3

1. บทที่ 3
โครงสร้างอะตอม
(Atomic Structure)
3-1

2. 3-2
ทฤษฎีอะตอมของ Dalton (1808)
John Dalton
1. สสารทุกชนิดประกอบขึ้นจาก อนุภาค
ขนาดเล็ก ที่เรียกว่า อะตอม ซึ่งไม่สามารถ
แบ่งแยกหรือสูญหายไปได้
2. อะตอมของธาตุแต่ละชนิดจะมีมวลและ
สมบัติเหมือนกันทุกประการและแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น
3. อะตอมของธาตุหนึ่งไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็นอะตอมของ
ธาตุชนิดอื่นได้
4. สารประกอบแต่ละชนิดได้จากการรวมตัวกันของอะตอม
ธาตุตั้งแต่สองชนิด ด้วยอัตราส่วนจานวนอะตอมคงที่

3. ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน (Dalton)
1. ธาตุ (element) ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากเรียกว่า
อะตอม อะตอมของธาตุหนึ่ง ๆ จะมีลักษณะเหมือนกัน มี
ขนาดและมวลเท่ากัน และมีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน
อะตอมของธาตุหนึ่งจะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ
2. สารประกอบ (compounds) ประกอบด้วยอะตอมของธาตุ
มากกว่าหนึ่งชนิด โดยมีอัตราส่วนของจานวนอะตอมของ
ธาตุคงที่เสมอ
3. ปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการจัดเรียงตัวใหม่ของอะตอมโดย
อะตอมไม่ได้ถูกสร้างขึ้นใหม่หรือถูกทาลายลง
3-3

4. 4
ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่
ดาลตันกล่าวไว้ว่า :
อะตอมของธาตุแต่ละชนิดจะมีมวลและสมบัติเหมือนกัน
ทุกประการและแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น
ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ :
อะตอมของธาตุแต่ละชนิดจะมีมวลเฉลี่ยเป็นค่าเฉพาะ
เหมือนกัน กล่าวอีกนัย คือ อะตอมชนิดเดียวกันอาจมี
มวลต่างกัน แต่มวลเฉลี่ยเท่ากัน
3-4

5. 5
ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่
ดาลตันกล่าวไว้ว่า :
ปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการจัดเรียงตัวใหม่ของอะตอมโดย
อะตอมไม่ได้ถูกสร้างขึ้นใหม่หรือถูกทาลายลง
ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ :
อะตอมของธาตุไม่สามารถถูกสร้างขึ้นใหม่หรือทาลายลง
ด้วยปฏิกิริยาธรรมดา แต่สามารถทาได้โดยอาศัย
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
3-5

6. กฎสัดส่วนพหุคูณ
Law of Multiple Proportions
อัตราส่วนมวลของ O ใน CO และ CO2 เป็น 1:2 เมื่อให้มวลของ C คงที่
1
1
=
1
2=
ถ้าธาตุสองธาตุสามารถเกิดสารประกอบได้มากกว่าหนึ่งชนิด
อัตราส่วนมวลของธาตุชนิดหนึ่งที่รวมกับธาตุอีกชนิดหนึ่งที่มีมวลคงที่
ในสารประกอบที่ต่างกันนั้นจะเป็นเลขสัดส่วนของจานวนเต็มน้อย ๆ
เช่น
3-6

7. 7
3-7

8. กฎทรงมวล
Law of Conservation of Mass
3-8
16 X + 8 Y 8 X2Y

9. 9
3-9

10. รังสีแคโทดจะเบนเข้าหาขั้วแอโนดเสมอ
1. รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรง
2. มีประจุลบ เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้ าและสนามแม่เหล็ก
3. มีค่าประจุต่อมวลคงที่ จากการศึกษาเกี่ยวกับ Oil - drop
experiment ของ แอนดรูว์ มิลลิแกน พบว่า อนุภาคในรังสีแคโทดมีค่า
ประจุต่อมวลคงที่ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม ไม่ว่าจะใช้โลหะชนิดใด
เป็นขั้วไฟฟ้ าหรือแก๊สที่ใช้บรรจุในหลอดรังสีแคโทดก็ตาม ดังนั้นจึง
สรุปว่า อนุภาคในรังสีแคโทดเป็นอนุภาคมูลฐานของอะตอมและมี
ประจุลบ ต่อมาเรียกว่า อนุภาคอิเล็กตรอน
รังสีแคโทด มีสมบัติดังนี้
3-10

