อะตอมและตารางธาตุ

เอกสารประกอบการสอนรายวชิ าเคมี สาหรบั นกั เรยี นชัน้ มธั ยมศึกษาปที ่ี 4 1H 6C 2He 8O e- e- 10Ne e- e- 7N 13Al + e- ++ ++ อะตอมและตารางธาeตุ e- e- 26Fe 29Cu e- e- 23V 30Zn 27Co 21Sc 24Cr e โดย อาจารยว์ ราพงษ์ เสนาภักดิ์ โครงการ วมว. โรงเรยี นสาธติ “พบิ ูลบาเพญ็ ” มหาวิทยาลัยบรู พา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ช้ันมัธยมศกึ ษาปีที่ 4 2 โครงสรา้ งอะตอม - อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนดิ คือ............................................................................. - ภายในนิวเคลียสของอะตอม ประกอบด้วย ................................................................................... - อิเล็กตรอนอยรู่ อบนิวเคลียสเป็นระดับพลังงาน โดยแต่ละระดับมีจานวนอิเล็กตรอนเทา่ กับ.................. ยกตวั อยา่ งเชน่ จานวนอิเลก็ ตรอน ระดับพลังงานชน้ั ที่ 1 2 3 4 สัญลักษณน์ ิวเคลยี ร์ XA z - X คือ................................................. - A คือ................................................ บอกจานวนของ...................................................... - Z คือ................................................. บอกจานวนของ...................................................... ถา้ ธาตมุ กี ารแสดงประจุบวก (X+) หมายถึง................................................................ ถา้ ธาตมุ ีการแสดงประจลุ บ (X-) หมายถึง................................................................... 7Li 14N 24Mg 23Na+ 40Ca2+ 198F- 186O2- 3 7 12 11 20 เลขอะตอม เลขมวล โปรตอน นิวตรอน อิเลก็ ตรอน ธาตุ X มีประจุในนวิ เคลียสเป็น 2 เท่าของแคลเซียม มนี ิวตรอน 53 มีอิเลก็ ตรอน 38 สญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ของ X คือ......................................... ผสู้ อน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภักดิ์ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธติ “พบิ ลู บาเพญ็ ” มหาวิทยาลัยบูรพา

เอกสารประกอบการสอน เรื่อง อะตอมและตารางธาตุ ชัน้ มัธยมศกึ ษาปที ่ี 4 3 30 ธาตุแรกท่ีควรจาได้ 1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ไอโซโทป, ไอโซโทน, ไอโซบาร,์ ไอโซอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ - ไอโซโทป คือ .................................................................................................................................. - ไอโซโทน คือ .................................................................................................................................. - ไอโซบาร์ คือ .................................................................................................................................. - ไอโซอิเลก็ ทรอนกิ ส์ คือ ................................................................................................................. ตัวอยา่ งที่ 1 พจิ ารณาสัญลักษณ์นิวเคลยี รข์ องธาตุต่อไปน้ี 2100A 2111B+ 1210������ ก) A และ C เปน็ ธาตุทม่ี ีอนุภาคมลู ฐานเทา่ กนั ข) A และ C เปน็ ธาตเุ ดยี วกนั ค) A , B และ C เปน็ ไอโซอเิ ล็กทรอนิกสก์ ัน ขอ้ ท่กี ลา่ วถกู ต้องคือ............................... ตวั อยา่ งท่ี 2 อะตอมหรือไอออนของธาตุคูใ่ ดเป็นไอโซอิเล็กทรอนกิ ส์ (PAT2 เคมี ม.ี ค.52) 1. O2 และ N2 2. O+ และ Ar 3. S2- และ Ne 4. S2- และ Ar ตวั อยา่ งท่ี 3 อะตอม 40Ar และไอออน 45 Sc 3+ มีความสมั พนั ธ์กันแบบใด (PAT2 เคมี ก.ค.52) 21 18 1. ไอโซโทป 2. ไอโซโทน 3. ไอโซบาร์ 4. ไอโซอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ตัวอย่างท่ี 4 พจิ ารณาสัญลักษณม์ ูลฐานต่อไปน้ี 12X 13 X 14 X 6 6 6 4.1) X คอื สญั ลกั ษณข์ องธาตุใด........................................ 4.2) X มีความสัมพันธ์กันแบบใด...................................... ผู้สอน อาจารยว์ ราพงษ์ เสนาภกั ด์ิ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธติ “พิบลู บาเพ็ญ” มหาวิทยาลัยบรู พา

