Transcript โครงสร้างอะตอม

โครงสร ้างอะตอม
ดิโมคริตุส
Democritus
460BC-370 BC
Greek philosopher
นักปราชญ ์ชาว
กรีก
ดิโมคริตส
ุ
(Demokritos)
่
อะตอม มาจากภาษากรีกว่า "atomos" ซึงแปลว่
า "แ
ภาพถ่ายของธาตุรเี นี ยมโดย
กล้องจุลทรรศน์
สนามไอออนกาลังขยาย
ประมาณ 750,000 เท่า
(จุดสีขาวคืออะตอมของธาตุ
จอห ์น ดอลตัน
John Dalton (17661844)
English chemist
and physicist
1. สารต่างๆ ประกอบด้วยอนุ ภาค
John
ข น าDalton
ด เ ล็ ก เ รี ย ก ว่ า อ ะ ต อ ม ซึ่ ง
้
แบ่ งแยกอีกไม่ ไ ด้ และสรา้ งขึนหรื
อ
(ค.ศ.1766-1844)
ทาให้สูญหายไปไม่ได้
2. อะตอมของธาตุชนิ ดเดียวกัน มี
ส ม บัต ิ เ ห มื อ น ก ัน ทุ ก ป ร ะ ก า ร ทั้ง
กายภาพและเคมี แต่ จ ะแตกต่ า ง
จากอะตอม
ของธาตุอน
ื่ ๆ
3. สารประกอบเกิดจากการรวมตัว
้ั
ของอะตอมของธาตุตงแต่
2 ชนิ ด
้
ขึ นไปและมี
อต
ั ราส่ ว นการรวมตัว
เป็ นตัวเลขอย่างง่ าย และอะตอมของ
ธาตุ ส องชนิ ดอาจรวมตัว กัน ด้ว ย
อ ั ต ร า ส่ ว น ต่ า ง ๆ ก ั น เ กิ ด เ ป็ น
แบบจาลองอะตอมขอ
งดอลตัน
่ ขนาดเล็กทีสุ
่ ดและไม่สามารถ
มมีลก
ั ษณะเป็ นทรงกลมตันทีมี
้
และไม่สามารถสร ้างขึนใหม่
หรือทาให้สูญหายไปได้ ”
เซอร ์ โจเซฟ จอห ์น
ทอมสัน
•
( Sir Joseph John Thomson)
(1856 - 1940)English physicist
Joseph John Thomson (ค.ศ. 1856
การนาไฟฟ้าของแก๊สในหลอดร ังสีแค
่
่ ความ
** ก๊าซนาไฟฟ้าได้เมืออยู
่ในสภาวะทีมี
และความต่างศ ักย ์สู งมาก
้
้
ร ังสีแคโทดเดินทางเป็ นเส ้นตรงจากขัวแคโทดไป
ปรากฏการณ์ทเกิ
ี่ ดขึนในหลอดร
ังสีแคโทด
(-)
Zn
S
(+)
ดัดแปลง
่ วไฟฟ
้
เพิมขั
้า
่
้
ร ังสีแคโทดบียงเบนเข
้าหาขัวบวก
ทอมสัน สรุปว่า “ร ังสีจากแคโทด
่ ประจุลบ”
ประกอบด้วยอนุ ภาคทีมี
เรียกว่า อิเล็กตรอน (e)
่
่
ทอมสันเปลียนแก๊
ส และเปลียนโลห
คานวณหาอ ัตราส่วนประจุต่อมวล(e/
ได้เท่าเดิมทุกครง้ั
่ าก ับ 1.76 x 108 คู ลอมบ ์/กรม
ซึงเท่
Eugen Goldstein (ค.ศ.1850 – 1930)
ทอม
ดัดแปลงหลอด
ร ังสีแคโทด
่ วไฟฟ
้
เพิมขั
้า
จากการทดลองของโกลด ์สไตน สรุปได ้ว่า
่
- ร ังสีบวกหรืออนุ ภาคบวกเกิดจากก๊าซทีบรรจุ
ภายในหลอ
้
่
าและสนามแม่เหล็ก
้ทังในสนามไฟฟ้
สามารถเบียงเบนได
้
-ร ังสีบวกมีคา่ อัตราส่วนประจุตอ
่ มวลไม่คงที่ ขึนอยู
่กบั ชนิ ด
อยู่ภายในหลอดร ังสีแคโทด
ร ังสีจากแอโนดเบนออก
้
้
จากขัวบวก
เข้าหาขัวลบ
ทอม
สัน
โกลด ์ช
ไตน์
อิเล็กตร
อน
โปรตอน
แบบจาลองอะตอมของ
ทอมสัน
“อะตอม เป็ นทรงกลม ประกอบด้วยอนุ ภาค
่ ประจุบวกและอิเล็กตรอนทีมี
่ ประจุลบ
โปรตอนทีมี
่ นกลาง
กระจายอยู ่อย่างสม่าเสมอ ในอะตอมทีเป็
ทางไฟฟ้าจะมีจานวนโปรตอนเท่ากับจานวน
อิเล็กตรอน”
รอเบิร ์ต แอนดรู ส ์ มิลลิแกน
Robert Andrews Millikan
(1868 - 1953)
American physicist
Robert Andrews Millikan (ค.ศ. 186
การหาประจุและมวลของอ
โดยทดลองหยดน้ ามัน
่
เครืองพ่
น
หยดน้ ามัน
แผ่นประจุ
บวก
แผ่นประจุ
ลบ
มิลลิแกนคานวณหาค่าประจุอเิ ล็กตรอน(e) เท่ากับ
1.6 x 10-19 คู ลอมบ ์ เสมอ
c
 1.7 x108
m
จากการทดลองของทอมสัน
คู ลอมบ ์/กร ัม
c
1.6 x10 19
จากการทดลองของมิลลิ
แกน
e
คู ลอมบ ์/อิเล็กตรอน
มวลของ
อิเล็กตรอน
1.6 x1019
m
8
1.76 x10
 9.1x10 28
กร ัม
้
ด ังนันมวลของอิ
เล็กตรอน 1 ตัว
หนัก 9.1 x 10-28 กร ัม
ตัวอย่าง
คานวณ
จงหาว่าอิเล็กตรอน 10
่ ัม
c
อนุ
ภ
าค
มี
ม
วลกี
กร
จากการทดลองของมิล
ลิแ
1กน
.6 x10 19
คู ลอมบ ์/อิเล็กตรอน e
1.6 x10 19 c

