โครงสร้างอะตอม สำหรับหลักสูตร วท.บ. และ พท.บ. ปี1
ประวัติ อะตอม
ประมาณ 400 ปีก่อนคริสตศักราช - เดโมคริตุส นำเสนอแนวความคิดแรกเกี่ยวกับอะตอม นักปรัชญากรีก เดโมคริตุส (Democritus) และ ลุยซิปปุส (Leucippus) ได้เสนอทฤษฎีแรกเกี่ยวกับอะตอม ว่า อะตอมแต่ละอะตอมนั้นมีรูปร่างแตกต่างกัน ในลักษณะเดียวกับก้อนหิน ซึ่งรูปร่างนี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของอะตอม
1803 - จอห์น ดัลตัน (John Dalton) - พิสูจน์ว่าอะตอมนั้นมีอยู่จริง
จอห์น ดัลตัน ได้พิสูจน์ว่าสสารประกอบขึ้นจากอะตอม แต่ก็ไม่ได้รู้ว่าอะตอมนั้นมีรูปร่างอย่างไร ซึ่งงานของดัลตันนี้ขัดแย้งกับ ทฤษฎีของการแบ่งแยกได้อย่างไม่สิ้นสุด (infinite divisibility) ซึ่งได้กล่าวว่า สสารนั้นสามารถถูกแบ่งเป็นส่วนย่อยได้เสมอ อย่างไม่สิ้นสุด
1897 - โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (Joseph John Thomson) - ค้นพบอิเล็กตรอน
ความเชื่อที่ว่า อะตอม เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสาร นั้นคงอยู่จนกระทั่งได้มีการพิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่า โดยทอมสัน นั้นเป็นผู้ค้นพบอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังสามารถแบ่งแยกเป็นส่วนย่อยได้อีก
1898 - Marie und Pierre Curie - กัมมันตภาพรังสี
1900 - Ludwig Boltzmann - ทฤษฎีปรมาณู
1900 - Max Planck - ควอนตัม
1906 - เออร์เนสท์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) - นิวเคลียส
รัทเธอร์ฟอร์ดได้พิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นมี นิวเคลียสซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
1913 - Niels Bohr - แบบจำลองแบบเป็นระดับชั้น
1929 - Ernest O. Lawrence - เครื่องเร่งอนุภาค ไซโคลตรอน (cyclotron)
1932 - Paul Dirac und David Anderson - แอนตี้แมทเทอร์
1964 - Murray Gell-Mann - ควาร์ก
1995 - Eric Cornell und Carl Wieman - โบส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท
2000 - CERN - โบซอนฮิกส์
2002 - Brookhaven - สารประหลาด
จอห์น ดอลตัน เป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม สรุปว่า
1. สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เรียกว่า อะตอม แบ่งแยกไม่ได้ และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้
2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ
3. อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด
ทอมสัน ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซในหลอดรังสีแคโทด พบว่าไม่ว่าจะใช้ก๊าซใดบรรจุในหลอดหรือใช้โลหะใดเป็นแคโทด จะได้รังสีที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ พุ่งมาที่ฉากเรืองแสงเหมือนเดิม เมื่อคำนวณหาอัตราส่วนของประจุต่อมวล (e/m) ของอนุภาค จะได้ค่าคงที่ทุกครั้งเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม สรุปว่า อะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองค์ประกอบ เรียกว่า อิเล็กตรอน
หลอดรังสีแคโทดที่มีขั้วไฟฟ้าในหลอดเพิ่มอีกสองขั้วเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้า
3. โกลดชไตน์ ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด เมื่อเปลี่ยนชนิดของก๊าซ พบว่า อนุภาคที่มีประจะบวกมีอัตราส่วนของประจุ
ต่อมวลไม่คงที่ ถ้าใช้ก๊าซไฮโดรเจน จะได้อนุภาคบวกมีประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนจึงเรียกอนุภาคบวกว่า โปรตอน
4. มิลลิแกน ทำการทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ และเมื่อนำไปคำนวณหามวล ของอิเล็กตรอน จะได้เท่ากับ 9.11 x 10-28 กรัม
5. รัทเทอร์ฟอร์ด, ไกเกอร์ และมาร์สเดน ยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ พบว่า อนุภาคส่วนใหญ่จะวิ่งเป็นเส้นตรงผ่านแผ่นทองคำ นาน ๆ ครั้งจะเบนไปจากแนวเส้นตรง และน้อยครั้งมากที่อนุภาคจะสะท้อนกลับมากระทบฉากบริเวณหน้าแผ่นทองคำ
6. เลขอะตอม คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอน
7. เลขมวล คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน
8. ไอโซโทป คือ อะตอมต่าง ๆ ของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลต่าง ๆ เช่น 11H, 21H และ 31H
9. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ วิธีเขียน เลขอะตอมไว้มุมล่างซ้าย และเลขมวลไว้มุมบนซ้ายของสัญลักษณ์ เช่น 23 11 Na
10. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม วิธีการใช้ในการหาข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส คือ การศึกษาสเปกตรัมของสารหรือธาตุแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงที่มองเห็นได้มีความยาวคลื่น 400 - 700 นาโนเมตร แสงสีต่าง ๆ ในแถบสเปกตรัมของแสงได้แก่ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง
แสงสีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่มีความถี่สูงที่สุด และมีพลังงานสูงสุดแสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด แต่มีความถี่ต่ำที่สุด และมีพลังงานต่ำสุด มักซ์ พลังค์ สรุปว่า พลังงานของคลื่น-แม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น
E = พลังงาน จูล (J)
h = ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่า 6.625 x 10-34 จูลวินาที (Js)
= ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Hz)
C = ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสูญญากาศ = 3.0 x 108 m/s
= ความยาวคลื่น (m) (1 นาโนเมตร เท่ากับ 10-9 เมตร)
สเปกโตสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับแยกสเปกตรัมของแสงขาว และตรวจเส้นสเปกตรัมของธาตุที่ถูกเผา การทดลองใช้ลวดนิโครมจุ่มลงในกรดไฮโดรลอริกเข้มข้น (HCI) แตะสารประกอบที่ต้องการทดสอบ นำไปเผาบนเปลวไฟ สังเกตสีของเปลวไฟ และใช้สเปกโตสโคปสังเกตสีของเส้นสเปกตรัม
1. สีของเปลวไฟ หรือเส้นสเปกตรัม เกิดจากส่วนที่เป็นโลหะ (ion +) ในสารประกอบชนิดนั้น ๆ
2. ธาตุแต่ละชนิด มีเส้นสเปกตรัมเป็นลักษณะเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน ลักษณะของเส้นสเปกตรัมจึงเป็นสมบัติเฉพาะตัวประการหนึ่งของธาตุ เส้นสีเขียวที่เห็นจากแสงไฟฟลูออเรสเซนต์ เกิดจาก ไอปรอท
2.1. การศึกษาเรื่องสเปกตรัมของสารหรือของธาตุ สรุปได้ว่า
2.1.1. เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จึงขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงคาย พลังงานเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไป พลังงานส่วนใหญ่ที่คายออกอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฎเป็นเส้น สเปกตรัม
2.1.2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้
2.1.3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส
2.1.4. ระดับพลังงานต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น
2.2.. นีลส์ โบร์ สร้างแบบจำลองว่า อิเล็กตรอนในอะตอมวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ หรือเป็นระดับพลังงานมีค่าพลังงานเฉพาะคล้าย ๆ กับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งแบบจำลองนี้ใช้ได้ดีกับอะตอมขนาดเล็กที่มีอิเล็กตรอนเดียว เช่น ไฮโดรเจนเท่านั้น
2.3 พลังงานไอออไนเซชัน (IE) คือ พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมในสถานะก๊าซ
Mg(g) + IE1 Mg+(g) + e- , Mg+(g) + IE2 Mg2(g) + e-
พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นของธาตุใดก็ตาม ล้วนมีค่าต่ำสุดเมื่อเทียบกับพลังงานไอออไนเซชัน ลำดับอื่น ๆ ของธาตุเดียวกัน เพราะอิเล็กตรอนที่หลุดออกไปตัวแรกได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อยที่สุด
