chapter 2 part 3 การจัดเรียงอิเล็กตรอน

1 แบบจำลองอะตอม 2 อนุภำคในอะตอมและไอโซโทป 3 กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม 4 ตำรำงธำตุและสมบัติของธำตุหมู่หลัก บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 ทฤษฎีอะตอมแบบกลุ่มหมอก บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ จดุ หนงึ่ จุดคอื บริเวณทม่ี โี อกำสพบอเิ ลก็ ตรอน จำกแบบจำลองจงึ สำมำรถสรุปได้วำ่ บริเวณใกลน้ ิวเคลยี สซึง่ มีกลุม่ หมอกทบึ จะมีโอกำสพบอเิ ลก็ ตรอนได้มำกกวำ่ บริเวณที่หำ่ งออกมำ จำกนิวเคลยี สซ่งึ มีกลุม่ หมอกจำง สำมำรถอธบิ ำยได้ดงั น้ี.. 1. อะตอมมนี ิวเคลียสเปน็ แกนกลำง ประกอบไปด้วยโปรตอน และนวิ ตรอน *2. e- เคลื่อนทอ่ี ยรู่ อบนิวเคลียสเป็นชน้ั ๆ เรียกวำ่ ระดบั พลงั งำน (energy level) หรอื เชลล์ (shell) มไี ด้หลำยระดับพลังงำนนับถดั จำกนวิ เคลยี สออกไป คอื กำหนดระดบั พลงั งำนหลกั ใหเ้ ปน็ n ซึ่ง n เป็นจ้ำนวนเต็มคอื 1, 2, ....6, 7 หรอื K, L, M, N, O, P, Q,

Part 3 ทฤษฎีอะตอมแบบกลุ่มหมอก 3. อิเลก็ ตรอนทอ่ี ยใู่ กลน้ วิ เคลยี ส คือ ระดับพลงั งำนท่ี 1 หรือ n = 1 จะเป็น ระดับพลงั งำนตำ่ สุด หมำยควำมว่ำ จะตอ้ งใช้พลังงำนมำก ทีส่ ดุ ทจี่ ะดงึ เอำอิเลก็ ตรอนนั้นออกจำกอะตอมได้ 4. อเิ ลก็ ตรอนชน้ั นอกสดุ มีพลังงำนสงู สุด เรียกวำ่ เวเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอน (valence electron) จำนวนอเิ ล็กตรอนทจี่ ะมีไดใ้ นแต่ละระดบั พลังงำนหลกั ต้องเทำ่ กบั หรือ ไม่เกนิ 2n2 และจำนวนอิเล็กตรอนในระดบั นอกสดุ จะตอ้ งไมเ่ กนิ 8 บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 จำนวนอิเล็กตรอนท่ีมีได้สูงสุดในแต่ละระดับพลังงำน = 2n 2 ปจั จุบนั จำนวน ลำดับที่ของ อักษรท่ีใชแ้ ทน จำนวนระดบั พลังงำนยอ่ ย จำนวนอเิ ลก็ ตรอน = 2(1)2 อิเล็กตรอนในระดับ ระดับพลังงำน (n) ที่มไี ดส้ ูงสุด = 2(2)2 พลังงำนที่ 5 มพี ียง K s = 2(3)2 1 L sp 2 = 2(4)2 32 อิเล็กตรอน 2 M sp d 8 = 2(5)2 3 N sp d f 18 = 2(6)2 4 O sp d f 32 = 2(7)2 5 P spd 50 6 Q sp 72 7 98 หมำยเหตุ : Sharp (s), Principle (p), Diffuse (d), Fundamental (f) บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

สำมำรถสรปุ ได้วำ่ ระดบั พลงั งำนหลกั ที่ 1 (n=1) มี 1 ระดบั พลงั งำนย่อยคือ s ระดบั พลงั งำนหลกั ท่ี 2 (n=2) มี 2 ระดบั พลังงำนย่อยคอื s , p ระดบั พลงั งำนหลกั ที่ 3 (n=3) มี 3 ระดบั พลงั งำนย่อยคือ s , p , d ระดับพลงั งำนหลกั ท่ี 4 (n=4) มี 4 ระดับพลงั งำนย่อยคอื s , p , d , f บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 ระดับพลังงำนย่อย = แทนออรบ์ ทิ ลั ; 1 บ้ำนเก็บ e- ได้สองตัว = กำรบรรจุอเิ ล็กตรอนตอ้ งมีทศิ กำรหมุนตรงข้ำมกัน บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

