Downloaded 339 times
![Ch13 mp2 atom&nucleus[2]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/ch13mp2atomnucleus2-100918021522-phpapp02-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
- 1. โครงสร้ างอะตอม และ ตารางธาตุ
- 2.
- 3. อะตอม (atom) • อะตอมมีมาก่อนคริสศักราชประมาณ 500 ปี • นักปราชญ์ ชาวกรีก ชื่อว่ า “ดีโมคริตุส (Democritus)” เชื่อว่ า “ถ้ าแบ่ งสารให้ เล็กลงเรื่อยๆ ในทีสุดจะได้ ่ หน่ วยย่ อยซึ่งไม่ สามารถแบ่ งให้ เล็กลงไปได้ อก”ี ซึ่งเรียกหน่ วยย่ อยนีว่า ้ “อะตอม”
- 4. แบบจาลองอะตอมของดอลตัน • ปี พ.ศ.2346 มีนักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ชื่อว่ า นายจอห์ น ดอลตัน ได้ ต้งทฤษฎีเกียวกับ ั ่ อะตอมขึนมามีอยู่ 3 ข้ อง่ ายๆ ดังนี้ ้ 1. ธาตุต้องประกอบไปด้ วยอนุภาคเล็กๆ เรียกว่ า “อะตอม” อะตอมนั้นแบ่ งแยกไม่ ได้ หรือทาให้ สู ญหายไม่ ได้
- 5. 2. อะตอมของธาตุเดียวกันจะต้ องมีสมบัติ เหมือนกันเช่ น มีมวลเท่ ากัน และจะมีสมบัติ แตกต่ างจากธาตุอน ่ื 3. สารประกอบเกิดจากอะตอมรวมกันทาง เคมีด้วยอัตราส่ วนจานวนอะตอมเป็ นเลขลงตัว น้ อยๆ นักวิทยาศาสตร์ ได้ มีการนาทฤษฎีต่างๆ มา พิสูจน์ * ทฤษฎีข้อที่ 3 ของดอลตันยังสามารถใช้ ได้
- 6. แบบจาลองอะตอมของทอม สั น • JJ ทอมสั น ได้ ทาการทดลองเกียวกับ ่ “หลอดรังสี แคโทด (Cathode-ray tube)” หลอดรังสี แคโทด เป็ นเครื่องมือสาหรับทดลอง เกียวกับการนาไฟฟาของก๊ าซ ประกอบด้ วย ่ ้ หลอดแก้ วซึ่งบรรจุก๊าซทีมความดันตา ทีปลาย ่ ี ่ ่ ทั้งสองด้ านของหลอดมีโลหะ 2 แผ่ น เรียกว่ า อิเล็กโทรด (electrode)
- 7. ต่ อกับ เครื่องกาเนิดไฟฟ้าศักย์ สูง (High Voltage) ประมาณ 10,000 โวลต์ แผ่ น โลหะที่ต่อจากปลายด้ านไฟฟ้ าลบ เรียกว่ า ขั้ว แคโทด (Cathode) ส่ วนแผ่ นโลหะที่ต่อจาก ปลายด้ านไฟฟ้ าบวก เรียกว่ า ขั้วแอโนด (Anode)
- 8. หลอดรังสี แคโทดที่ดดแปลงแล้ ว ั หลอดรังสี แคโทดที่มีข้วไฟฟาในหลอดเพิมขึนอีกสองขั้ว ั ้ ่ ้
- 9. สมบัติของรังสี แคโทด 1. รังสีแคโทดสามารถทาให้ ฉากเรืองแสงเกิดการ เรืองแสงได้ 2. เมื่อให้ รังสี แคโทดอยู่ระหว่ างขั้วไฟฟ้ า รังสี แคโทดจะเบนเข้ าหาขั้วบวก แสดงว่ า รังสี แคโทด ประกอบด้ วยอนุภาคทีมประจุไฟฟ้ าลบ ซึ่ง ่ ี ต่ อมาเรียกอนุภาคนีว่า “อิเล็กตรอน” ้ 3. เมื่อรังสี แคโทดอยู่ในสนามแม่ เหล็กจะเกิดการ เบี่ยงเบนจากแนวเส้ นตรง
- 10. 4. รังสี แคโทดเดินทางเป็นเส้ นตรงจากแคโทดไป ยังแอโนด ถ้ ามีวตถุทบแสงมากั้นทางเดินของ ั ึ รังสี กจะทาให้ เกิดเงา (shadow) ็ 5. รังสี แคโทดสามารถทาให้ กงหันทีทาด้ วยวัตถุท่ี ั ่ มีขนาดเล็กมาก ซึ่งขวางทางเดินของรังสี เคลือนทีหรือหมุนได้ แสดงว่ า “รังสี แคโทด ่ ่ ประกอบด้ วยอนุภาคทีมีมวล”่ สรุปสมบัตของรังสี แคโทด : ิ ประกอบด้ วยอนุภาคทีมี ประจุไฟฟ้ าเป็ นลบและมี ่ มวล
- 11. ผลการทดลองของทอมสั น • อนุภาคทีเ่กิดจากขั้วแคโทดมีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ (-) เรียกอนุภาคนีว่า อิเล็กตรอน (e ้ -) • โดยมีการคานวณการทดลอง หา ประจุ/มวลของ e- มีค่า = 1.76 X 108 คูลอมบ์ /กรัม • อะตอมของทุกธาตุต้องประกอบด้ วย e -
- 12. การค้ นพบโปรตอน • ออยเกนโกลด์ สไตน์ (Eugen goldstein) นักฟิ สิ กส์ ชาวเยอรมัน ได้ ดดแปลงหลอด ั รังสี แคโทดที่ทอมสั นทาการทดลอง โดย เพิมฉากไว้ อกด้ านหนึ่งของหลอด ่ ี
- 13. ผลการทดลองของออยเกน ได้ ข้อสรุปว่ า 1.รังสี ที่ผ่านขั้ว Cathode มีประจุไฟฟ้ าบวก จึง เรียกอนุภาคนีว่า “โปรตอน (prothon)” ้ 2. แต่ จากการหาประจุ/มวลของโปรตอนของธาตุที่ ต่ างกันจะมีค่าไม่ เท่ ากัน แสดงว่ า “มวลของโปรตอนของแต่ ละธาตุมค่าต่ างกัน” ี
- 14. 3. จากการทดลองของทอมสั นและออยเกนทาให้ ทราบว่ า “ธาตุทุกชนิดจะต้ องประกอบด้ วย อนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอน” 4. ดังนั้น แบบจาลองอะตอมของทอมสั นจึง เสนอขึนมา มีลกษณะทรงกลม มีอนุภาคของ ้ ั e-และ p อยู่กระจัดกระจาย + - + - - + - + + - +-
- 15. การหาประจุของอิเล็กตรอน • มิลลิแกน สามารถคานวณประจุของอิเล็กตรอน ออกมาได้ โดยวิธี “ หยดน้ามัน” ซึ่งมีวธีการ ิ ดังนี้ • พ่นน้ามันเป็ นละอองเม็ดเล็กๆ ให้ ตกลงมา ระหว่ างแผ่ นโลหะ 2 แผ่ น แล้ วใช้ รังสี เอกซ์ ไปน็อคอิเล็กตรอนให้ หลุดจากอะตอมของแก๊ส ในอากาศ
- 16. แล้ วให้ อเิล็กตรอนไปเกาะติดบนหยดน้ามัน หยด น้ามันบางหยดมีอเิ ล็กตรอนเกาะเพียงตัวเดียว บางหยดเกาะมากกว่ า 1 ตัว หยดน้ามันจะตกลง มาตามแรงโน้ มถ่ วงของโลก จากนั้นผ่ าน กระแสไฟฟ้ าเข้ าไปจนหยดนามันหยุดนิ่งซึ่ง ้ แสดงว่ า แรงโน้ มถ่ วงของโลกเท่ ากับแรงไฟฟา ้ แล้ วคานวณหาค่ าประจุออกมา ประจุของอิเล็กตรอน (e) = 1.602X10 -19 คูลอมบ์
- 17. การหามวลของ • มิลลิแกน หาค่า e อิเ=ล็1.602 x10 คูลอมบ์ กตรอน • ทอมสั น หาค่ า e/m = 1.76x 10 คูลอมบ์ / กรัม 8 -19 m = 1.602x10-19 1.76x108 = 0.911x10-27 กรัม = 9.11x 10-28 กรัม มวลของอิเล็กตรอน 1 อิเล็กตรอน = 9.11x10-28 กรัม
