8วิทยาศาสตร์กายภาพ

คานา หนังสอื อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์เล่มน้เี ปน็ ส่วนหนึ่งของวิชาเคมีเพอื่ การเรยี นรู้ ในระดับชน้ั มัธยมศึกษาปที 5ี่ โดยมจี ดุ ประสงค์เพือ่ การศกึ ษาความ้ที่ ไดจ้ ากเรื่องอากาศ ทงั้ นใี้ นรายงานฉบับนีม้ เี น้ือหาซึ่งประกอบดว้ ย ความรเู้ กยี่ วกับ อากาศ ผู้จัดทาไดร้ ับหมายในการทาหนังสอื อเิ ล็กทรอนกิ สเ์ รอ่ื งน้ี ผู้จัดตอ้ ง ขอขอบคณุ คณุ ครสู าวิตรี บุญนกุ ลู ผใู้ ห้ความรู้ และแนวทางในการทา หนงั สืออเิ ล็กทรอนิกส์เลม่ น้ี หวงั ว่าหนังสืออิเล็กทรอนิกสเ์ ล่มน้จี ะให้ ความรู้ และประโยชน์แกผ่ ู้อา่ นทกุ ๆท่าน หากมขี ้อเสนอแนะประการใด ผูจ้ ัดทาขอรบั ไวด้ ้วยความขอบพระคุณย่งิ นางสาว อนัญญา อนิ โต ผจู้ ดั ทา

องค์ประกอบในอากาศ บรรยากาศในปัจจุบันประกอบดว้ ย ไนโตรเจน 78% ออกซิเจน 21% อาร์กอน 0.9% ทเ่ี หลือเป็นไอน้า แกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์และแกส๊ อนื่ ๆ จานวนเลก็ น้อย ดงั รูป ธาตุ คอื สารที่มอี งค์ประกอบเดียว ไม่สามารถแบง่ แยกได้ อยใู่ นรปู ของอะตอม เชน่ N , O , Na , H สารประกอบ คอื สารทเี่ กดิ จากการรวมกันของธาตุต้งั แต่ 2 ธาตุ อาจจะเป็นธาตุชนิดเดียวกนั หรือต่างชนิดก็ได้ เชน่ H2 , O2 , NaCl

อะตอม อะตอม (Atom) คอื อนภุ าคทีเ่ ล็กมากของสสารทส่ี ามารถคงอยู่ได้ ไม่สามารถ แบง่ ออกไดท้ างเคมี แบบจาลองอะตอม แบบจาลองอะตอมเปน็ มโนภาพที่นักวิทยาศาสตร์สรา้ งขึ้น โดยอาศยั ขอ้ มลู ท่ีได้ จากการ ทดลองเพ่อื อธบิ ายสมมตฐิ านที่ต้งั ไว้ แบบจาลองอะตอมทสี่ ร้างขึ้นมาน้นั สามารถปรบั ปรุงและพฒั นาเมอ่ื พบข้อมลู ใหม่ทีแ่ บบจาลองเดิมไมส่ ามารถอธบิ าย ได้ แบบจาลองอะตอมมี 5 แบบดังนี้ 1. แบบจาลองอะตอมของดอลตนั มีสาระสาคญั คอื อะตอมมีลกั ษณะเป็น ทรงกลม ตนั มขี นาดเล็กมาก และไมส่ ามารถแบ่งแยกได้อกี

