บทที่1อะตอมและตารางธาตุ

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาต ุ

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาต ุ

1.1 แบบจำาลองอะตอม 1.2 ตารางธาตุ

แบบจำาลองอะตอมของดอลตัน

แบบจำาลองอะตอมของทอมสัน

แบบจำาลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด

แบบจำาลองอะตอมของโบร ์

แบบจำาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

การจ ัดอ ิเล ็กตรอนในอะตอม

ว ิว ัฒนาการตารางธาตุสมบ ัต ิของธาตุตามหมู่

และคาบ ขนาดอะตอม ร ัศม ีไอออน พลังงานไอออไนเซชัน อิเล ็กโทรเนกาติว ิต ี สัมพรรคภาพอิเล ็กตรอน จุดหลอมเหลวและจ ุดเด ือด เลขออกซิเดช ัน

เน ือ้หา

เวลาเร ียน24 คาบ

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาต ุ1.1 แบบจำาลอง

อะตอม นักปราชญช์าวกร ีก ช ือ่ ด ิโมคร ิตสุ (Democritus) เช ือ่ว ่า

“ เม ื่อย ่อยสารลงเร ื่อย ๆ จะได ้ส ่วนที่เลก็ท ี่ส ุด ไม ่ สามารถทำาให ้เลก็กว ่าเด ิมได ้อ ีก

เร ียกอนุภาคขนาดเลก็ส ุดน ี้ว ่า อะตอม” อะตอม (atom) มาจากภาษากร ีกว ่า atomas แปลว ่า

แบ ่งแยกอีกไม ่ได ้

สสารทั้งหลายประกอบดว้ยอนุภาค ที่เลก็ท ีส่ ุด ( สสารเก ิดจาก อะตอม รวมตัวก ันข ึ้นน ั่นเอง )

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาต ุ1.1 แบบจำาลอง

อะตอม (ต่อ)

สมัยน ั้นย ังไมม่ ีเคร ื่องม ือท ี่สามารถพสิ ูจน ์และสนับสนุนแนวคิดท ี่แน ่นอนได ้

จ ึงท ำาให ้ไม ่ทราบว ่า อะตอมมีโครงสร ้างเป ็น อย่างไร

จงึม ีการเสนอให้มแีบบจ ำาลองอะตอม

คือ ภาพทางความคิดท ี่แสดงให้เห ็นรายละเอ ียด ของโครงสร ้างอะตอม

ที่สอดคลอ้งกบัผลการทดลองต่าง ๆ ท ี่เช ือ่ถ ือได ้

แบบจำาลองอะตอม (Atomic model)

1. แบบจำาลองอะตอมของดอลตนั

สาระส ำาค ัญ

1.3 สารประกอบเกดิจากอะตอมของธาตุ มากกว ่าหนึง่ชนิด

ทำาปฏิก ิร ิยาเคม ีในอ ัตราส ่วนที่ เป ็นลงต ัวน ้อย ๆ

1.1 ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล ็ก ๆ เร ียก ว ่า อะตอม

ซึ่งแบ ่งแยกไม่ได ้ และท ำาให ้ส ูญหายไมไ่ด ้ 1.2 อะตอมของธาตุชนิดเด ียวก ัน จะม ี

สมบัต ิเหม ือนกนั เช ่น มวลเท ่าก ัน แต่ม ีสมบ ัต ิต ่างจากอะตอมของธาตุอ ื่น

แบบจำาลองอะตอม1. แบบจำาลองอะตอม

ของดอลตัน

จอห์น ดอลตัน (นักเคม ีชาวอ ังกฤษ )

1. แบบจำาลองอะตอมของดอลตนั

ลกัษณะแบบจำาลองอะตอมของดอลตัน

อะตอมมีขนาดเลก็มาก เป ็นทรงกลมตนั เข ียน เป ็นร ูปได ้ ดงัน ี้

แบบจำาลองอะตอมของดอลตัน

นกัว ิทยาศาสตร ์ร ุ่นตอ่มา ไดศ้กึษาเพ ิม่เต ิม และสร ้างแบบจำาลองอะตอมขึ้นใหม่

ต่อมา ม ีการศกึษาเก ีย่วก ับอะตอมเพ ิ่มข ึ้นและค ้นพบข้อม ูลบางประการ

ที่ไม ่สนบัส นุนแนวคิดของ จอหน์ ดอลตัน

เช ่น อะตอมของธาตุชนิดเด ียวก ัน อาจมีมวล ไม ่เทา่กนักไ็ด ้

และอะตอมสามารถแบ่งแยกได ้ เป ็นต ้น

คือ เซอร ์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน

แบบจำาลองอะตอม(ต่อ)

2. แบบจำาลองอะตอมของทอมสัน

เซอร ์โจเซฟ จอหน์ ทอมสัน (นกัเคม ีชาวอ ังกฤษ )

2. แบบจำาลองอะตอม ของทอมสัน (ต่อ)

เซอร ์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ศกึษาการนำาไฟฟ้าของแกส๊

คุณสมบัตกิารนำาไฟฟ้าของแกส๊ แก๊สน ำาไฟฟ้าได ้ ดีข ึ้น เม ื่อแก ๊สม ีความ

ดันต ำ่า ๆ  และม ีความต่างศกัย ์ของขั้วไฟฟ้าส ูง ๆ ปกติแก ๊สเป ็นต ัวน ำาไฟฟา้ท ี่ไม ่ด ี  แต่ก ็

นำาไฟฟ้าได ้ ปรากฏการณ์ท ี่ย ืนย ันได ้ว ่าแกส๊น ำา

ไฟฟา้ไดก้ ็ค ือ การเก ิดฟ ้าแลบ ฟ้าผา่  แก๊สน ำาไฟฟ้าได ้ เพราะแก ๊สสามารถ แตกตัวเป ็นไอออนบวก (โปรตอน)

และ ไอออนลบ (อิเลก็ตรอน) เม ื่ออย ู่ ในสนามไฟฟา้ศกัย ์ส ูง ๆ  

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ตอ่)

เซอร ์ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (J.J Thomson) นักว ิทยาศาสตร ์ชาวอ ังกฤษได้สนใจปรากฏการณ์การนำาไฟฟ้าของแก๊ส ที่เก ิดข ึ้นในหลอดร ังส ีแคโทด  ( มีล ักษณะ ดังร ูป) จึงท ำาการทดลอง 3 การทดลอง

หลอดร ังส ีแคโทด

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ตอ่)

การทดลองที่ 1 ทดลองการนำาไฟฟ้าของแก๊ส (โดยใช้หลอดร ังส ีแคโทด )

ว ิธกีารทดลอง

( ขั้วลบ ) (ขัว้บวก)

บรรจุแก ๊ส ( แก๊ส ประกอบด้วยอะตอมของธาตุ) ในหลอดร ังส ีแคโทด ที่ส ูบอากาศออกจนหมด (เป ็นส ุญญากาศ)

เจาะร ูท ี่ข ั้วบวก (แอโนด ) และ นำาฉากเร ือง แสงวางขวางหลอด

จากนั้นต ่อข ั้วไฟฟ้าเข ้าเคร ื่องก ำาเน ิด ไฟฟ้าศ ักย ์ส ูง

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 1 ทดลองการนำาไฟฟ้าของแกส๊ (โดยใช้หลอดร ังส ีแคโทด )

( ขั้วลบ ) (ขั้วบวก)

ผลที่เกดิข ึ้นเห ็นจดุสว ่างบนฉากเร ืองแสง

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 1 ทดลองการนำาไฟฟา้ของแกส๊ (โดยใช้หลอดร ังส ีแคโทด )

สร ุปผลการทดลอง

( ขั้วลบ ) (ขัว้บวก)

ร ังส ีเดนิทางเปน็เส ้นตรงจากขั้วแคโทด (ขั้วลบ) ไปยัง ขั้วแอโนด (ขั้วบวก)