- 18. แบบจาลองอะตอมของ หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ รับสารกัมมันฟอร์ และเรินต์เกน ได้ เบเคเรล ได้ พ ทเทอร์ ตรังสี ด ค้ นพบรังสี เอ็กซ์ รัทเทอร์ ฟอร์ ดก็ได้ ทาการศึกษา ธรรมชาติของรังสี ที่เกิดจากสารกัมมันตภาพรังสี พบว่ า รังสี ที่เกิดจากการสลายตัวของสาร กัมมันตรังสี มีอยู่ 3 ชนิด คือ 1. รังสี แอลฟา 2. รังสี บีตา 3. รังสี แกมมา
- 19. รังสี ต่างๆ มีสมบัติดงนี้ ั • รังสี แอลฟาหรืออนุภาคแอลฟา ประกอบด้ วย อนุภาคทีมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก (+2) เป็ น ่ นิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม คือ ประกอบด้ วยโปรตอน 2 ตัว และนิวตรอน 2 ตัว มีอานาจผ่ านทะลุวตถุได้ น้อยมาก ถูกกั้น ั โดยกระดาษเพียงแผ่ นเดียวหรือสองแผ่ น
- 20. • รังสี บีตาหรืออนุภาคบีตาประกอบด้ วย อิเล็กตรอนทีมีพลังงานสู ง มีอานาจการผ่ านทะลุ ่ สู งกว่ ารังสี แอลฟา ถูกกั้นโดยใช้ แผ่ นโลหะบางๆ • รังสี แกมมา แสดงสมบัติเป็ นคลืนแม่ เหล็กไฟฟา ่ ้ ที่มีความยาวคลืนสั้ นมากคล้ายรังสี เอ็กซ์ รังสี ่ แกมมาไม่ มีมวล ไม่ มีประจุ มีอานาจผ่ านทะลุ สู งมาก ถูกกั้นได้ โดยแผ่ นตะกัวหนา ่
- 21. การทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ ด ปี ค.ศ. 1911 ลอร์ ด เออร์ เนสต์ รัทเทอร์ ฟอร์ ด , ฮันส์ ไกเกอร์ และ เออร์ เนสต์ มาร์ เดน ได้ ทาการ ทดลองร่ วมกันที่ประเทศอังกฤษ โดยทาการทดลอง ดังนี้ ใช้ อนุภาคแอลฟายิงไปยังแผ่ นโลหะทองคาบางๆ และใช้ ฉากเรืองแสงซึ่งฉาบด้ วยซิงค์ ซัลไฟด์ เป็ น ฉากรับอนุภาคแอลฟา เพือตรวจสอบว่ าอนุภาค ่ แอลฟาวิงไปทิศทางใดบ้ าง ่
- 22. จากการทดลองพบว่ า “อนุภาคแอลฟาส่ วนใหญ่ วงผ่ านแผ่ นทองคา ิ่ เป็ นแนวเส้ นตรงออกไปและยังมีอนุภาคบางส่ วน สะท้ อนกลับ” ซึ่งผลการทดลองดังกล่ าวทาให้ รัทเทอร์ ฟอร์ ด ประหลาดใจและสงสั ยมาก เนื่องจากแบบจาลอง อะตอมของทอมสั นไม่ สอดคล้ องกับผลการทดลอง
- 23. ฉากเรืองแสง ZnS แผ่นทองคาบาง ๆ (ข) (ค) รังสี a 4 He > > (ก) 2 > แหล่ งกาเนิ (ข) ด รังสี (Ra)
- 24. ผลการทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ ด •การทีอนุภาคแอลฟาส่ วนใหญ่ ทวงผ่ านอะตอมของ ่ ี่ ิ่ แผ่ นทองคาเป็ นแนวเส้ นตรง แสดงว่ า อะตอมไม่ ใช่ ของแข็งทึบตัน แต่ ภายในอะตอมมีทว่างอยู่มาก ี่ เพราะถ้ าเป็ นของแข็งทึบตัน อนุภาคแอลฟาซึ่งมี ประจุไฟฟ้ าบวก มีมวลมาก ควรเฉออกจากทาง เดิม
- 25. • อนุภาคแอลฟาบางอนุภาคทีหักเหออกจากทางเดิม ่ เพราะภายในอะตอมมีอนุภาคทีมมวลมากและมี ่ ี ประจุไฟฟ้ าบวกสู งมีขนาดเล็ก ดังนั้นเมื่ออนุภาค แอลฟาเข้ าใกล้ อนุภาคนีจะถูกผลักให้ เบนออกจาก ้ เดิม หรือเมื่ออนุภาคแอลฟาเข้ ามากระทบอย่ างจัง ก็จะสะท้ อนกลับ
- 26. สรุปแบบจาลองอะตอมของ รัทเทอร์ ฟอร์ ด “อะตอมประกอบด้ วยโปรตอนซึ่งรวมกันเป็ น นิวเคลียสอยู่ตรงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็กมาก แต่ มีมวลมากและมีประจุบวก ส่ วนอิเล็กตรอนซึ่ง มีประจุลบและมีมวลน้ อยมากวิงอยู่รอบๆ ่ นิวเคลียสเป็ นบริเวณกว้ าง”
- 27. การค้ นพบนิวตรอน • ปีค.ศ. 1930 โบเท และเบคเกอร์ นักเคมีชาวเยอรมัน ได้ ทดลองใช้ อนุภาคแอลฟายิงแผ่ นโลหะเบริลเลียม (Be) ปรากฏว่ าเกิดรังสี ชนิดหนึ่งทีมอานาจผ่ านทะลุได้ ดและ ่ ี ี รังสี นีเ้ มือชนกับโมเลกุลของพาราฟิ นจะได้ โปรตอน ่ ออกมา • ปี ค.ศ. 1932 เจมส์ แชดวิก นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ได้ เสนอว่า “รังสี ทไปชนพาราฟิ นจนได้ โปรตอนนั้น ี่ จะต้ องประกอบด้ วยอนุภาคและให้ ชื่อว่ านิวตรอน (neutron) แชดวิก ยังสามารถพิสูจน์ ได้ ว่า อนุภาคนิวตรอนไม่ มประจุ และมีมวลใกล้ เคียงกับมวล ี
- 28. จากการค้นพบนิวตรอนโดย แชดวิก ทาให้เราทราบ ว่ า อะตอมประกอบด้ วย อนุภาค 3 ชนิด คือ โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน และอนุภาค ทั้งสามเราถือว่าเป็ นอนุภาคมูลฐานของอะตอม จาก การค้นพบนิวตรอนของแชดวิก ทาให้ แบบจาลอง อะตอมเปลียนไป ดังนี้ ่ “อะตอมมีลกษณะเป็ นทรงกลมประกอบด้ วยโปรตอน ั และนิวตรอน รวมตัวกันเป็ นนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง pn และมีอเิ ล็กตรอนซึ่งมีจานวนเท่ ากับโปรตอนวิงอยู่ e ่ รอบๆ นิวเคลียส”
- 29. สมบัตของอนุภาคมูลฐาน ิ สั ญลักษ ชนิดของ ประจุไฟฟา ้ มวล อนุภาค ณ์ ประจุ (คูลอมบ์ ) (g) อิเล็กตรอน e -1 1.602 x 10-19 9.109 x 10-28 โปรตอน p +1 1.602 x 10-19 1.673 x 10-24 นิวตรอน n 0 0 1.675 x 10-24
- 30. เลขอะตอม • เลขอะตอม (Atomicnumber) หมายถึง จานวนโปรตอนทีอยู่ภายในนิวเคลียส แต่ ่ เนื่องจากในอะตอมที่เป็ นกลางจานวนโปรตอน เท่ ากับจานวนอิเล็กตรอน ดังนั้น เลขอะตอม อาจหมายถึงจานวนอิเล็กตรอนก็ได้ ใช้ สั ญลักษณ์ Z แทน เลขอะตอมมีค่าเป็ นเลข จานวนเต็มเสมอ
- 31. • กรณีที่อะตอมไม่ เป็นกลางจานวนโปรตอนจะไม่ เท่ ากับจานวนอิเล็กตรอน อะตอมที่ไม่ เป็ นกลาง ได้ แก่ ไอออนบวก ไอออนลบ
- 32. เลขมวล • เลขมวล (Massnumber) หมายถึง ผลบวกของจานวนโปรตอนกับนิวตรอนภายใน นิวเคลียส ใช้ สัญลักษณ์ A แทน เลขมวลไม่ ใช่ เลข อะตอม แต่ มีค่าใกล้ เคียงกัน
