อะตอมและอะตอมและ โครงสร้าง ...pirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-01Atom-BW.pdf · 2014-08-25 · อะตอมและอะตอมและ

1

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

อะตอมและอะตอมและโครงสรางอะตอม

ป

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 1

ปต ตรสกลโครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสสารสสาร = =

คนไทย สสาร

องคประกอบ + สงทยดเหนยว (พนธะ)

คนไทยหมบาน-ชมชนครอบครวคนอวยวะ

สสารกลมสารโมเลกลอะตอมองคประกอบของอะตอม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน

อวยวะ องคประกอบของอะตอม

2

เสถยร = อยไดอยางอสระ พนธะ ถามแลวไมดขนกอยาม

2


อะตอม คอหนวยทเลกทสดของสสารทเสถยรและมสมบตเฉพาะตว

• อะตอมประกอบดวยแกนกลางซงมความหนาแนนสงและอเลกตรอนซงอยดานนอก

• การแยกอะตอมออกเปนหนวยยอย ๆ ไมสามารถทาไดโดยกระบวนการทางเคม


www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบจาลองอะตอมแบบเกาแบบจาลองอะตอมแบบเกา

Dalton model (Billiard Ball)อะตอมแบงแยกไมได แตกตางกนตามชนดของธาต ใ ป

O C

อตราสวนของอะตอมในสารประกอบมคาแนนอน

Thomson model (Plum Pudding)อเลกตรอนฝงอยในกอนประจบวก

Rutherford model (Planetary Model)

+- -

- ---

-


Rutherford model (Planetary Model)อเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสทมประจบวก/ความหนาแนนสง สวนใหญของอะตอมเปนทวาง

+--

-

3

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttองคประกอบของอะตอมองคประกอบของอะตอม

อะตอมประกอบดวยนวเคลยส (แกน) +-

-

+• นวตรอน (n) มวล 1 amu ไมมประจ• โปรตอน (p) มวล 1 amu ประจ +1อเลกตรอน (e) มวล 0.0005 amu ประจ -1

อะตอมตองมจานวน e และ p เทากน (เปนกลางทางไฟฟา)

-

+ +


p• ถาอะตอมมจานวน e และ p ไมเทากนเรยกวา ไอออน

amu = atomic mass unit ≈1.67377 x 10-24 g

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttอนภาคพนฐานในอะตอมอนภาคพนฐานในอะตอม

อนภาค ประจ มวลau Coulomb amu g

อเลกตรอน -1 1.6 x 10-19 0.00055 9.11x10-28

โปรตอน +1 1.6 x 10-19 1.00728 1.67x10-24

นวตรอน 0 0 1.00866 1.67x10-24


อเลกตรอนเบากวาโปรตอนหรอนวตรอน ≈1800 เทา

4


เลขอะตอม (atomic number) คอจานวนโปรตอน ใชระบวาเปนอะตอมของธาตใด ไ (N lid ) โ ป

ชนดของอะตอมชนดของอะตอม

นวไคลด (Nuclide) คอ ชนดของอะตอมทระบโดยองคประกอบของนวเคลยส (จานวนโปรตอนและนวตรอน)

เลขมวล (mass number) คอผลรวมของจานวนโปรตอนและนวตรอน แสดงมวลของอะตอมอยางหยาบๆ

มวลอะตอม (atomic mass) คอนาหนกจรงของอะตอม(เฉลย)


มวลอะตอม (atomic mass) คอนาหนกจรงของอะตอม(เฉลย)• เลขอะตอม (atomic number; Z) = p• เลขมวล (mass number; A) = p+n• ประจ (charge; c) = p-e

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttAtomic SymbolAtomic Symbol

สญลกษณธาตเลขมวล ประจ

cA X ±

• Isotope: อะตอมของธาตชนดเดยวกนแตมเลขมวลตางกน

เลขอะตอม ตวยอชอธาต (ขนกบ Z)

cAZ X ±

C126 C13

612 13


• Isotone: nuclide ทมจานวนนวตรอนเทากน• Isobar: nuclide ทมเลขมวลเทากน

C126 N13

7C13

6 N137

5

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttไอออนของอะตอมไอออนของอะตอม

