ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์ การศกึ ษาเก่ยี วกบั อนภุ าคมูลฐานของธาตุแตละชนิด พบวา สว นมากมวลอะตอมของธาตแุ ตละชนดิ จะไมเทากนั นน่ั หมายความวา แตละอะตอมของธาตุมจี าํ นวนนิวตรอนไมเ ทากัน จึงทาํ ใหอะตอมของ ธาตุชนิดเดียวกันมเี ลขมวลตา งกัน แตม ีจาํ นวนโปรตอนหรือเลขอะตอม เทา กัน ซึง่ เรยี กอะตอมของธาตเุ หลาน้นั วา ไอโซโทป (Isotope)
ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์ ไอโซโทปของธาตุสว นใหญอ ยูใ นธรรมชาติ แตบางไอโซโทป อาจไดม าจากการสังเคราะห เชน ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทปและมีช่อื เฉพาะดงั นี้ 11H เรยี กวา โปรเตรียม ใชส ัญลกั ษณ H 21H เรยี กวา ดิวทเี รยี ม ใชส ญั ลกั ษณ D 13H เรียกวา ตริเตรยี ม ใชส ัญลกั ษณ T
ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์ นอกจากน้ยี งั พบวา ถาธาตตุ า งชนิดกันท่มี จี าํ นวน นิวตรอน เทา กัน แตมีเลขมวลและเลขอะตอมไมเทากนั จะเรียกอะตอมของธาตุ คูน ัน้ วา ไอโซโทน (Isotones) ธาตุ เลขมวล เลขอะตอม นิวตรอน 188 O 18 8 10 199 F 19 9 10 ธาตตุ างชนดิ กนั ทม่ี ี เลขมวลเทา กนั แตม ีเลขอะตอมและจํานวน นิวตรอนไมเทา กนั จะเรียกอะตอมของธาตุคูน้ันวา ไอโซบาร (Isobar) ธาตุ เลขมวล เลขอะตอม นิวตรอน 1305 P 30 15 15 1304 Si 30 14 16
ไอโซอิเล็กทรอนิก( Isoelectronics) หมายถึง อะตอมหรือไอออนท่มี ี จาํ นวนอิเลก็ ตรอนเทา กนั และมีการจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนเหมือนกัน 7N3- 9F- 8O2- 10Ne
Chemistry in real life การใชไ อโซโทปรังสใี นการถนอม อาหาร (การฉายรังสีอาหาร) เพ่ือลด ปรมิ าณจุลนิ ทรียท ่ีทําใหเ กิดโรค เพ่ือ ยืดอายุการเก็บรักษา เพ่ือชะลอการ สุกของผลไม
ขอลบลา ง แบบจําลองอะตอมของรทั เทอรฟอรด แบบจาํ ลองอะตอมของรทั เทอรฟอรด ทาํ ใหรูวา อเิ ล็กตรอนวิง่ อยูรอบ ๆ นิวเคลียส แตไมไดอธิบายวาอิเล็กตรอนอยูบริเวณใดของ อะตอม ตอ มานักวิทยาศาสตรน ําความรูด า นควอนตมั ฟส กิ ส มาอธิบายตําแหนงของอิเล็กตรอน ซึ่งวิธีหนึ่งท่ีนักวิทยาศาสตรใชใน การหาขอมูลคือการศึกษาสเปกตรัมของสารประกอบและธาตุ ซึ่งมี องคความรูท่เี กยี่ วขอ ง ดังน้ี