ค่าพลังงานไอออไนเซชันใช้เป็นเกณฑ์ในการจัดกลุ่มอิเล็กตรอนได้
คำถาม กำหนดปฏิกิริยาต่อไปนี้
ก. Zn(s) Zn(g) ดูดพลังงาน 130 kj/mol
ข. Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ดูดพลังงาน 737 kj/mol
ค. Zn2+(g) Zn2+(aq) ดูดพลังงาน 2046 kj/mol
ผลรวมของค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง และที่สองของสังกะสีเป็นเท่าใดในหน่วย kj/mol 1) 607 , 2) 1179 , 3) 1439 , *4) 2653
2.4 จำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้มากที่สุดในแต่ละระดับพลังงาน = 2n2
อิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงที่สุดของแต่ละธาตุ เรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน 3919 K มีการจัดอิเล็กตรอน เป็น 2, 8, 8, 1 (หมู่ 1 A คาบ 4)
2.5 แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก สรุปได้ว่า
2.5.1. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่มีทิศทางแน่นอน บอกได้เพียงโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอน ณ ตำแหน่งต่าง ๆ เท่านั้น
2.5.2. โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานไม่เหมือนกัน ขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนและระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนนั้น
2.5.3. อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำอยู่ในบริเวณใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง
อะตอม
เป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ที่พบได้ในสิ่งของทุก ๆ อย่างรอบตัวเรา อะตอมประกอบไปด้วยอนุภาค 3 ชนิด คือ:
อิเล็กตรอน ซึ่งมีประจุลบโปรตอน ซึ่งมีประจุบวกนิวตรอน ซึ่งไม่มีประจุ
อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอน (Electron) เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบวิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียส โดยปกติ จำนวน อิเล็กตรอน ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีเท่ากับจำนวน โปรตอน เช่น ไฮโดรเจนมีโปรตอน 1 ตัว และอิเล็กตรอน 1 ตัว ฮีเลียมมีโปรตอน 2 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว
โปรตอน
โปรตอน (Proton) คืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกอยู่ในนิวเคลียสหรือใจกลางของธาตุ ธาตุเดียวกันจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน เช่น ไฮโดรเจนเป็นธาตุตัวที่ 1 เบาที่สุดมีโปรตอนตัวเดียว โปรตอนเกิดจากควาร์ก up 2 และ down 1 มีประจุ +1.60x10^(-19)คูลอมบ์ มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27) กิโลกรัม ฮีเลียมมี 2 ตัว เหล็กมี 26 ตัว ยูเรเนียมมี 92 ตัว
นิวตรอน
นิวตรอน (Neutron) เป็นอนุภาคที่เป็นกลางไม่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในนิวเคลียสมีจำนวนใกล้เคียงกับโปรตอนแต่อาจแตกต่างกันได้เช่นในฮีเลียมมีนิวตรอน 2 ตัว เท่ากับโปรตอนแต่ในเหล็กมี 30 ตัว และในยูเรเนียมมีนิวตรอนถึง 146 ตัว นิวตรอนอาจเกิดจากการอัดอีเล็กตรอนกับโปรตอนดังเช่นในดาวฤกษ์มวลมาก นิวตรอนเกิดจากควาร์ก up 1 อนุภาค และ ควาร์ก down 2 อนุภาค มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27)ซึ่งเท่ากันโปรตอน
อะตอมเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิกิริยาเคมี ธาตุที่พบได้ตามธรรมชาติบนโลกนี้นั้นมีปรากฏอยู่ประมาณ 90 ชนิดเท่านั้น (นอกเหนือจากนี้มี ธาตุบางชนิดเช่น เทคนิเซียม และ แคลิฟอร์เนียม ที่พบได้ในซูเปอร์โนวา และธาตุที่เลขอะตอมสูง (มากกว่า 100 ขึ้นไป) ที่สามารถสังเคราะห์ได้จาก การนำอะตอมมาชนกันด้วยความเร็วสูง)
เราเรียกอะตอม สองอะตอมว่าเป็นธาตุเดียวกันก็ต่อเมื่อ อะตอมสองอันนั้นมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว ธาตุแต่ละธาตุไม่เหมือนกัน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน เราเรียกสองอะตอมที่มีจำนวนโปรตรอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนแตกต่างกันนั้นจะเรียกว่าเป็นไอโซโทป (isotope)
นอกจากธาตุที่เกิดตามธรรมชาติแล้ว ยังมีธาตุที่ถูกสร้างขึ้น แต่ธาตุเหล่านี้มักจะไม่เสถียร และ สลายไปเป็นธาตุอื่นที่เสถียร โดยกระบวนการสลายกัมมันตรังสี ตัวอย่างเช่น Beta Decay, Double Beta Decay, Beta Capture, Gamma Decay และอื่น ๆ
ถึงแม้ว่าจะมีธาตุที่เกิดตามธรรมชาติเพียง 90 ชนิด อะตอมของธาตุเหล่านี้สามารถสร้างพันธะทางเคมี รวมกันเป็นโมเลกุล และองค์ประกอบชนิดอื่นๆ โมเลกุลเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมหลายอะตอม เช่น โมเลกุลของน้ำเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และ อะตอมออกซิเจน 1 อะตอม
เนื่องจากอะตอมเป็นสิ่งที่มีอยู่ไปทั่วทุกที่ จึงเป็นหัวข้อศึกษาที่ได้รับความสำคัญในหลายศตวรรษที่ผ่านมา หัวข้อวิจัยทางด้านอะตอมในปัจจุบันจะเน้นทางด้าน quantum effects เช่น ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์
โครงสร้าง
แบบจำลองของอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือ แบบจำลองเชิงคลื่น (wave model) ซึ่งพัฒนามาจาก แบบจำลองของบอหร์ (Bohr model) โดยได้รวมเอาการค้นพบ และ พัฒนาการทางด้าน กลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) เข้าไปด้วย
The electron orbital wavefunctions ของไฮโดรเจน (hydrogen) เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number) อยู่ทางขวาของแถวในแนวนอนแต่ละแถวและเลขควอนตัมเชิงมุม (azimuthal quantum number) ถูกแทนด้วยตัวอักษร (s, p และ d) ด้านบนของแต่ละ- แถวในแนวตั้ง (สดมภ์ หรือ column)
แบบจำลองเชิงคลื่นอย่างง่าย (ของ อิเล็กตรอน หรือ อะตอมของไฮโดรเจน) ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ความน่าจะเป็นที่จะพบ อนุภาค สามารถที่จะถูกเขียนได้ด้วย ฟังก์ชันคลื่น (wavefunctions) ซึ่งจะต้อง สอดคล้องกับ สมการของชโรดิงเจอร์ (Schrodinger Equation) และหากอนุภาคนั้นเป็น อนุภาคสปินครึ่ง (เช่น อิเล็กตรอน, โปรตอน หรือ นิวตรอน) ฟังก์ชันคลื่นของ -อนุภาคนั้นต้องตกอยู่ภายใต้เงื่อนไข หลักการกีดกันของ เพาลี (Pauli Exclusion Principle) นั่นคือ ฟังก์ชันคลื่นต้องมีสมมาตรต่อต้าน (anti-symmetric) ภายใต้การสลับตำแหน่งของอนุภาคสองตัว
ซึ่งโดยสมมติฐานเหล่านี้ แบบจำลองเชิงคลื่นได้ ทำนาย ว่าอิเล็กตรอนของ ไฮโดรเจน นั้น
o สามารถมี Orbital Angular Momentum เป็น จำนวนเท่าของ
o สามารถมี Energy Level นั้น Quantized (นั่นคือ มีค่าได้เพียงบางค่าเท่านั้น)
o วงโคจรแต่ละวงนั้นสามารถมีอิเล็กตรอนได้อย่างมาก 2 ตัว และถูกควบคุมด้วย เลขควอนตัม (quantum number) 3 ตัว คือ principal, azimuthal, and magnetic
o อิเล็กตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีเลขควอนตัมตัวที่ 4 เฉพาะตัว คือ spin
ขนาดอะตอม
ขนาดของอะตอมนั้นจะกำหนดได้ยาก เนื่องจากวงโคจรของอิเล็กตรอน (ความน่าจะเป็น) นั้น จะลดลงอย่างต่อเนื่องจนเป็นศูนย์นั่นคือ ไม่ว่าระยะทางจะไกลจากนิวเคลียสเท่าไรเรายังมี ความน่าจะเป็น (ที่ไม่เป็นศูนย์) ในการค้นพบอิเล็คตรอน ของอะตอมนั้น ในกรณีของอะตอมที่สามารถก่อตัวในรูปผลึกของแข็งนั้น ขนาดของอะตอมสามารถประมาณโดยใช้ระยะทางระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกัน ส่วนอะตอมที่ไม่สามารถก่อตัวเป็นผลึกแข็งนั้น การหาขนาดจะใช้เทคนิคอื่นๆ รวมทั้งการคำนวณทางทฤษฎี โดยใช้ ค่าเฉลี่ยรากที่สอง (Root mean square) ของอิเล็คตรอน ตัวอย่างเช่น ขนาดของอะตอมไฮโดรเจนนั้นจะประมาณ 1.2×10-10m เมื่อเทียบกันขนาดของ-โปรตอนซึ่งเป็นเพียงอนุภาคในนิวเคลียส ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.87×10-15m จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนระหว่างขนาดของอะตอมไฮโดรเจน และ นิวเคลียสนั้นจะประมาณ 100,000 อะตอมของธาตุต่างชนิดกันนั้นจะมีขนาดต่างกัน แต่สัดส่วนของขนาดก็จะอยู่ในช่วงประมาณไม่เกิน 2 เท่า เหตุที่ขนาดไม่เท่ากันนั้นเนื่องมาจากนิวเคลียสที่มีจำนวนประจุบวกไม่เท่ากัน นิวเคลียสที่มีประจุบวกมากก็จะ-สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนให้เข้าใกล้จุดศูนย์กลางได้มากขึ้น
