำได้ง่ายกว่าในฐานะลำดับธาตุ

ข้อควรระวังเพิ่มเติมอีกประการหนึ่งที่ช่วยให้รายการหลักนี้เชื่อถือได้: ไม่ใช่ทุกแผนภูมิจะกำหนดเส้นแบ่งขอบเขตของธาตุต่าง ๆ อย่างเดียวกัน เช่น โพโลเนียม หรือธาตุในบล็อก p ที่มีมวลอะตอมมากที่สุดซึ่งสังเคราะห์ขึ้นเอง นี่คือเหตุผลว่าทำไมแหล่งอ้างอิงที่มีประโยชน์จึงไม่เพียงแต่ระบุชื่อธาตุเท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นด้วยว่าขอบเขตใดบ้างที่คลุมเครือ เพราะป้ายกำกับว่าเป็น 'โลหะ' จะน่าเชื่อถือที่สุดเมื่อคุณสามารถแยกแยะมันออกจาก 'เมทัลลอยด์' หรือ 'อโลหะ' ได้ด้วย

คู่มือตารางธาตุ: โลหะ เทียบกับ อโลหะ

รายการหลักที่ยาวนานมีประโยชน์ แต่ผู้อ่านส่วนใหญ่ต้องการวิธีที่รวดเร็วกว่านั้นในการจัดหมวดหมู่องค์ประกอบหนึ่งๆ ได้ทันทีด้วยสายตา ข่าวดีก็คือ ตารางธาตุให้เบาะแสเชิงภาพที่ชัดเจนแก่คุณ ข่าวดีกว่านั้นคือ วิชาเคมีให้การทดสอบสำรองไว้ใช้เมื่อการจัดวางเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ

วิธีแยกโลหะออกจากเมทัลลอยด์และอโลหะ

แผนที่เชิงภาพจาก Science Notes แสดงรูปแบบพื้นฐานอย่างชัดเจน: โลหะส่วนใหญ่อยู่ทางซ้ายและตรงกลาง ในขณะที่อโลหะรวมตัวกันอยู่ทางขวา ส่วนเขตบันไดที่คุ้นเคยนั้นอยู่ระหว่างสองกลุ่มนี้ หากคุณสงสัยว่าเมทัลลอยด์อยู่ที่ตำแหน่งใดบนตารางธาตุ คำตอบคือ มักพบตามแนวขอบเขตที่เป็นเส้นหยักแบบซิกแซกนั้น ทั้งนี้ คู่มือเคมีของ UMD ใช้รูปแบบเดียวกันนี้เพื่อการระบุอย่างรวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม คำถามเกี่ยวกับการแยกแยะโลหะกับอโลหะในตารางธาตุนั้นไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยเพียงตำแหน่งเท่านั้น โลหะและอโลหะในแผนภูมิตารางธาตุจึงควรแยกแยะโดยพิจารณาจากพฤติกรรมของธาตุเหล่านั้นด้วย โลหะส่วนใหญ่มักนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี และมักสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนที่มีประจุบวก อโลหะในตารางธาตุมักมีแนวโน้มจะรับหรือแชร์อิเล็กตรอน และส่วนใหญ่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี ส่วนกึ่งโลหะ (metalloids) ตั้งอยู่ระหว่างโลหะกับอโลหะในตารางธาตุ โดยมักแสดงคุณสมบัติผสมและพฤติกรรมเป็นสารกึ่งตัวนำ

1. หาเส้นลักษณะบันได (staircase line) บนตารางธาตุ
2. มองไปทางซ้ายหรือตรงกลางก่อน ธาตุส่วนใหญ่ในบริเวณนั้นมักเป็นโลหะ
3. มองไปทางมุมบนขวา ธาตุส่วนใหญ่ในบริเวณนั้นมักเป็นอโลหะ
4. ตรวจสอบบริเวณขอบเขตเอง ธาตุที่อยู่ตามแนวขอบเขตนั้นมักเป็นกึ่งโลหะ
5. ทดสอบพฤติกรรมหากจำเป็น ตัวนำไฟฟ้าที่ดีบ่งชี้ว่าเป็นโลหะ ตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีบ่งชี้ว่าเป็นอโลหะ และพฤติกรรมระดับกลางหรือเป็นสารกึ่งตัวนำบ่งชี้ว่าเป็นกึ่งโลหะ
6. สังเกตข้อยกเว้น: ไฮโดรเจนถูกจัดวางไว้ทางด้านซ้าย แต่มักจัดเป็นธาตุที่ไม่ใช่โลหะ หากคุณถามว่า ซิลิคอนเป็นโลหะ ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ หรือกึ่งโลหะ ซิลิคอนมักจัดอยู่ในกลุ่มกึ่งโลหะ โดยบทบาทของมันในฐานะสารกึ่งตัวนำได้รับการเน้นย้ำไว้ในคู่มือกึ่งโลหะของ MISUMI