- 33. การเขียนสั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ของธาตุ สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ เป็ นสั ญลักษณ์ ที่บอกรายละเอียด เกียวกับจานวนอนุภาคมูลฐานของอะตอม ซึ่งมี ่ หลักการเขียนดังนี้ ให้ X คือ สั ญลักษณ์ ของธาตุ A คือ เลขมวล = โปรตอน+นิวตรอนในนิวเคลียส Z คือ เลขอะตอม = จานวนโปรตอนในนิวเคลียส A Z สั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ คือ X
- 34. ตัวอย่ างสั ญลักษณ์นิวเคลียร์ ของธาตุ 12 235 6 C Cl 35 17 U 92 14 39 72 N 7 K 19 32 Ge
- 35. ไอโซโทป (Isotope) • ไอโซโทป(Isotope) คือ ธาตุทมเี ลขอะตอม ี่ เหมือนกันแต่ เลขมวลต่ างกัน หรือธาตุทมจานวน ี่ ี โปรตอนเหมือนกันแต่ นิวตรอนต่ างกัน เช่ น •ธาตุไฮโดรเจน มี 3 ไอโซโทป คือ 1 1H เรียกว่า โปรเทียม 2 1 H เรียกว่า ดิวเทอเรียม 3 1 H เรียกว่า ทริเทียม
- 36. ประโยชน์ ของไอโซโทป • 14Cใช้ คานวณหาอายุของวัตถุโบราณ หรือซาก ดึกดาบรรพ์ และ ศึกษากลไกการเกิดปฏิกริยา ิ • 24Na ใช้ ตรวจอัตราการไหลเวียนของโลหิต • 60Co ให้ รังสี แกมมาซึ่งใช้ ในการถนอมอาหารและรักษา โรคมะเร็ง • 131I ใช้ ตรวจสอบความผิดปกติของต่ อมไทรอยด์ • 32P ใช้ ศึกษาความต้ องการปุ๋ ยของพืช • 238U ใช้ คานวณอายุแร่
- 37. ไอโซโทน (Isotone) • ไอโซโทนคือ ธาตุทมีนิวตรอนเหมือนกัน แต่ ี่ โปรตอนต่ างกัน เช่ น 39 40 19 K 20 Ca เป็ นไอโซโทนกัน เพราะต่ างก็มีจานวนนิวตรอนเท่ ากับ 20
- 38. ไอโซบาร์ (Isobar) • ไอโซบาร์คือ ธาตุทมีเลขมวลเหมือนกันแต่ เลข ี่ อะตอมต่ างกัน เช่ น 14 14 6 C N 7 เป็ นไอโซบาร์ กน ั
- 39. แบบฝึ กหัด อนุภาคมูลฐานของ อะตอม จงหาอนุภาคมูลฐาน 1. จากสั ญลักษณ์ นิวเคลียร์ ทกาหนดให้ ี่ ของอะตอม 23 11 27 13 210 85 Na p = Al3+ p = At- p = n = n = n= 80 31 226 35 e- = 15 e- = 88 e- = Br p = P3- p = Ra+ p = n = n = n= e- = e- = e- =
- 40. 2. จงหาเลขมวลของธาตุต่อไปนี้ 1) X3+มีอเิ ล็กตรอน 28 อิเล็กตรอน มีนิวตรอน 29 นิวตรอน .... 2) X มีเลขมวลเป็ น 2 เท่ าของ Na ........................... 23 11 16 3) 11X + มีจานวนนิวตรอนเท่ ากับนิวตรอนของ O ................... 8 4) 19X- มีจานวนนิวตรอนน้ อยกว่ าอิเล็กตรอน 3 ตัว............
- 41. 3. จงหาเลขอะตอมของธาตุต่อไปนี้ 1)X2+ มีจานวนอิเล็กตรอนเท่ ากับ 36 ..................... 2) X อยู่หมู่2มีจานวนอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงาน สู งสุ ด เท่ ากับ 4..................... 3) X- มีจานวนอิเล็กตรอนเท่ ากับ 18 ..................... 4) X อยู่หมู่ 3 คาบที่ 4 ................................
- 42. 4. ถ้ าโมเลกุลของน้าประกอบด้ วยไฮโดรเจน 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม เขียนสู ตรแสดงได้ เป็ น H2 O เมื่อไฮโดรเจนคือโปรเทียม จงเขียนสู ตรของนา ้ โดยแทน อะตอมของไฮโดรเจนด้ วยดิวเทอเรียม และทริ เทียม
- 43. 5. จงเขียนสั ญลักษณ์นิวเคลียร์ ของไอโซโทปต่ างๆ ของธาตุ X ซึ่งมี 9 อิเล็กตรอน และมีนิวตรอน 9 10 และ 11 ตามลาดับ 6. ไอโซโทปของธาตุชนิดหนึ่งมีประจุในนิวเคลียสเป็ น 3 เท่ าของประจุในนิวเคลียสของไฮโดรเจนและมีเลข มวลเป็ น 7 เท่ าของเลขมวลไฮโดรเจน ไอโซโทปนี้ จะมีอนุภาคมูลฐาน อย่ างละเท่ าใด
- 44. แบบจาลองอะตอมของโบร์ จากการทดลองของรัทเทอร์ ฟอร์ด และการ ค้ นพบนิวตรอนของแชดวิก ทาให้ ทราบว่ า โปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส ของอะตอม แต่ ยงไม่ ทราบว่ า การจัดอิเล็กตรอน ั ในอะตอมเป็ นอย่ างไร.. ดังนั้น การศึกษาเกียวกับสเปกตรัมจึงเป็ นข้ อมูล ่ สาคัญ ทีนาไปสู่ การนาเสนอแบบจาลองอะตอมของโบร์ ่
- 45. คลืนและสมบัติของคลืน ่ ่ 1. ความยาวคลืน (wavelenth) สั ญลักษณ์ แลมบ์ ่ ดา) คือ ระยะระหว่ างยอดคลืนหรือระยะทางที่ ่ เคลือนที่ครบ 1 รอบพอดี ความยาวคลืนมีหน่ วย ่ ่ เป็ นเมตร (m) หรือหน่ วยย่ อยของเมตร เช่ น เซนติเมตร(cm) นาโนเมตร (nm)(1 nm = 10 -9m) คลื่นและความยาวคลื่น
- 46. 2. แอมปลิจูด (Amplitude)คือ ความสูงของ คลืน ่ 3. ความถี่ของคลืน (Frequency) สั ญลักษณ์ ่ (นิว) หมายถึง จานวนคลืนทีผ่านจุดจุดหนึ่ง ่ ่ ในเวลา 1 วินาที ดังนั้น ความถี่ของคลืนจึง ่ มีหน่ วยเป็ นรอบต่ อวินาที (s-1) หรือ Cycle/s หรือเรียกอีกอย่ างหนึ่งว่ า เฮิรตซ์ สั ญลักษณ์ Hz
- 47. • คลืนแม่ เหล็กไฟฟาประกอบด้วยคลืนหลายชนิด ่ ้ ่ ที่มีความยาวคลืน และความถี่ต่างๆ กันเป็ น ่ ช่ วงกว้ าง • คลืนที่ประสาทตาของเราสามารถรับได้ มีความ ่ ยาวคลืนตั้งแต่ 400 nm ถึง 700 nm เท่ านั้น ่ คลืนแม่ เหล็กไฟฟาในช่ วงนีเ้ รียกว่ า แสงขาว ่ ้
- 48. สเปกตรัม (spectrum) • สเปกตรัมหมายถึง แถบสี หรือเส้ นสี ที่ได้ จากการ ผ่ านพลังงานแสงเข้ าไปในสเปกโตรสโคป แล้ วทา ให้ พลังงานแสงแยกออกเป็ นแถบสี ที่เรียงกันตาม ความยาวคลืน หรือได้ เส้ นสี ที่มีค่าความยาวคลืนค่ า ่ ่ ใดค่ าหนึ่ง • สเปกโตรสโคป คือ เครื่องมือที่ใช้ แยกสี ของแสง ตามความถี่หรือตามความยาวคลืน หรือเป็ น ่ เครื่องมือที่ใช้ ศึกษาเกียวกับสเปกตรัม ่
