Slide 1

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
(โรงเรียนวิทยาศาสตร์ )

โครงสร้ างอะตอม
(Atomic Structure)

นายสุ นทร พรจาเริญ
ครูชานาญการ สาขาวิชาเคมี
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 2

การศึกษาเกีย่ วกับอะตอม
จอห์ น ดอลตัน(ชาวอังกฤษ)

ลอร์ ดเออร์ เนสต์ รัทเทอร์ ฟอร์ ด(ชาวอังกฤษ)
ฮันส์ ไกเกอร์ (ชาวเยอรมัน)

เซอร์ โจเซฟ จอห์ น ทอมสั น(ชาวอังกฤษ)

นีลส์ โบร์ (ชาวเดนมาร์ ก)

รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน(ชาวอเมริกา)

เออร์ วนิ ชโรดิงเงอร์ (ชาวออสเตรีย)

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 3

ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน

 ธาตุประกอบด้ วยอนุภาคเล็กๆ หลายอนุภาค เรียกอนุภาคเหล่านีว้ ่ า
“อะตอม” ซึ่งแบ่ งแยกและทาให้ สูญหายไม่ ได้
 อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัตเิ หมือนกัน แต่ จะมีสมบัติ
แตกต่ างจากอะตอมของธาตุอนื่
 สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่ าหนึ่งชนิดทาปฏิกริ ิยา
เคมีกนั ในอัตราส่ วนทีเ่ ป็ นเลขลงตัวน้ อยๆ
จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 4

แบบจาลองอะตอมของดอลตัน

John Dalton
(1766-1844)
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 5

การทดลองของทอมสั น
ศึกษาและทดลองเกีย่ วกับ
การนาไฟฟ้าของแก๊สในหลอดรังสี แคโทด

J.J. Thomson*
(1856-1940)

*นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 6

การทดลองของทอมสั น
หลอดรังสี แคโทด

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 7

การทดลองของทอมสั น

พบว่าเมื่อลดความดันในหลอดแก้วให้ต่าลงมากๆ จนเกือบเป็ นสุ ญญากาศ
จะมีจุดสว่างเกิดขึ้นตรงบริ เวณศูนย์กลางของฉากเรื องแสง

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 8

การทดลองของทอมสั น

รังสี แคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าลบ
และมีอตั ราส่ วนประจุต่อมวลเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 9

การทดลองของทอมสั น
จากผลการทดลองทอมสันสรุปว่ า....
อะตอมทกุ ชนิดมีอนภุ าคทีม่ ีประจลุ บ
เป็ นองค์ ประกอบ เรี ยกอนุภาคนี้ว่า
“อิเล็กตรอน”

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 10

การทดลองของโกลด์ ชไตน์

โกลด์ชไตน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน พบอนุภาคที่มีประจุบวก
เรี ยกอนุภาคบวกที่เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนว่า“โปรตอน”

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 11

Cathode ray และ Positive ray

1.การเกิด
2.ชนิดของประจุ
3.การเบี่ยงเบน
4.ทิศทางของรังสี
5.e/m เมื่อเปลีย่ นแก๊ ส

Cathode ray
เกิดจากอะตอมของโลหะ
และแก๊ ส
มีประจุลบ
เบนเข้ าหาขั้วบวก
พุ่งออกจากแคโทด
คงที่

Positive ray
เกิดจากอะตอมของแก๊ ส
มีประจุบวก
เบนเข้ าหาขั้วลบ
พุ่งออกจากแอโนด
ไม่ คงที่

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 12

แบบจาลองอะตอมของทอมสั น

“อะตอมมีลกั ษณะเป็ นทรงกลมประกอบ
ด้ วยเนือ้ อะตอมซึ่งมีประจุบวกและมี
อิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบกระจายอยู่ทวั่ ไป
อะตอมในสภาพที่เป็ นกลางทางไฟฟ้าจะมี
ประจุบวกเท่ ากับประจุลบ”

นักวิทยาศาสตร์เรี ยกอนุภาคบวกที่เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนว่า โปรตอน

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 13

การทดลองของมิลลิแกน
“Oil drop experiment”

(ทาให้แก๊สแตกตัวให้อิเล็กตรอน)
การทดลองของมิลลิแกน(นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริ กา)
เป็ นการทดลองเพื่อหาประจุที่มีอยูใ่ นอิเล็กตรอนแต่ละตัว

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 14

ผลการทดลองของมิลลิแกน

อิเล็กตรอน
ประจุ(คูลอมบ์ )

มวล(กรัม)

1.60 * 10-19

9.11 * 10-28

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 15

การทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ ด
นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ
ทาการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคา
บางๆมีความหนาเพียง 0.0004 mm
เรี ยกการทดลองนี้วา่
การกระเจิงรังสี แอลฟาของรัทเทอร์ฟอร์ด
(Alpha Scattering Experiment)
Ernest Rutherford
(1871-1937)