บันไดขั้นบันได (staircase) เป็นเพียงแนวทางในการจำแนก ไม่ใช่การรับประกันว่าจะถูกต้องเสมอไป ธาตุที่อยู่บริเวณเส้นแบ่งเขตอาจถูกจัดหมวดหมู่แตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับแผนภูมิที่ใช้และหลักเกณฑ์การจัดหมวดหมู่ที่อยู่เบื้องหลัง

เทคนิคง่ายๆ สำหรับช่วยให้จดจำและระบุได้เร็วขึ้น

• ด้านซ้ายและตรงกลาง ให้นึกถึงโลหะ
• มุมบนขวา ให้นึกถึงธาตุที่ไม่ใช่โลหะ
• บนบันไดขั้นบันได ให้นึกถึงกึ่งโลหะ
• จดจำสัญญาณพฤติกรรม: นำไฟฟ้า ต้านทาน หรือกึ่งนำไฟฟ้า

กรอบแนวคิดแบบเร่งด่วนนี้ทำให้การอ่านธาตุโลหะและธาตุที่ไม่ใช่โลหะบนแผนภูมิตารางธาตุทำได้ง่ายขึ้นมากเมื่ออยู่ภายใต้ความกดดัน นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นถึงแนวคิดที่ลึกซึ้งกว่าการท่องจำเพียงอย่างเดียว เพราะความแตกต่างระหว่างโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีกับกึ่งโลหะที่นำไฟฟ้าได้บางส่วนมีผลโดยตรงต่อการเลือกใช้วัสดุจริงในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และการผลิต

เหตุใดโลหะบนตารางธาตุจึงมีความสำคัญต่อกระบวนการผลิต

รูปแบบบันไดไม่เพียงแต่ช่วยให้นักเรียนจัดลำดับองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในด้านการออกแบบและการผลิตอีกด้วย คำถามที่ว่า 'โลหะคืออะไร' ซึ่งอาจดูเป็นทฤษฎีในเบื้องต้น จะเปลี่ยนกลายเป็นการตัดสินใจเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับสมรรถนะของวัสดุอย่างรวดเร็ว การรู้ตำแหน่งของธาตุโลหะต่าง ๆ บนตารางธาตุช่วยให้วิศวกรได้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับความสามารถในการนำไฟฟ้า ความแข็งแรง ความเหนียว และการถ่ายเทความร้อน แต่กระบวนการผลิตจริงนั้นลึกซึ้งกว่าคำอธิบายในห้องเรียนอย่างมาก

เหตุใดการจัดจำแนกโลหะจึงมีความสำคัญต่อการผลิตจริง

ธาตุโลหะมักเป็นจุดเริ่มต้น ไม่ใช่จุดสิ้นสุด AJProTech อธิบายการเลือกวัสดุว่าเป็นการหาจุดสมดุลระหว่างแรงที่กระทำ สภาพแวดล้อม น้ำหนัก ความสามารถในการผลิต ความพร้อมใช้งาน ต้นทุน และการปฏิบัติตามข้อกำหนด นี่คือเหตุผลที่โลหะชนิดต่าง ๆ ถูกนำมาใช้แก้ปัญหาที่แตกต่างกัน แนวโน้มของ TIRapid แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ทองแดงมีคุณค่าสูงในด้านการนำไฟฟ้าและการนำความร้อน อลูมิเนียมมีคุณค่าจากความหนาแน่นต่ำและความต้านทานการกัดกร่อน เหล็กมีคุณค่าจากความแข็งแรงและประสิทธิภาพด้านต้นทุน ส่วนไทเทเนียมมีคุณค่าจากความแข็งแรงเฉพาะ (specific strength) สูงในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง ในทางปฏิบัติ ชิ้นส่วนสำเร็จรูปจำนวนมากใช้โลหะผสมแทนธาตุโลหะบริสุทธิ์ เนื่องจากงานส่วนใหญ่มักต้องการสมดุลของคุณสมบัติที่ดีกว่า