- 49. สเปกตรัมแบ่ งออกได้ เป็น 2 1. ประเภท ง สเปกตรัมที่ สเปกตรัมต่ อเนื่อง หมายถึ ประกอบด้ วยแถบของสี ที่มีค่าความถี่หรือความ ยาวคลืนต่ อเนื่องกัน เช่ น สเปกตรัมที่เกิดจาก ่ แสงอาทิตย์ 2. สเปกตรัมไม่ ต่อเนื่อง หมายถึง สเปกตรัมที่มี ลักษณะเป็ นเส้ นสี หรือแถบสี เล็กๆ ที่ไม่ ต่ อเนื่องกัน มีช่องว่ างระหว่ างเส้ น เส้ นสี ที่ เกิดขึนเรียกว่ าเส้ นสเปกตรัม เช่ น สเปกตรัมที่ ้ เกิดจากแสงซึ่งเกิดจากหลอดไฟฟ้ าทีบรรจุธาตุ ่
- 50. รูปสเปกตรัมคลืน ่ แม่ เหล็กไฟฟา ้
- 51. การหักเหของแสงขาวผ่ านปริซึม • ถ้ าให้ แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็ น แสงขาวส่ องผ่ านปริซึม แสงขาวจากดวงอาทิตย์ จะแยกออกเป็ นแสงสี ร้ ุง ต่ อเนื่องกัน เรียกว่ า แถบ สเปกตรัมของแสงขาว
- 52. ความยาวคลืนของสเปกตรัมต่ างๆ ่ สี ของสเปกตรัม ความยาวคลืน (nm) ่ ม่ วง 400 – 420 คราม – นาเงิน ้ 420 – 490 เขียว 490 – 580 เหลือง 580 – 590 แสด (ส้ ม) 590 – 650 แดง 650 - 700
- 53. • มักซ์ พลังค์นักวิทยาศาสตร์ ชาวเยอรมัน ได้ ศึกษา พลังงานของคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า และสรุปว่ า ่ “พลังงานของคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ าจะเป็ นสั ดส่ วน ่ โดยตรงกับความถี่ของคลื=นั้น” E น h ่ • เมือ E คือ พลังงานของคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า (J) ่ ่ h คือ ค่ าคงทีของพลังค์ มค่า 6.625x10-34J.s ่ ี คือ ความถี่ของคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า มีหน่ วยเป็ น ่ รอบต่ อวินาที(s-1) หรือเฮิรตซ์ (Hz)
- 54. • แต่ เนื่องจากความยาวคลืนกับความถี่สัมพันธ์ ่ กัน ดังนี้ c = เมื่อ c คือ ความเร็วของแสงในสุ ญญากาศมี ค่ าเท่ ากับ 3.0x108 m/s hc E =
- 55. • ถ้ าผ่านแสงขาวไปยังแท่ งปริซึมสามเหลียมจะถูก่ แยกเป็ นสี ต่างๆ กัน ซึ่งแสงสี ที่ต่างกันนีจะมี ้ พลังงานไม่ เท่ ากัน โดยเฉพาะสี แดงจะมีความ ยาวคลืนมากสุ ด มีความถีตาสุ ด ่ ่ ่ • แสงทีเ่ ป็ นคลืนสั้ นจะมีความถีสูงกว่ าแสงทีเ่ ป็ น ่ ่ คลืนยาว ่ • แสงทีเ่ ป็ นคลืนสั้ นจะมีพลังงานสู งกว่ าแสงทีเ่ ป็ น ่ คลืนยาว ่
- 56. ตัวอย่ างการคานวณ • ตัวอย่างที่ 1 คลืนแสงของธาตุ x มีความยาวคลืน 2x10-5 m ่ ่ และมีความถี่ 3x104 s-1 จงหาพลังงาน วิธีทา สู ตร E = h = 6.625 x10-34J.s x 3 x104s-1 = 19.87 x 10-30J = 1.987 x 10-29J ดังนั้น พลังงานมีค่า 1.987x10-29จูล Ans
- 57. แบบฝึ กหัด 1. จงเรียงลาดับแสงสีต่างๆ ในแสงขาวตามความถี่และ พลังงานจากน้ อยไปมาก 2. เส้ นสเปกตรัมสี แดงของโพแทสเซียมมีความถี่ 3.9 x1014 Hz จะมีความยาวคลืนเป็ นเท่ าใด ่ 3. เส้ นสเปกตรัมเส้ นหนึ่งของธาตุซีเซียมมีความยาวคลืน ่ 456 nm ความถี่ของสเปกตรัมเส้ นนีมค่าเท่ าใด และ ้ ี ปรากฏเป็ นสี ใด 4. คลืนแม่ เหล็กไฟฟาทีมความถี่ 8.5 x104 Hz จะมี ่ ้ ่ ี พลังงานและความยาวคลืนเท่ าใด ่
- 58. การศึกษาสี ของเปลวไฟจาก สารประกอบ และเส้เปกโทรสโคปส่มของธาตุบย์จะเห็นด • เมื่อใช้ ส นสเปกตรั องดูแสงอาทิต างชนิ แถบ สี ต่างๆ 7 สี ต่อเนื่องกัน เมื่อใช้ สเปกโทรสโคปส่ อง เปลวไฟทีได้ จากการเผาธาตุและสารประกอบต่ างๆ ่ จะเห็นเป็ นเส้ นสี ต่างๆ เส้ นสี ทเ่ี ห็นชัดเจนทีสุดจะ ่ เป็ นสี เดียวกับแสงที่สังเกตเห็นได้ ด้วยตาเปล่า สเปกตรัมที่ได้ จากการเผาสารประกอบต่ างๆ แสดงในตารางดังนี้
- 59. สารประกอบ สี ของสเปกตรัม ลิเทียมคลอไรด์ แดง ลิเทียมไนเตรต แดง โพแทสเซียมคลอไรด์ ม่ วง โพแทสเซียมไนเตรต ม่ วง สตรอนเชียมคลอไรด์ แดง สตรอนเชียมคาร์ บอเนต แดง โซเดียมคลอไรด์ เหลือง โซเดียมซัลเฟต เหลือง
- 60. • จากข้ อมูลในตารางพบว่ า สารประกอบของ โลหะชนิดเดียวกันจะให้ สีของสเปกตรัม เหมือนกัน ดังนั้น จึงสรุปได้ ว่าสี ของเส้ น สเปกตรัมเกิดจากส่ วนที่เป็ นโลหะของ สารประกอบ ไม่ ได้ เกิดจากส่ วนที่เป็ นอโลหะ นอกจากนียงพบว่ า ธาตุและสารประกอบของ ้ั ธาตุชนิดนั้นจะให้ สีของสเปกตรัมเหมือนกัน
- 61. • อิเล็กตรอนแต่ ละตัวเคลือนทีอยู่ในชั้นทีมระดับ ่ ่ ่ ี พลังงานเท่ ากับพลังงานที่มีในตัวของอิเล็กตรอนนั้น สภาวะดังกล่ าวอิเล็กตรอนจะอยู่ในสถานะพืน ้ (ground state) ซึ่งเป็ นสภาวะที่อเิ ล็กตรอนมี พลังงานตาสุ ด อิเล็กตรอนทีอยู่ในสถานะพืนจึงมี ่ ่ ้ ความเสถียร เมื่อได้ รับพลังงานจากการเผาไฟจะทา ให้ อเิ ล็กตรอนมีพลังงานสู งขึน จึงเคลือนทีไปยัง ้ ่ ่ ระดับพลังงานทีสูงขึน อิเล็กตรอนตัวนั้นจึงอยู่ใน ่ ้ สถานะกระตุ้น (excite state)
- 62. • ในสถานะกระตุ้นอิเล็กตรอนมีพลังงานสู งทาให้ อิเล็กตรอนนั้นไม่ เสถียร จึงต้ องปรับตัวลด พลังงานลงโดยการคายพลังงานออกมาเท่ ากับ ผลต่ างระหว่ างพลังงานในสถานะกระตุ้นและ พลังงานในสถานะพืน แล้ วอิเล็กตรอนจึง ้ เคลือนที่กลับมาสถานะพืน อิเล็กตรอนจะคาย ่ ้ พลังงานออกมาในรูปคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า จึง ่ เกิดเป็ นเส้ นสเปกตรัม
- 63.
