อะตอมและสมบัติของธาตุ

คาถามชวนคดิจากสัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ของธาตุต่อไปนี้14และ7N ,1375Cl,1399K 20 Ne 10ให้ระบุว่าแต่ละธาตุประกอบด้วยอนุภาคใดบ้างอย่างละเท่าไร

จงเติมเลขและสญั ลักษณต์ ่อไปนใ้ี หถ้ กู ต้องธาตุ เลขมวล เลขอะตอม จานวนอนุภาคมลู ฐานของอะตอม สญั ลกั ษณ์ โปรตอน อิเลก็ ตรอน นิวตรอน นิวเคลียร์N 14 77 14 N 7Li 7 3 3 4K 39 19 19 2060 27 27 33 2670CoP 31 15 15 16I 127 53 53 74 I127 53 12 12 10 24 Mg 2 12S2- 32 16 16 18Ba2+ 137 56 81Br- 35 35 36 45

จากข้อมูลในตาราง ใช้ตอบคาถามธาตุ โปรตอน นิวตรอน อเิ ลก็ ตรอน เลขมวลA 14 15 mbB 17 a n 32C2+ x 16 z 30D3- y 15 17 c1.ธาตุใดเปน็ ธาตุของอะตอมเดยี วกันบา้ ง2.ธาตุใดเป็นไอโซโทปกนั3.จงหาคา่ ของ a, b, c, d, x, y, z, m และ n

จากข้อมูลในตาราง ใช้ตอบคาถามธาตุ โปรตอน นิวตรอน อเิ ลก็ ตรอน เลขมวลA 14 15 14 29B 17 15 17 32C2+ 14 16 12 30D3- 14 15 17 291.ธาตใุ ดเปน็ ธาตขุ องอะตอมเดียวกนั บา้ ง2.ธาตใุ ดเป็นไอโซโทปกัน3.จงหาคา่ ของ a, b, c, d, x, y, z, m และ n

14 N ,185O,162C,151B,1119A,1210A 7IsotopeIsotoneIsobar

แบบจาลองอะตอมของโบร์ นกั วิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ศึกษา การเกิดสเปกตรัมของธาตุ พลงั งานไอออไนเซชนั Niels Bohr(1855 - 1962)

แบบจาลองอะตอมของโบร์ Niels Bohr(1855 - 1962)

คลื่นและสมบัติของคล่ืนแสงความยาวคลื่น( หมายถึงระยะทางท่ีคล่ืนเคล่ือนท่ีครบ 1 รอบมีหน่วยเป็นเมตร(m)หรือ นาโนเมตร(nm)ความถข่ี องคลื่น หมายถึงจานวนรอบขอองคลื่นที่ผา่ นจุดใดจุดหน่ึงในเวลา 1 วนิ าที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที(s-1) หรือ เฮิรตซ์(Hz)

คล่ืนและสมบตั ขิ องแสง





การหกั เหของแสงขาวเม่ือผ่านปริซึม

สเปกตรัมคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า





HHgNe

พลงั งานของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า E = h = h(c/) Max Plank E คือพลงั งาน (J) h คือค่าคงท่ีของพลงั ส์ = 6.626*10-34 J.s(ค.ศ.1858-1947)  คือความถี่ของคล่ืน (Hz) c คือความเร็วของคลื่น = 2.997*108 m/s  คือความยาวคล่ืน (m) หรือ (nm)พลงั งานของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าจะเป็ นสัดส่วนโดยตรงกบั ความถข่ี องคล่ืน

EE hc cพลงั งานของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าแปรผนั ตรงกบั ความถ่ีของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า E  h

E  h  E  h c E คือพลงั งาน (J)h คือค่าคงทข่ี องพลงั ค์ = 6.626*10-34 J.s คือความถขี่ องคล่ืน (Hz)c คือความเร็วของคลื่น = 2.997*108 m/s คือความยาวคลื่น (m) หรือ (nm)

• คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าทม่ี คี วามยาวคลืน่ 300 nm จะมีความถ่ี และพลงั งานเปน็ เทา่ ใด (กาหนดให้ c = 3 x 108)• คลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้าชนดิ หนงึ่ มคี วามถ่ี 8.5 x 104 Hz จะมพี ลงั งานและความ ยาวคล่ืนเทา่ ไร• เสน้ สเปกตรมั สีแดงของโพแทสเซยี ม(K) มีความถ่ี 3.91 x 1014 s-1 จะมคี วาม ยาวคลืน่ เปน็ เทา่ ใด• เสน้ สเปกตรมั เสน้ หน่งึ ของซเี ซยี มมคี วามยาวคลืน่ 456 nm ความถขี่ องเสน้ สเปกตรัมเส้นนจี้ ะมคี ่าเทา่ ใด• จงคานวณความยาวคลน่ื ของแสงท่มี ีความถ่ี 3 x 1015 s-1 และความถี่ของแสงท่ี มคี วามยาวคลน่ื 200 nm• จงคานวณพลังงานท่ีน้อยทสี่ ุดทอี่ ะตอมปรอทรับเขา้ ไป เพือ่ จะเปล่งแสงทมี่ ี ความยาวคลน่ื 4.358 x 10-7 m

สเปกตรัมของธาตุ

สเปกตรัมของธาตุ

สารประกอบ สีของเปลวไฟ สีของสเปกตรัม BaCl2 สีเขยี วอมเหลือง สีเขียวBa(NO3)2 สีเขียวอมเหลือง สีเขยี ว สีเหลืองเข้ม NaCl สีเหลือง สีเหลืองเข้ม สีเหลือง สีแดงเข้มNa2SO4 สีแดงอฐิ สีแดงเข้ม CaCl2 สีแดงอฐิ สีเขียวเข้ม CaSO4 สีเขียว สีเขียวเข้มCuCO3 สีเขยี ว CuSO4

จากการเผาสารประกอบ• เส้นสเปกตรัมจะปรากฏเป็ นสีต่างๆ เฉพาะตัว• เส้นสเปกตรัมเหมือนกนั และจะแตกต่าง จากเส้ นสเปกตรัมของโลหะอื่น

การเกดิ สเปกตรัมของธาตุ

การเกดิ สเปกตรัมของธาตุ สถานะพืน้ (Ground state) สถานะกระตุ้น(Excited state)

เส้ นสเปกตรัม  E ผลต่างระหว่าง สีม่วง 4.84x10-22 พลงั งานทอี่ ยู่ถัดกนั สีนา้ เงิน 410 4.57x10-22 สีนา้ ทะเล 434 ไป สีแดง 486 656 2.7 x 10-23 4.9 x 10-23 4.08x10-22 10.6x 10-23 3.02x10-22

โบร์สร้างสมการคานวณหาพลงั งานของแต่ละสภาวะพืน้ ของระดบั พลงั งานไฮโดรเจน

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

แบบจาลองอะตอมของโบร์“อเิ ลก็ ตรอนจะเคลื่อนทร่ี อบนิวเคลยี สเป็ นวงคล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์แต่ละวงจะมรี ะดับพลงั งานเฉพาะตวั ระดับใกล้นิวเคลยี สมพี ลังงานตา่ ”

โครงสร้างอะตอมโครงสร้างอะตอมแบบอเิ ลก็ ตรอน โครงสร้างอะตอมแบบอเิ ลก็ ตรอนวงิ่ เป็ นวงโคจร วง่ิ เป็ นคล่ืน

โครงสร้างอะตอมแบบอเิ ลก็ ตรอน วงิ่ เป็ นวงโคจร



พลงั งานไอออไนเซชนั (Ionization energy: IE)11 12 13 14 15 16 17 18พลงั งานที่ใช้ในการดึง e- ออกจากอะตอมในสภาวะกา๊ ซ