ร ังส ีมกีารทะลผุา่นอนุภาคของแกส๊ (ทะลุอะตอมของแก๊สนัน่เอง) ไปปรากฏที่ฉาก เร ืองแสง ดงัน ั้น แก๊สสามารถนำาไฟฟา้ไดท้ ี่ความต่างศ ักย ์ไฟฟ้าส ูง แสดงว ่า อะตอมไมไ่ดม้ลี ักษณะเปน็ทรงกลมตันอย่างท ี่

จอห์น ดอลตัน เสนอแนวคดิไว ้

ข้อส ังเกต ร ังส ีท ี่เก ิดข ึ้น เก ิดจากโลหะที่ท ำา แคโทด

และจากแก๊สท ีบ่รรจ ุในหลอดรังส ีแคโทด

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 2 การค้นพบอิเลก็ตรอน (ประจ ุลบ)

ว ิธกีารทดลอง

( ขั้วลบ ) (ขัว้บวก)

เตร ียมหลอดร ังส ีแคโทดเหมือนการทดลองที่ 1 เจาะร ูท ี่ข ั้วบวก (แอโนด) และ นำาฉากเร ืองแสง

วางขวางหลอด แต่การทดลองนี้ จะนำาสนามไฟฟ้า วางในแนวตั้งระหว ่าง ข ั้ว

แอโนดกับฉากเร ืองแสง จากนั้นต ่อข ั้วไฟฟ้าเข ้าเคร ื่องก ำาเน ิดไฟฟ้าศ ักย ์ส ูง ดังร ูป

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 2 การค้นพบอิเล ็กตรอน (ประจ ุลบ )

( ขั้วลบ ) (ขั้วบวก)

ผลที่เก ิดข ึ้นเก ิดจ ุดสว ่างบนฉากเร ืองแสง

ในทิศเข ้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 2 การค้นพบอิเลก็ตรอน (ประจ ุลบ)

สร ุปการทดลอง

( ขั้วลบ ) (ขัว้บวก)

ร ังส ีเดนิทางเปน็เส ้นตรงจากขัว้แคโทด (ขัว้ลบ) ไปยัง ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) และเบน

เข ้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า ไปปรากฏบนฉาก เร ืองแสง ดงัร ูป

แสดงว ่า ร ังส ีท ี่เก ิดข ึ้น ประกอบดว้ยอนุภาคลบ เร ียก ร ังส ีน ี้ว ่า ร ังส ีแคโทด

ดงันั้น อะตอมทกุชนดิจะมปีระจ ุลบ เปน็องคป์ระกอบ และเร ียกอนุภาคนี้ว ่า อ ิเล ็กตรอน

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 2 การค้นพบอิเลก็ตรอน (ประจ ุลบ)

สร ุปการทดลอง

( ขั้วลบ ) (ขัว้บวก)

และย ังไดห้าค ่าอ ัตราส ่วนประจตุ ่อมวล (e/m) ของอ ิเลก็ตรอน โดยใช้สนามแมเ่หลก็และสนามไฟฟา้ช ่วยในการหา  ซึ่งไดค้ ่าประจ ุต ่อมวลของอ ิเลก็ตรอนเท ่ากบั  1.76 x 108 คูลอมบ์ ต ่อ กร ัม

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 3 การค้นพบโปรตอน (ประจ ุบวก)

ว ิธกีารทดลอง

( ขัว้ลบ ) (ขั้วบวก)

เตร ียมหลอดร ังส ีแคโทดเหมอืนการทดลองที่ 1 และ 2 แต่เจาะร ูท ั้ง ขั้วแคโทด และ แอโนด จากนัน้น ำาฉากเร ืองแสงวางขวางหลอดทั้ง

สองด ้าน และต่อข ั้วไฟฟ้า เข ้าเคร ื่องก ำาเน ิดไฟฟ้าศกัย ์ส ูง ดังร ูป

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 3 การค้นพบโปรตอน (ประจ ุบวก)

ผลการทดลอง

( ขัว้ลบ ) (ขั้วบวก)

ผลทีเ่ก ิดข ึ้น เก ิดจ ุดสว ่างบนฉากเร ืองแสงทั้งสองดา้น

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 3 การค้นพบโปรตอน (ประจ ุบวก)

สร ุปผลการทดลอง

( ขัว้ลบ ) (ขั้วบวก)

เม ื่อผ ่านกระแสไฟฟา้เข ้าไปในหลอดร ังส ีแคโทดจะมอีนภุาคชนดิหนึ่ง เคล ือ่นท ี่เป ็นเส ้นตรงไป ในทิศทางตรงก ันข้ามกบัการเคล ือ่นท ี่ของ ร ังส ีแคโทดผ่านร ูของ ขั้วแคโทด  และทำาใหฉ้ากด ้านหลังข ั้วแคโทดเร ืองแสงได ้

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

การทดลองที่ 3 การค้นพบโปรตอน (ประจ ุบวก)

สร ุปผลการทดลอง

( ขัว้ลบ ) (ขั้วบวก)

แสดงว ่า ร ังส ีท ี่เก ิดข ึ้น ประกอบด้วยอนุภาคบวก ดังน ั้น อะตอมทุกชนิดจะม ีประจ ุบวก เป ็นองค ์

ประกอบ และเร ียกอนุภาคนี้ว ่า โปรตอน

+

-

2. แบบจำาลองอะตอมของ ทอมสัน (ต่อ)

จากการทดลองของทอมสัน สามารถสร ุปแบบจำาลอง อะตอม ของทอมสัน ดงัน ี้

แบบจำาลองอะตอมของทอมสัน

1. อะตอมมีล ักษณะกลวง ( ไม่ได ้ ต ัน เหมือนที่ดอลตันบอก ) 2. อะตอมประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน (ประจ ุบวก) และอนุภาคลบ (ประจ ุลบ ) กระจายอยู่ท ั่วไปอย่างสมำ่าเสมอ และ

อะตอมที่เป ็นกลางทางไฟฟ้า จะมีจ ำานวนประจ ุบวก กับประจ ุลบเท ่าก ันด ังร ูป

แบบจำาลองอะตอม3. แบบจำาลองอะตอมของ

ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด

เซอร ์ เออร ์เนส ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (นักเคม ีชาวอ ังกฤษ)

3. แบบจำาลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ) ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด ศ ึกษาแบบจำาลองอะตอมของทอม

สัน  และเก ิดความสงส ัยว ่า อะตอมจะมีโครงสร ้างตามแบบจำาลองของทอมสันจร ิงหร ือไม ่  โดยตั้งสมมติฐานว ่า ถ้าอะตอมมีโครงสร ้างแบบแบบจำาลองอะตอม

ของทอมสันจร ิง ด ังน ั้น

ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด จ ึงท ำาการทดลองยิงอนุภาค แอลฟาไปยังแผ ่นทองคำาบาง ๆ

เพ ื่อพ ิส ูจน ์สมม ุต ิฐานดังกล ่าว ด ังการทดลองต่อไปนี้

ถ้าย ิงอนุภาคแอลฟา (ซึ่งเป ็นประจ ุบวก ) เข ้าไปในอะตอม

อนุภาคแอลฟาทุกอนุภาคจะทะล ุผ ่านเป ็นเส ้นตรงทั้งหมด

เนื่องจากอะตอมมีความหนาแน่นของประจ ุบวกและประจ ุลบอย่างสมำ่าเสมอเหมือนกันหมดทั้งอะตอม

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

เพ ือ่พสิ ูจน ์สมมติฐำนนี้  ร ัทเทอร ์ฟอร ์ดได ้ท ำำกำรทดลองยิงอนภุำคแอลฟำ

ไปยังแผน่ทองคำำบำง ๆ โดยมคีวำมหนำไมเ่กนิ 10–4 cm โดยมฉีำกสำรเร ืองแสงรองร ับ  ดังร ูป