1
10
10 x1.6 x10 19
c
1
จากการทดลองของทอมสัน
คู ลอมบ ์/กร ัม
c
 1.7 x108
m
m = 11 x 10-11 กร ัม
10 x1.6 x10 19
m
1.76 x108
คู
ลอม
บ์
กร ัม
่
ต ัวอย่างที่ 1 จงหามวลของอิเล็กตรอน 1 โมล เมือ
จะมี 6.02 x 10 23 ตัว
วิธท
ี า
อิเล็กตรอน
1
ตัว
มีมวล
อิเล็กตรอน 6.02 x 10 23 ตัว
มีมวล
9.1 x 10
=
5.4 x 10 -4
กร ัม
มวลของอิเล็กตรอน 1 โมล เท่าก
ต ัวอย่างที่ 2
วิธท
ี า
ประจุอเิ ล็กตรอน 1.6 x 10 -19 คูลอมบ ์
ประจุอเิ ล็กตรอน 4.8 x 10 21 คูลอมบ ์ จ
อิเล็กตรอนมีจานวน 3 x 1040 ตัว
ต ัวอย่างที่ 3
วิธท
ี า
ถ ้ามีอเิ ล็กตรอน 4.8 x 10 21 คูลอมบ ์ จะม
อิเล็กตรอน 2.73
กร ัม จะมีประจุเท่าใด
อิเล็กตรอน 9.1 x10 - 28 กร ัม จะมีประจุ 1
อิเล็กตรอน 2.73 กร ัม จะมีประจุ
= 4
อิเล็กตรอนมีประจุ
4.8 x 108 คูลอมบ ์
ลอร ์ด เออร ์เนสต ์ ร ัทเทอร ์ฟอร ์ด
Lord Ernest Rutherford
(1871-1937)
English phycisist
Ernest Rutherford
(ค.ศ.1871-1937)
่
่
ร่วมก ับเพือนร่
วมงานชือ
ฮันส ์ ไกเกอร ์ และนักศึกษา
ปริญญาตรีชอ
ื่ เออร ์เนส
มาร ์สเดน
ทดลองยิงอนุ ภาคแอลฟาไป
ยังแผ่นทองคา
การทดลอง
ผลการทดลอง
สรุปผลการทดลอง
ส่วนใหญ่จะเดินทางเป็ นเส้นตรง แสดงว่าภายใน
อะตอมมีทว่
ี่ างมาก
่
ส่วนน้อยจะมีการเบียงเบนทิ
ศทาง แสดงเฉี ยด
่ ประจุบวก
เข้าใกล้อนุ ภาคทีมี
้ั
นาน ๆ ครงจะมี
การสะท้อนกลับอย่างแรงแสดงว่า
ภายในอะตอมมีอนุ ภาคที่
มีมวล
และขนาดเล็ก
แบบจาลองอะตอมของร ัทเทอร ์ฟอร ์ด
“อะตอม เป็ นทรงกลม ประกอบด้ว ย
่ ประจุเป็ นบวก มีมวลมาก
โปรตอนทีมี
ร ว ม กั น อ ยู ่ ต ร ง ก ล า ง เ รี ย ก ว่ า
นิ วเคลียส และนิ วเคลียสมีขนาดเล็ก
่ ประจุเป็ นลบ
มาก ส่วนอิเล็กตรอนทีมี
มี ม ว ล น้ อย จ ะ เ คลื่ อ น ที่ อยู ่ ร อ บ ๆ
นิ วเคลียสเป็ นบริเวณกว้าง”
่ าการทดลองอีกชุดพบว่าค่าประจุของ โปรตอน
เมือท
เท่าก ับ 1.6 x 10-19 คู ลอมบ ์ และมีมวลเท่ากับ 1.67 x
10-24 กร ัม
• เซอร ์ เจมส ์ แชด
วิก
• Sir James
Chadwick
• (1891-1974)
• English
physicist
Jame Chadwick (ค.ศ.1891-1972
่ น
ทดลองยิงอนุ ภาคแอลฟาไปทีแผ่
บางของเบริลเลียม
การค ้นพบนิ วตรอนของแชดวิค ทา
ให ้ทราบว่าอะตอม
ประกอบด ้วยอนุ ภาค 3 ชนิ ด คือ โปรตอน
นิ วตรอน
และอิเล็่ กตรอน
พบว่ามีร ังสีจากโลหะทีมีอนุ ภาคเป็ นกลางทางไฟฟ้า
อยู ่ในนิ วเคลียสของอะตอม มีมวลมากกว่าโปรตอนเล็กน้อ
้ ออนุ
่
้ า นิ วตรอน (n)
แชดวิคตังชื
