model 1.docx

แบบจำลองอะตอม (Atomic Model) นำงสำวรจนำ สำจวง กลุ่มสำระกำรเรยี นร้วู ิทยำศำสตร์สถำบันกำรพลศกึ ษำ กระทรวงกำรทอ่ งเที่ยวและกฬี ำ

บทเรยี นท่ี 1 dolton and thomson modelแบบจำลองอะตอมของจอรน์ ดอลตนัในปี พ.ศ. 2346 (ค.ศ. 1803) จอห์น ดอลตนั (John Dalton) นักวิทยำศำสตรช์ ำวองั กฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอมเพอ่ื ใช้อธบิ ำยเกย่ี วกบั กำรเปลีย่ นแปลงของสำรกอ่ นและหลังทำปฏิกิริยำ รวมทัง้ อัตรำสว่ นโดยมวลของธำตทุ รี่ วมกนั เปน็ สำรประกอบ ซ่งึ สรปุ ได้ดังนี้1. ธำตุประกอบดว้ ยอนภุ ำคเลก็ ๆหลำยอนุภำคเรียกอนภุ ำคเหล่ำนวี้ ่ำ “อะตอม” ซงึ่ แบง่ แยกและทำให้สูญหำยไมไ่ ด้2. อะตอมของธำตชุ นดิ เดยี วกนั มสี มบัติเหมอื นกัน แต่จะมสี มบัติ แตกต่ำงจำกอะตอมของธำตอุ ่ืน3. สำรประกอบเกิดจำกอะตอมของธำตุมำกกว่ำหน่ึงชนิดทำปฏกิ ิริยำ เคมกี นั ในอัตรำส่วนที่เปน็ เลขลงตวั น้อยๆ

จอหน์ ดอลตัน ชำวองั กฤษ เสนอทฤษฎีอะตอมของดอลตัน- อะตอมเปน็ อนุภำคท่เี ล็กทส่ี ดุ แบ่งแยกอีกไมไ่ ด้- อะตอมของธำตชุ นดิ เดียวกันมีสมบัตเิ หมือนกัน- อะตอมต้องเกดิ จำกสำรประกอบเกดิ จำกอะตอมของธำตตุ งั้ แต่ 2 ชนดิ ข้ึนไปมำรวมตวั กนั ทำงเคมี ทฤษฎอี ะตอมของดอลตันใชอ้ ธบิ ำยลักษณะและสมบัติของอะตอมได้เพียงระดับหนงึ่ แต่ตอ่ มำนกั วิทยำศำสตรค์ น้ พบขอ้ มูลบำงประกำรทไ่ี มส่ อดคล้องกบั ทฤษฎีอะตอมของ ดอลตนั เชน่พบว่ำอะตอมของธำตชุ นดิ เดยี วกันอำจมีมวลแตกตำ่ งกนั ได้ลกั ษณะแบบจำลองอะตอมของดอลตัน ทรงกลมตันมีขนำดเล็กทสี่ ุดซ้ึงแบ่งแยกอกี ไม่ได้

แบบจำลองอะตอมของทอมสันเซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสนั นักวทิ ยำศำสตร์ชำวองั กฤษ ได้ทำกำรศึกษำและทดลองเกีย่ วกบั กำรนำไฟฟำ้ ของก๊ำซโดยใชห้ ลอดรังสีแคโทดหลอดรงั สีแคโทดเปน็ เครอ่ื งท่ใี ช่ทดลองเกย่ี วกบั กำรนำไฟฟ้ำโดยหลอดรังสีแคโทดจะมีควำมดนั ต่ำมำก และควำมตำ่ งศักยส์ งู มำก วิลเลยี ม ครูกสไ์ ดส้ ร้ำงหลอดรงั สีแคโทดขึ้นมำโดยใช้แผ่นโลหะ 2 แผน่ เปน็ ข้ัวไฟฟำ้ โดยตอ่ ขั้วไฟฟำ้ ลบกบั ขว้ั ลบของเคร่อื งกำเนิดไฟฟ้ำเรียกว่ำ แคโทด และต่อขวั้ ไฟฟ้ำบวกเขำ้ กบั ขั้วบวกของเครือ่ งกำเนดิ ไฟฟ้ำเรยี กว่ำ แอโนด