ธาตุและไอโซโทป
อะตอมโดยทั่วไปแล้วจะแบ่งตามเลขอะตอม ซึ่งเท่ากับจำนวนโปรตอนในอะตอม เลขอะตอมจะเป็นตัวระบุว่าอะตอมนั้นเป็นอะตอมของธาตุอะไร ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน จะมีโปรตอน 6 ตัว อะตอมที่มีเลขอะตอมเท่ากันจะมีคุณสมบัติร่วมทางกายภาพหลายอย่างและจะมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมือนกัน ในตารางธาตุอะตอมจะถูกเรียงตามค่าเลขอะตอม
เลขมวล หรือเรียก เลขมวลอะตอม หรือ เลขนิวคลีออน ของธาตุคือ จำนวนรวมของโปรตอน และ นิวตรอนในอะตอม โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีมวล 1 amu จำนวนนิวตรอนในอะตอมนั้นไม่ได้เป็นตัวกำหนดชนิดของธาตุ ธาตุแต่ละชนิดนั้นจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนที่แน่นอน แต่อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างไปเรียกว่า ไอโซโทปของธาตุการ-เรียกชื่อของไอโซโทป นั้นจะขึ้นต้นด้วยชื่อของธาตุและตามด้วยเลขมวล ตัวอย่างเช่น อะตอมของ คาร์บอน-14 มีโปรตอน 6 ตัว และ นิวตรอน 8 ตัว รวมเป็นเลขมวล 14
อะตอม ที่เรียบง่ายที่สุดคืออะตอมของ ไฮโดรเจน มีเลขอะตอมเท่ากับ 1 และ มี โปรตอน 1 ตัว อิเล็กตรอน 1 ตัว ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 1 ตัวจะเรียกว่า ดิวทีเรียม หรือ ไฮโดรเจน-2 ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 2 ตัว จะเรียก ทริเทียม หรือ ไฮโดรเจน-3
เลขมวลอะตอมของธาตุที่ระบุในตารางธาตุ เป็นค่าเฉลี่ยมวลของไอโซโทปที่พบตามธรรมชาติ โดยเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนักตามปริมาณที่ปรากฏในธรรมชาติ
แบบจำลองอะตอม
แบบจำลองอะตอมที่เป็นที่รู้จักดีมีอยู่ 5 แบบ คือ
1. แบบจำลองอะตอมของดอนตัลซึ่งมีลักษณะป็นทรงกลมและภายในว่างเปล่าไม่มีอะไรไม่สามารถทำให้สูญหายหรือเกิดขึ้นใหม่ได้
2. แบบจำลองอะตอมของทอมสันซึ่งภายในอะตอมมีโปรตอนและมีอิเล็กตรอนเท่าๆกันกระจัดกระจายอยู่ทั่วภายในอะตอม
3. แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดซึ่งภายในนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนอยู่ภายในส่วนบริเวณนอกมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆอย่างอิสระ
4. แบบจำลองอะตอมของโบร์ซึ่งภายในอะตอมจะมีชั้นพลังงานและแบ่งเป็นชั้นได้7ชั้นคือ k l m n o p q ตามลำดับซึ่งแต่ละระดับชั้นพลังงานก็จะมีพลังงานที่ไม่เท่ากัน
5. แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก ภายในตรงกลางนิวเคลียสจะเป็นโปรตอนและนิวตรอน ส่วนภายนอกเป็นกลุ่มหมอก ถ้ากลุ่มหมอกตรงบริเวณไหนมากก็แสดงว่าตรงนั้นมีโอกาสที่จะมีอิเล็กตรอนอยู่มากกว่าที่อื่นๆ
แบบจำลองอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือแบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก
ประมาณ 400 ปีก่อนคริสตศักราช - เดโมคริตุส นำเสนอแนวความคิดแรกเกี่ยวกับอะตอม นักปรัชญากรีก เดโมคริตุส (Democritus) และ ลุยซิปปุส (Leucippus) ได้เสนอทฤษฎีแรกเกี่ยวกับอะตอม ว่า อะตอมแต่ละอะตอมนั้นมีรูปร่างแตกต่างกัน ในลักษณะเดียวกับก้อนหิน ซึ่งรูปร่างนี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของอะตอม
1803 - จอห์น ดัลตัน (John Dalton) - พิสูจน์ว่าอะตอมนั้นมีอยู่จริง
จอห์น ดัลตัน ได้พิสูจน์ว่าสสารประกอบขึ้นจากอะตอม แต่ก็ไม่ได้รู้ว่าอะตอมนั้นมีรูปร่างอย่างไร ซึ่งงานของดัลตันนี้ขัดแย้งกับ ทฤษฎีของการแบ่งแยกได้อย่างไม่สิ้นสุด (infinite divisibility) ซึ่งได้กล่าวว่า สสารนั้นสามารถถูกแบ่งเป็นส่วนย่อยได้เสมอ อย่างไม่สิ้นสุด
1897 - โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (Joseph John Thomson) - ค้นพบอิเล็กตรอน
ความเชื่อที่ว่า อะตอม เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสาร นั้นคงอยู่จนกระทั่งได้มีการพิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่า โดยทอมสัน นั้นเป็นผู้ค้นพบอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังสามารถแบ่งแยกเป็นส่วนย่อยได้อีก
1898 - Marie und Pierre Curie - กัมมันตภาพรังสี
1900 - Ludwig Boltzmann - ทฤษฎีปรมาณู
1900 - Max Planck - ควอนตัม
1906 - เออร์เนสท์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) - นิวเคลียส
รัทเธอร์ฟอร์ดได้พิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นมี นิวเคลียสซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
1913 - Niels Bohr - แบบจำลองแบบเป็นระดับชั้น
1929 - Ernest O. Lawrence - เครื่องเร่งอนุภาค ไซโคลตรอน (cyclotron)
1932 - Paul Dirac und David Anderson - แอนตี้แมทเทอร์
1964 - Murray Gell-Mann - ควาร์ก
1995 - Eric Cornell und Carl Wieman - โบส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท
2000 - CERN - โบซอนฮิกส์
2002 - Brookhaven - สารประหลาด
จอห์น ดอลตัน เป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม สรุปว่า
1. สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เรียกว่า อะตอม แบ่งแยกไม่ได้ และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้
2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ
3. อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด
ทอมสัน ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซในหลอดรังสีแคโทด พบว่าไม่ว่าจะใช้ก๊าซใดบรรจุในหลอดหรือใช้โลหะใดเป็นแคโทด จะได้รังสีที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ พุ่งมาที่ฉากเรืองแสงเหมือนเดิม เมื่อคำนวณหาอัตราส่วนของประจุต่อมวล (e/m) ของอนุภาค จะได้ค่าคงที่ทุกครั้งเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม สรุปว่า อะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองค์ประกอบ เรียกว่า อิเล็กตรอน
หลอดรังสีแคโทดที่มีขั้วไฟฟ้าในหลอดเพิ่มอีกสองขั้วเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้า
3. โกลดชไตน์ ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด เมื่อเปลี่ยนชนิดของก๊าซ พบว่า อนุภาคที่มีประจะบวกมีอัตราส่วนของประจุ
ต่อมวลไม่คงที่ ถ้าใช้ก๊าซไฮโดรเจน จะได้อนุภาคบวกมีประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนจึงเรียกอนุภาคบวกว่า โปรตอน
4. มิลลิแกน ทำการทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ และเมื่อนำไปคำนวณหามวล ของอิเล็กตรอน จะได้เท่ากับ 9.11 x 10-28 กรัม
5. รัทเทอร์ฟอร์ด, ไกเกอร์ และมาร์สเดน ยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ พบว่า อนุภาคส่วนใหญ่จะวิ่งเป็นเส้นตรงผ่านแผ่นทองคำ นาน ๆ ครั้งจะเบนไปจากแนวเส้นตรง และน้อยครั้งมากที่อนุภาคจะสะท้อนกลับมากระทบฉากบริเวณหน้าแผ่นทองคำ
6. เลขอะตอม คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอน
7. เลขมวล คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน
8. ไอโซโทป คือ อะตอมต่าง ๆ ของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลต่าง ๆ เช่น 11H, 21H และ 31H
9. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ วิธีเขียน เลขอะตอมไว้มุมล่างซ้าย และเลขมวลไว้มุมบนซ้ายของสัญลักษณ์ เช่น 23 11 Na
10. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม วิธีการใช้ในการหาข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส คือ การศึกษาสเปกตรัมของสารหรือธาตุแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงที่มองเห็นได้มีความยาวคลื่น 400 - 700 นาโนเมตร แสงสีต่าง ๆ ในแถบสเปกตรัมของแสงได้แก่ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง
แสงสีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่มีความถี่สูงที่สุด และมีพลังงานสูงสุดแสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด แต่มีความถี่ต่ำที่สุด และมีพลังงานต่ำสุด มักซ์ พลังค์ สรุปว่า พลังงานของคลื่น-แม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น
E = พลังงาน จูล (J)
h = ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่า 6.625 x 10-34 จูลวินาที (Js)
= ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Hz)
C = ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสูญญากาศ = 3.0 x 108 m/s
= ความยาวคลื่น (m) (1 นาโนเมตร เท่ากับ 10-9 เมตร)
สเปกโตสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับแยกสเปกตรัมของแสงขาว และตรวจเส้นสเปกตรัมของธาตุที่ถูกเผา การทดลองใช้ลวดนิโครมจุ่มลงในกรดไฮโดรลอริกเข้มข้น (HCI) แตะสารประกอบที่ต้องการทดสอบ นำไปเผาบนเปลวไฟ สังเกตสีของเปลวไฟ และใช้สเปกโตสโคปสังเกตสีของเส้นสเปกตรัม
1. สีของเปลวไฟ หรือเส้นสเปกตรัม เกิดจากส่วนที่เป็นโลหะ (ion +) ในสารประกอบชนิดนั้น ๆ
2. ธาตุแต่ละชนิด มีเส้นสเปกตรัมเป็นลักษณะเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน ลักษณะของเส้นสเปกตรัมจึงเป็นสมบัติเฉพาะตัวประการหนึ่งของธาตุ เส้นสีเขียวที่เห็นจากแสงไฟฟลูออเรสเซนต์ เกิดจาก ไอปรอท
2.1. การศึกษาเรื่องสเปกตรัมของสารหรือของธาตุ สรุปได้ว่า
2.1.1. เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จึงขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงคาย พลังงานเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไป พลังงานส่วนใหญ่ที่คายออกอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฎเป็นเส้น สเปกตรัม
2.1.2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้
2.1.3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส
2.1.4. ระดับพลังงานต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น
2.2.. นีลส์ โบร์ สร้างแบบจำลองว่า อิเล็กตรอนในอะตอมวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ หรือเป็นระดับพลังงานมีค่าพลังงานเฉพาะคล้าย ๆ กับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งแบบจำลองนี้ใช้ได้ดีกับอะตอมขนาดเล็กที่มีอิเล็กตรอนเดียว เช่น ไฮโดรเจนเท่านั้น
2.3 พลังงานไอออไนเซชัน (IE) คือ พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมในสถานะก๊าซ
Mg(g) + IE1 Mg+(g) + e- , Mg+(g) + IE2 Mg2(g) + e-
พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นของธาตุใดก็ตาม ล้วนมีค่าต่ำสุดเมื่อเทียบกับพลังงานไอออไนเซชัน ลำดับอื่น ๆ ของธาตุเดียวกัน เพราะอิเล็กตรอนที่หลุดออกไปตัวแรกได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อยที่สุด
ค่าพลังงานไอออไนเซชันใช้เป็นเกณฑ์ในการจัดกลุ่มอิเล็กตรอนได้
คำถาม กำหนดปฏิกิริยาต่อไปนี้
ก. Zn(s) Zn(g) ดูดพลังงาน 130 kj/mol
ข. Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ดูดพลังงาน 737 kj/mol
ค. Zn2+(g) Zn2+(aq) ดูดพลังงาน 2046 kj/mol
ผลรวมของค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง และที่สองของสังกะสีเป็นเท่าใดในหน่วย kj/mol 1) 607 , 2) 1179 , 3) 1439 , *4) 2653
2.4 จำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้มากที่สุดในแต่ละระดับพลังงาน = 2n2
อิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงที่สุดของแต่ละธาตุ เรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน 3919 K มีการจัดอิเล็กตรอน เป็น 2, 8, 8, 1 (หมู่ 1 A คาบ 4)
2.5 แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก สรุปได้ว่า
2.5.1. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่มีทิศทางแน่นอน บอกได้เพียงโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอน ณ ตำแหน่งต่าง ๆ เท่านั้น
2.5.2. โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานไม่เหมือนกัน ขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนและระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนนั้น
2.5.3. อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำอยู่ในบริเวณใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง
อะตอม
เป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ที่พบได้ในสิ่งของทุก ๆ อย่างรอบตัวเรา อะตอมประกอบไปด้วยอนุภาค 3 ชนิด คือ:
อิเล็กตรอน ซึ่งมีประจุลบโปรตอน ซึ่งมีประจุบวกนิวตรอน ซึ่งไม่มีประจุ
อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอน (Electron) เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบวิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียส โดยปกติ จำนวน อิเล็กตรอน ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีเท่ากับจำนวน โปรตอน เช่น ไฮโดรเจนมีโปรตอน 1 ตัว และอิเล็กตรอน 1 ตัว ฮีเลียมมีโปรตอน 2 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว
โปรตอน
โปรตอน (Proton) คืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกอยู่ในนิวเคลียสหรือใจกลางของธาตุ ธาตุเดียวกันจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน เช่น ไฮโดรเจนเป็นธาตุตัวที่ 1 เบาที่สุดมีโปรตอนตัวเดียว โปรตอนเกิดจากควาร์ก up 2 และ down 1 มีประจุ +1.60x10^(-19)คูลอมบ์ มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27) กิโลกรัม ฮีเลียมมี 2 ตัว เหล็กมี 26 ตัว ยูเรเนียมมี 92 ตัว
นิวตรอน
นิวตรอน (Neutron) เป็นอนุภาคที่เป็นกลางไม่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในนิวเคลียสมีจำนวนใกล้เคียงกับโปรตอนแต่อาจแตกต่างกันได้เช่นในฮีเลียมมีนิวตรอน 2 ตัว เท่ากับโปรตอนแต่ในเหล็กมี 30 ตัว และในยูเรเนียมมีนิวตรอนถึง 146 ตัว นิวตรอนอาจเกิดจากการอัดอีเล็กตรอนกับโปรตอนดังเช่นในดาวฤกษ์มวลมาก นิวตรอนเกิดจากควาร์ก up 1 อนุภาค และ ควาร์ก down 2 อนุภาค มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27)ซึ่งเท่ากันโปรตอน
อะตอมเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิกิริยาเคมี ธาตุที่พบได้ตามธรรมชาติบนโลกนี้นั้นมีปรากฏอยู่ประมาณ 90 ชนิดเท่านั้น (นอกเหนือจากนี้มี ธาตุบางชนิดเช่น เทคนิเซียม และ แคลิฟอร์เนียม ที่พบได้ในซูเปอร์โนวา และธาตุที่เลขอะตอมสูง (มากกว่า 100 ขึ้นไป) ที่สามารถสังเคราะห์ได้จาก การนำอะตอมมาชนกันด้วยความเร็วสูง)
เราเรียกอะตอม สองอะตอมว่าเป็นธาตุเดียวกันก็ต่อเมื่อ อะตอมสองอันนั้นมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว ธาตุแต่ละธาตุไม่เหมือนกัน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน เราเรียกสองอะตอมที่มีจำนวนโปรตรอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนแตกต่างกันนั้นจะเรียกว่าเป็นไอโซโทป (isotope)
นอกจากธาตุที่เกิดตามธรรมชาติแล้ว ยังมีธาตุที่ถูกสร้างขึ้น แต่ธาตุเหล่านี้มักจะไม่เสถียร และ สลายไปเป็นธาตุอื่นที่เสถียร โดยกระบวนการสลายกัมมันตรังสี ตัวอย่างเช่น Beta Decay, Double Beta Decay, Beta Capture, Gamma Decay และอื่น ๆ
