แบบจำลองอะตอม

เเบบ
จาํ ลอง
ของ
อะตอม

คํานํา

เอกสารประกอบการเรยี นชดุ นี้ ไดอ ธบิ ายถงึ โครงสรา ง
อะตอมในวิชาเคมีมเี น้ือหาโดยผจู ัดทาํ มุง หวงั เป็นอยา งยง่ิ
วา เอกสารประกอบการเรยี นชดุ นี้มเี น้ือหาเขาใจงายเหมาะ
สาํ หรับผูทต่ี อ งการมาศึกษาในวิชานี้ คณะผูจ ดั ทาํ หวังวา
เอกสารชุดนี้จะเกิดประโยชนสงู สุด หากผิดพลาดประการ

ใดกข็ ออภัยมา ณ ท่นี ี้ดวย

สารบญั

เรือง หน้า

เเบบจาํ ลองอะตอมของดอลตนั 1
เเบบจาํ ลองอะตอมของทอลสนั
4
แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด
6
แบบจําลองอะตอมของโบร์
แบบจาํ ลองอะตอมกลศาสตร์ควอนตมั (กลุ่มหมอก) 8
10

1

เเบบจาํ ลองอะตอมของดอลตนั

แบบจาํ ลองอะตอม ดิโมคริตุส
นักปราชญชาวกรีก ช่อื ดิโมคริตสุ

ไดเ สนอความคิดวา การแบง สารใหม ี
ขนาดเลก็ ลงเร่ือยๆในที่สุดจะไดหนวย
ยอยซ่งึ ไมส ามารถแบง ใหเล็กลงไดอกี
หนวยยอยนี้เรียกวา อะตอม ความคิดนี้
เป็นเพียงสิ่งนึกคิดไมม พี ้ืนฐานมาจากการ
ทดลอง เน่ืองจากอะตอมมีขนาดเล็กมาก
มองไมเหน็ ดว ยตาเปลา แมจ ะใช
กลองจลุ ทรรศนอเิ ล็กตรอน กย็ งั ไม
สามารถมองเห็นอะตอมได ปัจจุบันมีการ
พฒั นากลอ งจลุ ทรรศนสนามไอออนที่มี
กําลงั ขยายประมาณ 750,000 เทา จึง
สามารถถา ยภาพปลายเข็มของธาตุ
รีเนียม (Rhenium,Re) ซ่ึงเช่อื วาเป็นภาพ
ของอะตอม แตไมสามารถบอกลักษณะ
รายละเอยี ดภายในอะตอม การที่อะตอมมี
ขนาดเลก็ มาก จนไมสามารถมองเหน็ ได
การศกึ ษาเกีย่ วกบั อะตอมจงี ใชว ธิ กี าร
สรา งแบบจําลอง มโนภาพที่สรางข้ึนจาก
ขอ มลู ทีไ่ ดจ ากการทดลอง
เพ่ือใชอธบิ ายลกั ษณะของอะตอม แบบ
จําลองอะตอมสามารถปรับปรุง หรอื
เปลีย่ นแปลงได ถา มผี ลการทดลองใหม ๆ
ซ่ึงแบบจําลองเดมิ อธิบายไมได

2

นักวิทยาศาสตรจ ึงเสนอแบบจําลองใหมใ หสอดคลอ งกบั ผลการทดลอง ดังนัน้ จงึ พบวา
แบบจําลองอะตอมมีการเปล่ยี นแปลงเร่อื ยมา

1. แบบจําลองอะตอมของดอลตัน
ในปี พ.ศ. 2346 (ค.ศ.1803) จอหน ดอลตนั (John Dalton) นักวทิ ยาศาสตร

ชาวองั กฤษ ไดเสนอแนวคิดเกย่ี วกับอะตอม โดยอาศัยพ้นื ฐานจากทฤษฎขี องอะตอมที่
วา
“อะตอมมลี กั ษณะเป็นทรงกลมท่ีมีขนาดเลก็ มากและแบง แยกอีกตอ ไปไมได ดงั นัน้
แบบจําลองอะตอมของดอลตัน จงึ เป็นทรงกลมตันและแบง แยกอีกไมได มรี ายละเอยี ด

1.สารประกอบดวยอนภุ าคขนาดเลก็ เรียกวา อะตอม แบงแยกไมไดแ ละสราง
ข้ึน หรือทําลายใหส ูญหายไปไมไ ด

2.อะตอมของธาตชุ นิดเดียวกัน ยอ มมีมวลเทากนั และมสี มบัติเหมือนกันแตมี
สมบตั แิ ตกตางจากอะตอมของธาตุชนิดอ่นื ๆ