ภาคนี ว่
่ นิวตรอน
แบบจาลองอะตอมทีมี
P
n
e
อะตอมมีลก
ั ษณะเป็ นทรงกลม ประกอบด ้วยโปรตอนแล
่ จานวนเท่า
ตรงกลาง เรียกว่า “นิ วเคลียส” โดยมีอเิ ล็กตรอนซึงมี
อยูร่ อบๆ นิ วเคลียส
อนุ ภาค
อิเล็กตรอน
(e)
โปรตอน
(p)
นิ วตรอน
(n)
ชนิ ดประจุ
ไฟฟ้า
-1
+1
0
ประจุ (C)
มวล (g)
1.6 x 10 - 9.1096 x 10
19
-28
1.6 x 10 - 1.6726 x 10
19
0
-24
1.6749 x 10
-24
เลขมวล (mass number, A) หมายถึง
ผลบวกของจานวนโปรตอนกับนิ วตรอน
เลขอะตอม (atomic number, Z) หมายถึง จานวนโป
่ นกลาง จานวนโปรตอนเท่ากบ
(ในอะตอมทีเป็
ั จาน
เลขมวล(p+n)
การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร ์
เขียน (A) ไว ้ข ้างบนด ้านซ ้ายของสัญลักษณ์ธาตุ
เขียน (Z) ไว ้ข ้างล่างด ้านซ ้ายของสัญลักษณ์ธาตุ
X = สัญลักษณ์ของธาตุ
เลขอะตอม(p)
ตัวอย่
าง
้ อะตอมของธาตุลเิ ทียม ( L
ดังนัน
มีจานวนโปรตอน = 3 ตัว
อิเล็กตรอน = 3 ตัว
และนิ วตรอน = 4 ตัว
จานวนนิ วตรอน = เลขมวล - จานว
หรือ = เลขมวล - เล
ไอโซโทป ( Isotope ) หมายถึง อะตอมของธาตุชน
มีเลขอะตอมเท่าก ันแต่มเี ลขมวลต่างก ัน เช่น
ไอโซบาร์ ( Isobar ) หมายถึง อะตอมของธาตุตา่
่ เลขมวลเท่าก ัน แต่มเี ลขอะตอมไม่เท่าก ัน เช่น
ทีมี
ไอโซโทน ( Isotone ) หมายถึง อะตอมของธาตุตา่ ง
แต่มจ
ี านวนนิ วตรอนเท่ากน
ั แต่มเี ลขมวลและเลขอะตอ
ไอโซอิเล็กทรอนิ ก( Isoelectronics) หมายถึง อะตอ
อิเล็กตรอนเท่ากัน และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเหมือนก
7N
3-
F
9
2O
8
# บางกรณี จะเขียนธาตุทเป็
ี่ นไอโซโทปกันดังนี ้ “ธาตุ-
้
U-238 ,U-235 เป็ นเชือเพลิ
งใน
โรงงานไฟฟ้านิ วเคลียร ์
C-14, C-13, C-12 ในการหาอายุ
ของวัตถุโบราณ
ตัวอย่าง
คานวณ
จงหาจานวนอนุ ภาคมู ลฐานของ
ธาตุตอ
่ ไปนี ้
11
11 ากบ
เลขมวล(A)เท่
ั
5
B
เลขอะตอม (Z)5
เท่าก ับ
5
จานวนโปรตอน (p)5
เท่าก ับ
6
จานวนอิเล็กตรอน
(e) เท่าก ับ
จานวนนิ วตรอน (n)
สัญลักษ
ณ์
X
p+
e-
n
A
Z
Na
11
11
K
19
19
20
Ca
20
20
20
23
11
39
19
20
6
6
6
40
6
C
12
12
่ ประจุไฟฟ้า เกิด
อนุ
ภ
าคที
มี
ไอออน(I
จากจานวนโปรตอนกับจานวน
on)
อิเล็กตรอนภายในอะตอมแตกต่าง
กัน เนื่องจากจานวนอิเล็กตรอน
่
เปลียนไป
จานวนโปรตอน (p) ≠ จานวน
อิเล็กตรอน (e)
Negative
ion
Positive
ion
p<e
p>e
ไอออนบวก (cation) เกิดจากอะตอมให ้อิเล็กตรอนไป ทาให
่ ้ไป
เท่ากับจานวนอิเล็กตรอนทีให
เช่น23