ไอออนของอะตอม (atomic ion) คออะตอมทมจานวนโปรตอนและอเลกตรอนไมเทากน จะมคาประจเปนบวกหรอลบเปนบวกหรอลบ• ไอออนบวก (cation) มอเลกตรอนนอยกวาโปรตอน เกดเมออะตอมเสยอเลกตรอน ประจเปนบวก

++++ 2326

23 ,,, ZnFeMgLi


• ไอออนลบ (anion) มอเลกตรอนมากกวาโปรตอน เกดเมออะตอมรบอเลกตรอน ประจเปนลบ

−−−− 28

217 ,,, OSFCl

P=8E=10

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตารางธาตตารางธาต

boron5

B10.811

จานวนโปรตอน


6

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตวอยาง สญลกษณธาตตวอยาง สญลกษณธาต

C126

สญลกษณ p n e A Z c ชอธาต6 6 6 12 6 0 carbonC6

C136

2178

−XN13

7

223

6 7 6 13 6 0 carbon

7 6 7 13 7 0 nitrogen

8 9 10 17 8 -2 oxygen


223 +Mg22 48 +3

11 +1 sodium

12 11 10 23 12 0 Magnesium

48Fe+3 26 23 26 iron

Na+ - 23 - 11

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบจาลองของอะตอมแบบจาลองของอะตอม

โปรตอนและนวตรอนอยรวมกนทแกนของอะตอมอเลกตรอนอยทไหน ?• อยรอบ ๆ นวเคลยส ?• มตาแหนงทแนนอน ?• อเลกตรอนมหลายตวแตละตวเหมอนกนหรอไม ?• อเลกตรอนเคลอนท เสยพลงงานหรอไม?


• อเลกตรอนเคลอนท เสยพลงงานหรอไม?

7

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttจดเรมตนของทฤษฎใหมจดเรมตนของทฤษฎใหม

แบบจาลองอะตอมและทฤษฎทางฟสกสแบบเกาไมสามารถอธบายปรากฏการณบางอยางได เชน• การแผรงสของวตถดา (Blackbody Radiation)เมอใหพลงงานกบวตถดา มนจะแผรงสออกมาในทกชวงความถ

• Photoelectric Effect


คลนแสงมลกษณะเปนกอนพลงงานสามารถกระตนอเลกตรอนใหหลดจากอะตอมได


PhotoelectricPhotoelectric

ผลกหน 1 50 ไ

แกสมการคณตศาสตร IQ 70 ไ คนตวเลก 1 คน ผลกหนหนก 50 กก. ได

คนตวใหญ 1 คน ผลกหนหนก 100 กก. ไดคนตวใหญมาก 1 คน ผลกหนหนก 200 กก. ไดคนตวเลก ผลกหน 200 กก. ไดหรอไม ?

เดก IQ 70 บวกลบเลขไดเดก IQ 90 หาอนพนธสมการไดเดก IQ 110 อนทเกรตสมการไดเดก IQ 70 อนทเกรตสมการไดหรอไม ?

• ความถเหมอนกบ iq ความเขมเหมอนจานวนคน


q• การทาใหอเลกตรอนหลดจากผวโลหะ เหมอนการแกสมการคณตศาสตร ตองใช

คลนแมเหลกไฟฟาทมความถสงพอเทานน ถาความถไมสงพอ ใชความเขมสงเทาใดกทาใหอเลกตรอนหลดไมได

8


การแผรงสของวตถดาการแผรงสของวตถดา

ออกกาลงกาย20 ส

วตถคายพลงงาน IR20 นาท อณหภมรางกายสงขน

50 นาท มกลนตว120 นาท มเหงอ

อณหภมตา คาย IRอณหภมสง คาย visibleอณหภมสงมาก คาย UV

• การศกษาเรองการแผรงสของวตถดาคอความพยายามในการทานายวาวตถจะแผ


รงสอะไรออกมาบางทสภาวะตาง ๆ และแผออกมาในปรมาณมากนอยอยางไร

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการแผรงสของวตถดาการแผรงสของวตถดา

วตถดา คอวตถทดดกลนคลน EM ไดทกชวงความถ และเมอดดกลนพลงงาน สามารถแผคลน EM ออกมาในทกชวงความถทความเขมตาง ๆ กนขนกบอณหภมของวตถดาทความเขมตาง ๆ กนขนกบอณหภมของวตถดา

ความเขม

6000

5000

4000


• อธบายไดโดย สมมตฐานของแพลงค วาการแผคลน EM เกดจากการสนของตวสนทความถ พลงงานทแผออกมามคา = hν

