ใบความรู้ โครงสร้างอะตอม

ใบความรู้ (Information Sheet) ชุดท่ี 1 เรื่องแบบจาลองอะตอมโครงสร้างอะตอมความหมายของอะตอม อะตอม เป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่พบไดใ้ นสิ่งของทุกๆ อยา่ งรอบตวั อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาค 3 ชนิดคือ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอนอะตอมเป็ นองค์ประกอบพ้ืนฐานทางเคมีที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิกิริยาเคมีโดยโปรตอนและนิวตรอนอยใู่ นนิวเคลียสของอะตอม ส่วนอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กและมีมวลนอ้ ยมากจะเคล่ือนที่อยรู่ อบๆ นิวเคลียสของอะตอมอะตอมและอนุภาคมลู ฐานของอะตอม แบบจาลองอะตอมแบบจาลองอะตอมของจอร์น ดอลตัน เ ส น อ ท ฤ ษ ฎี อ ะ ต อ ม เ พ่ื อ ใ ช้อ ธิ บ า ย เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสาร ก่อนและหลังทาปฏิกิริ ยา รวมท้ัง อตั ราส่วนโดยมวลของธาตุที่รวมกนั เป็นสารประกอบ ซ่ึงสรุปไดด้ งั น้ี อ. นฤมล บญุ สง่

 ธาตุประกอบดว้ ยอนุภาคเล็กๆหลายอนุภาคเรียกอนุภาคเหล่าน้ีวา่ “อะตอม” ซ่ึงแบง่ แยกและทาให้สูญหายไม่ได้ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีสมบตั ิเหมือนกนั แต่จะมีสมบตั ิ แตกต่างจากอะตอมของธาตุอ่ืน สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกวา่ หน่ึงชนิดทาปฏิกิริยา เคมีกนั ในอตั ราส่วนที่เป็นเลข ลงตวั นอ้ ยๆลกั ษณะแบบจาลองอะตอมของดอลตนั จอห์น ดอลตนั ชาวองั กฤษ เสนอทฤษฎอี ะตอมของดอลตนั - อะตอมเป็ นอนุภาคท่ีเลก็ ที่สุด แบ่งแยกอีกไม่ได้ - อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีสมบตั ิเหมือนกนั - อะตอมตอ้ งเกิดจากสารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุต้งั แต่ 2 ชนิด ข้ึนไปมารวมตวั กนั ทางเคมี ทฤษฎีอะตอมของดอลตนั ใชอ้ ธิบายลกั ษณะและสมบตั ิของอะตอมได้ เพียงระดบั หน่ึง แต่ต่อมานกั วิทยาศาสตร์คน้ พบขอ้ มูลบางประการที่ไม่ สอดคลอ้ งกบั ทฤษฎีอะตอมของ ดอลตนั เช่น พบวา่ อะตอมของธาตุชนิด เดียวกนั อาจมีมวลแตกต่างกนั ได้ แบบจาลองอะตอมของทอมสัน ไดท้ าการศึกษาและทดลอง เก่ียวกบั การนาไฟฟ้ าของ กา๊ ซโดยใชห้ ลอดรังสี แคโทด อ. นฤมล บญุ สง่