สำมำรถสรปุ ไดว้ ่ำ ระดับพลงั งำนยอ่ ย s มี 1 ออรบ์ ทิ ัล บรรจุอิเลก็ ตรอนได้ ไม่เกนิ 2 อเิ ลก็ ตรอน ระดับพลงั งำนยอ่ ย p มี 3 ออร์บิทัล บรรจอุ เิ ล็กตรอนได้ ไมเ่ กนิ 6 อิเลก็ ตรอน ระดับพลงั งำนยอ่ ย d มี 5 ออรบ์ ทิ ัล บรรจุอิเลก็ ตรอนได้ ไมเ่ กนิ 10 อเิ ล็กตรอน ระดับพลงั งำนยอ่ ย f มี 7 ออร์บทิ ัล บรรจุอิเลก็ ตรอนได้ ไมเ่ กนิ 14 อิเลก็ ตรอน บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย (subshell) ในระดบั พลังงำนหลกั (shell) จะมี ระดับพลังงำนย่อย (subshell) ดงั น้ี n =1 1s2 1s2 จำนวน e- ทม่ี ีได้มำกท่ีสุด n =2 2s2 2p6 ระดบั พลงั งำนย่อย (subshell) n = 3 3s2 3p6 3d10 ระดับพลงั งำนหลกั (shell) n = 4 4s2 4p6 4d10 4f14 n = 5 5s2 5p6 5d10 5f14 กำรจดั เรียง e- จะเรยี งจำก n = 6 6s2 6p6 6d10 บนลงลำ่ ง โดยเรียงจำก n = 7 7s2 7p6 หำงลกู ศรไปหำหวั ลูกศรเสมอ บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 2. วิธีกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนหลัก (shell) (กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนอย่ำงง่ำย ) Start : ใช้จำนวนอเิ ล็กตรอน จำกเลขอะตอม มำจัดเรียง ระดบั จำนวน Step 2 : ตอ้ งจดั อิเล็กตรอนเข้ำไปในระดับพลังงำนที่ n = 1 ให้เต็มกอ่ น พลงั งำน อิเล็กตรอน ( n ) ท่ีมไี ด้สูงสดุ จำกนั้นไป n = 2, n = 3 ไปตำมลำดบั Step 3 : จำนวนอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำน วงนอกสุดมไี ด้ ไม่เกนิ 8 12 28 อิเล็กตรอนและถดั เขำมำมีได้ไม่เกิน 18 และเรียก อเิ ลก็ ตรอนทอี่ ยู่ 3 18 ชัน้ นอกสดุ นว้ี ่ำ เวเลนซ์อิเลก็ ตรอน (หม)ู่ 4 32 5 32 กำรจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนมีควำมสมั พันธก์ บั ตำแหนง่ ของธำตใุ นตำรำงธำตุโดย จำนวนเวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอน = บอกหมู่ สว่ นจำนวนระดบั พลงั งำน = บอกคำบของธำตุ บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

ตวั อยำ่ ง จงจดั เรียงอิเลก็ ตรอน แลว้ บอกหมู่ และคำบของอนุภำคต่อไปนี้ *หลกั กำรทำ : เรำสำมำรถ วำงตวั เลข ซ้ำได้ 1 ครั้ง แลว้ ตำมด้วยเศษทีเ่ หลือ* อนุภำค จัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน (2, 8, 18, 32) หมู่ คำบ 6C 12Mg 17Cl 19K 31Ga 50Sn 84Po บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

เฉลย จงจดั เรียงอเิ ล็กตรอน แล้วบอกหมู่ และคำบของอนภุ ำคตอ่ ไปน้ี หมู่ คำบ อนภุ ำค จัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน (2, 8, 18, 32) บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ 6C 12Mg 17Cl 19K 31Ga 50Sn 84Po