2. แบบจาลองอะตอมของทอมสัน ทอมสนั ไดท้ าการทดลองตอ่ โดยนาหลอดรงั สี cathode วางไว้ในสนามแมเ่ หล็กและสนามไฟฟ้าทีต่ ง้ั ฉากกัน้ จากนั้นคอ่ ย ๆ เพิ่ม อานาจสนามแมเ่ หล็กจน รังสี cathode ไม่มีการเบย่ี งเบนแสดงว่าความแรงของ สนามไฟฟา้ มีคา่ เทา่ กบั ความแรงสนามแมเ่ หลก็ Thomson อาศยั คา่ ความแรงของ สนามแม่เหลก็ และความแรงของสนามไฟฟ้าทกี่ ระทาต่ออนภุ าคลบในรังสี cathode หา อัตราสว่ นประจตุ อ่ มวล (e/m) ของอนภุ าคได้ e/m = 1.759 x 108 คูลอมบ์ต่อกรมั ทอมสนั จงึ สรุปว่า อนภุ าคไฟฟา้ ท่ีมีประจุลบเปน็ องค์ประกอบของอะตอมของธาตทุ ุกชนิด และเรยี กชอื่ อนภุ าคนว้ี ่า อเิ ลก็ ตรอน (Electron) แบบจาลองอะตอมของทอมสนั มสี าระสาคญั คือ อะตอมมลี กั ษณะเป็นทรงกลม ประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนทม่ี ีประจบุ วกและอเิ ล็กตรอนท่ีมปี ระจลุ บกระจายอยู่ ทั่วไปอยา่ งสมา่ เสมอ อะตอมในภาวะเปน็ กลาง ประจุบวกเท่ากบั ประจลุ บ

3. แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอรด์ ค.ศ. 1911 (พ.ศ. 2454) Lord Ernest Ruthertford และฮนั ส์ ไกเกอร์ (Hans Geiger) และเออร์เนสต์ มาร์สเดน (Ernest Marsden) ร่วมกันทดลองเกี่ยวกับทศิ ทางของการ เคลอ่ื นท่ีของอนุภาคแอลฟาท่ีประเทศอังกฤษในการทดลอง Rutherford ไดใ้ ช้อนภุ าคแอลฟายงิ ไปยัง แผ่นโลหะทองคาบางๆและใช้ฉากเรอื งแสง ZnS เปน็ ฉากรบั ดังรปู ผลการทดลองของ Rutherford ปรากฏวา่ อนุภาคแอลฟาสว่ นใหญ่วิง่ ผา่ นแผน่ ทองคาเป็นเส้นตรงและมี ส่วนที่เบ่ียงเบนออกและบางสว่ นสะทอ้ นกลับ รัทเทอรฟ์ อรด์ อธบิ ายผลการทดลองดังนี้ 1. การทอ่ี นภุ าคแอลฟาสว่ นใหญ่ว่งิ ผ่านทองคาเป็นเสน้ ตรงแสดงว่าอะตอมไม่ใช่ของแขง็ ทบึ ตันแต่ ภายในอะตอมมีทีว่ า่ งอยู่มาก 2. อนภุ าคแอลฟาบางอนุภาคทีห่ ักเหออกจากทางเดิมเพราะภายในอะตอมมอี นุภาคท่ีมีมวลมากและมี ประจุเป็นบวกสงู มีขนาดเล็ก ดงั นั้นเมือ่ อนุภาคแอลฟาเข้าใกลอ้ นภุ าคน้จี ะถูกผลักใหเ้ บนออกจากทางเดิม หรอื เมือ่ อนุภาคแอลฟากระทบโดยตรงกเ็ กดิ การสะท้อนกลบั ดงั รปู

แบบจาลองอะตอมของรทั เทอรฟ์ อรด์ มีสาระสาคญั คือ อะตอมประกอบด้วย โปรตอนซงึ่ รวมกนั ภายในนิวเคลียส นิวเคลยี สมขี นาดเลก็ มาก แต่มมี วลมาก และมปี ระจุบวก ส่วน electron ทีม่ ปี ระจุลบและมีมวลน้อยมากวงิ่ อยู่รอบๆ นวิ เคลยี สเปน็ บรเิ วณกวา้ ง 4. แบบจาลองอะตอมของนีลส์โบร์ แบบจาลองอะตอมของโบรม์ สี าระสาคัญ คือ 1. อเิ ลก็ ตรอนจะเคล่อื นท่ีรอบนิวเคลยี สเปน็ ช้นั ๆ ตามระดบั พลังงาน และในแตล่ ะชน้ั มรี ะดับ พลงั งานทีม่ คี า่ เฉพาะตัว 2. อเิ ลก็ ตรอนที่เคล่ือนที่อย่ใู กล้นวิ เคลียสมากที่สุดมรี ะดับพลงั งานต่าสดุ อิเลก็ ตรอนย่ิงห่าง นวิ เคลยี สยง่ิ มรี ะดบั พลงั งานสูง 3. อเิ ล็กตรอนทีอ่ ยใู่ กล้นวิ เคลยี สมากทส่ี ดุ เรยี กระดบั พลงั งาน ว่า n=1,n=2,n=3, ... ตามลาดบั หรอื ช้นั K , L , M , N , O , P , Q