- 64. การแปลความหมายของเส้ นสเปกตรัม • เส้ นสเปกตรัม มาจาก ธาตุทมการเปลียนระดับ ี่ ี ่ K ,n = 1 พลังงานของอิเล็กตรอน L, n = 2 M, n = 3 • แถบสเปกตรัม มาจาก Ground state Excited state ธรรมชาติ ขั้นพืนฐานจะเสถียร ้ ขั้นกระตุ้น ในแต่ ละระดับพลังงานจะห่ างไม่ เท่ ากัน มีการคายพลังงานออก เรียกว่ า คลืนแสงหรือเส้ นสเปกตรัม ่
- 65. • การเปลียนแปลงพลังงานของ ่ อิเล็กตรอนระหว่างสถานะพืน ้ กับสถานะกระตุ้น อาจเปรียบ ได้ กบ การขึนบันได ั ้ • ผลต่ างของพลังงานศักย์ ระหว่างขั้นบันไดจะมีค่า เฉพาะตัวและขึนอยู่กบความ ้ ั แตกต่ างของความสู งของ ขั้นบันได
- 66. ข้ อแตกต่ างของแบบจาลองอะตอม ของ Niels Bohr ทีต่างจาก ่ Rutherford 1. e ที่วงรอบๆ นิวเคลียส จะมีพลังงานที่ไม่ เท่ ากัน ให้ - ิ่ พลังงานของ e- คือ Ep + Ek 2. e- ที่มี Ep + Ek ที่ตาจะอยู่ใกล้ นิวเคลียสและที่มพลังงาน ่ ี สู งขึนจะอยู่ห่างไกลนิวเคลียสออกมา ้ 3. โดยที่ e- ที่มในอะตอมมีการจัดเป็ นระดับพลังงาน (shell) ี โดยที่ให้ e- ที่อยู่ใกล้ นิวเคลียสที่สุดชื่อว่ า shell K , L , M , N , O , P, Q หรือ n =1,n = 2,n = 3, n =4 ,n = 5 , n = 6 , n = 7
- 67. 4. ในแต่ ละระดับพลังงานจะมี e- ได้ ไม่ เกิน 2n2 อนุภาค โดย n คือลาดับทีของระดับพลังงาน เช่ น ่ n = 1 2(1)2 = 2 e- n = 2 2(2)2 = 8 e- n = 3 2(3)2 = 18 e- n = 4 2(4)2 = 32 e- n = 5 2(5)2 = 50 e- n = 6 2(6)2 = 72 e- n = 7 2(7)2 = 98 e- แต่ มีข้อแม้ ว่า e- ทีอยู่รอบนอกสุ ดต้ องไม่ เกิน 8 ่
- 68. 5. ฉะนั้นแบบจาลองอะตอมของโบว์ จึงต่างไปจากของ รัทเทอร์ ฟอร์ ด คือ ลักษณะคล้ ายระบบสุ ริยะ โดยมี นิวเคลียสตรงกลางและ e-จะวิงรอบๆ นิวเคลียส เป็ น ่ ระดับพลังงาน n1หรือ K n2หรือ L
- 69. แบบจาลองอะตอมแบบกล่ ม ุ หมอก • นักวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันนีเ้ ข้ าใจว่ า อิเล็กตรอนที่วงรอบนิวเคลียสตามที่โบร์ ิ่ เสนอมานั้นไม่ ถูกต้ อง จากการศึกษา พลังงานของอิเล็กตรอน แล้วให้ ข้อเสนอ ดังนี้
- 70. 1. e- ไม่ได้ วงรอบนิวเคลียสในรัศมีทคงที่ บางครั้งจะ ิ่ ี่ ใกล้ นิวเคลียส บางครั้งจะออกห่ างนิวเคลียส บอก ตาแหน่ งและความเร็วของ e- ในขณะเดียวกัน ไม่ ได้ บอกได้ เพียงแต่ โอกาสจะพบ e- ณ ตาแหน่ งต่ างๆ ภายในอะตอม ลักษณะเช่ นนี้ เรียกว่ ากลุ่มหมอกของ e - 2. กลุ่มหมอกของ e- ในระดับพลังงานต่ างๆ จะมี รูปทรงต่ างๆ กัน แล้ วแต่ จานวน e- และระดับ พลังงานของ e- นั้น
- 71. 3. กลุ่มหมอกของ e-ทีมีระดับพลังงานตา จะอยู่ ่ ่ ใกล้ นิวเคลียสและกลุ่มหมอกของ e- ที่มี พลังงานสู งจะอยู่ไกลนิวเคลียส 4. e- แต่ ละอนุภาคไม่ ได้ อยู่ในระดับพลังงานใด พลังงานหนึ่งอย่ างคงที่ ที่มีการเปลียนระดับ ่ ตลอดเวลา 5. ผลรวมของกลุ่มหมอกของ e - ทุกระดับ พลังงานจะเป็ นทรงกลม
- 72. การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม n=1 มี e- = 2 = 2x1 = 2x12 n=2 มี e- = 8 = 2x4 = 2x22 n=3 มี e- = 18 = 2x9 = 2x32 n=4 มี e- = 32 = 2x16 = 2x42 2n 2 n=5 มี e- = 50 = 2x25 = 2x52 n=6 มี e- = 72 = 2x36 = 2x62 n=ระดับพลังงาน n=7 มี e- = 98 = 2x49 = 2x72 ข้ อแม้ e- ทีอยู่วงนอกสุ ดมีได้ ไม่ เกิน 8 ่ e-ทีอยู่ถัดจากวงนอกสุ ดมีได้ ไม่ เกิน18 ่
- 73. I , II,VIII ตัวอย่ างการจัดเรียงอิเล็กตรอน A 3Li = 2,1 +8 Valence e- 11Na = 2, 8 , 1 +8 บอกให้ รู้ว่าอยู่หมู่ 19K = 2, 8 , 8 , 1 ใด +18 37Rb = 2 , 8 , 18 , 8 , 1 +18 55Cs = 2 , 8 , 18, , 18 , 8 ,1 +32 87Fr = 2 , 8 , 18 , 32 , 18 ,8 , 1 ดังนั้น ธาตุดงกล่ าวจึงอยู่หมู่ IA ั
- 74. การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน ย่ อย Sub-shell , Orbital • จากการเสนอแบบจาลองอะตอมในปัจจุบันนีว่า มี ้ ลักษณะเป็ นกลุ่มหมอก และจากการคานวณพลังงาน ของ e- ในระดับสู งต่ อไป พบว่ า e- ไม่ ได้ จัดเป็ น Shell อย่ างทีโบร์ เสนอไว้ ่ • กล่ าวคือ e - ในแต่ ละ Shell หรือ Orbital โดยมีข้อ แม้ ว่า e- ในแต่ ละ Orbital จะมีได้ ไม่ เกิน 2e- และมี รู ปร่ างแตกต่ างไปตามความหนาแน่ นของ e- ดังนี้
- 75. Orbital • ระดับวงย่ อยs เริ่มตั้งแต่ n=1,จึงมี 1 วงย่ อยและมี e -=2 e- • ระดับวงย่ อย p เริ่มตั้งแต่ n=2,จึงมี 3 วงย่ อยและมี e-=6e- • ระดับวงย่ อย d เริ่มตั้งแต่ n=3,จึงมี 5 วงย่ อยและมี e- =10e- • ระดับวงย่ อย f เริ่มตั้งแต่ n=4,จึงมี 7 วงย่ อยและมี e- =14e-
- 76. • เพือความสะดวกในการจัด e-ในระดับพลังงานย่ อยให้ จัดตามผัง ่ ดังต่ อไปนี้ 1s - - - ระดับพลังงานทีต่า ่ 2s 2p - - 3s 3p 3d - 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7d 7f ระดับพลังงานทีสูง ่
- 77. n=4 14 e 10 e 4f 4d 6e 4p Energy 10 e 3p 2e 4s n=3 6e 3p 2e 3s 6e 2p n=2 2e 2s n=1 2e 1s
- 78. รูปร่ างออร์ บิทลs p และ d ั
- 79. ตัวอย่ างการจัดเรียง อิเล็กตรอน 2 • 26Fe 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d6 2 2 6 2 6 2 8 14 2 • 24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 4s1 3d5 2 8 13 1
- 80. แบบฝึ กหับด งงานย่อย 1.จงเขียนผังการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดั พลั 2. จงแสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุต่อไปนี้ 38Sr 46Pd 53I 78Pt 3. ถ้ าธาตุ A B และ C มีการจัดอิเล็กตรอนดังนี้ ธาตุ A 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 B 1s2 2s2 2p6 3s2 C 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 ก. ธาตุ A B และ C มีเลขอะตอมเท่ าใด ข. ธาตุแต่ ละชนิดมีอเิ ล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานใดบ้ าง และมีจานวนเท่ าใด
- 81. การบรรจุ e -ในแต่ละ Orbital มีหลักการดังนี้ 1. หลักการกีดกันของเพาลี (Pauli esilusion principle) – e -คู่หนึ่งคู่ใดในออบิทลเดียวกันจะต้ องมี ั สมบัติไม่ เหมือนกันอย่างน้ อย e- คู่น้ัน จะต้ องมีทศทางการหมุนรอบตัวเองไม่ ิ เหมือนกัน ตัวหนึ่งหมุนตามเข็มนาฬิ กา อีก ตัวหนึ่งหมุนทวนเข็มนาฬิ กา จึงกาหนดไว้ ว่า
- 82. 1) ใช้ แทนOrbital 2) ในแต่ ละ จะบรรจุ e- ได้ สูงสุ ด 2 e- 3) กาหนดให้ e- แทนลูกศร = แต่ ไม่ เขียน หรือ
- 83. 2.อาฟบาว (Aufbau) ให้ บรรจุ e -ลงใน Orbital ที่มีพลังงาน ตาสุ ดและว่ างก่ อนเสมอ เริ่มตั้งแต่ ่ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
- 84. 3. กฎของฮุน (Hund’srule) 1. ในกรณีทมีธาตุมี หลาย ในแต่ ละ จะมีพลังงาน ี่ เท่ ากัน เช่ น 2p มี 3 ให้ บรรจุ e- เดียวมากทีสุดเท่ าทีมากได้ ่ ่ ่ เมื่อมี e- เหลือให้ บรรจุ e- เป็ นคู่เติม นั้น เช่ น มี 2e- 3e- 4e- 2. อะตอมของธาตุทมี e- บรรจุเต็มในทุกๆ มีพลังงาน ี่ เท่ ากัน เรียกว่ า การบรรจุเต็ม แต่ ถ้ามี e- อยู่เพียงครึ่ง เดียว เรียกว่ าบรรจุครึ่ง มีผลทาให้ เกิดการเสถียร
- 85.