11. 11
3-11

12. 12
3-12

13. การวัดประจุต่อมวลของอิเลกตรอน โดย J.J.
Thomson (1906 Nobel Prize in Physics)
ประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน = -1.76 x 108 C/g
3-13

14. ค.ศ. 1886 โกลด์ สไตน์ ได้ค้นพบโปรตอน
จากการทดลองเกี่ยวกับหลอดรังสีแคโทด พบว่า
มีอนุภาคเคลื่อนที่ตรงข้ามกับรังสีแคโทด
เรียกว่า รังสีแคนนอน หรือ รังสีบวก พร้อมศึกษา
สมบัติของรังสีชนิดนี้ และได้มีการทดลองหา ค่า
ของโปรตอนในเวลาต่อมา โดยบรรจุแก๊ส H2
ในหลอด
3-14

15. AnodeCathode
โมเลกุลของแก๊ส
ฉากเรืองแสง
รังสีแคโทด (รังสี e-)
รังสีแคนนอน
(รังสีโปรตอนหรือรังสีบวก) 3-15

16. • The first experimental evidence of protons came from the study of
canal rays observed in special cathode ray tube with a perforated
anode.
Protons - Subatomic particles with a unit of positive charge (+1).
• Proton Charge: +1.602 x 10-19 C
• Proton Mass: 1.673 x 10-24 g 3-16

17. 17
3-17

18. ประจุของอิเล็กตรอน = -1.60 x 10-19 C
ประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน = -1.76 x 108 C/g
มวลของอิเล็กตรอน = 9.10 x 10-28 g
การหาประจุของ
อิเล็กตรอนโดย
Millikan
3-18

19. 19
3-19

20. กัมมันตภาพรังสี : ปรากฏการณ์ที่ธาตุปล่อยอนุภาคหรือเปล่ง
รังสีจากอะตอมของมัน
Henri Becquerel ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี
อนุภาคหรือรังสีที่สาคัญ 3 ชนิด ดังนี้
อนุภาคแอลฟา : 2 He2+ ประจุบวก
มีมวลอะตอม 4.0026 amu
อนุภาคบีตา : 0e-1 ประจุลบ มีมวล 1/1837 amu
รังสีแกมมา : มีพลังงานสูงและมีความสามารถในการ
ทะลุทะลวงสูง ไม่มีประจุ
3-20

21. (Uranium compound)
รังสี 3 ชนิด ที่
ปลดปล่อยออกจาก
สารกัมมันตรังสี
3-21

22. 1. ประจุบวกในอะตอมจะอยู่บริเวณใจกลางนิวเคลียส
2. โปรตอน (p) จะมีประจุ (+) ตรงข้ามกับของอิเล็กตรอน (-)
3. มวลของโปรตอนเป็น 1840 เท่าของ e- (1.67 x 10-24 g)
(1908 Nobel Prize in Chemistry)
การค้นพบโปรตอนและนิวเคลียสของ
Rutherford (1908 Nobel Prize in Chemistry)
3-22

23. รัศมีอะตอม (atomic radius) ~ 100 pm = 1 x 10-10 m
รัศมีนิวเคลียส (nuclear radius) ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m
แบบจาลองอะตอม
ของ Rutherford
1 pm = 1 x 10-12 m
3-23

24. ผลการทดลองสรุปได้ว่า
1. รังสีส่วนใหญ่ทะลุผ่านแผ่นทองคาไปในแนวเดิม
ไม่เบี่ยงเบน แสดงว่า ภายในอะตอมมีช่องว่าง
2. รังสีส่วนน้อยเบี่ยงเบนจากแนวเดิมเล็กน้อย แสดงว่า
รังสีวิ่งเข้าใกล้ส่วนที่เป็นบวก
3. รังสีส่วนน้อยสะท้อนกลับ แสดงว่ารังสีชนกับส่วนที่เป็นบวก
+ + +
+ + +
-
-
-
-
-
-
3-24