5. แบบจาลองอะตอมกลมุ่ หมอก แบบจาลองอะตอมกลุ่มหมอกมสี าระสาคญั คือ 1. อเิ ลก็ ตรอนเคลื่อนท่รี อบนิวเคลียสด้วยความเร็วสูง วงโคจรไมจ่ าเป็นตอ้ งเปน็ วงกลมเสมอ 2. ไม่สามารถบอกตาแหน่งทแ่ี นน่ อนของอเิ ลก็ ตรอนได้ 3. บริเวณกลุม่ หมอกหนาทบึ แสดงว่ามโี อกาสพบอเิ ลก็ ตรอนบริเวณนั้นมาก และบริเวณท่ี กลุ่มหมอกบางแสดงว่ามีโอกาสพบอเิ ลก็ ตรอนนอ้ ย โครงสร้างของอะตอม -นวิ เคลียสของอะตอมหรือตรงใจกลาง -โปรตอน มปี ระจุเป็นบวก -นิวตรอน ไมม่ ปี ระจุ -อเิ ลก็ ตรอน โคจรรอบนวิ เคลียสในแต่ละชนั้ หรอื เชลล์ มีประจลุ บ

ตารางแสดงขอ้ มลู อนภุ าคมลู ฐานในอะตอมแตล่ ะชนิด สญั ลักษณน์ วิ เคลียร์ สญั ลกั ษณ์นวิ เคลยี ร์ คอื สัญลักษณท์ ีเ่ ขียนขนึ้ เพอื่ แสดงชื่อธาตุ เลขมวล เลขอะตอมซ่งึ สญั ลักษณ์นวิ เคลยี รม์ ีสว่ นประกอบดงั นี้ X คือ สัญลกั ษณธ์ าตุ A คือ เลขมวล (จานวนโปรตอนรวมกบั จานวน นวิ ตรอน) Z คือ เลขอะตอม (จานวนโปรตอน) ตารางแสดงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสัญลกั ษณน์ ิวเคลียรก์ บั อนภุ าคมลู ฐานในอะตอม

การหาจานวนอนุภาคมูลฐานจากสัญลักษณ์นวิ เคลียร์กรณีทเี่ ป็นกลางทางไฟฟา้ การหาจานวนอนุภาคมลู ฐานจากสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี ร์กรณที ่เี ป็นไม่เปน็ กลางทางไฟฟา้

การจดั เรียงอเิ ล็กตรอน - ระดับพลงั งานรอบ ๆ นวิ เคลียสอาจเรียกสัน้ ๆ วา่ “ shell ” ตารางแสดงจานวนอเิ ลก็ ตรอนทม่ี ีไดส้ ูงสุดในแต่ละระดบั พลังงานต่าง ๆ - จานวนอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงานนอกสดุ ( valence eletron ) มไี ด้ไม่เกิน 8 อเิ ล็กตรอน - จานวนอิเลก็ ตรอนในระดับพลังงานวงถดั จากวงนอกมีไดไ้ ม่เกนิ 18 อเิ ลก็ ตรอน - ระดบั พลังงานหลกั (n) ยังถกู แบง่ ออกเปน็ ระดบั พลงั งานย่อย ( subshell ) คือ s,p,d,f ซึง่ จะมีอิเลก็ ตรอนหมุนอยู่ ตาแหน่งท่อี ิเลก็ ตรอนหมุนอยเู่ รยี กวา่ “ ออร์บิทลั ” (orbital)