• การขนส่ง: อลูมิเนียมและแมกนีเซียมช่วยลดน้ำหนัก ขณะที่เหล็กยังคงเป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง เนื่องจากสามารถรวมความแข็งแรงเข้ากับต้นทุนที่เหมาะสมได้
• อิเล็กทรอนิกส์: ทองแดงเป็นที่นิยมใช้ในกรณีที่การไหลของกระแสไฟฟ้าและการถ่ายเทความร้อนมีความสำคัญ
• สภาพแวดล้อมที่รุนแรง: สแตนเลส สเตนเลสสตีล ไทเทเนียม และวัสดุที่มีส่วนประกอบของนิกเกิล มีประโยชน์เมื่อความต้านทานการกัดกร่อนหรือเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูงกลายเป็นปัจจัยสำคัญ
• การวางแผนการผลิต ความสามารถในการกลึงก็มีความสำคัญเช่นกัน วัสดุที่ดูเหมาะสมในเชิงทฤษฎีอาจยังส่งผลให้เกิดการสึกหรอของเครื่องมือ เพิ่มระยะเวลาในการผลิต หรือเพิ่มข้อกำหนดด้านการตรวจสอบ

สถานที่ที่คุณสามารถสำรวจบริการขึ้นรูปโลหะแบบแม่นยำ

ธาตุโลหะในตารางธาตุจะกลายเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริงก็ต่อเมื่อกระบวนการผลิตสอดคล้องกับคุณสมบัติของวัสดุนั้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมเหมาะสำหรับการกลึงอย่างรวดเร็วและรองรับการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา ในขณะที่เหล็กกล้าที่แข็งแกร่งกว่าหรือโลหะผสมไทเทเนียมอาจต้องควบคุมกระบวนการผลิตอย่างเข้มงวดยิ่งขึ้น นี่คือเหตุผลที่วิศวกรไม่เพียงพิจารณาเฉพาะองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังคำนึงถึงค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ (tolerances), การบำบัดผิว (surface treatment), การตรวจสอบและยืนยันคุณภาพ (validation) และความสม่ำเสมอของการผลิต (repeatability) ด้วย

เพื่อเป็นตัวอย่างเชิงปฏิบัติ เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ นำเสนอกระบวนการทำงานด้านการกลึงชิ้นส่วนยานยนต์ ซึ่งเชื่อมโยงการผลิตต้นแบบอย่างรวดเร็ว (rapid prototyping), การผลิตในปริมาณน้อย (low-volume production) และการผลิตจำนวนมาก (mass production) ภายใต้ระบบการจัดการคุณภาพ IATF 16949 และการควบคุมกระบวนการเชิงสถิติ (Statistical Process Control) เมื่อนำไปใช้ในลักษณะนี้ ตารางธาตุจะไม่ใช่เพียงแผนภูมิที่ต้องท่องจำอีกต่อไป แต่จะกลายเป็นแนวทางในการเลือกวัสดุที่สามารถกลึงได้ ตรวจสอบได้ และวางใจได้ในชิ้นส่วนจริง

• ใช้องค์ประกอบทางเคมีเพื่อจำกัดขอบเขตตัวเลือกวัสดุ
• ใช้เกณฑ์วิศวกรรมในการเลือกวัสดุสุดท้าย
• ใช้การควบคุมกระบวนการเพื่อเปลี่ยนโลหะที่เหมาะสมให้กลายเป็นชิ้นส่วนที่เชื่อถือได้

นั่นคือคุณค่าที่แท้จริงของการเรียนรู้ว่าธาตุโลหะในตารางธาตุคืออะไร: ไม่ใช่เพียงการระบุชื่อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเข้าใจด้วยว่าการจัดจำแนกโลหะมีผลต่อชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ผู้คนใช้ขับขี่ ติดตั้งสายไฟ ระบายความร้อน และสร้างขึ้นในชีวิตประจำวันอย่างไร

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับโลหะในตารางธาตุ

1. มีโลหะกี่ชนิดในตารางธาตุ?

ไม่มีจำนวนเดียวที่แหล่งข้อมูลทั้งหมดเห็นพ้องกันว่าเป็นตัวเลขสุดท้าย ธาตุส่วนใหญ่เป็นโลหะ แต่จำนวนทั้งหมดอาจเปลี่ยนแปลงไปได้ขึ้นอยู่กับว่าแผนภูมิแต่ละฉบับจัดการกับธาตุที่อยู่ในเกณฑ์ชายขอบต่างกันอย่างไร โดยเฉพาะบริเวณแถบบันได (staircase region) และธาตุกลุ่ม p-block ที่มีมวลมากบางชนิด คำตอบที่รอบคอบจะแยกแยะครอบครัวของโลหะที่มีลักษณะชัดเจนออกจากธาตุที่อาจถูกจัดหมวดหมู่แตกต่างกันไป แทนที่จะบังคับให้ระบุจำนวนเดียวซึ่งทำให้เกิดความเรียบง่ายเกินไป

2. โลหะอยู่ที่ตำแหน่งใดบนตารางธาตุ?