Niels Bohr (ค.ศ.1885 - 1962) ศึกษาสเปกตรัมของธาตุ สเปกตรัม (spectrum) คือ ผลท่ีได้ รับจาก พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่มีความยาวคล่ืน และความถี่ต่างๆ เป็ นอนุกรมของแถบสีหรือ เส้ นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปใน สเปกโตรสโคป ซึ่งทําให้ พลังงานรังสีแยก ออกเป็ นแถบ หรือเป็ นเส้ นที่มีความยาวคล่ืน ต่างๆ
คลน่ื (wave) ความเรว็ ของคล่นื ( C ) ความยาวคลน่ื λ ความถีข่ องคลืน่ ( V ) แอมพลจิ ูด ( A ) องค์ประกอบของคล่นื 1. ความยาวคล่ืน ( λ = แลมด้า ) คือ ระยะทางที่คล่ืนเคล่อื นท่ีครบ 1 รอบ พอดี หน่วยของความยาวคลืน่ มหี น่วยเป็ น เมตร(m) หรือ นาโนเมตร(nm) 2. ความถี่ (ν = นิว) หรือ f คือ จาํ นวนคล่ืนที่เคลอื่ นท่ีผ่านจุดจุดหนึ่งใน หนึ่งหน่วยเวลา (ใช้หน่วยเป็ นวนิ าที) ซ่ึงมหี น่วยเป็ น รอบ/วนิ าที หรือ Hz (เฮิรตซ์)
จากการศึกษาเร่ืองคลนื่ จะได้ความสัมพนั ธ์ระหว่างความยาวคลน่ื และความถ่ขี องคล่นื ดงั นี้ fα 1 λ เขยี นเป็ นสมการได้ดงั นี้ f= C λ เมอื่ f = ความถี่ C = ความเร็วแสงในสุญญากาศ = 3 x 108 m/s λ = ความยาวคลนื่
มกั ซ์ คารล์ แอนสต์ ลดุ วิก พลงั ค์ Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947) German physicist
จากการศึกษาพลังงานคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ าของ มกั ซ์ พลังค์ (Max Planck) ได้ เสนอว่า คลนื่ แม่เหล็กไฟฟ้ ามสี มบัติเป็ นอนุภาคได้ และเรียกอนุภาคน้ันว่า “โฟตอน” แต่ละโฟตอนมปี ริมาณของพลงั งานเฉพาะ ขนึ้ อยู่กบั ความถขี่ องแสง สรุปว่า E α f E = hf E เป็ นพลังงาน มีหน่วยเป็ นจลู (J) f คือ ความถ่ขี องคล่นื แม่เหลก็ ไฟฟ้ ามีหน่วยเป็ น s-1 หรือเฮริ ตซ์ (Hz) -34
E = hf f= C E = hc λ λ ตัวอย่างคํานวณ จงหาความยาวคลนื่ และพลงั งานของคลื่นที่มีความถ่ี 6.26 x 1014 Hz f = C E = hf λ λ= c E = 6.626 x 10-34 J.s x 6.26 x 1014 s-1 f λ = 3x108 m / s E = 4.15 x 10-19 J 6.26x1014 s−1 λ = 479nm
สเปกตรมั แมเ หล็กไฟฟา (Electromagnetic spectrum) คล่นื แมเ หลก็ ไฟฟาที่มีความยาวคล่ืนตา ง ๆ กัน และมีความถ่ี ตอ เน่ืองกนั เปน ชวงกวางมที ั้งที่มองเหน็ ไดและมองไมเหน็ รวมกันเรียกวา สเปกตรัมแมเหล็กไฟฟา ซง่ึ เรียงลําดบั จากความถ่ีสูงสุดไปยังความถ่ี ต่ําสุดได ดงั รูป ท่ีมาภาพ : https://goo.gl/qyrkX9