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

ผลกำรทดลอง 1. อนุภำค ส่วนมำก เคล ื่อนที่ทะล ุผ ่ำนแผ่นทองคำำเป ็นเส ้นตรง

2. อนุภำค ส่วนน้อย เบ ี่ยงเบนไปจำกเส ้นตรง

3. อนุภำค ส่ วนน้อยมำก สะท้อนกลับมำด ้ำนหน้ำของแผ่นทองคำำ

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

จำกกำรทดลองสำมำรถอธบิำยได ้ดงัร ูปต ่อไปนี้

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

จำกกำรทดลอง ไม่เป ็นไปตำมสมมุต ิฐำนที่สอดคล้องก ับแบบจำำลองอะตอมทอมสันจ ึงสำมำรถสร ุปแบบจำำลองอะตอมของ

ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด ด ังน ี้

1. อะตอมประกอบด้วยนิวเคล ียส ที่ม ี โปรตอน (ประจ ุบวก ) อยู่ตรงกลำง

2. มีอ ิเล ็กตรอน (ประจ ุลบ ) เคล ื่อนที่อย ู่รอบ ๆ นิวเคล ียส

3. นิวเคล ียสมีขนำดเล ็ก แต ่ม ีมวลมำก

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

สร ุปแบบจำำลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด ด ังน ี้

แบบจำำลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด

1. อะตอมประกอบด้วยนิวเคล ียส ที่ม ีโปรตอน(ประจ ุบวก) อยู่ตรงกลำง 2. มีอ ิเล ็กตรอน (ประจ ุลบ) เคล ื่อนที่อย ู่รอบ ๆนิวเคล ียส 3. นิวเคล ียสมีขนำดเล ็ก แต ่ม ีมวลมำก

+

--

-

-

--

อะตอมมโีปรตอนและอิเล ็กตรอน เปน็องคป์ระกอบ

ดังน ั้น กำรค ิดมวลอะตอมควรคิดจำก มวล โปรตอน + มวลอิเล ็กตรอน

แต่มวลของอ ิเล ็กตรอนน้อยมำก กำรคิดมวล อะตอมจึงค ิดจำก มวลโปรตอน

ในกำรทดลองของร ัทเทอร ์ฟอร ์ดสร ุปว ่ำ

พบว่ำมวลโปรตอน 1 โปรตอนเท่ำก ับ 1.7 x 10–24 กรัม 

หรือคดิเปน็ 1 หนว่ยมวลอะตอม (1 amu = 1 atomic mass unit)

ดงัน ั้น มวลอะตอม = มวลโปรตอน

ในปี พ .ศ . 2463 (หรือค .ศ .1920) ร ัทเทอร ์ฟอร ์ดได ้เสนอควำมเห ็นว ่ำ

น ่ำจะม ีอน ุภำคอ ีกชนิดหนึ่งท ี่เป ็นกลำงทำงไฟฟ้ำซึ่งม ีมวลใกล ้เค ียงก ับมวลโปรตอน

แต่จำกกำรทดลองกล ับพบว ่ำ มวลอะตอมจร ิง ๆม ีค ่ำเป ็น  2 เท ่ำ

หร ือมำกกว ่ำ  2 เท ่ำของจ ำำนวนโปรตอน 

ต่อมำในปี พ .ศ . 2475 (ค .ศ . 1932) เจมส ์ แชดว ิก(James Chadwick)

ได ้ค ้นพบอนุภำคอ ีกชนิดหนึ่ง  ไม่ม ีประจ ุไฟฟ้ำ(เป ็นกลำงทำงไฟฟ้ำ )

และตั้งช ื่อว ่ำ “นิวตรอน” (neutron)

นิวตรอนมีมวลน้อยกว ่ำโปรตอนเล ็กน ้อย  โดยมี มวลเท ่ำก ับ 1.675 x 10–24 กรัม 

ปัจจ ุบ ันนักว ิทยำศำสตร ์พบว ่ำโปรตอนและนิวตรอนอัดก ันแน่นอย ู่ในนิวเคล ียส

ซึ่งย ึดเหนี่ยวก ันด ้วยแรงนิวเคล ียร ์

และร ัทเทอร ์ฟอร ์ดได ้เสนอว ่ำน ิวตรอนเป ็นอนุภำคที่อย ู่ในนิวเคล ียสของอะตอม 

อนุภำคที่ประกอบเป ็นนิวเคล ียสด ังกล ่ำว เร ียกว ่ำ“นิวคล ีออน” (nucleon)

3. แบบจำำลองอะตอมของ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด (ต่อ)

แบบจำำลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด เปน็แบบจำำลองที่ไดร้ ับกำรยอมร ับมำกที่ส ุดในเวลำนั้น

1. อะตอมประกอบดว้ยนวิเคล ียส ที่ม ี โปรตอน (ประจุบวก)

และนิวตรอน (ประจุท ี่เปน็กลำง) อยู่ ตรงกลำง ( เร ียกว ่ำ น ิวคล ีออน) 2. มอี ิเล ็กตรอน (ประจุลบ) เคล ื่อนที่อย ู่รอบ

ๆ นวิเคล ียส

+

--

-

-

--

+ +++P + n

e-

อนุภำคมูลฐำนของอะตอม

อนุภำคมูลฐำนของอะตอม

ประจุลบ ( อิเล ็กตรอน , e-) ประจุบวก ( โปรตอน , p) ประจุกลำง ( นิวตรอน

, n)

อนภุำคมูลฐำน

ของอะตอม

อนุภำค สญัล ักษณ์

มวล(กรัม)

ประจุไฟฟ้ ำ

(คลูอมบ์)

ชนิดประจ ุไฟฟ้

ำ

อิเลก็ตรอน

e- 9.109 x 10-28 1.602 x 10-19 -1

โปรตอน p 1.673 x 10-24 1.602 x 10-19 +1

นวิตรอน

n 1.675 x 10-24 0 0

อนุภำคมูลฐำนของอะตอม

=

= +

=

= +

มวลของอะตอม

มวลของนวิเคลยีส

มวลของ โปรตอน (p)

มวลของ นิวตรอน (n)

เลขอะตอม จำำนวน โปรตอน (p)

จำำนวน โปรตอน (p)

เลขมวล จำำนวน นิวตรอน (n)

=จำำนวน โปรตอน (p)

จำำนวน อิเล ็กตรอน

(e-)

สัญลักษณ์น ิวเคล ียร ์

สัญลกัษณ์น ิวเคลยีร ์บอก อนภุำคมูลฐำนของ อะตอม

โปรตอน (p)

อเิล ็กตรอน(e-)

นวิตรอน (n)

สร ุป (ต้องจ ำำ) เลขมวล = p + n เลขอะตอม = p P = e-

n = เลขมวล - p = เลขมวล - e-

สัญลักษณ์น ิวเคล ียร ์

ตัวอย ่ำง 1 จงหำจ ำำนวนอนุภำคมลูฐำนของ Ca

40

20

จำกสัญลักษณน์ ิวเคลยีร ์ เลขอะตอม = จำำนวน p

20 = จำำนวน p จำกสัญลกัษณ์น ิวเคล ียร ์ เลขมวล = จำำนวน p + จำำนวน n 40 = 20 + จำำนวน n ดงันั้น จ ำำนวน n = 40 - 20 = 20 ตอบ ดังน ั้นอนุภำคมูลฐำนได้แก ่ 1) จำำนวนโปรตอน เท ่ำก ับ 20 โปรตอน 2) จำำนวนอิเล ็กตรอน เท่ำก ับ 20 อเิล ็กตรอน 3) จำำนวนนิวตรอน เท่ำก ับ 20 นวิตรอน

สัญลักษณ์น ิวเคล ียร ์

ตัวอย ่ำง 2 จงหำจ ำำนวนอนภุำคมูลฐำนของ Cl

35

17

จำกสัญลักษณน์ ิวเคลยีร ์ เลขอะตอม = จำำนวน p 17 = จำำนวน p จำกสัญลกัษณ์น ิวเคล ียร ์ เลขมวล = จำำนวน p + จำำนวน n 35 = 17 + จำำนวน n ดงันั้น จ ำำนวน n = 35 - 17 = 18 ตอบ ดังน ั้นอนุภำคมูลฐำนได้แก ่ 1) จำำนวนโปรตอน เท ่ำก ับ 17 โปรตอน 2) จำำนวนอิเล ็กตรอน เท่ำก ับ 17 อเิล ็กตรอน 3) จำำนวนนิวตรอน เท่ำก ับ 18 นวิตรอน

ธำตุชนดิเดียวกันเลขอะตอมเหมอืนกัน

เลขมวลต่ำงกนั

C6

12

เช่น

C6

13

ไอโซโทป

ไอโซโทนธำตุต่ำงชนิดกัน

เลขอะตอมต่ำงกนั

เลขมวลต่ำงกัน

นวิตรอนเหมอืนกันC6

12

N7

13

ไอโซบำร ์ธำตุต่ำงชนิดกัน

เลขอะตอมต่ำงกันเลขมวลเหมอืนกันเช่น

C6

13 N

7

13

14 N

714

N7

13

Isotope

จำกสัญลักษณ์น ิวเคล ียร ์ จงบอกอนุภำคมูลฐำน

28 p = …….

