เคมี

"อะตอมและตารางธาตุ" 

1. แบบจำลองอะตอม หรือ Atomic model

        เป็นภาพทางความคิดที่แสดงให้เห็น รายละเอียดของโครงสร้างอะตอม

ที่สอดคล้องกับผลการทดลองและใช้อธิบายปรากฏการณ์ของอะตอมได้

1.1 แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

                     

                              แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

        ดอลตัน มี ชื่อเต็มๆก็คือ จอห์น ดอลตัน เป็นนักวิทย์ฯ ชาวอังกฤษ

ได้เสนอทฤษฎีอะตอมเพื่อใช้อธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงมวลสาร

และอัตราส่วนการรวมตัวของธาตุเป็นสารประกอบ

         สรุปสาระสำคัญได้ดังนี้

1) ธาตุประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุด เรียกว่า อะตอม  ซึ่งแบ่งแยก

    ทำให้เกิดใหม่ หรือ สูญหายไม่ได้

2) อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่มีสมบัติแตก-

    ต่างจากอะตอมของธาตุอื่น

3) สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิด ทำปฏิกิริยา

    เคมีกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ และสามารถเกิดเป็นสาร-

    ประกอบมากกว่าหนึ่งชนิดได้ เช่น H₂O , H₂O₂

1.2 แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

                  

                                แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

     เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน นักวิทย์ฯชาวอังกฤษ และ ออยแกน

โกลด์ชไตน์ นักวิทย์ฯชาวเยอรมัน ได้ทำการทดลองศึกษารังสีที่เกิดขึ้น

ในหลอดรังสีแคโทด

     สรุปสาระสำคัญได้ดังนี้นะ

1) แก๊สจะนำไฟฟ้าได้ดีในสภาวะความต่างศักย์สูง ความดันต่ำ

2) รังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ ซึ่ง ก็คือ อิเล็กตรอน (e^-)

      รังสีแคโทด เป็นรังสีที่เกิดจากอิเล็กตรอน 2 ส่วน คือ

      (1) อิเล็กตรอนที่หลุดจากโลหะที่เป็นขั่วแคโทด ได้รับพลังงานไฟฟ้าศักย์สูง

      (2) อิเล็กตรอนจากแก๊สที่ถูกอิเล็กตรอนที่หลุดจากแผ่นโละหะแคโทดชน

3) อัตราส่วนประจุต่อมวล (e/m) ของอิเล็กตรอนของแก๊สทุกชนิดมีค่าเท่ากัน

    คือ 1.76 x 10⁸ คูลอมบ์ต่อกรัม

4) ออยแกน โกลด์ชไตน์ ได้พบอนุภาคที่มีประจุบวก ซึ่งมีประจุเท่ากับอิเล็กตรอน

    เรียกว่า โปรตอน

5) อัตราส่วนประจุต่อมวล (q/m) ของอนุภาคบวกมีค่าไ่ม่คงที่ ขึ้นอยู่กับชนิดของ

    แก๊ส เนื่องจากอะตอมของแก๊สแต่ละชนิดมีมวลไม่เท่ากัน

6) แบบจำลองอะตอมของทอมสันกล่าวว่า "อะตอมเป็นรูปทรงกลม ประกอบด้วย

    เนื้ออะตอมซึ่งมีประจุบวก และมีอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบกระจายอยู่ทั่วไป

    อะตอมในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนประจุบวกเท่ากับประจุลบ"

7) รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน นักวิทย์ฯชาวอเมริกาได้ทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอน

    ได้ค่าประจุเท่ากับ 1.60 x 10^-19 คูลอมบ์ และคำนวณมวลได้เท่ากับ 9.11 x 10^-28 กรัม

1.3 แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

       ลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด นักวิทย์ฯชาวอังกฤษ และฮันส์ไกเกอร์ นักวิทย์ฯ

ชาวเยอรมัน ได้ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟา (α) ไปยังแผ่นทองคำบางๆ และใช้

ฉากเรืองแสงที่เคลือบด้วยซิงค์ซัลไฟด์ ( ZnS) โค้งเป็นวงรอบแผ่นทองคำ เพื่อตรวจ

สอบทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคแอลฟา

                    

    สรุปผลได้ดังนี้

1) อนุภาค α ส่วนใหญ่วิ่งเป็นเส้นตรง แสดงว่าภายในอะตอมต้องมีที่ว่างอยู่เป็นบริเวณกว้าง

2) อนุภาค α เบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม แสดงว่าอนุภาค α ต้องวิ่งไปใกล้บริเวณที่มีประจุบวก