คาถาม• เมอ่ื เผาโซเดียมซลั เฟต แคลเซียมคลอไรด์ และคอปเปอร์ ไนเตรต จะให้เปลวไฟสีเหลือง แดง และเขียว ตามลาดับ ดงั นั้นถ้าเผาสารคอปเปอร์ซัลเฟต แคลเซียมไนเตรต และโซเดียมคลอไรด์ ควรให้เปลวไฟสีใดตามลาดบั

 คาถาม • พิจารณาภาพ ง ถ้าสเปกตรมั ที่เกิดขึน้ มีสีม่วง ก แดง และเหลือง จงแสดงสีและ อกั ษรสเปกตรมั ที่เป็นไปได้ ขค จฉ

คาถาม• ความยาวคลน่ื ของเส้นสเปกตรมั 4 เส้นA = 404 nm B = 450 nmC = 45 nm D = 608 nmเส้นสเปกตรมั ใดที่แสดงว่าอิเลก็ ตรอนมีการเปลี่ยนแปลงพลงั งานน้อยที่สดุ

คาถาม• จากรปู ระดบั พลงั งานดงั นี้ Ez Ex Ey E3E1 E2 E0 E0 E01 2 3จงเปรียบเทียบลาดบั ความถ่ีของแสงท่ีเกิดขึน้

กำรจัดอเิ ล็กตรอนใน อะตอมระดบั พลังงำนหลัก ระดับพลังงำนย่อย

กำรจดั อิเล็กตรอนใน อะตอม

กำรจดั อิเล็กตรอนใน อะตอม

กำรจัดอเิ ล็กตรอนใน อะตอมระดบั พลงั งาน ระดบั พลงั งานย่อย จานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด จานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด 1 ในระดบั พลงั งานย่อย ในระดบั พลงั งาน 2 s 2 2 3 s p 2 8 s 6 p 18 d 2 6 10

กำรจดั อิเล็กตรอนใน อะตอมระดบั พลงั งาน ระดบั พลงั งานย่อย จานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด จานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด 4 ในระดบั พลงั งานย่อย ในระดบั พลงั งาน s p 2 32 d 6 f 10 14

กำรจดั อิเลก็ ตรอนของธำตุบำงชนิด

กำรจดั อิเลก็ ตรอนของธำตุบำงชนิด

กำรจดั อิเลก็ ตรอนลงในออร์บทิ ลั กฎของฮุนด์ (Hund’s rule) การบรรจอุ ิเล็กตรอนในออรบ์ ิทัลที่มพี ลงั งานเทา่ กัน ให้บรรจุในลักษณะที่ทาให้มีอิเล็กตรอนเดย่ี วมากท่สี ุด เมือ่ มีอิเล็กตรอนเหลือจงึ บรรจเุ ปน็ คู่เต็มออรบ์ ทิ ลั นนั้ อะตอมของธาตุท่ีมีการบรรจุอิเล็กตรอนเตม็ ในทกุ ๆออรบ์ ทิ ลั ท่ีมพี ลังงานเทา่ กนั เรียกวา่ การบรรจุเต็ม ถา้ มอี ิเล็กตรอนอยเู่ พียงครง่ึ เดียวเรียกวา่ การบรรจคุ ร่ึง(การบรรจุเต็ม หรอื การบรรจคุ รึ่งจะทาให้อะตอมมีความเสถียรกวา่ การบรรจุแบบอื่นๆ)

กำรจดั อเิ ลก็ ตรอนลงในออร์บทิ ลั หลักของเพาลี (Pauli Exclusion Principle) ไม่มอี เิ ล็กตรอนคูห่ น่ึงคู่ใดในอะตอมเดยี วกันทีม่ เี ลขควันตัมทง้ั ส่ีเหมือนกันทุกประการ หลกั ของเอาฟบาว (Aufbau Principle) การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทลั ทม่ี ีพลังงานตา่ สดุและวา่ งอยู่ก่อนเสมอ เพราะจะทาให้พลังงานรวมท้ังหมดมคี ่าต่าสดุ และอะตอมมคี วามเสถยี รที่สดุ

s-ออร์บทิ ลั

p- ออร์บทิ ลั

d- ออร์บทิ ลั