อะตอมและอะตอมและ โครงสร้างอะตอมpirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC-01Atom_59.pdf · อิเล็กตรอน (e)

1

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

อะตอมและอะตอมและโครงสรางอะตอม

ป

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 1

ปต ตรสกลโครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน


สสารสสาร

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



แบบจาลองอะตอมแบบเกาแบบจาลองอะตอมแบบเกาDalton model (Billiard Ball)อะตอมแบงแยกไมได แตกตางกนตามชนดของธาต ส ใ ส ป

O C

อตราสวนของอะตอมในสารประกอบมคาแนนอน

Thomson model (Plum Pudding)อเลกตรอนฝงอยในกอนประจบวก

Rutherford model (Planetary Model)+- -

- ---

-


( y )อเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสทมประจบวก/ความหนาแนนสง สวนใหญของอะตอมเปนทวาง

+--

-

3


องคประกอบของอะตอมองคประกอบของอะตอมอะตอมประกอบดวย

นวเคลยส (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


อนภาคพนฐานในอะตอมอนภาคพนฐานในอะตอม

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


รถอะไรรถอะไร



เลขอะตอม (atomic number, Z) คอจานวนโปรตอน ใชระบวาเปนอะตอมของธาตใด

( b A) โป

ชนดของอะตอมชนดของอะตอม

เลขมวล (mass number, A) คอผลรวมของจานวนโปรตอนและนวตรอน แสดงมวลของอะตอมอยางหยาบๆ

นวไคลด (Nuclide) คอ ชนดของอะตอมทระบโดยองคประกอบของนวเคลยส (จานวนโปรตอนและนวตรอน)

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

5


Atomic SymbolAtomic Symbolสญลกษณธาต

เลขมวล ประจcA X ±

• Isotope: อะตอมของธาตชนดเดยวกนแตมเลขมวลตางกน

เลขอะตอม ตวยอชอธาต (ขนกบ Z)

cAZ X ±

C126 C13

612 13


• Isotone: nuclide ทมจานวนนวตรอนเทากน• Isobar: nuclide ทมเลขมวลเทากน

C126 N13

7

C136 N13

7


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

++++ 2326

23 ,,, ZnFeMgLi


• ไอออนลบ (anion) มอเลกตรอนมากกวาโปรตอน เกดเมออะตอมรบอเลกตรอน ประจเปนลบ

−−−− 28

217 ,,, OSFCl

P=8E=10

6


ตารางธาตตารางธาตboron

5

B10.811

จานวนโปรตอน



ตวอยาง 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 +2 Magnesium

48Fe+3 26 23 26 iron

Na+ - 23 - 11

7


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


• อเลกตรอนเคลอนท เสยพลงงานหรอไม?


จดเรมตนของทฤษฎใหมจดเรมตนของทฤษฎใหมแบบจาลองอะตอมและทฤษฎทางฟสกสแบบเกาไมสามารถอธบายปรากฏการณบางอยางได เชน• Photoelectric Effectคลนแสงมลกษณะเปนกอนพลงงานสามารถกระตนอเลกตรอนใหหลดจากอะตอมได

• Blackbody Radiation (การแผรงสของวตถดา)


เมอวตถดาดดกลนพลงงาน มนจะแผรงสออกมาในทกชวงความถทความเขมตางๆ กน

8


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 ?

• การใชคลน EM กระตนใหอเลกตรอนหลดจากอะตอม เหมอนการแกสมการคณตศาสตร


• ความถเหมอนกบ iq ความเขมเหมอนจานวนคน• ตองใชคลนแมเหลกไฟฟาทมความถสงพอเทานนจงจะทาใหอเลกตรอนหลดได

• ถาความถสงพอ ใชความเขมมาก ทาใหอเลกตรอนหลดไดหลายตว• ถาความถตาไป ใชความเขมมากเทาใด อเลกตรอนกไมหลด


Photoelectric EffectPhotoelectric Effectไอนสไตนเสนอวาแสงเปนกอนพลงงาน (Photon)• อนภาคแสง 1 โฟตอน ทมความถ ν จะมพลงงาน E = hν • ถาโฟตอนมความถมากพอจงจะกระตนใหอเลกตรอนหลดจากผว• ถาโฟตอนมความถมากพอจงจะกระตนใหอเลกตรอนหลดจากผว