เอกสารประกอบการสอน เร่ือง อะตอมและตารางธาตุ ช้นั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4 4 การจดั เรยี งอิเล็กตรอน (shell) 32 2Li ........................................ 12Mg ........................................ 35Br ......................................... 18 6C ........................................ 20Ca ......................................... 55Cs ......................................... 8 2 เลขอะตอม การจดั เรยี งอิเล็กตรอน สัญลักษณข์ องธาตุ หมู่ คาบ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ผ้สู อน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภกั ด์ิ โครงการ วมว. โรงเรยี นสาธติ “พบิ ลู บาเพญ็ ” มหาวิทยาลัยบรู พา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ช้ันมธั ยมศึกษาปีที่ 4 5 การจัดเรียงอิเลก็ ตรอน (subshells) ในแตล่ ะระดบั พลังงานอิเล็กตรอนจะอย่ใู น orbital โดยแต่ละ orbital จะมลี ักษณะและขนาดที่ แตกตา่ งกนั ไป ประกอบด้วย 1. s orbital ประกอบด้วย orbital ทง้ั หมด 1 orbital บรรจอุ ิเล็กตรอนได้ทงั้ หมด.................ตวั 2. p orbital ประกอบด้วย orbital ท้ังหมด 3 orbital บรรจอุ ิเล็กตรอนได้ทงั้ หมด.................ตวั 3. d orbital ประกอบดว้ ย orbital ทั้งหมด 5 orbital บรรจอุ ิเลก็ ตรอนได้ทง้ั หมด.................ตัว 4. f orbital ประกอบดว้ ย orbital ทง้ั หมด 7 orbital บรรจุอเิ ลก็ ตรอนได้ทั้งหมด.................ตวั s p d f หลกั เกณฑก์ ารจัดเรยี งอิเล็กตรอน 1. หลักเอาฟเบา (Aufbau principle) “ บรรจอุ เิ ล็กตรอนในออร์บิทัลทร่ี ะดับพลงั งานตา่ ใหเ้ ตม็ ก่อน แล้วจึงเตมิ ในระดบั พลังงานท่สี ูงข้นึ ไป ” 2. กฎของฮุนด์ (Hund’s rule) “ บรรจอุ เิ ลก็ ตรอนในออร์บิทัลให้เปน็ อิเล็กตรอนเด่ียวก่อน แล้วจงึ เข้าคู่ ” 3. หลักการกดี กนั ของเพาลี (Pauli Exclusion Principle) “ อิเล็กตรอนในออร์บิทัลเดยี วกนั จะต้องมีเลขควอนตัมสปินตรงข้ามกัน ” ผู้สอน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภกั ด์ิ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธิต “พิบลู บาเพ็ญ” มหาวทิ ยาลยั บูรพา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ช้นั มัธยมศึกษาปีท่ี 4 6 โมเดลการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนแบบ subshells 1s ...................................... 2s 2p 1s2 ...................................... 3s 3p 3d ...................................... 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .... Examples 6s 6p 6d .... 10Ne = 1s2, 2s2, 2p6 13Al = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1 = [Ne] 3s2, 3p1 7s 7p .... 13Al3+ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s0, 3p0 8s .... = [Ne] จงจดั เรยี งอิเล็กตรอนแบบ subshells ของธาตทุ ี่มีเลขอะตอมต่อไปน้ีให้ถกู ต้อง เลขอะตอม การจัดเรยี งอเิ ล็กตรอน เลขอะตอม การจัดเรียงอเิ ล็กตรอน 1 11 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 O2- = .................................................................. Na+ = .................................................................. Cl- = .................................................................. Ca2+ = .................................................................. ผูส้ อน อาจารยว์ ราพงษ์ เสนาภกั ดิ์ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธิต “พบิ ลู บาเพ็ญ” มหาวทิ ยาลัยบูรพา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ช้ันมธั ยมศกึ ษาปีที่ 4 7 จงจดั เรยี งอิเล็กตรอนแบบ subshells ของธาตุต่อไปนี้ให้ถูกตอ้ ง สญั ลกั ษณ์ การจัดเรียงอิเล็กตรอน จานวนอิเล็กตรอนเดยี่ ว ของธาตุ ใน orbital Sc Ti Ti2+ V V4+ Cr Cr+ Mn Mn4+ Mn7+ Fe Fe2+ Fe3+ Co Ni Cu Cu3+ Zn Zn2+ ผสู้ อน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภกั ด์ิ โครงการ วมว. โรงเรยี นสาธติ “พิบูลบาเพญ็ ” มหาวทิ ยาลยั บรู พา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ชนั้ มัธยมศกึ ษาปที ่ี 4 8 แบบฝึกหดั เพ่มิ เติม 1. ข้อความต่อไปนี้ ข้อใดไม่ถูกตอ้ ง (PAT2 เคมี ก.ค.53) 1. ออรบ์ ทิ ลั ชนดิ d จะเริ่มมีในระดบั พลงั งาน n = 3 2. ระดับพลงั งานย่อ f ในระดับพลังงาน n = 3 มจี านวน 7 ออร์บิทลั 3. ในระดบั พลงั งาน n = 3 มจี านวนออรบ์ ทิ ลั ท้ังหมด 9 ออร์บิทลั 4. ในระดับพลังงาน n = 4 มีจานวนพลงั งานยอ่ ย 4 ระดับ 2. เมอ่ื พิจารณาการจดั เรียงอเิ ล็กตรอน ไอออนที่น่าจะมีความเสถยี รมากท่สี ดุ คือข้อใด (PAT2 เคมี ก.ค.52) 1. H+ 2. He+ 3. He2+ 4. Li+ 3. เม่ือเร็วๆ นมี้ ีนักวทิ ยาศาสตร์ชาตหิ นง่ึ อา้ งวา่ ได้สงั เคราะหธ์ าตุที่มีอะตอมเท่ากับ 122 ซงึ่ ควรจะมีอิเล็กตรอน วงนอกสุดอยใู่ น g ออร์บิทัล จงอาศัยความรู้เร่ืองการจดั เรียงอเิ ล็กตรอนทานายว่าธาตุน้คี วรจะมีอิเล็กตรอน อยู่ใน g ออรบ์ ทิ ลั จานวนเท่าไร (PAT2 เคมี ม.ี ค.52) 1. 1 อิเลก็ ตรอน 2. 2 อิเลก็ ตรอน 3. 3 อิเลก็ ตรอน 4. 4 อิเล็กตรอน 4. ข้อใดเปน็ การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนของ 24Cr3+ (PAT2 เคมี ต.ค.53) 1. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s2 3d2 2. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 3d3 3. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s2 3d1 4. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s1 3d5 5. ขอ้ ใดเปน็ การจัดอิเลก็ ตรอนทีส่ ภาวะพื้นของ Fe (II) (Z = 26) (PAT2 เคมี มี.ค.54) 1. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s2 3d4 2. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s0 3d6 3. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p6 4s1 3d5 4. 1s2 2s2 sp6 3s2 3p5 4s2 3d5 ผู้สอน อาจารยว์ ราพงษ์ เสนาภักดิ์ โครงการ วมว. โรงเรยี นสาธิต “พบิ ลู บาเพ็ญ” มหาวทิ ยาลัยบรู พา