การคน้ พบอเิ ล็กตรอนเซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ดดั แปลงหลอดรังสีใหม่ ดงั รูปรงั สพี ุง่ จำกดำ้ แคโทดไปยังดำ้ นแอโนด และจะมีรงั สสี ว่ นหนง่ึ ทะลอุ อกไปกระทบกบั ฉำกเรอื งแสงหลงั จำกนั้นทอมสันไดเ้ พมิ่ ข้ัวไฟฟำ้ เขำ้ ไปในหลอดรงั สแี คโทดดังรปู ปรำกฎว่ำ รังสนี ี้จะเบี่ยงเบนเขำ้ หำข้วั บวก แสดงว่ำ รงั สนี ี้ต้องเปน็ ประจลุ บ แตไ่ มท่ รำบวำ่เกดิ จำกก๊ำซในหลอดรังสีแคโทด หรือเกิดจำกข้วั ไฟฟำ้ ทอมสันจึงทำกำรทดลองเก่ยี วกบั กำรนำไฟฟำ้ของก๊ำซในหลอดรังสีแคโทด พบวำ่ ไมว่ ำ่ จะใชก้ ๊ำซใดบรรจใุ นหลอดหรอื ใช้โลหะใดเป็นแคโทด จะได้ผลกำรทดลองเหมือนเดมิ จึงสรุปได้วำ่ อะตอมทกุ ชนดิ มอี นภุ ำคทม่ี ีประจุลบเปน็ องค์ประกอบเรียกวำ่ \"อเิ ลก็ ตรอน\"

การค้นพบโปรตอนเนอ่ื งจำกอะตอมเปน็ กลำงทำงไฟฟำ้ และกำรท่ีพบวำ่ อะตอมของธำตทุ กุ ชนดิ ประกอบดว้ ยอเิ ลก็ ตรอนซ่ึงมปี ระจุไฟฟ้ำเป็นลบ ทำใหน้ กั วทิ ยำศำสตร์เชอ่ื ว่ำองค์ประกอบอกี สว่ นหนึ่งของอะตอมจะตอ้ งมีประจุบวกด้วย ออยแกน โกลด์สไตน์ (Eugen Goldstein) นกั วิทยำศำสตร์ชำวเยอรมัน ได้ทดลองเก่ยี วกับหลอดรงั สีแคโทด โดยดดั แปลงหลอดรงั สีแคโทด ดงั รูปผลการทดลองของโกสไตน์เม่อื ผำ่ นกระแสไฟฟำ้ ปรำกฏว่ำมีจุดสว่ำงเกดิ ขึ้นทัง้ ฉำกเรืองแสง ก. และฉำกเรอื งแสง ข.โกลสไตนไ์ ด้อธิบำยว่ำ จดุ เรอื งแสงทีเ่ กดิ ข้นึ บนฉำกเรอื งแสง ก. จะต้องเกดิ จำกที่ประกอบด้วยอนภุ ำคทม่ี ปี ระจุไฟฟ้ำบวก เคลือ่ นทผี่ ำ่ นรูตรงกลำงของแคโทด ไปยงั ฉำกเรืองแสง แต่ยงั ไมท่ รำบว่ำรงั สีทมี่ ปี ระจุไฟฟ้ำบวกนเ้ี กดิ จำกอะตอมของกำ๊ ซ หรือเกิดจำกอะตอมของขั้วไฟฟำ้ และมลี ักษณะเหมอื นกนั หรือไม่

โกลสไตนไ์ ด้ทดลองเปลยี่ นชนิดของกำ๊ ซในหลอดแกว้ ปรำกฏวำ่ อนุภำคทม่ี ีประจไุ ฟฟ้ำบวกเหล่ำน้มี ีอตั รำส่วนประจุต่อมวลไม่เท่ำกนั ขนึ้ อยกู่ ับชนิดของก๊ำซทีใ่ ช้และเมื่อทดลองเปลีย่ นโลหะที่ใช้ทำเป็นขว้ั ไฟฟำ้ หลำยๆชนิดแตใ่ ห้กำ๊ ซในหลอดแกว้ ชนิดเดยี วกัน ปรำกฏวำ่ ผลกำรทดลองได้อัตรำสว่ นประจตุ อ่ มวลเทำ่ กนั แสดงวำ่ อนภุ ำคบวกในหลอดรงั สแี คโทดเกดิ จำกกำ๊ ซไมไ่ ด้เกดิ จำกข้ัวไฟฟ้ำสรปุ แบบจาลองของทอมสนั จำกผลกำรทดลอง ท้งั ของทอมสันและโกลดส์ ไตน์ ทำให้ทอมสนั ไดข้ อ้ มูลเก่ยี วกบั อะตอมมำกขนึ้ จงึ ไดเ้ สนอแบบจำลองอะตอม ดงั นี้ อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมประกอบด้วยอนุภำคโปรตอนทม่ี ีประจไุ ฟฟ้ำเปน็ บวกและอนภุ ำคอเิ ลก็ ตรอนท่มี ปี ระจุไฟฟำ้ เป็นลบ กระจดั กระจำยอย่ำงสม่ำเสมอในอะตอมอะตอมทีม่ สี ภำพเป็นกลำงทำงไฟฟ้ำจะมีจำนวนประจบุ วกเทำ่ กับจำนวนประจุลบ

