แบบจำลองอะตอม

แบบจำลองอะตอม

Atomic Model

อะตอม​

อนุภาคที่เล็กที่สุดของสาร มีลักษณะเป็นทรงกลม ประกอบด้วยนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง โดยในนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน และมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียสทั่วทั้งอะตอม​

แบบจำลองอะตอมขอดอลตัน (1808)​

1. สสารประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กที่สุด เรียกว่าอะตอม มีลักษณะเป็นทรงกลมตันที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้อีก        

2. อะตอมไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ หรือทำลายได้    

3. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จะมีคุณสมบัติเหมือนกัน      3.1 ในทางกลับกันอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน จะมีสมบัติต่างกัน                          

4. เมื่ออะตอมของธาตุต่างชนิดกันมารวมตัวกัน จะเกิดเป็นสารประกอบ                                

4.1 โดยสารประกอบจะมีอัตราส่วนของธาตุเป็นเลขลงตัวจำนวนต่ำๆ​

แบบจำลองอะตอมของ ทอมสัน (1904)​

​1. อะตอมเป็นทรงกลมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งประกอบขึ้นด้วยอนุภาคที่มีประจุบวกและอนุภาคที่มีประจุลบซึ่งมีค่าประจุไฟฟ้าเท่ากัน

2. ประจุบวกและประจุลบของอะตอมจะกระจายตัวอยู่ทั่วทั้งอะตอมอย่างสม่ำเสมอ โดยประจุลบจะฝังตัวอยู่ในเนื้ออะตอมที่มีประจุบวก

​แบบจำลองอะตอมของ

รัทเธอร์ฟอร์ด (1911)

​ 1. ภายในอะตอมเป็นพื้นที่ว่างเป็นส่วนใหญ่    2. เนื่องจากโปรตอนซึ่งมีประจุเป็นบวกนั้นรวมตัวกันอย่างหนาแน่นอยู่ตรงกลางของอะตอม เรียกกว่านิวเคลียส  

3. นิวเคลียสของอะตอมนั้นมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดทั้งหมดของอะตอม ถึงแม้ว่านิวเคลียสจะมีขนาดเล็กแต่ก็มีมวลสูงมาก                    

4. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบๆนิวเคลียส และเคลื่อนที่เป็นบริเวณกว้าง

​แบบจำลองอะตอมของ โบร์ (1913)

1. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร โดยมีขนาด และค่าพลังงานที่แน่นอน                      

2. ขนาดวงโคจรของอิเล็กตรอนนั้นจะสำพันธ์กับระดับพลังงาน                              

2.1 ที่ระดับพลังงานต่ำ วงโคจรจะมีขนาดเล็ก และอยู่ใกล้กับนิวเคลียส                              

2.2 เมื่อระดับพลังงานเพิ่มขึ้น วงโคจรจะมีขนาดใหญ่ขึ้น และอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น            

3. อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ข้ามจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังระดับพลังงานหนึ่งได้เมื่อมีได้รับหรือสูญเสียพลังงาน     3.1 เมื่อได้รับพลังงานจะอิเล็กตรอนจะข้ามขึ้นไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้น(ไกลจากนิวเคลียส)              

3.2 เมื่อสูญเสียพลังงานอิเล็กตรอนจะข้ามลงมายังระดับพลังงานที่ต่ำลง (เข้าใกล้นิวเคลียส)​

แบบจำลองอะตอม กลศาสตร์ควอนตัม(กลุ่มหมอก) (1926-ปัจจุบัน)​

1. อิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น ทำให้ไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้

2. แต่สามารถระบุได้ว่าบริเวณใดที่มีโอกาศพบอิเล็กตรอน                        

3. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบๆนิวเคลียสในลักษณะของกลุ่มหมอกที่มีประจุเป็นลบ                             3.1 ยิ่งเข้าใกล้นิวเคลียสโอกาศที่พบอิเล็กตรอนยิ่งสูงขึ้น                        