หลักการจดั เรยี งอิเลก็ ตรอนในระดบั พลังงานยอ่ ย 1. Sharp (s) 2. Principal (p) 3. Diffuse (d) 4. Fundamental (f) ซง่ึ ในแต่ละระดับพลังงานหลักจะมีระดบั พลงั งานยอ่ ย ดังนี้ ระดับ n = 1 มีระดับพลงั งานย่อยคือ 1s ระดับ n = 2 มรี ะดบั พลงั งานยอ่ ยคอื 2s 2p ระดบั n = 3 มีระดับพลังงานยอ่ ยคอื 3s 3p 3d ระดบั n = 4 มรี ะดบั พลงั งานย่อยคือ 4s 4p 4d 4f ระดับ n = 5 มรี ะดับพลงั งานยอ่ ยคือ 5s 5p 5d 5f ระดับ n = 6 มรี ะดับพลังงานย่อยคือ 6s 6p 6d หลักการของเอาฟบาว (Aufbau Principal) การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจใุ นออร์ บิทลั ที่มีระดับพลังงานต่าสดุ และวา่ ง อยกู่ ่อนเสมอ ธาตุ

ววิ ฒั นาของการจัดเรยี งธาตุในตารางธาตุ 1.การจดั ตารางธาตุแบบชดุ สาม 2. การจัดธาตแุ บบกฏแปด (กฎออกเตด) 3. การจดั แบบกฎพีรีออดกิ 4. การจดั เรียงธาตุตามเลขอะตอม ตารางธาตใุ นปจั จบุ นั 1. จดั เรียงธาตุตามเลขอะตอมโดยเพมิ่ ขึน้ จากซ้ายไปขวา 2. กล่มุ ของธาตทุ เ่ี รียงอยแู่ นวนอน เรยี กว่า คาบ (Period) ซงึ่ ประกอบด้วย 7 คาบ 3. กล่มุ ธาตุท่เี รียงในแนวตงั้ เรยี กวา่ หมู่ (Group) ซึง่ มที งั้ หมด 18 หมู่ โดยแบง่ ออกเปน็ หมยู่ ่อย 2 หมู่ 4. ธาตุ 2 แถวลา่ ง 5. ธาตุไฮโดรเจน มีคณุ สมบตั ิทัง้ หมู่ 1 และหมู่ 7 จงึ ถกู แยกไว้ต่างหาก 6. ธาตทุ ีเ่ ป็นกงึ่ โลหะ หรือ มลั เตลอยด์ (Metalloid) อยู่บรเิ วณขัน้ บนั ได โดยธาตุท่ีเปน็ โลหะอยูด่ า้ นขวา ธาตุที่ เปน็ อโลหะอยดู่ า้ นซา้ ย สมบัติของธาตุ คุณสมบตั ธิ าตใุ นคาบเดยี วกนั 1. ธาตคุ าบเดยี วกนั มจี านวนระดับชน้ั พลังงานเทา่ กนั 2. ธาตุในคาบเดยี วกนั มีเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนเพิ่มขนึ้ จากซ้ายไปขวาแตธ่ าตุทรานซชิ ันมีจานวนเวเลนซ์ อเิ ล็กตรอนเทา่ กับ 2 เสมอ จึงมี สมบัตคิ ลา้ ยคลงึ กนั ในคาบเดยี วกัน 3. แนวโนม้ ของขนาดอะตอมในคาบเดยี วกนั มีขนาดเลก็ ลงเมื่อเลขอะตอมเพ่มิ ขน้ึ เพราะธาตใุ น คาบเดียวกันมีเลขอะตอม (จานวนโปรตอน) เพ่ิมข้นึ จากซ้ายไปขวา ทาให้มีแรงดงึ ดดู อิเล็กตรอน มากยง่ิ ขน้ึ จงึ ทาให้มขี นาดอะตอมเลก็ ลง 4. ขนาดไอออนบวกของโลหะของธาตุในคาบเดียวกนั มีแนวโนม้ ลดลงเม่อื เลขอะตอมเพ่มิ ขึน้ 5. ขนาดไอออนลบของธาตุอโลหะในคาบเดียวกันมีแนวโนม้ เล็กลงเมือ่ เลขอะตอมเพิม่ ข้ึน

