อะตอม

20000-1301 วทิ ยาศาสตรเ์ พ่อื พัฒนาทักษะชีวติ หนว่ ยท่ี 4 โครงสร้างอะตอม และตารางธาตุ ครูธัญพร พุ่มพวง วิทยาลยั เทคนคิ ลพบุรี

โครงสรา้ งอะตอม และตารางธาตุ

โครงสร้างอะตอม ประวตั คิ วามเป็ นมาของแบบจาลองอะตอม

ในสมยั กรีกโบราณ ประมาณ 400 ปี ก่อนคริสตศักราช ดโิ มคริตุส(Democritus) มคี วามเชื่อ ว่าสารต่างๆประกอบด้วยอนุภาค ขนาดเลก็ ทส่ี ุดซ่ึงไม่สามารถแบ่งแยก ได้ และเรียกอนุภาคทเ่ี ลก็ ทสี่ ุดของ สารว่า “ อะตอม” ซ่ึงมาจากคาว่า อะตอมมอส(atomos) แปลว่าแบ่งแยก ไม่ได้

แบบจาลองอะตอมของดอลตนั ค.ศ.1804 (พ.ศ.2347) จอห์น ดอลตนั ชาวองั กฤษ ได้ต้งั ทฤษฎอี ะตอมเพื่ออธิบาย การรวมตวั ทางเคมขี องสาร บริสุทธ์ิ หรือธาตุ

ทฤษฎอี ะตอมของดอลตนั อะตอมเป็นอนุภาคท่เี ลก็ ท่สี ดุ ของสาร มลี กั ษณะทรง กลมไม่สามารถแบ่งแยกได้ •อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มสี มบตั ิเหมือนกนั แต่จะมสี มบัติแตกต่างไปจากอะตอมของธาตุอ่ืน •อะตอมของธาตุชนิดหน่ึงจะเปลย่ี นไปเป็ น อะตอมของธาตุอกี ชนิดหน่ึงไม่ได้

“อะตอมมลี กั ษณะเป็ นทรงกลม ภายในว่างเปล่า แบ่งแยกไม่ได้ ”

แบบจาลองอะตอมของทอมสนั การทดลองของทอมสัน -+ หลอดรังสี หลอดรังสีแคโทด



แบบจาแลบอบงจอาละอตงออะมตอขมอขงอทง อมสัน “ อะตอมมลี กั ษณะเป็ นทรงกลมประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนซึ่ง มปี ระจไุ ฟฟ้บวก และอเิ ลก็ ตรอนซึ่งมปี ระจุไฟฟ้าลบ กระจายอยู่ ทวั่ ไปอย่างสมา่ เสมอ อะตอมมสี ถานะเป็ นกลางทางไฟฟ้าจะมี จานวนประจบุ วกเท่ากบั จานวนประจลุ บ”

แบบจาลองอะตอมของ J.J. Thomson

แบบจาลองอะตอมของรทั เทอรฟ์ อรด์ ค.ศ. 1919 รัทเทอร์ฟอร์ด ชาวนิวซีแลนด์ ทาการทดลองยงิ อนุภาคแอลฟา ไปยงั แผ่นทองคา

พบน้อย ก พบมากทส่ี ุด ข ข พบน้อย พบน้อย ทสี่ ุด ค ผลการทดลองยงิ อนุภาคแอลฟาไปยงั แผ่นทองคาบางๆ

การทดลองยงิ แผ่นทองคาด้วยอนุภาคแอลฟา คข ก ข

ผลทปี่ รากฏมี 3 ลกั ษณะ คือ 1. อนุภาคแอลฟ่ าส่วนใหญ่ทะลุผ่านแผ่นทองคา เป็ นเส้นตรง ( จุด ก ) 2.อุภาคแอลฟ่ าบางบางคร้ังทะลผุ ่านแผ่นทองคาถูก ผลักเบนออกจากแนวเส้นตรง ( จุด ข ) 3.อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลบั มาทางด้านหน้า ซ่ึง เกดิ ขึน้ น้อยท่สี ุด นานๆคร้ังจงึ จะเกดิ (จุด ค )

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด “อะตอมประกอบด้วยนิวเคลยี ส ทม่ี โี ปรตอนรวมกนั อยู่ตรง กลางนิวเคยี สมขี นาดเลก็ แต่มมี วลมาก อเิ ลก็ ตรอนซ่ึงมปี ระจุ ลบและมมี วลน้อยมากวง่ิ อยู่รอบนิวเคลยี สเป็ นบริเวณกว้าง ”