บทเรยี นที่ 2 rutherford model แบบจำลองอะตอมของรทั เทอร์ฟอร์ดลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอรฟ์ อร์ด ไดท้ ำกำรทดลอง โดยกำรยงิ อนภุ ำคแอลฟำไปยังแผน่ ทองคำดังรปูผลกำรทดลอง สรุปไดด้ ังนี้• จุด X เปน็ จดุ ทอี่ นภุ ำคแอลฟำผำ่ นไปยังฉำกในแนวเส้นตรง แสดงว่ำ ภำยในอะตอมน่ำจะมีพ้นื ท่ีวำ่ งเป็นจำนวนมำก เพรำะ อนุภำคแอลฟำส่วนใหญท่ ะลผุ ำ่ นแผนทองคำเปน็ แนวเสน้ ตรง

• จดุ Y อนุภำคแอลฟำเบย่ี งเบนเล็กนอ้ ย แสดงวำ่ ภำยในอะตอมควรมีอนภุ ำคบำงอยำ่ งรวมกันเป็นกลุ่มกอ้ นขนำดเลก็ มีมวลมำกพอทท่ี ำให้อนภุ ำคแอลฟำว่ิงไปเฉยี ดแล้วเบี่ยงเบน• จดุ Z อนุภำคแอลฟำสะท้อนกลบั แสดงว่ำในอะตอมจะมีอนุภำคบำงอย่ำงทีเ่ ปน็ กลุ่มกอ้ น มีทวลมำกพอท่ีทำใหอ้ นุภำคแอลฟำสะทอ้ นกลับ

การค้นพบนวิ ตรอนสำเหตทุ ีค่ น้ พบนิวตรอน1. เนอ่ื งจำกมวลของอะตอมตำ่ ง มกั เป็น 2 เท่ำ หรอื มำกกวำ่ 2 เท่ำของมวลโปรตรอนรวมรัทเทอรฟ์ อรด์ สันนิษฐำนวำ่ นำ่ จะมีอนุภำคอีกชนดิ หนึง่ อยใู่ นนวิ เคลยี ส และอนภุ ำคน้ีต้องมมี วลใกล้เคียงกันกบั มวลของโปรตรอนมำก และต้องเป็นกลำงทำงไฟฟ้ำ2. ทอมสันศึกษำหำมวลของอนภุ ำคบวกของ Ne ปรำกฎว่ำ อนภุ ำคบวกนม้ี มี วล 2 เท่ำ ผลกำรทดลองนสี้ นบั สนนุ วำ่ จะต้องมอี นุภำคอกี ชนิดหนงึ่ อย่ใู นนวิ เคลียสเชดวกิ ได้ยิงอนภุ ำคแอลฟำไปยงัBe ปรำกฎว่ำได้อนุภำคชนิดนง่ึ ออกมำซ่ึงมีมวลใกลเ้ คียงกบั มวลของโปรตรอนและไม่มปี ระจุไฟฟำ้เรียกอนุภำคนี้วำ่ \"นิวตรอน\"สรุปแบบจาลองอะตอมของรทั เทอรฟ์ อร์ด อะตอมประกอบด้วยนวิ เคลยี สที่มโี ปรตอนรวมกนั อยตู่ รงกลำง นวิ เคลยี สมีขนำดเล็ก แต่มีมวลมำกและมปี ระจุเป็นบวก สว่ นอเิ ล็กตรอนซงึ่ มปี ระจเุ ปน็ ลบ และมีมวลน้อยมำก จะวง่ิ อยู่รอบนิวเคลยี สเป็นบรเิ วณกวำ้ ง