- 86. ตารางธาตุ • ตารางธาตุ (Periodictable) หมายถึง ตารางที่ นักวิทยาศาสตร์ ได้ รวบรวมธาตุต่างๆ เข้ าเป็ น หมวดหมู่จดตามลักษณะหรือสมบัตทคล้ ายคลึงกัน ั ิ ี่ • ปัจจุบนนักวิทยาศาสตร์ ได้ ค้นพบธาตุมากกว่ า 110 ั ธาตุ จากการทีได้ ค้นพบธาตุจานวนมากจึงยากทีจะ ่ ่ ศึกษาและจดจาสมบัตของธาตุต่างๆ ได้ ท้งหมด เพือ ิ ั ่ ความสะดวกในการศึกษาและจดจาสมบัติต่างๆ ของ ธาตุนักวิทยาศาสตร์ จึงจัดธาตุต่างๆ ทีมสมบัติ ่ ี คล้ ายคลึงกันให้ อยู่ในหมวดหมู่เดียวกัน
- 87. วิวฒนาการของตาราง ั ธาตุ พ.ศ. 2360 โยฮันน์ โวล์ ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) ชาวเยอรมัน เป็ นคนแรกทีได้ จัดธาตุเป็ นกลุ่มๆ ละ 3 ธาตุ หรือ ่ ที่เรียกว่ า ชุดสามหรือไตรแอด(Triad) พบว่ า มวล อะตอมตัวกลางเกิดจากผลบวกของธาตุตวแรกกับ ั ตัวที่สามหาร 2 ซึ่งธาตุท้งสามชนิดจะมีสมบัติ ั คล้ ายคลึงกัน
- 88. ตัวอย่ างการจัดกลุ่มธาตุของเดอเบอไร มวล เนอร์ มวลอะตอมเฉลียของ ่ กลุ่มที่ ธาตุ อะตอม ธาตุทมีมวลน้ อยกว่ าและ ี่ สรุป เฉลีย ่ มากกว่ า 1 Li 6.9 6.9 + 39.1 Li Na K Na 23.0 มีสมบัติ 2 คล้ายคลึงกัน K 39.1 = 23 2 S 32.1 32.1 + 127.6 S Se Te Se 79.0 2 มีสมบัติ คล้ายคลึงกัน Te 127.6 = 79.85
- 89. • หลักของธาตุชุดสามไม่ สามารถนาไปใช้กบธาตุ ั กลุ่มอืนทีมีสมบัตคล้ ายกันได้ เช่ น Cu Ag Au ่ ่ ิ ดังนั้นหลักชุดสามของเดอเบอไรเนอร์ จึงไม่ เป็ นที่ ยอมรับในเวลาต่ อมา พ.ศ. 2407 จอห์ น นิวแลนส์ (John Alexander Reina Newland) ชาวอังกฤษ ได้ นาธาตุมาเรียงตามมวลอะตอม พบว่ า ธาตุท่ี 8 จะมีสมบัตคล้ ายธาตุที่ 1 (ไม่ รวม H กับแก๊ ส ิ เฉื่อย) ดังนี้
- 90. Li Be BC N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca การจัดเรียงตามความคิดของนิวแลนด์ ใช้ ได้ ถงธาตุ Ca เท่ านั้น ึ
- 91. พ.ศ. 2412 –2413 ดิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ ชาว รัสเซีย และ ยูลอุส โลทาร์ ไมเออร์ ชาวเยอรมัน จาก ิ การศึกษาของทั้งสองคนพบว่ า ถ้ าเรียงธาตุตามลาดับมวล อะตอมจากน้ อยไปมาก จะพบว่ าธาตุมีสมบัตคล้ ายคลึง ิ กันเป็ นช่ วงๆเมนเดเลเอฟ จึงตั้งเป็ นกฎเรียกว่ า “กฎพิรีออ ดิก” ในช่ วงนั้นได้ มีการศึกษาธาตุทยงไม่ พบ ได้ แก่ ี่ ั เอคาโบรอน เป็ น สแคนเดียม (Sc) เอคาอะลูมิเนียม เป็ น แกลเลียม (Ga) เอคาซิลคอน ิ เป็ น เจอร์ เมเนียม(Ge)
- 92. • การจัดเรียงธาตุของเมนเดเลเอฟ มีข้อบกพร่ องหลายประการ เช่ น ธาตุบางชนิด มีมวลอะตอมมากกว่ า แต่ อยู่หน้ าธาตุทมีมวล ี่ อะตอมน้ อย เมื่อค้ นพบก๊ าซเฉื่อยก็ไม่ ทราบว่ า จะจัดเรียงไว้ ตรงไหน แต่ กนับได้ ว่าตารางธาตุ ็ ในปัจจุบันมีรากฐานมาจากตารางธาตุของเมน เดเลเอฟ
- 93. • พ.ศ. 2455เฮนรี กวิน เจฟฟรีส์ โมสลีย์ นัก เคมีชาวอังกฤษ ได้ ค้นพบค่ าของเลขอะตอม และ พบว่ า เลขอะตอมมีความสั มพันธ์ กบสมบัติของ ั ธาตุมากกว่ ามวลอะตอม จึงได้ จัดเรียงธาตุตาม เลขอะตอมที่เพิมขึ้น ซึ่งสามารถแก้ ปัญหาของ ่ เมนเดเลเอฟได้
- 94.
- 95. ตารางธาตุในปัจจุบัน • ตารางธาตุในปัจจุบัน เรียงตามเลขอะตอม โดย แบ่ งเป็ นหมู่หลัก (Main group) หรือหมู่ A กับ หมู่ B หรือ Transition โดยหมู่ A จะมี 8 หมู่ และ B มี 8 หมู่ ส่ วนคาบ (Period) จะแบ่ งเป็ น 7 คาบ • เลขอะตอมเกิน 83 จัดว่ าเป็ นธาตุกมมันตรังสี ั
- 96. หมู่ I A(Alkaline Metals) • หมู่ I A มี Valence e- = 1 ได้ แก่ Li Na K Rb Cs Fr • เป็ นโลหะทีว่องไวทีสุด ต้ องเก็บไว้ ในนามันแร่ เช่ น ่ ่ ้ นามันก๊าด เพือปองกันการเกิดปฏิกริยากับอากาศ ้ ่ ้ ิ ความชื้น
- 97. หมู่ II A(Alkaline earth) • หมู่ II A มี Valence e- = 2 ได้ แก่ Be Mg Ca Sr Ba Ra เก็บในนามัน ้ • เป็ นส่ วนประกอบของเปลือกโลกมีความว่องไวน้ อย กว่ าหมู่ I A
- 98. หมู่ VII A(Halogen) • หมู่ VII A มี Valence e- = 7 ได้ แก่ F Cl Br I At gas liquid solid ในรู ปอิสระจะเป็ นพิษ อาจทาให้ ตายได้ หากอยู่ในรู ปไอออนจะมีประโยชน์ • Halogen = ทาให้ เกิดเกลือ (มีโลหะไปแทนทีจะได้ เกลือ) ่
- 99. หมู่ VIII A(Inertgas ,Noble gas) • หมู่ VIII A มี Valence e- = 8 ได้ แก่ He Ne Ar Kr Xe Rn • He ใช้ บรรจุในบอลลูน บรรจุในถังแก๊ สของนักประดานา ้ โดยผสมกับ O • Ne ใช้ ในหลอดไฟ • Ar ผลิตรังสี เลเซอร์ ใช้ รักษาโรคมะเร็ง
- 100. • ธาตุในหมู่ Aเดียวกัน จะมีสมบัตทคล้ ายคลึงกัน หมู่ IA ิ ี่ ,IIA ,IIIA จะมีความเป็ นโลหะพอหมู่ IVA – VIIIA จะมี ความเป็ นอโลหะเพิมขึน ขณะเดียวกันในหมู่เดียวกันจะมี ่ ้ Valence e-เท่ ากัน และเท่ ากับลาดับทีของหมู่ ยกเว้ น He = ่ 2 แต่ อยู่หมู่ 8 • ความเป็ นโลหะในหมู่เดียวกันจะเพิมขึน เมือ เลขอะตอม ่ ้ ่ เพิมขึน แต่ ความเป็ นอโลหะจะลดลง เมื่อเลขอะตอมเพิม ่ ้ ่ •ความเป็ นโลหะ : การให้ e- ได้ ดี (ค่า IE1น้ อย) •ความเป็ นอโลหะ : การรับ e- ได้ ดี (ค่า EN สู ง)
- 101. คาบของตารางธาตุ (Period ) •คาบในตารางธาตุ มี 7 คาบ – คาบที่ 1 มี 2 ธาตุ H , He – คาบที่ 2 มี 8 ธาตุ Li, Be , B, C , N, O, F, Ne – คาบที่ 3 มี 8 ธาตุ Na, Mg ,Al, Si, P, S, Cl, Ar – คาบที่ 4 มี 18 ธาตุ – คาบที่ 5 มี 18 ธาตุ – คาบที่ 6 มี 32 ธาตุ – คาบที่ 7
- 102. • ธาตุทอยู่ในคาบเดียวกันจะมีระดับพลังงาน ี่ เท่ ากันและเท่ ากับเลขคาบกับจานวนระดับ พลังงาน ( 2 ระดับ = คาบที่ 2 ) • ในคาบเดียวกันจะมีสมบัตที่แตกต่ างกัน หรือ ิ แปรเปลียนไปตามหมู่ของธาตุ ่
