โครงสร้างอะตอม (Atomic Structure)

1. โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ (โรงเรียนวิทยาศาสตร์) โครงสร้างอะตอม (Atomic Structure) นายสุนทร พรจำเริญ ครูชำนาญการ สาขาวิชาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

2. การศึกษาเกี่ยวกับอะตอมการศึกษาเกี่ยวกับอะตอม จอห์น ดอลตัน(ชาวอังกฤษ) ลอร์ดเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด(ชาวอังกฤษ) ฮันส์ ไกเกอร์(ชาวเยอรมัน) นีลส์ โบร์(ชาวเดนมาร์ก) เซอร์ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน(ชาวอังกฤษ) รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน(ชาวอเมริกา) เออร์วิน ชโรดิงเงอร์(ชาวออสเตรีย) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

3. ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ หลายอนุภาค เรียกอนุภาคเหล่านี้ว่า “อะตอม” ซึ่งแบ่งแยกและทำให้สูญหายไม่ได้ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่จะมีสมบัติ แตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยา เคมีกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

4. แบบจำลองอะตอมของดอลตันแบบจำลองอะตอมของดอลตัน John Dalton (1766-1844) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

5. การทดลองของทอมสัน ศึกษาและทดลองเกี่ยวกับ การนำไฟฟ้าของแก๊สในหลอดรังสีแคโทด J.J. Thomson* (1856-1940) *นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

6. การทดลองของทอมสัน หลอดรังสีแคโทด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

7. การทดลองของทอมสัน พบว่าเมื่อลดความดันในหลอดแก้วให้ต่ำลงมากๆ จนเกือบเป็นสุญญากาศ จะมีจุดสว่างเกิดขึ้นตรงบริเวณศูนย์กลางของฉากเรืองแสง โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

8. การทดลองของทอมสัน รังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ และมีอัตราส่วนประจุต่อมวลเท่ากับ 1.76 x 108คูลอมบ์ต่อกรัม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

9. การทดลองของทอมสัน จากผลการทดลองทอมสันสรุปว่า.... อะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบ เป็นองค์ประกอบ เรียกอนุภาคนี้ว่า “อิเล็กตรอน” โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

10. การทดลองของโกลด์ชไตน์การทดลองของโกลด์ชไตน์ โกลด์ชไตน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน พบอนุภาคที่มีประจุบวก เรียกอนุภาคบวกที่เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนว่า“โปรตอน” โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

11. Cathode rayและ Positive ray โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

12. แบบจำลองอะตอมของทอมสันแบบจำลองอะตอมของทอมสัน “อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมประกอบ ด้วยเนื้ออะตอมซึ่งมีประจุบวกและมี อิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบกระจายอยู่ทั่วไป อะตอมในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมี ประจุบวกเท่ากับประจุลบ” นักวิทยาศาสตร์เรียกอนุภาคบวกที่เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนว่า โปรตอน โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

13. การทดลองของมิลลิแกน “Oil drop experiment” (ทำให้แก๊สแตกตัวให้อิเล็กตรอน) การทดลองของมิลลิแกน(นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา) เป็นการทดลองเพื่อหาประจุที่มีอยู่ในอิเล็กตรอนแต่ละตัว โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

14. ผลการทดลองของมิลลิแกนผลการทดลองของมิลลิแกน โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

15. การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำ บางๆมีความหนาเพียง 0.0004 mm เรียกการทดลองนี้ว่า การกระเจิงรังสีแอลฟาของรัทเทอร์ฟอร์ด (Alpha Scattering Experiment) Ernest Rutherford (1871-1937) รัทเทอร์ฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

16. การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

17. การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

18. แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด “อะตอมมีลักษณะโปร่งประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมากอยู่ตรงกลางและมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก โดยมีอิเล็กตรอน วิ่งอยู่รอบๆ” โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

19. อนุภาคมูลฐานของอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

20. อนุภาคมูลฐานของอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

21. สัญลักษณ์ของธาตุ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

22. ไอโซโทป (Isotope) “ไอโซโทป หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มี เลขมวลต่างกัน” * * เฟรเดอริก ซอลดี นักเคมีชาวอังกฤษ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

23. ไอโซโทน (Isotone)และไอโซบาร์(Isobar) ไอโซโทน หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดต่างชนิดกันที่มีจำนวน นิวตรอนเท่ากันแต่จำนวนโปรตอน เลขอะตอมและเลขมวลไม่เท่ากัน เช่น 39 40 K Ca 19 20 ไอโซบาร์ หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดต่างชนิดกันที่มีเลขมวล เท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน เช่น 14 14 C N 6 7 โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

24. แบบจำลองอะตอมของโบร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ศึกษา การเกิดสเปกตรัมของธาตุ พลังงานไอออไนเซชัน Niels Bohr (1855 - 1962) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

25. แบบจำลองอะตอมของโบร์ Niels Bohr (1855 - 1962) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