รัทเทอร์ฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 16

การทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ ด

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 17

การทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ ด

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 18

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ ฟอร์ ด

“อะตอมมีลกั ษณะโปร่ งประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็ก
มากอยู่ตรงกลางและมีประจุไฟฟ้าเป็ นบวก โดยมีอเิ ล็กตรอน
วิง่ อยู่รอบๆ”
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 19

อนุภาคมูลฐานของอะตอม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 20

อนุภาคมูลฐานของอะตอม

อนุภาค

สั ญลักษณ์

ประจุไฟฟ้า
(คูลอมบ์ )

ชนิด
ประจุไฟฟ้า

มวล
(กรัม)

อิเล็กตรอน
โปรตอน
นิวตรอน

e
p
n

1.602 * 10-19
1.602 * 10-19
0

-1
+1
0

9.109 * 10-28
1.673 * 10-24
1.675 * 10-24
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 21

สั ญลักษณ์ ของธาตุ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 22

ไอโซโทป (Isotope)
“ไอโซโทป หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มี
เลขมวลต่างกัน” *

* เฟรเดอริ ก ซอลดี นักเคมีชาวอังกฤษ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 23

ไอโซโทน (Isotone)และไอโซบาร์ (Isobar)
ไอโซโทน หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดต่างชนิดกันที่มีจานวน
นิวตรอนเท่ากันแต่จานวนโปรตอน เลขอะตอมและเลขมวลไม่เท่ากัน
39
40
เช่น
K 20Ca
19
ไอโซบาร์ หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดต่างชนิดกันที่มีเลขมวล
เท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน
14
เช่น 14C
N
6

7

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 24

แบบจาลองอะตอมของโบร์

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


Slide 25

แบบจาลองอะตอมของโบร์

Niels Bohr
(1855 - 1962)
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 26

คลืน่ และสมบัติของคลืน่ แสง
ความยาวคลืน่ ( หมายถึงระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ
มีหน่วยเป็ นเมตร(m)หรื อ นาโนเมตร(nm)
ความถี่ของคลืน่  หมายถึงจานวนรอบขอองคลื่นที่ผา่ นจุดใดจุดหนึ่ง
ในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็ นรอบต่อวินาที(s-1) หรื อ เฮิรตซ์(Hz)

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 27

คลืน่ และสมบัติของแสง

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 28

การหักเหของแสงขาวเมื่อผ่ านปริซึม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 29

สเปกตรัมคลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้า

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 30

พลังงานของคลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้า
E = h
= h(c/)

Max Plank
(ค.ศ.1858-1947)

E คือพลังงาน (J)
h คือค่าคงที่ของพลังส์ = 6.626*10-34 J.s
 คือความถี่ของคลื่น (Hz)
c คือความเร็วของคลื่น = 2.997*108 m/s
 คือความยาวคลื่น (m) หรื อ (nm)

พลังงานของคลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้ าจะเป็ นสั ดส่ วนโดยตรงกับความถี่ของคลืน่

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 31

การเกิดสเปกตรัมของธาตุ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 32

การเกิดสเปกตรัมของธาตุ

สถานะพืน้ (Ground state)

สถานะกระตุ้น(Exited state)

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 33

การเกิดสเปกตรัมของธาตุ

การเกิดชุดเส้นสเปกตรัมอนุกรมไลแมน บาล์เมอร์ และปาสเซนที่เปล่งแสงจากไฮโดรเจนอะตอม
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 34

สเปกตรัมของธาตุ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 35

สเปกตรัมของธาตุ

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 36

แบบจาลองอะตอมของโบร์

อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็ นวงคล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์
แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว ระดับใกล้นิวเคลียสมีพลังงานต่า

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 37

แบบจาลองอะตอมกลุ่มหมอก

Erwin Shroedinger*
(1887 - 1961)
* นักฟิ สิ กส์ชาวออสเตรี ย

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 38

แบบจาลองอะตอมกลุ่มหมอก
ใช้ความรู ้พ้นื ฐานทางกลศาสตร์ ควอนตัม มาสร้างสมการคลื่น(Wave equation)
เพื่อคานวณหาโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆ
จากสมการคลื่นทาให้ทราบว่า เราไม่สามารถบอกตาแหน่งที่แน่นอนของ
อิเล็กตรอนได้ แต่อิเล็กตรอนจะกระจายอยูท่ วั่ ทุกทิศทุกทางของอะตอม
ดังนั้นแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกจึงกล่าวว่า

“อะตอมประกอบด้ วยกล่ มุ หมอกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส
ทีม่ ีลกั ษณะเป็ นทรงกลม บริ เวณกล่ มุ หมอกทึบแสดงว่ าโอกาส
ทีจ่ ะพบอิเล็กตรอนมีมากและบริ เวณกล่ มุ หมอกจาง
โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนมีน้อย”