- 103. • สาหรับธาตุ 2แถวล่ างมีเลขอะตอม ตั้งแต่ 58 – 71 คือ Ce Lu เรียกกลุ่มธาตุ แลน ทาไนด์ และตั้งแต่ 90 – 103 คือ Th Lr เรียกว่ า กลุ่มธาตุแอคทีไนด์ ธาตุท้ง 2 ั กลุ่มนีแยกจากหมู่ 3B ในคาบที่ 6 และ 7 ้ ตามลาดับ เรียกรวมๆ ว่ า กลุ่มธาตุ Inner Transition element
- 104. • ธาตุกลุ่ม sได้ แก่ ธาตุในหมู่ IA และ IIA • ธาตุกลุ่ม p ได้ แก่ ธาตุในหมู่ IIIA จนถึง VIIA และแก๊ สเฉื่อย • ธาตุกลุ่ม d ได้ แก่ ช่ วงของธาตุในหมู่ IIIBจนถึง IIB • ธาตุกลุ่ม f ได้ แก่ กลุ่มธาตุแลนทาไนด์ และแอคที ไนด์
- 105. การจัดกลุ่มธาตุ s pd f ในตารางธาตุ H s p d f
- 106. • นักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาทดลองค้ นพบธาตุ เพิมขึนเป็ นจานวนมาก บางครั้งธาตุชนิด ่ ้ เดียวกันถูกค้ นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ หลายคน จึงมีชื่อเรียกที่แตกต่ างกัน • องค์ การนานาชาติทางเคมี (International Union of Pure and Applide Chemistry IUPAC) ได้ ตกลงกันให้ เรี ยกชื่ อที่ มีเลขอะตอมตั้งแต่ 100 ขึนไป ตามเลขเป็ นภาษา ้ ละติน และลงท้ ายเสี ยงของธาตุเป็ น ium และ ให้ เขียนสั ญลักษณ์ ตามตัวอักษรตัวแรกของ จานวนนับแต่ ละตัวมารวมกัน
- 107. • จานวนนับภาษาละติน คือ 0 1 2 3 4 nil un bi tri quad นิล อูน ไบ ไตร ควอด 5 6 7 8 9 pent hex sept oct enn เพนต์ เฮกซ์ เซปต์ ออกต์ เอนน์ กลุ่มธาตุทมีเลขอะตอมตั้งแต่ 92 ขึนไป เรียกว่ า Transuranium ี่ ้ กลุ่มธาตุทมีเลขอะตอมตั้งแต่ 100 ขึนไป เรียกธาตุกลุ่มนีว่า Transfermium ี่ ้ ้
- 108. ตัวอย่ างการเรียกชื่อธาตุตามระบบ IUPAC • ธาตุที่ 101 ใช้ ชื่อว่า Unnilunium ใช้ สัญลักษณ์ Unu • ธาตุที่ 102 ใช้ ชื่อว่า Unnilbium ใช้ สัญลักษณ์ Unb • ธาตุที่ 105 ใช้ ชื่อว่า Unnilpentium ใช้ สัญลักษณ์ Unp • ธาตุที่ 107 ใช้ ชื่อว่า Unnilseptium ใช้ สัญลักษณ์ Uns • จงเรียกชื่อธาตุที่ 104 108 112 114 ตามระบบ IUPAC
- 109. ในตารางธาตุปัจจุบันจะมีสมบัตทเี่ ปลียนแปลง ิ ่ ตามหมู่และคาบ ดังหัวข้ อดังต่ อไปนี้ 1. ขนาดอะตอม 2. รัศมีไอออน 3. พลังงานไอออไนเซชัน 4. ค่ าอิเล็กโทรเนกาติวตี ิ 5. ค่ าสั มพรรคภาพอิเล็กตรอน 6. จุดหลอมเหลวและจุดเดือด 7. เลขออกซิเดชัน
- 110. ขนาดอะตอม • ขนาดอะตอม (รัศมีอะตอม)สามารถวัดขนาดอะตอม ของธาตุได้ ดงนี้ ั • รัศมีโคเวเลนต์ คือ ระยะครึ่งหนึ่งของความยาวพันธะ โคเวเลนต์ ระหว่ างอะตอมชนิดเดียวกัน เช่ น ความยาว พันธะของ Cl – Cl = 198 pm รัศมีอะตอมของ Cl = 198 2 = 99 pm
- 111. • รัศมีแวนเดอร์ วาลส์คือ ระยะครึ่งหนึ่งของ ระยะระหว่ างนิวเคลียสของอะตอมทีอยู่ใกล้ทสุด ่ ี่ เช่ น รัศมีแวนเดอร์ วาลส์ (r) ซึ่งหาได้ จาก อะตอมของแก๊ สเฉื่อย หรือหาได้ จากโมเลกุลโคเว เลนต์ 2 โมเลกุลทีสัมผัสกัน ่
- 112. • รัศมีโลหะ คือครึ่งหนึ่งของระยะระหว่าง นิวเคลียสของอะตอมโลหะทีอยู่ใกล้ กนมากทีสุด ่ ั ่ เช่ น ธาตุโซเดียมมีระยะระหว่ างนิวเคลียสของ 372 อะตอม 2 อะตอม ทีอยู่ใกล้ กนทีสุดเท่ ากับ 372 2 ่ ั ่ pm รัศมีโลหะโซเดียมเท่ ากับ = 186 pm Na Na 186
- 113. รัศมีอะตอม (พิโกเมตร) ของธาตุใน ตารางธาตุ หมายเหตุ ธาตุทเี่ ป็ นโลหะ แสดงด้ วย รัศมีโลหะ ธาตุทเี่ ป็ นอโลหะ แสดงด้ วย รัศมีโคเวเลนต์
- 114. • ธาตุในหมู่เดียวกัน จะมีขนาดอะตอมใหญ่ขน ึ้ จากบนลงล่ างตามเลขอะตอมที่เพิมขึน (มีการ ่ ้ เพิมของระดับพลังงาน) ่ • ธาตุในคาบเดียวกัน จะมีขนาดอะตอมเล็กลง จากซ้ ายไปขวา ในขณะที่เลขอะตอมเพิมขึน ่ ้ จนถึงหมู่ VIIA แต่ พอหมู่ VIIIA ขนาด อะตอมจะโตขึน (หมู่ VIIIA มีการจัดเรียง e- ้ ครบแปด (Octate’s rule))
- 115. รัศมีไอออน • รัศมีไอออน จะพิจารณาจากระยะระหว่างนิวเคลียส ของไอออนคู่หนึ่งๆ ทีมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกัน ่ ในโครงผลึก • ตัวอย่ างรัศมีไอออนของ Mg +2 และ O-2 ใน สารประกอบ MgO
- 116. • เมื่อโลหะทาปฏิกริยากับอโลหะ ิ • อะตอมของโลหะ จะเสี ยเวเลนซ์ อเิ ล็กตรอน กลายเป็ นไอออนบวก จานวนอิเล็กตรอนใน อะตอมจึงเล็กลง ทาให้ แรงผลักระหว่ างอะตอม ลดลงด้ วย • อะตอมของอโลหะ จะรับอิเล็กตรอนเพิมเข้ ามา ่ และเกิดเป็ นไอออนลบ อะตอมมีการเพิมขึนของ ่ ้ อิเล็กตรอน จึงทาให้ แรงผลักระหว่ างอิเล็กตรอนที่ เคลือนที่รอบนิวเคลียสมี ค่ าสู งขึน ่ ้
- 117. • ขอบเขตของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนจะขยายไป จากเดิม ไอออนลบจึงมีขนาดใหญ่ กว่ าอะตอม เดิม • ตัวอย่ างขนาดอะตอมกับขนาดไอออนของธาตุ
- 118. พลังงานไอออไนเซชัน (Ionization energy(IE)) • พลังงานไอออไนเซชัน คือ พลังงานทีอะตอมดูด ่ เข้ าไป แล้วขจัด e - ออกมาในสภาวะทีเป็ นแก๊ ส ่ หรือพลังงานทีให้ อะตอมแล้วทาให้ อะตอมขจัด e- ่ ออกมาในสภาวะแก๊ส เช่ น Li(g) Li+(g) + e - IE1 Li+(g) Li2+(g) + e- IE2 Li2+(g) Li3+(g) + e- IE3 IE1 << IE2 < IE3
- 119. หลักการพิจารณา IE มี 2 หลักเกณฑ์ 1. ขนาดอะตอมจะแปรผกผันกับค่ า IE (ขนาดยิงใหญ่ ค่ ายิงน้ อย) ่ ่ 2. ประจุ + ในนิวเคลียสจะแปรผันตาม IE (ประจุ + มาก IE มาก) ข้ อ 1 มีผลต่ อค่ า IE มากกว่ าข้ อ 2
- 120. • ตามหมู่ ค่า IE จะตาลง ถ้ าเลขอะตอมเพิมขึน ่ ่ ้ (บนลงล่ าง) ทั้งนีการเพิมของขนาดมีผลมากกว่ า ้ ่ การเพิมของประจุ + ่ • ตามคาบ ค่ า IE จะสู งขึน ถ้ าเลขอะตอม ้ เพิมขึน (ซ้ ายไปขวา) ่ ้
- 121.
