Transcript โครงสร้างอะตอม

แบบจำลองอะตอม
โดย ครู เกษศิรินทร์ พลหำญ
กลุ่มสำระกำรเรียนรู้ วทิ ยำศำสตร์
โรงเรียนทัพรำชวิทยำ
อะตอม คือ?
ดิโมคริตุส และลูซิพปุส นักปรำชญ์ ชำวกรีกเชื่อว่ ำถ้ ำ
แบ่ งสำรให้ มีขนำดเล็กลงเรื่อยๆ ในทีส่ ุ ดจะได้ หน่ วย
ย่ อย ซึ่งไม่ สำมำรถแบ่ งให้ เล็กลงได้ อกี และเรียก
หน่ วยย่ อยนีว้ ่ ำ อะตอม
อะตอม (Atom) คือ หน่ วยพืน้ ฐำนของสสำร
ภำพจำลองอะตอมของทองคำทีส่ ร้ ำงขึน้ จำกเครื่องมือ
atomic force microscope (AFM)
มารู จกั แบบจาลองอะตอมกันก่อนเลยจ๊ะ
แบบจำลองอะตอม คือ มโนภำพที่นักวิทยำศำสตร์ สร้ ำงขึน้
เพือ่ อธิบำยลักษณะของอะตอม โดยได้ จำกกำรแปลผลจำก
ข้ อมูลทีไ่ ด้ จำกกำรทดลอง และนำมำสร้ ำงเป็ นมโนภำพหรือ
แบบจำลอง
 ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน
1.ธำตุ ประกอบด้ วยอนุภำคเล็กๆ เรียกว่ ำ อะตอม อะตอม
แบ่ งแยกและทำให้ สูญหำยไม่ ได้
2. อะตอมของธำตุชนิดเดียวกันมีสมบัตเิ หมือนกัน แต่ มสี มบัติ
แตกต่ ำงจำกอะตอมของธำตุอนื่
3. สำรประกอบ เกิดจำกอะตอมของธำตุมำกกว่ ำหนึ่งชนิดทำ
ปฏิกริ ิยำกันในอัตรำส่ วนที่เป็ นเลขลงตัวน้ อยๆ
แบบจำลองอะตอมของดอลตัน
มีลกั ษณะเป็ นทรงกลมทึบตัน
การนาไฟฟ้ าของของแข็ง ของเหลว และก๊าซ
การนาไฟฟ้ าของก๊าซ
 ก๊ ำซทีภ
่ ำวะปกติไม่ นำไฟฟ้
ำ แต่ ก๊ำซจะนำไฟฟ้ ำได้ เมือ่ อยู่
ในภำวะ
1. ลดควำมดันของก๊ ำซให้ ต่ำมำกๆ
2. เพิม่ ควำมต่ ำงศักดิ์ระหว่ ำงขั้วไฟฟ้ ำให้ สูงมำกๆ
การทดลองเกี่ยวกับรังสี แคโทด
พบว่า เมื่อลดความดันของก๊าซให้ต่ามากๆและเพิ่มความต่างศักย์ระหว่าง
ขั้วไฟฟ้ าให้สูงมากๆ จะมีรังสี แคโทดพุง่ มาจากขั้วแคโทดไปยังแอโนด
ภาพการทดลองของออยเกน โกลด์ชไตน์
จำกกำรทดลองหลำยครั้ง ๆ
- โดยการเปลี่ยนชนิดของแก๊สในหลอดแก้ว ปรากฏว่าอนุภาคที่มีประจุ
บวกเหล่านี้มี อัตราส่ วนของประจุต่อมวลไม่เท่ากัน ขึ้นอยูก่ บั ชนิดของ
แก๊สที่ใช้
- เมื่อทดลองโดย เปลี่ยนโลหะที่ใช้ทาขั้วไฟฟ้ าหลาย ๆ ชนิด แต่ใช้แก๊ส
ในหลอดแก้วชนิดเดียวกัน ปรากฏว่าผลการทดลองได้ อัตราส่ วนของ
ประจุต่อมวลเท่ากัน
*แสดงว่ ำอนุภำคบวกในหลอดรังสี แคโทดเกิดจำกแก๊ส ไม่ ได้ เกิด
จำกขั้วไฟฟ้ำ
-
-
เมื่อผ่านรังสี น้ ีไปยังสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ า รังสี น้ ีจะ
เบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงข้ามกับรังสี แคโทด แสดงว่ารังสี น้ ี
ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก
อนุภาคที่มีประจุบวกเหล่านี้มีอตั ราส่ วนประจุต่อมวล (e/m) ไม่
คงที่ และถ้าบรรจุแก๊สไฮโดรเจนไว้ในหลอดรังสี แคโทด จะได้
อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าบวกเท่ากับประจุไฟฟ้ าลบ เรี ยกอนุภาค
บวกในรังสี แคแนลของไฮโดรเจนว่า “โปรตอน”
“โปรตอน” มีอนุภำคทีม่ ีประจุเป็ น
บวก มีมวล 1.66 x 10-24 g
สรุ ปการทดลองของออยเกน โกลด์ชไตน์
1. พบอนุภำคทีม่ ปี ระจุบวก
2. ประจุบวกเหล่ ำนีม้ อี ตั รำส่ วนประจุ/มวลไม่ คงที่ ขึน้ กับ
ชนิดของแก๊ สทีบ่ รรจุในหลอดรังสี แคโทด
3. เรียกประจุบวกนีว้ ่ ำ โปรตอน
การทดลองของทอมสัน
การทดสอบสมบัติของรังสี แคโทด
สรุ ปการทดลองของทอมสัน
1. รังสี แคโทดประกอบด้ วยอนุภำคทีม่ ีประจุลบ
2. หำอัตรำส่ วนประจุ/มวล ได้ ค่ำคงที่เท่ ำกับ
1.76 X 108 คูลอมบ์ ต่อกรัม
3. อะตอมทุกชนิดประกอบด้ วยอนุภำคทีม่ ีประจุลบเป็ น
องค์ ประกอบ เรียกอนุภำคนีว้ ่ ำ อิเล็กตรอน
แบบจาลองอะตอมของทอมสัน
อะตอมเป็ นรู ปทรงกลม ประกอบด้ วยเนือ้ อะตอมซึ่งมีประจุ
บวกและมีอเิ ล็กตรอนซึ่งเป็ นประจุลบกระจำยอยู่ทวั่ ไป
อะตอมในสภำพทีเ่ ป็ นกลำงทำงไฟฟ้ ำจะมีจำนวนประจุบวก
เท่ ำกับจำนวนประจุลบ
การหามวลของอิเล็คตรอน
ปี 2451 รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน หำค่ ำประจุของ
อิเล็คตรอนได้ เท่ ำกับ 1.60 x 10 -19 คูลอมบ์
นำไปแทนค่ ำใน e/m = 1.76 X 108 คูลอมบ์ ต่อกรัม
หำมวลของอิเล็คตรอนได้ เท่ ำกับ 9.11 x 10 -28 กรัม
การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด
ในปี พ.ศ. 2453 เซอร์ เออร์ เนสต์ รัทเทอร์ ฟอร์ ด (Sir Ernest
Rutherford) ได้ ศึกษำแบบจำลองอะตอมของทอมสั น และเกิด
ควำมสงสั ยว่ ำอะตอมจะมีโครงสร้ ำงตำมแบบจำลองของทอมสั นจริง
หรือไม่ โดยตั้งสมมติฐำนว่ ำ
“ถ้ ำอะตอมมีโครงสร้ ำงตำมแบบจำลองของทอมสั นจริง ดังนั้นเมือ่ ยิง
อนุภำคแอลฟำซึ่งมีประจุไฟฟ้ำเป็ นบวกเข้ ำไปในอะตอม แอลฟำทุก
อนุภำคจะทะลุผ่ำนเป็ นเส้ นตรงทั้งหมดเนื่องจำกอะตอมมีควำมหนำแน่ น
สม่ำเสมอเหมือนกันหมดทั้งอะตอม”
เพือ่ พิสูจน์ สมมติฐำนนี้ รัทเทอร์ ฟอร์ ดได้ ทำกำรทดลองยิงอนุภำคแอลฟำไปยังแผ่น
ทองคำบำง ๆ โดยมีควำมหนำไม่ เกิน 10–4 cm โดยมีฉำกสำรเรืองแสงรองรับ




ปรำกฏผลกำรทดลองดังนี้
1. อนุภำคส่ วนมำกเคลือ่ นทีท่ ะลุผ่ำนแผ่ นทองคำเป็ นเส้ นตรง