14 e- = ……

n = …...

14

14

14

27 p = …….

13 e- = ……

n = …...

Al 13

13

14

40 p = …….

18 e- = ……

n = …...

Ar 18

18

22

Si Si กบั Al เป ็นอะไรก ัน…. เพรำะ..?....^___^

ตอบ ……………………… เพรำะ…………………….. …………………….. …………………….. …………………….. ……………………..

Isotoneอะตอมต่ำงชนดิกนัเลขมวลต่ำงเลขอะตอมต่ำงแต่นวิตรอนเหมอืนกนั

ว ิธหีน ึ่ง ค ือ กำรศ ึกษำสมบัต ิและปรำกฏกำรณ์ของคล ื่นและแสง 

แลว้น ำำมำสร ้ำงเป ็นแบบจำำลอง

แบบจำำลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด ท ำำให ้ทรำบถงึ

กำรจ ัดโครงสร ้ำงของอนุภำคต่ำง ๆ ในนวิเคล ียส แต่ไม ่ได ้อธบิำยว ่ำ อ ิเลก็ตรอนรอบนิวเคลยีส

อย ู่ในลกัษณะใด นกัว ิทยำศำสตร ์ร ุ่นตอ่มำ จ ึงได ้หำว ิธกีำร ทดลอง เพ ื่อรวบรวมข้อม ูล

เก ีย่วก ับต ำำแหน่งของอ ิเลก็ตรอนรอบนิวเคลยีส

นักว ิทยำศำสตร ์ผ ู้ค ือ น ีลล ์ โบร ์

ดังน ั้นก ่อนจะศ ึกษำแบบจำำลองอะตอมของโบร ์น ักเร ียนควรเร ียนร ู้เก ี่ยวก ับคล ื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำ

และพลังงำนของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำ

คลื่นแม ่เหล ็กไฟฟำ้และพลังงำนของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำ

แสงเป ็นคล ืน่แม ่เหล ็กไฟฟ้ำ ม ีกำรเคล ือ่นท ี่แบบ คลืน่

ดังน ั้น คล ืน่แม ่เหลก็ไฟฟ้ำ จ ึงม ีส ิ่งตอ่ไปนี้

1. ค วำมยำวคลืน่ ( ) หมำยถึง ระยะทำงที่ คลืน่เคล ือ่นท ี่ครบ 1 รอบ

มีหน่วยเป ็นเมตร (m) หรือนำโนเมตร (nm)

2. ควำมถี่ของคล ืน่ (v) หมำยถึง จ ำำนวนรอบของคลืน่ท ี่ผ ่ำนจ ุดใดจ ุดหนึ่ง ในเวลำ 1 ว ินำท ี ม ีหน ่วยเป ็นรอบต่อ

ว ินำท ี (s-1) หรือ เฮ ิรตซ์ (Hz)

คลื่นแม ่เหล ็กไฟฟำ้และพลังงำนของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำ

1. ควำมยำวคลืน่ ( ) หมำยถงึ ระยะทำงที่ คลืน่เคล ื่อนทีค่รบ 1 รอบ

มีหน่วยเป ็นเมตร (m) หรือนำโนเมตร(nm)

คลื่นแม ่เหล ็กไฟฟำ้และพลังงำนของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำ

2. ควำมถี่ของคล ืน่ (v) หมำยถึง จ ำำนวนรอบของคลืน่ท ี่ผ ่ำนจ ุดใดจ ุดหนึ่ง ในเวลำ 1 ว ินำท ี ม ีหน ่วยเป ็นรอบต่อ

ว ินำท ี (s-1) หรือ เฮ ิรตซ์ (Hz)

จำกร ูปนี้ ม ีควำมถี่ ………… รอบต่อว ินำที2

คลื่นแสงเป ็นคล ืน่แม ่เหล ็กไฟฟ้ำท ี่ม ีควำมถ ีแ่ละ ควำมยำวคลื่นต ่ำง ๆ กนั  ดังร ูปต ่อไปนี้

แสงที่ประสำทตำคนรับได ้เร ียกว ่ำ “แสงที่มองเห ็นได ้” (visible light)

ซึ่งม ีควำมยำวคล ื่นอย ู่ในช่วง  400 – 700 nm แสงในช่วงคล ื่นน ี้ประกอบด้วยแสงส ีต ่ำง ๆ ก ัน  ปกติประสำทตำของคน สำมำรถสัมผ ัสแสงบำงช่วงคล ื่นท ี่

ส ่องมำจำกดวงอำทิตย ์ได ้  แต่ไม ่สำมำรถแยกเป ็นส ีต ่ำง ๆ จ ึงมองเห ็นเป ็นส ีรวมกัน

ซึ่งเร ียกว ่ำ “แสงขำว”

สเปกตร ัม (Spectrum)

สเปกตร ัม ค ือ แถบสีหร ือเส ้นส ีท ี่ได ้จำกกำร ผ่ำนคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้ำผ ่ำนตัวแยกควำมยำวคลื่น

เช ่น เกรตติง

คล ื่นแม ่เห ล็กไฟฟ้ำ

เช ่น แสงตัวแยก

ควำมยำวคลื่น เช ่น เกรตติง

ถ้ำให ้แสงอำทิตย ์ซ ึ่งเป ็นแสงขำวส ่องผ ่ำนปร ิซ ึม  แสงขำวจำกดวงอำทิตย ์จะแยกออก

เป ็นแสงส ีร ุ้งต ่อเน ื่องก ัน เร ียกว ่ำ “สเปกตร ัมของแสงขำว”

แสงอำทิตย ์

สเปกตร ัมของแสงขำว

สเปกตร ัมของแสงขำว เก ิดจำก เม ื่อแสงซึ่งม ี ควำมยำวคลื่นต ่ำง ๆ ก ัน

ผ่ำนไปยังปร ิซ ึมแสงจะหักเห ได ้ไม ่เท ่ำก ัน  เก ิดเป ็นแถบสีร ุ้งต ่อเน ื่องก ัน  ดังภำพ

ตำรำงแสดงส ีต ่ำง ๆ ในแถบสเปกตร ัมของแสงขำว

สเปกตร ัมของแสงขำว

สเปกตร ัม ควำมยำวคลืน่ (nm)

แสงส ีมว่ง 400 – 420

แสงส ีครำม–นำ้ำเงนิ 420 – 490

แสงส ีเข ียว 490 – 580

แสงส ีเหลอืง 580 – 590

แสงส ีแสด (ส้ม) 590 –650

แสงส ีแดง 650 – 700

มักซ์ พล ังค ์ น ักว ิทยาศาสตร ์ชาวเยอรมันได ้ศ ึกษาพลังงานของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้า

และได ้ข ้อสร ุปเก ี่ยวก ับความสัมพันธ ์ระหว ่างพล ังงาน ของคลื่นก ับความถี่ของคล ื่น ด ังน ี้

มกัซ์พลงัค ์

E คือ พลงังาน (หน่วยจ ูล , J)

h คือ ค ่าคงท ี่ของพลงัค ์ ม ีค ่า 6.626 x 10-34 จ ูลว ินาท ี v คือ ความถี่ของคล ืน่แม ่เหลก็ไฟฟ้า(หนว่ยเฮ ิรตซ์, Hz)

