"อะตอมและตารางธาตุ"
(ต้องขอบอกก่อนว่าผมไม่ค่อยเก่งเคมีนะ ฮ่าๆ)
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
มีสมบัติดังตาราง
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 S2- 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)