- 122.
- 123. ค่ าอิเล็กโทรเนกาติวตี ิ (Electronegativity (EN)) • ค่ าอิเล็กโทรเนกาติวตี เป็ นแรงหรืออานาจที่ ิ อะตอมส่ งไปถึง e- ของตนเองหรืออะตอมอืนให้ ่ มาเกิดโมเลกุลขึนหรือสารประกอบ ้ • Linus Pauling พิจารณาข้ อมูลในตารางธาตุ เกียวกับค่ าอิเล็กโทรเนกาติวตี ดังนี้ ่ ิ
- 124. • ธาตุในหมู่เดียวกัน ค่าอิเล็กโทรเนกาติวตี ลดลง ิ เมื่อเลขอะตอมเพิมขึน ่ ้ • ธาตุในคาบเดียวกัน ค่ าอิเล็กโทรเนกาติวตี เพิมขึน ิ ่ ้ เมื่อเลขอะตอมเพิมขึน ่ ้ หลักการพิจารณา ใช้ หลักการเช่ นเดียวกับค่า IE และในหมู่ธาตุและคาบของธาตุในตารางจะมีลกษณะ ั การเปลียนแปลงเช่ นเดียวกับ IE ่
- 125. เรียงลาดับ ค่ าEN 5 6 7 N O F P S Cl Br
- 126.
- 127. สั มพรรคภาพอิเล็กตรอน (Electro affinity) ย่ อ EA • สั มพรรคภาพอิเล็กตรอน เป็ นความสามารถ ของธาตุในสภาวะก๊ าซทีจะรับ e ่ - โดยค่ า (ติด ลบ) x(g) + e- x-(g)
- 128.
- 129. จุดหลอมเหลวและจุดเดือด • จุดหลอมเหลวและจุดเดือดเป็ นสมบัตเิฉพาะของ ธาตุขนอยู่กบแรงยึดเหนี่ยวระหว่ างโมเลกุลเป็ น ึ้ ั พันธะชนิดใด เช่ น พันธะโลหะ พันธะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ พันธะโครงผลึกร่ างตาข่ าย ซึ่ง พอสรุปจุดหลอมเหลวตามชนิดพันธะจากสู งไป หาต่าดังนี้
- 130. โครงผลึกร่ างตาข่ าย พันธะโลหะ พันธะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ พันธะไฮโดรเจน พันธะโคเวเลนต์ มีข้ัว พันธะโคเวเลนต์ ไม่ มีข้ัว
- 131. • ธาตุในหมู่ 1A,2A และ 3A เป็ นโลหะจุด หลอมเหลวและจุดเดือดมีแนวโน้ มสู งขึนจากซ้ าย ้ ไปขวาในคาบเดียวกัน เพราะมีพนธะโลหะแข็งแรง ั ขึน เนื่องจากขนาดอะตอมเล็กลง และมีจานวนเว ้ เลนต์ อเิ ล็กตรอนมากขึน ้ • ธาตุหมู่ 4A บางธาตุมีโครงสร้ างเป็ นโครงผลึกร่ าง ตาข่ าย จึงทาให้ จุดหลอมเหลวและจุดเดือดมีค่า สู งขึน ้
- 132. • ธาตุในหมู่ 5A,6A , 7A และ 8A ในคาบเดียวกันพบว่า แนวโน้ มของจุดหลอมเหลวและจุดเดือดตาลง เพราะ ่ ธาตุพวกนีมแรงยึดเหนี่ยวระหว่ างโมเลกุลเป็ นแรง ้ ี แวนเดอร์ วาลส์ เนื่องจากมวลโมเลกุลใกล้ เคียงกัน แต่ ขนาดโมเลกุลเล็กลง เช่ น N2 O2 F2 มวลโมเลกุลเป็ น 28,32,38 ซึ่งใกล้เคียงกันและเนื่องจากแรงแวนเดอร์ วาลส์ ลดลงนี่เอง จึงทาให้ จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ลดลง จากซ้ ายไปขวาในคาบเดียวกัน • ธาตุแทรนซิชัน เป็ นโลหะทีมขนาดค่ อนข้ างเล็ก จึง ่ ี สร้ างพันธะโลหะได้ แข็งแรง จุดหลอมเหลวและจุด เดือดมาก
- 133.
- 134.
- 135. สรุปแนวโน้ มสมบัตพริออดิก ิ ิ ของธาตุ Atomic Radius Electron affinity Ionization energy Electronegativity Atomic Radius Ionization energy Electronegativity Electron affinity
- 136. เลขออกซิเดชัน (Oxidation Number) • เลขออกซิเดชัน (Oxidation Number) คือ ตัวเลขแสดงค่ าประจุไฟฟ้ า หรือประจุไฟฟ้ า สมมติของไอออนหรืออะตอมของธาตุพจารณา ิ จากสาร 2 ประเด็น 1. สารประกอบธาตุคู่ 2. สารประกอบมากกว่ า 2 ธาตุ
- 137. 1. สารประกอบธาตุคู่ – สารไอออนิกจะมีประจุไฟฟ้ าบวกของ โลหะและอโลหะมีประจุไฟฟ้ าลบเท่ ากับ อิเล็กตรอนที่ให้ และทีรับ ่ – สารโคเวเลนต์ กาหนดให้ อโลหะที่มค่าอิเล็ก ี โทรเนกาติวตสูงเป็ นลบ ส่ วนอโลหะทีมี ิ ี ่ ค่ าอิเล็กโตรเนกาติวตีต่ามีค่าเป็ นบวก ส่ วน ิ ค่ าตัวเลขจะเท่ ากับจานวนอิเล็กตรอนที่ใช้ ร่ วมกัน
- 138. 2. สารประกอบมากกว่ า2 ธาตุ มีหลักเกณฑ์ การพิจารณาต่ างๆ ดังนี้ 1) ธาตุอสระทุกธาตุไม่ ว่าเป็ นอะตอมหรือโมเลกุล ิ จะมี เลขออกซิเดชันเป็ นศูนย์ เช่ น Na ,C ,Mg ,Pb ,Cl , O2 , S8 , O3 2) ธาตุหมู่ 1A (Li , Na , K , Rb , Cs) ใน สารประกอบใดๆ มีค่าเลขออกซิเดชันเป็ นบวก หนึ่ง (+1)
- 139. 3) ธาตุหมู่ 2A(Mg , Ca , Sr , Ba) ใน สารประกอบใดๆมีค่าเลขออกซิเดชันเป็ นบวก สอง(+2) 4) ธาตุออกซิเจน (O) โดยทั่วไปในสารประกอบ จะมี เลขออกซิเดชันเป็ น -2 ยกเว้ น ใน 1 2 สารประกอบเปอร์ ออกไซด์ มีค่า -1 เช่ น2 H2O2 , 1 Na2O2 ,BaO2 และในซุปเปอร์ ออกไซด์ จะมีค่า - (KO2) และมีค่าเป็ น +2 เมื่อเกิดกับธาตุ F เท่ านั้น เช่ น OF2
- 140. 5) ธาตุไฮโดรเจน (H)โดยทัวไปในสารประกอบจะ ่ มี เลขออกซิเดชันเป็ น +1 ยกเว้ น ในสารประกอบไฮ ไดรด์ ของโลหะจะมีค่าเป็ น -1 เช่ น NaH , KH , CaH2 6) ไอออนของธาตุหรือสารประกอบจะมีเลข ออกซิเดชันเท่ ากับประจุไฟฟ้ าทีกาหนดไว้ เช่ น ่ NH4+ = +1 PH4+ = +1 OH- = -1 CN- = -1 SO42- = -2 HCO3-= -1 ผลรวมของประจุไฟฟ้ าบวกและลบจะมีค่าเป็ นศูนย์
- 141. 7) ในกรณีสารประกอบเชิงซ้ อนที่มีผลึกของ H2O,NH3 , CO เป็ นองค์ ประกอบให้ ถือว่ ามี เลขออกซิเดชันเป็ นศูนย์ เช่ น CuSO4 . 5H2O 8) ในสารประกอบใดๆ ผลรวมของประจุไฟฟ้ า บวกและลบจะมีค่าเป็ นศูนย์ เสมอ