ถึงแม้ว่าจะมีธาตุที่เกิดตามธรรมชาติเพียง 90 ชนิด อะตอมของธาตุเหล่านี้สามารถสร้างพันธะทางเคมี รวมกันเป็นโมเลกุล และองค์ประกอบชนิดอื่นๆ โมเลกุลเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมหลายอะตอม เช่น โมเลกุลของน้ำเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และ อะตอมออกซิเจน 1 อะตอม
เนื่องจากอะตอมเป็นสิ่งที่มีอยู่ไปทั่วทุกที่ จึงเป็นหัวข้อศึกษาที่ได้รับความสำคัญในหลายศตวรรษที่ผ่านมา หัวข้อวิจัยทางด้านอะตอมในปัจจุบันจะเน้นทางด้าน quantum effects เช่น ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์
โครงสร้าง
แบบจำลองของอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือ แบบจำลองเชิงคลื่น (wave model) ซึ่งพัฒนามาจาก แบบจำลองของบอหร์ (Bohr model) โดยได้รวมเอาการค้นพบ และ พัฒนาการทางด้าน กลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) เข้าไปด้วย
The electron orbital wavefunctions ของไฮโดรเจน (hydrogen) เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number) อยู่ทางขวาของแถวในแนวนอนแต่ละแถวและเลขควอนตัมเชิงมุม (azimuthal quantum number) ถูกแทนด้วยตัวอักษร (s, p และ d) ด้านบนของแต่ละ- แถวในแนวตั้ง (สดมภ์ หรือ column)
แบบจำลองเชิงคลื่นอย่างง่าย (ของ อิเล็กตรอน หรือ อะตอมของไฮโดรเจน) ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ความน่าจะเป็นที่จะพบ อนุภาค สามารถที่จะถูกเขียนได้ด้วย ฟังก์ชันคลื่น (wavefunctions) ซึ่งจะต้อง สอดคล้องกับ สมการของชโรดิงเจอร์ (Schrodinger Equation) และหากอนุภาคนั้นเป็น อนุภาคสปินครึ่ง (เช่น อิเล็กตรอน, โปรตอน หรือ นิวตรอน) ฟังก์ชันคลื่นของ -อนุภาคนั้นต้องตกอยู่ภายใต้เงื่อนไข หลักการกีดกันของ เพาลี (Pauli Exclusion Principle) นั่นคือ ฟังก์ชันคลื่นต้องมีสมมาตรต่อต้าน (anti-symmetric) ภายใต้การสลับตำแหน่งของอนุภาคสองตัว
ซึ่งโดยสมมติฐานเหล่านี้ แบบจำลองเชิงคลื่นได้ ทำนาย ว่าอิเล็กตรอนของ ไฮโดรเจน นั้น
o สามารถมี Orbital Angular Momentum เป็น จำนวนเท่าของ
o สามารถมี Energy Level นั้น Quantized (นั่นคือ มีค่าได้เพียงบางค่าเท่านั้น)
o วงโคจรแต่ละวงนั้นสามารถมีอิเล็กตรอนได้อย่างมาก 2 ตัว และถูกควบคุมด้วย เลขควอนตัม (quantum number) 3 ตัว คือ principal, azimuthal, and magnetic
o อิเล็กตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีเลขควอนตัมตัวที่ 4 เฉพาะตัว คือ spin
ขนาดอะตอม
ขนาดของอะตอมนั้นจะกำหนดได้ยาก เนื่องจากวงโคจรของอิเล็กตรอน (ความน่าจะเป็น) นั้น จะลดลงอย่างต่อเนื่องจนเป็นศูนย์นั่นคือ ไม่ว่าระยะทางจะไกลจากนิวเคลียสเท่าไรเรายังมี ความน่าจะเป็น (ที่ไม่เป็นศูนย์) ในการค้นพบอิเล็คตรอน ของอะตอมนั้น ในกรณีของอะตอมที่สามารถก่อตัวในรูปผลึกของแข็งนั้น ขนาดของอะตอมสามารถประมาณโดยใช้ระยะทางระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกัน ส่วนอะตอมที่ไม่สามารถก่อตัวเป็นผลึกแข็งนั้น การหาขนาดจะใช้เทคนิคอื่นๆ รวมทั้งการคำนวณทางทฤษฎี โดยใช้ ค่าเฉลี่ยรากที่สอง (Root mean square) ของอิเล็คตรอน ตัวอย่างเช่น ขนาดของอะตอมไฮโดรเจนนั้นจะประมาณ 1.2×10-10m เมื่อเทียบกันขนาดของ-โปรตอนซึ่งเป็นเพียงอนุภาคในนิวเคลียส ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.87×10-15m จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนระหว่างขนาดของอะตอมไฮโดรเจน และ นิวเคลียสนั้นจะประมาณ 100,000 อะตอมของธาตุต่างชนิดกันนั้นจะมีขนาดต่างกัน แต่สัดส่วนของขนาดก็จะอยู่ในช่วงประมาณไม่เกิน 2 เท่า เหตุที่ขนาดไม่เท่ากันนั้นเนื่องมาจากนิวเคลียสที่มีจำนวนประจุบวกไม่เท่ากัน นิวเคลียสที่มีประจุบวกมากก็จะ-สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนให้เข้าใกล้จุดศูนย์กลางได้มากขึ้น
ธาตุและไอโซโทป
อะตอมโดยทั่วไปแล้วจะแบ่งตามเลขอะตอม ซึ่งเท่ากับจำนวนโปรตอนในอะตอม เลขอะตอมจะเป็นตัวระบุว่าอะตอมนั้นเป็นอะตอมของธาตุอะไร ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน จะมีโปรตอน 6 ตัว อะตอมที่มีเลขอะตอมเท่ากันจะมีคุณสมบัติร่วมทางกายภาพหลายอย่างและจะมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมือนกัน ในตารางธาตุอะตอมจะถูกเรียงตามค่าเลขอะตอม
เลขมวล หรือเรียก เลขมวลอะตอม หรือ เลขนิวคลีออน ของธาตุคือ จำนวนรวมของโปรตอน และ นิวตรอนในอะตอม โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีมวล 1 amu จำนวนนิวตรอนในอะตอมนั้นไม่ได้เป็นตัวกำหนดชนิดของธาตุ ธาตุแต่ละชนิดนั้นจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนที่แน่นอน แต่อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างไปเรียกว่า ไอโซโทปของธาตุการ-เรียกชื่อของไอโซโทป นั้นจะขึ้นต้นด้วยชื่อของธาตุและตามด้วยเลขมวล ตัวอย่างเช่น อะตอมของ คาร์บอน-14 มีโปรตอน 6 ตัว และ นิวตรอน 8 ตัว รวมเป็นเลขมวล 14
อะตอม ที่เรียบง่ายที่สุดคืออะตอมของ ไฮโดรเจน มีเลขอะตอมเท่ากับ 1 และ มี โปรตอน 1 ตัว อิเล็กตรอน 1 ตัว ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 1 ตัวจะเรียกว่า ดิวทีเรียม หรือ ไฮโดรเจน-2 ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 2 ตัว จะเรียก ทริเทียม หรือ ไฮโดรเจน-3
เลขมวลอะตอมของธาตุที่ระบุในตารางธาตุ เป็นค่าเฉลี่ยมวลของไอโซโทปที่พบตามธรรมชาติ โดยเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนักตามปริมาณที่ปรากฏในธรรมชาติ
แบบจำลองอะตอม
แบบจำลองอะตอมที่เป็นที่รู้จักดีมีอยู่ 5 แบบ คือ
1. แบบจำลองอะตอมของดอนตัลซึ่งมีลักษณะป็นทรงกลมและภายในว่างเปล่าไม่มีอะไรไม่สามารถทำให้สูญหายหรือเกิดขึ้นใหม่ได้
2. แบบจำลองอะตอมของทอมสันซึ่งภายในอะตอมมีโปรตอนและมีอิเล็กตรอนเท่าๆกันกระจัดกระจายอยู่ทั่วภายในอะตอม
3. แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดซึ่งภายในนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนอยู่ภายในส่วนบริเวณนอกมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆอย่างอิสระ
4. แบบจำลองอะตอมของโบร์ซึ่งภายในอะตอมจะมีชั้นพลังงานและแบ่งเป็นชั้นได้7ชั้นคือ k l m n o p q ตามลำดับซึ่งแต่ละระดับชั้นพลังงานก็จะมีพลังงานที่ไม่เท่ากัน
5. แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก ภายในตรงกลางนิวเคลียสจะเป็นโปรตอนและนิวตรอน ส่วนภายนอกเป็นกลุ่มหมอก ถ้ากลุ่มหมอกตรงบริเวณไหนมากก็แสดงว่าตรงนั้นมีโอกาสที่จะมีอิเล็กตรอนอยู่มากกว่าที่อื่นๆ
แบบจำลองอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือแบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก
คำถามจากอาจารย์ในแต่ละกลุ่ม โดยมีคำถามดังนี้
ตอบลบ1. แบบจำลองอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือแบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก เพราะเหตุผลใด (กลุ่มที่ทำรายงานแบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอก)
2. แบบจำลองอะตอมของดอลตันมีข้อสรุปว่าอย่างไรบ้าง (กลุ่มอะตอมดอลตัน)
3. อุปกรณ์ที่สำคัญในการศึกษาอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด มีอะไรบ้าง (กลุ่มอะตอมรัทเธอร์ฟอร์ด)
4. แบบจำลองอะตอมของทอมสันกับรัทเธอร์ฟอร์ด แตกต่างกันอย่างไร (กลุ่มทอมสัน)
5. แบบจำลองอะตอมของโบร์ซึ่งภายในอะตอมจะมีชั้นพลังงานและแบ่งเป็นชั้นได้7ชั้นคือ k l m n o p q ตามลำดับซึ่งแต่ละระดับชั้นจะมีจำนวนอิเล็กตรอนแตกต่างกัน อย่างไร (กลุ่มนีลส์ โบร์)
...แต่ละกลุ่มตอบคำถามให้ตรงประเด็นและกระชับด้วยนะครับ
กลุ่มที่ 3 รัทเทอร์ฟอร์ด (ให้กลุ่ม 4 กลุ่มนีลส์ โบร์)
ตอบลบ1.นางสาวกนกาญจน์ ดับพันธ์ เลขที่ 531221001
คำถาม แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดได้อธิบายไว้ว่าอย่างไร?