2. อนุภำคส่ วนน้ อยเบีย่ งเบนไปจำกเส้ นตรง
3. อนุภำคส่ วนน้ อยมำกสะท้ อนกลับมำด้ ำนหน้ ำของแผ่ นทองคำ
แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

“อะตอมประกอบด้ วยนิวเคลียสทีม่ ีโปรตอนรวมกันอยู่ตรง
กลำง นิวเคลียสมีขนำดเล็กแต่ มีมวลมำก และมีประจุบวก ส่ วน
อิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบและมีมวลน้ อยมำกวิง่ อยู่
รอบ ๆนิวเคลียส”
กำรอธิบำยโครงสร้ ำงอะตอมด้ วยแบบจำลองอะตอมของ
รัทเทอร์ ฟอร์ ด
อนุภาคมูลฐานในอะตอม
กำรค้ นพบนิวตรอน
เซอร์เจมส์ แชดวิก ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยัง
โลหะชนิดต่างๆ พบว่ามีอนุภาคซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้ า
มีมวลใกล้เคียงกับโปรตอน อยูร่ วมกับโปรตอนใน
นิวเคลียส เรี ยกชื่อว่า อนุภาคนิวตรอน
อนุภาคมูลฐานในอะตอม
 เลขอะตอม (Atomic number : Z) เป็ นค่าเฉพาะของ
ธาตุแต่ละชนิดแสดงจานวนโปรตอนในนิวเคลียส 1
อะตอมของธาตุน้ นั ซึ่ งอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน
ต้องมีจานวนโปรตอนเท่ากันเสมอ
 เลขอะตอม (Z) = จำนวนโปรตอน (p)
เลขมวล (Mass number, A) เป็ นตัวเลขแสดงผลบวกของ
จานวนโปรตอนกับนิวตรอนของธาตุ
ถ้าทราบเลขอะตอมจะสามารถหาจานวนนิวตรอนของ
อะตอมได้โดยนาเลขอะตอมไปลบเลขมวล
เลขมวล(A) = จำนวนโปรตอน (p) + จำนวนนิวตรอน (n)
ถ้ ำทรำบเลขอะตอมสำมำรถหำนิวตรอนได้ ดังนี้
จานวนนิวตรอน (n) = เลขมวล (A) - จานวนโปรตอน(p)
หรื อ
= เลขมวล (A) - เลขอะตอม (Z)
สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์
 สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์
(Nuclear Symbol,X)
คือสัญลักษณ์ของธาตุที่แสดงอนุภาคมูลฐานของอะตอม
ซึ่งจะเขียนเลขอะตอมแทน จานวนโปรตอนและ
อิเล็กตรอน ไว้ที่มุมซ้ายล่างของสัญลักษณ์ และเขียนเลข
มวลไว้ที่มุมซ้ายบนของสัญลักษณ์ ดังนี้
ตัวอย่างสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ
สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ ธำตุออกซิเจน
(O)
เลขมวล=16 เลขอะตอม= 8
สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ ธำตุนีออน
(Ne)
เลขมวล=20 เลขอะตอม=10
กำรคำนวณอนุภำคมูลฐำนของอะตอมจำกสั ญลักษณ์ นิวเคลียร์
อะตอมของธำตุเป็ นกลำงทำงไฟฟ้ำ คือ อะตอมของธาตุจะมีจานวน
โปรตอนเท่ากับจานวนอิเล็กตรอน เช่น