สูตรท ี่ 1 หาพลงังาน ของคลืน่ (E)

มักซ์ พล ังค ์ น ักว ิทยาศาสตร ์ชาวเยอรมันได ้ศ ึกษาพลังงานของคลื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้า

และได ้ข ้อสร ุปเก ี่ยวก ับความสัมพันธ ์ระหว ่างพล ังงาน ของคลื่นก ับความถี่ของคล ื่น ด ังน ี้

มกัซ์พลงัค ์

c คือ ความเร ็วของคล ื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้าในสุญญากาศ เท ่าก ับ 2.997 x 108เมตร/ว ินาที ( อาจใช้ 3.0 x 108 เมตร/ว ินาที) คือ ความยาวคลื่น v คือ ความถี่ของคล ื่นแม ่เหล ็กไฟฟ้า ( หน่วยเฮ ิรตซ์, Hz)

สูตรท ี่ 2 หาความถี่ ของคลืน่ (v)

ดังน ั้น ค ่าพล ังงานของ คลืน่แม ่เหลก็ไฟฟ้า

จ ึงสามารถคำานวณไดจ้ากความสัมพ ันธ ์ด ังน ี้

1. เส ้นสเปกตร ัมส ีแดงของโพแทสเซียมม ีความถ ี่ 3.91 x 1014 Hz จะมคีวามยาวคล ืน่เป ็นเท ่าใด

แบบฝึกหดัการคำานวณค่าพลังงานของคลื่นแมเ่หล ็กไฟฟา้

2. เส ้นสเปกตร ัมเส ้นหนึ่งของธาตุซ ีเซ ียมม ี ความยาวคลืน่ 456 nm

ความถีข่องสเปกตร ัมเส ้นน ีม้ ีค ่าเท ่าใดและปรากฏเป ็นส ีใด 3. คลืน่แม ่เหลก็ไฟฟ้าท ีม่ ีความถ ี่ 8.5 x 104 Hz จะม ีพลงังาน และความยาวคลื่นเท ่าใด

1. เส ้นสเปกตร ัมส ีแดงของโพแทสเซียมม ีความถ ี่ 3.91 x 1014 Hz

จะมคีวามยาวคล ืน่เป ็นเท ่าใด (ตอบ 0.77 x 10-6 = 7.7 x 10-7 m) ขั้น 1 ดูว ่าโจทย์ให ้อะไรมาบ้าง

จากโจทย์ ให ้ v = 3.91 x 1014 Hz ให้หาความยาวคลื่น ( )

ขั้น 1 ดูว ่าโจทย์ให ้อะไรมาบ้าง

ควรใชส้ ูตร

ขั้น 2 แทน ค่าในสูตร

ขั้น 1 ดูว ่าโจทย์ให ้อะไรมาบ้าง

จากโจทย์ ให ้ = 456 nm ให้หาความถีข่องคล ืน่ (v)

ขั้น 1 ดูว ่าโจทย์ให ้อะไรมาบ้าง

ควรใชส้ ูตร

ขั้น 2 แทนค่าในสูตร (ให้ระว ังเร ื่องหน่วยด ้วย )

2. เส ้นสเปกตร ัมเส ้นหนึ่งของธาตุซ ีเซ ียมม ี ความยาวคลืน่ 456 nm

ความถีข่องสเปกตร ัมเส ้นน ีม้ ีค ่าเท ่าใด และปรากฏเป ็นส ีใด (6.58 x 1014 Hz)

สเปกตร ัมของธาต ุ

เพ ือ่น ำาสเปกตร ัมท ีไ่ด ้มาระบ ุว ่าสารประกอบนัน้มธีาต ุใดเป ็นองค์ประกอบ

โรเบ ิร ์ต บ ุนเซน และ กสุตาฟ คีร ์ชฮอฟฟ์ นกั ว ิทยาศาสตร ์ชาวเยอรมนั

ไดป้ระดษิฐ ์สเปกโทรสโคปซึ่งเป ็นอ ุปกรณ์ท ี่ ใช้ในการศกึษาสเปกตร ัมของธาตุ

ท ีไ่ด ้จากการเผาสารประกอบทีม่ธีาต ุเป ็นองค์ ประกอบ

โรเบ ิร ์ต บ ุนเซน และ กุส ตาฟ คีร ์ชฮอฟฟ์

สเปกตร ัมของธาต ุสเปกตรัมของธาตุโลหะ

สารประกอบที่ม ีโลหะ

เป ็นองค ์ประกอบ

จะเห ็นเปลวไฟที่ม ีส ีเฉพาะต ัวของโลหะนั้นๆ

ท ี่เป ็นองค ์ประกอบของสารประกอบ

เผา

สร ุป สารประกอบของโลหะ ชนิดเด ียวก ัน จะให้ส ีเปลวไฟสีเด ียวก ัน และได ้เส ้นสเปกตร ัม ซึ่งเป ็นแบบเฉพาะ  นั่นค ือ  มีส ีและต ำาแหน่งของ

เส ้นสเปกตร ัมเหมือนกัน ด ังตารางต ่อไปนี้สารประกอบ สีของเปลวไฟลิเท ียม (Li) สีแดงโซเด ียม (Na) สีเหลืองโพแทสเซียม

(K)สีม่วง

ซีเซ ียม (Cs) สีฟา้แคลเซียม

(Ca)สีแดงอิฐ

สเปกตร ัมของธาต ุสเปกตรัมของธาตุโลหะ

สารประกอบต่างชนดิกนั แต่มโีลหะชนดิเด ียวก ัน เป ็นองค์ประกอบ

จะให้สเีปลวไฟและเส ้นสเปกตร ัมเหมอืนกัน เช ่น

ดังน ั้น จึงสามารถใช้ส ีของเปลวไฟและเส ้นสเปกตร ัมในการว ิเคราะห์องค ์ประกอบของสารได ้ 

โดยนำาสารประกอบนั้นไปเผา  แล้วน ำาส ีของเปลวไฟและเส ้นสเปกตร ัมท ี่ได ้เปร ียบเท ียบกับผลการทดลองที่น ัก

ว ิทยาศาสตร ์ได ้สร ุปไว ้แล ้ว  การว ิเคราะห์สารว ิธ ีน ี้เร ียก ว ่า “Flame test”

สเปกตร ัมของธาต ุการว ิเคราะหส์เปกตร ัมธาตุโลหะ

สารประกอบชนดิหนึ่งบรรจ ุในขวดซึ่งเกบ็อย ู่ในต ู้ สารเคม ี แตฉ่ลากหลดุหายไป…

ถา้อยากทราบว ่า สารประกอบชนิดนั้น ม ีธาต ุอะไร เป ็นองค ์ประกอบ จะว ิเคราะห์ได ้อย ่างไร ?

นำาสารประกอบ นั้น มาเผา

สังเกตสีของเปลวไฟ

ว ิเคราะห์สเปกตร ัมของเปลว

ไฟเปร ียบเท ียบผลที่ ได ้ ก ับผลการ

ทดลองที่น ักว ิทยาศาสตร ์

สร ุปไว ้ด ังตาราง

เช ่น สารประกอบนี้ เผาแล ้ว ได ้เปลวไฟสีเหล ือง

ดังน ั้น สารประกอบนี้ จ ึงน ่าจะ มีธาต ุโซเด ียม

สารประกอบ สีของเปลวไฟลิเท ียม (Li) สีแดงโซเด ียม

(Na)สีเหลือง

โพแทสเซียม (K)

สีม่วง

ซีเซ ียม (Cs) สีฟ้าแคลเซียม

(Ca)สีแดงอิฐ

สเปกตร ัมของธาต ุสเปกตรัมของธาตุอโลหะ

ในการเผาสารประกอบทีเ่ป ็นอโลหะจะให้สเปกตร ัมในช่วงท ี่ตาเราร ับไม ่ได ้  จ ึงมองไม ่เห ็นเส ้นสเปกตร ัม

สเปกตรัมของแกส๊

เม ื่อแกส๊ได ้ร ับพลงังานไฟฟา้จะปลอ่ยแสงเป ็น สเปกตร ัมลกัษณะเฉพาะของธาตุน ั้น ๆ

และธาตอุโลหะบางชนิดก ็ให ้แสงท ี่ตาร ับได ้  เชน่  He , Ne , Ar เป ็นต ้น

ในการศกึษาสเปกตร ัมของธาตุท ีเ่ป ็นแก ๊ส จะนำาแก ๊สไปบรรจ ุหลอดแกว้ท ี่ม ีความด ันต ำ่า 

และผ่านกระแสไฟฟ้าศกัย ์ส ูงเข ้าไป แทนการเผาด ้วยความร ้อน 

ตัวอยา่ง เสน้สเปกตร ัมของธาตุบางชนิด

ดูในหนังส ือเร ียนชัดเจนกว ่า

แถบสเปกตร ัมน ี้ คอืธาต ุ…………………………..