26. คลื่นและสมบัติของคลื่นแสงคลื่นและสมบัติของคลื่นแสง ความยาวคลื่น() หมายถึงระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1รอบ มีหน่วยเป็นเมตร(m)หรือ นาโนเมตร(nm) ความถี่ของคลื่น() หมายถึงจำนวนรอบขอองคลื่นที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่ง ในเวลา 1วินาที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที(s-1) หรือ เฮิรตซ์(Hz) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

27. คลื่นและสมบัติของแสง โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

28. การหักเหของแสงขาวเมื่อผ่านปริซึมการหักเหของแสงขาวเมื่อผ่านปริซึม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

29. สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

30. พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า E = h = h(c/) • E คือพลังงาน (J) • h คือค่าคงที่ของพลังส์ = 6.626*10-34 J.s • คือความถี่ของคลื่น (Hz) c คือความเร็วของคลื่น = 2.997*108 m/s  คือความยาวคลื่น (m) หรือ (nm) Max Plank (ค.ศ.1858-1947) พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

31. การเกิดสเปกตรัมของธาตุการเกิดสเปกตรัมของธาตุ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

32. การเกิดสเปกตรัมของธาตุการเกิดสเปกตรัมของธาตุ สถานะพื้น(Ground state) สถานะกระตุ้น(Exited state) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

33. การเกิดสเปกตรัมของธาตุการเกิดสเปกตรัมของธาตุ การเกิดชุดเส้นสเปกตรัมอนุกรมไลแมน บาล์เมอร์ และปาสเซนที่เปล่งแสงจากไฮโดรเจนอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

34. สเปกตรัมของธาตุ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

35. สเปกตรัมของธาตุ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

36. แบบจำลองอะตอมของโบร์ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว ระดับใกล้นิวเคลียสมีพลังงานต่ำ โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

37. แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอกแบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอก Erwin Shroedinger* (1887 - 1961) * นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

38. แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอกแบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอก ใช้ความรู้พื้นฐานทางกลศาสตร์ควอนตัม มาสร้างสมการคลื่น(Wave equation) เพื่อคำนวณหาโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆ จากสมการคลื่นทำให้ทราบว่า เราไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของ อิเล็กตรอนได้ แต่อิเล็กตรอนจะกระจายอยู่ทั่วทุกทิศทุกทางของอะตอม ดังนั้นแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกจึงกล่าวว่า “อะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส ที่มีลักษณะเป็นทรงกลม บริเวณกลุ่มหมอกทึบแสดงว่าโอกาส ที่จะพบอิเล็กตรอนมีมากและบริเวณกลุ่มหมอกจาง โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนมีน้อย” โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

39. แบบจำลองอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

40. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอมการจัดอิเล็กตรอนในอะตอม ระดับพลังงานหลัก ระดับพลังงานย่อย โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

41. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอมการจัดอิเล็กตรอนในอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

42. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอมการจัดอิเล็กตรอนในอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

43. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอมการจัดอิเล็กตรอนในอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

44. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอมการจัดอิเล็กตรอนในอะตอม โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

45. การจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิดการจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

46. การจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิดการจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

47. การจัดอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลการจัดอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล • กฎของฮุนด์(Hund’s rule) การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากัน ให้บรรจุในลักษณะที่ทำให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุด เมื่อมีอิเล็กตรอนเหลือจึงบรรจุเป็นคู่เต็มออร์บิทัลนั้น อะตอมของธาตุที่มีการบรรจุอิเล็กตรอนเต็มในทุกๆออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากันเรียกว่าการบรรจุเต็ม ถ้ามีอิเล็กตรอนอยู่เพียงครึ่งเดียวเรียกว่าการบรรจุครึ่ง(การบรรจุเต็ม หรือ การบรรจุครึ่งจะทำให้อะตอมมีความเสถียรกว่าการบรรจุแบบอื่นๆ) โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

48. การจัดอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลการจัดอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล • หลักของเพาลี (Pauli Exclusion Principle) ไม่มีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่ใดในอะตอมเดียวกันที่มีเลขควันตัม ทั้งสี่เหมือนกันทุกประการ • หลักของเอาฟบาว (Aufbau Principle) การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำสุด และว่างอยู่ก่อนเสมอ เพราะจะทำให้พลังงานรวมทั้งหมดมีค่าต่ำสุด และอะตอมมีความเสถียรที่สุด โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

49. Quantum Numbers (เลขควันตัม) • The Principal Quantum Number : n • The Angular Momentum Quantum Number : l • The Magnetic Quantum Number : ml • The Electron Spin Quantum Number : ms โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

50. The Principal Quantum Number : n • n มีค่าตั้งแต่ 1, 2, 3………. • n บอกถึงระดับพลังงานหลักของอิเล็กตรอนในอะตอม เมื่อ n มีค่ามากขึ้น ออร์บิทัลจะมีขนาดใหญ่และขยายตัว ออกจากนิวเคลียสมากขึ้นตำแหน่งของอิเล็กตรอน จะห่างจากนิวเคลียสและจะมีพลังงานสูงขึ้น n หาได้จากสมการชเงอดิงเงอร์(Schrodinger) ค่า n บอกระยะห่างระหว่าง e กับ นิวเคลียส โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์