พลงงานความยาวคลน

4000

3000

9

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttPhotoelectric EffectPhotoelectric Effect

ไอนสไตนเสนอวาแสงเปนกอนพลงงาน (Photon)• อนภาคแสง 1 โฟตอน ทมความถ ν จะมพลงงาน E = hν

(1 ควอนตม)(1 ควอนตม)• ถาโฟตอนทกระทบกบผวโลหะมพลงงานมากเพยงพอจะทาให

อเลกตรอนหลดจากผวโลหะได (photoelectron)• พลงงานจลนของโฟโตอเลกตรอนขนกบความถของแสงทตก

กระทบLi ht

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 18A

ee−−

Light

vacuum

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสเปกตรมแสง สเปกตรมแสง ((Spectrum)Spectrum)

แสงทมองเหนประกอบดวยคลนแมเหลกไฟฟาซงอาจมความยาวคลนตาง ๆ กน

ป

Sun light

สเปกตรมตอเนอง: แสงสขาวประกอบไปดวยแสงสมวงจนถงสแดงซงมความยาวคลนตางกน สเปกตรมเสน: (สเปกตรมของอะตอม) แสงทประกอบดวยคลน

H

He

Hg


แมเหลกไฟฟาความถเฉพาะและไมตอเนองจานวนหนง U

10

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบจาลองของบอรหแบบจาลองของบอรห

(ใชไดดกบระบบทม 1 อเลกตรอน)อเลกตรอนอยในวงโคจรรอบนวเคลยสวงโคจรมไดหลายคา (n) n=1วงโคจรมไดหลายคา (n)• n นอย

พลงงานตาอยใกลกบนวเคลยสแรงดงดดกบนวเคลยสสง

• n มาก

n=2n=3n=4


พลงงานสงอยไกลจากนวเคลยสแรงดงดดกบนวเคลยสตา


วงโคจรท n (n = 1, 2, 3, …)• ระยะหางจากนวเคลยส• พลงงาน 12

22

422

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

nheZmE e

nπ

m10529.0 ; 1000

2 −×== aanr

( ) eV1605.13 2 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

⎠⎝⎦⎣

nHE

nh

n

J106022.1eV 19−×=

seV10136.4sJ10626.6 1534 ⋅×=⋅×= −−h


อเลกตรอนเปลยนระดบพลงงานได• nมาก → nนอย คายพลงงาน• nนอย → nมาก ดดพลงงาน

ในรปคลนแมเหลกไฟฟา

11


สาหรบอะตอมไฮโดรเจนเมอ อเลกตรอนเปลยนระดบพลงงาน จะเกดการดด/คายพลงงาน • พลงงาน

eV 11605.13 22 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=

−=Δ

if

nn

nn

EEEif

+ ดดพลงงาน – คายพลงงาน


• ความถ1

225 cm 111009737.11 −

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−×==

if nnλν + แผรงส

– ดดกลนรงส


สมการหารศมวงโคจรทมระดบพลงงาน n

02anrn = 2 1

r2

สมการสาหรบหาสเปกตรมของ H-atom hrรศมของBo

cm

ma

⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

−×==

=×==

−

−

122

5

100

111009737.11

A 529.010529.0

λν

o


เมอ if

if

nn

nn

<

⎟⎠

⎜⎝

22λ

12


n=4n=5

…

Sun

SpectrumSpectrum

n=2

n=3

พลงงาน Balmer Series

H

He

Hg


n=1

Lyman Series

Line spectra

g

U


ตวอยาง จงคานวณหาความยาวคลนและพลงงานทเกยวของกบการเปลยนระดบพลงงานของอเลกตรอนในไฮโดรเจนเมอ e- ตกจากn = 3 มายง n = 2

m 105611.6cm 105611.625.15241

cm 11

cm25.1524131

211009737.11

75

122

5

−−

−

×=×===

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −×==

νλ

λν


eV 1.8896

eV 31

21605.1311605.13 2222

−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=−=Δ

ifninf nn

EEE

← คายพลงงาน

13

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttจดกาเนดทฤษฎควอนตมจดกาเนดทฤษฎควอนตม