เอกสารประกอบการสอน เรือ่ ง อะตอมและตารางธาตุ ชั้นมธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4 9 ขนาดอะตอม/ไอออน การเปรยี บเทียบขนาดอะตอม/ไอออน กรณีหมู่/คาบเดียวกัน ในหมเู่ ดียวกัน ขนาดใหญข่ น้ึ จาก บน ลง ล่าง ในคาบเดียวกัน ขนาดเลก็ ลงจาก ซ้าย ไป ขวา (ref. https://f.ptcdn.info/690/054/000/ozjglkf4l8T8X9aU190-o.png) กรณหี มู่/คาบ ตา่ งกนั 1) จดั เรียงอเิ ล็กตรอน 2) พิจารณาระดับพลงั งาน ถ้าระดบั พลังงานมากกว่าขนาดใหญก่ ว่า 3) ถา้ ระดบั พลังงานเทา่ กัน พิจารณาเลขอะตอม ถา้ เลขอะตอมมากกวา่ ขนาดเลก็ กวา่ สญั ลักษณธ์ าตุ/ไอออน การเปรยี บเทยี บขนาด Mg2+ , Ca2+ S2- , Cl- F- , Na+ Ca2+ , Al3+ K , Mg , P , N Ca , Cl , O , S Mg2+ , Cl , Na+ , S2- , F- , Ne ผูส้ อน อาจารยว์ ราพงษ์ เสนาภักดิ์ โครงการ วมว. โรงเรยี นสาธติ “พิบูลบาเพญ็ ” มหาวิทยาลัยบูรพา