25. การทดลองของ Chadwick
H อะตอมมี 1 p, He อะตอม มี 2 p
มวลของ He/มวลของ H ควร = 2
มวลของ He/มวลของ H ที่หาได้ = 4
a + 9Be 1n + 12C + energy
นิวตรอน (n) มีประจุเป็นกลาง (0)
มวลของนิวตรอน ~ มวลของโปรตรอน = 1.67 x 10-24 g 3-25

26. อนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม
(Subatomic particles)
Particle
Mass
(g)
Charge
(Coulombs)
Charge
(units)
Electron (e-
) 9.1 x 10-28
-1.6 x 10-19
-1
Proton (p+
) 1.67 x 10-24
+1.6 x 10-19
+1
Neutron (n) 1.67 x 10-24
0 0
มวลของ p = มวลของ n = 1840 x มวลของ e-
3-26

27. เลขอะตอม (Z) = จานวนโปรตอนในนิวเคลียส
เลขมวล (A) = จานวนโปรตอน + จานวนนิวตรอน
= เลขอะตอม (Z) + จานวนนิวตรอน
ไอโซโทป คือ อะตอมของธาตชนิดเดียวกัน (X) แต่มีจานวน
นิวตรอนในนิวเคลียสที่แตกต่างกัน
XA
Z
H1
1 H (D)2
1 H (T)3
1
U235
92 U238
92
เลขมวล
เลขอะตอม สัญลักษณ์ของธาตุ
3-27

28. 3-28

29. 29
3-29

30. มีโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนเท่าไร ?C14
6
มีโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนเท่าไร ?C11
6
6 โปรตอน, 8 (14 - 6) นิวตรอน, 6 อิเล็กตรอน
6 โปรตรอน, 5 (11 - 6) นิวตรอน, 6 อิเล็กตรอน
การหาจานวน subatomic particles
ในไอโซโทป
3-30

31. 31
3-31

32. 32
Period
Group
AlkaliMetal
NobleGas
Halogen
AlkaliEarthMetal
3-32

33. โมเลกุล คือ การรวมกลุ่มกันของอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไป
โดยมีการเรียงตัวที่แน่นอนเชื่อมกันด้วยพันธะเคมี
H2 H2O NH3 CH4
diatomic molecule คือ โมเลกุลที่มีเพียง 2 อะตอม
H2, N2, O2, Br2, HCl, CO
polyatomic molecule คือ โมเลกุลที่มีมากกว่า 2 อะตอม
O3, H2O, NH3, CH4
3-33

34. ไอออน เป็นอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุเป็นบวกหรือลบ
แคทไอออน (cation) : ไอออนที่มีประจุบวก
ถ้าหากอะตอมที่เป็นกลางสูญเสียอิเล็กตรอน 1 ตัวหรือมากกว่า
จะกลายสภาพเป็นแคทไอออน
Na 11 โปรตอน
11 อิเล็กตรอน
Na+ 11 โปรตอน
10 อิเล็กตรอน
Cl 17 โปรตอน
17 อิเล็กตรอน
Cl- 17 โปรตอน
18 อิเล็กตรอน
แอนไอออน (anion) : ไอออนที่มีประจุลบ
ถ้าหากอะตอมที่เป็นกลางได้รับอิเล็กตรอน 1 ตัวหรือมาก
กว่าจะกลายสภาพเป็นแอนไอออน
3-34

35. monatomic ion คือ ไอออนที่มีเพียงอะตอมเดียว
polyatomic ion คือ ไอออนที่มีหลายอะตอม
Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3-
OH-, CN-, NH4
+, NO3
-
3-35

36. 13 โปรตอน, 10 (13 - 3) อิเล็กตรอน
34 โปรตอน, 36 (34 + 2) อิเล็กตรอน
ไอออนและ subatomic particles ?
มีโปรตอนและอิเล็กตรอนจานวนเท่าไร ?Al27
13
3+
Se78
34
2- มีโปรตอนและอิเล็กตรอนจานวนเท่าไร ?
3-36

37. 37
3-37

38. สูตรและแบบจาลองโมเลกุล
3-38

39. 3-39
โครงสร้างอะตอม (Atomic Structure)
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอม ?Shells และ orbitals ?
การจัดเรียงอิเล็กตรอน เหมือนการให้ผู้พักอาศัยเข้าในคอนโด ?
วาเลนซ์อิเล็กตรอน (valence electrons) ?