จงหำจำนวนอนุภำคมูลฐำนของอะตอม
ธำตุต่อไปนี้ จำกสั ญลักษณ์ นิวเคลียร์
กำหนดโครงสร้ ำงอะตอมของธำตุ
ฟอสฟอรัสให้ ดงั นี้
p = 15
n = 16
5
สั ญลักษณ์
นิวเคลียร์ คอื ข้ อใด
ก. 1615P
ข. 1516P
ค. 3115P
ง. 3116P
กำรหำจำนวนอนุภำคมูลฐำนในไอออน
ไอออน คืออะตอมทีม่ ีประจุไฟฟ้ำ มี 2 ชนิด
1. ไอออนบวก เกิดจำกอะตอมเสี ยอิเลคตรอน
เช่ น Na เสี ย 1e เกิดเป็ น Na +
Mg เสี ย 2e เกิดเป็ น Mg 2+
2. ไอออนลบ เกิดจำกอะตอมรับอิเลคตรอน
เช่ น Cl รับ 1e เกิดเป็ น Cl O รับ 2e เกิดเป็ น O 2-
30
จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ 3216S2- จงพิจารณาว่าข้อใดถูกต้อง
ก. มี 18 อิเล็กตรอน
ข. มี 16อิเล็กตรอน
ค. มี 32 อิเล็กตรอน
ง. มี 14 โปรตอน
ธาต ุ A มีโปรตอน 90 นิวตรอน 148
ธาต ุ B มีโปรตอน 94 นิวตรอน 142 ข้อใดถ ูกต้อง
30
ก. ธาตุ A มีเลขมวล 148
เลขอะตอม 90
ข. ธาตุ B มีเลขมวล 236
เลขอะตอม 142
ค. ธาตุ A มีเลขมวล 238
เลขอะตอม 58
ง. ธาตุ B มีเลขมวล 236
เลขอะตอม 94
ไอโซโทป (Isotope)
หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีเลข
มวลต่างกัน (มีจานวนอนุภาคนิวตรอนต่างกัน)
ตัวอย่ ำงไอโซโทป
คำร์ บอนมี 3 ไอโซโทปคือ
ฟอสฟอรัส
31
15P
12 C 13 C 14 C
6
6
6
32
15P
ธำตุ 2 ธำตุเป็ นไอโซโทปซึ่งกันและกัน มีสิ่งใดที่
ต่ ำงกัน
5
ก. เลขอะตอม
ข. จำนวนอิเล็กตรอน
ค. จำนวนระดับพลังงำน
ง. จำนวนนิวตรอน
60
ธาต ุ X และ Y เป็นธาต ุไอโซโทปกัน
ธาต ุ X มีจานวนโปรตอนเท่ากับ 10 และมีเลขมวลเท่ากับ
20 ธาต ุ Y มีจานวนนิวตรอนมากกว่าธาต ุ X อยู่ 2
นิวตรอน
ข้อใดเป็นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาต ุ Y
ก. 2012Y
ข. 2210Y
ค. 128Y
ง. 1210Y
5
อะตอมของธาต ุใดไม่มีนิวตรอน
ออกซิเจน
ไฮโดรเจน
ไนโตรเจน
อะล ูมิเนียม
ไอโซบาร์ (Isobar)
ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง ธาตุตา่ งชนิดกัน
ทีม
่ เี ลขมวลเท่ากัน แต่มม
ี วลอะตอมและจานวน
นิวตรอนไม่เท่ากัน
่ 3015P กับ 3014Si มีเลขมวลเท่ากันคือ 30
เชน
ธาตุ
A
Z
n
30 P
15
30
15
15
30 Si
14
30
14
16
่างชนิดกันที่มี
ไอโซโทน (Isotone) หมายถึ
ง ธาตุต(Isotone)
ไอโซโทน
จานวนนิวตรอนเท่ากัน แต่มีเลขมวลและ
เลขอะตอมไม่เท่ากัน
เช่น 188O 199F เป็ นไอโซโทนกัน มีนิวตรอน
เท่ากันคืธาตุ
อ n = 10 A
Z
n
18 O
8
18
8
10
19 F
9
19
9
10
ทาแบบฝึ กหัด 1.1
หน้ ำ 13
คลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้ำ
คลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้ำ เป็ นคลื่นชนิดหนึ่งที่ไม่ตอ้ งใช้ตวั กลางใน
การเคลื่อนที่ เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ
 ปั จจุบน
ั มีการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าในหลายๆด้าน เช่น การ
ติดต่อสื่ อสาร (มือถือ โทรทัศน์ วิทยุ เรดาร์ ใยแก้วนาแสง) ทาง
การแพทย์ (รังสี เอกซ์) การทาอาหาร (คลื่นไมโครเวฟ) การ
ควบคุมรี โมท (รังสี อินฟราเรด)

 คลื่นมีสมบัติที่สาคัญ 2 ประการ คือ
 ความยาวคลื่น (Wave length) และ
 ความถี่ของคลื่น (Frequency)
ควำมยำวคลืน่ (Wave length) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1
รอบ
 มีหน่ วยเป็ นเมตร (m) หรื อนาโนเมตร (nm)
 สัญลักษณ์แทนความยาวคลื่น คือ แลมบ์ ดา (λ).



ควำมถี่ (Frequency) คือ จานวนรอบของคลื่นที่เคลื่อนที่ผา่ นจุด
ใดจุดหนึ่งใน 1 วินาที
มีหน่วยเป็ นจานวนรอบต่อวินาที (s-1) หรื อ เฮิรตซ์ (Hz)
 สัญลักษณ์แทนความถี่ คือ นิ ว
(v )
 คลื่นแสงเป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า มีความถี่และความยาว
คลื่นต่างๆกัน แสงที่ประสาทตาของมนุษย์สามารถรับรู้ได้
เรี ยกว่า แสงทีม่ องเห็นได้ (visible light) แสงในช่วงคลื่นนี้
จะประกอบด้วยแสงสี ต่างๆ กัน
 ตามปกติประสาทตาของมนุ ษย์สามารถสัมผัสแสงบางช่วง
คลื่นที่ส่องมาจากดวงอาทิตย์ได้ แต่ไม่สามารถแยกเป็ นสี
ต่างๆ ได้ จึงมองเห็นเป็ นสี รวมกันซึ่ งเรี ยกว่า แสงขำว
 ถ้าแสงขาวส่ องผ่านปริ ซึมจะแยกออกเป็ นแสงสี รุ้ง
ต่อเนื่องกันเรี ยกว่า แถบสเปกตรัมของแสงขำว
แถบสเปกตรัมของแสงขาว

มักซ์ พลังค์ ได้สรุ ปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานของ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ ากับความถี่ของคลื่นว่า “พลังงานของคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ าจะเป็ นสัดส่ วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น” ดัง
ความสัมพันธ์ต่อไปนี้
E = hv

เมื่อ E คือ พลังงานมีหน่วยเป็ นจูล
h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่า 6.626 x 10-34 จูลวินาที
v คือ ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า มีหน่วยเป็ น เฮิรตซ์

นอกจากนี้ความถี่ของคลื่นยังมีความสัมพันธ์กบั ความยาวคลื่น
ดังต่อไปนี้
v = c