เท่า11
ก Na
ับ 11
จานวนโปรตอน
จานวนอิเล็กตรอน
เท่าก ับ 10
ไอออนลบ (anion) เกิดจากอะตอมร ับอิเล็กตรอน จะมี
านวนนิ
ประจุลบเท่ากับจานวนอิเล็กจตรอนที
ร่ ับวตรอน
เท่ากับ 12
14
7
N
3-
จานวนโปรตอน เท่าก ับ
7
จานวนอิเล็กตรอน เท่าก ับ
10
จานวนนิ วตรอน เท่าก ับ
นี ลส ์ โบร ์
Niels Bohr
(1885-1962)
Danish phycisist
Niels Bohr
(ค.ศ.1885 ศึกษาสเปกตร ัม
1962)
ของธาตุ
สเปกตร ัม (spectrum)
คือ
ผลที่ได้ร บ
ั จากพลัง งานคลื่น
แม่ เ หล็ กไฟฟ้ าที่มี ค วามยาว
คลื่ นและความถี่ ต่ า งๆ เป็ น
อนุ กรมของแถบสีห รือ เส้น ที่
ได้จ ากการผ่ า นพลัง งานร งั สี
เข้า ไปใน สเปกโตรสโคป ซึง่
ท า ใ ห้ พ ลั ง ง า น ร ั ง สี แ ย ก
่
ออกเป็ นแถบ หรือ เป็ นเส้นทีมี
่
คลืน
(wave)
ความยาว
่
คลืน
่
องค ์ประกอบของคลืน
่ (  ) คือ ระยะทางทีคลื
่ น
่
1. ความยาวคลืน
่
่
่
เคลือนที
ครบ
1 รอบพอดี หน่ วยของความยาวคลืนมี
หน่ วยเป็ น เมตร(m) หรือ นาโนเมตร(nm)
่
่
่ เคลื
่
2. ความถี่ ( = นิ ว) คือ จานวนคลืนที
อนที
ผ่านจุดจุดหนึ่ งในหนึ่ งหน่ วยเวลา (ใช้หน่ วยเป็ น
่ หน่ วยเป็ น รอบ/วินาที หรือ Hz (เฮิรตซ ์)
วินาที) ซึงมี
่
่
จากการศึกษาเรืองคลื
นจะได้
ความสัมพันธ ์ระหว่างความยาวค
 