40. 3-40
ปริศนาของอะตอม
 โปรตอนและอิเล็กตรอนดึงดูดกันด้วยสภาพประจุที่แตกต่างกัน
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในรูปแบบคลื่น wave - liked
แม้อะตอมมีโครงสร้างดังที่กล่าว ก็ยังคงสภาพอยู่ได้

41. 3-41
สมบัติคลื่น - อนุภาค
JJ Thomson ได้รับรางวัลโนเบล ในการศึกษาอิเล็กตรอนว่าเป็นอนุภาค
George Thomson ผู้เป็นลูก ได้รับรางวัลโนเบลในการศึกษาอิเล็กตรอน
ว่าเป็นคลื่น

42. 42
3-42

43. 43
ความถี่ (Frequency; ) เป็นจานวนของคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุด ๆ
หนึ่งในเวลา 1 วินาที (Hz = 1 cycle/s)
ความเร็ว (u) ของคลื่น =  x  3-43

44. 44
3-44

45. 45
3-45

46. 46
3-46

47. ทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) ของ Planck
เมื่อให้ความร้อนแก่ของแข็งสีดา (black body) ของแข็งจะปล่อยรังสี
แม่เหล็กไฟฟ้ าออกมา จากการทดลองพบว่า พลังงานที่แผ่ออกมาใน
แต่ละช่วงอุณหภูมิของชิ้นวัตถุขึ้นอยู่กับความถี่คลื่น ซึ่งขัดกับทฤษฎี
คลาสสิกที่ว่าพลังงานขึ้นกับความเข้มของแสงเพียงอย่างเดียว
Planck กล่าว ว่าพลังงานแสงจะถูกปล่อย (emit) หรือดูดกลืน
(absorb) ในหน่วย ควอนตัม (quantum) ซึ่งหมายถึงหน่วยที่เล็กที่สุด
ของปริมาณพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่ถูกปล่อยหรือดูดกลืน
E = h x 
Planck’s constant (h)
H = 6.63 x 10-34 J.s 3-47

48. พลังงาน (E) ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ าขึ้นอยู่กับความถี่ ()
E = h
E = พลังงาน Joules (kg.m2/s2)
h = ค่าคงที่ของ Planck (6.626 x 10-34 J.s)
 = ความถี่ (hz, sec-1)
3-48

49. 49
3-49

50. 50
3-50

51. 3-51

52. 52
3-52

53. 53
3-53

54. 54
3-54

55. แบบจาลองอะตอมของโบร์
ศึกษาสเปกตรัมของสารหรือธาตุ พบว่า เมื่อเผา
สารประกอบของโลหะชนิดเดียวกัน จะเห็นสีของ
เปลวไฟหรือเส้นสเปกตรัมสีเดียวกันเสมอไป
เกลือของโซเดียม : สีเหลือง
เกลือของแคลเซียม : สีแดงอิฐ
เกลือของแบเรียม : สีเขียว
3-55

56. อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่อยู่รอบนิวเคลียสจะอยู่ที่
พลังงานต่า เรียกว่า สภาวะพื้น (ground state)
เมื่อได้รับพลังงานจะทาให้อิเล็กตรอนไปอยู่ที่
สภาวะเร้า (excited state) ซึ่งจะไม่อยู่ตัว
จะคายพลังงานออกมาในรูปของพลังงานแสง
ซึ่งมีสีต่าง ๆ หรือเส้นสเปกตรัม
3-56