โลหะได (photoelectron) ในขณะทความเขมไมมผล

• พลงงานจลนของโฟโตอเลกตรอนขนกบความถทตกกระทบ

ν สง E มากν ตา E นอย X

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 16A

ee−−

Light

vacuum

9


การแผรงสของวตถดาการแผรงสของวตถดา

ออกกาลงกาย20

วตถคายพลงงาน IR20 นาท อณหภมรางกายสงขน

50 นาท มกลนตว120 นาท มเหงอ

อณหภมตา คาย IRอณหภมสง คาย visible (แดง-มวง)อณหภมสงมาก คาย UV

• การศกษาเรองการแผรงสของวตถดาคอความพยายามในการทานายวาทสภาวะ


ตาง ๆ วตถจะแผรงสอะไรออกมาบาง (ความถเทาใด) และแผออกมาในปรมาณมากนอยอยางไร (ความเขมเทาใด)


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

ความเขม

6000

5000

4000


• อธบายไดโดย สมมตฐานของแพลงค วาการแผคลน EM เกดจากการสนของตวสนทความถ พลงงานทแผออกมามคา = hν

พลงงาน ความยาวคลน3000

UV violet green red IR MW

10


สเปกตรมแสง สเปกตรมแสง ((Spectrum)Spectrum)แสงทมองเหนประกอบดวยคลนแมเหลกไฟฟาซงอาจม

ความยาวคลนตาง ๆ กน Sun light

สเปกตรมตอเนอง: แสงสขาวประกอบไปดวยแสงสมวงจนถงสแดงซงมความยาวคลนตางกน สเปกตรมแบบเสน: (สเปกตรมของอะตอม) แสงทประกอบดวย

H

He

H


ของอะตอม) แสงทประกอบดวยคลนแมเหลกไฟฟาความถเฉพาะและไมตอเนองจานวนหนง

Hg

U



11


แบบจาลองของบอรหแบบจาลองของบอรห

ใชไดดกบระบบทม 1 อเลกตรอนอเลกตรอนอยในวงโคจรรอบนวเคลยส

โ ไ n=1

วงโคจรมไดหลายคา (n)• n นอย

พลงงานตาอยใกลกบนวเคลยสแรงดงดดกบนวเคลยสสง

n มาก

n=2n=3n=4


• n มากพลงงานสงอยไกลจากนวเคลยสแรงดงดดกบนวเคลยสตา


วงโคจรท n (n = 1, 2, 3, …)• ระดบพลงงานท n

( ) 1

1222

422

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

nheZmE e

nπ

สาหรบอะตอม H

ระยะหางจากนวเคลยส

( ) eV1605.13 2 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

nHEn

m10529.0 ; 1000

2 −×== aanr

J 106022.1eV 19−×= seV10136.4sJ10626.6 1534 ⋅×=⋅×= −−h


อเลกตรอนเปลยนระดบพลงงานได• nมาก → nนอย คายพลงงาน• nนอย → nมาก ดดพลงงาน

ในรปคลนแมเหลกไฟฟา

12


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



13


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

14


จดกาเนดทฤษฎควอนตมจดกาเนดทฤษฎควอนตมแบบจาลองของบอรห (Bohr)• อเลกตรอนอยในวงโคจรทแนนอนรอบนวเคลยส • อเลกตรอนเปลยนระดบพลงงานได• ใชไดดกบอะตอมทม 1 อเลกตรอน

สมมตฐานของเดอ บรอยล (de Brogile)• สสารมสมบตเปนทงคลนและอนภาคในเวลาเดยวกน • อนภาคทมขนาดเลกจะมสมบตความเปนคลนชดเจน


• อนภาคทมขนาดเลกจะมสมบตความเปนคลนชดเจน

ph

=λ2mcE =

νhE =

อนภาค

คลน


จดกาเนดทฤษฎจดกาเนดทฤษฎควอนตม ควอนตม ((ตอตอ))หลกความไมแนนอนของไฮเซนเบรก (Heisenberg)• เราไมสามารถระบตาแหนงและโมเมนตมของ