แบบจาลองอะตอมของนีลสโ์ บว์ นีลส์โบว์ ชาวเดนมาร์ก ศึกษาทดลองเกยี่ วกบั สเปกตรัมของธาตุ และสารประกอบ และ เสนอแบบจาลอง อะตอมขึน้ ใหม่

แบบจาลองอะตอม 765 4 3 2 1 K L M N OP Q ของนีลส์ โบว์ “ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนท่ีรอบนิวเคลียสเป็ นวงคล้ายกับวงโคจรของดาว เคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ในแต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว และ เรี ยกระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ นิวเคลียสที่สุ ดซ่ึ งมีระดับ พลงั งานต่าสุดว่า ระดบั พลงั งาน K และระดบั พลงั งานท่อี ยู่ถดั ออกมาเป็ น L, M, N, O, P และ Q ตามลาดบั ”

แบบจาลองอะตอมของนีลส์ โบร์

n=4 n=3 n=2 n=1 p แรงดงึ ดูดน้อย n แรงดึงดูดมาก

แบบจาลองอะตอมในปัจจุบนั แบบจาลองอะตอมชนิด กล่มุ หมอกอเิ ลก็ ตรอน p,n e

แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก “อะตอมประกอบด้วยนิวเคลยี สซึ่งอยู่ตรงกลาง มี อเิ ลก็ ตรอนเคลื่อนทอี่ ยู่รอบๆ โดยมที ิศทางการเคลื่อนท่ี ไม่แน่นอน ทาให้โอกาสทจ่ี ะพบอเิ ลก็ ตรอนในบริเวณ ต่างๆของอะตอมมไี ด้ไม่เท่ากนั บริเวณทอี่ ยู่ใกล้ นิวเคลยี สจะมโี อกาสพบอเิ ลก็ ตรอนมากกว่าบริเวณทอี่ ยู่ ห่างออกไป ”



อนุภาคมูลฐาน นิวตรอน ( 0 ) อเิ ลก็ ตรอน(-) อนุภาคมูลฐาน โปรตอน (+) 3 ชนิด อะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และ อเิ ลก็ ตรอน

เลขอะตอมและเลขมวล เลขอะตอม( Atomic number)คือตวั เลขที่ แสดงจานวนโปรตอนในอะตอม เลขมวล (Mass number ) คือตัวเลขที่ แสดงผลรวมของโปรตอน กบั นิวตรอน

ตวั อย่าง การหาอนุภาคมูลฐานของอะตอม ฟอสฟอรัส( P) มเี ลขอะตอม = 15 มเี ลขมวล= 31 P มโี ปรตอน = 15 มอี เิ ลก็ ตรอน = 15 มนี ิวตรอน = 31 – 15 = 16

A X สัญลกั ษณ์นิวเคลียร์ Z เลขมวล A X สัญลกั ษณ์ เลขอะตอม Z ธาตุ จากสัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ จะหาจานวนอนุภาคมูลฐานของอะตอมได้

เลขมวล สญั ลกั ษณธ์ าตุ p + n ------ p = e ------ เลขอะตอม

9 Be P =4 4 e= 4 n =5 11 B P =5 5 e= 5 n =6

สัญลกั ษณ์ p e n A 6 6 6 11 11 12 ZX 19 19 20 20 20 20 C12 1 1 0 6 23 Na 11 K39 19 40 Ca 20 1 1H

ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร์ ไอโซโทป( Isotope ) หมายถึงอะตอมของธาตุชนิด เดยี วกนั ทมี่ เี ลขอะตอมเท่ากนั แต่มเี ลขมวลต่างกัน ไอโซโทน( Isotone ) หมายถงึ อะตอมของธาตุต่างชนิด กนั แต่มจี านวนนิวตรอนเท่ากนั ไอโซบาร์( Isobar ) หมายถงึ อะตอมของธาตตุ ่างชนิดกนั ท่ี มเี ลขมวลเท่ากนั แต่เลขอะตอมต่างกัน

สญั ลกั ษณ์ p e n การอา่ นช่ือ เขียน แบบยอ่ A คารบ์ อน-12 คารบ์ อน-13 12C ZX คารบ์ อน-14 13 C 12 C 6 66 14C 6 6 67 13 C 6 14 C 6 68 6