57. E = h V
E = h V = hc
E = พลังงาน หน่วย จูล
h = ค่าคงที่ของแพลงค์ = 6.625 x 10-34 จูล - วินาที
v = ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วย เฮิรต์
c = ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ
= 3 x 108 เมตรต่อวินาที
สภาวะเร้า
สภาวะพื้น
3-57

58. ดังนั้น แบบจาลองอะตอมของโบร์
จะเป็น
* ทรงกลม
* แกนกลางเป็นนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอน
* มีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่รอบ ๆ
* โดยชั้นที่อยู่ติดกับนิวเคลียสที่สุด เรียกว่า K shell
* เรียกชั้นต่อ ๆ มา เป็น L, M และ N ตามลาดับ
3-58

59. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม จากการศึกษาแบบจาลองอะตอมของ
โบร์ ทาให้ทราบว่า การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่าง ๆ
ระดับพลังงาน (n) จานวนอิเล็กตรอนที่มีได้สูงสุด
n = 1 2
n = 2 8
n = 3 18
n = 4 32
n = 5 50
n = 6 72
n = 7 98 3-59

60. อิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส
ระยะห่างจากนิวเคลียสไม่เท่ากัน
วิ่งด้วยความเร็วสูงมาก
บอกตาแหน่งที่แน่นอนไม่ได้
บอกโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนที่ชั้นนั้น ๆ บริเวณไหนเท่านั้น
แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
3-60

61. แก่นกลางของอะตอมและเวเลนซ์อิเล็กตรอน
เมื่ออะตอมเกิดปฏิกิริยาเคมี e- และออร์บิทัลที่มีระดับ
พลังงานสูงสุดเท่านั้นที่จะมีบทบาท เนื่องจากต้องการ
พลังงานน้อยที่สุดสาหรับการเปลี่ยนแปลง
e- ในระดับพลังงานสูงสุดเรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน
และเรียกออร์บิทัลว่า เวเลนซ์ออร์บิทัล
e- และออร์บิทัลที่เหลือ เรียกว่า แก่นกลางของอะตอม
ซึ่งมีโครงสร้างสมนัยกับแก๊สเฉื่อย
3-61

62. รูปทรงต่าง ๆ ของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน จะขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของ
อิเล็กตรอน การใช้ทฤษฎีควอนตัม จะสามารถอธิบายการจัดเรียงตัวของ
อิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส ได้ว่าอิเล็กตรอนจัดเรียงตัวเป็นออร์บิทัล
(orbital) ในระดับพลังงานย่อย s, p, d, f แต่ละออร์บิทัล จะบรรจุ
อิเล็กตรอนเป็นคู่ ดังนี้
แต่ละออร์บิทัลจะมีรูปร่างลักษณะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนในออร์บิทัล และระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในออร์บิทัล
นั้น ๆ เช่น
s - orbital มี 1 ออร์บิทัล หรือ 2 อิเล็กตรอน
p - orbital มี 3 ออร์บิทัล หรือ 6 อิเล็กตรอน
d - orbital มี 5 ออร์บิทัล หรือ 10 อิเล็กตรอน
f - orbital มี 7 ออร์บิทัล หรือ 14 อิเล็กตรอน
3-62

63. s - orbital มีลักษณะเป็นทรงกลม
p - orbital มีลักษณะเป็นกรวยคล้ายดัมเบล ลักษณะแตกต่าง
กัน 3 แบบตามจานวนอิเล็กตรอนใน 3 ออร์บิทัล คือ Px,
Py, Pz
d - orbital มีลักษณะและรูปทรงของกลุ่มหมอก แตกต่างกัน
5 แบบตามจานวนอิเล็กตรอนใน 5 ออร์บิทัล คือ dx –y , dz ,
dxy , dyz , dxz
2 2 2
3-63