λ
 เมื่อ c คือความเร็ วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าในสุ ญญากาศ ซึ่ ง
เท่ากับ 2.997 x 108 เมตรต่อวินาที (อาจใช้ 3.0 x 108 เมตรต่อ
วินาที) และ λ คือความยาวคลื่น ดังนั้นค่าพลังงานของคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ าจึงคานวณได้จากความสัมพันธ์ดงั นี้
กำรทดลอง 1.1
 กำรศึกษำสี ของเปลวไฟจำกสำรประกอบ
และเส้ นสเปกตรัมของธำตุบำงชนิด
ผลการทดลองเผาสารประกอบ
สำรประกอบ
สี เปลวไฟ
สำรประกอบ
สี เปลวไฟ
โซเดียมคลอไรด์
สี เหลือง
แบเรียมคลอไรด์
สี เหลืองอมเขียว
โซเดียมซัลเฟต
สี เหลือง
แบเรียมไนเตรด
สี เหลืองอมเขียว
แคลเซียมคลอไรด์
สี แดงอิฐ
คอปเปอร์ (II)คลอไรด์
สี เขียวฟ้ำ
แคลเซียมไนเตรด
สี แดงอิฐ
คอปเปอร์ (II)ซัลเฟต
สี เขียวฟ้ำ
สรุ ป
1. ถ้ ำสำรประกอบทีม่ ีธำตุองค์ ประกอบเป็ นโลหะชนิดเดียวกันจะให้สีของ
เปลวไฟธำตุเหมือนกัน ถ้ ำสำรประกอบทีม่ ีธำตุองค์ ประกอบเป็ นโลหะ
ต่ ำงชนิดกันจะให้ สีของเปลวไฟธำตุต่ำงกัน โดยโลหะ แต่ ละชนิดให้ สี
ของเปลวไฟดังนี้
Na+
สี เหลือง
Ba2+ สี เหลืองเขียว
Ca2+
สี แดงอิฐ
Li+ สี แดงสด
Cu2+
สี เขียวฟ้ำ
K+ สี ม่วง
ผลกำรทดลองตรวจสเปกตรัมของแสงขำว
เปรียบเทียบสเปกตรัมของแสงอำทิตย์ และแสงจำกหลอดฟลูออเรสเซนต์
จะพบว่ ำสเปกตรัมทีเ่ ห็นจำกแสงอำทิตย์ มีลกั ษณะเป็ นแถบต่ อเนื่องกัน
เรียกว่ ำแถบสเปกตรัม ส่ วนสเปกตรัมทีไ่ ด้ จำกแสงของหลอดฟลูออเรส
เซนต์ น้ันจะเห็นแถบสเปกตรัมของแสงขำวจำกดวงอำทิตย์ เป็ นพืน้ แล้ว
ยังเห็นเส้ นสเปกตรัมสี เขียวปรำกฏชัดเจนอยู่บนแถบสเปกตรัมสี เขียว
อย่ ำงชัดเจน ซึ่งเส้ นสเปกตรัมทีเ่ ห็นนีเ้ ป็ นสเปกตรัมทีเ่ กิดจำกธำตุที่
บรรจุในหลอดฟลูออเรสเซนต์
เส้นสเปกตรัมของธาตุชนิดต่างๆ
สรุ ป
จำกกำรตรวจสเปกตรัมของธำตุชนิดต่ ำงๆพบว่ ำธำตุแต่ ละชนิดจะให้ ชุด
ของสเปกตรัมแตกต่ ำงกัน ซึ่งเป็ นสมบัติเฉพำะตัวของธำตุน้นั
เช่ นธำตุไฮโดรเจนจะให้ สเปกตรัมในช่ วงแสงขำว 4 เส้ นคือ
ม่ วง นำ้ เงิน ฟ้ำ แดง
กำรนำเส้ นสเปกตรัมไปแปลควำมหมำย
เส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนในช่วงแสงขาว
อธิบายการเกิดเส้นสเปกตรัม
อิเลคตรอนในภำวะปกติจะอยู่ทสี่ ถำนะพืน้ (Ground State) ซึ่งมี
พลังงำนต่ำสุ ด เมื่อกระตุ้นอะตอม อิเลคตรอนจะมีพลังงำนสูงขึน้ จึงไป
อยู่ทสี่ ถำนะกระตุ้น (Excite State) มีผลทำให้ อะตอมไม่ เสถียร อิเลคตรอ
