โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ 070763

โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ โดย ครูสุพนิ สุมติ ดี โรงเรียนพนมดงรักวทิ ยา

2 โครงสร้างอะตอม แบบจาลองอะตอม แบบจาลองอะตอม หมายถึง มโนภาพของอะตอมท่ีนกั วทิ ยาศาสตร์สร้างข้ึนมาเพ่ือท่ีจะนามา อธิบายสมบตั ิของอะตอม และแบบจาลองอะตอมสามารถเปล่ียนแปลงไดเ้ ม่ือมีขอ้ มูลใหมท่ ี่แบบจาลอง เดิมอธิบายไมไ่ ด้ เน่ืองจากอะตอมมีขนาดเลก็ มาก ไม่อาจมองเห็นไดด้ ว้ ยตาเปล่า ในปัจจุบนั นกั วทิ ยาศาสตร์ได้ พฒั นาเคร่ืองมือที่เรียกวา่ atomic force microscope (AFM) ซ่ึงใชง้ านทางดา้ นวทิ ยาศาสตร์ระดบั นา โนในการสร้างเป็นภาพในลกั ษณะพ้ืนผวิ ท่ีเป็นเชิงโครงสร้างระดบั อะตอม ตารางการค้นพบข้อมูลต่างๆ ในการศึกษาโครงสร้างของอะตอม ปี ค.ศ. ผู้พฒั นาทฤษฎี การค้นพบ 400 Empedoclean เสนอวา่ สสารประกอบข้ึนจากธาตุ 4 ชนิด ไดแ้ ก่ ดิน น้า ลม และ ไฟ ซ่ึงต่อมา Aristotle ไดส้ นบั สนุนแนวคิดน้ี 410- Leucippus และ สร้างสมมติฐานวา่ สสารประกอบข้ึนจากหน่วยที่เลก็ ที่สุดที่แบ่งแยก 435 Democritus อีกไมไ่ ด้ เรียกวา่ อะตอม (Atom) ซ่ึงจะแตกต่างกนั ออกไปในแตล่ ะ ชนิด และสามารถเกาะยดึ สร้างเป็นสารใหม่ได้ 1803 John Dalton เสนอทฤษฎีอะตอมข้ึนโดยมีแนวคิดพ้ืนฐานหลายขอ้ เช่น - สสารท้งั หลายเกิดข้ึนจากอะตอม - อะตอมไม่สามารถสร้างข้ึนใหม่ หรือถูกทาลายลงได้ - อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั จะมีลกั ษณะเหมือนกนั และมี ลกั ษณะต่างกนั ในธาตุต่างชนิดกนั - ปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนโดยการจดั เรียงตวั กนั ใหม่ของอะตอม - สารประกอบเกิดข้ึนจากการรวมตวั กนั ของอะตอมของธาตุ องคป์ ระกอบ 1818 Jöns Jakob Berzelius กาหนดใชส้ ญั ลกั ษณ์ธาตุเป็นตวั อกั ษรภาษาองั กฤษข้ึน และเป็น พ้ืนฐานของสัญลกั ษณ์ธาตุในปัจจุบนั 1869 Dmitri Mendeleev สร้างตารางธาตุข้ึนจากธาตุ 65 ชนิดท่ีรู้จกั กนั ในสมยั น้นั 1876 Eugen Goldstein พบรังสี Canal Ray หรือ Positive Ray 1897 Joseph John Thomson แยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมไดเ้ ป็นคร้ังแรกจาก Cathode Ray และไดร้ ับรางวลั โนเบลในปี 1906 และสร้างแบบจาลองอะตอม แบบ Plum-Pudding ข้ึน

3 ปี ค.ศ. ผู้พฒั นาทฤษฎี การค้นพบ 1911 Ernest Rutherford สร้างทฤษฎีอะตอมข้ึนจากการทดลองยงิ แผน่ ทองคาดว้ ยอนุภาค 1911 Robert Millikan แอลฟา จากกมั มนั ตภาพรังสี ซ่ึงมีการสะทอ้ นกลบั เพยี ง 1 ทาใหท้ ราบวา่ อะตอมประกอบดว้ ยพ้นื ที่วา่ งเปล่าเป็ นส่วนมาก 1913 Niels Bohr 8000 1919 Ernest Rutherford ทาการทดลองวดั ค่าประจุบนหยดน้ามนั พบวา่ อิเล็กตรอน 1 อนุภาค 1932 James Chadwick มีคา่ ประจุเท่ากบั 1.6 × 10-19 Coulomb และสามารถคานวณค่า มวลของอิเล็กตรอนออกมาไดเ้ ท่ากบั 9.1 × 10-28 กรัม เสริมทฤษฎีอะตอมของ Rutherford ดว้ ยทฤษฎีควอนตมั (Quantum) วา่ อิเลก็ ตรอนจะเคลื่อนท่ีเป็นช้นั ๆ รอบนิวเคลียส เปล่ียนธาตุชนิดหน่ึงเป็นอีกชนิดหน่ึงไดเ้ ป็นคร้ังแรก โดยการยงิ อะตอมของไนโตรเจนดว้ ยอนุภาคแอลฟา แลว้ ไดอ้ อกซิเจนออกมา พร้อมกบั นิวตรอน ทาการทดลองพบนิวตรอนไดเ้ ป็นคร้ังแรกจากการยงิ Be ดว้ ย อ นุภาคแอลฟา แลว้ ไดไ้ นโตรเจนออกมาพร้อมกบั นิวตรอน 1963 Maria Goeppert- ไดร้ ับรางวลั โนเบลจากแบบจาลองนิวเคลียส วา่ มีการจดั เรียงตวั เป็ น Mayer, ช้นั ๆ Jahannes Hans และ Daniel Jensen เคร่ือง Scanning Tunnelling Microscopy (STM) ทาให้ นกั วทิ ยาศาสตร์สามารถ “สมั ผสั ” อะตอมได้ 1981 1. นกั วทิ ยาศาสตร์เสนอแบบจาลองอะตอมข้ึนจากสิ่งใด 2) ขอ้ มูลที่ไดจ้ ากการสังเกต 1) ขอ้ มูลจากการทดลอง 4) ถูกทุกขอ้ 3) จินตนาการของนกั วทิ ยาศาสตร์

4 แบบจาลองอะตอมของดอลตนั จอห์น ดอลตนั (John Dalton) ชาวองั กฤษไดร้ วบรวมเร่ืองเกี่ยวกบั อะตอมและต้งั เป็นทฤษฎีข้ึน เรียกวา่ ทฤษฎีอะตอมของดอลตนั ซ่ึงนบั เป็นกา้ วแรกท่ีทาใหเ้ กิดความเขา้ ใจเกี่ยวกบั อะตอมมากข้ึน ทฤษฎีอะตอมของดอลตนั มีใจความสาคญั ดงั น้ี 1. สสารทุกชนิดประกอบดว้ ยอนุภาคท่ีเลก็ ท่ีสุดเรียกวา่ อะตอม ซ่ึงไมส่ ามารถแบง่ แยกไดอ้ ีก 2. อะตอมไม่สามารถสร้างข้ึนใหมห่ รือทาใหส้ ูญหายไปได้ 3. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั ยอ่ มเหมือนกนั (สมบตั ิเหมือนกนั ท้งั ทางกายภาพและทางเคมี) 4. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั ยอ่ มมีมวลหรือน้าหนกั เท่ากนั 5. สารประกอบเกิดจากการรวมตวั ทางเคมีระหวา่ งอะตอมของธาตุตา่ งชนิดกนั ดว้ ยอตั ราส่วน ของจานวนอะตอมเป็ นเลขลงตวั นอ้ ยๆ 6. อะตอมของธาตุสองชนิดข้ึนไปอาจรวมกนั เป็ นสารประกอบดว้ ยอตั ราส่วนท่ีมากกวา่ หน่ึง อยา่ งเพื่อเกิดสารประกอบมากกวา่ 1 ชนิด (ตามทฤษฎีอะตอมของดอลตนั อะตอมในแนวคิดปัจจุบนั ขอ้ 1,2,3,4 ใชไ้ ม่ไดใ้ นปัจจุบนั ) ขอ้ 1. อะตอมไมใ่ ช่สิ่งที่เลก็ ท่ีสุด อะตอมยงั ประกอบดว้ ยอนุภาคอิเลก็ ตรอน,โปรตอน,นิวตรอน เป็ นตน้ ขอ้ 2. ไมเ่ ป็นที่ยอมรับ เพราะอะตอมของธาตุบางชนิดสามารถทาใหส้ ูญหายหรือสร้างข้ึนมาใหมไ่ ด้ ขอ้ 3 - 4 อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีคุณสมบตั ิทางกายภาพไมเ่ หมือนกนั กล่าวคือมีมวลไม่ เท่ากนั ซ่ึงจะไดก้ ล่าวต่อไป ในเรื่อง \"ไอโซโทป\" สรุปมีใจความดงั น้ี อะตอม มีลกั ษณะเป็นทรงกลมตนั ขนาดเลก็ มาก และไม่สามารถแบง่ แยก ได้ ดงั รูป แบบจาลองอะตอมของดอลตนั 1. ขอ้ ใดไม่ใช่ทฤษฎีอะตอมของดอลตนั 1) อะตอมมีลกั ษณะทึบตนั 2) อะตอมจะแบง่ แยกอีกต่อไปไมไ่ ด้ 3) อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั จะเหมือนกนั และตา่ งจากอะตอมธาตุชนิดอื่น 4) อะตอมจะประกอบไปดว้ ย โปรตอน อิเลก็ ตรอน และนิวตรอน

5 2. ขอ้ ใดเรียงลาดบั ขนาดจากใหญ่ไปเล็กไดถ้ ูกตอ้ ง 1) สสาร โมเลกลุ อะตอม 2) โมเลกลุ สสาร อะตอม โมเลกลุ สสาร 3) สสาร อะตอม โมเลกลุ 4) อะตอม 3. ปัจจุบนั น้ีเป็นที่ทราบกนั แลว้ วา่ ทฤษฎีอะตอมของดอลตนั มีถูกตอ้ งอยเู่ พียงขอ้ เดียว ขอ้ น้นั คือ 1) อะตอมมีลกั ษณะกลมทึบตนั 2) อะตอมจะแบ่งแยกต่ออีกไม่ได้ 3) อะตอมธาตุชนิดเดียวกนั จะเหมือนกนั และต่างจากอะตอมธาตุชนิดอื่น 4) โมเลกุลของสารประกอบ เกิดจากอะตอมของธาตุต้งั แต่ 2 ชนิดข้ึน ไปมารวมตวั กนั ในสดั ส่วนที่เป็นเลขลงตวั นอ้ ย ๆ 4. ขอ้ ใดไม่ใช่แนวคิดตามทศั นะของดอลตนั 1) อะตอมเป็นทรงกลมภายในประกอบดว้ ยอนุภาคบวกและลบจานวนเท่ากนั 2) อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั จะมีมวลเท่ากนั มีสมบตั ิเหมือนกนั แต่จะแตกต่างจากอะตอมของ ธาตุอ่ืน ๆ 3) อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตวั กนั ดว้ ยอตั ราส่วนต่าง ๆ กนั เกิดเป็นสารประกอบไดห้ ลาย ชนิด 4) สารประกอบเกิดจากการรวมตวั ของอะตอมของธาตุต้งั แต่สองชนิดข้ึนไป และมีอตั ราส่วนการ รวมตวั เป็นตวั เลขอยา่ งง่าย ๆ เซอร์ โจเซฟ จอร์น ทอมสัน (SirJosephnJonhThomson)ไดท้ าการทดลองเกี่ยวกบั หลอดรังสี แคโทด ข้วั แคโทด ข้วั แอโนด ข้วั แคโทด ข้วั บวก ข้วั แอโนด หลอดรังสีแคโทด (cathode) ของทอมสัน

6 ทอมสนั พบวา่ รังสีแคโทดจะมีสมบตั ิท่ีสาคญั ไดแ้ ก่ 1) เมื่อนาข้วั ไฟฟ้าบวกและลบเขา้ ประกบเพ่ิมภายนอกหลอด รังสีแคโทดจะเบี่ยงเบน เขา้ หาข้วั ไฟฟ้าบวก 2) เม่ือนาข้วั แม่เหลก็ เหนือและใต้ เขา้ ประกบภายนอกหลอด ทาใหเ้ กิดสนามแม่เหลก็ พงุ่ ตดั ผา่ นหลอดแกว้ รังสีแคโทดจะเบี่ยงเบนในสนามแมเ่ หลก็ และทิศการเบี่ยงเบนเป็นไปตามกฎมือ ซา้ ย 3) เมื่อนาแผน่ โลหะบางๆ มาวางก้นั รังสีแคโทด รังสีแคโทดจะไม่สามารถทะลุแผน่ โลหะที่ขวางก้นั 4) เม่ือนากงั หนั เล็กๆ มาวางขวางทางรังสี ใหร้ ังสีพงุ่ เขา้ กระทบกงั หนั จะทาใหก้ งั หนั เกิดการหมุนตวั ได้ จากสมบตั ิขอ้ ที่ 3) และ 4) ทาใหท้ ราบวา่ ภายในรังสีน้ีประกอบไปดว้ ยกอ้ นอนุภาคซ่ึงมี ตวั ตน มีมวล มีโมเมนตมั (ไม่ใช่คลื่นท่ีไร้ตวั ตน ) ดงั น้นั เมื่อรังสีพุง่ ชนแผน่ โลหะที่ก้นั จึงไม่ทะลุแผน่ โลหะได้ เม่ือชนกงั หนั เลก็ ๆ จะทาใหก้ งั หนั หมุนตวั ได้ จากสมบตั ิขอ้ ที่ 1) และ 2) ทาใหท้ ราบวา่ อนุภาคภายในรังสีแคโทดน้ีมีประจุไฟฟ้าเป็น ลบ จึงเบนเขา้ หาข้วั ไฟฟ้าบวก และเบนในสนามแมเ่ หลก็ ทอมสันเรียกอนุภาคท่ีมีประจุเป็นลบน้ีวา่ อิเล็กตรอน สรุปการทดลองของทอมสัน เจ เจ ทอมสัน ไดท้ าการศึกษาเก่ียวกบั หลอดรังสีคาโทด ไดผ้ ลดงั น้ี 1. รังสีคาโทดวง่ิ จากข้วั คาโทดไปยงั ข้วั อาโนด เป็นเส้นตรง 2. รังสีคาโทด เป็นอนุภาคท่ีมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ และมีเหมือนกนั ในสารทุกชนิด 3. คา่ ประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนคงท่ี = 1.76x108 คูลอมบ/์ กรัม 4. อะตอมของสารทุกชนิดจะมีอนุภาคท่ีมีประจุลบเหมือนกนั และเรียกอนุภาคที่มีประจุลบวา่ “อเิ ลก็ ตรอน” ในค.ศ.1909 รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลแิ กน นกั วทิ ยาศาสตร์ ชาวอเมริกนั ทดลองหาค่าประจุ ของอิเล็กตรอนบนหยดน้ามนั เรียกวา่ “การทดลองหยดน้ามนั ของมิลลิแกน (Millikan Oil Drop Experiment )”