บทเรยี นท่ี 3 สเปกตรมั และการแปลความหมายสเปกตรมั สเปกตรัม หมำยถงึ อนกุ รมของแถบสีหรือ หรอื เส้นทไี่ ด้จำกกำรผำ่ นพลงั งำนรงั สเี ขำ้ ไปในสเปกโตรสโคป ซ่ึงทำให้พลงั งำนรงั สีแยกออกเป็นแถบหรอื เปน็ เส้นท่ีมคี วำมยำวคลืน่ ตำ่ ง ๆเรียงลำดบั กนั ไปสเปกตรัมของอะตอม (atomic spectrum) คลื่นแม่เหล็กไฟฟำ้ ในช่วงแสงขำวประกอบดว้ ยแสงทม่ี คี วำมยำวคลน่ื หลำยคำ่ ซง่ึ เรำไม่สำมำรถแยกส่วนประกอบของคลืน่ ต่ำง ๆ ออกจำกกันด้วยตำได้ ตอ้ งใชเ้ ครื่องมอื ช่วย เชน่ ปริซมึหรอื สเปกโตรสโคป (spectroscope) เมือ่ เรำผ่ำนแสงสีขำวหรือแสงสตี ่ำง ๆ ไปยงั ปริซมึ แสงจะแยกออกมำเปน็ แถบสีตำ่ ง ๆ เรยี งกนั ตำมควำมยำวคล่นื แถบสที แี่ ยกออกมำไดเ้ รยี กวำ่ สเปกตรมัแบ่งเปน็ 2 ประเภท ดังน้ี 1. สเปกตรมั แบบต่อเน่อื ง (continuous spectrum) จะเป็นสเปกตรมั ทปี่ ระกอบด้วยแสงที่มีควำมยำวคล่ืนและควำมถี่ต่อเน่ืองจนเห็นเปน็ แถบ ไดแ้ ก่ สเปกตรัมของแสงขำวซง่ึ จะเหน็ เปน็ แถบสีรงุ้ เรียงตอ่ กนั โดยแสงสีม่วงหักเหมำกท่ีสุด มีควำมยำวคลนื่ สั้น แต่มีพลงั งำนมำกท่ีสดุ ในขณะที่แสงสีแดงจะหักเหนอ้ ยทส่ี ุด มีควำมยำวคลื่นยำวทีส่ ุด และมพี ลังงำนนอ้ ยทส่ี ุด 2. สเปกตรัมแบบไม่ตอ่ เนื่องหรอื แบบเสน้ (Discontinuous spectrum or Linespectrum) เป็นสเปกตรมั ทีป่ ระกอบด้วยเส้นสเปกตรัมท่มี คี วำมยำวคลืน่ บำงค่ำเว้นระยะเป็นเสน้ ๆบนพนื้ ดำ เนือ่ งจำกสเปกตรัมแต่ละเสน้ เป็นคลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟำ้ เรำจงึ สำมำรถคำนวณหำคำ่ พลังงำนของเส้นสเปกตรัมแต่ละเสน้ ได้จำกสมกำรความยาวคลืน่ (Wavelength) l ( แลมบด์ ำ ) หมำยถงึ ระยะทำงทค่ี ลืน่ เคลอ่ื นที่ครบ 1 รอบพอดีมีหนว่ ยเปน็ เมตร ( m ) หรือหน่วยยอ่ ยของเมตร เชน่ นำโนเมตร (nm) โดย 1 nm = 10-9 เมตร

ความถ่ีของคล่ืน n (นิว) หมำยถึง จำนวนรอบของคลื่นท่ีเคลอ่ื นท่ผี ำ่ นจุดใดจุดหนงึ่ ในเวลำ1 วินำทมี หี น่วยเปน็ จำนวนรอบต่อวินำที หรอื เฮริ ์ตซ์ (Hertz) หรอื Hz แอมปลิจดู (Amplitude) คือ ควำมสงู ของยอดคลืน่ คล่นื ทจี่ ะศึกษำกันในทน่ี เ้ี ป็นคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ำในช่วงควำมยำวคลื่นระหว่ำง 380 ถงึ 750nmซ่ึงเป็นช่วงคลืน่ ที่มีควำมยำวและควำมถีท่ ี่ประสำทตำของคนจะรบั ได้ เรยี กคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟำ้ช่วงดงั กลำ่ วนีว้ ำ่ “แสงขำว (Visibel light)”ดตู วั อย่ำงกำรคำนวณควำมยำวคลื่น ควำมถ่ีและพลังงำน