64. Px Py Pz
s - orbital
p - orbital
dx
2
-y
2 dxy dxz dyz dz
2
d - orbital
3-64

65. การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย
(subshell / energy sublevel)
3-65
จากการศึกษาสเปกตรัมและกลศาสตร์ควอนตัมของคลื่น
ทาให้ทราบว่า ระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ในระดับพลังงาน
เดียวกัน ยังแบ่งเป็นระดับพลังงานย่อยต่าง ๆ ซึ่งมี 4 ระดับ
พลังงานย่อย ได้แก่ s, p, d , f subshell แต่ละระดับพลังงานย่อย
จะมีจานวนอิเล็กตรอนต่าง ๆ กันดังนี้

66. ระดับพลังงานหลัก ระดับพลังงานย่อย จานวนอิเล็กตรอน
n=1 1s 2
n=2 2s 2
2p 6
n=3 3s 2
3p 6
3d 10
n=4 4s 2
4p 6
4d 10
4f 14 3-66

67. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ : สัญลักษณ์ที่แสดงจานวน
อนุภาคทั้งหมดในอะตอมของแต่ละธาตุ
X
 X = สัญลักษณ์ของธาตุ
 A = เลขมวล (Mass number) : โปรตอน + นิวตรอน
 Z = เลขอะตอม (Atomic number) : โปรตอนซึ่ง
เท่ากับจานวนอิเล็กตรอน
A
Z
3-67

68. Ca
 ธาตุแคลเซียม ซึ่งประกอบด้วย
 A = 40 = p + n
 Z = 20 = p
 ดังนั้น จึงมี p = e = 20
 และ n = 40 - 20 = 20
40
20
3-68

69. เลขควอนตัม (Quantum Numbers)
แบบจาลองของโบร์ ใช้เลขควอนตัม n ในการ
อธิบายวงโคจรของ e-
แบบจาลองคลื่น ใช้เลขควอนตัมสามชนิดในการอธิบาย
การกระจายของ e- ในอะตอม คือ n, l, m
3-69

70. เลขควอนตัม (Quantum Number)
1. Principal Quantum Number (n)
n = 1, 2, 3, ... .
ถ้า n มีค่ามากขึ้น e- จะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น
พลังงานมากขึ้น เสถียรน้อยลง และออร์บิทัลมีขนาดใหญ่ขึ้น
3-70

71. 2. Orbital Quantum Number หรือ
Angular Momentum Quantum Number (l)
 l บอกรูปร่างของออร์บิทัล
l = 0, 1, 2 , … , n-1 (มี n ค่า)
จะบอกว่า l มีค่าเท่าใดต้องทราบ n ก่อน เช่น
n = 1 , l มีค่าได้ 1 ค่า คือ 0 s - orbital
n = 2 , l มีค่าได้ 2 ค่า คือ 0,1 p - orbital
n = 3 , l มีค่าได้ 3 ค่า คือ 0, 1, 2 d - orbital
3-71

72. 3. Magnetic Quantum Number (m)
 อธิบายการจัดเรียงตัวของออร์บิทัล
จานวนค่าของ m แสดงจานวนออร์บิทัลสาหรับ l แต่ละค่า
l = 0 , m = 0 (s มี 1 ออร์บิทัล)
ค่า m ขึ้นกับ l
m = มีได้ (2l + 1) และค่าเริ่มจาก (-1) (ผ่าน0) ถึง (+1)
l = 1 , m = -1, 0, 1 (p มี 3 ออร์บิทัล)
l = 2 , m = -2, -1, 0, 1, 2 (d มี 5 ออร์บิทัล)
3-72

73. 4. Electron Spin Quantum Number (s)
e- จะหมุน (spin) รอบ
แกนที่ผ่านจุดศูนย์กลาง
ทาให้เกิดสนามแม่เหล็ก
s ไม่มีผลต่อพลังงาน ขนาด รูปร่าง หรือ การจัดเรียง
ตัวของออร์บิทัล แต่แสดงการจัดเรียง e- ในออร์บิทัล
e-
s = -1/2
N
S
s = +1/2
e-
S
N
e-
Counter - clockwise
spin (high energy)
Clockwise spin
(low energy)
3-73