7 มีหลกั และวธิ ีการพอสรุปไดด้ งั น้ี 1. พน่ ละอองน้ามนั จากเคร่ืองพน่ เขา้ ไประหวา่ งข้วั ไฟฟ้าท่ีปรับความตา่ งศกั ยไ์ ด้ 2. ฉายรังสีเอก็ ซ์ (X-ray) เพอ่ื ทาใหอ้ ากาศแตกตวั ใหอ้ ิเลก็ ตรอนเกิดข้ึน 3. เม็ดน้ามนั ท่ีตกลงมาก็จะจบั อิเล็กตรอนไวไ้ ด้ ซ่ึงปกติเม็ดน้ามนั จะไม่มีประจุ แต่เม่ือจบั อิเลก็ ตรอนไวก้ จ็ ะมีประจุลบ 4. เมด็ น้ามนั จะมีประจุมากนอ้ ยเพียงใดข้ึนอยกู่ บั จานวนอิเลก็ ตรอนท่ีเมด็ น้ามนั จบั ไว้ 5. วดั ความเร็วของเมด็ น้ามนั ที่ตกลงมา ท้งั ที่ยงั ไม่มีสนามไฟฟ้า 6. เมื่อแผน่ โลหะยงั ไมม่ ีสนามไฟฟ้า เมด็ น้ามนั จะตกลงมาดว้ ยแรงโนม้ ถ่วงของโลก 7. เม่ือแผ่นโลหะมีประจุ เม็ดน้ามนั ท่ีจบั อิเล็กตรอน ตกลงมายงั สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่น โลหะ อตั ราการตกจะเปล่ียนไป 8. พบวา่ น้ามนั จะตกชา้ กวา่ เม่ือไมม่ ีสนามไฟฟ้า 9. เม่ือปรับความต่างศกั ยท์ ่ีเหมาะสมจะทราบค่าความแรงของสนามไฟฟ้า และวดั การตกของ เมด็ น้ามนั 10. นาขอ้ มูลมาคานวณหาค่าประจุบนเมด็ น้ามนั ผลจากการทดลองของมิลลิแกน พบวา่ ค่าประจุของอิเล็กตรอน (q) เท่ากบั 1.60x10-19 คูลอมบ์ ดว้ ย การทดลองหยดน้ามนั และคานวณหาค่ามวลของอิเลก็ ตรอนเทา่ กบั 9.11x10-28 กรัม 1.76x108 C/g = 1.60x10-19 C คา่ มวลของอิเลก็ ตรอน ค่ามวลของอิเลก็ ตรอน = 9.11x10-28 g ยูจีน โกลด์สไตน์ (Eugen Goldstein) ดดั แปลงหลอดรังสีคาโทดและเปลี่ยนชนิดกา๊ ซ ดงั รูป พบวา่ 1. อนุภาคที่มีประจุบวก มีอตั ราส่วนของประจุต่อมวล ไม่คงท่ีข้ึนกบั ชนิดของกา๊ ซ 2. อนุภาคบวกที่เกิดจากไฮโดรเจนวา่ โปรตอน

8 สรุปแบบจาลองอะตอมของทอมสัน มีใจความดงั น้ี “อะตอม เป็นทรงกลม ประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนและอิเลก็ ตรอนกระจายอยู่ อยา่ งสม่าเสมอ ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจานวนโปรตอนเทา่ กบั จานวนอิเล็กตรอน” ดงั รูป แบบจาลองอะตอมของทอมสัน 1. เหตุใดจึงเรียกหลอดรังสีแคโทดวา่ เป็นหลอดสุญญากาศ 1) เพราะภายในไมม่ ีแกส๊ อยเู่ ลย 2) เพราะภายในมีแกส๊ เหลืออยนู่ อ้ ยมาก 3) เพราะตอ้ งนาไปทดลองในสุญญากาศ 4) เพราะตอ้ งผลิตในสุญญากาศ 2. สมบตั ิของรังสีแคโทดขอ้ ใดที่ทาใหท้ ราบวา่ อนุภาคในรังสีแคโทดมีประจุไฟฟ้าเป็ นลบ 1) เบี่ยงเบนเขา้ หาข้วั ไฟฟ้าบวกและสนามแม่เหล็ก 2) ไม่ทะลุแผน่ โลหะบางๆ ที่วางก้นั และชนกงั หนั แลว้ ทาใหก้ งั หนั หมุนได้ 3) ทาใหส้ ารเรืองแสงเกิดการเรืองแสงได้ 4) ถูกทุกขอ้ 3. นกั วทิ ยาศาสตร์ที่คน้ พบอิเลก็ ตรอนเป็ นคนแรกของโลกคือใคร 1) ทอมสัน 2) โกลดส์ ไตล์ 3) มิลลิแกน 4) โบเทและเบเกอร์ 4. ขอ้ ใดต่อไปน้ีเป็ นส่ิงที่ทอมสันคน้ พบ 2) ประจุต่อมวลอิเล็กตรอน 1) อิเล็กตรอน 4) ขอ้ 1. และ 2. 3) ประจุอิเล็กตรอน 5. เราทราบวา่ ในอะตอมตอ้ งมีอนุภาคไฟฟ้าบวกเป็ นองคป์ ระกอบอยู่ จากการทดลองของใคร 1) ทอมสัน 2) โกลดส์ ไตล์ 3) มิลลิแกน 4) โบเทและเบเกอร์ 6. เราทราบวา่ ในอะตอมจะตอ้ งมีอนุภาคไฟฟ้าลบเป็นองคป์ ระกอบอยู่ จากการทดลองของใคร 1) ทอมสนั 2) โกลดส์ ไตล์ 3) มิลลิแกน 4) โบเทและเบเกอร์

9 7. จากการทดลองของโกลด์สไตนท์ าใหส้ รุปไดว้ า่ 1) รังสีบวกมีจานวนประจุเท่ากนั เสมอไม่วา่ จะเกิดจากกา๊ ซใด 2) รังสีบวกมีมวลเท่ากนั เสมอไม่วา่ จะเกิดจากก๊าซใด 3) รังสีบวกไม่มีประจุและไม่มวล 4) รังสีบวกของกา๊ ซแต่ละชนิดมีสมบตั ิบางประการตา่ งกนั 8. ทอมสันเสนอแบบจาลองอะตอมโดยศึกษาจากอะไร 1) หลอดรังสีแคโทด 2) กลุ่มหมอกของอิเลก็ ตรอน 3) การเผาสารเพื่อดูสเปกตรัม 4) การยงิ อนุภาคแอลฟาเขา้ ไปยงั แผน่ ทองคาบางๆ 9. แบบจาลองอะตอมของทอมสนั แตกต่างจากแบบจาลองอะตอมของดอลตนั อยา่ งไร 1) อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด 2) อะตอมมีลกั ษณะเป็นทรงกลม 3) อนุภาคท่ีเป็นองคป์ ระกอบภายในอะตอม 4) มีคาตอบถูกมากกวา่ 1 ขอ้ 10. จากการทดลองของทอมสนั และโกลดซ์ ไตน์ยงั ไม่พบอนุภาคใดภายในอะตอม 1) โปรตอน 2) อิเล็กตรอน 3) นิวตรอน 4) ไมม่ ีคาตอบท่ีถูก 11. จากการทดลองของทอมสัน จงพจิ ารณาผลการทดลองวา่ ขอ้ สรุปใดถูกตอ้ ง 1) รังสีแคโทดเป็ นกระแสอิเลก็ ตรอนท่ีมาจากข้วั แคโทดเทา่ น้นั 2) รังสีบวกที่มากระทบฉากเรืองแสงคือไอออนบวกของแกส๊ ไฮโดรเจน 3) อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนที่มีประจุบวกมารวมกนั อยทู่ ่ีแกนกลางและอนุภาค อิเล็กตรอนท่ีมีประจุลบวง่ิ กระจายอยโู่ ดยรอบทว่ั ไป 4) อนุภาคลบท่ีรวมกนั เป็ นรังสีมากระทบฉากเรืองแสงดา้ นแอโนด ควรเป็นอนุภาคของ ส่วนประกอบของทุกธาตุเพราะมีค่าประจุตอ่ มวลคงท่ี แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด รัทเทอร์ฟอร์ด ศึกษาการสลายตวั ของสารกมั มนั ตรังสี พบวา่ ใหร้ ังสีออกมาในลกั ษณะรังสี แอลฟา เป็นอนุภาคท่ีมีประจุเป็นบวกและมีมวลมากกวา่ รังสีเบตา(อิเล็กตรอน) ซ่ึงมีประจุเป็นลบมาก การที่รังสีแอลฟามีมวลมาก เมื่อกระทบกบั อนุภาคท่ีมีมวลนอ้ ยกวา่ ทาใหเ้ กิดการเบี่ยงเบนนอ้ ย รัทเทอร์ฟอร์ด ไกเกอร์ และมาร์สเดน ไดท้ ดลองเพื่อศึกษาการเบ่ียงเบนของอนุภาคอลั ฟาเมื่อกระทบผน่ โลหะบาง ๆ เช่น แผน่ ทองคาบาง ๆ ดงั รูป

10 การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด อนุภาคแอลฟาที่ทะลุผา่ น หกั เห หรือสะทอ้ นกลบั เมื่อผา่ นอะตอม ผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด เกิดผล 3 ประการ ดงั น้ี 1. ส่วนใหญ่อนุภาคแอลฟาจะผ่านในแนวเส้นตรง (ตาแหน่ง ก) การแปลผลการทดลอง ภายในอะตอมจะมีท่ีวา่ งเป็นจานวนมาก เพราะอนุภาคแอลฟาส่วนใหญท่ ะลุแผน่ ทองคาเป็ น แนวเส้นตรง 2. มีส่วนน้อยเบ่ียงเบนออกจากแนวเส้นตรง (ตาแหน่ง ข) การแปลผลการทดลอง ภายในอะตอมน่าจะมีอนุภาคอะไรสกั อยา่ งมีท่ีรวมกนั เป็นกลุ่มกอ้ นและมีขนาดเลก็ รวมท้งั มี มวลมากพอที่จะทาใหอ้ นุภาคแอลฟาที่วง่ิ ไปใกลห้ รือไปเฉียดแลว้ เบ่ียงเบนจากเส้นตรง (เบ่ียงเบนจาก ตาแหน่ง ก)

11 3. และมสี ่วนน้อยมากทกี่ ระดอนมาอย่นู อกฉาก (ตาแหน่ง ค) การแปลผลการทดลอง ภายในอะตอมน่าจะมีอนุภาคอะไรสักอยา่ งท่ีรวมกนั เป็นกลุ่มกอ้ นและมีขนาดเลก็ รวมท้งั มี มวลมากพอท่ีจะทาใหอ้ นุภาคแอลฟาที่วงิ่ ไปชนตรงๆ (ชนจงั ๆ) กระดอนกลบั มาชนหนา้ ฉากเรืองแสง ข้ึนรัทเทอร์ฟอร์ดพบวา่ รังสีส่วนใหญ่ไม่เบี่ยงเบน และส่วนนอ้ ยท่ีเบี่ยงเบนน้นั ทามุมเบ่ียงเบนใหญ่มาก บางส่วนยงั เบ่ียงเบนกลบั ทิศทางเดิมดว้ ย จานวนรังสีที่เบ่ียงเบนจะมากข้ึนถา้ ความหนาแน่นของแผน่ โลหะเพ่มิ ข้ึนจากการคานวณ รัทเทอร์ฟอร์ดพบวา่ อนุภาคแอลฟา 108 อนุภาคจะมีเพียงอนุภาคเดียวเท่าน้นั ที่จะถูกกระจาย กลบั ทางเดิม รัทเทอร์ฟอร์ดจึงเสนอวา่ พ้ืนที่หนา้ ตดั ของนิวเคลียสเป็นเพยี งราว 10-8 ของพ้นื ที่อะตอม หรือรัศมีของนิวเคลียสเป็นเพยี ง 10-4 เทา่ ของรัศมีอะตอม นนั่ คือนิวเคลียสมีรัศมีประมาณ 10-14 m สรุปแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมประกอบดว้ ยนิวเคลียสท่ีมีโปรตอนรวมกนั อยตู่ รงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็ก แต่มี มวลมากและมีประจุเป็นบวก ส่วนอิเลก็ ตรอนซ่ึงมีประจุเป็ นลบ และมีมวลนอ้ ยมาก จะวงิ่ อยรู่ อบ นิวเคลียสเป็นบริเวณกวา้ ง ภาพแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ต่อมา พ.ศ. 2473 โบเท (W.Bothe) และเบเกอร์ (H.Becker) นกั เคมีชาวเยอรมนั ไดท้ าการ ทดลอง ใชอ้ นุภาคแอลฟายงิ แผน่ โลหะแบริลเลียม ปรากฏวา่ เกิดรังสีซ่ึงไม่มีประจุชนิดหน่ึงที่มีอานาจ ทะลุทะลวงไดด้ ี และรังสีน้ีเมื่อชนกบั โมเลกุลของพาราฟิ นจะไดโ้ ปรตอนออกมา ต่อมาในปี พ.ศ. 2475 Jame Chadwich ไดเ้ สนอวา่ รังสีน้ีตอ้ งประกอบดว้ ยอนุภาคและใหช้ ื่อวา่ นิวตรอน และไดท้ าการ พสิ ูจนไ์ ดว้ า่ นิวตรอนไมม่ ีประจุ และคานวณมวลนิวตรอนไดค้ ่าใกลเ้ คียงกบั มวลของโปรตอน