เขียนเป็ น
สมการได้ดงั นี ้
่
เมือ
1

C
=

 = ความถี่
C = ความเร็วแสงในสุญญากาศ =
3 x 108 m/s
่
 = ความยาวคลืน
มักซ ์ คาร ์ล แอนสต ์ ลุด
วิก พลังค ์
Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947)
German physicist
่
จากการศึกษาพลังงานคลืนแม่
เหล็กไฟฟ้าของ
่
มักซ ์ พลังค ์ (Max Planck) ได้เสนอว่า คลืน
แม่เหล็กไฟฟ้ามีสมบัตเิ ป็ นอนุ ภาคได้ และเรียกอนุ ภาค
้ า “โฟตอน”
นันว่
สรุปว่
E  
้
่ก ับ
าแต่ละโฟตอนมีป ริมาณของพลังงานเฉพาะ ขึนอยู
่
ความถีของแสง
E = h
E เป็ นพลังงาน มีหน่ วยเป็ นจู ล (J)
่
่
 คือ ความถีของคลื
นแม่
เหล็กไฟฟ้ามีหน่ วยเป็ น
รอบต่อวินาทีหรือเฮิรตซ ์ (Hz)
่
h คือ ค่าคงทีของพลั
งค ์ มีคา
่ 6.626 x 10-34 จู ล
วินาที (J.s)
E = h
C
=

E
hc

ตัวอย่าง
คานวณ
่
่ มี
่
จงหาความยาวคลืนและพลั
งงานของคลืนที
c ่ 6.26 x 1014 Hz
ความถี