74. ความสัมพันธ์ระหว่าง quantum numbers และ atomic orbitals
2 3d -2,-1,0,1,2 5 3dxy , 3dyz , 3dxz
3d x
2
- y
2 , 3dz
2
n l subshell m no. of orbitals atomic orbitals
1 0 1s 0 1 1s
2 0 2s 0 1 2s
1 2p -1,0,1 3 2px, 2py, 2pz
3 0 3s 0 1 3s
1 3p -1,0,1 3 3px, 3py, 3pz
3-74

75. ความสัมพันธ์ระหว่าง quantum numbers และ atomic orbitals
n l subshell m no. of orbitals atomic orbitals
3 4f -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 7
4 0 4s 0 1 4s
1 4p -1, 0, 1 3 4px, 4py, 4pz
2 4d -2,-1, 0, 1, 2 5 4dxy , 4dyz , 4dxz,
4dx
2
-y
2 , 4dz
2
3-75

76. โครงแบบอิเล็กตรอน
ELECTRON CONFIGURATION
ใช้แสดงการกระจายของ e- ใน atomic orbitals ต่าง ๆ
Hydrogen ( Z = 1)
Electron Configuration
1s1
n
l
จานวน e- ในออร์บิทัล
3-76

77. H
1s1
Orbital Diagram
Helium ( Z = 2 )
Electron configuration 1s2
He
1s2
3-77

78. หลักกีดกันเพาลี
(Pauli Exclusion Principle)
ถ้า 2 e- ในอะตอม มีค่า n, l, mเหมือนกัน (อยู่ใน
atomic orbital เดียวกัน) จะต้องมีค่า s ต่างกัน
ไม่มี e- คู่ใดในอะตอม มีเลขควอนตัมทั้งสี่เท่ากัน
แต่ละออร์บิทัล จะบรรจุ e- ได้มากที่สุด 2 e- ซึ่งมี
สปินตรงกันข้าม (s ต่างกัน)
3-78

79. Diamagnetism and Paramagnetism
พาราแมกเนติก
e-
e-
N
S
e
-
N
S
e-
ไดอะแมกเนติก
e-
e-
N
S
e
-
S
N
e-
3-79

80. 3Li
1s 2s
1H
1s
Paramagnetic
Paramagnetic
Paired electron Unpaired electron
Diamagnetic2He
1s
3-80

81. 4Be
1s 2s 2p
ใน principal quantum number เดียวกัน
ระดับพลังงาน s < p < d < f < …
2px, 2py, 2pz มีพลังงานเท่ากัน
ออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากัน เรียกว่า
“degenerate orbitals”
diamagnetic
paramagnetic5B
1s 2s 2p
3-81

82. หรือ C
1s2 2s2 2p2
หลักเกณฑ์ฮุนด์ (Hund ’s Rule)
การจัดเรียง e- ในออร์บิทัลที่เสถียรที่สุด คือ การจัดเรียง
แบบที่มีจานวนสปินในทิศทางเดียวกันมากที่สุด
6C
Electron Configuration 1s2 2s2 2p2
paramagnetic
3-82

83. Element Total e- orbital diagram Electron Configuration
H 1 1s1
He 2 1s2
Li 3 1s22s1 = [He] 2s1
Be 4 1s22s2 = [He] 2s2
B 5 1s22s22p1 = [He] 2s22p1
C 6 1s22s22p2 = [He] 2s22p2
N 7 1s22s22p3 = [He] 2s22p3
O 8 1s22s22p4 = [He] 2s22p4
F 9 1s22s22p5 = [He] 2s22p5
Ne 10 1s22s22p6 = [He] 2s22p6
Na 11 1s22s22p63s1 = [Ne] 3s1
1s 2s 2p 3s 3-83

84. การจัดเรียงของอิเล็กตรอนที่ไม่เป็นไป
ตามกฎของฮุนด์
มีธาตุ 9 ธาตุ ที่จัดเรียงอิเล็กตรอนไม่เป็นไปตาม
กฎของฮุนด์ เพราะถ้าจัดเรียงตามกฎของฮุนด์ จะ
ขัดกับผลการทดสอบสมบัติทางแม่เหล็กของธาตุ
เหล่านี้ ดังตาราง
3-84