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่ อย ห ลั ก ข อ ง เ อ ำ ฟ บ ำ ว (Aufbau Principle) กำรบรรจอุ ิเลก็ ตรอนต้องบรรจใุ นออรบ์ ทิ ลั ทม่ี ีพลงั งำนตำ่ สดุ และวำ่ งอยกู่ อ่ นเสมอ เพรำะจะทำให้พลงั งำนรวมท้งั หมดมีคำ่ ตำ่ สุดและอะตอมมีควำมเสถียรทส่ี ดุ ดังแผนภำพลูกศรตอ่ ไปน้ี บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย กำรบรรจอุ ิเลก็ ตรอนในออรบ์ ทิ ัล มลี ำดับเป็นดงั นี้ 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p …… บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย ท่ี เ กี่ ย ว ข้ อ ง กั บ ค ว ำ ม เ ส ถี ย ร ตวั อย่ำง 1 29Cu มีกำรจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนในระดับพลงั งำนย่อย ดงั นี้ กรณีพเิ ศษ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 ต้องเป็น 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 ห ลั ก ข อ ง เ อ ำ ฟ บ ำ ว ต้องบรรจุในระดับพลงั งำนต่ำสดุ ให้เตม็ ก่อน (Aufbau Principle) ต้องบรรจุ n = 3 ให้เต็มกอ่ น n = 4 บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย ที่ เ ก่ี ย ว ข้ อ ง กั บ ค ว ำ ม เ ส ถี ย ร ตวั อย่ำง 2 กรณีท่เี ป็น 7N กับ 7N3- มีกำรจดั เรยี งอิเล็กตรอนในระดบั พลงั งำนยอ่ ย ดังน้ี ไอออน 7N : 1s2 2s2 2p3 ไอออนลบ 7N3- : 1s2 2s2 2p6 (รบั e- เพม่ิ มำ 3 ตัว) = รับ e- ไอออนบวก 13Al กบั 13Al3+ มกี ำรจัดเรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลงั งำนย่อย ดังนี้ = ให้ e- 13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 13Al3+ : 1s2 2s2 2p6 (เสีย e- 3 ตวั ) บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. หลักกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย ท่ี เ ก่ี ย ว ข้ อ ง กั บ ค ว ำ ม เ ส ถี ย ร อกี 1 กรณี กำรเสยี อเิ ลก็ ตรอนของไอออนบวก 26Fe กบั Fe2+ มีกำรจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงำนย่อย ดงั นี้ 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. กำรเขียนแสดงกำรจัดอิเล็กตรอนแบบย่อ (abbreviated) หรือแบบ NGC (Noble Gas Configuration) หลักกำรเขยี นแบบย่อ แก๊ส กำรจดั เรยี งอิเลก็ ตรอนของ กำรจดั เรยี งอิเลก็ ตรอน ใช้ [ ] แล้วใสส่ ญั ลกั ษณข์ องแกส๊ ทม่ี ี กำรจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนในชน้ั ทอ่ี ยู่ใกล้ เฉือ่ ย แกส๊ เฉอ่ื ย ในระดบั พลงั งำนหลกั [He] นิวเคลยี สลงในวงเลบ็ สว่ นชน้ั ถดั ไป [Ne] 2He 1s2 2 [Ar] เขียนตำมปกติ 10Ne 1s2 2s2 2p6 28 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 288 11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 แบบยอ่ Na : [Ne] 3s1 36Kr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 2 8 18 8 [Kr] 4s2 3d10 4p6 บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. กำรเขียนแสดงกำรจัดอิเล็กตรอนแบบย่อ แกส๊ เฉ่อื ย กำรจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอนของแกส๊ เฉอ่ื ย กำรจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำนหลกั 2He 1s2 2 10Ne 1s2 2s2 2p6 28 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 288 36Kr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 2 8 18 8 ตวั อยำ่ งท่ี 1 11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 แบบย่อ Na : [Ne] 3s1 กำรเขียนกำรจดั เรยี ง 15P : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 แบบย่อ P : [Ne] 3s2 3p3 อเิ ลก็ ตรอนแบบย่อ 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 แบบยอ่ Cl : [Ne] 3s2 3p5 บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. กำรเขียนแสดงกำรจัดอิเล็กตรอนแบบย่อ แกส๊ เฉ่ือย กำรจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนของแก๊สเฉอ่ื ย กำรจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำนหลกั 2He 1s2 2 10Ne 1s2 2s2 2p6 28 18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 288 36Kr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 2 8 18 8 ตวั อยำ่ งท่ี 1 20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 แบบยอ่ Ca : [Ar] 4s2 กำรเขียนกำรจดั เรยี ง 24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 แบบยอ่ Cr : [Ar] 3d5 4s1 อเิ ลก็ ตรอนแบบย่อ 35Br 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 แบบยอ่ Br : [Ar] 3d10 4s2 4p5 บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 1. กำรเขียนแสดงกำรจัดอิเล็กตรอน แบบย่อ ตวั อย่ำงท่ี 2 เช่น 1. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 แสดงว่ำมีอิเลก็ ตรอนทง้ สิ้น ถ้ำทรำบกำรจัดเรยี ง เท่ำกับ 2 + 2 + 6 + 2 + 3 รวมเป็น 15 คือ ธำตุ 15P อเิ ลก็ ตรอน 2. [Kr] 5s2 4d9 แสดงว่ำมอี เิ ลก็ ตรอนท้งสน้ิ เทำ่ กับ [2 8 18 8] + 2+9 รวมเป็น 47 คอื ธำตุ 47Ag . 3. [Ar] 4s2 3d10 4p3 แสดงว่ำมอี เิ ลก็ ตรอนท้งั สนิ้ สำมำรถระบ!ุ ! เท่ำกับ [2 8 8]+2+10+3 รวมเปน็ 33 คือ ธำตุ 33As สัญลกั ษณข์ องธำตุได้ บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