สเปกตรัมเกดิ ได้อย่างไรสถานะพ้ืน (ground state)หมายถึงอะตอมที่อิเลก็ ตรอนซ่ึงเคลื่อนท่ีอยรู่ อบนิวเคลียสมีพลงั งานเฉพาะตวั อยใู่ นระดบั พลงั งานต่า อะตอมในสถานะพ้ืนจะมีความเสถียรเน่ืองจากมีพลงั งานต่าสถานะกระตุน้ (excited state)หมายถึงอะตอมที่ไดร้ ับพลงั งานเพ่ิมข้ึน ทาใหอ้ ิเลก็ ตรอนถกู กระตุน้ ใหอ้ ยใู่ นระดบั พลงั งานสูงข้ึนที่สถานะกระตุน้ อะตอมจะไม่เสถียร เนื่องจากมีพลงั งานสูง

อะตอมท่ไี ดร้ บั พลงั งำน เชน่ จำกกำรเผำ หรอื จำกกระแสไฟฟำ้ อเิ ล็กตรอนจะเปลยี่ นจำกสถำนะพนื้ ไปส่สู ถำนะกระตนุ้ ซง่ึ ไมเ่ สถยี ร จึงตอ้ งคำยพลังงำนออกมำ ซึง่ พลงั งำนท่ีคำยออกมำจะอยู่ในรูปพลงั งำนแสงหรอื คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟ้ำ เมอ่ื ผำ่ นปรซิ มึ หรือสเปกโตรสโคปจะแยกแสงออกเป็นเส้นสเปกตรมั กำรท่ีธำตแุ ตล่ ะชนดิ ให้เสน้ สเปกตรมั ออกมำหลำยเสน้ แสดงวำ่ อเิ ลก็ ตรอนที่อยรู่ อบนวิ เคลยี สมหี ลำยระดบั พลงั งำน ระดบั พลังงำนที่อย่ใู กลน้ ิวเคลยี สจะมีพลังงำนต่ำ ส่วนระดับพลงั งำนทีอ่ ย่หู ่ำงนิวเคลยี สจะมพี ลงั งำนสูง เมอ่ื อิเล็กตรอนคำยพลังงำนอำจคำยพลังงำนได้หลำยช่วงควำมยำวคล่นื จงึ มองเห็นเส้นสเปกตรมั ได้หลำยเสน้ นกั วิทยำศำสตร์ได้ศึกษำสเปกตรัมของแกส๊ เพรำะวำ่ มีอะตอมอยู่ห่ำงกนั และใชอ้ ะตอมไฮโดรเจนเน่ืองจำกมี 1 อเิ ลก็ ตรอน พบว่ำมีเส้นสเปกตรมั ท่ีปรำกฏในชว่ งควำมยำวคลื่นท่ีมองเห็นได้โดยมีควำมยำวคลืน่ 410 , 434 , 486 และ 656 นำโนเมตร ตำมลำดับ นอกจำกนี้กำรศึกษำเส้นสเปกตรัมของอะตอมของธำตอุ ่ืนๆ กพ็ บว่ำอิเลก็ ตรอนในอะตอมของแตล่ ะธำตุคำยพลังงำนได้บำงค่ำและมเี สน้ สเปกตรมั เฉพำะตัวไม่ซำ้ กนั โดยเสน้ สแี ดงมพี ลงั งำนตำ่ สดุ (3.02 x 10–22 kJ) และเส้นสีมว่ งมพี ลังงำนสงู สดุ (4.48 x 10–22 kJ)

กำรทีน่ ักวิทยำศำสตร์ใช้อะตอมของไฮโดรเจนเป็นตัวอย่ำงในกำรแปลควำมหมำยของเส้นสเปกตรมั เพรำะเป็นอะตอมท่มี อี เิ ล็กตรอนเดยี ว จำกกำรทดลองหลำยคร้งั พบว่ำอะตอมของไฮโดรเจนให้เสน้ สเปกตรัมได้หลำยเสน้ ที่มลี กั ษณะเหมอื นกนั ทกุ คร้งั จึงสรุปได้ว่ำอิเลก็ ตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนข้ึนไปอยใู่ นสถำนะกระตุ้นทีม่ ีพลังงำนแตะต่ำงกันไดห้ ลำยระดบั คำ่ พลังงำนของเส้นสเปกตรัมแสดงให้เห็นถงึ กำรเปลย่ี นระดับพลงั งำนของอิเลก็ ตรอนในอะตอมจำกระดับพลังงำนสูงมำยังระดับพลงั งำนตำ่