นจึงคำยพลังงำนเพือ่ กลับสู่ สถำนะพืน้ เช่ นเดิม พลังงำนทีค่ ำยออกมี
ควำมถี่เฉพำะค่ ำหนึ่ง ปรำกฏเป็ นเส้ นสเปกตรัมเกิดขึน้
อิเลคตรอนสำมำรถเปลีย่ นระดับพลังงำนได้ หลำยระดับ จึงเกิดเส้ น
สเปกตรัมได้ หลำยเส้ น
เส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนในช่วง UV ช่วงแสงขาว
และช่วง IR
กำรเปลีย่ นระดับพลังงำนของอิเลคตรอนจะต้ องอยู่ที่
ระดับพลังงำนนั้นๆ จะเปลีย่ นไปอยู่ระหว่ ำงขั้นไม่ ได้
เปรียบเหมือนกำรขึน้ ขั้นบันได
ระดับพลังงำนในแต่ ละขั้นมีผลต่ ำงของระดับพลังงำนไม่ เท่ ำกัน
ระดับพลังงำนยิง่ สู งขึน้ ผลต่ ำงยิง่ น้ อย
เส้ นสเปกตรัม
ควำมยำวคลืน่
พลังงำน (kJ)
สี ม่วง
410
4.84x10-22
สี นำ้ เงิน
434
4.57x10-22
สี นำ้ ทะเล
486
4.08x10-22
สี แดง
656
3.02x10-22
ผลต่ ำงพลังงำน (kJ)
2.7 X 10 -23
4.9 X 10 -23
10.6 X 10 -23
จำกกำรศึกษำเรื่องสเปกตรัมทำให้ ได้ ข้อสรุปว่ ำ
1. เมื่ออิเล็กตรอนได้ รับพลังงำน อิเล็กตรอนจะขึน้ ไปอยู่ในระดับพลังงำน
ทีส่ ู งขึน้ แต่ จะอยู่ในระดับพลังงำนใด ก็ขนึ้ อยู่กบั ปริมำณพลังงำนที่
ได้ รับ กำรทีอ่ เิ ล็กตรอนขึน้ ไปสู่ ระดับพลังงำนใหม่ ซึ่งมีพลังงำน
สู งขึน้ ทำให้ อะตอมไม่ เสถียร อิเล็กตรอนจึงเข้ ำมำอยู่ในระดับพลังงำน
ทีต่ ่ำกว่ ำในกำรเปลีย่ นตำแหน่ งอิเล็กตรอนจะคำย พลังงำนออกมำใน
รูปคลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้ำ เมื่อส่ องด้ วยสเปกโทรสโคปจะปรำกฏเป็ นเส้ น
สเปกตรัม
2.
อิเล็กตรอนอำจมีกำรเคลือ่ นที่ในชั้นต่ ำง ๆ ได้ โดยไม่ จำเป็ นต้ องเป็ นชั้น
ทีอ่ ยู่ติดกัน จึงเป็ นเหตุให้ มีเส้ นสเปกตรัมสี ต่ำง ๆ
3. ภำยในอะตอมจะแบ่ งพลังงำนเป็ นชั้นๆ โดยระดับพลังงำนตำ่ จะอยู่ใกล้
นิวเคลียส ระดับพลังงำนสู งอยู่ไกลนิวเคลียส ดังนั้นอิเล็กตรอนในระดับ
พลังงำนต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส อิเล็กตรอนในระดับพลังงำนสู งจะอยู่ไกล
นิวเคลียส
4. ระดับพลังงำนต่ำอยู่ห่ำงกัน ระดับพลังงำนสู งจะอยู่ชิดกันมำกขึน้
แบบจาลองอะตอมของโบร์
นีลย์ โบร์ ได้ สร้ ำงแบบจำลองอะตอมใหม่ ซึ่งมีลกั ษณะคล้ำยกับ
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ ฟอร์ ด แต่ แตกต่ ำงกันเรื่องกำรจัดเรียง
อิเล็กตรอน ดังนั้นอะตอมประกอบด้ วยโปรตอนและนิวตรอนรวมกัน
เป็ นนิวเคลียส โดยมีอเิ ล็กตรอนวิง่ รอบๆ นิวเคลียสเป็ นชั้น ๆ ตำมระดับ