ไอโซโทป( Isotope ) หมายถึงอะตอมของธาตุ ชนิดเดียวกนั ท่มี ีเลขอะตอมเท่ากนั แต่มีเลข มวล ต่างกนั 1 H 2 H 3 H 1 1 1

ไอโซโทน( Isotone ) หมายถงึ อะตอมของ ธาตุต่างชนิดกนั แต่มีจานวนนิวตรอนเท่ากัน 39 K กบั 40 Ca มนี ิวตรอนเท่ากนั คือ 20 19 20 กบั 12 6 C11 B มีนิวตรอน เท่ากนั คือ 6 5

ไอโซบาร์( Isobar ) หมายถึงอะตอมของ ธาตุต่างชนิดกนั ที่มี เลขมวลเท่ากนั แต่เลข อะตอมต่างกนั เช่น 14 C กบั 14 N มเี ลขมวลเท่ากนั คือ 14 6 7 30 P กบั 30 Si มเี ลขมวลเท่ากนั คือ 30 15 14

การอ่านชื่อไอโซโทป ไอโซโทปของ H มี 3 ไอโซโทป และมชี ื่อเรียกเฉพาะ 1 H เรียกว่า โปรเตยี ม 1 2 H เรียกว่า ดวิ ทเี รียม 1 H3 เรียกว่า ตริเทยี ม 1

สาหรับธาตุอื่นๆให้เรียกช่ือธาตุก่อนแล้วตามด้วยเลขมวล ตัวอย่างเช่นธาตุคาร์บอน ( C ) มี 3 ไอโซโทป คือ 12 C อ่านว่า คาร์บอน – 12 6 13 C อ่านว่า คาร์บอน – 13 6 14 C อ่านว่า คาร์บอน – 14 6

นักเรียนทราบหรือไม่ว่า ไอโซโทปนาไปใช้ ประโยชน์อย่างไร

คาถาม การค้นพบซากดกึ ดาบรรพ์ ทราบได้อย่างไรว่ามอี ายุ นับล้านปี คาตอบ ใช้การวเิ คราะห์การสลายตัว ของ C- 14 ทมี่ อี ยู่ใน ซากดกึ ดาบรรพ์

14 C หรือ คาร์บอน – 14 เป็ นธาตกุ มั มนั ตรังสี ใช้หาอายขุ องวตั ถุ 6 โบราณ และตดิ ตามปฎกิ ริ ิยา การสังเคราะห์แสงของพืช 60 Co หรือโคบอลต์ – 60 เป็ นธาตกุ มั มนั ตรังสี ใช้เป็ น 17 แหล่งกาเนิดรังสีแกมมา ใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง I I131 หรือไอโอดนี - 131 เป็ นธาตุกมั มนั ตรังสี ใช้ในการตรวจ อาการผดิ ปกตขิ องต่อมไทรอยด์ 53

การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอน

การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอน 765 4 3 2 1 K L M N OP Q จานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด ในแต่ละระดับพลงั งานหา ได้จากสูตร 2n2 n = ลาดบั ทข่ี องระดบั พลงั งานที่มี อเิ ลก็ ตรอนอยู่

ช้ันที่ 1 มจี านวนจานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด = 212 = 2 ช้ันที่ 2 มจี านวนจานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด = 222 = 8 ช้ันที่ 3 มจี านวนจานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด = 232 = 18 ช้ันท่ี 4 มจี านวนจานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด = 242 = 32 ช้ันท่ี 5 มจี านวนจานวนอเิ ลก็ ตรอนสูงสุด = 252 = 50

การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนตามสูตร 2 8 18 32

หลกั การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลงั งาน 1.บรรจุอเิ ลก็ ตรอนในแต่ละระดบั พลงั งานให้เตม็ ตามสูตรก่อน 2.อเิ ลก็ ตรอนวงนอกมไี ด้ไม่เกนิ 8 ตัว อเิ ลก็ ตรอนวงนอกสุดเรียกว่า เวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน

ตัวอย่างการจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอน เลขอะตอม 11 = 2,8,1 เลขอะตอม 20 = 2,8 ,8,2 เลขอะตอม 32 = 2,8,18,4 เลขอะตอม 53 = 2,8,18,18,7

23 Na : 2 , 8 , 1 11 11p 12n

40 Ca : 2 , 8 , 8 , 2 20 20p 20n



Au