คุณสมบตั ธิ าตุในหมู่เดยี วกัน 1.ธาตุทีอ่ ยูห่ มูเ่ ดียวกนั มีเวเลนซอ์ เิ ล็กตรอนเทา่ กนั 2.กลุม่ ธาตหุ มู่ A มเี วเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนตามเลขทหี่ มู่ 3.ธาตทุ รานซชิ ันมเี วเลนซอ์ เิ ล็กตรอนเท่ากบั 2 เสมอ ยกเวน้ Cr และ Cu ทม่ี เี วเลนซอ์ ิเล็กตรอนเทา่ กับ 1 4.ธาตใุ นหมูเ่ ดยี วกนั จะมจี านวนชนั้ ระดบั พลังงานเพม่ิ ข้นึ จากบนลงล่าง 5.แนวโนม้ ของขนาดอะตอมในหม่เู ดยี วกัน มขี นาดอะตอมเพิ่มขึน้ เมอ่ื เลขอะตอมเพม่ิ ขน้ึ เม่ือมเี ลขอะตอม เพม่ิ มากขน้ึ จะทาให้มี จานวนระดับพลงั งานเพ่ิมมากขน้ึ จึงทาให้มีขนาดอะตอมเพม่ิ มากขึ้น แสดงใหเ้ หน็ ว่าระดบั พลงั งานมผี ล มากกวา่ การเพมิ่ ของจานวนโปรตอน 6.ขนาดไอออนบวกของธาตโุ ลหะในหมเู่ ดียวกนั มีแนวโน้มใหญ่ขนึ้ เมอ่ื เลขอะตอมเพมิ่ ขนึ้ 7.ขนาดไอออนลบของธาตุอโลหะในหม่เู ดียวกัน มีแนวโน้มใหญ่ขนึ้ เม่ือเลขอะตอมเพมิ่ ข้ึน ขอ้ แนะนาในการเปรยี บเทยี บขนาดอะตอมและขนาดไอออนของธาตุทตี่ า่ งหมู่ ต่างคาบ 1.1 เมื่อธาตุอยูค่ นละหมู่ คนละคาบ ( ระดบั พลังงานต่างกนั ) ธาตุท่ีมจี านวนระดับพลังงาน มากกวา่ จะมีขนาดอะตอมใหญ่ 1.2 เมือ่ ไอออนอยคู่ นละหมู่ คนละคาบ ( ระดับพลงั งานตา่ งกัน) จัดเรยี งระดับพลังงาน ไอออนที่มรี ะดับ พลังงานมากกวา่ จะมีขนาดใหญ่กวา่ ปัจจยั ท่มี ีผลต่อขนาดอะตอมและขนาดไอออน จานวนชั้นระดบั พลงั งาน ถ้าจานวนชัน้ ระดับพลังงานมากขึ้น ขนาดของอะตอมจะมากขน้ึ ดว้ ย จานวนโปรตอน ในกรณที ม่ี ีจานวนชน้ั ระดบั พลงั งานเท่ากันใหพ้ จิ ารณาโปรตอนก่อน ถ้าอะตอมหรอื ไอออนใดมจี านวนโปรตอนมากกว่า อะตอม หรอื ไอออนน้นั จะมีขนาดเลก็ กวา่ อตั ราสว่ นระหว่างจานวนโปรตอนและจานวนอิเล็กตรอน (p/e) ไอออนของธาตใุ ดมี (p/e) มาก ไอออนนนั้ จะ เล็กลง