จำกขอ้ มลู ในตำรำง แสดงวำ่ อะตอมของไฮโดรเจนมีพลงั งำนหลำยระดบั และควำมแตกตำ่ งระหว่ำงพลังงำนของแต่ละระดบั ที่อยถู่ ัดไปกไ็ ม่เทำ่ กัน ควำมแตกตำ่ งของพลังงำนจะมคี ่ำน้อยลงเมอื่ระดบั พลังงำนสูงข้ึน จำกเหตผุ ลที่อธิบำยมำนี้ช่วยให้สรุปไดว้ ่ำ1. เมื่ออเิ ล็กตรอนไดร้ ับพลงั งำนในปริมำณทีเ่ หมำะสม อิเลก็ ตรอนจะขนึ้ ไปอย่ใู นระดับพลงั งำนทสี่ ูงกว่ำระดับพลงั งำนเดิม แต่จะอยู่ในระดบั ใดขึ้นกับปริมำณพลงั งำนท่ไี ด้รบั กำรทอ่ี ิเลก็ ตรอนข้นึ ไปอยู่ในระดบั พลงั งำนใหม่ทำให้อะตอมไมเ่ สถียร อิเลก็ ตรอนจะกลบั มำอยใู่ นระดับพลงั งำนที่ต่ำกว่ำ ซึง่ ในกำรเปลี่ยนตำแหนง่ นอ้ี ิเลก็ ตรอนจะคำยพลังงำนออกมำ กำรดูดหรอื คำยพลังงำนจะตอ้ งมีคำ่ เฉพำะตำมทฤษฎขี องพลงั ค์ โดยคำ่ ต่ำสดุ จะเท่ำกบั ควำมถีข่ องอเิ ลก็ ตรอนนั้นคณู ดว้ ยค่ำคงท่ีของพลงั ค์

2. กำรเปลย่ี นระดบั พลังงำนของอเิ ลก็ ตรอนไม่จำเป็นต้องเปล่ยี นไปยังระดับพลงั งำนที่อยู่ติดกนั อำจมีกำรเปลย่ี นขำ้ มระดับได้ แตเ่ มือ่ อเิ ล็กตรอนรับพลังงำนแล้วจะขึน้ ไปอยู่ระหว่ำงระดบั พลงั งำนไม่ได้จะตอ้ งขนึ้ ไปอยใู่ นระดับใดระดบั หนึ่งเสมอ3. ผลตำ่ งของพลงั งำนระหวำ่ งระดบั พลงั งำนต่ำจะมคี ำ่ มำกกวำ่ ผลตำ่ งของพลังงำนระหว่ำงระดบัพลังงำนท่ีสูงข้นึ ไป

บทเรียนท่ี 4 bohr model and clound model แบบจำลองอะตอมของบอหร์นลี ส์ บอหร์ ( Neils Bohr 1885 - 1962 : Denmark )จำกควำมรู้เรอ่ื งสเปกตรมั นีลส์ บอหร์ ไดเ้ สนอแบบจำลองข้ึนมำใหมโ่ ดยปรบั ปรุงแบบจำลองอะตอมของรัทเทอรฟ์ อรด์ เพอื่ ให้เห็นลกั ษณะของอิเล็กตรอนที่อยรู่ อบ ๆ นวิ เคลยี ส เปน็ วงคลำ้ ยกบั วงโคจรของดำวเครำะหร์ อบดวงอำทิตย์ ดังรปูสรปุ แบบจาลองอะตอมของบอหร์1. อเิ ล็กตรอนจะอย่เู ป็นชนั้ ๆ แตล่ ะชั้นเรยี กว่ำ “ ระดบั พลงั งำน ”2. แต่ละระดับพลังงำนจะมอี ิเลก็ ตรอนบรรจไุ ดด้ ังนี จำนวนอเิ ล็กตรอน = 2n23. อิเลก็ ตรอนทอี่ ยู่ในระดับพลงั งำนนอกสดุ เรยี กวำ่ เวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอน ( Valence electron ) จะเป็นอเิ ล็กตรอนทเี กิดปฏกิ ริ ยิ ำต่ำง ๆ ได้4. อิเลก็ ตรอนท่อี ยู่ในระดับพลังงำนวงใน อย่ใู กล้นิวเคลยี สจะเสถยี รมำก เพรำะประจบุ วกจำกนิวเคลยี สดงึ ดดู เอำไวอ้ ยำ่ งดี สว่ นอเิ ล็กตรอนระดบั พลังงำนวงนอกจะไม่เสถยี รเพรำะนิวเคลียสสง่ แรงไปดึงดูดได้น้อยมำก จงึ ทำให้อเิ ล็กตรอนเหลำ่ นหี้ ลุดออกจำกอะตอมไดง้ ำ่ ย