2. สเปกตรมั (Spectrum) แสงทป่ี ระสาทตามนุษยส ามารถรับรูไดมีความยาวคลื่นอยู ระหวาง 400 – 700 นาโนเมตร ซ่งึ ประกอบดว ยแสงสีตา ง ๆ กนั แตป ระสาทตาของมนษุ ยไ มสามารถแยกแสงทมี่ องเห็น จากดวง อาทิตยอ อกเปนสีตา ง ๆ ได ทําใหมองเหน็ เปน สรี วมกนั เรียกวา “แสงขาว” (Visible light) เมอื่ แสงขาวเดนิ ทางผานปริซมึ แสงขาวจะแยกออกเปนสรี งุ ตอเน่ืองกัน เรยี กปรากฏการณนีว้ า สเปกตรัมของแสงขาว ซึ่งชว ง ความยาวคลนื่ และความถข่ี องสตี าง ๆ ในแถบสเปกตรัมของแสงขาว
Visible light แดง แสด เหลอื ง เขยี ว น้ําเงิน คราม มว ง
แถบสเปกตรมั ของแสงขาว ตาราง แสดงแถบสเปกตรมั ของแสงขาว สเปกตรัม ความยาวคล่นื (nm) แสงสีมวง 400 – 420 แสงสคี ราม - นาํ้ เงิน 420 – 490 แสงสีเขยี ว 490 – 580 แสงสเี หลอื ง 580 – 590 แสงสแี สด (สม) 590 – 650 แสงสแี ดง 650 - 700
ชนิดของสเปกตรัม การท่แี สงสีขาวถูกแยกออกเปน สรี ุงตอเนือ่ งกนั โดยไม มีชองวา งระหวางแสงแตละสีน้นั เรียกวา สเปกตรมั ตอ เนอ่ื ง (Continuous spectrum) เชน ปรากฏการณรงุ กนิ น้ํา (สมี ว่ ง คราม น้ําเงนิ เขยี ว เหลอื ง แสด แดง) แตถานําธาตุหรือสารประกอบมาใหความรอนสูง ๆ ธาตุและสารประกอบจะใหสเปกตรัมเปนเสน ๆ เรียกวา สเปกตรัมแบบเสน (Line spectrum) Continuous spectrum Line spectrum
การศกึ ษาสเปกตรมั ของไฮโดรเจน นกั วิทยาศาสตรใชอ ะตอมของไฮโดรเจนมาเปนตัวอยางในการ แปลความหมายของเสนสเปกตรัม พบวาอะตอมของไฮโดรเจนให เสนสเปกตรัมไดหลายเสนและมีลักษณะเหมือนกันทุกคร้ัง จึง สามารถสรุปไดวา อิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนข้ึนไปอยูใน สถานะกระตนุ ทีม่ พี ลงั งานแตกตางกันไดห ลายระดับ ซ่ึงคาพลังงาน ของสเปกตรัมแสดงใหเห็นถึงการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของ การเปลย่ี นแปลงระดบั พลงั งานของอเิ ลก็ ตรอนภายในอะตอม อิเลก็ ตรอนจะคายพลงั งานออกมา ในรูปของพลงั งานรังสี
การศึกษาสเปกตรมั ของไฮโดรเจน นอกจากเสนสเปกตรัมของไฮโดรเจนแลว นักวทิ ยาศาสตรย งั ไดศ กึ ษาสเปกตรัมของอะตอมของธาตุอื่น ๆ ดวย ซึง่ พบวา อะตอมของ ธาตจุ ะคายพลงั งานไดบางคา และมเี สน สเปกตรัมเฉพาะตวั ไมซํา้ กนั ทมี่ าภาพ : เอกสารแนวทางการจดั การ เคมี ม.4