ประโยชนข์ องอากาศ -อากาศมปี ระโยชน์ตอ่ โลกและมีความสาคญั ตอ่ สิ่งมีชีวติ ทงั้ มนษุ ย์ สัตว์ และพืชท่ีอาศยั อยู่ บนโลก ดังนี้ ชว่ ยปรบั อณุ หภมู ิของโลก ปอ้ งกันอันตรายจากรงั สอี นุภาคตา่ ง ๆ ใช้ในการหายใจของมนุษย์ ใช้ในการหายใจของสัตว์ ใช้ในการหายใจของพืช ใชใ้ นกระบวนการสงั เคราะหด์ ้วยแสง ใช้ในการคมนาคมและการสื่อสาร อากาศและสว่ นประกอบตา่ ง ๆของอากาศทาให้เกดิ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ อากาศชว่ ยทาให้เกิดการเผาไหมข้ องเชอื้ เพลิง การใชป้ ระโยชน์จากกา๊ ซในอากาศ 1.กา๊ ซออกซเิ จน - เป็นเช้ือเพลิงในจรวด - ทางการแพทย์ เป็นตัวกระตนุ้ ใหแ้ ผลหายเร็ว ฆา่ เช้ือโรคทอี่ ย่ใู นระบบทางเดินหายใจ และปอ้ งกนั โรค ในระบบทางเดินหายใจ รกั ษาโรคปอดบวม ฝีในสมอง บรรจถุ ังช่วยหายใจในผู้ปว่ ย - ทางอตุ สาหกรรม ใช้ในการเช่อื มและตดั ในการถลุงเหล็ก ใชใ้ นการบาบดั น้าเสยี จากโรงงาน อุตสาหกรรม ช่วยเพ่มิ ประสิทธิภาพในการหายใจ 2. กา๊ ซไนโตรเจน - ไนโตรเจน ใช้เตมิ ลมยางของอากาศยานและรถยนต์บางรนุ่ - ทาใหเ้ ป็นไนโตรเจนเหลวท่ใี ชใ้ นกระบวนการผลติ อาหารแช่แขง็ - กรดไนตรกิ ผสมกบั กรดไฮโดรคลอริกจะได้อควารเี จีย หรือกรดกัดทอง สามารถละลายทองคาได้ - ไนตรสั ออกไซด์ หรอื กา๊ ซหวั เราะ ใช้เป็นยาสลบในทางทันตกรรม - ไนโตรเจนเหลว ใช้ในงานเชื่อมทอ่ ทองแดงไมใ่ หเ้ กิดออกไซด์ - ใช้บรรจใุ นถุงขนมเพ่อื ปอ้ งกันความชน้ื และกา๊ ซออกซเิ จน

3. กา๊ ซคาร์บอนไดออกไซด์ - ใชใ้ นการผลิตนา้ แขง็ แห้ง - ใช้บรรจุลงในถังดบั เพลิง - ใชใ้ นอตุ สาหกรรมผลิตโฟมและพอลิเมอร์ - ใช้ในอตุ สาหกรรมผลิตนา้ อดั ลม โซดา 4. ก๊าซอาร์กอน - ใช้บรรจุในเครอื่ งไกเกอร์มูลเลอร์เคานเ์ ตอร์ ซึ่งใชต้ รวจวัดปรมิ าณรงั สีทีท่ าให้อิเล็กตรอน 1 ตัวหลุด ออกจากอะตอมของอาร์กอน - ใช้ในการถลุงโลหะและการเช่อื มโลหะ - ใชบ้ รรจใุ นหลอดไฟมไี ส้ เพอ่ื ปอ้ งกนั การทาปฏิกิรยิ ากับออกซิเจน แล้วเกิดการลุกไหม้ - ใชใ้ นกระบวนการทาให้แร่ Ti และ Zr บรสิ ทุ ธิ์ มลพิษทางอากาศ มลพษิ ทางอากาศ (Air Pollution) หมายถงึ ภาวะของอากาศทมี่ สี ารเจือปนอยูใ่ นปรมิ าณท่ี มากพอ และเปน็ ระยะเวลานานพอทจ่ี ะทาให้เกดิ ผลเสียต่อสขุ ภาพ อนามยั ของมนุษย์ สัตว์ พชื และวัสดุต่างๆ สารดงั กลา่ วอาจเปน็ ธาตหุ รอื สารประกอบ ท่ีเกิดขน้ึ เองตามธรรมชาติหรือ เกดิ จากการกระทาของมนษุ ย์ อาจอย่ใู นรปู ของกา๊ ซ หยดของเหลว หรืออนุภาคของแข็งกไ็ ด้ แหลง่ มลพิษทางอากาศ 1. จากยานพาหนะ 2. จากโรงงานอตุ สาหกรรม

ตวั อย่างสารมลพษิ ทางอากาศ

ตวั อย่างสารมลพษิ ทางอากาศ

จัดทาโดย นางสาว อนญั ญา อนิ โต เลขท่ี8 ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 5/2 เสนอ คณุ ครู สาวิตรี บุญนกุ ลู โรงเรยี น โพธสิ มั พันธพ์ ิทยา คาร ปีการศึกษา 2563