12 1. การทดลองใดท่ีพิสูจน์วา่ อะตอมประกอบดว้ ยอิเลก็ ตรอน 1) ใชห้ ลอดรังสีแคโทด 2) ดูดว้ ยกลอ้ งจุลทรรศน์อิเล็กตรอน 3) ยงิ อนุภาคแอลฟาผา่ นแผน่ ทองคา 4) ใชอ้ ุปกรณ์ตรวจการนาไฟฟ้า 2. ในปี พ.ศ. 2454 เออเนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เอม ไกเกอร์ และมาร์สเดน ทาการศึกษาหาแบบจาลอง อะตอมโดยยงิ อนุภาคแอลฟาผา่ นแผน่ ทองคาบางๆ ทาให้สรุปไดว้ า่ 1) อะตอมเป็นทรงกลมขนาดเลก็ มาก 2) อะตอมเป็นทรงกลมประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนและอิเลก็ ตรอน 3) อะตอมมีลกั ษณะเป็นทรงกลม ประกอบดว้ ยอนุภาคโปรตอนเป็ นนิวเคลียสอยตู่ รงกลาง มี ขนาดเล็กมาก เม่ือเทียบกบั ขนาดของอะตอม ส่วนอิเลก็ ตรอนมีมวลนอ้ ยมากจะวง่ิ อยรู่ อบๆนิวเคลียส เป็นบริเวณกวา้ ง 4) อะตอมประกอบดว้ ย โปรตอนและนิวตรอนเป็ นเป็ นนิวเคลียส ส่วนอิเลก็ ตรอนมีมวลนอ้ ยมาก จะวง่ิ อยรู่ อบๆนิวเคลียสเป็นบริเวณกวา้ ง 3. ผใู้ ดคน้ พบนิวตรอน 2) มอสเล่ย์ 3) ซอดดี 4) แชดวกิ 1) รัทเทอร์ฟอร์ด 4. ขอ้ ใดไมถ่ ูกตอ้ งเก่ียวกบั รายละเอียดของโครงสร้างอะตอม 1) อะตอมเป็นอนุภาคขนาดเลก็ ท่ีสุดแบ่งแยกไมไ่ ด้ จะสร้างข้ึนหรือทาลายใหส้ ูญหายไม่ได้ 2) อะตอมของสารทุกชนิดมีอนุภาคท่ีมีประจุลบเป็นองคป์ ระกอบและมีลกั ษณะเป็นทรงกลมเป็น ผลสรุปการทดลอง เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน 3) ผทู้ าการทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอนไดม้ ีค่าเท่ากบั 1.7x108 คูลอมบ์ คือ รอเบิร์ต แอนด รูส์ มิลลิแกน 4) อะตอมประกอบดว้ ยนิวเคลียสท่ีมีโปรตอนมีประจุเป็ นบวก (+) รวมอยตู่ รงกลาง มีขนาดเล็ก และมีมวลมาก และมีอิเล็กตรอนมีประจุลบ (-) มีมวลนอ้ ยวง่ิ อยรู่ อบนิวเคลียสเป็น เป็นผลสรุปจากการ ทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด 5. กาหนดแบบจาลองอะตอมให้ 3 แบบ ดงั แสดงขา้ งล่าง +- -+ I II III แบบใดเป็นเป็นแบบจาลองของดอลตนั แบบจาลองของรัทเทอร์ฟอร์ด และแบบจาลองของทอมสนั ตามลาดบั

13 แบบจาลองของดอลตนั แบบจาลองของรัทเทอร์ฟอร์ด แบบจาลองของทอมสัน 1) I II III 2) II III I 3) II I III 4) III I II 6. (มช 33, 34) เม่ือยงิ อนุภาคอลั ฟาไปยงั แผน่ โลหะทองบาง ๆ (เลียนแบบการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด) ปรากฏการณ์ในขอ้ ใดมีโอกาสเกิดไดน้ อ้ ยท่ีสุด 1) อนุภาคอลั ฟาจะวงิ่ ผา่ นทะลุผา่ นทองคาเป็นเส้นตรง 2) อนุภาคอลั ฟาจะวง่ิ สะทอ้ นกลบั 3) อนุภาคจะวง่ิ เบนไปจากแนวเส้นตรงเลก็ นอ้ ย 4) อนุภาคอลั ฟาจะวงิ่ เบนไปจากแนวเส้นตรงค่อนขา้ งมาก 7. หากเชื่อวา่ อะตอมมีลกั ษณะตามแบบจาลองของทอมสัน เม่ือยงิ รังสีอลั ฟาทะลุเขา้ อะตอมทองคา แนว การเคล่ือนที่ของรังสีแบบใดไมม่ ีโอกาสเกิดใด้ 1) ทะลุเป็นเส้นตรง 2) เบี่ยงเบนแนวการเคลื่อนท่ี 3) สะทอ้ นยอ้ นกลบั 4) เกิดไดท้ ุกขอ้ 8. ขอ้ ใดต่อไปน้ีเป็ นช่ือนกั วิทยาศาสตร์ท่ีคน้ พบอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน ตามลาดบั 1) ทอมสนั โกลดส์ ไตล์ รัทเทอร์ฟอร์ด 2) ทอมสัน โกลดส์ ไตล์ มิลลิแกน 3) ทอมสนั โกลดส์ ไตล์ โบเทและเบเกอร์ 4) ดอลตนั ทอมสนั โกลดส์ ไตล์ 9. ขอ้ ใดไมถ่ ูกตอ้ งเก่ียวกบั แบบจาลองอะตอมที่นกั วทิ ยาศาสตร์เสนอข้ึน 1) แบบจาลองอะตอมเสนอข้ึนจากขอ้ มูลของการทดลอง 2) แบบจาลองอะตอมท่ีเสนอข้ึนไมส่ ามารถเปล่ียนแปลงได้ 3) แบบจาลองอะตอมสร้างข้ึนตามจินตนาการของนกั วทิ ยาศาสตร์ 4) นกั วทิ ยาศาสตร์เสนอแบบจาลองอะตอมข้ึนเพ่ือใชอ้ ธิบายผลการทดลอง 10. ขอ้ ใดคือผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดในการยงิ อนุภาคแอลฟาไปยงั แผน่ ทองคาบาง ๆ 1) อนุภาคส่วนใหญ่จะถูกเบนไปมาก 2) อนุภาคส่วนใหญ่จะถูกเบนไปเล็กนอ้ ย 3) อนุภาคส่วนนอ้ ยผา่ นทะลุไปเป็นเส้นตรง 4) อนุภาคส่วนนอ้ ยจะถูกเบนไปเพยี งเลก็ นอ้ ย

14 อนุภาคมูลฐานของอะตอม คือ ท่ีเป็นองคป์ ระกอบในอะตอม ไดแ้ ก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน ซ่ึงความสมั พนั ธ์ระหวา่ งประจุและมวลของอนุภาคมูลฐานในอะตอมเป็ นดงั น้ี ตารางที่ แสดงอนุภาคมูลฐานของอะตอม มวล(g) ค่าประจุ มวลเปรียบเทียบกบั ชนิดของอนุภาค สัญลกั ษณ์ ประจุ 9.108 x 10-28 1.673 x 10-24 (คูลอมบ)์ อิเล็กตรอน 1.675 x 10-24 อิเลก็ ตรอน e -1 1.602 x 10-19 1 โปรตอน p +1 นิวตรอน n0 1.602 x 10-19 1836 0 1839 ข้อควรจา  คา่ ประจุ e- = คา่ ประจุ p = 1.602 x 10-19 C/g  มวลของ n >มวลของ p > มวลของe- เลขมวล เลขอะตอม และไอโซโทป ในการบอกถึงจานวนอนุภาคมูลฐานท่ีเป็นองคป์ ระกอบในอะตอมจะบอกไดด้ งั น้ี A X Z เลขอะตอม (Z) คือ ตวั เลขที่บอกจานวนโปรตอนในนิวเคลียส ซ่ึงจะเท่ากบั จานวนอิเล็กตรอน แทนดว้ ย Z เลขมวล (A) คือ ตวั เลขที่แสดงผลบวกของจานวนโปรตอนและนิวตรอนที่อยใู่ นนิวเคลียส แทนดว้ ย A ดงั น้นั จะได้ A = Z+n สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ คือ สญั ลกั ษณ์ท่ีบอกถึงอนุภาคมูลฐานของอะตอมน้นั ๆ โดยเขียนเลข มวลไวบ้ นมุมซา้ ยและเขียนเลขอะตอมไวท้ างมุมล่างซา้ ยของสญั ลกั ษณ์ธาตุ ซ่ึงเขียนได้ ดงั น้ี A X Z เขียนเลขเชิงมวล (A) ไวข้ า้ งบนดา้ นซา้ ยของสัญลกั ษณ์ธาตุ เขียนเลขเชิงอะตอม (Z) ไวข้ า้ งล่างดา้ นซา้ ยของสัญลกั ษณ์ธาตุ

15 ตวั อยา่ งของสัญลกั ษณ์นิวเคลียร์ เลขมวล(A) o เลขมวลบอกจานวน p+n= 7 o เลขอะตอมบอกจานวน p = 3 7 Li ปกติอะตอมเป็ นกลางทางไฟฟ้า 3 คือ มีจานวน p=n เลขอะตอม(Z) p+n= 7 และ p= 3 ดงั น้นั 3+n = 7 n=4 1. จงเติมลงในช่องวา่ งสาหรับอะตอมหรือไอออนในตารางตอ่ ไปน้ี สญั ลกั ษณ์ เลขอะตอม n เลขมวล e- ประจุไฟฟ้า 0 13 C 6 7 13 6 0 6 +2 14 15 S 18 18 56 24 2. ขอ้ ใดหมายถึง อนุภาคมูลฐานในอะตอม 2)โปรตอน , อิเลก็ ตรอน , นิวเคลียส 1) โปรตอน , อิเล็กตรอน , นิวตรอน 3) โปรตอน , ดิวเทอรอน , นิวตรอน 2) โปรตอน , โปรซิตรอน , นิวตรอน 3. จงพจิ ารณาขอ้ ความที่เก่ียวขอ้ งกบั อะตอมต่อไปน้ี ก. จานวนนิวตรอนเทา่ กบั จานวนโปรตอนเสมอ ข. จานวนโปรตอนเทา่ กบั จานวนอิเล็กตรอนเสมอ ค. จานวนท้งั หมดของประจุบวกบนนิวตรอนเท่ากบั ประจุลบบนอิเล็กตรอนเสมอ ง. มวลอะตอมส่วนใหญ่อยใู่ นนิวเคลียส ขอ้ ใดถูกตอ้ ง 1) ก, ข 2) ก, ค 3) ข, ค 4) ข, ง

16 4. อะตอมในขอ้ ใดที่มีจานวนนิวตรอนนอ้ ยท่ีสุด 1) U235 2) U238 3) U239 4) U239 92 92 93 94 5. เลขมวล หมายถึง 1) ตวั เลขท่ีแสดงจานวนนิวตรอน 2) ตวั เลขท่ีแสดงจานวนโปรตอนหรือจานวนอิเล็กตรอน 3) ผลรวมของจานวนโปรตอนและอิเล็กตรอน 4) ผลรวมของจานวนโปรตอนและนิวตรอน 6. เลขอะตอม หมายถึง 1) จานวนโปรตอน 2) ผลรวมของจานวนโปรตอนและอิเล็กตรอน 3) ผลรวมของจานวนโปรตอนและนิวตรอน 4) ผลรวมของจานวนอิเลก็ ตรอนหรือนิวตรอน 7. สญั ลกั ษณ์ของธาตุที่มีจานวนอิเลก็ ตรอน = 91 จานวนนิวตรอน =140 คือขอ้ ใด 1) 14901Pa 2) 14901Pa 3) 29311Pa 4) 29311Pa 8. อะตอมของธาตุ Y มีโปรตอนเท่ากบั 6 นิวตรอน เท่ากบั 7 และอิเลก็ ตรอนเท่ากบั 6 สัญลกั ษณ์ นิวเคลียร์ของ Y คือ 1) 163Y 2) 16 A 3) 163Y 4) 162Y 8 9. (o-net 51) ขอ้ ใดเป็นการจดั ตวั ของอิเล็กตรอนในอะตอมท่ีมีเลขมวล 40 และมีจานวนนิวตรอน เท่ากบั 21 1) 2, 8, 9 2) 2, 8, 8, 1 3) 2, 8, 18, 8, 4 4) 2, 8, 9, 2 10. คาช้ีแจง ใชต้ ารางต่อไปน้ีตอบคาถาม อะตอม จานวนโปรตอน จานวนนิวตรอน จานวนอิเล็กตรอน A9 7 9 B9 8 9 C9 9 9 D9 9 9 การเขียนสญั ลกั ษณ์อะตอมขอ้ ใดถูกตอ้ ง 1) 18 A 2) 9 B 3) 198C 4) 27 D 7 8 9

17 11. จงหาจานวนโปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน จากสัญลกั ษณ์ของอะตอมต่อไปน้ี 1. 40 Ar ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. 18 ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. 2. 39 K ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ………. 19 ตอบ p = …….. n = ……..…. e = ……….. 3. U235 92 4. 83 Kr 36 5. 23920Th 12. ธาตุ J และ Q มีสัญลกั ษณ์ 22 J และ 34 Q ตามลาดบั ธาตุท้งั สองมีจานวนโปรตอน 10 16 และนิวตรอนต่างกนั เท่าใด จานวนโปรตอนท่ีต่างกนั จานวนนิวตรอนท่ีต่างกนั 1) 12 18 2) 12 12 3) 6 12 4) 6 6 13. อะตอมของธาตุท่ีเป็ นกลางซ่ึงมีเลขมวล 19 และเลขอะตอม 9 ควรมีอนุภาคมูลฐานตามขอ้ ใด 1) 9 โปรตอน 10 นิวตรอน 9 อิเลก็ ตรอน 2) 9 โปรตอน 9 นิวตรอน 10 อิเลก็ ตรอน 3) 10 โปรตอน 10 นิวตรอน 19 อิเลก็ ตรอน 4) 19 โปรตอน 9 นิวตรอน 19 อิเลก็ ตรอน 14. สญั ลกั ษณ์ของธาตุที่มีจานวนอิเลก็ ตรอน 15 จานวนนิวตรอน 16 คือสัญลกั ษณ์ใด 1) P16 2) 16 P 3) P31 4) P16 1 15 15 31 ไอออนของธาตุ คือ อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าท่ีเกิดจากอะตอมของธาตุ เพราะมีจานวน อิเลก็ ตรอนไม่เท่ากบั จานวนโปรตอน ไดแ้ ก่ - ไอออนลบ เรียกวา่ แอนไอออน มีe- > p เช่น Cl- (p=17 e-=18) - ไอออนบวก เรียกวา่ แคทไอออน มีe- < p เช่น Na+ (p=11 e-=10) ธาตุโดยทวั่ ไปที่บรรจุอิเล็กตรอนวงนอกจนครบแปดอิเล็กตรอนแลว้ จะมีความเสถียรสูง ถา้ ธาตุที่มีอิเล็กตรอนวงนอกไมค่ รบแปดอิเล็กตรอน มีแนวโนม้ วา่ จะเกิดการเปล่ียนแปลง โดยพยายามทา ให้อเิ ลก็ ตรอนวงนอกครบ 8 อเิ ลก็ ตรอนจากการรับอเิ ล็กตรอนอสิ ระเข้ามาเพมิ่ หรือจ่ายอเิ ลก็ ตรอน ออกไป เพื่อให้อเิ ลก็ ตรอนวงนอกน้ันครบ 8 อเิ ลก็ ตรอนและเสถียรตามกฎออกเตต)