การเปลยี่ นแปลงระดบั พลังงานของอิเล็กตรอนของธาตุไฮโดรเจน การท่อี ะตอมของไฮโดรเจนมีหลายระดบั พลังงาน ทําใหศกึ ษา ตอ ไปอีกจงึ พบวา ผลตางระหวา งพลังงานของเสน สเปกตรมั ทีอ่ ยถู ัดกนั จะมคี า ไมเทา กัน กลาวคือ เมอ่ื เร่ิมตน จะมีคาของผลตา งระหวางพลงั งาน มากและจะลดลงเร่อื ย ๆ เมือ่ ระดบั ช้นั พลังงานเพิม่ ขน้ึ ที่มาภาพ : เอกสารแนวทางการจดั การ เคมี ม.4
ผลตา งงานของเสน สเปกตรมั ที่มองเหน็ ไดข องอะตอมไฮโดรเจน
สรุป 11. เมือ่ อิเล็กตรอนไดรบั พลังงานทเ่ี หมาะสมจะขนึ้ ไปอยใู นระดบั พลงั งานท่สี ูงกวา ระดับพลงั งานเดมิ ซ่ึงจะขน้ึ ไปอยูใ นระดบั พลงั งาน ใดกข็ ึ้นอยกู ับปริมาณพลังงานที่ไดรับ การทอี่ ิเลก็ ตรอนข้ึนไปอยูใ น ระดบั พลงั งานใหมจ ะทําใหอะตอมไมเ สถียร อิเลก็ ตรอนจงึ กลบั มา อยใู นระดับพลงั งานเดิมหรือระดบั พลังงานตา่ํ กวา ในการเปลยี่ น ตําแหนงอเิ ลก็ ตรอนจะคายพลงั งานออกมาเปน คลน่ื แมเหล็กไฟฟา
สรปุ 22. การเปลี่ยนระดบั พลังงานของอเิ ลก็ ตรอนไมจ าํ เปน ตองเปลย่ี น ระหวางระดับพลังงานที่อยูติดกันอาจมีการเปล่ียนขามชั้นกันได 33. ระดบั พลงั งานทอ่ี ยูต ่ําจะอยูหางกันมากกวา ระดบั พลงั งานสูง ระดบั พลงั งานยง่ิ สงู ข้นึ จะอยูชดิ กันมากขึน้ 44. ระดับพลังงานของอเิ ลก็ ตรอนทีต่ ่ําท่สี ดุ จะอยใู กลน วิ เคลียส ระดับพลังงานสงู จะอยไู กลนวิ เคลียส
เส้น สเปกตรัมแบบเส้นของแก๊สบางชนิด โยฮนั น์ บลั เมอร์ (Johann Balmer) พบสูตรที่ใหต้ วั เลขสอดคลอ้ งกบั ตาํ แหน่งของเส้น สเปกตรัมไฮโดรเจนในช่วงคล่ืนแสงท่ีตามองเห็น อนุกรมบลั เมอร์ (Balmer series)
อนุกรมไลแมน (Lyman’s series) n1= เลขจาํ นวนเตม็ อนุกรมบลั เมอร์ (Balmer series) แสดงระดบั พลังงาน อนุกรมพาสเชน (Paschen series) ในสถานะพนื้ ของอนุกรม อนุกรมแบรคเกต็ (Brackett series) อนุกรมฟุนด์ (Pfund series) n2= เลขจาํ นวนเตม็ แสดงระดบั พลังงาน ในสถานะกระต้นุ ของ อนุกรม
การเปล่ียนระดบั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนท่ีสมั พนั ธก์ บั สเปกตรัมไฮโดรเจนอนุกรมตา่ งๆ