วตถไดอยางถกตองแนนอนในเวลาเดยวกน

แบบจาลองกลศาสตรคลนของชโรดเงอร (Schrödinger) • ใชฟงกชนคลนในการอธบายอนภาคขนาดเลกเชน อเลกตรอน ซงแสดง

สมบตเปนคลนชดเจน

π4hpx ≥ΔΔ


อนภาค คลน

15


นกวทยาศาสตรทมบทบาทสาคญนกวทยาศาสตรทมบทบาทสาคญ



แบบจาลองของชโรดงเจอรแบบจาลองของชโรดงเจอรนวเคลยสมมวลมาก เคลอนทชา รตาแหนงแนนอนอเลกตรอนมขนาดเลก มวลนอย เคลอนทเรว

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

Ψ=Ψ EH


สมบตตาง ๆ ของอเลกตรอนอธบายโดยเลขควอนตม 4 ตว • อเลกตรอนแตละตวจะมชดของเลขควอนตมตางกน• ออรบทล (atomic orbital) บรเวณจะทพบอเลกตรอนในอะตอม

16


เลขควอนตม เลขควอนตม (Quantum number)(Quantum number)ฟงกชนคลนของอเลกตรอนในอะตอมขนกบเลขควอนตม 4 ตว ไดแก• เลขควอนตมหลก (n ; 1, 2 … )

บอกขนาดออรบทล และระดบพลงงานแผนก

บอกขนาดออรบทล และระดบพลงงาน• เลขควอนตมออรบทล (l ; 0, 1, 2 … n-1 )

บอกรปรางออรบทล และระดบพลงงานยอย• เลขควอนตมแมเหลก (ml ; 0, ±1; ±2 … ±l )

บอกทศทางออรบทล และระดบพลงงานยอยในสนามแมเหลก• เลขควอนตมสปน (m ; ±1/2 )

ตาแหนง

หนาท


• เลขควอนตมสปน (ms ; ±1/2 )บอกทศทางการหมนรอบตวเองของอเลกตรอน

ออรบทลของอะตอมกาหนดโดย n, l, ml

แตละออรบทลมอเลกตรอนไดมากสดเพยง 2 ตว ซงตองม ms ตางกน

ผนา/ผตาม


ชนดของ ชนดของ Atomic Atomic OOrbitalrbitalAtomic Orbital บรเวณทจะพบอเลกตรอนรอบ ๆ นวเคลยส

• ขนาดกาหนดโดย n โ• รปรางกาหนดโดย l

• ทศทางกาหนดโดย ml

l = 0

l = 1


l = 2

17


ระดบพลงงานของออรบทลระดบพลงงานของออรบทลระบบอเลกตรอนเดยวพลงงานขนกบ 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


เลขควอนตมทเปนไปไดเลขควอนตมทเปนไปไดn = 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

18


เลขควอนตมทเปนไปไดเลขควอนตมทเปนไปได

n 2เลขควอนตม

2,0,0,-½n

l

ml

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

0 –1 0 +1

2,0,0, ½2,1,-1,-½2,1,-1, ½2,1,0,-½2,1,0, ½2 1 1 ½


ms -½, ½ -½, ½ -½, ½ -½, ½2,1,1,-½2,1,1, ½


ชดของเลขควอนตมทเปนไปไดชดของเลขควอนตมทเปนไปไดn = 3

n = 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

19


ชดของเลขควอนตมทเปนไปไดชดของเลขควอนตมทเปนไปไดn = 3 l = 2

n = 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}



ชดของเลขควอนตมทเปนไปไดชดของเลขควอนตมทเปนไปไดn = 3 ml = -1

n = 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}


20


ชดของเลขควอนตมทเปนไปไดชดของเลขควอนตมทเปนไปไดn = 2 ml = 2

n = 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


เลขควอนตมทเปนไปไดเลขควอนตมทเปนไปได{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}

21


โครงแบบอเลกตรอน โครงแบบอเลกตรอน ((Electron ConfigurationElectron Configuration))รปแบบการจดอเลกตรอนของอะตอมใสในออรบทล• หลกของเพาล (Pauli) : อเลกตรอนในอะตอมเดยวกน จะมเลขควอนตม