หลอดรังสีแคโทด เป็ นเคร่ืองที่ใช่ทดลองเก่ียวกบั การนาไฟฟ้ าโดยหลอดรังสีแคโทดจะมีความดนั ต่ามาก และ ความต่างศกั ยส์ ูงมาก วลิ เลียม ครูกส์ไดส้ ร้างหลอดรังสีแคโทดข้ึนมาโดยใชแ้ ผน่ โลหะ 2 แผน่ เป็ นข้วั ไฟฟ้ า โดยตอ่ ข้วั ไฟฟ้ าลบกบั ข้วั ลบของเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ าเรียกวา่ แคโทด และต่อข้วั ไฟฟ้ าบวกเขา้ กบั ข้วั บวกของ เครื่องกาเนิดไฟฟ้ าเรียกวา่ แอโนด การค้นพบอเิ ล็กตรอน ปรากฎวา่ รังสีน้ีจะเบี่ยงเบนเขา้ หาข้วั บวก แสดงวา่ รังสีน้ีตอ้ งเป็ นประจุลบ แต่ไม่ ทราบวา่ เกิดจากก๊าซในหลอดรังสีแคโทด หรือเกิดจากข้วั ไฟฟ้ าทอมสนั จึงทาการทดลองเก่ียวกบั การนาไฟฟ้ า ของกา๊ ซในหลอดรังสีแคโทด พบวา่ ไม่วา่ จะใชก้ ๊าซใดบรรจุในหลอดหรือใชโ้ ลหะใดเป็ นแคโทด จะไดผ้ ล การทดลองเหมือนเดิม จึงสรุปได้ว่า อะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็ นองค์ประกอบ เรียกว่า \"อิเลก็ ตรอน\"สรุปแบบจาลองของทอมสัน จากผลการทดลอง ท้งั ของทอมสนั และโกลดส์ ไตน์ ทาใหท้ อมสนั ไดข้ อ้ มลู เก่ียวกบั อะตอมมากข้ึน จึงไดเ้ สนอ แบบจาลองอะตอม ดงั น้ี อะตอมมีลกั ษณะเป็ นทรงกลมประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนท่ีมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวกและ อนุภาคอิเลก็ ตรอนที่มีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ กระจดั กระจายอยา่ งสม่าเสมอในอะตอมอะตอมที่มีสภาพเป็ นกลางทาง ไฟฟ้ าจะมีจานวนประจบุ วกเทา่ กบั จานวนประจลุ บ อ. นฤมล บญุ สง่

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ ทาการทดลอง โดยการยงิ อนุภาค แอลฟาไปยงั แผน่ ทองผลการทดลอง สรุปไดด้ งั น้ี • จุด X เป็ นจดุ ท่ีอนุภาคแอลฟาผา่ นไปยงั ฉากในแนวเสน้ ตรง แสดงวา่ ภายในอะตอมน่าจะมีพ้นื ที่วา่ งเป็ น จานวนมาก เพราะ อนุภาคแอลฟาส่วนใหญท่ ะลุผา่ นแผนทองคาเป็ นแนวเสน้ ตรง • จุด Y อนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนเลก็ นอ้ ย แสดงวา่ ภายในอะตอมควรมีอนุภาคบางอยา่ งรวมกนั เป็ นกลุม่ กอ้ น ขนาดเลก็ มีมวลมากพอท่ีทาใหอ้ นุภาคแอลฟาวง่ิ ไปเฉียดแลว้ เบี่ยงเบน• จุด Z อนุภาคแอลฟาสะทอ้ นกลบั แสดงวา่ ในอะตอมจะมีอนุภาคบางอยา่ งท่ีเป็ นกลมุ่ กอ้ น มีทวลมากพอท่ีทา ใหอ้ นุภาคแอลฟาสะทอ้ นกลบั อ. นฤมล บญุ สง่

\ สาเหตทุ ค่ี ้นพบนิวตรอน 1. เนื่อจากมวลของอะตอมต่าง มกั เป็ น 2 เท่า หรือมากกวา่ 2 เท่าของมวลโปรตรอนรวมรัทเทอร์ฟอร์ดสนั นิษฐานวา่ น่าจะมีอนุภาคอีกชนิดหน่ึงอยใู่ นนิวเคลียส และอนุภาคน้ีตอ้ งมีมวลใกลเ้ คียงกนั กบั มวลของโปรตรอนมาก และตอ้ ง เป็ นกลางทางไฟฟ้ า 2. ทอมสันศึกษาหามวลของอนุภาคบวกของ Ne ปรากฎวา่ อนุภาคบวกน้ีมีมวล 2 เท่า ผลการทดลองน้ีสนบั สนุนวา่ จะตอ้ งมีอนุภาคอีกชนิดหน่ึงอยใู่ นนิวเคลียสเชดวกิ ไดย้ งิ อนุภาคแอลฟาไปยงั Be ปรากฎวา่ ไดอ้ นุภาคชนิดน่ึงออกมาซ่ึง มีมวลใกลเ้ คียงกบั มวลของโปรตรอนและไม่มีประจุไฟฟ้ า เรียกอนุภาคน้ีวา่ \"นิวตรอน\" สรุปแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมประกอบดว้ ยนิวเคลียสท่ีมีโปรตอนรวมกนั อยตู่ รงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเลก็ แตม่ ีมวลมากและมี ประจุเป็ นบวก ส่วนอิเลก็ ตรอนซ่ึงมีประจุเป็ นลบ และมีมวลนอ้ ยมาก จะวง่ิ อยรู่ อบนิวเคลียสเป็ นบริเวณ กวา้ ง แบบจาลองอะตอมของบอห์รนีลส์ บอห์ร ( Neils Bohr 1885 - 1962 : Denmark ) จากความรู้เรื่องสเปกตรัม นีลส์ บอห์ร ไดเ้ สนอแบบจาลองข้ึนมาใหม่โดยปรับปรุงแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด เพื่อให้เห็นลกั ษณะของอิเล็กตรอนท่ีอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส เป็ นวงคลา้ ยกบั วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ดงั รูป อ. นฤมล บญุ สง่

