บทที่1อะตอมและตารางธาตุ(วีดีโอ)

บทที่1อะตอมและตารางธาตุ

ตารางแสดงการบรรจุอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก

ระดับพลังงานที่ (n)	1	2	3	4	5	6
จำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้มากที่สุด (2n2)	2	8	18	32	32	32

                จากตารางจะเห็นว่า สูตร 2n2 ใช้ได้ไม่เกินระดับพลังงานที่ n = 4

                หลักเกณฑ์ในการจัดอิเล็กตรอนเข้าสู่ระดับพลังงานหลักของอะตอม1.       ต้องทราบว่าอะตอมของธาตุนั้นมีอิเล็กตรอนกี่อิเล็กตรอน โดยหาจากเลขอะตอม(Z)
2.       ต้องจัดอิเล็กตรอนเข้าไปในระดับพลังงานที่ n = 1 ให้เต็มก่อน เมื่อเต็มแล้วจึงจัดเข้าสู่ระดับพลังงาน n = 2 n = 3 ไป          ตามลำดับ โดยจำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้มากที่สุดในแต่ละระดับพลังงานเท่ากับ 2n2 แต่ระดับพลังงานไม่เกิน n = 4
3.       จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุดมีได้ไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน และเรียกอิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกสุดนี้ว่าเวเลนซ์          อิเล็กตรอน4.       จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดจากวงนอกสุดเข้ามา 1 ระดับพลังงานของอะตอมมีได้ไม่เกิน 18 อิเล็กตรอน

ตาราง 1.6 ความสัมพันธ์ระหว่างระดับพลังงานหลักกับระดับพลังงานย่อย

ระดับพลังงานหลัก จำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้สูงสุด ระดับพลังงานย่อยที่มีได้ n = 12 22 1s2 n = 22 82 2s2   2p6 n = 32 182 3s2   3p6    3d10 n = 42 322 4s2   4p6    4d10    4f14 n = 52 322 5s2   5p6    5d10    5f14

จากตารางได้ข้อสังเกตว่า 1.       ระดับพลังงานหลัก n = 1 มีเฉพาะระดับพลังงานย่อย s       ระดับพลังงานหลัก n = 2 มีเฉพาะระดับพลังงานย่อย s, p       ระดับพลังงานหลัก n = 3 มีเฉพาะระดับพลังงานย่อย s, p, d       ระดับพลังงานหลัก n = 4 มีเฉพาะระดับพลังงานย่อย s, p, d, f 2.       ในระดับพลังงานย่อยจะมีตัวเลขข้างหน้าบอกระดับพลังงานหลัก ส่วนตัวเลขยกกำลังมุมขวาบนบอกจำนวนอิเล็กตรอนที่บรรจุได้สูงสุด เช่น        4p6 หมายความว่าระดับพลังงานหลัก n = 4 ในระดับพลังงานย่อย p-orbital มี 6 อิเล็กตรอน        4d5 หมายความว่าระดับพลังงานหลัก n = 4 ในระดับพลังงานย่อย d-orbital มี 5 อิเล็กตรอน

บทที่1อะตอมและตารางธาตุ

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม

 จากการศึกษาแบบจำลองอะตอมโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงที่เรียกว่าสมการคลื่น คำนวณหาค่าพลังงานอิเล็กตรอน    ทำให้ทราบว่าอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ  และอยู่ในระดับพลังงานต่างกัน อิเล็กตรอนเหล่านั้นอยู่กันอย่างไร ในแต่ละระดับพลังงานจะมีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดเท่าใด ให้นักเรียนพิจารณาข้อมูลจากตารางแสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุบางธาตุ   ดังตาราง

ตาราง แสดงการจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางธาตุ

ธาตุ เลขอะตอม จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน n  = 1 n  =  2 n  = 3 n = 4 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 1 2 3 4 5 6 7 8

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ(กลุ่มหมอก)

แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก

อะตอมจะประกอบด้วย กลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบ ๆ นิวเคลียส โดยมีทิศทางไม่แน่นอน โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนบริเวณใกล้นิวเคลียสมีมากกว่าบริเวณที่อยู่ห่างจากนิวเคลียส

เนื่องจากแบบจำลองอะตอมของโบร์ใช้อธิบายได้ดีเฉพาะธาตุไฮโรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ดังนั้นถ้าธาตุมีหลายอิเล็กตรอน ทฤษฏีของโบร์ไม่สามารถอธิบายได้ นักวิทยาศาสตร์จึงค้นคว้า ทดลองจนเกิดเป็นแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก ซึ่งมีลักษณะดังนี้