5. ระดับพลังงำนวงในจะอยู่หำ่ งกนั มำก สว่ นระดับพลังงำนวงนอกจะอยูช่ ดิ กันมำก6. กำรเปล่ียนระดับพลังงำนของอิเลก็ ตรอน ไม่จำเปน็ ตอ้ งเปลี่ยนในระดบั ถัดกัน อำจเปลย่ี นข้ำมระดบั พลังงำนก็ได้สรุปการเกดิ สเปกตรมั1. กำรตรวจหำสเปกตรัม ถ้ำเป็นสำรประกอบทำโดย กำรเผำสำรประกอบถ้ำเปน็ กำ๊ ซทำโดย นำกำ๊ ซมำบรรจใุ นหลอดแก้ว แล้วปรับควำมดันใหต้ ำ่ แลว้ ใช้พลังงำนไฟฟำ้ แทนกำรเผำ2. สีเปลวไฟ หรอื สเปกตรัม เกดิ จำกสำเหตุเดียวกัน ข้อแตกตำ่ ง คือสเี ปลวไฟ เป็นสที ่มี องจำกตำเปลำ่ จะเห็นเป็นสเี ดยี ว ซึง่ เปน็ สที เ่ี ดน่ ชดั ที่สุดสสี เปกตรัมเป็นสที ี่ใชเ้ ครื่องมอื สเปกโตรสโคป สอ่ งดูเปลวไฟ จะเหน็ เป็นเส้นสเปกตรัมหลำยเส้นและควำมเข้มมำกทีส่ ดุ จะเปน็ สีเดียวกนั กบั สขี องเปลวไฟ3. สีของเปลวไฟ หรอื สขี องสเปกตรมั เปน็ สที ี่เกดิ ทีเ่ กิดจำกสว่ นทเี่ ปน็ ไอออนของโลหะ หรอื ไอออนบวกนนั่ เอง ดงั เช่น Li+ สแี ดง , Na+ สีเหลอื ง , K+ สีม่วง , Ca2+ สแี ดงอฐิ , Ba2+ สเี ขียวอมเหลือง , Cu2+ สเี ขยี ว4. ธำตแุ ต่ละธำตุมเี ส้นสเปกตรัมเป็นลกั ษณะเฉพำะตัวไมซ่ ำ้ กัน ดังรปูกำรจดั อเิ ลก็ ตรอนในอะตอม จำกกำรศกึ ษำแบบจำลองอะตอมของบอห์ร ทำให้ทรำบว่ำ กำรจัดอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงำนตำ่ งๆ

ระดับพลังงำน(n) จำนวนอเิ ล็คตรอนท่มี ีไดส้ งู สดุn=12n=28n = 3 18n = 4 32n = 5 50n = 6 72n = 7 98เวเลนซอ์ ิเล็กตรอน คือ จำนวนอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงำนนอกสุดหรือสงู สุด ของแตล่ ะธำตจุ ะมีอเิ ลก็ ตรอนไมเ่ กิน 8 การจดั อเิ ลก็ ตรอน มีความสัมพนั ธ์กับการจัดหม่แู ละคาบอยา่ งไร1. เวเลนซอ์ ิเล็กตรอน จะตรงกับเลขทข่ี องหมู่ ดงั น้นั ธำตทุ ่อี ยู่หมเู่ ดียวกนั จะมเี วเลนซ์อิเลก็ ตรอนเทำ่ กัน2. จำนวนระดบั พลังงำน จะตรงกบั เลขท่ขี องคำบ ดังน้ัน ธำตใุ นคำบเดยี วกนั จะมจี ำนวนระดบัพลงั งำนเทำ่ กัน เช่น 35Br มกี ำรจัดเรียงอเิ ล็กตรอนดังน้ี 2 , 8 , 18 , 7 ดังนน้ั Br จะอยู่ในหมทู่ ่ี 7เพรำะมเี วเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน 7 และอยใู่ นคำบที่ 4 เพรำะมจี ำนวนระดบั พลังงำน 4

หลักการจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน1. จะตอ้ งจัดเรียงอิเล็กตรอนเขำ้ ในระดบั พลงั งำนตำ่ สุดให้เต็มก่อน จงึ จดั ให้อยรู่ ะดบั พลงั งำนถดั ไป2. เวเลนซอ์ ิเล็กตรอนจะเกนิ 8 ไม่ได้3. จำนวนอิเล็กตรอนในระดบั พลังงำนถดั เข้ำไปของธำตุในหมู่ IA , IIA เทำ่ กับ 8 ส่วนหมู่ IIIA – VIIIAเทำ่ กับ 18 แบบจาลองอะตอมแบบกลุม่ หมอก แบบจำลองอะตอมแบบกลมุ่ หมอก แบบจำลองอะตอมของโบร์ ใชอ้ ธบิ ำยเกยี่ วกบั เสน้สเปกตรมั ของธำตุไฮโดรเจนไดด้ ี แตไ่ ม่สำมำรถอธิบำยเสน้ สเปกตรัมของอะตอมที่มีหลำยอเิ ล็กตรอนได้ จึงได้มีกำรศึกษำเพ่ิมเตมิ โดยใชค้ วำมรทู้ ำงกลศำสตรค์ วันตัม สร้ำงสมกำรเพื่อคำนวณหำโอกำสที่จะพบอิเลก็ ตรอนในระดับพลังงำนตำ่ งๆ จงึ สำมำรถอธบิ ำยเส้นสเปกตรมั ของธำตไุ ด้ถูกต้องกว่ำอะตอมของโบร์ ลกั ษณะสำคัญของแบบจำลองอะตอมแบบกลุม่ หมอกอธบิ ำยได้ดังนี้1. อิเล็กตรอนเคลอ่ื นทร่ี อบนวิ เคลียสอย่ำงรวดเร็วตลอดเวลำด้วยควำมเร็วสงู ดว้ ยรัศมีไม่แนน่ อนจงึไม่สำมำรถบอกตำแหน่งท่แี น่นอนของอเิ ล็กตรอนได้บอกไดแ้ ต่เพยี งโอกำสท่ีจะพบอเิ ล็กตรอนในบริเวณต่ำงๆ ปรำกฏกำรณ์แบบน้ีนเี้ รยี กว่ำกลมุ่ หมอกของอเิ ลก็ ตรอน บริเวณท่ีมีกลมุ่ หมอกอิเล็กตรอนหนำแน่น จะมโี อกำสพบอิเล็กตรอนมำกกวำ่ บรเิ วณที่เป็นหมอกจำง2. กำรเคล่ือนทีข่ องอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสอำจเป็นรปู ทรงกลมหรอื รปู อ่นื ๆ ขนึ้ อยู่กบั ระดับพลังงำนของอเิ ล็กตรอน แตผ่ ลรวมของกลมุ่ หมอกของอเิ ลก็ ตรอนทุกระดบั พลังงำนจะเปน็ รปู ทรงกลม

รูปทรงต่ำงๆของกลมุ่ หมอกอเิ ลก็ ตรอน จะขนึ้ อยู่กบั ระดบั พลังงำนของอิเลก็ ตรอน กำรใช้ทฤษฎีควันตัม จะสำมำรถอธบิ ำยกำรจดั เรียงตวั ของอเิ ล็กตรอนรอบนิวเคลยี ส ไดว้ ำ่ อเิ ลก็ ตรอนจดั เรียงตวั เป็นออร์บิทลั (orbital) ในระดับพลงั งำนยอ่ ย s , p , d , f แตล่ ะออรบ์ ิทลั จะบรรจุอิเล็กตรอนเปน็ คู่ ดังนี้ s – orbital มี 1 ออรบ์ ิทลั หรอื 2 อิเลก็ ตรอน p – orbital มี 3 ออรบ์ ิทัล หรือ 6 อิเลก็ ตรอน d – orbital มี 5 ออรบ์ ิทลั หรอื 10 อเิ ลก็ ตรอน f – orbital มี 7 ออร์บิทัล หรอื 14 อิเล็กตรอน แตล่ ะออร์บิทลั จะมีรปู ร่ำงลกั ษณะแตกต่ำงกัน ขนึ้ อย่กู บั กำรเคล่อื นทีข่ องอิเล็กตรอนในออร์บิทัล และระดับพลงั งำนของอิเลก็ ตรอนในออรบ์ ิทัลนั้นๆ เช่น s – orbital มีลกั ษณะเปน็ ทรงกลม p – orbital มลี กั ษณะเปน็ กรวยคลำ้ ยหยดนำ้ ลกั ษณะแตกต่ำงกนั 3 แบบ ตำมจำนวนอเิ ล็กตรอนใน 3 ออร์บิทลั คือ Px , Py , Pz d – orbital มีลักษณะและรปู ทรงของกลุ่มหมอก แตกต่ำงกัน 5 แบบ ตำมจำนวนอิเลก็ ตรอนใน 5 ออร์บิทลั คือ dx2-y2 , dz2 , dxy , dyz , dxz