18 1. จงหาจานวนโปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน จากสัญลกั ษณ์ของอะตอมต่อไปน้ี 1. P31 3- ตอบ P = ……...n = …….. e = ………. 15 ตอบ P = …….. n = …….. e = ………. ตอบ P = …….. n = …….. e = ………. 2. O17 2- ตอบ P = …….. N = …….. e = ………. 8 3. 35 Cl- 17 4. 9 Be 2 4 2. (En 39) ขอ้ ใดมีจานวนอิเล็กตรอนมากกวา่ นิวตรอน 1) A25 2 2) 26 D 3) X75 3 4) Y33 2 12 13 33 16 3. ไอออนในขอ้ ใดท่ีมีจานวนอิเล็กตรอนและนิวตรอนเท่ากนั 1) 2542 Cr3 กบั 2555 Mn4 32 S2 35 2) 16 กบั 17 Cl 3) 4109 K กบั 4200 Ca2 4) 3749 Se2 กบั 8305 Br 4. ไอออนใดต่อไปน้ีที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเทำ่ กบั นิวตรอนเทำ่ กนั 1) 35 Cl 2) 31 P3 3) 24 Mg 2 4) 16 O 2 17 15 12 8 5. ขอ้ ใดมีจานวนอิเล็กตรอนมากกวา่ นิวตรอน 1) X25  2) X25 3) X75 3 4) X33 2 12 12 33 16 ไอโซโทป คือ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีโปรตอนเท่ากนั แต่มีเลขมวลและจานวน นิวตรอนต่างกนั เช่น 126 C , 136 C , 146 C หรือไฮโดรเจนมีสามไอโซโทป มีชื่อเรียกดงั น้ี ไฮโดรเจนไอโซโทป ท่ีมีเลขมวลเป็น 1 โปรเตียม ( 11H ) แทนดว้ ย H ไฮโดรเจนไอโซโทป ที่มีเลขมวลเป็น 2 ดิวตีเรียม ( 21H) แทนดว้ ย D ไฮโดรเจนไอโซโทป ท่ีมีเลขมวลเป็น 3 ตริเดียม ( 31H) แทนดว้ ย T ธาตุที่เป็นไอโซโทปกนั จะมีสมบตั ิทางเคมีเหมือนกนั แต่สมบตั ิทางกายภาพต่างกนั ไอโซบาร์ คือ ธาตุตา่ งชนิดกนั ท่ีมีเลขมวลเท่ากนั เช่น 146 C กบั 174 N ไอโซโทน คือ ธาตุตา่ งชนิดกนั มีนิวตรอนเทา่ กนั เช่น 2400 Ca กบั 3199K ไอโซอเิ ลก็ ทริกซ์ คือธาตุท่ีมีอิเล็กตรอนเท่ากนั

19 1. ถา้ ไอโซโทนคืออะตอมที่มีจานวนนิวตรอนเท่ากนั และไอโซบาร์ คือ อะตอมท่ีมีเลขมวลเทา่ กนั จากสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ต่อไปน้ี 918A 919A 1019B 1020B 1120C 1121C 1221D 1223D ขอ้ ใดไม่ถกตอ้ ง 1) 918A กบั 1019B เป็ นไอโซโทน แตไ่ มเ่ ป็ นไอโซบาร์ 2) 919A กบั 1223D ไม่เป็ นไอโซโทน แต่ไม่เป็ นไอโซบาร์ 3) 1120C กบั 1121C ไม่เป็ นไอโซโทน แตเ่ ป็ นไอโซโทป 4) 1020B กบั 1121C เป็ นไอโซบาร์ แต่ไม่เป็ นไอโซโทน 2. สารขอ้ ใดเป็ นไอโซโทปของไฮโดรเจนท้งั หมด 1) โปรเตียม อินเดียม โฮลเมียม 2) โปรเตียม ดิวตีเรียม ตริเตียม 3) ดิวตริเรียม อินเดียม รีเนียม 4) โฮลเมียม ตริเตียม รีเนียม 3. จากสัญลกั ษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ 3919K จานวนนิวตรอนของธาตุน้ีเทา่ กบั 4) 19 1) 58 2) 39 3) 20 4. ไอโซโทป หมายถึง 2) ธาตุชนิดเดียวกนั มีเลขอะตอมเทา่ กนั 1) ธาตุตา่ งชนิดกนั มีเลขมวลเท่ากนั 4) ธาตุตา่ งชนิดกนั มีเลขมวลต่างกนั 3) ธาตุต่างชนิดกนั มีเลขอะตอมตา่ งกนั 5. ถา้ ไอโซบาร์ หมายถึง อะตอมที่มีแมสนมั เบอร์เท่ากนั จงเลือกไอโซบาร์จาก 162 C,163 C,146 C,147 N,186 O 2) 162 Cและ186 O 3) 146 Cและ147 N 4) 146 Cและ186 O 1) 163 Cและ146 C 6. ธาตุ X อยใู่ นคาบที่ 3 ของตารางธาตุ เม่ือรับ 1 อิเล็กตรอน จะเป็นไอออนท่ีมีการจดั อิเลก็ ตรอน เหมือนก๊าซเฉ่ือย ถา้ ธาตุ X มี 2 ไอโซโทป ซ่ึงมีจานวนนิวตรอนเท่ากบั 18 กบั 20 ตามลาดบั สัญลกั ษณ์นิวเคลียร์ของไอโซโทปท้งั 2 คือ 1) 297 X , 299X 2) 1357 X , 1377X 3) 3186 X , 1388X 4) 5335 X , 3555X

20 7. (o-net 51) ถา้ A, B, C, D และ E เป็นสัญลกั ษณ์สมมติของธาตุ และมีจานวนอนุภาคมูลฐานดงั แสดง ในตาราง สญั ลกั ษณ์ จานวนโปรตอน จานวนนิวตรอน จานวนอิเล็กตรอน A9 10 9 B 9 10 10 C 10 12 10 D 11 10 11 E 11 11 10 จากขอ้ สรุปต่อไปน้ี ก. A และ B เป็นไอโซโทปเดียวกนั แต่ B เป็นไอออนลบ ข. C มีสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ 1202C และ D มีสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ 1211D ค. D และ E เป็นธาตุชนิดเดียวกนั แต่ D เป็นไอออนลบ ง. B, C และ E เป็นไอโซโทปกนั โดยท่ี B มีเลขมวลนอ้ ยท่ีสุดและ E เป็นไอออนบวก ขอ้ ใดถูก 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. 3) ข. และ ง. 4) ก. และ ค. 8. (o-net 50) ถา้ สามารถดึงโปรตอน 4 ตวั อิเล็กตรอน 5 ตวั และนิวตรอน 5 ตวั ออกจากอะตอมของ ฟอสฟอรัส จะไดอ้ นุภาคใดเป็นผลิตภณั ฑ์ (กาหนด P มีเลขอะตอม 15, เลขมวล 31) 1) Na+ 2) Na 3) Mg2+ 4) Al3+ 9. (o-net 49) A และ B เป็นธาตุไอโซโทปกนั A มีจานวนโปรตอนเท่ากบั 10 และมีเลขมวลเทา่ กบั 20 B มีจานวนนิวตรอนมากกวา่ A อยู่ 2 นิวตรอน ขอ้ ใดเป็นสัญลกั ษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ B 1) 1220B 2) 22 B 3) 182B 4) 1102B 10

21 10. ธาตุตอ่ ไปน้ีธาตุใดเป็น Isotope, Isotone และ Isobar ซ่ึงกนั และกนั 162C , 163C , 164C , 10 B , 151B , 173N , 14 N 5 7 ก. Isotope มีเลขอะตอมเท่ากนั ไดแ้ ก่ ………………………………………………………………………………………………………… ข. Isobar มีเลขมวลเทา่ กนั ไดแ้ ก่ ………………………………………………………………………………………………………… ค. Isotone มีจานวนนิวตรอนเทา่ กนั ไดแ้ ก่ ………………………………………………………………………………………………………… 11. อะตอมคู่ใดเป็นไอโซโทปกนั 1) m A n A 2) m B n B 3) m C n C 4) n D n D a b a b a a b b 12. อะตอมของธาตุคู่ใดท่ีเป็ นไอโซโทนกนั 1) 162C 163C 2) 162C 14 N 3) 164C 186O 4) 174N 175N 7 13. (แนว Pat) อะตอม 39 Ar และไอออน 2400Ca2 มีความสมั พนั ธ์ต่อกนั ดงั ขอ้ ใด 18 1) ไอโซโทป 2) ไอโซโทน 3) ไอโซบาร์ 4) ไอโซอิเลก็ ทรอนิก 14. ถา้ ธาตุ A และ B เป็นธาตุไอโซโทปซ่ึงกนั และกนั ขอ้ ความใดถูกตอ้ ง 1) เลขอะตอมเท่ากนั แตม่ วลอะตอมไม่เท่ากนั 2) มวลอะตอมเท่ากนั แตเ่ ลขอะตอมไม่เทา่ กนั 3) จานวนนิวตรอนและจานวนอิเลก็ ตรอนไม่เทา่ กนั 4) จานวนนิวตรอนเท่ากนั แตจ่ านวนอิเล็กตรอนไม่เท่ากนั

22 ตารางการใช้ประโยชน์จากไอโซโทปของธาตุในด้านต่างๆ ช่ือเฉพาะ สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ แบบเตม็ แบบย่อ การใช้ประโยชน์ ไอโอดีน-131 (I-131) I131 131I รักษาตอ่ มไทรอยด์เป็นพิษและ มะเร็ง โคบอลต-์ 60 27 รักษาโรคมะเร็ง และการฆา่ เช้ือโรค (Co-60) เครื่องมือแพทย์ ยา และ 60 Co 60 Co เครื่องสาอางบางชนิด ทองคา-198 27 รักษามะเร็งผวิ หนงั (Au-198) โซเดียม-24 198 Au 198 Au (Na-24) 79 ฟอสฟอรัส-32 ตรวจหาตาแหน่งของเน้ืองอกหรือ (P-32) 24 Na 24 Na บริเวณท่ีมีล่ิมเลือดเกิดข้ึน 11 การรักษาโรคมะเร็งของเมด็ เลือด เรเดียม-226 การแพทย์ ขาว (ลิวคีเมีย) (Ra-226) 32 P 32 P 15 การรักษามะเร็งปากมดลูก มะเร็ง แทลเลียม-201 หลอดอาหาร ต่อมน้าเหลือง และ (Tl-201) 226 Ra 226 Ra มะเร็งกระเพาะปัสสาวะ 88 ตรวจการทางาน สภาพกลา้ มเน้ือ 20811Tl 201Tl ของหวั ใจ และการไหลของโลหิต เล้ียงหวั ใจใชต้ ิดฉลากเมด็ เลือดขาว เพื่อตรวจหาแหล่งอกั เสบของ ร่างกาย พลงั งาน เช้ือเพลิงในเคร่ืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ยเู รเนียม-238 U238 238 U เพ่อื ผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า (U-238) 235 U นิวเคลียร์ 92 239 Pu ยเู รเนียม-235 ทาอาวธุ นิวเคลียร์ และใชเ้ ป็นตน้ (U-235) U235 กาเนิดพลงั งานในเคร่ืองปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ พลูโตเนียม-239 92 (Pu-239) 239 Pu 94

23 การใช้ประโยชน์ ช่ือเฉพาะ สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ แบบเตม็ แบบย่อ โคบอลต-์ 60 ใชเ้ ร่งการบ่มตวั ของวสั ดุและเพิ่ม (Co-60) 60 Co 60 Co ความทนทานใหแ้ ก่แผน่ พลาสติก 27 ใชว้ ดั ความหนาของโลหะ และ โซเดียม-24 อุตสาหกรรม ความหนาแน่นของวสั ดุต่างๆ (Na-24) 24 Na 24 Na ตรวจการร่ัวไหลของน้าจากท่อ อะเมริเซียม-241 11 (Am-241) เคร่ืองตรวจหาควนั ตรวจวดั 29451Am 2 4 1 Am ปริมาณความช้ืน ความหนาแน่น ฟอสฟอรัส-32 และความหนาของวสั ดุตา่ งๆ (P-32) 32 P 32 P เทคนิคการสะกดรอยดว้ ยรังสี 15 ศึกษาการใชฟ้ อสฟอรัสในการ โคบอลต-์ 60 การเกษตรและ เจริญเติบโตของพชื (Co-60) 60 Co 60 Co การถนอมอาหาร ควบคุมแมลง ยบั ย้งั การงอก ชะลอ 27 การสุกและการบาน การถนอม คาร์บอน-14 การศึกษาวจิ ยั ทาง อาหารดว้ ยรังสี ลดแบคทีเรียและ (C-14) 14 C 14 C วทิ ยาศาสตร์ เช้ือรา ทาลายพยาธิ 6 หาอายขุ องวตั ถุโบราณ หรือซากดึก ดาบรรพ์ มวลอะตอมและนา้ หนักอะตอม 1) เพราะเหตุใดจึงตอ้ งใชค้ า่ มวลอะตอมเฉลี่ย (เพราะในธาตุทม่ี ีไอโซโทป ปริมาณของ ไอโซโทปทพ่ี บในธรรมชาติน้ันไม่เท่ากนั จึงต้องเฉลยี่ นา้ หนักของแต่ละไอโซโทปด้วยร้อยละทพี่ บใน ธรรมชาติด้วย) 2) หน่วยท่ีใชใ้ นการระบุมวลอะตอมคือหน่วยใด (amu (atomic mass unit) 1 amu มี ค่าประมาณ 1.661024 กรัม) 3) ธาตุ M มีเลขมวล 24 และมี 2 ไอโซโทป ไอโซโทปแรกมีมวลอะตอม 48.015 พบใน ธรรมชาติ 73% และไอโซโทปท่ีสองมีมวล 50.120 ธาตุ M น้ีจะมีมวลอะตอมเฉลี่ยเท่าไร และจงเขียน สญั ลกั ษณ์ธาตุของท้งั สองไอโซโทปน้ี มวลอะตอมเฉลี่ยเทา่ กบั 48.01573 20.12027 100