แบบจาลองของบอรห สามารถใชอธบายสมบตของอะตอมและสเปคตรมของอะตอมทไมซบซอนไดสมมตฐานของเดอ บรอยล (de Brogile) hสมมตฐานของเดอ บรอยล (de Brogile)• สสารมสมบตเปนทงคลนและอนภาคในเวลาเดยวกน • อนภาคทมขนาดเลกจะมสมบตความเปนคลนชดเจนหลกความไมแนนอนของไฮเซนเบรก (Heisenberg)• เราไมสามารถระบตาแหนงและโมเมนตมของ

วตถไดอยางถกตองแนนอนในเวลาเดยวกน

ph

=λ

4hpx ≥ΔΔ


วตถไดอยางถกตองแนนอนในเวลาเดยวกนแบบจาลองกลศาสตรคลนของชโรดเงอร (Schrödinger) • ใชฟงกชนคลนในการอธบายอนภาคขนาดเลกเชน อเลกตรอน ซงแสดง

สมบตเปนคลนชดเจน

π4

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบจาลองของชโรดงเจอรแบบจาลองของชโรดงเจอร

นวเคลยสมมวลมาก เคลอนทชา รตาแหนงแนนอนอเลกตรอนมขนาดเลก มวลนอย เคลอนทเรว

รวาอยบรเวณไหน แตบอกตาแหนงทแนนอนไมได• รวาอยบรเวณไหน แตบอกตาแหนงทแนนอนไมได• อเลกตรอนประพฤตตวคลายคลน • ใชฟงกชนคลน(ψ)ในการอธบายอเลกตรอนฟงกชนคลนหาไดจากสมการคลน

Ψ=Ψ EH


สมบตตาง ๆ ของอเลกตรอนอธบายโดยเลขควอนตม 4 ตว • พลงงานของอเลกตรอน• ออรบทล (atomic orbital) บรเวณทพบอเลกตรอนในอะตอม

14

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttเลขควอนตม เลขควอนตม (Quantum number)(Quantum number)

• เลขควอนตมหลก (n ; 1, 2 … ) บอกขนาดออรบทล และระดบพลงงานเลขควอนตมออรบทล (l 0 1 2 1 )• เลขควอนตมออรบทล (l ; 0, 1, 2 … n-1 )บอกรปรางออรบทล และระดบพลงงานยอย

• เลขควอนตมแมเหลก (ml ; 0, ±1; ±2 … ±l )บอกทศทางออรบทล และระดบพลงงานยอยในสนามแมเหลก

• เลขควอนตมสปน (ms ; ±1/2 )


เลขควอนตมสปน (ms ; ±1/2 )บอกทศทางการหมนรอบตวเองของอเลกตรอน

ออรบทลของอะตอมกาหนดโดย n, l, ml แตละออรบทลมอเลกตรอนไดมากสดเพยง 2 ตว ซงตองม ms ตางกน

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttเลขควอนตมทเปนไปไดเลขควอนตมทเปนไปได

n = 1, 2, 3, 4, 5 …• l = 0, 1, 2, 3, 4 … n-1 orbital

s p d f g …

n 1 2 3 4

ml = -l, -l-1, … 0, … l-1, lms = - ½, +½ ทศทางการหมนของอเลกตรอน


l 0 0 1 0 1 2 0 1

ml 0 0 -1 0 1 0 -1 0 1 -2 -1 0 1 2 0 -1 0 1 -2

ms±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½±

½

15

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttรปรางของ รปรางของ atomic orbitalatomic orbital

Atomic Orbital บรเวณทจะพบอเลกตรอนรอบ ๆ นวเคลยส รปรางกาหนดโดย l

ขนาดกาหนดโดย n ทศทางกาหนดโดย ml

l = 0

l = 1


l = 2

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttระดบพลงงานของออรบทลระดบพลงงานของออรบทล

ระบบอเลกตรอนเดยวพลงงานขนกบ n เทานน

ระบบหลายอเลกตรอนพลงงานขนกบ n และ l

2s 2p

3s 3p 3d

Ener

gy 2s2p

3s 3p 3d

l =0 → s


1s

E

1s

l =1 → p

l =2 → d

l =3 → f

n

16

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttชดของเลขควอนตมทเปนไปไดชดของเลขควอนตมทเปนไปได

n = 3n = 3

l = 0 (s) 1 (p) 2 (d)

ml = 0 -1 0 1 -2 -1 0 1 2

ms= +½, –½


{3,0,0, +½}, {3,0,0,–½}, {3,1,-1, +½}, {3,1,-1,–½}, {3,1,0, +½}, {3,1,0,–½}, {3,1,1, +½}, {3,1,1,–½}, {3,2,-2, +½}, {3,2,-2,–½}, {3,2,-1, +½}, {3,2,-1,–½}, {3,2,0, +½}, {3,2,0,–½}, {3,2,1, +½}, {3,2,1,–½}, {3,2,2, +½}, {3,2,2,–½}