ธาตุโลหะส่วนใหญ่พบอยู่ทางด้านซ้ายและบริเวณกลางของตารางธาตุ สองแถวที่แยกออกมาด้านล่าง ได้แก่ ลานทานไนด์ (lanthanides) และแอคทิไนด์ (actinides) ก็จัดเป็นธาตุโลหะเช่นกัน วิธีง่ายๆ ในการอ่านโครงสร้างของตารางธาตุคือการใช้เส้นบันได (staircase line): ธาตุส่วนใหญ่ที่อยู่ทางซ้ายของเส้นนี้เป็นโลหะ ส่วนธาตุส่วนใหญ่ที่อยู่ทางขวาเป็นอโลหะ และบริเวณขอบเขตระหว่างสองกลุ่มนี้ประกอบด้วยเมทัลลอยด์ (metalloids) เป็นจำนวนมาก ไฮโดรเจนถือเป็นข้อยกเว้นที่เห็นได้ชัดทั่วไป เนื่องจากมันอยู่ทางด้านซ้ายของตาราง แต่มักจัดอยู่ในกลุ่มอโลหะ

3. ครอบครัวหลักของธาตุโลหะบนตารางธาตุคืออะไร?

ครอบครัวหลักของธาตุโลหะ ได้แก่ โลหะแอลคาไล (alkali metals), โลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ (alkaline earth metals), โลหะแทรนซิชัน (transition metals), โลหะหลังการเปลี่ยนผ่าน (post-transition metals), ลานทานไนด์ (lanthanides) และแอคทิไนด์ (actinides) แต่ละครอบครัวมีลักษณะเฉพาะของตนเอง โลหะแอลคาไลมีปฏิกิริยาสูงมาก โลหะแอลคาไลน์เอิร์ธมีปฏิกิริยาน้อยกว่าแต่ยังคงมีความไวสูงอยู่ โลหะแทรนซิชันประกอบด้วยโลหะที่ใช้กันทั่วไปในงานโครงสร้างและวิศวกรรม โลหะหลังการเปลี่ยนผ่านโดยทั่วไปมีความนุ่มกว่า ส่วนลานทานไนด์และแอคทิไนด์เป็นสองแถวโลหะที่แสดงอยู่ด้านล่างตารางหลัก

4. คุณสมบัติใดบ้างที่ทำให้ธาตุหนึ่งเป็นโลหะ

นักเคมีมักจำแนกโลหะจากกลุ่มคุณสมบัติหลายประการร่วมกัน แทนที่จะพิจารณาเพียงคุณสมบัติเดียวเท่านั้น โลหะโดยทั่วไปมีความสามารถในการนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี สะท้อนแสงได้ดี สามารถดัดโค้งได้โดยไม่หัก ยืดออกเป็นลวดได้ และมีแนวโน้มสูญเสียอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเคมี อย่างไรก็ตาม โลหะแต่ละชนิดไม่ได้มีพฤติกรรมเหมือนกันทั้งหมด บางชนิดนั้นนิ่ม บางชนิดต้านทานการกัดกร่อนได้ดีมาก และตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือ ปรอท ซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง

5. ทำไมการระบุว่าธาตุหนึ่งเป็นโลหะหรือไม่จึงมีความสำคัญต่อกระบวนการผลิต

การจัดหมวดหมู่โลหะช่วยเชื่อมโยงความรู้ด้านเคมีเข้ากับการเลือกวัสดุจริง หลังจากวิศวกรทราบว่าวัสดุนั้นเป็นโลหะแล้ว พวกเขาสามารถเริ่มพิจารณาคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความสามารถในการนำไฟฟ้า ความแข็งแรง ความต้านทานการกัดกร่อน น้ำหนัก และความสามารถในการขึ้นรูปได้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนยานยนต์ และชิ้นส่วนอุตสาหกรรม ทั้งนี้ ในทางปฏิบัติ การเปลี่ยนธาตุโลหะหรือโลหะผสมให้กลายเป็นชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริงยังขึ้นอยู่กับการควบคุมกระบวนการและเทคโนโลยีการกลึงที่มีความแม่นยำสูง อีกตัวอย่างหนึ่งคือ บริษัท Shaoyi Metal Technology ใช้เทคโนโลยีการกลึงที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน IATF 16949 และระบบควบคุมคุณภาพโดยอาศัยสถิติ (SPC) เพื่อสนับสนุนการพัฒนาชิ้นส่วนโลหะจากขั้นตอนต้นแบบไปสู่การผลิตจริง