อะตอม คือ?

1. แบบจำลองอะตอมโดย ครูเกษศิรินทร์ พลหาญ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนทัพราชวิทยา

2. อะตอม คือ?

3. ดิโมคริตุส และลูซิพปุส นักปราชญ์ชาวกรีกเชื่อว่าถ้าแบ่งสารให้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ในที่สุดจะได้หน่วยย่อย ซึ่งไม่สามารถแบ่งให้เล็กลงได้อีก และเรียกหน่วยย่อยนี้ว่า อะตอม อะตอม (Atom) คือ หน่วยพื้นฐานของสสาร 

4. ภาพจำลองอะตอมของทองคำที่สร้างขึ้นจากเครื่องมือ atomic force microscope (AFM)

5. มารูจักแบบจำลองอะตอมกันก่อนเลยจ๊ะมารูจักแบบจำลองอะตอมกันก่อนเลยจ๊ะ แบบจำลองอะตอม คือ มโนภาพที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นเพื่ออธิบายลักษณะของอะตอม โดยได้จากการแปลผลจากข้อมูลที่ได้จากการทดลอง และนำมาสร้างเป็นมโนภาพหรือแบบจำลอง

6. ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน 1.ธาตุ ประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ เรียกว่า อะตอม อะตอมแบ่งแยกและทำให้สูญหายไม่ได้ 2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่มีสมบัติแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น 3. สารประกอบ เกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยากันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ

7. แบบจำลองอะตอมของดอลตันมีลักษณะเป็นทรงกลมทึบตันแบบจำลองอะตอมของดอลตันมีลักษณะเป็นทรงกลมทึบตัน

8. การนำไฟฟ้าของของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

9. การนำไฟฟ้าของก๊าซ • ก๊าซที่ภาวะปกติไม่นำไฟฟ้า แต่ก๊าซจะนำไฟฟ้าได้เมื่ออยู่ในภาวะ 1. ลดความดันของก๊าซให้ต่ำมากๆ 2. เพิ่มความต่างศักดิ์ระหว่างขั้วไฟฟ้าให้สูงมากๆ

10. การทดลองเกี่ยวกับรังสีแคโทดพบว่า เมื่อลดความดันของก๊าซให้ต่ำมากๆและเพิ่มความต่างศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้าให้สูงมากๆ จะมีรังสีแคโทดพุ่งมาจากขั้วแคโทดไปยังแอโนด

11. ภาพการทดลองของออยเกน โกลด์ชไตน์

12. จากการทดลองหลายครั้ง ๆ - โดยการเปลี่ยนชนิดของแก๊สในหลอดแก้ว ปรากฏว่าอนุภาคที่มีประจุบวกเหล่านี้มี อัตราส่วนของประจุต่อมวลไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สที่ใช้ - เมื่อทดลองโดย เปลี่ยนโลหะที่ใช้ทำขั้วไฟฟ้าหลาย ๆ ชนิด แต่ใช้แก๊สในหลอดแก้วชนิดเดียวกัน ปรากฏว่าผลการทดลองได้ อัตราส่วนของประจุต่อมวลเท่ากัน *แสดงว่าอนุภาคบวกในหลอดรังสีแคโทดเกิดจากแก๊ส ไม่ได้เกิดจากขั้วไฟฟ้า

13. - เมื่อผ่านรังสีนี้ไปยังสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า  รังสีนี้จะเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงข้ามกับรังสีแคโทด  แสดงว่ารังสีนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก • อนุภาคที่มีประจุบวกเหล่านี้มีอัตราส่วนประจุต่อมวล (e/m) ไม่คงที่  และถ้าบรรจุแก๊สไฮโดรเจนไว้ในหลอดรังสีแคโทด จะได้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวกเท่ากับประจุไฟฟ้าลบ เรียกอนุภาคบวกในรังสีแคแนลของไฮโดรเจนว่า “โปรตอน” “โปรตอน” มีอนุภาคที่มีประจุเป็นบวก มีมวล 1.66 x 10-24 g

14. สรุปการทดลองของออยเกน โกลด์ชไตน์ 1. พบอนุภาคที่มีประจุบวก 2. ประจุบวกเหล่านี้มีอัตราส่วนประจุ/มวลไม่คงที่ ขึ้นกับชนิดของแก๊สที่บรรจุในหลอดรังสีแคโทด 3. เรียกประจุบวกนี้ว่า โปรตอน