3.สารประกอบเกิดจากการรวมตัวทางเคมขี องอะตอมของธาตุตัง้ แตสองชนิด
ข้ึนไปโดยมอี ตั ราสวนในการรวมตวั ทเ่ี ป็นเลขลงตวั จํานวนน อยๆ

4.อะตอมของธาตสุ องชนิดอาจรวมตัวกนั ดวยอตั ราสว นตางๆกันเกดิ เป็น
สารประกอบไดห ลายชนิด

5.โมเลกุลของสารประกอบชนิดเดยี วกันยอ มมสี มบัติแตกตา งจากโมเลกลุ ของ
สารประกอบอ่ืนๆ เชน โมเลกลุ ของน้ํา (H2O) ตางจากโมเลกลุ ของดินประสวิ (KNO3)

อะตอมของดอลตัน

3

เม่อื ตัง้ ทฤษฎีอะตอม ปรากฎวา เป็นที่ยอมรบั ของนักวิทยาศาสตรและทําใหเ กดิ การ
ศกึ ษาเร่ืองอะตอมกันอยางกวา งขวางทาํ ใหพบขอบกพรอ งของทฤษฎอี ะตอมหลาย
ประการ ขอ บกพรอ งของทฤษฎีอะตอม

1.ทฤษฎกี ลาววาอะตอมเป็นอนภุ าคที่เลก็ ทีส่ ุดและไมสามารถแบง แยกไดจ าก
การศกึ ษาทางนิวเคลยี รฟ ิสิกสพบวาอะตอมไมใ ชอ นภุ าคท่ีเลก็ ท่สี ดุ แตป ระกอบดว ย
อนุภาคทเ่ี ลก็ กวาคือ โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอนและสามารถแบงแยกออกเป็นอนุ
ภาคเล็กๆได

2.ทฤษฎีกลาววา อะตอมทําใหเกดิ ใหมหรอื สูญหายไม ในทางนิวเคลยี รฟ ิสกิ ส
สามารถทําใหอ ะตอมของธาตชุ นิดหน่ึงเปลี่ยนแปลงไปเป็นอีกชนิดหน่ึงและสามารถ
ประดษิ ฐอะตอมของธาตุใหมท ีไ่ มพบในธรรมชาติ ไดแก ธาตุที่ 93 - 105 แสดงวา
อะตอมทําใหเ กดิ ใหมหรอื สูญหายได

3.ทฤษฎีกลา ววา อะตอมของธาตุชนิดเดยี วกันยอ มมสี มบัตเิ หมอื นกนั จาก
การศกึ ษาทางนิวเคลยี รฟิสกิ สพ บวาไอโซโทปซ่งึ เป็นอะตอมของธาตุเดยี วกนั ทมี่ ีมวลไม
เทากัน เชน ไอโซโทปของธาตไุ ฮโดรเจนมี H – 1, H – 2 และ H – 3 ทัง้ 3 อะตอมมี
มวลตา งกันทัง้ ๆ ทเ่ี ป็นธาตเุ ดียวกัน โดยมวลของอะตอมเป็นสมบตั ิทางกายภาพของ
อะตอม แสดงวา อะตอมของธาตเุ ดียวกนั อาจมีสมบัติตางกนั

4.ทฤษฎกี ลาววา สารประกอบเกิดจากการรวมตวั ของอะตอมของธาตตุ า งชนิด
กนั โดยมีอตั ราสว นจาํ นวนอะตอมคงที่ ขอนี้เป็นจริงจนปัจจุบัน ขอจาํ กัดของทฤษฎี
อะตอม ไมสามารถอธิบายเกีย่ วกบั การเกดิ ปฏิกิริยาเคมี

1.เหตใุ ดธาตุชนิดหน่ึงๆสามารถทาํ ปฏกิ ริ ิยากบั ธาตุบางธาตุ เชน
แกสไนโตรเจนทาํ ปฏิกริ ยิ ากบั แกส ไฮโดรเจนได แตไมท าํ ปฏกิ ิริยากับกา ซฮเี ลยี มเป็นตน
ทฤษฎีอะตอมอธบิ ายสาเหตุไมไ ด

2.เหตุใดธาตุแตละชนิดจงึ เกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีดว ยอัตราเรว็ ตางกนั เชน การเกดิ
สนิมเหล็ก เม่ือเปรียบเทยี บกบั ปฏกิ ิรยิ าเคมีระหวางเลด(II)ไนเตรตกับโพแทสเซียมไอ
โอไดดจะเกิดปฏิกิรยิ าเคมีทนั ทีท่ีผสมกัน