2.นางสาวกาญจนา กองมา เลขที่ 531221005
คำถาม รัทเทอร์ฟอร์ดได้ใช้วิธีใดในการทดลองแบบจำลองอะตอม?
3.นางสาววจีรวรรณ หาดคำ เลขที่ 531221009
คำถาม ผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดได้สรุปไว้อย่างไร?
4.นางสาวทัศนีย์ ช่างกลึงดี เลขที่ 531221011
คำถาม การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดทำเพื่อยืนยันแบบจำลองอะตอมของใคร และยืนยันเรื่องอะไร?
5.นางสาวนาลิษา ใจดี เลขที่ 531221017
คำถาม เจมส์ แซดวิก ได้เปลี่ยนแปลงแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดว่าอย่างไร?
6.นางสาววลัยรัตน์ กสิคุณ เลขที่ 531221032
คำถาม รัทเทอร์ฟอร์ดได้เสนอแบบจำลองอะตอมไว้ว่าอย่างไร?
7.นางสาวสรินญา เมฆปั้น เลขที่ 531221036
คำถาม ในการทดลอง รัทเทอร์ฟอร์ดได้ตั้งสมมติฐานแบบจำลองอะตอมของทอมสันว่าอย่างไร?
8.นายสุทธชนก ศรีทอง เลขที่ 531221037
คำถาม แบบจำลองอะตอมของรัทเอทร์ฟอร์ดมีข้อกังขาที่ไม่สามารถหาคำตอมได้มีกี่ข้อมีอะไรบ้าง?
9.นายอิทธิพล อธิราช เลขที่ 531221043
คำถาม ใครคือผู้ช่วยในการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด?
คำถามกลุ่มทอมสัน (ให้ กลุ่มรัทเทอร์ฟอร์ด ตอบ)
ตอบลบ1 น.ส. ขวัญติยา วังกาวรรณ เลขที่ 531221007
คำถาม นักวิทยาศาสตร์คนใดที่สร้างหลอดรังสีแคโทดขึ้นมาเพื่อทดลองการนำไฟฟ้าของก๊าซและผลที่สรุปได้คืออะไร
2 น.ส. นันทคร คำกอง เลขที่ 531221016
คำถาม ทอมสันได้เสนอโครงสร้างของอะตอมไว้ว่าอย่างไร
3 น.ส. นูริลฮุสนา มาลินี เลขที่ 531221018
คำถาม จากการทดลองของมิลลิแกนประจุของอิเล็กตรอนมีค่าเท่าไร
4 นายปฎิภาส สาแช เลขที่ 531221019
คำถาม ทอมสันยึดหลักใด ในการทดลองเกิียวกับรังสีแคโทดโดยเพิ่มขั้วไฟฟ้าในหลอดรังสีแคโทด
5 น.ส. ปิยวดี ระยาภักดิ์ เลขที่ 531221021
คำถาม จงบอก ข้อสรุปทฤษฎีของทอมสัน
6นาย หฤษฎ์ หัตถประดิษฐ์ เลขที่ 531221039
คำถาม มวลของอิเล็กตรอนมีค่าเท่าไร
7น.ส.อาภาภรณ์ มะลินจันทร์ เลขที่ 531221041
คำถาม ค่าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนมีค่าเท่าไร
8นายเอกพล เสมาชัย เลขที่ 531221043
คำถาม ในปี ค.ศ.1908 R.A. Millikan สามารถหาค่าประจุของอิเล็กตรอนได้โดยวิธีใด
กลุ่มที่ 1 ดอลตัน (ให้กลุ่มทอมสันตอบ)
ตอบลบ1. นายพลากร พลแมน เลขที่ 531221023
คำถาม ทฤษฎีของดอลตันมีใจความว่าอย่างไร
2.นายพงศ์พัทธ์ ชัยชุมพล เลขที่ 531221022
คำถาม อะตอมของดอลตันมีรูปทรงอย่างไร
3.น.ส.รัตติมา ประจันบาล เลขที่ 531221030
คำถาม จากทฤษฎีที่ดอลตันเสนอใช้อธิบายกฏเรื่องใด
4.น.ส.กมลทิพย์ บุญมี เลขที่ 531221003
คำถาม นักวิทยาศาสตร์คนใดเป็นผู้เสนอทฤษฎีอะตอมคนแรก
5.น.ส.นัซเราะฮ์ สาลี เลขที่531221014
คำถาม นักวิทยาศาสตร์ได้ยกย่องให้ใครเป็นบิดาแห่งดอลตัน
6.นายจุมพล ฉิมนุตพาน เลขที่531221010
คำถาม ปัจจุบันแนวคิดของดอลตัลไม่จริงเพราะเหตุใด
7.นายมูหัมมัด ลีมอปาแล เลขที่ 531221029
คำถาม สาระที่ว่า "ในปฎิกิริยาเคมีใดๆ อะตอมย่อมไม่สูญหายหรือเกิดขึ้นใหม่ แต่จะรวมตัวเกิดเป็นสารประกอบใหม่" ปัจจุบันยังคงเป็นจริงอีกหรือไม่
8.น.ส.ศศิธร เกตุเตี้ย เลขที่531221033
คำถาม จงอธิบายกฎทรงมวลของสารตามที่ดอลตัลได้เสนอไว้
9.น.ส.เพ็ญประภา เพชรมณี เลขที่531221025
คำถาม "อะตอมของธาตุหนึ่งจะเปลี่ยนเป็นธาตุอื่นไม่ได้"แนวคิดนี้ในปัจจุบันเป็นจริงหรือไม่ เพราะเหตุใด
คำตอบของกลุ่มที่ 3 รัทเทอร์ฟอร์ด (ตอบให้กลุ่มที่ 4 นีลส์ โบร์)
ตอบลบ1.นางสาวกนกาญจน์ ดับพันธ์ เลขที่ 531221001
คำตอบ นักวิทยาศาสตร์ที่สร้างหลอดรังสีแคโทดขึ้นมาเพื่อทดลองการนำไฟฟ้าของก๊าซคือ วิลลเลียม ครูทส์ และเขาได้สรุปผลการทดลองไว้ว่า ก๊าซจะนำไฟฟ้าได้ดี เมื่อก๊าซนั้นมีความกดดันต่ำๆและแรงเคลื่อนไฟฟ้ามีค่าสูงๆ
2.นางสาวกาญจนา กองมา เลขที่ 531221005
คำตอบ อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม โดยภายในทรงกลมประกอบด้วย ประจุบวกและประจุลบ
3.นางสาวจีรวรรณ หาดคำ เลขที่ 531221009
คำตอบ หนึ่งจุดหก คูณ สิบยกกำลังลบสิบเก้า คูลอมบ์
4.นางสาวทัศนีย์ ช่างกลึงดี เลขที่ 531221011
คำตอบ ถ้าอนุภาคนั้นมีประจุไฟฟ้าบวกจะเบนเข้าหาขั้วลบของสนามไฟฟ้า และถ้ามีประจุลบจะเบนเข้าหาขั้วบวก
5.นางสาวนาลิษา ใจดี เลขที่ 531221017
คำตอบ อะตอบทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเรียกว่า อิเล็กตรอน
6.นางสาววลัยรัตน์ กสิคุณ เลขที่ 531221032
คำตอบ เก้าจุดหนึ่ง คูณ สิบยกกำลังลบยี่สิบแปด กรัม
7.นางสาวสรินญา เมฆปั้น เลขที่ 531221036
คำตอบ หนึ่งจุดเจ็ดหก คูณ สิบยกกำลังแปด คูลอมบ์/กรัม
8.นายสุทธนภ ศรีทอง เลขที่ 531221037
นายอิทธิพล อธิราช เลขที่ 531221043
คำตอบ วิธีเม็ดน้ำมัน
กลุ่มที่ 3 รัทเทอร์ฟอร์ด
ตอบลบตอบคำถามข้อที่ 3 คือ
3. อุปกรณ์ที่สำคัญในการศึกษาอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด มีอะไรบ้าง (กลุ่มอะตอมรัทเธอร์ฟอร์ด)
คำตอบ อุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด คือ การศึกษาอนุภาคของแอลฟาผ่านรูแผ่นตะกั่วหนาตรงออกไปผ่านทะลุแผ่นทองคำบางๆ แล้วตรวจสอบอนุภาคแอลฟาด้วยฉากเรืองแสงซิงก์ซัลไฟด์ซึ่งโค้งเป็นวงล้อมรอบแผ่นทองคำด้วยเครื่องตรวจสอบเทเลสโคป