นีลส โบร โดยโบรไดใ ช อะตอมของไฮโดรเจน ในการอธบิ ายใหเ หน็ ลักษณะการเคล่อื นทขี่ องอิเลก็ ตรอนเม่อื ไดร ับพลังงานกระตุน ตอมาไดมีการใชตัวเลขแสดงถึง ภาพ : ระดับชน้ั พลงั งานตามแบบจําลอง ระดับพลังงานของอิเล็กตรอน คือ ของอะตอมของโบร ซงึ่ ระยะหางระหวาง n = 1 หมายถึง ระดับพลังงานท่ี 1 แตละระดับชั้นจะมีคาไมเ ทา กนั ซ่ึงอยูใกลกับนิวเคลียสมากท่ีสุด และชั้นถัดออกไปเปน n = 2, 3, 4, 5, …ซึง่ หมายถึง ระดบั พลังงานที่ 2, 3, 4, 5 และสูงขน้ึ ไป ตามลําดับ ทมี่ าภาพ : เอกสารแนวทางการจัดการ เคมี ม.4
แบบจําลองอะตอมของโบร 1 อะตอมประกอบดวยนิวเคลยี สอยู ตรงกลางของอะตอม โดยมอี เิ ล็กตรอน เคลือ่ นที่อยโู ดยรอบอะตอม 22. แตละระดับช้นั พลงั งานจะมีพลงั งาน ค“อใไค่ิเากมลอือหก็ะลเ นทตตน ชึ่งราอิวอ้ันลกมเนักคันปวษnลรงิ่ ณอะยี ยก=ะสู่รคอโทอดลบ1บี่ส้ายดยุดๆ้รวแวจนะยงลิโะวดโปะคเมับคชรจลพีชตรัน้ ียลขั้นอสถองันพเัดปงงแ็ลดนาลงันาๆชะวง้ันตนเาคไา่ํิๆวนปรทตใทานเรี่สะป่อีแอหุดนตยน์ร่ลูอะอบชยด้ันู่ภจวมาาํงภีรยลอาะใอาพดนทง:ับนอิตลพะิวยักตลเ์ ษคอซังณมลงึ่งาีขยพะนอสแลเงบฉังสโบพงบ่ วาารนนะ รพเnะรลดังอื่ =ังบยาตน2ํ่ๆามส,าุดตก3จทา,ะี่สม4อุดล,ย”าํู่ใ…กดลับ้นซิวึง่ เจคะลมียสีพมลาังกงทา่ีสนุดสแงู ลขะนึ้ อิเลท็มี่กาตภารพอ: เนอกทสา่ีวรแงนวนทาองกการสจุัดดกจาระเคมมีี ม.4
ขอ ลบลาง แบบจําลองอะตอมของโบร • ไมสามารถอธิบายการเกดิ สเปกตรัมท่เี กดิ จากอะตอมของธาตทุ ี่มี หลายอิเลก็ ตรอนได • แตจะอธบิ ายไดดีกับอะตอมขนาดเลก็ ทมี่ ีอิเลก็ ตรอนเดียว เชน ไฮโดรเจน • และเปนการอธบิ ายโครงสรางอะตอมในระดับสองมิตเิ ทานัน้
ตอมานกั วิทยาศาสตรจ ึงศึกษาเกย่ี วกับพฤตกิ รรมของอเิ ล็กตรอน พบวา อเิ ล็กตรอนสามารถเปนไดท ัง้ คลืน่ และอนุภาค ซง่ึ การคน พบนี้ทาํ ใหนกั วทิ ยาศาสตรเ ลกิ ศกึ ษา เก่ยี วกบั ตาํ แหนง ของอเิ ล็กตรอน แตกลับหนั มา ศกึ ษาเก่ียวกบั โอกาสหรือความเปนไปไดทจ่ี ะ พบอิเล็กตรอนในบรเิ วณรอบ ๆ นวิ เคลยี ส
การศึกษาโอกาสในการพบอเิ ลก็ ตรอน การศึกษาเกี่ยวกับโอกาสหรอื ความเปน ไปไดท ี่จะพบ อิเล็กตรอนในบริเวณรอบ ๆ นิวเคลยี ส ซ่ึงจากการศึกษาดงั กลาว ทําใหพบวา • บรเิ วณทม่ี ีโอกาสพบอิเลก็ ตรอนมากกวา บริเวณอ่ืน ๆ ไดแ ก บรเิ วณใกลน ิวเคลยี ส • และโอกาสทจ่ี ะพบอิเล็กตรอนในระยะหางออกไปจะคอ ย ๆ นอ ยลงตามลําดบั