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสด้วยความเร็วสูง วงโคจรไม่จำเป็นต้องเป็นวงกลมเสมอ
ไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้
บริเวณกลุ่มหมอกหนาทึบ แสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนบริเวณนั้นมาก และบริเวณที่กลุ่มหมอกจาง แสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนน้อย

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ(นีลส์ โบร์)

แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์

นีลส์ โบร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ได้ทำการศึกษาการเกิดสเปกตรัมของก๊าซไฮโดรเจน และได้สร้างแบบจำลองอะตอมเพื่อใช้อธิบายลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบ ๆ นิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว และเรียกระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุด ซึ่งมีระดับพลังงานต่ำที่สุด เรียกว่า ระดับพลังงาน K และเรียกระดับพลังงานถัดออกมาว่า ระดับพลังงาน L,M,N,... ตามลำดับ

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ(รัทเทอร์ฟอร์ด)

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

 อะตอม ประกอบด้วย นิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมอยู่ตรงกลาง มีขนาดเล็ก และมีมวลมาก และมีอิเล็กตรอนซึ่งมีมวลน้อยวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส

 ลอร์อเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ และฮันส์ ไกเกอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ เรียกการทดลองนี้ว่าการทดลองการกระเจิงรังสีอัลฟาของรัทเทอร์ฟอร์ด

จากการทดอลองพบว่า

• อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่วิ่งเป็นแนวเส้นตรงทะลุแผ่นทองคำบาง ๆ
• อนุภาคแอลฟาบางส่วนวิ่งเบี่ยงเบนไปจากแนวเส้นตรง
• อนุภาคแอลฟาส่วนน้อยสะท้อนกลับ

 ดังนั้นรัทเทอร์ฟอร์ด เชื่อว่า น่าจะมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งอยู่ภายในนิวเคลียส ซึ่งไม่มีประจุ แต่มีมวลใกล้เคียงกับโปรตอน

บทที่1 อะตอมและตารางธาตุ(ทอมสัน)

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

 อะตอม ประกอบด้วย อนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ อะตอมในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนประจุบวกเท่ากับประจุลบ

 สรุปแบบจำลองอะตอมของทอมสัน
อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลุม มีอนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน อนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน และจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนกระจายอยู่ทั่วไปในทรงกลม

การทดลองที่สนับสนุนแบบจำลองอะตอมของทอมสัน

 สโตนีย์ ได้ศึกษาผลงานของฟาราเดย์ และเป็นผู้สรุปว่า ไฟฟ้าประกอบด้วยอนุภาคทางไฟฟ้าและตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า อิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กในอะตอมของธาตุ

 ฟาราเดย์ ได้ศึกษาเกี่ยวกับการแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้าและได้ตั้งกฏการแยกสารด้วยไฟฟ้า

บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ (ดอลตัน)

แนวคิดในการพัฒนาแบบจำลองอะตอม

          ในสมัยโบราณมีนักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ดิโคริตุส (Democritus) เชื่อว่าเมื่อย่อยสารลงเรื่ออย ๆ จะได้ส่วนที่เล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถทำให้เล็กลงกว่าเดิมได้อีก และเรียกอนุภาคขนาดเล็กที่สุดว่า อะตอม ซึ่งคำว่า "อะตอม"(atom) เป็นคำซึ่งมาจากภาษากรีกว่า (atomas) แปลว่า แบ่งแยกอีกไม่ได้

  สสารทั้งหลายประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุด จะไม่สามารถมองเห็นได้และจะไม่สามารถแบ่งแยกให้เล็กลงกว่านั้นได้อีก แต่ในสมัยนั้นก็ยังไม่มีการทดลอง เพื่อพิสูจน์และสนับสนุนแนวความคิดดังกล่าว

 แบบจำลองอะตอม (Atomic model) เป็นภาพทางความคิดที่แสดงให้เห็น รายละเอียดของโครงสร้างอะตอมที่สอดคล้อง กับผลการทดลองและใช้อธิบายปรากฏการณ์ ของอะตอมได ้

แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

อะตอมมีลักษณะทรงกลม และเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กที่สุด ซึ่งแบ่งแยกไม่ได้ และไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่หรือทำให้สูญหายได้

จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เป็นนักเคมีคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม ซึ่งมีสารสำคัญดังนี้

 ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ หลายอนุภาค อนุภาคเหล่านี้เรียกว่า อะตอม ซึ่งแบ่งแยกและทำให้สูญหายหรือสร้างขึ้นใหม่ไม่ได้

 อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันย่อมมีสมบัติเหมือนกัน มีมวลเท่าๆ กัน แต่มีสมบัติแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ

 สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่า 1 ชนิด ทำปฏิกิริยากันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวอย่างง่าย

ที่มา:https://blog.eduzones.com/patcharee/33888