E =


c

3x108 m / s

6.26 x1014 s 1
  479nm
h
E = 6.626 x 10-34 J.s
x 6.26 x 1014 s--1
E = 4.15 x 10
19 J
สเปกตร ัม (spectrum)
สเปกตร ัมแบบต่อเนื่ อง
่
แสงทีมองเห็
นได้
(Visible light)
่
ความยาวคลืนในช่
วง 400 –
700 นาโนเมตร
สเปกตร ัมเปล่งออกแบบเ
สเปกตร ัมดู ดกลืนแบบเส
อุปกรณ์การทดลอง
ผลการทดลอง
อิเล็กตรอนจะคายพลังงานออกมา
ในรูปของพลังงานร ังสี
สรุปผลการทดลอง
การเปล่ ง แสงของธาตุไฮโดรเจน เกิด จาก
่
อิเล็กตรอนเปลียนระดั
บพลังงานจากวงโคจรสู งไปสู ่
่ พร ้อมทังคายพลั
้
วงโคจรตา
งงานในรู ปแสงสีตา
่ งๆ
สเปกตรัมแบบ
เส ้น
สเปกตร ัมแบบเส ้นของแก๊สบางชนิ ด
่ ้ตัวเลขสอดคล ้องกับ
โยฮันน์ บัลเมอร ์ (Johann Balmer) พบสูตรทีให
่
่
ตาแหน่ งของเส ้นสเปกตร ัมไฮโดรเจนในช่วงคลืนแสงที
ตามองเห็
น
อนุ กรมบัลเมอร ์ (Balmer series)
อนุ กรมไลแมน (Lyman’s series)
อนุ กรมบัลเมอร ์ (Balmer series)
อนุ กรมพาสเชน (Paschen series)
อนุ กรมแบรคเก็ต (Brackett series)
อนุ กรมฟุนด ์ (Pfund series)
n1= เลขจานวนเต็ม
แสดงระดบ
ั พลังงาน
้
ในสถานะพืนของอนุ
กรม
n2= เลขจานวนเต็ม
แสดงระดบ
ั พลังงาน
ในสถานะกระตุน
้ ของ
อนุ กรม
่
่ มพันธ ์กับสเปกตร ัมไฮโดร
การเปลียนระดั
บพลังงานของอิเล็กตรอนทีสั
ทฤษฎีอะตอมของ
โบร ์
นี ลส ์ โบร ์ (Niels Bohr)
ได ้เสนอทฤษฎีทอธิ
ี่ บายสเปกตร ัมแบบเส ้นของอะตอม
่
่ จ บอะตอมไฮโดรเจนของโบร ์อาจสรุปได ้คือ
ไฮโดรเจนได
้สาเร็ยวกั
ซึงสมมติ
ฐานเกี
อะตอมไฮโดรเจน
่ ใ่ นอะตอมใดๆ จะเคลือนที
่ นอน
่
่
1. อิเล็กตรอนทีอยู
ในต
าแหน่ งทีแน่
รอบนิ วเคลียสเป็ นวงโคจร ระยะระหว่างอิเล็กตรอนกับนิ วเคลียสมี
่
่ ใ่ นตาแหน่ งคงที่ จะไม่แผ่ร ังสีพลังงานแต่ถ ้า
2. อิเล็กตรอนทีอยู
่
่
่ ระดับ
อิเล็กตรอนเคลือนที
จากระดั
บพลังงานสูงมาสู่ตาแหน่ งทีมี
่ คา่ เท่ากับผลต่าง
พลังงานต่า จะแผ่ร ังสีพลังงานออกมา ซึงมี
้
ระหว่างระดับพลังงานทังสอง
คือ
่ ใ่ นระดับพลังงานหนึ่ งๆ จะหมุนเป็ นวงโคจรรอบ
3. อิเล็กตรอนทีอยู
ระบบสุรยิ จักรวาล
่ ใ่ นระดับพลังงานทีสู
่ งกว่า จะอยูห
4. อิเล็กตรอนทีอยู
่ า่ งจากนิ วเค
่ ระดับพลังงานต่า
อิเล็กตรอนทีมี
n เป็ นเลขจานวนเต็ม เรียกว่า เลขควอนตัมหลัก
(principal quantum number)
แบบจาลองอะตอมของโบร ์ดังกล่าวยังสามารถใช ้ได ้ดีกบั
่ ้ายกับไฮโดรเจน เช่น He+ ,Li2+ หรือ Be3+
อะตอมทีคล
เป็ นต ้น
แบบจาลองอะตอมของ นิ ลส ์ โบร ์
“ อะตอมประกอบด้ว ยโปรตอนและนิ วตรอน อยู ่
ภายในนิ วเคลี ย ส ส่ ว นอิ เ ล็ ก ตรอนวิ่ งอยู ่ ร อบ ๆ
้ั ๆ ในแต่ ล ะช นมี
