หน่วยการเรียนรู้ที่ 6 โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ

1. อะตอมและโครงสรา้ งของอะตอม 1 2. การพฒั นาแบบจาลองอะตอม 3. สัญลักษณน์ ิวเคลยี ร์ 4. ตารางธาตุ 5. สมบตั ิของธาตใุ นตารางธาตุ

1. อะตอมและโครงสร้างของอะตอม - อดตี นักวิทยาศาสตร์พยายามคน้ คว้าลักษณะ 2 โครงสร้างและองค์ประกอบของสสาร - ชาวกรกี โบราณเชอื่ วา่ สสารท้ังหมดประกอบด้วย อนภุ าคขนาดเล็กๆ เรยี กว่า อะตอม - ต่อมา จอห์น ดอลตนั นักวิทยาศาสตรช์ าวองั กฤษ เสนอ ทฤษฎีอะตอม - สสารประกอบด้วย อะตอม ซึ่งเป็นหนว่ ยย่อยทสี่ ดุ อะตอมจะไม่อยู่ลาพังแตจ่ ะอยู่รวมกบั อะตอมอ่ืน อยา่ งมรี ะบบ

1. อะตอมและโครงสร้างของอะตอม ปจั จุบนั พบวา่ อะตอม ไมใ่ ช่ หน่วยยอ่ ยที่สุด อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคอกี 3 อนุภาค 1. โปรตรอน (p) - เปน็ อนุภาคมีประจไุ ฟฟา้ + - เป็นส่วนประกอบของนวิ เคลยี สของธาตุทุกชนิด - มีมวลประมาณ 1,837 เท่าของอิเลก็ ตรอน 2. นิวตรอน (n) - เปน็ อนุภาคทีเ่ ป็นกลางทางไฟฟ้า - มอี ยูใ่ นนวิ เคลยี สของธาตุทกุ ชนิด - มีมวลใกลเ้ คยี งกบั มวลของโปรตรอน ประมาณ 1,839 เท่า ของอิเล็กตรอน - เปน็ อนภุ าคมปี ระจุไฟฟ้า - 3. อเิ ล็กตรอน (e) - โครจรรอบๆ นวิ เคลยี ส - หนักประมาณ หน่งึ ในสองพัน ของน้าหนักนิวเคลียสของ 3 ธาตุไฮโดรเจน

2. การพฒั นาแบบจาลองอะตอม นักวทิ ยาศาสตรศ์ ึกษาโครงสร้าง อะตอมจากการรวบรวมทฤษฎี แนวคดิ หรอื ทาการทดลอง เสนอ แบบจาลอลอะตอม (สอดคล้องกบั ทฤษฎี แนวคดิ หรอื การทดลอง) 4

2. การพัฒนาแบบจาลองอะตอม BORN อะตอมเป็นอนุภาคท่ีมี 6 กนั ยายน 1766 ขนาดเล็กมาก DIED (ทรงกลม) ไม่มีอนุภาค 27 กรกฎาคม 1844 อื่นและไม่สามารถ แบง่ แยกได้ JOHN DOLTON MODEL ทรงกลม 5

2. การพฒั นาแบบจาลองอะตอม BORN MODEL อะตอมเป็นรูปทรงกลม 18 ธนั วาคม 1856 ประกอบดว้ ยเน้ืออะตอมมี ประจไุ ฟฟา้ เปน็ + และมี DIED อเิ ล็กตรอนท่ีมปี ระจุไฟฟ้า 30 สงิ หาคม 1940 เปน็ - โดยประจทุ งั้ สองจะ เท่ากนั จึงเปน็ กลาทางไฟฟา้ SIR JOSEPH JOHN THOMSON ประจบุ วกกบั ประจลุ บ 6

2. การพฒั นาแบบจาลองอะตอม BORN อะตอมประกอบด้วยโปรตรอน 30 สงิ หาคม 1871 มีประจไุ ฟฟา้ บวกทร่ี วมกนั อยู่ DIED ตรงกลางอย่างหนาแนน่ 19 ตุลาคม 1937 เรียกวา่ “นิวเคลยี ส” ส่วน อิเลก็ ตรอนมีประจไุ ฟฟ้าลบ LORD ERNEST RUTHERFORD เคลือ่ นท่ีอย่อู ยา่ งกระจายรอบๆ นวิ เคลียส MODEL นิวเคลียส 7

2. การพฒั นาแบบจาลองอะตอม BORN MODEL อะตอมเปน็ ทรงกลม 7 ตลุ าคม 1885 ประกอบดว้ ยโปรตรอนและ นวิ ตรอนรวมกนั อยู่ตรงกลาง DIED เป็นนวิ เคลียสมีอิเลก็ ตรอน เคลอ่ื นท่ีรอบนวิ เคลียสเป็น 18 พฤศจิกายน 1962 ชน้ั ๆ ตามระดบั พลงั งาน NIELS BOHR ระดับชน้ั พลังงาน 8