เออรวนิ ชโรดิงเงอร ท่ีมาของแบบจําลองอะตอมแบบกลุมหมอก เกิดขึ้นจาก นักฟสิกสชาวออสเตรีย เออรวิน ชโรดิงเงอร (Erwin Schrödinger ) ไดเสนอ สมการคล่ืนของชโรดิงเงอร (Schrödinger wave equation ) ทีแ่ สดงพฤติกรรมของอิเลก็ ตรอนทีเ่ ปน ไดทง้ั คลื่นและอนุภาค การแกสมการชโรดิงเงอรทําใหเกิดอนุกรมของฟงกชันทาง คณิตศาสตรที่เรยี กวา ฟง กช ันคลืน่ (wave function) Ηψ = E ψ ∇2ψ + 2m (E − U )ψ = 0 2 ∇=2 ∂2 + ∂2 + ∂2 ∂x2 ∂y2 ∂z2 =r12 ∂∂r r2 ∂ + 1 ∂ sinθ ∂ + 1 ∂2 ∂r r2 sinθ ∂θ ∂θ r2 sinθ ∂φ 2
สมการชโรดงิ เงอร Ηψ = E ψ ψ (อา นวา ไซ : psi ) คือ สัญลักษณข องฟงกช ันคล่นื ทาง คณติ ศาสตรท ่เี กย่ี วของกับความเปนคลน่ื ของ e- E คอื พลงั งานรวมท้งั หมดของอิเล็กตรอน H (อา นวาแฮมิลโตเนียนโอเปอเรเตอร : hamitonian operator) คือ ตวั บง บอกถึงลักษณะแวดลอมและสมบตั ใิ นแงของ พลงั งานจลนแ ละพลังงานศักยของอิเลก็ ตรอน
สมการชโรดงิ เงอร เน่ืองจากฟงกชนั คลื่น ψ แตล ะฟง กช นั ท่รี ะดับพลังงานจาํ เพาะ คาหนง่ึ นัน้ เปนเพยี งฟงกชนั ทางคณติ ศาสตร จึงไมม ีความหมายทาง ฟส กิ สโ ดยตรง แตอยางไรก็ตามเมือ่ นฟงกชนั คลืน่ มายกกําลังสอง ψ2หมายถึงโอกาสหรือความนาจะเปน ท่จี ะพบอิเล็กตรอนใน บริเวณหน่ึงรอบนวิ เคลยี ส ในแงข องอะตอมกลา วไดอีกนยั หนึง่ คอื บริเวณทม่ี คี วาม หนาแนน ของอิเลก็ ตรอน (electron density) นั่นเอง ในแงข องกลศาสตรค ลื่นเราเรยี กบริเวณนว้ี าออรบทิ ลั (orbital) หรือออรบทิ ลั เชิงอะตอม (atomic orbital)
แบบจาํ ลองอะตอมแบบกลมุ หมอก 1 อิเล็กตรอนไมสามารถว่ิงรอบ ภาพ: ลกั ษณะแบบ นิวเคลียสดวยรัศมีท่ีแนนอน จาํ ลองอะตอมแบบกลุมหมอก จึงไมสามารถบอกตําแหนงที่ แนนอนได บอกไดเพียงที่พบ ท่ีมาภาพ : เอกสารแนวทางการจดั การ เคมี ม.4 อิเล็กตรอนตําแหนงตาง ๆ ภายในอะตอมและอิเล็กตรอน เคลื่อนท่ีเร็วมากจนเหมือนกับ อิเล็กตรอนอยูทั่วไปในอะตอม ลักษณะน้เี รียกวา \"กลุมหมอก\"
แบบจาํ ลองอะตอมแบบกลมุ หมอก 2 กลุม หมอกทมี่ อี ิเล็กตรอนระดับ พลังงานตาํ่ จะอยูใกลน วิ เคลยี ส สว นอิเล็กตรอนทม่ี ีระดับ “อ ะพตลอังมงปานร ะสกงู จอะบอดย้ วไู ยกกลลนุ่ มิวเหคมลอยี กสข อ ง บแอ3ิสเรลิเดว็กรอณงตะเิวทรล่ดา่ีมอก็มับีกนีตโลพรอรุ่มอลกอหบางั นมสนงอแาพิวกนตเบจคใลาอลดงะิเีย”ลพตส็กลวั ตบังไรมรงิอเาไวดนนณอไหใดยดน้มูให่ึงนานคกางกททวึบ่ี่า ภาพ: ลกั ษณะแบบ จาํ ลองอะตอมแบบกลมุ หมอก 4 อะตอมมอี เิ ลก็ ตรอนหลาย ๆ ระดับ พลงั งาน ทมี่ าภาพ : เอกสารแนวทางการจัดการ เคมี ม.4
