บทที่1 อะตอมและตารางธาตุ

อะตอมและตารางธาตุ

อะตอม คือหน่วยที่เล็กที่สุดของสสารที่ยังคงสภาพความเป็นสสารอยู่ได้

      แบบจำลองอะตอม ตามทฤษฏี มีอยู่  5 แบบ  คือ

           1. แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

    

       สสารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดเรียกว่า อะตอม ซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้อีก

           

          2.   แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

            - ค้นพบอิเล็กตรอน ที่ มีประจุไฟฟ้าลบ  มีมวลประมาณ1/2000 ของมวลของ H

              - โดยศึกษาพฤติกรรมของ หลอดรังสีแคโทด ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

      

            

          3. แบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ด            

           การกระเจิง (scattering) ของอนุภาค a โดยแผ่นทองคำบางๆ

          รัทเทอร์ฟอร์ดพบว่ารังสีส่วนใหญ่ไม่เบี่ยงเบน และส่วนน้อยที่เบี่ยงเบนนั้น ทำมุมเบี่ยงเบนใหญ่มาก บางส่วนยังเบี่ยงเบนกลับทิศทางเดิมด้วย จำนวนรังสีที่เบี่ยงเบนจะมากขึ้นถ้าความหนาแน่นของแผ่นโลหะเพิ่มขึ้น

             อนุภาคมูลฐาน

                         

  

  

อนุภาค	ประจุ(หน่วย)	ประจุ(C)	มวล(g)	มวล(amu)
อิเล็กตรอน	-1	1.6 x 10-19	0.000549	9.1096 x 10-28
โปรตรอน	+1	1.6 x 10-19	1.007277	1.6726 x 10-24
นิวตรอน	0	0	1.008665	1.6749 x 10-24

     

    การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์

          AZX  :  เลขมวล คือผลบวกของโปรตอน และนิวตรอนในนิวเคลียส  

                          เลขอะตอม คือ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่ง =จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอม

         

          ตัวอย่าง การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์

                                                                    

               

          ดังนั้น อะตอมของธาตุLithium  ( Li )       มีจำนวนโปรตอน = 3 ตัว
  อิเล็กตรอน = 3 ตัว
    และนิวตรอน = 4 ตัว

                คำศัพท์ที่ควรทราบ

     1. ไอโซโทป ( Isotope )

        หมายถึง  อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอมเท่ากัน   แต่มีเลขมวลต่างกัน 

     

      2. ไอโซบาร์ (  Isobar )  

       หมายถึง  อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน   แต่มีเลขอะตอมไม่เท่ากัน

      3. ไอโซโทน   ( Isotone ) 

       หมายถึง   อะตอมของธาตุต่างชนิดกันแต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน

  

         4.  แบบจำลองอะตอมของนีลส์โบร์ 

                        

       นักวิทยาศาสตร์จึงมีการศึกษาข้อมูลใหม่มาสร้างแบบจำลองที่เน้นรายละเอียดเกี่ยวกับการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียส โดยศึกษาจากสเปกตรัมและค่าพลังงานไอออไนเซชัน

   

สเปกตรัม

สเปกตรัมเป็นแสงที่ถูกแยกกระจายออกเป็นแถบสีต่าง ๆ และแสงเป็นรูปหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

แถบสีต่างๆในแถบสเปคตรัมของแสง

 

สเปกตรัม	ความยาวคลื่น (nm)
ม่วงน้ำเงินเขียวเหลืองส้มแดง	400 - 420420 - 490490 - 580580 - 590590 - 650650 - 700

 สเปกตรัมของธาตุ

      

       แมกซ์ พลังค์ได้เสนอทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) และอธิบายเกี่ยวกับการเปล่งรังสีว่า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกมามีลักษณะเป็นกลุ่มๆ ซึ่งประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ เรียกว่า ควอนตัม (quantum) ขนาดของควอนตัมขึ้นกับความถี่ของรังสี และแต่ละควอนตัมมีพลังงาน (E) โดยที่ E เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความถี่ (u) ดังนี้

                                                        E=hν

                E = พลังงาน 1 ควอนตัมแสง(J)

                h = ค่าคงที่ของพลังค์ (6.62x10^-34 Js)

                ν= ค่าความถี่ ( s^-1)

      

         5.แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

           แบบจำลองอะตอมของโบร์ ใช้อธิบายเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนได้ดีแต่ ไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้จึงได้มีการศึกษาเพิ่มเติมจนได้แบบจำลองใหม่ที่เรียกว่าแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

                                       

                                                            

                                  

ข้อสอบ

1.ข้อความข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง

ก.

การที่สเปกตรัมในช่วงแสงขาวของธาตุไฮโดรเจนมีเพียง 4 เส้น แสดงว่าอิเล็กตรอนในไฮโดรเจนอะตอมทีระดับพลังงานเพียง 4 ระดับ

ข.

ถ้าอะตอมของธาตุ ก. มีอิเล็กตรอนมากกว่าอะตอมของธาตุ ข. จำนวนเส้นสเปกตรัมในช่วงแสงขาวของธาตุ ก. จะ ต้องมากกว่า ของธาตุ ข. ด้วย

ค.

จำนวนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในธาตุชนิดต่างๆ จะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอม

ง.

ธาตุต่างชนิดกันอาจมีเส้นสเปกตรัมบางเส้นอยู่ที่ตำแหน่งเดียวกัน (ความถี่เท่ากัน) ได้-

2.แสงสีส้มมีความยาวคลื่น 620 นาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับแสดงสีคราม ซึ่งมีความยาวคลื่น 430 นาโนเมตร ข้อความใดถูกต้องที่สุด

ก.

แสงสีส้มมีพลังงานสูงกว่าแสงสีคราม เนื่องจากมีความถี่สูงกว่า

ข.

แสงสีครามมีพลังงานสูงกว่าแสงสีส้ม เนื่องจากมีความถี่ต่ำกว่า

ค.

แสงสีครามมีพลังงานสูงกว่าแสงสีส้ม เนื่องจากมีความถี่สูงกว่า

ง.

แสงสีส้มมีพลังงานสูงกว่าแสงสีคราม เนื่องจากมีความถี่ต่ำกว่า