เพ่ิมเติม หลักของเอำฟบำว (Aufbau Principle) = แทนออรบ์ ิทลั = 1 ห้องเก็บ e- ไดส้ องตัว บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

เพิ่มเติม รู ป ร่ ำ ง ข อ ง อ อ ร์ บิ ทั ล อะตอมของธำตจุ ะมอี เิ ลก็ ตรอน s-orbital p-orbital เคลื่อนทอ่ี ยใู่ นระดับพลงั งำนต่ำง ๆ f-orbital d-orbital แต่ละระดบั พลังงำนยังมี ระดบั พลงั งำนยอ่ ย บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ เรยี กว่ำ Energy Sublevel ภำยในระดับพลังงำนย่อยยงั ประกอบด้วย ออร์บทิ ลั (Orbital)

Part 3 ตัวอย่ำงกำรกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อยและพลังงำน หลัก 24 Mg จำกสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี รธ์ ำตนุ ้ี มี 12 อิเลก็ ตรอน 12 กำรจดั เรยี งอิเลก็ ตรอนในระดับพลงั งำนย่อย คอื 1s2 2s2 2p6 3s2 กำรจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนในระดับพลงั งำนหลัก คอื 2 8 2 35 70 Br จำกสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี รธ์ ำตนุ ้ี มี 35 อเิ ลก็ ตรอน กำรจัดเรยี งอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำนย่อย คอื 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 กำรจดั เรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลังงำนหลกั คือ 2 8 18 7 17 35 Cl- จำกสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี รธ์ ำตนุ ี้ มี 18 อเิ ลก็ ตรอน กำรจัดเรยี งอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำนย่อย คอื 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 กำรจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งำนหลกั คอื 2 8 8 บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 ตัวอย่ำงกำรกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อยและพลังงำน หลัก 27 Al3+ จำกสญั ลกั ษณ์นิวเคลยี รธ์ ำตุนี้ มี 10 อเิ ลก็ ตรอน 13 กำรจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลงั งำนย่อย คอื 1s2 2s2 2p6 กำรจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลังงำนหลัก คือ 2 8 70 Br - จำกสัญลกั ษณน์ ิวเคลียรธ์ ำตุนี้ มี 36 อเิ ลก็ ตรอน 35 กำรจดั เรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลังงำนย่อย คือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 กำรจดั เรียงอิเล็กตรอนในระดบั พลงั งำนหลกั คือ 2 8 18 8 8 16 O2- จำกสญั ลกั ษณน์ ิวเคลยี รธ์ ำตนุ ี้ มี 10 อิเลก็ ตรอน กำรจดั เรียงอิเลก็ ตรอนในระดับพลงั งำนยอ่ ย คือ 1s2 2s2 2p6 กำรจดั เรยี งอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนหลัก ย คอื 2 8 บ ท ท่ี 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ

Part 3 ตัวอย่ำงกำรกำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อยและพลังงำน หลัก 23 Na จำกสัญลักษณ์นวิ เคลียร์ธำตุนี้ มี 11 อเิ ลก็ ตรอน 11 กำรจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนในระดับพลังงำนย่อย คือ 1s2 2s2 2p6 2s1 กำรจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดบั พลังงำนหลกั คอื 2 8 1 30 P 3- จำกสญั ลกั ษณน์ วิ เคลียรธ์ ำตุน้ี มี 18 อิเล็กตรอน 15 กำรจัดเรยี งอิเล็กตรอนในระดับพลังงำนยอ่ ย คอื 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 กำรจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงำนหลกั คอื 2 8 8 14 N3- จำกสัญลกั ษณน์ วิ เคลียร์ธำตนุ ี้ มี 10 อเิ ล็กตรอน 7 กำรจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงำนย่อย คอื 1s2 2s2 2p6 กำรจดั เรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลังงำนหลกั คอื 2 8 บ ท ที่ 2 : อ ะ ต อ ม แ ล ะ ส ม บั ติ ข อ ง ธ า ตุ