้ั ร ะดับ พลัง งาน
นิ ว เคลีย สเป็ นช น
เฉพาะค่ า หนึ่ ง ลัก ษณะคล้า ยวงโคจรของดาว
่
เคราะห ์รอบดวงอาทิตย ์ ซึงพลั
งงานระดับต่าสุดจะ
อยู ่ ใ กล้นิ วเคลีย สมากที่สุ ด และอิเ ล็ ก ตรอนที่วง
่
ประโยชน์ทเราสามารถน
ี่
าไปประยุกต ์ใช้ได้จากงาน
ของโบร ์
่ เล็กตรอนถู กกระตุน
1. ธาตุทุกธาตุเมืออิ
้ จะ
เปล่งแสงออกมาได้เฉพาะตัว จึงมีประโยชน์อย่างมาก
่
้
ในงานเคมีวเิ คราะห ์ เพือระบุ
วา
่ ตัวอย่าง (sample) นัน
มีอะตอมของธาตุใดเป็ นองค ์ประกอบ
2.หลอดไฟ แสงจากหลอดไฟเกิดจากการ
ระดมยิงอะตอมของธาตุเช่น ปรอท, โซเดียม ด้วย
อิเล็กตรอน ดังสมการ
Hg + พลังงาน -> Hg*
Hg* -> Hg + แสงสีเขียวอมฟ้า
จุดอ่อนทฤษฎีของโบร ์และการค้นคว้าหาท
ทฤษฎีของโบร ์ใช ้อธิบายไดก้ บ
ั สเปกตรมั ของ
่ เพียง 1 อิเล็ กตรอน เช่น H,
อะตอมหรือไอออนทีมี
่ หลาย
He+, Li+ แต่ใช ้อธิบายสเปกตรมั ทั่วไปทีมี
อิเล็กตรอนไม่ได ้ นอกจากนั้นตามทฤษฎีของโบร ์จะ
อธิบายโครงสร ้างของอะตอมในระดับสองมิตเิ ท่านั้น
นั ก วิท ยาศาสตร ์จึง ค น
้ คว า้ ทดลองหาข อ้ มู ล ต่ า งๆ
่ ้อธิบายโครงสร ้างของอะตอมให ้ถูกต ้องยิงขึ
่ น้
เพือใช
แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
่
่ าให้
จากการศึกษาค้นคว้าเพิมเติ
ม จนได้ขอ
้ มู ลทีท
่ าอิเล็กตรอนไม่ได้เคลือนที
่
่ นวงกลม แต่
เชือว่
เป็
่ นรู ปทรงต่างๆ ตามระดับพลังงานของ
่
เป็
เคลือนที
อิเล็กตรอน และใช้ความรู ้ทางกลศาสตร ์ควอนตม
ั
“ อ ะ ต อ ม ป ร ะ ก อ บ ด้ ว ย ก ลุ่ ม
ห ม อ ก ข อ ง อิ เ ล็ ก ต ร อ น ร อ บ
นิ วเคลี ย ส บริเ วณใดหนาทึ บ
แ ส ด ง ว่ า มี โ อ ก า ส พ บ
อิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่
มีกลุ่มหมอกจาง”
กลศาสตร ์
่
คลืน
ผลงานของเดอบรอยและไฮเซนเบิ ร ์กได ้
นาไปสูแ่ นวความคิดของการสร ้างทฤษฎีใหม่ขนมา
ึ้
่
ส าหร บ
ั อธิบ ายเกียวกั
บ อิเ ล็ ก ตรอนในอะตอมดัง นี ้
“สสารทุ ก ชนิ ดไม่ ว่ า ขนาดเล็ ก หรือ ขนาดใหญ่ มี
้ นและอนุ
่
สมบัตเิ ป็ นทังคลื
ภาคอยูใ่ นตัวของมัน”
อาศัย สมบัติค วามเป็ นธรรมชาติค ลื่นของ
อิ เ ล็ ก ต ร อ น จึ ง วิ เ ค ร า ะ ห ห
์ า ส ม บั ติ ต่ า ง ๆ ข อ ง
อิ เ ล็ กตรอนโดยการสร า้ งสมการคลื่ น (wave
เนื่ องจากอิเล็ กตรอนมีขนาดเล็ กมาก สมบัต ิ
ต่า งๆของอิเ ล็ ก ตรอนจะวัดได ใ้ นระดับโอกาส หรือ
่
ความน่ าจะเป็ น (probability) ทีจะพบอิ
เล็กตรอน
่ เวณต่างๆ รอบนิ วเคลียส หรือความหนาแน่ น
ทีบริ
่ เวณ
ของอิเล็กตรอน (electron density) ทีบริ
ต่างๆรอบนิ
วเคลียส
ตามสมการของเดอบรอย
  h / mv
h = ค่าคงทีข
่ องพลังค์
m
V