    จึงเกิดการผลักให้เบี่ยงเบนไป

3) อนุภาค α ส่วนน้อยมากเกิดการสะท้อนกลับ แสดงว่า อนุภาคแอลฟาวิ่งไปชนอนุภาคที่มี

    ประจุบวก และมีมวลมากกว่าอนุภาคแอลฟา

    และจากการทดลองนี้ รัทเทอร์ฟอร์ดได้เสนอแบบจำลองอะตอมดังนี้

"อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมาก และมีประจุบวกมวลมากอยู่ตรงกลาง

มีอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบวิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียส"

                                   

                                                         แบบจำลองอะตอมของรัทเอทร์ฟอร์ด

___________________________________________________________

ก่อนที่เราจะไปเจอกับแบบจำลองอะตอมแบบต่อไป ตอนนี้ เรามาทำความรู้จักกับ

อนุภาคมูลฐาน เลขอะตอม เลขมวล สํญลักษณ์นิวเคลียร์ ไอโซโทป ไอโซอิเล็กทรอนิก

ไอโซโทน ไอโซบาร์ กันก่อน 

1) อนุภาคมูลฐาน ประกอบด้วย อนุภาค 3 ชนิด นั้นก็คือ โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน

  

2) เลขอะตอม เลขมวล สัญลักษณ์นิวเคลียร์

2.1 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ คือ สัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานของอะตอม

2.2 เลขอะตอม (Z) แสดงจำนวนโปรตอนของธาตุ ซึ่งไม่ซ้ำกับธาตุอื่น

    เลขอะตอม = โปรตอน = อิเล็กตรอน

2.3 เลขมวล (A) คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอน กับ นิวตรอน

    เลขมวล (A) =  p + n

3) ไอโซโทป ไอโซอิเล็กทรอนิก ไอโซโทน ไอโซบาร์

3.1 ไอโซโทป (Isotope) คือ อะตอมของธาตุเดียวกัน มีเลขอะตอม(โปรตอน) เท่ากัน

    แต่มีเลขมวลต่างกัน(นิวตรอนต่างกัน) หรือ มีตัวเลขตัวบนต่างกัน แต่เลขตัวล่างเหมือนกัน

    เช่น ¹⁶₆C , ¹³₆C , ¹⁴₆C

     การหามวลอะตอมเฉลี่ยนของธาตุที่มีหลายไอโซโทป

1. ใช้เครื่องมือแมสสเปกโทรมิเตอร์ (Mass Spectrometer) หรือ แมสสเปกโทรกราฟ

   (Mass Spectorgraph)

2. หามวลอะตอมเฉลี่ยจากสูตร

    มวลอะตอมเฉลี่ย = (% ในธรรมชาติ x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / 100

    มวลอะตอมเฉลี่ย = (จำนวนส่วน x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / ผลบวกของจำนวนส่วนทั้งหมด

Ex1) ธาตุ X มี 3 ไอโซโทป คือ ²⁰X มี 40%  ^20.5X มี 25% ที่เหลือ เป็น ²¹X มวลอะตอม

     เฉลี่ยของ X เป็นเท่าใด

วิธีคิด  ธาตุ 21X มีปริมาณ = 100 - 40 -25 = 35%

      จากสูตร

         มวลอะตอมเฉลี่ย = (% ในธรรมชาติ x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / 100

                      =(40x20) + (25x20.5) + (35x21) / 100

                      = 800 + 512.5 + 735 / 100

                      = 2047.5/100

                      = 20.475  

      ดังนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ X = 20.475

Ex2) ธาตุ A มี 2 ไอโซโทป คือ 28A มี 3 ส่วน และ 28.5A มี 2 ส่วน มวลอะตอม

     เฉลี่ยของ A เป็นเท่าใด

วิธีคิด จากสูตร

 มวลอะตอมเฉลี่ย = (จำนวนส่วน x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / ผลบวกของจำนวนส่วนทั้งหมด

              = (3x28) + (2x28.5)/(3+2)

              = 84-57/5

              = 28.2

ดังนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ A = 28.2

3.2 ไอโซอิเล็กทรอนิก (Isoelectronic) หมายถึง ธาตุหรือไออนของธาตุที่มีจำนวนอิเล็กตรอน

    เท่ากัน เช่น S^2- กับ Ar มีอิเล็กตรอนเท่ากับ 18

3.3 ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีนิวตรอนเท่ากัน แต่มีเลขอะตอม

    และเลขมวลต่างกัน คือ มีผลต่างของเลขมวลกับเลขอะตอม (เลขตัวบน - เลขตัวล่าง) เท่ากัน

    เช่น ¹³₆C กับ ¹⁴₇N

    ธาตุ C มี นิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 13 - 6 = 7

    ธาตุ N มี นิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 14 - 7 = 7

3.4 ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน

    (เลขตัวบนเท่ากัน แต่เลขตัวล่างต่างกัน เช่น ¹⁴₆C กับ ¹⁴₇N)

ขอบคุณ:http://sir-asia.exteen.com/20110412/4-1-part-1