พลังงำน ฉะนั้นแบบจำลองอะตอมของโบร์ จึงคล้ำยกับวงจรของดำว
เครำะห์ รอบดวงอำทิตย์ และเรียกระดับพลังงำนทีใ่ กล้นิวเคลียสที่มี
พลังงำนต่ำทีส่ ุ ดนีว้ ่ ำชั้น K และชั้นถัดๆ ไปเป็ น L และ M ตำมลำดับ
ดังรูป
ภาพแบบจาลองอะตอมของโบร์
แบบจำลองอะตอมกลุ่มหมอก
แบบจำลองอะตอมของโบร์ ใช้ อธิบำยเกีย่ วกับเส้ นสเปกตรัมของธำตุ
ไฮโดรเจนได้ ดี แต่ ไม่ สำมำรถอธิบำยเส้ นสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลำย
อิเล็กตรอนได้ จึงได้ มีกำรศึกษำเพิม่ เติมทำงกลศำสตร์ ควอนตัม แล้ว
สร้ ำงสมกำรสำหรับใช้ คำนวณ โอกำสทีจ่ ะพบอิเล็กตรอนในระดับ
พลังงำนต่ ำง ๆ ขึน้ มำ จนได้ แบบจำลองใหม่ ทีเ่ รียกว่ ำแบบจำลองอะตอม
แบบกลุ่มหมอก
อิเล็กตรอนเคลือ่ นที่รอบนิวเคลียสอย่ ำงรวดเร็ว ด้ วยรัศมีไม่ แน่ นอนจึง
ไม่ สำมำรถบอกตำแหน่ งทีแ่ น่ นอนของอิเล็กตรอนได้ บอกได้ แต่เพียง
โอกำสทีจ่ ะพบอิเล็กตรอนในบริเวณต่ ำง ๆ ปรำกฏกำรณ์ แบบนีเ้ รียกว่ ำ
กลุ่มหมอกของอิเล็กตรอน บริเวณทีม่ ีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนหนำแน่ นจะ
มีโอกำสพบอิเล็กตรอนมำกกว่ ำบริเวณที่เป็ นหมอกจำง
กำรเคลือ่ นทีข่ องอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสอำจเป็ นรูปทรงกลมหรือรูป
อืน่ ๆ ขึน้ อยู่กบั ระดับพลังงำนของอิเล็กตรอน แต่ ผลรวมของกลุ่มหมอก
ของอิเล็กตรอนทุกระดับพลังงำนจะเป็ นรูปดังภำพ
แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
สรุ ปแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
1.อิเล็กตรอนไม่สามารถวิง่ รอบนิวเคลียสด้วยรัศมีที่แน่นอน บางครั้งเข้าใกล้
บางครั้งออกห่าง จึงไม่สามารถบอกตาแหน่งที่แน่นอน
ได้ แต่ถา้ บอกได้แต่เพียง ที่พบอิเล็กตรอนตาแหน่งต่างๆภายในอะตอมและ
อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็ วมากจนเหมือนกับอิเล็กตรอนอยูท่ วั่ ไปในอะตอมลักษณะ
นี้เรี ยกว่า "กลุ่มหมอก"
2.กลุ่มหมอกองอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆจะมีรูปทรงต่างกันขึ้นอยูก่ บั
จานวนอิเล็กตรอน และระดับพลังงานอิเล็กตรอน
3.กลุ่มหมอกที่มีอิเล็กตรอนระดับพลังงานต่าจะอยูใ่ กล้นิวเคลียสส่ วนอิเล็กตรอนที่
มีระดับพลังงานสู งจะอยูไ่ กลนิวเคลียส
4.อิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ได้อยูใ่ นระดับพลังงานใดพลังงานหนึ่ งคงที่
5.อะตอมมีอิเล็กตรอนหลายๆระดับพลังงาน