2. การพัฒนาแบบจาลองอะตอม BORN MODEL อเิ ลก็ ตรอนในแต่ละระดับ 12 สิงหาคม 1887 พลังงานเคลือ่ นทีอ่ ยา่ ง รวดเรว็ ตลอดเวลา จงึ ไม่ DIED สามารถบอกตาแหนง่ ที่ แนน่ อนได้ บอกไดเ้ พยี ง 4 มกราคม 1961 โอกาสท่พี บอเิ ล็กตรอน ERWIN SCHROINGER เทา่ นั้น กลมุ่ หมอกอเิ ลก็ ตรอน 9

2. การพัฒนาแบบจาลองอะตอม แบบจาลองอะตอมแบบกลมุ่ หมอก (แบบจาลองอะตอมในปจั จบุ นั ) - การเคลอื่ นท่ีของอเิ ลก็ ตรอนรอบนวิ เคลียสจะเคลอื่ นทใ่ี น 10 ลักษณะเป็นชนั้ ๆ แตล่ ะช้นั มรี ะดบั พลงั งานแตกตา่ งกัน เรยี กว่า ระดบั พลังงาน (Energy Level หรอื Shell) - แต่ละระดบั พลังงานจะมีจานวนอเิ ล็กตรอนสูงสุดไม่เทา่ กนั - ถ้าอิเลก็ ตรอนแตล่ ะระดับเปน็ ไปตามเง่ือนไขอะตอมจะเสถยี ร - แต่บางคร้ังอิเลก็ ตรอนระดบั พลังงานไม่ครบตามเงอ่ื นไข ซ่ึง จะเกดิ ระดับพลงั งานนอกสดุ เรยี กว่า เวเลนซ์เชลล์ (Valence Shell) เรียกจานวนอิเล็กตรอนระดับพลังงานนอก สดุ เรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน (Valence Electron)

2. การพัฒนาแบบจาลองอะตอม  เวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนทีม่ ีเวเลนซอ์ ิเล็กตรอนเทา่ กันจะมีสมบัติ 11 คลา้ ยคลงึ กัน  โดยทั่วไปอะตอมจะพยายามปรับตวั ให้เสถียร โดยทาให้ อิเลก็ ตรอนทรี่ ะดบั พลังงานนอกสุด มีจานวนเท่ากบั 8 อนุภาค เรียกว่า กฎออกเตต

3. สญั ลักษณ์นวิ เคลียร์ ตวั อักษร จะแสดงสัญลกั ษณ์ของธาตุ เลขเชงิ อะตอม (Atomic Number) แสดงจานวน 12 โปรตรอนท่มี อี ย่ใู นนวิ เคลียสของธาตุ 1 อะตอม อะตอมท่ีเป็นกลางโปรตรอนเทา่ กบั อเิ ลก็ ตรอน เลขมวล (Mass Number) แสดงผลบวกของ โปรตรอนและจานวนนิวตรอนในนิวเคลยี สของ อะตอมหนง่ึ ๆ

3. สญั ลักษณ์นวิ เคลียร์ จานวนโปรตรอน = 6 13 จานวนอเิ ลก็ ตรอน = 6 จานวนนวิ ตรอน = (12-6) = 6 จานวนโปรตรอน = 7 จานวนอิเล็กตรอน = 7 จานวนนวิ ตรอน = (14-7) = 7

4. ตารางธาตุ คือ ตารางทร่ี วบรวมธาตตุ า่ งๆ เข้าเป็น หมวดหมตู่ ามสมบัตทิ ่ีเหมือนกนั ไว้เป็นกล่มุ เดยี วกนั ตารางธาตุทน่ี ิยมใช้ในปัจจบุ ันไดป้ รบั ปรงุ มา จากตารางธาตขุ อง เมนเดเลเยฟ โดยเรียงธาตุตามลาดบั ของเลขอะตอมจาก 14ซา้ ยไปขวา และจัดธาตอุ อกเป็นหม่แู ละคาบ

4. ตารางธาตุ 4.1 หมู่ (Group) หมายถงึ ธาตุทีอ่ ยู่ในแนวต้งั 15 ของตารางธาตุ มี 18 แถว แบง่ เป็น 2 กลมุ่ ธาตกุ ลุ่ม A (Representative Element) มี 8 หมู่ คือ หมู่ IA ถึง หมู่ VIIIA ประกอบด้วย ธาตุโลหะ ธาตอุ โลหะ และธาตุก่ึงโลหะ ธาตกุ ลมุ่ B (Transition Element) มี 8 หมู่ คอื หมู่ IB ถึง หมู่ VIIIB ธาตุในกลมุ่ B ทงั้ หมดเรยี กวา่ ธาตุแทรนซชิ ่นั ธาตมุ ีสมบัตเิ ป็น โลหะทง้ั หมด