24 = 3505.09  1353.44 100 ธาตุ M มีมวลอะตอมเฉลยี่ 48.583 และสัญลกั ษณ์ธาตุท้งั สองไอโซโทปคือ M48 และ 48 M) 24 24 4) ในการหามวลอะตอมของธาตุน้นั จะใชเ้ ครื่องมือชนิดใด (แมสสเปกโตรมิเตอร์ (mass spectrometer)) ตาราง ไอโซโทป มวลอะตอม ร้อยละทพี่ บในธรรมชาติ และมวลอะตอมเฉลยี่ ของไนโตรเจน ออกซิเจน และโบรมีน ธาตุ ไอโซโทป มวลอะตอม ร้อยละทพ่ี บในธรรมชาติ มวลอะตอมเฉลย่ี N 14 14.003073 99.634 14.007 15 15.000108 0.366 16 15.994914 99.762 O 17 16.999131 0.038 15.999 18 17.999160 0.200 Br 79 78.918337 50.69 79.904 81 80.916291 49.31 1. จากการใชแ้ มสสเปกโตรมิเตอร์ ไดผ้ ลการทดลองวา่ ก๊าซอาร์กอนประกอบดว้ ย 3 ไอโซโทป คือ 36Ar 38Ar และ 40Ar ปริมาณไอโซโทปมี 0.1% 0.3% และ 99.6% ตามลาดบั ใหห้ ามวลอะตอม ของอาร์กอน (39.99) วธิ ีทา 2. ธาตุ A มี 3 ไอโซโทป มีมวลอะตอม 14 , 15 และ 16 มีปริมาณในธรรมชาติ 50% , 40% และ 10% ตามลาดบั มวลอะตอมของธาตุ A เป็นเท่าใด 1) 14.2 2) 14.6 3) 15.0 4) 15.3 วธิ ีทา

25 3. คาร์บอนมีไอโซโทป 2 ชนิด คือ C-12 กบั C-13 คา่ มวลอะตอมเฉล่ียของคาร์บอนเป็นเทา่ ไร (กาหนดให้ C-12 มีในธรรมชาติ 98.89 % มวลอะตอม 12.00, C-13 มีในธรรมชาติ 1.11 % มวลอะตอม 13.003) 1) 11.998 2) 12.001 3) 12.011 4) 12.103 วธิ ีทา การจัดอเิ ลก็ ตรอนในอะตอม การศึกษาสเปกตรัม การศึกษาสเปกตรัม จะตอ้ งเขา้ ใจลกั ษณะท่ีสาคญั ของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าก่อน คล่ืน (Wave) คือ การเคลื่อนที่ซ้าเป็นระยะ มีลกั ษณะดงั น้ี ก ข จ งฉ ค คล่ืน 1 รอบ คล่ืนและความยาวคล่ืน องค์ประกอบของคล่ืน 1. ความยาวคลื่น ( =แลมป์ ดา) คือ ระยะทางท่ีคล่ืนเคลื่อนท่ีครบ 1 รอบพอดี หน่วยของความ ยาวคล่ืนมีหน่วยเป็น เมตร(m) หรือ นาโนเมตร(nm) =10-9m 2. ความถ่ี ( = นิว) คือ จานวนคลื่นท่ีเคลื่อนที่ผา่ นจุดจุดหน่ึงในหน่ึงหน่วยเวลา (ใชห้ น่วยเป็น วนิ าที) ซ่ึงมีหน่วยเป็น รอบ/วนิ าที หรือ เฮิร์ต (Hz ) 3. สันคล่ืนหรือยอดคล่ืน คือตาแหน่งสูงสุดของคล่ืน (ก และ ข) 4. ท้องคล่ืน คือตาแหน่งท่ีต่าสุดของคลื่น (ค) 5. แอมปลจิ ูด คือความสูงของคลื่น (จ-ค)

26 จากการศึกษาเรื่องคลื่นจะไดค้ วามสมั พนั ธ์ระหวา่ งความยาวคลื่นและความถี่ของคล่ืนดงั น้ี “ความถีข่ องคลื่นจะแปรผกผนั กบั ความยาวคล่ืน” เขียนเป็ นความสมั พนั ธ์ไดเ้ ป็น   1  เขียนเป็นสมการไดด้ งั น้ี  = C .................(1)  เมื่อ  = ความถี่ C = ความเร็วแสงในสุญญากาศ = 3 x 108 m/s  = ความยาวคลื่น แหล่งกาเนิดคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าท่ีใหญ่ที่สุดในจกั รวาลน้ี คือ ดวงอาทิตย์ แสงเป็นคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าท่ีมีความถ่ีและความยาวคล่ืนต่าง ๆ กนั ดงั รูป สเปกตรัมคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟ้าท่ีออกมาจากดวงอาทิตย์ แบง่ แยกได้ 8 ชนิด แต่ละชนิดเรียกวา่ สเปกตรัม ดงั แสดงในตารางตอ่ ไปน้ี สเปกตรัม การเรียงลาดบั การเรียงลาดับ การเรียงลาดับ ความถี่ ความยาวคล่ืน พลงั งาน รังสีแกมมา มาก มาก รังสีเอก๊ ซ์ นอ้ ย รังสีอลั ตราไวโอเลต นอ้ ย นอ้ ย แสงขาว มาก รังสีอินฟาเรด คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวทิ ยุ ไฟฟ้ากระแสสลบั

27 1. คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าตอ่ ไปน้ีสเปกตรัมไหนมีความเร็วสูงท่ีสุด 1) รังสีเอก็ ซ์ 2) แสง 3) รังสีอินฟาเรด 4) ความเร็วเท่ากนั 4) คล่ืนวทิ ยุ 2. คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าตอ่ ไปน้ีสเปกตรัมไหนมีพลงั งานสูงท่ีสุด 1) รังสีเอก็ ซ์ 2) แสง 3) รังสีอินฟาเรด คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า จะประกอบดว้ ยคล่ืนที่มีความยาวคล่ืน (  ) ตา่ ง ๆ กนั แสงสีขาวหรือ แสงอาทิตย์ เป็นคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยรู่ ะหวา่ ง 380 - 760 nm จดั เป็ นคล่ืน แม่เหลก็ ไฟฟ้าท่ีอยใู่ นช่วงท่ีตามองเห็นได้ เรียกวา่ คลื่นทมี่ องเห็นได้ สเปกตรัม(Spectrum) คือ อนุกรมของแถบสีหรือเส้นสี ท่ีเกิดจากการผา่ นพลงั งานรังสีเขา้ ไป ในสเปกโตรสโคป (ซ่ึงประกอบดว้ ยปริซึมแกว้ เป็นตวั กลาง ทาใหแ้ สงสีที่มีความยาวคล่ืนไมเ่ ท่ากนั เกิดการหกั เหไดไ้ ม่เทา่ กนั การหกั เหของแสงเมื่อผ่านตัวกลางจะแปรผกผนั กบั ความยาวคลื่น จะไดว้ า่ ถา้ แสงที่มีความยาวคล่ืนมาก การหกั เหจะนอ้ ย ถา้ แสงท่ีมีความยาวคล่ืนนอ้ ย การหกั เหจะมาก การศึกษาเก่ียวสเปกตรัมมดี งั นี้ ในสมยั ของเซอร์ไอแซก นิวตนั ซ่ึงไดท้ ดลองใชป้ ริซึมแยกแสงขาวออกเป็ นสี 7 สี ในปี ค.ศ. 1854 กุสตาฟ เคอร์ชอฟ ชาวเยอรมนั ประดิษฐส์ เปกโตรสโคปข้ึน เพื่อใชศ้ ึกษา สเปกตรัมของแสงขาว และตรวจเส้นสเปกตรัมของธาตุท่ีถูกเผาได้ โรเบิร์ต บุนเซน นาความรู้เร่ืองเส้นสเปกตรัมของธาตุมาตรวจสเปกตรัมของแร่ต่างๆ สเปกตรัม แบ่งได้ 2 ชนิด คือ 1. สเปกตรัมทต่ี ่อเนื่อง หมายถึง สเปกตรัมที่ประกอบดว้ ยแถบสีท่ีมีค่าความยาวคล่ืนหรือ ความถ่ีต่อเน่ืองกนั เช่น สเปกตรัมของแสงขาว เมื่อใหแ้ สงอาทิตย(์ แสงขาว)ผา่ นปริซึมจะแยกออกเป็น 7 สี คือ มว่ ง คราม น้าเงิน เขียว เหลือง ส้ม และแดง ต่อเน่ืองกนั เรียกแถบสีท่ีต่อเน่ืองกนั วา่ สเปกตรัมของแสงขาว สเปกตรัมของแสงขาว เกิดเนื่องจาก แสงขาวผา่ นตวั กลางทาใหเ้ กิดการหกั เหและกระจาย ออกเป็ นแสงสีต่าง ๆ ตามความยาวคลื่น โดยแสงสีท่ีมีความยาวคล่ืนส้ันจะมีการหกั เหมาก ส่วนแสงสีที่ มีความยาวคลื่นยาวกวา่ จะมีการหกั เหนอ้ ย ซ่ึงความยาวคล่ืนของสเปกตรัมของแสงขาวท้งั 7 เป็นดงั ตาราง

28 ตาราง แสดงสเปกตรัมของแสงขาว สีของสเปกตรัม ความยาวคลื่น(nm) มว่ ง 380 - 390 คราม 390 - 400 น้าเงิน 400 - 460 เขียว 460 – 520 เหลือง 520 – 590 แสด 590 – 730 แดง 730 - 760 2. สเปกตรัมทไ่ี ม่ต่อเน่ือง หมายถึง สเปกตรัมท่ีมีลกั ษณะเป็นแถบสีเลก็ ๆ หรือเส้นสีที่มีคา่ ความยาวคลื่นหรือความถี่ไมต่ ่อเนื่องกนั มีช่องวา่ งระหวา่ งเส้นสี เช่น สเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจน สเปกตรัมของธาตุ แมกซ์ พลงั ค์ ได้ เสนอ ทฤษฎีควอนตมั (Quantum theory) และอธิบายเกี่ยวกบั การเปล่งรังสี วา่ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีเปล่งออกมามีลกั ษณะเป็นกลุ่มๆ ประกอบดว้ ยหน่วยเล็กๆ เรียกวา่ ควอนตมั (quantum) ขนาดของควอนตมั ข้ึนอยกู่ บั ความถ่ีของรังสี และแตล่ ะควอนตมั มีพลังงาน (E) โดยท่ี พลงั งานเป็นปฏิภาคโดยตรงกบั ความถ่ี  ดงั น้ี E = h E = พลงั งานหน่ึงควอนตมั แสง (J) h = ค่าคงที่ของพลงั ค์ (6.625x10-34 Js)  = ความถี่ (s-1) เม่ือ C คือ ความเร็วของคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าเป็นสูญญากาศ = 3 x 108 m/s ค่าพลงั งานคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าคานวณไดจ้ ากความสัมพนั ธ์ดงั น้ี E = hC  = C 

29 ตวั อย่าง จงคา นวณพลงั งานของแสงสีเขียวที่มีความยาวคล่ืน 520 นาโนเมตร วธิ ีทา จากสูตร c = νλ ...(1) E = hν ...(2) c = 3 × 108 เมตร/วนิ าที h = 6.625 × 10-34 จูล ⋅ วนิ าที λ = 520 × 10-9 เมตร ∴ E = hC = 6.625 × 10-34 จูล ⋅ วนิ าทีx 3 × 108 เมตร/วนิ าที  520 × 10-9 เมตร = 3.8 × 10-19 จูล 1. โฟตอนของแสงมีความยาวคลื่น3.2 x 105 m จงคานวณ ก. ความถ่ีของแสง วธิ ีทา ข. พลงั งานของโฟตอน วธิ ีทา 2. แสงสีส้มมีความยาวคลื่น 620 นาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกบั แสงสีครามซ่ึงมีความยาวคลื่น 430 นา โนเมตร ขอ้ ความใดถูกตอ้ งท่ีสุด 1) แสงสีครามมีพลงั งานสูงกวา่ แสงสีส้ม เนื่องจากมีความถ่ีต่ากวา่ 2) แสงสีส้มมีพลงั งานสูงกวา่ แสงสีคราม เน่ืองจากมีความถี่สูงกวา่ 3) แสงสีครามมีพลงั งานสูงกวา่ แสงสีส้ม เน่ืองจากมีความถ่ีสูงกวา่ 4) แสงสีส้มมีพลงั งานสูงกวา่ แสงสีคราม เนื่องจากมีความถี่ต่ากวา่

30 3. คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ามีความถี่ 8.5 × 104 เฮิรตซ์ จะมีพลงั งานและความยาวคล่ืนเท่าใด โดยกาหนดคา่ c = 3 × 108 เมตร/วนิ าที, h = 6.625 × 10-34 จูล ⋅ วนิ าที วธิ ีทา 4. พลงั งานไอออไนเซชนั Li+ มีค่า 1.961 × 10-17 จูล จะมีความยาวคล่ืนก่ีนาโนเมตร โดยกาหนดค่า h = 6.625 × 10-34 จูล ⋅ วนิ าที และ c = 2.998 × 108 เมตร/วนิ าที 1) 9.92 2) 10.13 3) 20.26 4) 101.30 วธิ ีทา 5. เส้นสเปกตรัมสีแดงของโพแทสเซียมมีความถ่ี 3.91x1014Hz จะมีความยาวคลื่นเป็นเทา่ ใด วธิ ีทา (7.67x102 nm) 6. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีความถี่ 8.5 x 104 Hz จะมีพลงั งานและความยาวคลื่นเท่าใด (C=2.99x108m/s) วธิ ีทา (5.63x10-29J, 3.53x103 m)

31 7. คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ามีความยาวคลื่น 300 nm จะมีความถ่ีและพลงั งานเป็นเทา่ ใด (C=2.99x108m/s) วธิ ีทา (1x1015 Hz,6.625x10-19J) 8. (A-net50) อิเลก็ ตรอนท่ีสถานะพ้ืนของอะตอมไฮโดรเจน 1 โมล ถูกกระตุน้ ดว้ ยพลงั งาน 1,230 KJ อิเลก็ ตรอนท่ีสถานะกระตุน้ น้ีจะคายพลงั งานท่ีมีความยาวคล่ืนส้ันท่ีสุดกี่เมตร 1) 9.74x10-8 2) 9.74x10-11 3) 1.62x10-28 4) 1.62x10-31 วธิ ีทา สีเปลวไฟของไอออนของโลหะต่างชนิดกนั ให้สีต่างกนั ดงั น้ี ตารางแสดงสีของเปลวไฟท่ีเกิดจากการเผาเมื่อดูดว้ ยตาเปล่า และใชส้ เปคโตรสโคป สารประกอบ สีของเปลวไฟเมื่อดูด้วยตาเปล่า สีของสเปคตรัมทเ่ี ด่นชัดทสี่ ุด Cl เหลือง เหลืองเขม้ SO4 เหลือง เหลืองเขม้ Cl2 เขียวอมเหลือง เขียว CO3 เขียวอมเหลือง เขียว CaCl2 แดงอิฐ แดงเขม้ CaSO4 แดงอิฐ แดงเขม้ CuCO3 เขียว เขียวเขม้ CuSO4 เขียว เขียวเขม้ BaCl2 เขียว เขียวเขม้ NaCl เหลือง เหลืองเขม้