เอกสารประกอบการสอน เรอื่ ง อะตอมและตารางธาตุ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 10 พลงั งานไอออไนเซชนั ความหมาย พลงั งานที่ใชใ้ นการดึงอเิ ล็กตรอนใหห้ ลุดออกจากอะตอมในสภาวะแกส๊ และกลายเปน็ ไอออนบวก IE1, Al (g) Al+ (g) + e- 577 kJ/mol e- IE4, Al3+ (g) Al4+ (g) + e- 11,600 kJ/mol e- e- e- Al3+ (g) + e- e- 2,881 kJ/mol e- Al e- e- e- e- e- e- Al2+ (g) + e- IE2, Al+ (g) 1,816 kJ/mol e- IE3, Al2+ (g) การเปรียบเทียบคา่ IE1 กรณีหมู่/คาบเดียวกนั ในหม่เู ดียวกนั คา่ IE1 นอ้ ยลงจาก บน ลง ลา่ ง ในคาบเดยี วกนั ค่า IE1 มากขึ้นจาก ซา้ ย ไป ขวา * ยกเวน้ หมู่ 2A มากกว่า หมู่ 3A และ หมู่ 5A มากกว่า หมู่ 6A * กรณหี มู่/คาบ ตา่ งกัน 1) จดั เรียงอเิ ล็กตรอน 2) พิจารณาระดับพลังงาน ถ้าระดับพลงั งานมากกว่าคา่ IE1 น้อยกวา่ 3) ถา้ ระดับพลงั งานเทา่ กนั พิจารณาเลขอะตอม ถา้ เลขอะตอมมากกวา่ ค่า IE1 มากกวา่ สัญลักษณธ์ าตุ/ไอออน การเปรียบเทยี บค่า IE1 3A, 15B, 16C, 19D, 32F F−, Ne, Na+, Mg2+, Al3+ IE1 = IE2 = Li , Be , B , C IE3 = N, O, Cl, Br F, Ne, Na, Mg, Al ผสู้ อน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภักด์ิ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธิต “พบิ ูลบาเพ็ญ” มหาวทิ ยาลัยบรู พา

เอกสารประกอบการสอน เร่ือง อะตอมและตารางธาตุ ชน้ั มัธยมศกึ ษาปที ี่ 4 11 อเิ ลก็ โทรเนกาติวิตี (EN) และ สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (EA) EN, Electronegativity คือ ความสามารถในการรับอเิ ลก็ ตรอนของธาตุ โดย ธาตุท่ีมี EN สงู สุดในตารางธาตุ คือ Fluorine (ref. https://d2jmvrsizmvf4x.cloudfront.net/kTbJOHF2Quy8BxvsVcdK_electronegativity_values.jpg) EA, Electron affinity คอื พลังงานทค่ี ายออกมาเม่ืออะตอมได้รบั อเิ ล็กตรอนในสภาวะแก๊สแลว้ กลายเปน็ ไอออนลบ (แนวโน้มเดยี วกนั กบั EN) แบบฝกึ หดั 1. ขอ้ ใดถูกต้องเกี่ยวกบั พลงั งานไอออไนเซชนั่ ลาดับที่ 1 ของธาตแุ ต่ละคู่ (PAT2 เคมี ก.ค.53) 1. 1H มีค่ามากกว่า 2He 2. 11Na มคี ่ามากกวา่ 12Mg 3. 18Ar มีคา่ มากกว่า 19K 4. 18Ar มีค่ามากกวา่ 10Ne ผู้สอน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภักด์ิ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธติ “พิบลู บาเพญ็ ” มหาวิทยาลยั บูรพา

เอกสารประกอบการสอน เรอ่ื ง อะตอมและตารางธาตุ ชัน้ มธั ยมศึกษาปที ่ี 4 12 2. กราฟ ความสมั พันธร์ ะหวา่ งธาตใุ นคาบทีส่ อง แกน Y น่าจะแสดงถงึ ค่าใด (PAT2 เคมี ก.ค.52) 3. IE1 4. IE2 1. EN 2. EA 3. ธาตุ A และ B เปน็ ธาตใุ นคาบเดยี วกัน โดย B อยู่ในหมู่ 7A และมีเลขอะตอมมากกว่า A ธาตุ C และ D อยใู่ นคาบเดยี วกนั โดย C เปน็ ธาตหุ มู่ 1A ส่วน D อยู่ในหม่เู ดียวกันกับ A โดยเลขอะตอมของ D มากกวา่ A และมีเวเลนต์อเิ ลก็ ตรอนเท่ากบั 2 ขอ้ ใดเปรียบเทียบค่าพลังงาน IE1 ไดถ้ ูกต้อง 1. B > A > D > C 2. B > A > C > D 3. A > B > D > C 4. A > D > B > C ผสู้ อน อาจารย์วราพงษ์ เสนาภักด์ิ โครงการ วมว. โรงเรียนสาธติ “พบิ ลู บาเพ็ญ” มหาวทิ ยาลัยบรู พา