3.เหตุใดอะตอมจงึ มารวมกันเกดิ เป็นสารประกอบได เม่ืออะตอมอยูร วมกัน
เป็นสารประกอบมีแรงอะไรท่ียดึ เหน่ียวอะตอมไวด ว ยกัน

4.เหตใุ ดอะตอมรวมตวั เป็นสารประกอบแตล ะชนิด โดยมอี ตั ราสว นของ
อะตอมตางกันจากทฤษฎีอะตอม ดอลตนั ไดเสนอแบบจําลองอะตอม คือ อะตอมมี
ลักษณะเป็นทรงกลมและมขี นาดเลก็ แตไมกลาวถึงภายในอะตอม

4

แบบจําลองอะตอม
ของทอมสัน

ไดทําการศกึ ษาคน ควาและ
ทดลองเกี่ยวกบั อะตอมพบวา การ
ทดลองบางอยางใหผลขอ มลู ทไ่ี ม
สามารถอธิบายตามทฤษฎอี ะตอมขอ
งดอลตนั ได ทอมสันไดทาํ การทดลอง
เพ่ือศึกษาโครงสรางอะตอมใหมโ ดยใช
หลอดรงั สีแคโทด

Thompson นักวทิ ยาศาสตรช าวองั กฤษ

จากผลการทดลองทําใหทอมสนั ไดข อสรุปเก่ยี วกบั สมบตั ขิ องรงั สีแคโทด
1.รังสแี คโทดเดินทางเป็นเสนตรง
2.มปี ระจลุ บ เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ าและสนามแมเ หลก็
3.มคี าประจตุ อ มวลคงที่

5

ทอมสนั พบวา อะตอมทกุ ชนิดประกอบดว ยอนุภาคท่มี ีประจไุ ฟฟ าลบ
และเรียกอนภุ าคนี้วา อิเล็กตรอน(e-)

ไดทําการทดลองโดยเจาะรทู ขี่ ัว้
แคโทดในหลอดรงั สีแคโทดพบวา
เม่อื ผา นกระแสไฟฟ าเขาไปในหลอด
รังสแี คโทดจะมีอนุภาคชนิดหน่ึง
เคล่อื นทเ่ี ป็นเสนตรงไปในทิศทาง
ตรงกนั ขามกบั การเคล่อื นท่ขี องรังสี
แคโทดผา นรขู องขัว้ แคโทดและ
ทาํ ใหฉากดา นหลงั ขวั้ แคโทดเรือง
แสงได

ออยเกน โกลดช ไตน

สมบัติรังสีบวก

1.เดินทางเป็นเสนตรงไปยงั ขวั้ แคโทด

2.เม่อื ผา นรังสีนี้ไปยงั สนามแมเ หลก็ และสนามไฟฟ า

รังสีนี้เบ่ยี งเบนไปหาขวั้ ลบแสดงวา รังสนี ี้ประกอบดว ย

อนภุ าคทมี่ ปี ระจไุ ฟฟ าเป็นบวก

3.มีอัตราสว นประจตุ อมวลไมค งที่ข้นึ อยูกับชนิดของ

แกส ในหลอด และถา เป็นแกสไฮโดรเจนรงั สีนี้จะมี

อตั ราสว นประจุตอมวลสูงสุดเรยี กอนภุ าคบวกนี้วา

โปรตอน

4.มมี วลมากกวา รังสีแคโทดเน่ืองจากความเร็วในการ

เคล่อื นท่ตี ่ํากวารังสแี คโทด

อะตอมมลี ักษณะเป็นทรงกลมประกอบ
ดว ยอนภุ าคโปรตอนซ่ึงมีประจไุ ฟฟ าเป็น
บวกและอเิ ลก็ ตรอนซ่ึงมีประจไุ ฟฟ าเป็น
ลบ อะตอมของธาตเุ ป็นกลางทางไฟฟ านัน่
คือ มีจาํ นวนโปรตอนเทา กับจํานวน
อิเลก็ ตรอน

แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสัน

6

แบบจาํ ลองอะตอมของรัท
เธอรฟ์ อร์ด

ในปี พ.ศ. 2454 (ค.ศ. 1911)
ลอรด เออรเ นสต รัทเทอรฟ อรด
(Lord Ernest Rutherford)
ไดศึกษาแบบจาํ ลองอะตอมของทอมสัน
และเกิดความสงสยั วาอะตอม
ลอรด เออรเนสต รัทเทอรฟอรต จะมโี ครงสรางตามแบบจาํ ลอง
ของทอมสันจริงหรือไม โดยตัง้ สมมตฐิ านวา