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 39

แบบจาลองอะตอม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 40

การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม

ระดับพลังงานหลัก

ระดับพลังงานย่ อย
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 41

การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 42

การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 43

การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม
ระดับพลังงาน

ระดับพลังงานย่ อย

จานวนอิเล็กตรอนสู งสุ ด
ในระดับพลังงานย่ อย

จานวนอิเล็กตรอนสู งสุ ด
ในระดับพลังงาน

1

s

2

2

2

s
p

2
6

8

3

s
p
d

2
6
10

18
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 44

การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม
ระดับพลังงาน

ระดับพลังงานย่ อย

จานวนอิเล็กตรอนสู งสุ ด
ในระดับพลังงานย่ อย

4

s
p
d
f

2
6
10
14

จานวนอิเล็กตรอนสู งสุ ด
ในระดับพลังงาน

32
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 45

การจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิด

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 46

การจัดอิเล็กตรอนของธาตุบางชนิด

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 47

การจัดอิเล็กตรอนลงในออร์ บิทัล
 กฎของฮุนด์ (Hund’s rule)
การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทลั ที่มีพลังงานเท่ากัน ให้บรรจุใน
ลักษณะที่ทาให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุด เมื่อมีอิเล็กตรอนเหลือจึง
บรรจุเป็ นคู่เต็มออร์ บิทลั นั้น
อะตอมของธาตุที่มีการบรรจุอิเล็กตรอนเต็มในทุกๆออร์บิทลั ที่มี
พลังงานเท่ากันเรี ยกว่าการบรรจุเต็ม ถ้ามีอิเล็กตรอนอยูเ่ พียงครึ่ งเดียว
เรี ยกว่าการบรรจุครึ่ ง(การบรรจุเต็ม หรื อ การบรรจุครึ่ งจะทาให้อะตอม
มีความเสถียรกว่าการบรรจุแบบอื่นๆ)
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 48

การจัดอิเล็กตรอนลงในออร์ บิทัล
 หลักของเพาลี (Pauli Exclusion Principle)
ไม่มีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่ใดในอะตอมเดียวกันที่มีเลขควันตัม
ทั้งสี่ เหมือนกันทุกประการ
 หลักของเอาฟบาว (Aufbau Principle)
การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทลั ที่มีพลังงานต่าสุ ด
และว่างอยูก่ ่อนเสมอ เพราะจะทาให้พลังงานรวมทั้งหมดมีค่าต่าสุ ด
และอะตอมมีความเสถียรที่สุด
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 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


Slide 50

The Principal Quantum Number : n

 n มีค่าตั้งแต่ 1, 2, 3……….
 n บอกถึงระดับพลังงานหลักของอิเล็กตรอนในอะตอม
เมื่อ n มีค่ามากขึ้น ออร์บิทลั จะมีขนาดใหญ่และขยายตัว
ออกจากนิวเคลียสมากขึ้นตาแหน่งของอิเล็กตรอน
จะห่างจากนิวเคลียสและจะมีพลังงานสู งขึ้น
n หาได้จากสมการชเงอดิงเงอร์(Schrodinger)
ค่า n บอกระยะห่างระหว่าง e กับ นิวเคลียส

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 51

The Angular Momentum
Quantum Number : l
 l เป็ นเลขควันตัมที่บอกให้ทราบรู ปร่ างออร์บิทลั ของอิเล็กตรอน
 l สูงขึ้น แสดงว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ดว้ ยโมเมนตัมเชิงมุมสูงและมีพลังงานสู ง
 ค่า l ขึ้นกับ n คือมีค่าเป็ น 0, 1, 2 …..(n-1)
n

l

1
2
3
4

0
0, 1
0, 1, 2
0, 1, 2, 3

ชนิดของออร์ บิทัล
0
1
2
3

=
=
=
=

l หาได้จากสมการชเงอดิงเงอร์(Schrodinger)
l บอกจานวนชั้นย่อยและรู ปร่ างของออร์บิทลั

s
p
d
f

รู ปร่ าง
ทรงกลม

lope 2 lope
lope 4 lope
lope 6 lope
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 52

The Magnetic
Quantum Number : ml
 ค่ า ml ขึน้ กับค่ า l (จานวน ml = 2l+1)และ ml มีค่า +l ถึง -l

n

l

ชนิดของ
Orbital

ml

จานวน orbital ในแต่ละ
ชนิดของ orbital

1
2

0
0
1
0
1
2

1s
2s
2p
3s
3p
3d

0

1
1
3
1
3
5

3

0
+1,0,-1
0
+1,0,-1
+2,+1,0,-1,-2

ml หาได้จากสมการชเงอดิงเงอร์(Schrodinger)
ml บอกจานวนและทิศทางของออร์บิทลั

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 53

The Electron Spin
Quantum Number : ms
 ms ได้มาจากสมบัติการหมุนรอบตัวเองของอิเล็กตรอน
 ms ใช้ระบุทิศทางการหมุนรอบตัวเองของอิเล็กตรอน

spin up

spin down
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 54

s-ออร์ บิทัล

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 55

p- ออร์ บิทัล

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 56

d- ออร์ บิทลั

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 57

s,p,d-ออร์ บิทัล

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 58

f-ออร์ บิทลั

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 59

f-ออร์ บิทลั

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 60

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์


Slide 61

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
(โรงเรียนวิทยาศาสตร์ )

สวัสดี
นายสุ นทร พรจาเริญ
ครูชานาญการ สาขาวิชาเคมี
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์