= เป็ นมวลของอนุภาค หน่วยเป็ น kg
= ความเร็วแสง หน่วยเป็ น m/s
= ความยาวคลืน
่ หน่วยเป็ น m
แอร ์วิน รู ดอร ์ฟ โยเซฟ อเล็กซาน
เดอร ์ ชเรอดิงเงอร ์
Erwin Rudolf Josef Alexander
Schrödinger
(1887 – 1961)
Austrian physicist
่ และสร
ชเรอดิงเจอร ์ ได ้เสนอกลศาสตร ์คลือน
่
เพืออธิ
บายสมบัตต
ิ า่ งๆ ของอิเล็กตรอนเนื่ องจาก
่ ดสมบัตต
ขนาดเล็กมากยากทีจะวั
ิ า่ งๆ ได ้อย่างถูก
โดยใช ้สัญลักษณ์ตา่ งๆดังนี ้ Hy = E y
2m
   2 E  U   0

2
2
2
2
  2 2 2
x y z
2
1   2  
1
 
 
1
2
 2 r
 2
 sin 
 2
r r  r  r sin   
  r sin   2
่
การแก้สมการคลืน
** การพิจารณาสมบัตข
ิ องอิเล็กตรอนจึงได ้แค่ระดับของ
่ านวณได ้จากสมการ
โอกาสหรือความน่ าจะเป็ นเท่านั้น ซึงค
่ บริเวณหรือขอบเขตทีมี
่ โอกาสพบอิเล็กตรอนนี ้
คลืน
เรียกว่า “ออร ์บิทลั (orbital)”
การอธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนจึงเป็ นที่
้
ยอมร ับและใช ้เป็ นพืนฐาน
่
ในการอธิบายเกียวกั
บอะตอมและโมเลกุลตลอดมา ทาให ้
่
่
การอธิบายการเคลือนที
ของอิเล็กตรอนในอะตอมแบบวงกลมหรือวงรีถก
ู หักร ้างไป