4. กลุ่มหมอกหรือบริเวณที่มีโอกาศพบอิเล็กตรอน เรียกว่า ออร์บิทัล                            

4.1 ออร์บิทัลมีหลายรูปแบบ เช่น s, p, d และ f

​

​สัญลักษณ์นิวเคลียร์

​สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (Nuclear Symbol) คือ สัญลักษณ์ที่เขียนเพื่อแสดงชื่อธาตุ เลขมวล และเลขอะตอมของธาตุ ซึ่งจะเขียนสัญลักษณ์ธาตุแทนชื่อธาตุไว้ตรงกลาง เขียนเลขอะตอมไว้ที่มุมซ้ายล่างของสัญลักษณธาตุและเขียนเลขมวลไว้ที่มุมซ้ายบนของสัญลักษณ์ธาตุ 

​​อนุภาคมูลฐานของอะตอม

ภายในอะตอมประกอบด้วยอนุภาค 3 ชนิดคือโปรตอน(proton) นิวตรอน(neutron) และอิเล็กตรอน(electron) เรียกอนุภาคทั้งสามชนิดนี้ว่า “อนุภาคมูลฐานของอะตอม”

​ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสัญลักษณ์นิวเคลียร์กับจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอม

​การหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอมจากสัญลักษณ์นิวเคลียร์

​จํานวนโปรตอน(p+)  = เลขอะตอม

จํานวนอิเล็กตรอน(e-)   = จํานวนโปรตอน(p+) 

เนื่องจากในสภาพปกติ ธาตุเป็นกลางทางไฟฟ้านั่นคือจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน

จำนวนนิวตรอน(n) = เลขมวล - เลขอะตอม

                              =  (p+ + n) -  (p+)

                              =  n (นิวตรอน)

​ตัวอย่างการหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอมจากสัญลักษณ์นิวเคลียร์

จากสัญลักษณ์ธาตุคือธาตุออกซิเจน

          เลขอะตอม = จํานวนโปรตอน (p+) = 8

          เลขมวล = จํานวนโปรตอนรวมกับนิวตรอน (p++ n) = 16

​

          ดังนั้นอนุภาคมูลฐานในอะตอมของธาตุออกซิเจนมีค่าดังนี้

          p+  = 8  

          e-  = 8(อะตอมของธาตุเป็นกลางทางไฟฟ้าคือ จำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน)

          n   = เลขมวล(p+ + n) – เลขอะตอม(p+)

               = 16 – 8

               = 8​

​ตัวอย่างการหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอมจากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ กรณีที่อะตอมของธาตุไม่เป็นกลางทางไฟฟ้า

​ 1. ธาตุมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก เกิดจากอะตอมของธาตุเสียอิเล็กตรอน

​

​จากสัญลักษณ์คือโซเดียมไอออน

            เลขอะตอม = จํานวนโปรตอน (p+) = 11

            เลขมวล = จํานวนโปรตอนรวมกับนิวตรอน (p+ + n) = 23 

​

            ดังนั้นอนุภาคมูลฐานในอะตอมมีค่าดังนี้

            p+  = 11  

            e-  = 10 (อะตอมของธาตุเสีย 1 อิเล็กตรอน เพราะมีประจุไฟฟ้า + 1)

            n   = เลขมวล(p+ + n) – เลขอะตอม(p+)

                 = 23 – 11

                 = 12

2. ธาตุมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เกิดจากอะตอมของธาตุรับอิเล็กตรอน​

​จากสัญลักษณ์คือไนไตร์ดไอออน

           เลขอะตอม = จํานวนโปรตอน(p+) = 7

           เลขมวล   = จํานวนโปรตอนรวมกับนิวตรอน(p+ + n) = 14

​

           ดังนั้นอนุภาคมูลฐานในอะตอมมีค่าดังนี้

           p+  = 7  

           e-  =  10(อะตอมของธาตุรับเพิ่ม 3 อิเล็กตรอน เพราะมีประจุไฟฟ้า - 3)

           n   = เลขมวล(p+ + n) – เลขอะตอม(p+)

                = 14 – 7

               = 7

​ไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร์

ไอโซโทป(Isotope) หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน แต่มีเลขมวลต่างกัน 

หรืออะตอมของธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน

​ตัวอย่างไอโซโทปเช่น ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทปคือ ​

ไอโซโทน(Isotone)หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีเลขอะตอมและ

เลขมวลต่างกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน

​      ตัวอย่างไอโซโทนเช่น​

ไอโซบาร์(Isobar)หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน แต่มีเลขมวลเท่ากัน

​     ตัวอย่างไอโซบาร์เช่น​

ตารางสรุปความหมายของไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์​

​