สรุปแบบจาลองอะตอมของบอห์ร 1. อิเลก็ ตรอนจะอยเู่ ป็ นช้นั ๆ แตล่ ะช้นั เรียกวา่ “ ระดบั พลงั งาน ” 2. แตล่ ะระดบั พลงั งานจะมีอิเลก็ ตรอนบรรจุไดด้ งั น้ี จานวนอิเลก็ ตรอน = 2n2 3. อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดบั พลงั งานนอกสุดเรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน ( Valence electron ) จะเป็ น อิเลก็ ตรอนทีเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้ 4. อิเลก็ ตรอนที่อยใู่ นระดบั พลงั งานวงใน อยใู่ กลน้ ิวเคลียสจะเสถียรมาก เพราะประจุบวกจากนิวเคลียส ดึงดูด เอาไวอ้ ยา่ งดี ส่วนอิเลก็ ตรอนระดบั พลงั งานวงนอกจะไม่เสถียรเพราะนิวเคลียสส่งแรงไปดึงดูดไดน้ อ้ ย มาก จึงทาใหอ้ ิเลก็ ตรอนเหล่าน้ีหลดุ ออกจากอะตอมไดง้ ่าย 5. ระดบั พลงั งานวงในจะอยหู่ ่างกนั มาก ส่วนระดบั พลงั งานวงนอกจะอยชู่ ิดกนั มาก 6. การเปล่ียนระดบั พลงั งานของอิเล็กตรอน ไม่จาเป็ นตอ้ งเปลี่ยนในระดบั ถดั กนั อาจเปลี่ยนขา้ มระดบั พลงั งานก็ได้ แบบจาลองอะตอมแบบกล่มุ หมอก แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก แบบจาลองอะตอมของโบร์ ใชอ้ ธิบายเก่ียวกบั เสน้ สเปกตรัมของ ธาตุไฮโดรเจนไดด้ ี แต่ไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของอะตอมท่ีมีหลายอิเล็กตรอนได้ จึงไดม้ ี การศึกษาเพ่ิมเติม โดยใช้ความรู้ทางกลศาสตร์ควนั ตมั สร้างสมการเพ่ือคานวณหาโอกาสที่จะพบ อิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานต่างๆ จึงสามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของธาตุไดถ้ ูกตอ้ งกวา่ อะตอมของ โบร์ที่มา: http://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7121-atomic-mo อ. นฤมล บญุ สง่

ใบงานท่ี 1 เร่ืองแบบจาลองอะตอมคาชี้แจง 1. ใหน้ กั เรียนศึกษาขอ้ มูลจากใบความรู้ ชุดที่ 1 เร่ืองแบบจาลองอะตอม ท่ีเผยแพร่ทาง Facebook: Kru NAN 2. สรุปใจความสาคญั ท่ีได้ จดั ทาแผนผงั ความคิด (Mind Map) ตามความเขา้ ใจ พร้อมระบายสีให้ สวยงาม อ. นฤมล บญุ สง่

ตวั อย่าง การเขียนผงั ความคดิ อ. นฤมล บญุ สง่