4. ตารางธาตุ 16 4.2 คาบ (Period) หมายถงึ ธาตทุ อี่ ยู่ใน แนวนอนของตารางธาตุ มที ัง้ หมด 7 แถว (จดั เรยี งธาตตุ ามลาดบั เลขอะตอม) คาบที่ 1 มี 2 ธาตุ H ถงึ He คาบที่ 2 มี 8 ธาตุ Li ถงึ Ne คาบที่ 3 มี 8 ธาตุ Na ถึง Ar คาบท่ี 4 มี 18 ธาตุ K ถงึ Kr คาบที่ 5 มี 18 ธาตุ Rb ถงึ Xe

4. ตารางธาตุ 17 คาบที่ 6 มี 32 แบง่ ออกเปน็ 2 กลมุ่  กลมุ่ ที่ 1 มี 18 ธาตุ Cs ถึง Rn  กลุ่มท่ี 2 มี 14 ธาตุ Ce ถงึ Lu เรยี กว่า กล่มุ แลนทาไนด์ คาบที่ 7 มี 32 แบง่ ออกเป็น 2 กลุ่ม  กลุม่ ท่ี 1 เรมิ่ ตัง้ แต่ Fr ถึง Cn และยงั อยใู่ นการค้นพบธาตใุ หม่  กลุ่มที่ 2 มี 14 ธาตุ Th ถึง Lr เรียกวา่ กล่มุ แอกทิไนด์

5. สมบตั ิของธาตใุ นตารางธาตุ 1. การจดั เรยี งอเิ ล็กตรอนของธาตุ - จานวนระดบั พลังงานของอเิ ลก็ ตรอนใน อะตอมของธาตุจะบอกใหท้ ราบว่าธาตนุ น้ั อยู่ คาบ ใดในตารางธาตุ - จานวนอเิ ล็กตรอนในระดบั พลังงานนอกสุด ของอะตอมจะบอกให้ทราบวา่ ธาตนุ นั้ อยูใ่ น หมู่ ใดในตารางธาตุ 18

5. สมบตั ิของธาตใุ นตารางธาตุ 2. สถานะของธาตุ - ธาตใุ นตารางธาตุมที งั้ ของแข็ง ของเหลว และแกส๊ - ธาตุสว่ นใหญม่ สี ถานะเปน็ ของแขง็ - ธาตุหมู่ VIIA มีทงั้ 3 สถานะ - ธาตุหมู่ VIIIA เรยี กวา่ แกส็ เฉ่อื ยหรอื แก๊สมีตระกลู มสี ถานะเป็น แก๊สทกุ ธาตุ 19

5. สมบตั ขิ องธาตใุ นตารางธาตุ 3. ความเปน็ โลหะและอโลหะของธาตุ - ธาตทุ ม่ี ีสมบัติเป็นโลหะส่วนใหญ่มี เวเลนซ์ อิเลก็ ตรอน เทา่ กบั 1-3 เชน่ ธาตหุ มู่ IA – IIIA รวมทัง้ กลุ่มธาตุแทรนซชิ ัน - ธาตุทมี่ สี มบตั ิเป็นอโลหะสว่ นใหญ่มี เวเลนซ์ อิเลก็ ตรอน เทา่ กับ 4-8 เช่น ธาตุหมู่ IVA – VIIIA รวมทง้ั กลมุ่ ธาตแุ ทรนซชิ นั 20

5. สมบตั ขิ องธาตใุ นตารางธาตุ 4. การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี การที่อะตอมของธาตุเกดิ การสร้างพนั ธะทางเคมีตอ่ กัน เกิดเป็นสาร 21 ใหม่ทม่ี ีสมบตั ิแตกตา่ งไปจากเดิม ธาตหุ มู่ IA เป็นโลหะ ไวตอ่ การเกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมมี ากกว่า ธาตุหมู่ IIA เป็นโลหะ และธาตหุ มู่ IIA เป็นโลหะตอ่ การเกิดปฏกิ ิริยาเคมมี ากกว่า ธาตหุ มู่ IIIA ธาตุหมู่ VIIA เปน็ อโลหะ ไวต่อการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมีมากกว่า ธาตุหมู่ VIA หมู่ VA และหมู่ IVA ตามลาดบั ธาตหุ มู่ VIIIA ไมไ่ วตอ่ การเกิดปฏิกิริยาเคมี เนือ่ งจากโครงสรา้ งของอะตอมมีการ จดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนท่ีเสถยี ร

21