กลุ่มที่ 1 ดอลตัน (ตอบคำถามกลุ่มหมอก)
ตอบลบ1. นายพลากร พลแมน เลขที่ 531221023
คำตอบ พัฒนามาจากแบบจำลองอะตอมของโบว์
2.นายพงศ์พัทธ์ ชัยชุมพล เลขที่ 531221022
คำตอบ บริเวณกลุ่มหมอกทึบจะพบมากกว่า บริเวณกลุ่มหมอกจาง
3.น.ส.รัตติมา ประจันบาล เลขที่ 531221030
คำตอบ ประกอบด้วยกลุ่มหมอก e- รอบๆนิวเคลียสโดยมีทิศทางไม่แน่นอน
4.น.ส.กมลทิพย์ บุญมี เลขที่ 531221003
คำตอบ ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม
5.น.ส.นัซเราะฮ์ สาลี เลขที่531221014
คำตอบ Valence electron
6.นายจุมพล ฉิมนุตพาน เลขที่531221010
คำตอบ ระดับพลังงานของ e-
7.นายมูหัมมัด ลีมอปาแล เลขที่ 531221029
คำตอบ ลูกปิงปองหรือลูกกลมพลาสติก
8.น.ส.ศศิธร เกตุเตี้ย เลขที่531221033
คำตอบ เป็นคลื่นนิ่ง
9.น.ส.เพ็ญประภา เพชรมณี เลขที่531221025
คำตอบ การแทรกสอด
กลุ่มที่ 1 กลุ่มอะตอมดอลตัน (ตอบคำถามของอาจารย์)
ตอบลบคำตอบ อะตอมเป็นทรงกลมที่มีขนาดเล็กมากและไม่สามารถแบ่งแยกได้
แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอก กลุ่มที่ 5 (ให้กลุ่มดอลตัลตอบ)
ตอบลบ1.นางสาวกัลยาลักษณ์ รามพัด 531221004
คำถาม แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอกได้มีการพัฒนามาจากแบบจำลองอะตอมของใคร
2.นายขจรศักดิ์ ไชยนาพงศ์ 531221006
คำถาม แบบจำลองอะตอมกลุ่หมอก บริเวณใดที่มีการพบอิเลคตรอนมากที่สุด
3.นายคุณากร เตกฉัตร 531221008
คำถาม แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก"อะตอม"ประกอบด้วยอะไร
4.นายปรัชญ์ ทับสุวรรณ 531221020
คำถาม การศึกษาเพิ่มเติมตามทฤษฎีอะตอมของโบว์จนกลายมาเป็นทฤษฎีอะตอมกลุ่มหมอกใช้ทฤษฎีอะไรศึกษาเพิ่มเติม
5.นางสาวพัณนิดา สุริวงศ์ 531221024
คำถาม อิเลคตรอนชั้นนอกสุดเรียกว่าอะไร
6.นางสาวมรกต วรรณชิต 531221027
คำถาม การเคลื่อนที่จองอิเลคตรอนรอบนิวเคลียสตามทฤษฎีอะตอมของกลุ่มหมอกขึ้นอยู่กับอะไร
7.นางสาววชิราภรณ์ มาลี 531221031
คำถาม แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอกให้สิ่งใดแทนจินตนาการถึงอะตอมของธาตุได้ง่าย
8.นางสางวศศิธร อัดเส็น 531221034
คำถาม อิเลคตรอนประพฤติตัวอย่างไรรอบนิวเคลียส
9.นายเสกสิทธิ์ บุญพร้อม 531221038
คำถาม การที่อิเลคตรอนเข้าคู่กันได้โดยไมผลักกันอาศัยสมบัติใดของคลื่น
กลุ่มทอมสัน(ตอบกลุ่มดอลตัน)
ตอบลบ1.นางสาว ขวัญติยา วังกาวรรณ 531221007
คำตอบ ดอลตัน
2.นางสาว นันทคร คำกอง 531221016
คำตอบ สารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม ซึ่งอะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด
3.นางสาว นูริลฮุสนา มาลินี 531221018
คำตอบ อธิบายกฎทรงมวลและกฎสัดส่วนคงที่
4.นาย ปฏิภาส สาแช 531221019
คำตอบ ไม่จริง เพราะการค้นพบปฏิกิริยานิวเคลียร์ สามารถทำให้อะตอมของธาตุหนึ่งเปลี่ยนเป็นอะตอมอีกธาตุหนึ่งได้
5.นางสาว ปิยวดี ระยาภักดิ์ 531221021
คำตอบ บิดาแห่งอะตอม คือ ดอลตัน
6.นาย หฤษฏ์ หัตถประดิษฐ์ 531221039
คำตอบ เป็นทรงกลมตันมีขนาดเล็กที่สุด แบ่งแยกไม่ได้
7.นางสาว อาภาภรณ์ มะลินจันทร์ 531221041
คำตอบ ปัจจุบันสาระนี้ยังคงเป็นจริงอยู่
8.นาย เอกพล เสมาชัย 531221043
คำตอบ เพราะอะตอมประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน
9.ทุกคนร่วมกันตอบ
คำตอบ การเกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการที่อะตอมธาตุต่าง ๆ มีการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันไม่มีการสูญหาย
แบบจำลองอะตอมกลุมหมอก กลุ่มที่ 5(ตอบคำถามกลุ่มโบร์)
ตอบลบ1.นางสาวกัลยาลักษณ์ รามพัด 531221004
ตอบ แบบจำลองอะตอมของโบร์
2.นายขจรศักดิ์ ไชยนาพงศ์ 531221006
ตอบ แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด จะมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง แต่แบบจำลองอะตอมของโบร์อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส
3.นายคุณากร เตกฉัตร 531221008
ตอบ ไอโซโทป หมายถึงอะตอมของธาตุเดียวกันที่มีมวลต่างกัน
4.นายปรัชญ์ ทับสุวรรณ 531221020
ตอบ ไอโซโทน หมายถึงอะตอมของธาตุต่างชนิดกันแต่มีจะนวนนิวตรอนในนิวเคลียสต่างกัน
5.นางสาวพัณนิดา สุริวงศ์ 531221024
ตอบ ไอโซบาร์ หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากันแต่เลขอะตอมต่างกัน
6.นางสาวมรกต วรรณชิต 531221027
ตอบ อยู่ในสภาวะพื้น(Cround state)
7.นางสาววชิราภรณ์ มาลี 531221031
ตอบ 1.พลังงานไอออไนเซชันลำดับต่างๆของอะตอม
2.การเกิดสเปกตรัมของธาตุและสารประกอบ
8.นางสางวศศิธร อัดเส็น 531221034
ตอบ การเปรียบเทียบค่าพลังงาน IE มักจะเทียบในหมู่เดียวกันหรือในคาบเดียวกัน
1.ดูที่จำนวนชั้นถ้ามากกว่าจะมีค่า IE ต่ำกว่า
2.ถ้าชั้นเท่ากันให้ดูที่จำนวนโปรตอน ถ้าโปรตอนมากกว่าจะมีค่า IE สูงกว่า
3.ถ้าจำนวนชั้นเท่ากัน จำนวนโปรตอนก็เท่ากัน ให้ดูที่จำนวนเวเลนต์อิเล็กตรอน ถ้าเวเลนต์อิเล็กตรอนมากกว่าจะมีค่า IE ต่ำกว่า
9.นายเสกสิทธิ์ บุญพร้อม 531221038
(ไม่มีคำถาม)
กลุ่มทอมสัน(ตอบคำถามของอาจารย์ สะอุดี มะประสิทธิ์)