15. การทดลองของทอมสัน

16. การทดสอบสมบัติของรังสีแคโทดการทดสอบสมบัติของรังสีแคโทด

17. สรุปการทดลองของทอมสันสรุปการทดลองของทอมสัน 1. รังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ 2. หาอัตราส่วนประจุ/มวล ได้ค่าคงที่เท่ากับ 1.76 X 108 คูลอมบ์ต่อกรัม 3. อะตอมทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองค์ประกอบ เรียกอนุภาคนี้ว่า อิเล็กตรอน

18. แบบจำลองอะตอมของทอมสันแบบจำลองอะตอมของทอมสัน อะตอมเป็นรูปทรงกลม ประกอบด้วยเนื้ออะตอมซึ่งมีประจุบวกและมีอิเล็กตรอนซึ่งเป็นประจุลบกระจายอยู่ทั่วไป อะตอมในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนประจุบวกเท่ากับจำนวนประจุลบ

21. การหามวลของอิเล็คตรอนการหามวลของอิเล็คตรอน ปี 2451 รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน หาค่าประจุของอิเล็คตรอนได้เท่ากับ 1.60 x 10 -19 คูลอมบ์ นำไปแทนค่าใน e/m = 1.76 X 108 คูลอมบ์ต่อกรัม หามวลของอิเล็คตรอนได้เท่ากับ 9.11 x 10 -28 กรัม

22. การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด ในปี พ.ศ. 2453 เซอร์ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด  (Sir Ernest Rutherford)  ได้ศึกษาแบบจำลองอะตอมของทอมสัน  และเกิดความสงสัยว่าอะตอมจะมีโครงสร้างตามแบบจำลองของทอมสันจริงหรือไม่  โดยตั้งสมมติฐานว่า “ถ้าอะตอมมีโครงสร้างตามแบบจำลองของทอมสันจริง  ดังนั้นเมื่อยิงอนุภาคแอลฟาซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกเข้าไปในอะตอม  แอลฟาทุกอนุภาคจะทะลุผ่านเป็นเส้นตรงทั้งหมดเนื่องจากอะตอมมีความหนาแน่นสม่ำเสมอเหมือนกันหมดทั้งอะตอม”

23. เพื่อพิสูจน์สมมติฐานนี้  รัทเทอร์ฟอร์ดได้ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ โดยมีความหนาไม่เกิน 10–4cm  โดยมีฉากสารเรืองแสงรองรับ

24. ปรากฏผลการทดลองดังนี้ปรากฏผลการทดลองดังนี้ • 1.  อนุภาคส่วนมากเคลื่อนที่ทะลุผ่านแผ่นทองคำเป็นเส้นตรง • 2.  อนุภาคส่วนน้อยเบี่ยงเบนไปจากเส้นตรง • 3.  อนุภาคส่วนน้อยมากสะท้อนกลับมาด้านหน้าของแผ่นทองคำ

25.  แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด • “อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมกันอยู่ตรงกลาง  นิวเคลียสมีขนาดเล็กแต่มีมวลมาก  และมีประจุบวก  ส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบและมีมวลน้อยมากวิ่งอยู่รอบ ๆนิวเคลียส”

26. การอธิบายโครงสร้างอะตอมด้วยแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดการอธิบายโครงสร้างอะตอมด้วยแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

27. อนุภาคมูลฐานในอะตอม

28. การค้นพบนิวตรอน เซอร์เจมส์ แชดวิก ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังโลหะชนิดต่างๆ พบว่ามีอนุภาคซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้า มีมวลใกล้เคียงกับโปรตอน อยู่รวมกับโปรตอนในนิวเคลียส เรียกชื่อว่า อนุภาคนิวตรอน

29. อนุภาคมูลฐานในอะตอม

30. เลขอะตอม (Atomic number : Z) เป็นค่าเฉพาะของธาตุแต่ละชนิดแสดงจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส 1 อะตอมของธาตุนั้น ซึ่งอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันต้องมีจำนวนโปรตอนเท่ากันเสมอ เลขอะตอม (Z) = จำนวนโปรตอน (p)