รวม 9 ออรบทล บรรจได 18 อเลกตรอน


n = 3 l = 2n = 3

l = 0 (s) 1 (p) 2 (d)

ml = 0 -1 0 1 -2 -1 0 1 2

ms= +½, –½


{3,0,0, +½}, {3,0,0,–½}, {3,1,-1, +½}, {3,1,-1,–½}, {3,1,0, +½}, {3,1,0,–½}, {3,1,1, +½}, {3,1,1,–½}, {3,2,-2, +½}, {3,2,-2,–½}, {3,2,-1, +½}, {3,2,-1,–½}, {3,2,0, +½}, {3,2,0,–½}, {3,2,1, +½}, {3,2,1,–½}, {3,2,2, +½}, {3,2,2,–½}


17


n = 3 ml = -1n = 3

l = 0 (s) 1 (p) 2 (d)

ml = 0 -1 0 1 -2 -1 0 1 2

ms= +½, –½


{3,0,0, +½}, {3,0,0,–½},{3,1,-1, +½}, {3,1,-1,–½}, {3,1,0, +½}, {3,1,0,–½}, {3,1,1, +½}, {3,1,1,–½}, {3,2,-2, +½}, {3,2,-2,–½}, {3,2,-1, +½}, {3,2,-1,–½}, {3,2,0, +½}, {3,2,0,–½}, {3,2,1, +½}, {3,2,1,–½}, {3,2,2, +½}, {3,2,2,–½}



n = 2 ml = 2n = 2

l = 0 (s) 1 (p)

ml = 0 -1 0 1

ms= +½, –½


{3,0,0, +½}, {3,0,0,–½},{3,1,-1, +½}, {3,1,-1,–½}, {3,1,0, +½}, {3,1,0,–½}, {3,1,1, +½}, {3,1,1,–½},

รวม 0 ออรบทล ไมสามารถบรรจอเลกตรอน

18

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttเลขควอนตมทเปนไปไดเลขควอนตมทเปนไปได

{2, 1, -1, ½}n, l, ml, ms

• {3, -1, -1, ½}• {2, 2, 2, ½}• {3, 1, 1, 0}• {4 1 -1 -½}


• {4, 1, -1, -½}• {1, 2, -3, ½}

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttโครงแบบอเลกตรอน โครงแบบอเลกตรอน ((Electron ConfigurationElectron Configuration))

รปแบบการจดอเลกตรอนของอะตอมใสในออรบทล• หลกของเพาล: อเลกตรอนในอะตอมจะมเลขควอนตมทงสเหมอน

อเลกตรอนตวอนไมได• หลกของเอาฟบาว: ตองบรรจ e– ในออรบทลทมพลงงานตาสดจนเตม

กอนแลวจงบรรจในออรบทลทมพลงงานสงขน• กฎของฮนด: การบรรจ e– ในออรบทลทมพลงงานเทากนตองบรรจใหม

e– เดยวมากทสด (สปนขน)การบรรจเตม > การบรรจครง > แบบอนๆ


ไอออนบวก บรรจอเลกตรอนใหครบปกต จากนนดงอเลกตรอนออกจากวงนอกสด (n มากสด) ตามจานวนประจบวกไอออนลบ เพมอเลกตรอนแลวบรรจอเลกตรอนตามปกต

19

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการบรรจอเลกตรอนการบรรจอเลกตรอน

บรรจอเลกตรอนตามจานวนทตองการเตม

4p4d

2s2p

3s3p

3d4s

1s22 e-

โครงแบบอเลกตรอน


1s1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

1s2 2s2 2p2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

6 e-

16 e-

21 e-

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttระดบพลงงานของออรบทล ระดบพลงงานของออรบทล (หลาย e-)

l=0 l=1 l=2 l=3 l=4n=1 1s 1p 1d 1f 1gp gn=2 2s 2p 2d 2f 2gn=3 3s 3p 3d 3f 3gn=4 4s 4p 4d 4f 4g


n=5 5s 5p 5d 5f 5g

1 orbital(s)