แถบสเปกตร ัมน ี้ คอืธาต ุ…………………………..

Sodium

Hydrogen

สเปกตร ัม เก ิดได ้อยา่งไร

สถานะพืน้ (ground state) หมายถงึ อะตอมที่ (อิเลก็ตรอนทีเ่คล ือ่นท ี่รอบ

นวิเคลยีส)มีพลงังานเฉพาะตัวในระดบัพลงังานตำ่า

อะตอมในสถานะพืน้ มีความเสถ ียร เน ือ่งจากมีพลงังานตำ่า

สถานะกระต ุ้น (excited state) หมายถึง อะตอมที่ได ้ร ับพลงังานเพ ิ่มข ึ้น

ท ำาให ้อ ิเลก็ตรอนถกูกระต ุ้นให ้อย ู่ในระดบัพลงังานสูงข ึ้น

ท ีส่ถานะกระต ุ้นอะตอม ไม ่เสถ ียร เน ื่องจากมีพลงังานสูง

สเปกตร ัม เก ิดได ้อยา่งไร

สเปกตร ัม เก ิดได ้อยา่งไร

เม ือ่อะตอมไดร้ ับพลังงาน เช่น จากการเผาหรือจากกระแสไฟฟ้า

อิเล ็กตรอน (รอบนวิเคล ียส) จะเปล ี่ยนจาก สถานะพืน้ ไปสู่ สถานะกระตุ้น

ทีส่ถานะกระตุ้น อะตอมไมเ่สถยีร จ ึงต ้องคายพลังงานออกมา

ซึ่งพล ังงานทีค่ายออกมาอยูใ่นร ูปพลังงานแสงหรือคลื่นแมเ่หล ็กไฟฟ้า

เม ือ่ส ่องผ ่านปร ิซมึหร ือสเปกโทรสโคป จะแยก แสงออกมา เป ็นเส ้นสเปกตร ัม

สเปกตร ัม เก ิดได ้อยา่งไร

การที่ธาต ุแตล่ะชนิด ให้เส ้นสเปกตร ัมหลายเส ้น แสดงว ่า อ ิเลก็ตรอน (รอบนิวเคลยีส) มหีลายระดบั

พลงังาน

ระด ับพลงังานใกล้น ิวเคลยีส

มพีลงังานตำ่า

ระดบัพลงังานห่างน ิวเคลยีส

ม ีพลงังานสูง

การเก ิดสเปกตร ัมของธาต ุไฮโดรเจน

นกัวทิยาศาสตร ์ไดศ้ ึกษาสเปกตร ัมของแกส๊เพราะมอีะตอมอยูห่า่งก ัน

จึงเล ือกศ ึกษา ธาตุไฮโดรเจน (H) เพราะม ี 1 อิเล ็กตรอน

พบว่า มเีส ้นสเปกตร ัมปรากฏในชว่งความยาวคลื่นท ีม่องเหน็ได ้โดย

มคีวามยาวคลื่น 410 434 486 และ 656 nm

การเก ิดสเปกตร ัมของธาต ุไฮโดรเจน

จากการทดลองหลายครั้ง พบว่า อะตอมของ H ใหเ้สน้สเปกตร ัมได้หลายเสน้ท ีม่ ีล ักษณะเหมอืนกันทกุคร ั้ง

จงึสร ุปได้ว ่า อิเล ็กตรอนในอะตอมของ H ขึ้นไปอยู่ใน

สถานะกระตุ้นท ีม่พีล ังงานแตกต่างก ันไดห้ลายระดับ

ค่าพลังงานของเสน้สเปกตร ัม แสดงให้เหน็ถ ึงการเปล ี่ยนระดับพลังงานของอิเล ็กตรอนใน

อะตอม จากระดับพลังงานสูง มายงัระด ับพลังงานตำ่า

ตารางแสดงความยาวคลื่นและพลังงานของเส ้นสเปกตร ัมของธาตุไฮโดรเจน

เส ้นสเปกตร ั

ม

ความยาวคลืน่

พลงังาน (KJ) ผลต่างพลงังานของเส ้นสเปกตร ัมท ี่อย ู่ถ ัดกนั

ส ีม ่วง 410 4.84 x 10–22 (ห่างนิวเคลียส)

2.7 x 10–23

สีน ำ้าเงนิ 434 4.57 x 10–22 4.9 x 10–23

สีน ำ้าทะเล

486 4.08 x 10–22

10.6 x 10–23

สีแดง 656 3.02 x 10–22 (ใกล้นิวเคลียส)

จากข้อม ูลในตาราง  แสดงว ่าอะตอมของไฮโดรเจนมีพลงังานหลายระด ับ

สามารถสร ุปได ้ 3 ข้อ ด ังน ี้เม ือ่อ ิเล ็กตรอนไดร้ ับพลังงานในปริมาณที่

เหมาะสมอิเล ็กตรอนจะขึ้นไปอยูใ่นระด ับพลังงานสงูกว ่า

ระด ับพลังงานเด ิม( จากสถานะพื้น ไปสู่ สถานะกระตุ้น )

จะอยูใ่นระด ับพลังงานใด ขึ้นอย ูป่ร ิมาณพลังงานทีไ่ดร้ ับ อิเล ็กตรอนทีอ่ย ู่ในระดบัพลังงานใหม่ (สถานะ

กระตุ้น) จะไมเ่สถยีรอ ิเล ็กตรอนจะกลับมาส ูใ่นระด ับพลังงานทีต่ ำ่า

กว่า (สถานะพืน้) เพ ือ่ใหเ้สถยีรซึง่ในการเปล ี่ยนระดบัพลังงานนีอ้ ิเล ็กตรอนจะ

คายพลังงานออกมา

1

สามารถสร ุปได ้ 3 ข้อ ด ังน ี้

การเปล ี่ยนระดับพลังงานของอิเล ็กตรอนไม่จ ำาเป ็น

ต ้องเปล ี่ยนไปยงัระด ับพลังงานทีอ่ย ูต่ ิดก ันก ็ได ้แต ่อาจเปล ี่ยนข้ามระดบัพลังงานก็ได ้

แต ่เม ือ่อ ิเล ็กตรอนรับพลังงานแล้ว จะขึน้ไปอยู่ ระหว ่างระด ับพลังงานไมไ่ด ้

จะต ้องขึ้นไปอยูใ่นระด ับใดระดบัหนึ่งเสมอ

2

สามารถสร ุปได ้ 3 ข้อ ด ังน ี้

ผลต่างของพลังงานระหว่างระด ับพลังงานตำ่า จะมคี ่ามากกว่า ผลต่างของพลังงานระหว่าง

ระด ับพลังงานทีส่ ูงข ึ้นไป

3

จากความร ู้เร ื่องการเปล ี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล ็กตรอน