32 สรุป 1. สเปคตรัมเป็นสมบตั ิเฉพาะตวั ของธาตุชนิดหน่ึงๆ ซ่ึงแตกตา่ งจากธาตุชนิดอ่ืน 2. สเปคตรัมของโลหะชนิดเดียวกนั มีสี และตาแหน่งของสเปคตรัมเหมือนกนั 3. สเปคตรัมของโลหะตา่ งชนิดกนั จะไม่เหมือนกนั 4.สีของเปลวไฟท่ีไดจ้ ากการเผาสารคือส่วนของพลงั งานที่แปรรูปมาจากพลงั งานความร้อนท่ีสารไดร้ ับ ความร้อนแลว้ คายออกมาในรูปของแสง “ แสงสีตา่ งกนั แสดงวา่ คายพลงั งานออกมาไม่เทา่ กนั (มีความถ่ีและความยาวคล่ืนต่างกนั )” 1. ผลการทดสอบเปลวไฟของสารประกอบท่ีมีโซเดียมไอออน แบเรียมไอออน และแคลเซียมไอออน จะใหส้ ีเรียงตามลาดบั ดงั น้ี 1) เหลือง เขียว แดง 2) แดง เขียว เหลือง 3) เหลือง แดง เขียว 4) แดง เหลือง เขียว 2. สารประกอบในขอ้ ใด เมื่อถูกเผาจะเกิดเส้นสเปกตรัมท่ีมีความยาวคลื่นยาวที่สุด 1) CuCl2 2) BaCO3 3) KCl 4) CaBr2 3. จากการทดลองน้ี ขอ้ สรุปท่ีไม่น่าจะเป็นไปไดค้ ือขอ้ ใด 1) สีของเปลวไฟที่ไดเ้ ป็ นสีของไอออนบวกของสารประกอบ 2) สีของสเปกตรัมท่ีเห็นเป็นสีของไอออนบวกของสารประกอบ 3) เมื่อเผาสารประกอบ ส่วนที่เป็นไอออนบวกจะรับพลงั งานแลว้ คายออกมาเป็นค่าเฉพาะตวั ของ ไอออน น้นั 4) สารประกอบสีขาว เม่ือเผาแลว้ จะใหเ้ ปลวไฟและสเปกตรัมที่มีสี

33 4. เมื่อนาคอปเปอร์ (II ) คลอไรดม์ าเผาจนร้อนจดั จะไดเ้ ปลวไฟสีเขียวแกมฟ้าเพราะเหตุใด 1) โมเลกลุ ของเกลือน้ีหลอมเหลวและลุกติดไฟ 2) อิเล็กตรอนในอะตอมของทองแดงไดร้ ับพลงั งานสูงข้ึน จึงพยามยามคายออกมาในรูปของแสง 3) อิเลก็ ตรอนในอะตอมของทองแดงเคล่ือนที่จากช้นั หน่ึงกลบั ไปกลบั มาและบางคร้ังก็หลุดออกมา กลายเป็นพลงั งานในรูปของแสง 4) โปรตรอนและนิวตรอนในนิวเคลียสเกิดการสั่นสะเทือนและคายพลงั งานออกมาในรูปของแสง แบบจาลองอะตอมของ โบร์ สรุปแบบจาลองอะตอมของ นิลส์ บอห์ร อะตอมประกอบดว้ ยโปรตอนและนิวตรอนรวมกนั เป็นนิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนในอะตอม วงิ่ อยรู่ อบๆนิวเคลียสเป็นช้นั ๆ ตามระดบั พลงั งาน อิเลก็ ตรอนท่ีวงิ่ อยูร่ อบๆนิวเคลียส อยเู่ ป็นช้นั ๆ ตามระดบั พลงั งาน ไดแ้ ก่ช้นั K,L,M,N,O,P และ Q โดยอิเลก็ ตรอนที่อยใู่ นช้นั ท่ีใกลน้ ิวเคลียสท่ีสุด(K) จะมีพลงั งานต่าท่ีสุด ในปัจจุบนั เรียกระดบั พลงั งานท่ีอยใู่ กลน้ ิวเคลียสท่ีสุด วา่ ระดบั พลงั งาน n=1 และระดบั พลงั งานช้นั ถดั ไปเป็น n=2,n=3,n=4……ตามลาดบั การจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในอะตอม 1. อิเล็กตรอนท่ีวง่ิ อยรู่ อบๆนิวเคลียสน้นั จะอยกู่ นั เป็นช้นั ๆตามระดบั พลงั งาน ระดบั พลงั งาน ที่อยใู่ กลน้ ิวเคลียสที่สุด (ช้นั K)จะมีพลงั งานต่าท่ีสุด และอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานช้นั ถดั ออกมาจะมี พลงั งานสูงข้ีนๆตามลาดบั พลงั งานของอิเล็กตรอนของระดบั ช้นั พลงั งาน K < L < M < N < O < P < Q หรือช้นั ที่ 1< 2 < 3 <4 < 5 < 6 < 7

34 2. ในแตล่ ะช้นั ของระดบั พลงั งาน จะมีจานวนอิเลก็ ตรอนได้ ไมเ่ กิน 2n2 เมื่อ n = เลขของช้นั K=1,L=2,M=3,N=4,O=5,P=6 และ Q=7 ตัวอย่าง จานวน e- ในระดบั พลงั งานช้นั K มีได้ ไม่เกิน 2n2 = 2 x 12 = 2x1 = 2 จานวน e-ในระดบั พลงั งานช้นั N มีได้ ไมเ่ กิน 2n2 = 2 x 42 = 2x16 = 32 3. ในแตล่ ะระดบั ช้นั พลงั งาน จะมีระดบั พลงั งานช้นั ยอ่ ยได้ ไมเ่ กิน 4 ช้นั ยอ่ ย และมีชื่อเรียกช้นั ยอ่ ย ดงั น้ี s , p , d , f ระดับพลงั งานย่อยแบ่งออกได้ดังนี้ 1. ระดบั พลงั งานยอ่ ย s (sharp) มีอิเลก็ ตรอนอยไู่ ดไ้ มเ่ กิน 2 2. ระดบั พลงั งานยอ่ ย p (principal) มีอิเลก็ ตรอนอยไู่ ดไ้ มเ่ กิน 6 3. ระดบั พลงั งานยอ่ ย d (diffuse) มีอิเลก็ ตรอนอยไู่ ดไ้ ม่เกิน 10 4. ระดบั พลงั งานยอ่ ย f (fundamental) มีอิเลก็ ตรอนอยไู่ ดไ้ ม่เกิน 14 เขียนเป็ น s2 p6 d10 f14 เพอื่ ใหง้ ่ายต่อการเขา้ ใจ แต่ละช่องใหใ้ ส่ e- ได้ 2e- s-orbital p-orbital d-orbital f-orbital ออร์บิทลั หมายถึง บริเวณที่อยขู่ องอิเลก็ ตรอนในแต่ละระดบั พลงั งานยอ่ ย ซ่ึงแตล่ ะ ออร์บิทลั จะมีอิเล็กตรอนไดไ้ มเ่ กิน 2 ตวั อิเลก็ ตรอนหมุนรอบตวั เองได้ 2 แบบ คือ หมุนตามเขม็ นาฬิกา (spin up มีการหมุน (ms) เทา่ กบั +1/2) แทนดว้ ย และหมุนทวนเขม็ นาฬิกานาฬิกา (spin down มีการหมุน (ms) เทา่ กบั -1/2)แทนดว้ ย

35 วธิ ีการจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในอะตอม ภาพจาก http://www.google.co.th/imglanding? การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน ให้จัดเรียง e- ในระดับพลงั งานช้ันย่อยโดยจัดเรียงลาดับตามลูกศร (แนว ทางการจดั เรียงอิเล็กตรอน ใหเ้ ขียนแผนผงั ก่อน แลว้ เขียนลูกศรใหถ้ ูกตอ้ ง ดงั รูป ตวั อย่าง จงจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุ คลั เซียม ( Ca ) ธาตุ Ca มีเลขอะตอม = 20 แสดงวา่ มี p = 20 และมี e- = 20 ตวั (ดูเลขอะตอม จากตารางธาตุ) แลว้ จดั เรียง e- ดงั น้ี การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน 1. อยา่ งละเอียด 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4 s2 2. อยา่ งง่าย 2, 8, 8, 2 3. อยา่ งยอ่ [Ar] 4 s2 4. อยา่ งออร์บิทลั ไดอะแกรม [Ar]

36 ตัวอย่าง จงจดั เรียงอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานหลกั และระดบั พลงั งานยอ่ ย (Electron configuration) โดยเรียงจากพลงั งานต่า ไปหาสูงของธาตุอะลูมิเนียม ( 13Al ) โพแทสเซียม (19K ) , สแกนเดียม ( 21Sc) และ รูบิเดียม ( 37Rb) วธิ ีทา การจดั เรียงอิเล็กตรอนของ Al คือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 หรือ 2 8 3 การจดั เรียงอิเล็กตรอนของ K คือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 หรือ 2 8 8 1 การจดั เรียงอิเล็กตรอนของ Sc คือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 หรือ 2 8 9 1 การจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของ Rb คือ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 หรือ 2 8 18 8 1 sp d f

1. จงจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุต่อไปน้ี 37 ธาตุ อยา่ งง่าย การจดั เรียงอิเลก็ ตรอน อยา่ งออร์บิทลั ไดอะแกรม อยา่ งละเอียด อยา่ งยอ่ 1350P 1362S 1375Cl 2400Ca 23 N a 11 1224Mg 186O 14 N 7 2. สมมติวา่ นกั วทิ ยาศาสตร์สามารถสงั เคราะห์ธาตุที่มีเลขอะตอมเทา่ กบั 114 ได้ ท่านคิดวา่ ควรจะจดั ใหธ้ าตุน้ีอยใู่ นหมู่ใด 1) หมู่ที่ 3 2) หมู่ท่ี 4 3) หมู่ท่ี 5 4) หมูท่ ี่ 6 3. A , B , C , D และ E เป็นธาตุสมมติ เลขอะตอม 7 , 19 , 37 , 53 และ 55 ตามลาดบั ธาตุใดบา้ งที่มี สมบตั ิแตกตา่ งจากธาตุ E 1) A และ D เทา่ น้นั 2) C และ D เท่าน้นั 3) A , B และ C เท่าน้นั 4) A , B , C และ D 4. ธาตุท่ีมีเลขอะตอมตรงกบั ขอ้ ใดต่อไปน้ี ที่จดั เป็นก๊าซเฉื่อย 1) 3 2) 14 3) 17 4) 18

38 5. ธาตุ X อยหู่ มูท่ ่ี 3 คาบ 4 จะมีการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนอยา่ งไร 1) 2, 8, 4 เลขอะตอม =14 2) 2, 8, 18, 3 เลขอะตอม =31 3) 2, 8, 8, 3 เลขอะตอม = 21 4) 2, 8, 18, 4 เลขอะตอม =32 6. (o-net 51) พิจารณาขอ้ มูลแสดงตาแหน่งของธาตุต่างๆ ในตาราง ธาตุ คาบที่ หมู่ที่ A 4 1A B 2 4A C 3 1A D 3 4A ขอ้ สรุปใดผดิ 1) ธาตุ A และ C มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเทา่ กนั 2) เวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุ C กบั D อยใู่ นระดบั พลงั งานเดียวกนั 3) จานวนอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานที่สองของธาตุ A, B และ C เท่ากนั 4) จานวนอิเล็กตรอนท้งั หมดในอะตอมของธาตุ A มีคา่ มากกวา่ ของธาตุ C 8 อิเลก็ ตรอน 7. (o-net 51) พิจารณาขอ้ มูลตอ่ ไปน้ี A BCD ธาตุ 11 18 31 38 เลขอะตอม 2) D มีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนสูงสุด ขอ้ ใดถูก 4) C และ D อยใู่ นคาบเดียวกนั 1) A และ D อยหู่ มูเ่ ดียวกนั 3) B อยเู่ ป็นอะตอมเดียวอยา่ งอิสระได้ 8. (o-net 50) ธาตุสมมุติมีสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ 7 A 174 B 32 X และ 3126Y 3 16 ธาตุใดอยใู่ นหมูเ่ ดียวกนั 1) A กบั B 2) X กบั Y 3) A กบั Y 4) B กบั X

39 9. (o-net 50) เลขอะตอมของ F และ Ca เทา่ กบั 9 และ 20 ตามลาดบั ธาตุท้งั สองรวมกนั เป็น สารประกอบไอออนิก การจดั เรียงอิเล็กตรอนของไอออนท้งั สองเป็นดงั ขอ้ ใด แคลเซียมไอออน ฟลูออไรดไ์ อออน 1) 2 8 8 282 2) 2 8 8 28 3) 2 8 8 2 27 4) 2 8 8 1 281 10. X คือธาตุในหมู่ 3 คาบที่ 4 การจดั เรียงอิเล็กตรอนของธาตุ X+ คือขอ้ ใด 1) 2, 8, 18, 2 2) 2, 8, 8, 2 3) 2, 8, 3 4) 2, 8, 18, 3 11. แคลเซียมไอออนมีจานวน e- ไมเ่ ทา่ กบั ไอออนใด 4) แมกนีเซียมไอออน 1) คลอไรดไ์ อออน 2) โพแทสเซียมไอออน 3) ซลั ไฟดไ์ อออน 12. ไอออน X2+, Y- มีจา นวนอิเล็กตรอนเท่ากบั 18 ธาตุ X และธาตุ Y อยคู่ าบและหมูใ่ ด XY คาบ หมู่ คาบ หมู่ 1) 3 2 3 7 2) 3 7 2 2 3) 4 3 3 2 4) 4 2 3 7 13. ธาตุ K, L, M มีเลขอะตอม 10, 14 และ 20 ตามลา ดบั ควรอยหู่ มู่และคาบใด 1) 2, 4, 8 และ 2, 3, 4 2) 4, 8, 2 และ 3, 2, 4 3) 4, 2, 8 และ 3, 2, 4 4) 8, 4, 2 และ 2, 3, 4 14. ธาตุ X อยหู่ มู่ 7 คาบ 5 มีการจดั เรียงอิเล็กตรอน และมีเลขอะตอมเท่าใด 1) 2, 8, 8, 18, 7 เลขอะตอม 43 2) 2, 8, 18, 18, 7 เลขอะตอม 53 3) 2, 8, 8, 32, 7 เลขอะตอม 57 4) 2, 8, 18, 32, 7 เลขอะตอม 67 15. In whic group of the Periodic Table is the element which has atomic number 16 ? 1) II 2) III 3) IV 4) VI