3 orbitals(px py pz)

5 orbitals(dxy dyx dzx, dx2+y2 ,dZ2)

7 orbitals 9 orbitals

20

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttโครงแบบอเลกตรอนและการบรรจอเลกตรอนโครงแบบอเลกตรอนและการบรรจอเลกตรอน

ใ ↑ ↓

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6

2 10 18 36 54

การบรรจอเลกตรอน ใช __ แทนออรบทล และ ↑ หรอ ↓ แทนe─

1s 2s 2p

โครงแบบอเลกตรอน การบรรจอเลกตรอน

C (6 e-) 1s2 2s2 2p2

O


O (8 e-) 1s2 2s2 2p4

Mg (12 e-) 1s2 2s2 2p6 3s2

1s 2s 2p

1s 2s 2p 3s

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตวอยางการเขยนโครงแบบอเลกตรอนตวอยางการเขยนโครงแบบอเลกตรอน

Si = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 = [Ne] 3s2 3p2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6

2 10 (Ne) 18 (Ar) 36 (Kr) 54 (Xe)

14Si = 1s 2s 2p 3s 3p = [Ne] 3s 3p

14Si3+ = 1s2 2s2 2p6 3s1 3p0 = [Ne] 3s1

22Ti = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 = [Ar] 4s2 3d2

22Ti3+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d1 = [Ar] 3d1

C 1 2 2 2 2 6 3 2 3 6 4 2 3d4


24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

Hund’s rule = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 = [Ar] 4s1 3d5

16S = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 = [Ne] 3s2 3p4

16S2- = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 = [Ne] 3s2 3p6

d5 บรรจครงเสถยรกวา

21

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตารางธาตตารางธาต (Periodic Table)(Periodic Table)

ตารางธาตคอรปแบบการจดเรยงธาตตางๆ ตามลาดบของเลขอะตอม(จานวนโปรตอน) ตารางธาตในปจจบนมรากฐานมาอ ตอม(จานวนโปรตอน) ตารางธาตในปจจบนมรากฐานมาจากตารางธาตของ Dmitri Mendeleevธาตทจดเรยงในตารางธาตจะแบงออกเปน• หม (group, colume) มทงหมด 18 หม• คาบ (period, row) มทงหมด 7 คาบ


*แถวท 8 และ 9 ถกแยกออกมาจากคาบท 6 และ 7 เรยกวาพวกinner transition elements หรอ rare earth elements

ธาตทอยในหมเดยวกนจะมสมบตคลายคลงกน

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตารางธาตตารางธาต

จานวนโปรตอน


22

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttหมธาตในตารางธาตหมธาตในตารางธาต

หมของธาต แบงออกเปน 2 กลมกลม A (หม IA – VIIIA) ธาตเรพรเซนเททฟ (Representative)• หม IA (Alkali metal) มความเปนโลหะมากสด • หม IIA (Alkali earth)• หม VIIA (Halogen) มความเปนอโลหะมากทสด• หม VIIIA (Noble gas) เปนแกสเฉอยกลม B (หม IIIB ถง IIB) อยระหวางหม IIA และ IIIA เรมคาบท 4 เปนโลหะทงหมด เรยกวาโลหะทรานซชน (Transition Metal)

ใ


ธาตท 58-71 (Lantanides) ในคาบท 6 และธาตท 90-103 (Actinides) ในคาบท 7 ถกแยกไวดานลาง รวมเรยกวา inner-transition ซงมสมบตคลายกน และไมมการแบงหม

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตารางธาตตารางธาตและโครงแบบอเลกตรอนและโครงแบบอเลกตรอน

1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A

n=1 1

n=2 2 2

3 3B 4B 5B 6B 7B 8B 8B 8B 1B 2B

3d41s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

p-block

n=3 3 3B 4B 5B 6B 7B 8B 8B 8B 1B 2B 3

n=4 4 3 4

n=5 5 4 5

n=6 6 5 6

n=7 7 6 7

s d p


n=6 4

n=7 5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6

2 4 10 12 18 20 30 36 38 48 54 56 70 80 86

f

23


วาเลนซอเลกตรอน: อเลกตรอนวงนอกสด (n มากสด)ของอะตอม มสวนสาคญในการเกดปฏกรยาเคมจานวนวาเลนซอเลกตรอนขนกบหมของอะตอม (A1−A8)