แบบจําลองอะตอมแบบตา ง ๆ น้ัน ถูกสรา งขึ้นมาตาม จนิ ตนาการบนพน้ื ฐานของความรูตามแตละยุคสมัย น้นั ๆ และเมอ่ื นกั วทิ ยาศาสตรคน พบขอบกพรอง หรือมคี วามรูใ หม ๆ เกิดขึน้ กจ็ ะนาํ ไปสูก เปลี่ยนแปลง แบบจําลองอะตอม เพ่อื ใหเกิดความเหมาะสมและ ถกู ตอ งตอไป
การทดลอง -E P E R I M E N T- การศกึ ษาสขี องเปลวไฟ จากสารประกอบ และสเปกตรมั ของธาตบุ างชนดิ
-E P E R I M E N T อุปกรณและสารเคมี 1. ผงโซเดยี มคารบ อเนต (Sodium Carbonate Powder : Na2CO3) 2. กรดไฮโดรคลอรกิ เขม ขน (Con. hydrochloric acid : HCl) 3. ผงโพแทสเซยี มคลอไรด (Potassium Chloride Powder : KCl) 4. ผงโซเดียมคลอไรด (Sodium chloride powder : NaCl) 5. ตะเกียงแอลกอฮอล (Alcohol lamp) 6. คีมคีบ (Forceps) 9. ลวดนโิ ครม 7. กระจกนาฬิกา (watch glass) 10. ชดุ สเปกตรมั 8. บกี เกอร (Beaker) 11. แผนเกรตติง
วิธกี ารทดลอง -E P E R I M E N T ตอนท่ี 1 สีของเปลวไฟจากสารประกอบบางชนิด 11. ลางลวดนิโครมดวยกรด 22. จุมลวดนิโครมท่ีไดจาก 33. ทาํ การทดลอง HCl เขมขน แลวนําไปเผาให ขอ1. ลงในกรด HCl เขมขน เชน เดียวกบั ขอ 1. รอนโดยทําซํ้าเชนนี้อีกหลาย แลวนําไปแตะกับผง NaCl และ 2. โดยเปลยี่ น คร้ังจนลวดนิโครมสะอาด จากน้ันนําไปเผาในเปลวไฟ มาใชส ารชนิดอืน่ แทนผง (สังเกตไดจากสีของเปลวไฟ จ า ก ต ะ เ กี ย ง แ อ ล ก อ ฮ อ ล NaCl เชน KCl Na2CO3 บนลวดนิโครมจะไมมีการ โดยตรง สังเกตสีของเปลว เปน ตน เปลี่ยนแปลง) ไฟท่เี กิดขึ้น บนั ทึกผล
-E P E R I M E N T- อใหอน กั กเรียแนบบตารางการทดลอง การศกึ ษาสีของเปลวไฟ จากสารประกอบ และสเปกตรัมของธาตบุ างชนิด
ตอนท่ี 1 สขี องเปลวไฟจากสารประกอบบางชนดิ ตาราง แสดงสีของเปลวท่ีเกดิ จากการเผาสารประกอบ สารประกอบ สีของเปลวไฟ NaCl สเี หลอื ง KCl สีมวง Na2CO3 สเี หลือง
-E P E R I M E N T วิธีการทดลอง ตอนที่ 2 เสนสเปกตรมั ของธาตบุ างชนดิ 11. ใชแ ผน เกรตติงสอ งดดู วงอาทติ ย สงั เกตสีปรากฏ จากนัน้ นาํ แผนเกรตตงิ มาสองดแู สงจากหลอดไฟฟลอู อเรสเซนต แลว เปรียบเทยี บสีท่ี สังเกตได จากการสองดูแสงท้ังสองแหลง 22. ตอชุดสเปกตรัมที่มีหลอดบรรจุแกส H2 เขากับวงจรไฟฟา แลวใชแผนเกรตติงสองดู ที่หลอดบรรจุแกส H2 ขณะท่ีกําลังเรืองแสง สงั เกตเสนสเปกตรมั ทป่ี รากฏ 33. ทําการทดลองเชนเดียวกับขอ 2. การจดั อปุ กรณเพือ่ ศึกษาเสน สเปกตรัมของธาตุ แต เปล่ียนเปนหลอดบรรจุแกสนีออน และไอปรอท ตามลําดบั