40 16. ธาตุ X มีการจดั อิเลก็ ตรอนแบบ 2,8,6 เลขออกซิเดชนั ของธาตุน้ีจะมีค่าสูงสุดและต่าสุดเป็นดงั น้ี 1) +2 และ -6 2) +6 และ -2 3) +4 และ -2 4) +6 และ -4 17. (pat,53) จากขอ้ มูลต่อไปน้ี ก. จานวนออร์บิทลั ของธาตุ 19K มีอิเล็กตรอนบรรจุเท่ากบั 10 ออร์บิทลั ข. การจดั เรียงอิเล็กตรอนช้นั นอกของไอออน 26Fe3+ คือ 3d3 4s2 ค. ธาตุ A มีเลขอะตอม 38 และธาตุ B มีเลขอะตอม 17 เม่ือทาปฏิกิริยากนั จะไดส้ ารประกอบไอ ออนิกที่มีสูตรเป็ น AB2 ง. เลขออกซิเดชนั ของไนโตรเจนในสารประกอบ NCl3 และ N2O3 มีคา่ ไม่เท่ากนั ขอ้ ใดถูก 1) ก และ ค 2) ก และ ง 3) ข และ ง 4) ก ข ค และ ง 18. แบบจาลองอะตอมใดท่ีคน้ พบระดบั พลงั งานในการเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอน 1) โบร์ 2) ดอลตนั 3) กลุ่มหมอก 4) รัทเทอร์ฟอร์ด 19. การจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของอะตอม Na23 คืออะไร 11 1) 2, 8, 1 2) 2, 8, 2 3) 2, 8, 8, 5 4) 2, 8, 18, 6 20. 2, 8, 18, 7 เป็นการจดั เรียงอะตอมของธาตุใด 1) Na24 2) Cl35 3) Zn65 4) 80 Br 35 11 17 30 21. ธาตุที่มีจานวนอิเล็กตรอนระดบั นอกสุดต่างกนั จะมีส่ิงใดตา่ งกนั 1) จานวนระดบั พลงั งานของอิเล็กตรอน 2) จานวนนิวตรอน 3) สมบตั ิทางเคมีของธาตุ 4) ถูกทุกขอ้ 22. ธาตุ X [Ne] 3s23p3 มีเลขอะตอมเท่าใด 1) 5 2) 10 3) 13 4) 15 23. ธาตุ Y [Ar] 4s2 3d8 เป็นธาตุหมูแ่ ละคาบใด 1) หมู่ 2 คาบ 3 2) หมู่ 8 คาบ 3 3) แทรนซิชนั คาบ 4 4) แทรนซิชนั คาบ 5

41 แบบจาลองอะตอมแบบกล่มุ หมอก เนื่องจากแบบจาลองอะตอมของโบร์ไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของอะตอมท่ีมีหลาย อิเลก็ ตรอนได้ นกั วทิ ยาศาสตร์ในสมยั ต่อมาจึงพยายามทดลองคน้ ควา้ เพือ่ สร้างแบบจาลองของอะตอม ท่ีสามารถอธิบายปัญหาต่าง ๆ ท่ีแบบจาลองอะตอมของโบร์อธิบายไม่ได้ แบบจาลองอะตอมอะตอมแบบกลุ่มหมอกมีลกั ษณะดงั น้ี 1. อิเล็กตรอน เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอยา่ งรวดเร็ว ดว้ ยรัศมีท่ีไม่แน่นอน 2. ไม่สามารถบอกตาแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้ บอกไดแ้ ต่เพียงโอกาสที่จะพบ อิเลก็ ตรอนในบริเวณตา่ งๆ ปรากฏการณ์แบบน้ีเรียกวา่ กลุ่มหมอกอิเล็กตรอน บริเวณใดท่ีมีกลุ่มหมอก อิเลก็ ตรอนหนาแน่น แสดงวา่ มีโอกาสท่ีจะพบอิเล็กตรอนมาก บริเวณท่ีมีกลุ่มหมอก จาง แสดงวา่ มีโอกาสท่ีจะพบอิเล็กตรอนนอ้ ย 3. การเคลื่อนท่ีรอบนิวเคลียสของอิเลก็ ตรอนอาจเป็ นรูปทรงกลมหรือรูปอื่น ๆ แลว้ แต่วา่ อิเล็กตรอนจะอยใู่ นระดบั พลงั งานใด 4. ผลรวมของกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนทุกระดบั พลงั งาน จะเป็นรูปทรงกลม สรุปแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก ซ่ึงเป็นแบบจาลองอะตอมในปัจจุบนั ดงั น้ี “อะตอมประกอบด้วยนิวเคลยี ส และรอบ ๆ นิวเคลยี สมีกลุ่มหมอกของอเิ ลก็ ตรอนซึ่งมีลกั ษณะเป็ น ทรงกลมห่อหุ้มอยู่ บริเวณกลุ่มหมอกทบึ โอกาสทจ่ี ะพบอิเลก็ ตรอนมากกว่าบริเวณทก่ี ลุ่มหมอกจาง” ภาพแบบจาลองแบบกลุ่มหมอก 1. แบบจาลองอะตอมแบบใดเหมาะสมที่สุดในการอธิบายอะตอมของธาตุต่าง ๆ ในปัจจุบนั 1) ทอมสัน 2) ดอลตนั 3) กลุ่มหมอก 4) รัทเทอร์ฟอร์ด

42 ตารางธาตุ ธาตุคืออะไร ธาตุ คือ สารบริสุทธ์ิที่เกิดจากอะตอมชนิดเดียวกนั ดงั น้นั - อะตอมคือ หน่วยที่เล็กท่ีสุดของธาตุ ซ่ึงสามารถแสดงสมบตั ิของธาตุน้นั ๆ ได้ - ธาตุตา่ งชนิดกนั จะมีสมบตั ิต่างกนั ธาตุ ตา่ งจาก สารประกอบอยา่ งไร สารประกอบ คือ สารที่เกิดจากอะตอมของธาตุตา่ งชนิดกนั สัญลกั ษณ์ของธาตุ ในอดีต นกั วิทยาศาสตร์ชื่อ จอห์น ดอลตนั เสนอให้ใชร้ ูปภาพเป็ นสัญลกั ษณ์แทนธาตุชนิด ตา่ งๆ ดงั ตวั อยา่ ง ไฮโดรเจน ออกซิเจน Z สังกะสี แสดงตวั อยา่ งสัญลกั ษณ์ของธาตุตามแนวคิดของ จอห์น ดอลตนั ในปัจจุบนั เราใชส้ ัญลกั ษณ์ของธาตุตามแนวความคิดของ โจห์น จาคอบ เบอร์ซีเลียส โดย เขาเสนอใหใ้ ชอ้ กั ษรแทนชื่อธาตุ ซ่ึงมีหลกั เกณฑด์ งั น้ี 1. ใชอ้ กั ษรตวั แรกของช่ือธาตุในภาษาองั กฤษหรือภาษาลาติน เขียนดว้ ยตวั พิมพใ์ หญ่ 2. ถา้ ตวั อกั ษรตวั แรกของช่ือธาตุซ้ากนั ใหเ้ ขียนอกั ษรตวั ถดั ไปดว้ ยตวั พมิ พเ์ ล็ก ดงั แสดงในตาราง เกณฑ์ท่ีใช้แบ่งประเภทธาตุ ในการจดั ธาตุออกเป็นหมวดหมู่ จาเป็นตอ้ งอาศยั เกณฑต์ ่าง ๆ ในการจดั ประเภท แลว้ แต่วา่ จะ ใชเ้ กณฑใ์ ด ในการแบง่ สมบตั ิโดยทว่ั ๆ ไปของธาตุ ไดแ้ ก่ ความมนั วาว การนาไฟฟ้า ความเปราะ ความเหนียว การนาความร้อน จุดเดือด จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น สารประกอบบางชนิดของาตุ และความเป็นกรด-เบสของสารละลายของสารประกอบของธาตุน้นั ซ่ึงพอสรุปเป็ นเกณฑส์ าหรับใช้ แบ่งประเภทของธาตุไดด้ งั น้ี

43 1. ใช้สมบตั คิ วามเป็ นโลหะ สมบตั ิของอโลหะ ตาราง เปรียบเทียบสมบตั ิของธาตุโลหะและอโลหะ 1. ท่ีอุณหภูมิหอ้ งมีไดท้ ุกสถานะท้งั สมบตั ิของโลหะ ของแขง็ (C,P,S,I)ของเหลว (Br) 1. มีสถานะเป็นของแขง็ ที่อุณหภูมิหอ้ ง และกา๊ ซ (เป็นส่วนใหญ)่ 2. ไม่มีความเป็นมนั วาว ยกเวน้ ปรอท ซ่ึงเป็นของเหลว 3. ไม่นาไฟฟ้าและความร้อน 2. มีความเป็นมนั วาว ยกเวน้ แกรไฟต์ นาไฟฟ้าได้ 3. นาไฟฟ้าและความร้อนไดด้ ี แตก่ าร 4. เคาะจะไมม่ ีเสียงกงั วาน 5. ส่วนมากเปราะ ไม่สามารถจะทา นาไฟฟ้าจะลดลงเม่ืออุณหภูมิสูงข้ึน ใหเ้ ป็นแผน่ หรือเป็ นเส้นได้ 4. เคาะจะมีเสียงกงั วาน 6. ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุด 5. แขง็ และเหนียว สามารถตีแผใ่ หเ้ ป็น เดือดต่า 7. ส่วนมากมีความหนาแน่นต่า แผน่ หรือดึงใหเ้ ป็นเส้นได้ 6. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง 7. มีความหนาแน่นสูง ธาตุก่ึงโลหะ (เมตลั ลอยด)์ จะแสดงสมบตั ิเป็นไดท้ ้งั โลหะและอโลหะ คือ มีสมบตั ิบาง ประการเหมือนโลหะและสมบตั ิบางประการเหมือนอโลหะ 2 ใช้สถานะของธาตุเป็ นเกณฑ์ แบ่งได้ 3 พวก คือ ของแขง็ ซ่ึงมีท้งั โลหะ อโลหะ และ ก่ึง โลหะ ของเหลว เช่นปรอท และก๊าซ ไดแ้ ก่ พวกก๊าซตา่ ง ๆ

44 IA อโลหะ VIIA อยดู่ า้ นขวามือ H IIA IIIA IVA VA VIA VIIA He Li Be B C N O F Ne Na Mโลหะ Al Si P S Cl Ar อยดู่ ้านซ้ายมือ K Cga Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra 1. (o-net 49) ธาตุท่ีมีเลขอะตอมต่อไปน้ีมีสิ่งใดเหมือนกนั 1 3 11 19 37 1) เป็นอโลหะเหมือนกนั 2) มีจานวนอนุภาคมูลฐานเทา่ กนั 3) อยใู่ นระดบั พลงั งานเดียวกนั 4) มีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนเท่ากนั 2. ขอ้ ความใดต่อไปน้ีไม่ถูกตอ้ ง 1) อโลหะเป็นธาตุท่ีมีความหนาแน่นนอ้ ย 2) ธาตุที่มีความหนาแน่นมากๆมกั เป็นพวกโลหะ 3) อโลหะเป็นธาตุท่ีมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่า 4) อโลหะทุกชนิดไม่นาความร้อนและไฟฟ้า 3. ธาตุในขอ้ ต่างๆ ต่อไปน้ี มีท้งั อโลหะ โลหะ และเมตลั ลอยด์ ( ก่ึงโลหะ-ก่ึงอโลหะ ) ธาตุในขอ้ ใดที่ เป็นประเภทเดียวกนั ลว้ น ๆ 1) Ca, Zn, P, Hg 2) K, I, B, C 3) Cs, Cr, Cl, Co 4) Sb, Si, Te, As 4. สาร A, B, C และ D มีสมบตั ิตา่ งๆ ดงั แสดง ความหนาแน่น (g/ml) จุดหลอมเหลว ° C สี จานวนธาตุที่เป็นองคป์ ระกอบ น้าตาลแดง 1 A 3.12 -7 1 B 8.94 1,083 น้าตาล 3 C 2.11 334 ขาว 3 ส้ม D 5.68 398