วาเลนซอเลกตรอนวาเลนซอเลกตรอน (Valence Electron)(Valence Electron)

จานวนวาเลนซอเลกตรอนขนกบหมของอะตอม (A1−A8)นยามของวาเลนซอเลกตรอนใชไดดกบอะตอมใน s และ p block เทานน• 11Na = 1s22s22p63s1 = [Ne] 3s1

P 1 22 22 63 23 3 [N ] 3 23 3


• 15P = 1s22s22p63s23p3 = [Ne] 3s23p3

• 26Fe = 1s22s22p63s23p64s23d6 = [Ar] 4s23d6

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttโครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอมโครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอม

การจดโครงแบบอเลกตรอนของอะตอมสงผลถงสมบตตางๆของอะตอม เนองจากแรงยดเหนยวระหวางอเลกตรอนและน เ ยส ( ม ส แ ปร บ ข โปร น)นวเคลยส (คา n ทมากทสด และ ประจบวกของโปรตอน)• ขนาดของอะตอมและไอออน• พลงงาน

Ionization energy (IE)Electron affinity (EA)

ประจของโปรตอนเพม


Electron affinity (EA)• Electron negativity (EN) n เพม

24

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttขนาดของอะตอมขนาดของอะตอม

ขนาดของอะตอม หรอไอออน ขนกบบรเวณทพบอเลกตรอนวงนอกสดหมเดยวกน พจารณาเลขควอนตมหลก (n มาก ขนาดใหญ)คาบเดยวกน (n เทากน) พจารณาจานวนโปรตอน (Z มาก ขนาดเลก ยกเวน

ใ หม 8 มขนาดใหญ)1s2 2s2 2p3

1s2 2s2 2p6 3s2 3p11s2 2s2 2p6 3s2


www.pirun.ku.ac.th/~faaspttIonization Energy (IE)Ionization Energy (IE)

IE : พลงงานทตองใชเพอดงอเลกตรอนออกจากอะตอมในสภาวะแกสเพอใหเกดไอออนบวก• IE ตา เสยอเลกตรอนงาย (หมนอย n มาก) Hund’s ruleIE ตา เสยอเลกตรอนงาย (หมนอย n มาก)

1st Ionization EnergyA(g) → A+(g) + e¯

2nd Ionization EnergyA+(g) → A2+(g) + e¯

1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p3


25

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttElectron Affinity (EA)Electron Affinity (EA)

EA : พลงงานทคายออกมาเมออะตอมในสภาวะแกสรบอเลกตรอนและกลายเปนไอออนลบ• EA สง รบอเลกตรอนด A → A- (หมมาก* n นอย) Hund’s ruleส รบอ ล รอน → ( มม นอย)

A(g) + e¯ → A¯(g) N : 1s2 2s2 2p3

N− : 1s2 2s2 2p4*ไมรวมหม 8


www.pirun.ku.ac.th/~faaspttElectronegativity (EN)Electronegativity (EN)

ความสามารถของอะตอมหรอโมเลกลในการดงดดอเลกตรอนทใชในการสรางพนธะ• EN สง ดงอเลกตรอนด เสยอเลกตรอนยาก (หมมาก* n นอย )EN สง ดงอเลกตรอนด เสยอเลกตรอนยาก (หมมาก n นอย )


26

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttโครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอมโครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอม

เปรยบเทยบขนาดอะตอมของ F และ Cl• 9F 1s2 2s2 2p5

• 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5n มาก ขนาดใหญกวา

17 p pขนาดอะตอม(ไอออน)ของ Ar และ K+ • 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

• 19K+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

คา 1st ionization ของ Na และ K (A→A+)N 1s2 2s2 2p6 3s1 → 1s2 2s2 2p6

n เทากน โปรตอนนอยขนาดใหญกวา


• 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 → 1s2 2s2 2p6

• 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

คา Electron Affinity ของ Na และ Mg (A→A–)• 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 → 1s2 2s2 2p6 3s2

• 12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Documents

อะตอมและอะตอมและ โครงสร้าง ...pirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-01Atom-BW.pdf · 2014-08-25 · อะตอมและอะตอมและ