-E P E R I M E N T- อใหอน กั กเรียแนบบตารางการทดลอง การศกึ ษาสีของเปลวไฟ จากสารประกอบ และสเปกตรัมของธาตบุ างชนิด
ตอนที่ 2 เสน สเปกตรมั ของธาตบุ างชนดิ ตาราง แสดงสีของสเปกตรัม สีของสเปกตรมั สารประกอบ สีเหลอื งเขม NaCl สีมว งเขม KCl สเี หลืองเขม Na2CO3
-E P E R I M E N T คําถามทา ยการทดลอง 11. เมอื่ เผาสารประกอบของโลหะชนิดเดยี วกนั จะใหส ีของเปลวไฟสีเดยี วกนั หรือไม และเสนสเปกตรมั ที่สังเกตไดเหมอื นกนั หรอื ไม 22. เมื่อเผาสารประกอบของอโลหะชนิดเดียวกนั จะใหสีของเปลวไฟสเี ดยี วกนั หรอื ไม และเสนสเปกตรัมท่สี ังเกตไดเ หมือนกันหรอื ไม 13. สเปกตรัมท่เี ห็นจากการใชเ กรตตงิ สองดแู สงอาทิตยกบั แสงจากหลอดไฟ ฟลูออเรสเซนตเ หมือนหรอื แตกตางกันอยางไร
-E P E R I M E N T อภปิ รายผลการทดลอง จากขอมูลสรุปไดว า 11. สีของสเปกตรมั ทม่ี องเห็นน้ันเกิดจากอะตอมของโลหะท่เี ปน ไอออนของโลหะหรือไอออนบวก เชน Na+ 22. โลหะชนดิ เดยี วกนั ใหส ีสเปกตรัมเดียวกนั โดยไมขน้ึ กับชนดิ ของ สารประกอบ เชน NaCl และ Na2CO3 ใหสีเหลือง 33. โลหะตา งชนดิ กันใหสสี เปกตรัมตางกัน เชน NaCl และ KCl ใหส ี สเปกตรมั ตางกนั
เพม่ิ เติม การศกึ ษาสีของเปลวไฟจากสารประกอบและเสนสเปกตรมั ของธาตุ บางชนิดเมอ่ื เผาสารประกอบบางชนิดจะเห็นสีของเปลวไฟ และสขี อง เสนสเปกตรมั แตกตางกนั ดงั น้ี
3. สเปกตรัมของธาตแุ ละการแปลความหมาย จากกิจกรรม อิเล็กตรอนซ่ึงเคล่ือนที่อยูรอบ ๆ นิวเคลียสมี การทดลอง พลังงานเฉพาะตัวอยูในระดับช้ันพลังงานต่ําเรียกวา สถานะพน้ื (ground state) ซึ่งเม่ืออิเล็กตรอนถูกกระตุนใหมีพลังงานสูงขึ้น อิเล็กตรอนจะ เคล่ือนท่ีขึ้นไปในระดับช้ันพลังงานที่ สูงข้ึน เรียกวา สถานะกระตุน (excited state) ซ่ึงอิเล็กตรอนในสถานะน้ีจะไมเสถียร (เน่ืองจากมี พลังงานสูงมาก) อิเล็กตรอนจึงมีการคายพลังงานออกมาสวนหน่ึง เพอ่ื ใหพ ลังงานในอะตอมลดลง จากนั้นอเิ ล็กตรอนจะเคล่ือนที่กลับเขา สูระดับท่ีมีพลังงานตํ่ากวาสถานะกระตุน ซ่ึงคายออกมาจะอยูในรูป ของคลน่ื แมเ หลก็ ไฟฟา ซึ่งปรากฏเปน เสนสเปกตรมั ที่มสี ตี า ง ๆ กัน
การเกดิ สเปกตรัมของธาตุ ท่มี าภาพ : https://goo.gl/CRKZ9x
Search