ทงสเหมอนกนไมได• หลกของเอาฟบาว (Aufbau) : ตองบรรจ e– ในออรบทลทมพลงงาน

ตาสดจนเตมกอนแลวจงบรรจในออรบทลทมพลงงานสงขนๆ ไปได• กฎของฮนด (Hund): การบรรจ e– ในออรบทลทมพลงงานเทากนตอง

บรรจใหม e– เดยวมากทสด (สปนขน) การบรรจเตม > การบรรจครง > แบบอนๆ


ไอออนบวก บรรจอเลกตรอนใหครบปกต จากนนดงอเลกตรอนออกจากวงนอกสด (n มากสด) ตามจานวนประจบวกไอออนลบ เพมอเลกตรอนแลวบรรจอเลกตรอนตามปกต


การบรรจอเลกตรอนการบรรจอเลกตรอนบรรจอเลกตรอนตามจานวนทตองการเตม

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-

22


ระดบพลงงานของออรบทล 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


โครงแบบอเลกตรอนและการบรรจอเลกตรอนโครงแบบอเลกตรอนและการบรรจอเลกตรอน

ใ ↑ ↓

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

2 10 18 36 54

การบรรจอเลกตรอน ใช __ แทนออรบทล และ ↑ หรอ ↓ แทน e─

1s 2s 2p

อะตอม 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

23


ตวอยางการเขยนโครงแบบอเลกตรอนตวอยางการเขยนโครงแบบอเลกตรอน

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


ตารางธาตตารางธาต (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

24


หมธาตในตารางธาตหมธาตในตารางธาตหมของธาต แบงออกเปน 2 กลม

กลม 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


H lAlkali Metal

Alkali EarthTransition Metal

Halogen

Noble Gas


25


ตารางธาตตารางธาตและโครงแบบอเลกตรอนและโครงแบบอเลกตรอน1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A

n=1 1

n=2 2 2

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

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


1

2 22p6

3 2

3d71s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2[Ar]

1s2

2s2 2p6

5p2[Kr] 5s2 4d10

s pd

3

4

5

6

3

4

5

6

3

4

5

3s23s2 3p6

4s2 Co3d7

Ar

Sn

Kr

5s2 4d10


f

7 76

4

5

4d14

26


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


โครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอมโครงแบบอเลกตรอนและสมบตของอะตอมการจดโครงแบบอเลกตรอนของอะตอมสงผลถงสมบตตางๆของอะตอม 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

27


ขนาดของอะตอมขนาดของอะตอมขนาดของอะตอม หรอไอออน ขนกบบรเวณทพบอเลกตรอนวงนอกสด

หมเดยวกน 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



Ionization 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


28


Electron Affinity (EA)Electron Affinity (EA)EA : พลงงานทคายออกมาเมออะตอมในสภาวะแกสรบอเลกตรอนและกลายเปนไอออนลบ• EA สง รบอเลกตรอนด A → A- (หมมาก* n นอย) Hund’s rule ( )

A(g) + e¯ → A¯(g) N : 1s2 2s2 2p3

N− : 1s2 2s2 2p4*ไมรวมหม 8



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


29


ความสามารถในการดงอเลกตรอนความสามารถในการดงอเลกตรอน1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A

n=1

n=2

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

n=4

n=5

n=6

n=7


ความสามารถในการดงอเลกตรอน (EN) สอดคลองกบ EA และ IE* (คามาก ดงอเลกตรอนด เกดไอออนลบงาย เกดไออนบวกยาก)

n=6

n=7


สรปสมบตของอะตอมสรปสมบตของอะตอมIE เสยอเลกตรอนยากมย (คามาก=ยาก)EA ชอบรบอเลกตรอน (คามาก=ชอบ)EN ความสามารถในการดงดดอเลกตรอน (คามาก=ด)

คาทสนใจ โลหะ อโลหะIE ส


IE ตา สง

EA ตา สง

EN ตา สง

แนวโนม เกดไอออนบวก เกดไอออนลบ

30


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

• 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

ไ

n มาก ขนาดใหญกวา

ขนาดอะตอม(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+)• 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 → 1s2 2s2 2p6

n เทากน โปรตอนนอยขนาดใหญกวา


11 p p• 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 โครงสร้างอะตอมpirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC-01Atom_59.pdf · อิเล็กตรอน (e)