ตอบลบทอมสัน ทำการทดลองโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าแรงสูว เข้าไปในหลอดรังสีแคโทด โดยมีขั้วแอโนดเป็นขั้วบวก และขั้วแอโนดเป็นขั้วลบ
รัดเทอร์ฟอร์ด ทำการทดลองโดยการยิงอนุภาคแอลฟาผ่านแผ่นทองคำ
กลุ่ม 4 กลุ่ม โบร์ (ให้กลุ่ม5 กลุ่มหมอกตอบ )
ตอบลบ1.น.ส. กนกอร ณ พัทลุง เลขที่ 531221002
คำถาม “อะตอมประกอบไปนิวเคลียส และอิเล็คตรอน โดยที่อิเล็คตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงๆหรือเป็นชั้นๆในแต่ละชั้นจะทีระดับพลังงานที่มีค่าเฉพาะค่าหนึ่งเช่นเดียวกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์”เป็นแบบจำลองอะตอมของใคร
2.น.ส. ธราภรณ์ ชุนดี เลขที่ 531221012
คำถาม แบบจำลองอะตอมของรัดเทอร์ฟอร์ด ต่างกับแบบจำลองอะตอมของโบร์อย่างไร
3.น.ส .นรัชพร กลับคง เลขที่ 531221013
คำถาม ไอโซโทป หมายถึงอะไร
4.น.ส. นัฎฐิกา แก้ววารี เลขที่ 531221015
คำถาม ไอโซโทน หมายถึงอะไร
5.น.ส.มณีรัตน์ จุนแสง เลขที่ 531221026
คำถาม อิเล็คตรอนในอะตอม ปกติจะอยู่ในระดับพลังงานต่ำสุด เรียกว่าอะไร
6.นาย มะสูเฟียน บาโงปะแต เลขที่ 531221028
คำถาม ไอโซบาร์ หมายถึงอะไร
7.น.ส. สรัญดา นามทอง เลขที่ 531221035
คำถาม หลักฐานที่สนับสนุนแบบจำลองอะตอมของโบร์ มีอะไรบ้าง?
8.น.ส. อาฟีฟะห์ เจ๊ะมามะ เลขที่ 531221040
คำถาม ค่าพลังงาน IE มีวิธีการเปรียบเทียบอย่างไร?
คำตอบของกลุ่ม4 กลุ่มโบร์ ตอบคำถามของกลุ่ม3 กลุ่มรัดเทอร์ฟอร์ด
ตอบลบ1.น.ส. กนกอร ณ พัทลุง เลขที่ 531221002
ตอบ อะตอมประกอบด้วย นิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมอยู่ตรงกลางมีขนาดเล็ก และมีมวลมาก และอิเล็กตรอนที่มีมวลนอ้ย วิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียส
2.น.ส. ธราภรณ์ ชุนดี เลขที่ 531221012
ตอบ รัทเทอร์ฟอร์ดได้ทดลองยิงอนุภาคแอลฟา ซึ่งได้จากการสลายตัวของอะตอมฮีเลียมไปยังแผ่นทองคำบางๆแล้วสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงของรังสี
3.น.ส .นรัชพร กลับคง เลขที่ 531221013
ตอบ อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง และนานๆครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างรุนแรง
4.น.ส. นัฎฐิกา แก้ววารี เลขที่ 531221015
ตอบ –ส่วนใหญ่เดินทางเป็นเส้นตรงแสดงว่าภายในอะตอมจะต้องมีที่ว่างมากมาย
- ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง แสดงว่าภายในต้องมีอนุภาคที่เป็นบวกอยู่แต่มีขนาดเล็กนิดเดียว
- นานๆครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง แสดงว่าต้องมีอนุภาคที่มีมวลมากแต่มีขนาดเล็กรวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภายในอะตอม
5.น.ส.มณีรัตน์ จุนแสง เลขที่ 531221026
ตอบ เจมส์ แชดวิก พบนิวตรอนซึ่งไม่มีประจุแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดก็เปลี่ยนไป โปรตอนกับนิวตรอนอยู่รวมกันตรงกลางอะตอมเรียกว่านิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนวิ่งวนรอบนิวเคลียส
6.นาย มะสูเฟียน บาโงปะแต เลขที่ 531221028
ตอบ จากการทดลองนี้ รัทเทอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอแบบจำลองอะตอมว่า อะตอมมีลักษณะโปร่ง ประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกที่รวมกันอยู่ที่ศูนย์กลางเรียกว่านิวเคลียส ซึ่งถือว่าเป็นที่รวมของมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียสด้วยระยะห่างจากนิวเคลียสมากเมื่อเทียบกับขนาดของนิวเคลียส และระหว่างนิวเคลียสกับอิเล็กตรอนเป็นที่ว่างเปล่า
7.น.ส. สรัญดา นามทอง เลขที่ 531221035
ตอบ จากการทดลองซึ่งรัทเทอร์ฟอร์ดทำเพื่อยืนยันแบบจำลองอะตอมของทอมสันที่ว่าโปรตอนและอิเล็กตรอนกระจายทั่วอะตอม ซึ่งเขาตั้งสมมติฐานว่า ถ้าแบบจำลองอะตอมของทอมสันถูกต้อง อนุภาคแอลฟาควรจะมีการสะท้อนกลับในเปอร์เซ็นต์ที่สูงมาก
8.น.ส. อาฟีฟะห์ เจ๊ะมามะ เลขที่ 531221040
ตอบ 1.อิเล็กตรอนที่เคลื่อที่โดยมีความเร่งจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ทำให้พลังงงานจลน์ลดลง ทำไมอิเล็กตรอนวิ่งวนนิวเคลียสตามแบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ด จึงไม่สูญเสียพลังงาน และไปรวมอยู่ที่นิวเคลียส
2.อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัว เมื่อวิ่งวนรอบนิวเคลียสจะจัดการเรียงตัวอย่างไร
3.ประจุบวกที่รวมกันอยู่ในนิวเคลียส จะอยู่กันได้อย่างไรทั้งๆที่เกิดแรงผลัก
9.กลุ่ม โบร์
ตอบ ฮันส์ ไกเกอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน
กลุ่ม4 กลุ่มโบร์(ตอบคำถาม อาจารย์ สะอุดี มะประสิทธิ์)
ตอบลบระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุดซึ่งมีพลังงานต่ำที่สุดเรียกว่าระดับ K และระดับพลังงานที่อยู่ถัดออกมาเรียกเป็น L , M , N , … ตามลำดับ ต่อมาได้มีการใช้ตัวเลขแสดงถึงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน คือ n = 1 หมายถึงระดับพลังงานที่ 1 ซึ่งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสที่สุด และชั้นถัดมาเป็น n = 2 หมายถึงระดับพลังงานที่ 2 ต่อจากนั้น n = 3 , 4 , . . หมายถึงระดับพลังงานที่ 3 , 4และสูงขึ้นไปตามลำดับ