และการเกดิสเปกตร ัม ท ำาใหเ้กดิแบบจำาลองอะตอมของโบร ์ข ึ้นมา

4. แบบจำาลองอะตอมของโบร ์

นลีส ์ โบร ์ (Niels Bohr) นักว ิทยาศาสตร ์ชาวเดนมาร ์ก

4. แบบจำาลองอะตอม ของโบร ์

นีลส ์ โบร ์ ได ้ศกึษาและปร ับปร ุงแบบจ ำาลอง อะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด

โดยศกึษาสเปกตร ัมของธาตุ H

นลีล ์ โบร ์ จ ึงได ้สร ้างแบบจำาลอง อะตอม เพือ่ใชอ้ธ ิบายพฤติกรรมของ

อิเล ็กตรอนในอะตอมได้ โดยกล่าวว ่า อิเล ็กตรอนจะเคล ื่อนทีร่อบ นวิเคล ียสเป ็นวง

(คล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทติย ์

4. แบบจำำลองอะตอม ของโบร ์ (ต่อ)

ระดบัพลังงำนใกล้น ิวเคล ียสจะมพีล ังงำนตำ่ำ ที่สดุ เร ียกว ่ำระด ับ K

และระดบัพลังงำนทีอ่ย ู่ถดัออกมำเร ียกเป ็น L ,

M , N , … ตำมลำำดบั

ต่อมำ มกีำรใชต้ ัวเลขแสดงระดับพลังงำนของ อิเล ็กตรอน

คือ n=1 หมำยถงึ ระดบัพลังงำนที่ 1 ซึ่งใกล ้ นวิเคล ียสที่สดุ (พลังงำนตำ่ำสดุ)

และชัน้ถ ัดมำเป ็น n=2 , n=3 , n= …… สูงข ึ้นไปตำมลำำด ับ

4. แบบจำำลองอะตอม ของโบร ์ (ต่อ)

แบบจำำลองอะตอมของโบร ์

แบบจำำลองอะตอมของโบร ์ พฒันำมำจำกกำร ค้นพบสเปกตรัมของ H

ซึง่เป ็นอะตอมทีม่ ี 1 อิเล ็กตรอนแต่ไมส่ำมำรถอธิบำยอะตอมทีม่หีลำย

อิเล ็กตรอนได้

นกัว ิทยำศำสตร ์จ ึงจะเป ็นต ้องศกึษำค้นคว ้ำเพ ิม่เต ิม

เพ ือ่เสนอแบบจำำลองอะตอมใหม่

5. แบบจำำลองอะตอม แบบกลุ่มหมอก

เน ือ่งจำกแบบจำำลองอะตอมของโบร ์ มขี ้อจ ำำก ัดท ีไ่มส่ำมำรถ

ใช้อธ ิบำยสเปกตร ัมของอะตอมทีม่หีลำยอิเล ็กตรอนได้

จึงมกีำรศกึษำเพ ิม่เต ิม จนไดข้ ้อมลูท ีเ่ช ื่อว ่ำอ ิเล ็กตรอนมสีมบัต ิเป ็นท ัง้คล ื่นและอนภุำค

โดยเคลื่อนทีร่อบนวิเคล ียสในลักษณะเป ็นคลื่นน ิง่

บริเวณทีพ่บอ ิเล ็กตรอนได้ พบได้หลำยลักษณะ เป ็นร ูปทรงต่ำง ๆ

ตำมระดบัพลังงำนของอิเล ็กตรอน

5. แบบจำำลองอะตอม แบบกลุ่มหมอก

แบบจำำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก มลี ักษณะดังน ี้

1) อิเล ็กตรอนมขีนำดเล ็กมำก และเคล ื่อนที่อยำ่งรวดเร ็วตลอดเวลำทัว่อะตอม จึงไมส่ำมำรถบอกตำำแหนง่ท ีแ่นน่อนของอะตอมได้ 2) มโีอกำสพบอิเล ็กตรอนรอบนวิเคล ียสบำงบร ิเวณเทำ่น ัน้ ทำำใหส้ร ้ำงมโนภำพได้วำ่ อะตอมประกอบดว้ยกลุ่มหมอกอิเล ็กตรอน รอบนวิเคล ียส 3) บริเวณกลุ่มหมอกทบึ แสดงว ่ำ โอกำสทีจ่ะพบอิเล ็กตรอนได้ มำกกว่ำบร ิเวณทีม่กีล ุ่มหมอกจำง

5. แบบจำำลองอะตอม แบบกลุ่มหมอก

แบบจำำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

6. กำรจ ัดเร ียงอ ิเล ็กตรอน ในอะตอม

จำกแบบจำำลองอะตอม พบว่ำ โปรตอนและนวิตรอนอยูร่วมก ันในนวิเคล ียส

และมอี ิเล ็กตรอนอยูร่อบ ๆ โดยอยูใ่นระด ับ พลังงำนต่ำง ๆ ก ัน

1) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนหลัก(shell)

สำมำรถจัดอ ิเล ็กตรอนในระดับพลังงำนได้ ด ังน ี้

2) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดับพลังงำนยอ่ย(sub-shell)

1) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนหลัก(shell)

จำำนวนอิเล ็กตรอนในแต่ละระด ับพลังงำนหลักม ี จำำนวนไมเ่กนิ 2n2

เม ือ่ n คือ ระดบัพลังงำนหลักท ี่ 1 , 2 , 3 , … ระดับพลังงำนหลัก  n=1 มอี ิเล ็กตรอนไม่

เก ิน 2 อิเล ็กตรอน ระดับพลังงำนหลัก  n=2 มอี ิเล ็กตรอนไม่

เก ิน 8 อิเล ็กตรอน ระดับพลังงำนหลัก  n=3 มอี ิเล ็กตรอนไม่

เก ิน 18 อิเล ็กตรอน ระดับพลังงำนหลัก  n=4 มอี ิเล ็กตรอนไม่

เก ิน 32 อิเล ็กตรอน

1) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนหลัก(shell)

พลังงำนชั้นนอกสุด และมพีล ังงำนสูงสดุ เร ียกว ่ำ เวเลนซอ์ ิเล ็กตรอน (เวเลนซ์

อิเล ็กตรอน จะไมเ่ก ิน 8)

ดงัน ัน้ ระด ับพลังงำนหลักชัน้สดุทำ้ย จะไมเ่กนิ8 เสมอ

ต้องจ ำำ เวเลนซอ์ ิเล ็กตรอน บอกให้รู้ว่ำ ธำตุอยู่ หมูใ่ด

จำำนวนระดับพลังงำน บอกให้รู้ว่ำ ธำตุอยู่ คำบใด

ตำรำงแสดงกำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนหลัก

ธำตุ

เลขอะตอม

จำำนวนอิเล ็กตรอนในระดับพลังงำน

แสดงกำรจ ัดในระดับ

พลังงำนหลัก

n=1 n=2 n=3 n=4

H 1 1     1He 2 2     2Li 3 2 1     2 , 1Be 4 2 2     2 , 2B 5 2 3     2 , 3C 6 2 4     2 , 4

ตำรำงแสดงกำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบั พลังงำนหลัก (ต่อ)

ธำตุ

เลขอะตอม

จำำนวนอิเล ็กตรอนในระดับพลังงำน

แสดงกำรจ ัดในระดับ

พลังงำนหลัก

n=1 n=2 n=3 n=4

N 7 2 5     2 , 5O 8 2 6     2 , 6F 9 2 7     2 , 7

Ne 10 2 8     2 , 8Na 11 2 8 1   2 , 8 , 1Mg 12 2 8 2   2 , 8 , 2

ตำรำงแสดงกำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบั พลังงำนหลัก (ต่อ)

ธำตุ

เลขอะตอม

จำำนวนอิเล ็กตรอนในระดับพลังงำน

แสดงกำรจ ัดในระดับ

พลังงำนหลัก

n=1 n=2 n=3 n=4

Al 13 2 8 3   2 , 8 , 3Si 14 2 8 4   2 , 8 , 4P 15 2 8 5   2 , 8 , 5S 16 2 8 6   2 , 8 , 6Cl 17 2 8 7   2 , 8 , 7Ar 18 2 8 8   2 , 8 , 8

ตำรำงแสดงกำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบั พลังงำนหลัก (ต่อ)

ธำตุ เลขอะตอม

จำำนวนอิเล ็กตรอนในระดับพลังงำน

แสดงกำรจ ัดในระดับพลังงำนหลัก

n=1 n=2 n=3 n=4 n=5

K 19 2 8 8 1 2 , 8 , 8 , 1

Ca 20 2 8 8 2 2 , 8 , 8 , 2

Rb 37 2 8 18 8 1 2,8,18,8,1Sr 38 2 8 18 8 2 2,8,18,8,2I 53 2 8 18 18 7 2,8,18,18,7

Xe 54 2 8 18 18 8 2,8,18,18,8

1) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนหลัก(shell) เทคนคิที่ควรร ู้เก ีย่วกบักำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนใน

อะตอม

1. จงจดัเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดบัพลังงำน หลักของธำตุ S

ธำตุ S มเีลขอะตอม 16 จะไดว้ ่ำ 2 8 6

ธำตุ S มเีวเลนซ์อ ิเล ็กตรอนเทำ่กบั 6 จึงอย ูห่ม ู่ 6 ธำตุ S มจี ำำนวนระดบัพลังงำน

เทำ่ก ับ 3 จงึอย ู่คำบ 3

ตัวอยำ่งกำรจ ัดเร ียงอเิล ็กตรอนในระดับพลงังำนหลัก

2. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดับพลังงำน หลักของธำตุ Ca

ธำตุ Ca มเีลขอะตอม 20 จะได้ว ่ำ 2 8 8 2

ธำตุ Ca มเีวเลนซ์อ ิเล ็กตรอนเทำ่ก ับ 2 จึงอย ูห่ม ู่ 2 ธำตุ Ca มจี ำำนวนระดับพลังงำน

เทำ่กบั 4 จึงอย ูค่ำบ 4

3. จงจดัเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดบัพลังงำน หลักของธำตุ Cl

ธำตุ Cl มเีลขอะตอม 17 จะไดว้ ่ำ 2 8 7

ธำตุ Cl มเีวเลนซ์อ ิเล ็กตรอนเทำ่ก ับ 7 จึงอย ู่หม ู่ 7 ธำตุ Cl มจี ำำนวนระดบัพลังงำน

เทำ่ก ับ 3 จงึอย ู่คำบ 3

ตัวอยำ่งกำรจ ัดเร ียงอเิล ็กตรอนในระดับพลังงำนหลัก (ต่อ)

4. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดับพลังงำน หลักของธำตุ Br

ธำตุ Br มเีลขอะตอม 35 จะได้ว ่ำ 2 8 18 7

ธำตุ Ca มเีวเลนซ์อ ิเล ็กตรอนเทำ่ก ับ 7 จึงอย ูห่ม ู่ 7 ธำตุ Ca มจี ำำนวนระดับพลังงำน

เทำ่กบั 4 จึงอย ูค่ำบ 4

5. จงจดัเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดบัพลังงำน หลักของธำตุ Fe

ธำตุ Fe มเีลขอะตอม 26 (เป ็นธำตุแทรนซิช ัน) จะไดว้ ่ำ 2 8 14 2

ตัวอยำ่งกำรจ ัดเร ียงอเิล ็กตรอนในระดับพลังงำนหลัก (ต่อ)

6. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดับพลังงำน หลักของธำตุ V

ธำตุ V มเีลขอะตอม 23 (เป ็นธำตุแทรนซชิ ัน) จะได้ว ่ำ 2 8 11 2 7. จงจดัเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดบัพลังงำน

หลักของธำตุ Pt ธำตุ Pt มเีลขอะตอม 78 (เป ็นธำตุแทรนซิช ัน) จะได้ ว ่ำ 2 8 18 32 16 2

8. จงจดัเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดบัพลังงำน หลักของธำตุ Po

ธำตุ Po มเีลขอะตอม 84 จะไดว้ ่ำ 2 8 18 32 18 6

ตัวอยำ่งกำรจ ัดเร ียงอเิล ็กตรอนในระดับพลังงำนหลัก (ต่อ)

9. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดับพลังงำน หลักของธำตุ Tc

ธำตุ Tc มเีลขอะตอม 43 จะได้ว ่ำ 2 8 18 13 2

10. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็ตรอนในระดับพลังงำน หลักของธำตุ I

ธำตุ I มเีลขอะตอม 53 จะได้ ว ่ำ 2 8 18 18 7

ตัวอยำ่งกำรจดัเร ียงอเิล ็กตรอน

           Cl      =17

2 8 7

          Na      =                                                11

2 8 1

           Ca      =20

2 8 8

           I         =53

2 8 18

           Br      =35

2 8 18

2

7

18 7

หมู่ 1   คำบ3

หมู่ 7   คำบ3

หมู่ 2   คำบ4

หมู่ 7   คำบ4

หมู่ 7   คำบ5

23

35

40

80

127

กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออน

ข้อควรร ู้ เสยี อิเลก็ตรอน ไอออนบวก

ร ับ อิเลก็ตรอน ไอออนลบ

หมำยเหตุ โลหะ (ชอบ เส ีย e-) ไอออนบวก

อโลหะ (ชอบรับ e-) ไอออนลบ

ข้อควรร ู้

หมำยเหต ุ

กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออน          K+      =                                                                                  

192 8 8

         Br -    =                                                                                  

2 8 18 735

          K+      =                                                                                  

19 2 8 8

         Br -    =                                                                                                                             

352 8 18 8

มนัเสีย e-  ไป 1 ตัวจึงกลำยเป็น

ไอออน +1 

มันรับ e-  มำ 1 ตัวจึงกลำยเป็น

ไอออน -1 

กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนของไอออน          Al3+      =                                                                                  

132 8 3

         O 2-    =                                                                                  

2 6

7

  8

          Al3+  

=                                                                                  

13 2 8

         O2-      =                                                                                                                             

  82 8

มนัเสีย e-  ไป 3 ตัวจงึกลำยเป็น

ไอออน +3 

มนัรับ e-  มำ 2 ตัวจึงกลำยเป็น

ไอออน -2 

แบบฝึกหดัท ี่ 1

1. จงจ ัดเร ียงอ ิเล ็กตรอนลงในระดับพลังงำน หลัก

ของธำตุ O , Ar , K , Ru , I , Cs , Ir และ Hg

2. จงจดัเร ียงอ ิเล ็กตรอนลงในระดบัพลังงำนหลักของ Al Tl และ Zn 13

27 204 

81 3065

3. จงจ ัดเร ียงไอออนลงในระดับพลังงำนหลัก ของ

S-3 , I2- Y3+ Fe3+ และ Ca2-

2) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนยอ่ย(sub-shell)

จำกกำรศึกษำสมบัต ิท ีเ่ป ็นคลื่นของอิเล ็กตรอนพบว่ำ

อิเล ็กตรอนอยูใ่นระด ับพลังงำน หรือวง (shell) ต่ำง ๆ ก ัน

ซึง่เร ียกว ่ำ ระดบัพลังงำนหลัก

และในระดบัพลังงำนเด ียวก ัน ยงัมรีะดบั พลังงำนย่อย (sub-shell)

คือระดบัพลังงำนยอ่ย s , p , d , f

2) กำรจ ัดอ ิเล ็กตรอนในระดบัพลังงำนยอ่ย(sub-shell)

ระดับพลังงำนยอ่ย มอี ิเล ็กตรอนดงัน ี้

ระดับพลังงำนหลักท ี่ 1 (n=1) มี 1 ระดับพลังงำนยอ่ยคือ  s

ระดับพลังงำนหลักท ี่ 3 (n=3) มี 3 ระดับพลังงำนยอ่ยคือ  s , p , d

ระดับพลังงำนหลักท ี่ 2 (n=2) มี 2 ระดับพลังงำน ยอ่ยคือ   s , p

ระดับพลังงำนหลักท ี่ 4 (n=4) มี 4 ระดบัพลังงำนยอ่ยคือ  s , p , d , f