85. เลขอะตอม ธาตุ เรียงตามกฎของฮุนด์ เรียงให้สอดคล้องกับสมบัติแม่เหล็ก
24
29
42
46
47
57
78
79
89
Cr
Cu
Mo
Pd
Ag
La
Pt
Au
Ac
18[Ar] 3d4 4s2
18[Ar] 3d9 4s2
36[Kr] 4d4 4s2
36[Kr] 4d8 4s2
36[Kr] 4d9 4s2
53[Xe] 4f1 6s2
53[Xe] 4f14 5d8 6s2
53[Xe] 4f14 5d9 6s2
86[Rn] 5f1 7s2
18[Ar] 3d5 4s1
18[Ar] 3d10 4s1
36[Kr] 4d5 4s1
36[Kr] 4d10
36[Kr] 4d10 5s1
53[Xe] 5d1 6s2
53[Xe] 4f14 5d9 6s1
53[Xe] 4f14 5d10 6s1
86[Rn] 6d1 7s2
หมายเหตุ : 4f และ 5d, 5f และ 6d มีพลังงานใกล้เคียงกันมาก, การจัด
แบบ filled และ half - filled ถือว่าเสถียรที่สุด 3-85

86. หลักเอาฟ์ บาว (Aufbau Principle)
การบรรจุ e- ในออร์บิทัลต่าง ๆ เป็นไปตามลาดับดังนี้
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5p 5f
6s 6p 6d 6f
7s 7p 7d 7f
3-86

87. [Ar
]
18Ar
19K
21Sc
[Ar]
[Ar] [Ar] 4s1 3d5
Half - filled
configuration
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
[Ar] 4s1
[Ar] 4s2
20Mg
[Ar] 4s2 3d1
22Ti [Ar] 4s2 3d2
23V [Ar] 4s2 3d3
24Cr
[Ar]
3-87

88. 25Mn
Stability
Full - filled > half - filled > other configuration
[Ar] 4s2 3d5
26Fe [Ar] 4s2 3d6
27Co [Ar] 4s2 3d7
28Ni [Ar] 4s2 3d8
29Cu [Ar] 4s1 3d10
Full - filled configuration30Zn [Ar] 4s2 3d10
3-88

89. การจัดเรียงอิเล็กตรอนในไอออน
ตัวอย่างการจัดเรียงอิเล็กตรอนของแคทไอออน
และแอนไอออน
1) 20Ca --> Ca2+
20Ca : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 จะให้อิเล็กตรอน
วงนอกสุดเสมอ (4s2)
20Ca2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
3-89

90. 2) 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
24Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
23Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
3) 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
18Cl- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
อิเล็กตรอนที่แอนไอออนรับไว้จะอยู่ในระดับ
พลังงานค่า n สูงสุดเสมอ
3-90

91. การบ้าน
1. การจัดอิเล็กตรอนแบบต่าง ๆ ต่อไปนี้ ข้อใดผิด พร้อมให้
เหตุผลประกอบ
ก. 1s2 2s1
ข. 1s1
ค. 1s2 3s
ง. 1s2 2s2 2p8 3s
2. ถ้ามีอิเล็กตรอน 1 ตัว อยู่ใน 2p - orbital จงบอกค่าเลข
ควอนตัมที่เป็นไปได้สาหรับอิเล็กตรอนนี้
3-91

92. 4. เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอน สาหรับธาตุต่อไปนี้
ก. Ca เลขอะตอม 20 ข. Ti เลขอะตอม 22
ค. Si เลขอะตอม 14 ง. Br เลขอะตอม 35
5. เขียนแผนผังออร์บิทัล (orbital diagram) สาหรับธาตุ
ต่อไปนี้
ก. Ca เลขอะตอม 20 ข. Ti เลขอะตอม 22
ค. Si เลขอะตอม 14 ง. Br เลขอะตอม 35 3-92
3. อิเล็กตรอน 1 ตัว มีเลขควอนตัม (n, l, ml , ms) เป็น 3, 0, 0,
+1/2 อิเล็กตรอนนี้อยู่ใน shell ใด และ subshell ใด