31. เลขมวล (Mass number, A)เป็นตัวเลขแสดงผลบวกของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนของธาตุ   ถ้าทราบเลขอะตอมจะสามารถหาจำนวนนิวตรอนของอะตอมได้โดยนำเลขอะตอมไปลบเลขมวล

32. ถ้าทราบเลขอะตอมสามารถหานิวตรอนได้ ดังนี้

33. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ • สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (Nuclear Symbol,X) คือสัญลักษณ์ของธาตุที่แสดงอนุภาคมูลฐานของอะตอม    ซึ่งจะเขียนเลขอะตอมแทน จำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอน ไว้ที่มุมซ้ายล่างของสัญลักษณ์ และเขียนเลขมวลไว้ที่มุมซ้ายบนของสัญลักษณ์ ดังนี้

35. ตัวอย่างสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุตัวอย่างสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ

36. การคำนวณอนุภาคมูลฐานของอะตอมจากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ อะตอมของธาตุเป็นกลางทางไฟฟ้า คือ อะตอมของธาตุจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน เช่น

37. จงหาจำนวนอนุภาคมูลฐานของอะตอมธาตุต่อไปนี้ จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์

38. p = 15 n = 16 5 กำหนดโครงสร้างอะตอมของธาตุฟอสฟอรัสให้ดังนี้ สัญลักษณ์นิวเคลียร์คือข้อใด ก. 1615P ข. 1516P ง. 3116P ค. 3115P

39. การหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในไอออนการหาจำนวนอนุภาคมูลฐานในไอออน ไอออน คืออะตอมที่มีประจุไฟฟ้า มี 2 ชนิด • ไอออนบวก เกิดจากอะตอมเสียอิเลคตรอน เช่น Na เสีย 1e เกิดเป็น Na + Mg เสีย 2e เกิดเป็น Mg 2+ 2. ไอออนลบ เกิดจากอะตอมรับอิเลคตรอน เช่น Cl รับ 1e เกิดเป็น Cl - O รับ 2e เกิดเป็น O 2-

40. 30 จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ 3216S2- จงพิจารณาว่าข้อใดถูกต้อง ก. มี 18 อิเล็กตรอน ข. มี 16อิเล็กตรอน ค. มี 32 อิเล็กตรอน ง. มี 14 โปรตอน

41. 30 ธาตุ A มีโปรตอน 90 นิวตรอน 148 ธาตุ B มีโปรตอน 94 นิวตรอน 142 ข้อใดถูกต้อง • 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

42. ไอโซโทป (Isotope) หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีเลขมวลต่างกัน (มีจำนวนอนุภาคนิวตรอนต่างกัน)

44. ตัวอย่างไอโซโทป คาร์บอนมี 3 ไอโซโทปคือ 126C136C 146C ฟอสฟอรัส 3115P 3215P

45. 5 ธาตุ 2 ธาตุเป็นไอโซโทปซึ่งกันและกัน มีสิ่งใดที่ต่างกัน ก. เลขอะตอม ข. จำนวนอิเล็กตรอน ค. จำนวนระดับพลังงาน ง. จำนวนนิวตรอน

46. 60 ธาตุ X และ Y เป็นธาตุไอโซโทปกัน ธาตุ X มีจำนวนโปรตอนเท่ากับ 10 และมีเลขมวลเท่ากับ 20 ธาตุ Y มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าธาตุ X อยู่ 2 นิวตรอน ข้อใดเป็นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ Y ก. 2012Y ข. 2210Y ค. 128Y ง. 1210Y

47. 5 อะตอมของธาตุใดไม่มีนิวตรอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน อะลูมิเนียม

48. ไอโซบาร์ (Isobar) ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง ธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน แต่มีมวลอะตอมและจำนวนนิวตรอนไม่เท่ากัน เช่น 3015P กับ 3014Si มีเลขมวลเท่ากันคือ 30

49. ไอโซโทน (Isotone) ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง ธาตุต่างชนิดกันที่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน แต่มีเลขมวลและเลขอะตอมไม่เท่ากัน เช่น 188O 199F เป็นไอโซโทนกัน มีนิวตรอนเท่ากันคือ n = 10

50. ทำแบบฝึกหัด 1.1 • หน้า 13