45 สมบตั ิท่ีใชใ้ นการจาแนกสารเหล่าน้ีออกเป็นธาตุหรือสารประกอบขอ้ ใดถูกตอ้ ง ขอ้ สาร ธาตุหรือสารประกอบ สมบตั ิที่ใช้ 1) A ธาตุ จุดหลอมเหลว 2) B ธาตุ ความหนาแน่น 3) C สารประกอบ สี 4) D สารประกอบ จานวนธาตุท่ีเป็นองคป์ ระกอบ ววิ ฒั นาการของตารางธาตุ ตารางธาตุ หมายถึง ตารางที่นกั วทิ ยาศาสตร์จดั ทาข้ึนเพื่อรวบรวมธาตุต่าง ๆ เอาไวด้ ว้ ยกนั ให้ เป็นหมวดหมู่เพื่อสะดวกในการศึกษา ก่อนมาเป็นตารางธาตุในปัจจุบนั ตารางธาตุไดม้ ีววิ ฒั นาการ แบบต่าง ๆ สรุปไดโ้ ดยยอ่ ดงั น้ี ปี พ.ศ.2360 (ค.ศ.1817) โยฮันน์ เดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) นกั เคมี คนแรกที่พยายามจดั ธาตุเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 ธาตุ ตามสมบตั ิท่ีคลา้ ยคลึงกนั เรียกวา่ ชุดสาม (Triad) และพบวา่ ธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉล่ียของมวลอะตอมของอีกสองธาตุท่ีเหลือ ตัวอย่างธาตุชุดสามของเดอเบอไรเนอร์ เช่น Li มวลอะตอม = 7.0 Na มวลอะตอม = 7.0  39.1 = 23 2 K มวลอะตอม = 39.1 แตก่ ฎน้ีใชไ้ ดก้ บั ธาตุบางหมูเ่ ทา่ น้นั จึงไมเ่ ป็ นท่ียอมรับกนั ปี พ.ศ. 2407 (ค.ศ.1864) จอห์น อเลก็ ซานเดอร์ รีนา นิวแลนด์ส ( John Alexander Reina Newlands) - นกั เคมีชาวองั กฤษ - ธาตุเรียงตามมวลอะตอม จากนอ้ ยไปมากแลว้ - พบธาตุที่ 8 จะมีสมบตั ิทางเคมีและกายภาพ คลา้ ยธาตทุ ี่ 1 จะเกิดข้ึนทุกๆ ช่วงของธาตุท่ี 8 เรียกการจดั น้ีวา่ Law of Octaves กฎน้ีไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากไม่สามารถอธิบายไดว้ า่ มวลอะตอม กบั สมบตั ิท่ีคลา้ ยกนั ของธาตุน้นั มีความสมั พนั ธ์กนั อยา่ งไร - กฎน้ีใชไ้ ดถ้ ึงแคลเซียม (Ca) ท่ีมีมวลอะตอม 40 เทา่ น้นั เช่น ธาตุที่ 8 คือ โซเดียม (Na) จะมีสมบตั ิคลา้ ยกบั ธาตุท่ี 1 คือลิเทียม (Li ) และถา้ นบั ต่อไปจากโซเดียม (Na) ไปอีก 8 ธาตุ กค็ ือ โปแตสเซียม (K) ดงั น้นั Li , Na , K จะอยใู่ นกลุ่มเดียวกนั

46 ปี พ.ศ. 2412 – 2413 (ค.ศ. 1869 – 1870) ดิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ (DmiTri Ivanovich Mendeleev) นกั เคมีชาวรัสเซียไดเ้ สนอกฎที่เรียกวา่ กฎพิริออดิก ซ่ึงเป็ นกฎท่ีสาคญั ทางเคมีเกี่ยวกบั การ จดั ตารางธาตุ กฎพิริออดิก กล่าววา่ ถา้ จดั เรียงธาตุตามมวลอะตอมของธาตุต่าง ๆ จากนอ้ ยไปมากธาตุท่ีมี สมบตั ิคลา้ ยกนั จะปรากฎซ้ากนั และอยตู่ รงกนั เป็นช่วง ๆ จากกฎพิริออดิก เมนเดเลเอฟ จึงจดั ตารางธาตุข้ึน เรียกวา่ ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ เมนเดเลเอฟไดน้ าธาตุมาเรียงกนั ตามมวลอะตอม โดยเวน้ ท่ีวา่ งสาหรับธาตุที่ยงั ไมพ่ บใน ขณะน้นั แตค่ าดวา่ น่าจะมีธาตุที่มีสมบตั ิตามตาแหน่งน้นั อยู่ ต่อมาภายหลงั ไดม้ ีการคน้ พบธาตุมากข้ึน ก็ พบวา่ ถา้ ยดึ หลกั การเรียงตามมวลอะตอมของเมนเดเลเอฟอยา่ งเคร่งครัด จะไมส่ ามารถทาใหธ้ าตุบาง ชนิดท่ีมีสมบตั ิคลา้ ยกนั อยใู่ นหมูเ่ ดียวกนั ได้ จึงตอ้ งสลบั ท่ีของธาตุบางตวั แตเ่ มนเดเลเอฟก็ไม่ สามารถอธิบายไดว้ า่ เพราะเหตุใดจึงตอ้ งจดั เรียงธาตุเช่นน้นั นกั วทิ ยาศาสตร์รุ่นต่อมาจึงเกิด แนวความคิดวา่ ตาแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่น่าจะข้ึนอยกู่ บั มวลอะตอมของธาตุ แต่น่าจะข้ึนกบั สมบตั ิอื่นท่ีมีความสัมพนั ธ์กบั มวลอะตอม ต่อมาปี พ.ศ. 2546 (ค.ศ.1913) เฮนรี่ กวิน เจฟฟรีส์ โมสลยี ์ (Henry Gwyn Jeffreys Moseley) พบวา่ การเรียงธาตุตามเลขอะตอม (จานวนโปรตอนหรืออิเลก็ ตรอน) จะสอดคลอ้ งกบั กฎพริ ิออดิกโดยไมต่ อ้ งสลบั ท่ีธาตุกนั เหมือนการเรียงตามมวลอะตอม และไดน้ ามาใชก้ ารจดั ตารางธาตุ ในปัจจุบนั 1. การจดั เรียงธาตุในรูปแบบของตารางของเมนเดเลเอฟยดึ หลกั การจดั เรียงตามขอ้ ใด 1) เรียงจากเลขอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก 2) เรียงธาตุตามมวลอะตอมจากมากไปหานอ้ ย 3) เรียงธาตุตามมวลอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก 4) เรียงธาตุตามจานวนอิเล็กตรอนจากมากไปหานอ้ ย

47 ตารางธาตุในปัจจุบนั ปัจจุบนั นกั เคมีพบวา่ สมบตั ิต่างๆ ของธาตุมีความสมั พนั ธ์กบั การจดั เรียงตวั ของอิเล็กตรอนใน อะตอมของธาตุน้ัน ๆ นั่นคือ ถา้ เรียงธาตุตามเลขอะตอมจากน้อยไปหามาก จะปรากฏธาตุที่มี สมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั ซ้ากนั เป็นช่วงตามการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุเหล่าน้นั ปัจจุบนั จึงจดั เรียงธาตุใน ตารางธาตุตามเลขอะตอม ดังน้ัน ตารางธาตุ คือ ตารางท่ีนกั วิทยาศาสตร์ไดร้ วบรวมธาตุต่าง ๆ ไวเ้ รียงตามเลขอะตอม เป็นหมวดหมู่เพอ่ื ประโยชน์ในการศึกษา ลกั ษณะและสมบตั ิของธาตุ ตารางธาตุท่ีนิยมใชใ้ นปัจจุบนั ปรับปรุงมาจากตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ แต่เรียงธาตุตามลาดบั เลขอะตอมจากซา้ ยไปขวา โดยจดั ธาตุออกเป็นหมู่และเป็ นคาบ ดงั รูป คาบ (Period) หมายถึง การจดั ธาตุในแนวนอนของตารางธาตุ โดยท่ีแตล่ ะธาตุในคาบเดียวกนั จะเรียงตามลาดบั ของเลขอะตอมจากซา้ ยไปขวาและจากนอ้ ยไปมาก ซ่ึงมีท้งั หมด 7 คาบ ธาตุที่อยู่ ในคาบเดียวกนั จะมีระดบั พลงั งานเดียวกนั ซ่ึงจะมีคา่ ระดบั พลงั งาน (ค่า n) เทา่ กบั คาบน้นั หมู่ (Group) หมายถึง การจดั ธาตุในแนวต้งั ของตารางธาตุ โดยธาตุในแต่ละคาบจะมี 8 หมู่ เลขหมูท่ ่ีธาตุน้นั อยจู่ ะมีคา่ เท่ากบั จานวนอิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานช้นั นอกสุด (Valence Electron)

48 คาบ (จานวนระดบั พลงั งาน) หมู่( เวเลนซ์อิเลก็ ตรอน) ธาตุในแต่ละคาบจะมจี านวนไม่เท่ากนั ถ้าพจิ ารณาจากตารางธาตุจะพบว่า คาบท่ี 1 มี 2 ธาตุ คือ H และ He คาบท่ี 2 มี 8 ธาตุ จาก Li Ne คาบที่ 3 มี 8 ธาตุ จาก Na Ar คาบที่ 4 มี 18 ธาตุ จาก K Kr คาบท่ี 5 มี 18 ธาตุ จาก Rb Xe คาบท่ี 6 มี 32 ธาตุ จาก Cs Rn คาบที่ 7 มี 20 ธาตุ จาก Fr Unh สาหรับธาตุ 2 แถวล่างที่มีเลขอะตอม ต้งั แต่ 58 –71 เป็นกลุ่มยอ่ ยของธาตุในคาบท่ี 6 เรียก กล่มุ ธาตุแลนทาไนด์ และธาตุท่ีมีเลขอะตอมต้งั แต่ 90-103 เป็นกลุ่มยอ่ ยของธาตุในคาบที่ 7 เรียก กลุ่มแอกทไิ นด์ ค่อนไปทางขวามือของตารางธาตุจะมีเส้นหนกั เป็ นข้นั บนั ได ธาตุทางขวาของเส้นจะเป็น อโลหะ ส่วนทางซา้ ยของเส้นจะเป็นโลหะ สาหรับธาตุท่ีอยชู่ ิดเส้นแบง่ น้ีจะมีสมบตั ิเป็นท้งั โลหะและ อโลหะ ไดแ้ ก่ โบรอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม สารหนู พลวง เทลลูเลียม และ แอสทาทีน เรียกธาตุ พวกน้ีวา่ ธาตุ กงึ่ โลหะ การจัดธาตุลงในตารางธาตุ 1. เรียงตามเลขอะตอม หรือตามจานวนโปรตอนจากนอ้ ยไปหามาก 2. ธาตุท่ีอยใู่ นหมูเ่ ดียวกนั มีจานวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสุด (เวเลนซ์อิเล็กตรอน) เท่ากนั 3. ธาตุท่ีอยใู่ นคาบเดียวกนั จะมีระดบั พลงั งานเท่ากนั 4. ธาตุทางดา้ นซา้ ยมือเป็นโลหะ ดา้ นขวามือเป็นอโลหะ และธาตุท่ีอยตู่ รงข้นั บนั ไดเป็นก่ึง โลหะ

49 1. ถา้ พจิ ารณาธาตุในตารางธาตุตามหมู่จากบนลงล่าง สมบตั ิของธาตุมีความสมั พนั ธ์กนั ตามขอ้ ใด 1) มีความเป็นอโลหะมากข้ึน 2) จานวนระดบั พลงั งานเพมิ่ ข้ึน 3) จานวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพ่ิมข้ึน 4) ขนาดอะตอมเล็กลงเพราะจานวนประจุเพิม่ ข้ึน 2. ขอ้ ความใดไม่ถกู ต้องเกี่ยวกบั สมบตั ิของธาตุในคาบเดียวกนั 1) จานวนระดบั พลงั งานลดลงจากซา้ ยไปขวา 2) จานวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพ่มิ ข้ึนจากซา้ ยไปขวา 3) ธาตุทางซา้ ยมีความเป็นโลหะมากกวา่ ธาตุทางขวา 4) ธาตุทางซา้ ยเกิดปฏิกิริยาเคมีกบั แก๊สออกซิเจนไดด้ ีกวา่ ธาตุทางขวา ตารางธาตุประกอบด้วยธาตุ 8 หมู่ ธาตุหมู่ IA (โลหะแอลคาไล) สมบตั ิทว่ั ไป - เป็นธาตุที่มีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอน 1 ตวั - เป็นของแขง็ แต่เป็นโลหะอ่อน สามารถใชม้ ีดตดั ได้ - นาไฟฟ้าและความร้อนไดด้ ีมาก เพราะมีพนั ธะโลหะ - เกิดปฏิกิริยากบั น้าไดร้ ุนแรงมาก คายความร้อน M + H2O MOH + H2 - เกิดปฏิกิริยากบั ออกซิเจนไดร้ ุนแรง เกิดออกไซดข์ องโลหะ ซ่ึงมีฤทธ์ิเป็นเบส จึงตอ้ งเกบ็ ไว้ ในน้ามนั นอกจากน้ียงั ทาปฏิกิริยากบั กรดได้ - มกั ให้ e- แก่อะตอมอ่ืน เกิดไอออนท่ีมีประจุ +1 - เป็นโลหะท่ีเกิดสารประกอบไดง้ ่าย และไดส้ ารประกอบไอออนิก เช่น ทาปฏิกิริยากบั ธาตุ หมู่ 7A เกิดเป็ นเกลือ เช่น ( 2Na(s)  Cl 2 (g) 2NaCl(s)) - สารประกอบของโลหะหมู่ IA ละลายน้าไดด้ ี

50 ตารางบันทกึ ผลการทดลองทส่ี ังเกตเห็น และความเป็ นกรด-เบสของธาตุหมู่ 1A บางชนิดทาปฏกิ ริ ิยากบั นา้ ธาตุหมู่ 1A ผลการทดลองทส่ี ังเกตเห็น ความเป็ นกรด-เบส ของสารละลาย โซเดียม โลหะโซเดียมลุกติดไฟและลอยอยเู่ หนือผวิ น้า เบส เคลื่อนท่ีไปมาและเกิดความร้อนข้ึน ลิเทียม โลหะลิเทียมเกิดปฏิกิริยารุนแรงกบั น้าโดยลุก เบส ติดไฟและน้าบริเวณดงั กล่าวเดือด โพแทสเซียม โลหะโพแทสเซียมเกิดปฏิกิริยารุนแรงกบั น้า เบส โดยลุกติดไฟ และมีการพุง่ ของน้าอยา่ งรุนแรง ตวั อยา่ งปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนในการทดลอง (2Na(s)  2H2O(l) 2NaOH(aq)  H2 (g)) ความว่องไวต่อการเกดิ ปฏิกริ ิยาของธาตุหมู่ท่ี 1A จะเพมิ่ ขนึ้ ตามคาบ ดังน้ัน ความว่องไวต่อ การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาจะเพม่ิ ขนึ้ จากลเิ ทยี ม ถงึ แฟรนเซียม ตวั อยา่ งสารประกอบของธาตุหมู่ 1A ที่พบในชีวติ ประจาวนั มา 5 ชนิด พร้อมท้งั ประโยชน์ - โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เกลือแกงใชป้ ระกอบอาหาร และถนอมอาหาร - โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO3) หรือผงฟู ใชท้ าขนมปัง - โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโซดาไฟ ใชใ้ นการผลิตผงซกั ฟอก - โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) ใชท้ าแกว้ และฟอกหนงั - ลิเทียมคาร์บอเนต (Li2CO3) ใชท้ าหลอดในทีวี ทาเลนส์เปล่ียนสี ธาตุหมู่ IIA (โลหะแอลคาไลเอริ ์ท) สมบตั ิทว่ั ไป - เป็นธาตุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ตวั เกิดเป็นไอออน ท่ีมีประจุ +2 - สมบตั ิอ่ืนๆ เหมือนธาตุหมู่ IA แต่เม่ือเกิดปฏิกิริยาจะมีความรุนแรงนอ้ ยกวา่