ถาอะตอมมีโครงสรางตามแบบจาํ ลองของทอมสนั จริง
ดงั นัน้ เม่อื ยิงอนภุ าคแอลฟาซ่ึงมปี ระจไุ ฟฟ าเป็นบวกเขา ไป
ในอะตอม แอลฟาทุกอนภุ าคจะทะลผุ า นเป็นเสน ตรง
ทงั้ หมดเน่ืองจากอะตอมมคี วามหนาแนนสม่าํ เสมอเหมือน
กันหมดทัง้ อะตอม

ในปี พ.ศ. 2454 (ค.ศ. 1911) ลอรดเออรเนสต
รทั เทอรฟอรด
เพ่อื พิสูจนสมมติฐานนี้ รทั เทอรฟ อรด ไดท ําการ
ทดลองยิงอนภุ าคแอลฟาไปยงั แผน ทองคําบาง ๆ
โดยมคี วามหนาไมเกนิ 10–4 cm โดยมีฉากสาร
เรืองแสงรองรับ
1.อนุภาคสว นมากเคล่อื นทท่ี ะลผุ า นแผน ทองคําเป็น
เสน ตรง
2.อนุภาคสว นน อยเบยี่ งเบนไปจากเสน ตรง
3.อนุภาคสว นน อยมากสะทอ นกลบั มาดา นหน าของ
แผน ทองคาํ

แบบจําลองอะตอมของทอมสันถกู 7
ตอง เม่ือยิงอนุภาคแอลฟาไปยัง
แผนทองคําบาง ๆ นี้ อนภุ าค เเบบจะลองอะตอมของรทั เธอรฟอรด
แอลฟาควรพุง ทะลุผา นเป็นเสน
ตรงทัง้ หมดหรือเบ่ียงเบนเพยี งเลก็
น อย เพราะอนภุ าคแอลฟามปี ระจุ
บวกจะเบี่ยงเบนเม่ือกระทบกับ
ประจบุ วกท่กี ระจายอยูในอะตอม
แตแบบจําลองอะตอมของทอมสนั
อธบิ ายผลการทดลองของ
รทั เทอรฟอรด ไมไ ด
รทั เทอรฟ อรดจงึ เสนอแบบจําลอง
อะตอมข้นึ มาใหม

8

แบบจาํ ลองอะตอมของ
โบร์

นีลส โบร

นักวิทยาศาสตรไดพ ยายามศกึ ษาเร่ืองเก่ยี วกบั อะตอม โดยได
เสนอแบบจําลองอะตอมจากการทดลองทีเ่ กิดข้ึน ซ่งึ แบบจาํ ลอง
ของรัทเธอรฟ อรดไดรบั การยอมรบั แตกย็ งั ไมสมบูรณ จงึ มีผู
พยายามหาคาํ อธบิ ายเพิ่มเติม โดยในปี 1913 นีล โบร (Niels
Bohr) นักวทิ ยาศาสตรช าวเดนมารก ไดทําการศกึ ษาการเกดิ
สเปกตรัมของกา ซไฮโดรเจน และไดสรา งแบบจาํ ลองอะตอมเพ่ือ
ใชอ ธบิ ายลักษณะการเคล่อื นที่ของอเิ ลก็ ตรอนรอบ ๆ นิวเคลยี ส
เป็นวงคลา ยกบั วงโคจรของดาวเคราะหร อบดวงอาทติ ย แตล ะวง
จะมรี ะดับพลังงานเฉพาะตัว และเรยี กระดับพลงั งานของ
อิเลก็ ตรอนทอี่ ยูใกลน ิวเคลียสท่ีสดุ ซ่ึงมรี ะดบั พลงั งานต่ําท่สี ดุ
เรยี กวา ระดบั พลงั งาน K และเรียกระดบั พลงั งานถัดออกมาวา
ระดบั พลังงาน L,M,N,… ตามลําดับ

9

วธิ ที ําการทดลอง
เขาศกึ ษาสเปกตรัมการเปลงแสงของธาตุ โดยบรรจแุ กส ไฮโดรเจนในหลอด

ปลอ ยประจุ จากนัน้ ใหพลงั งานเขาไป
สเปกตรัม หมายถึง อนกุ รมของแถบสหี รอื เสน ท่ไี ดจากการผานพลังงานรังสเี ขาไปใน

สเปกโตรสโคป ซ่ึงทําใหพ ลังงานรังสแี ยกออกเป็นแถบหรือเป็นเสน ท่ีมคี วามยาวคล่ืน
ตางๆเรยี งลาํ ดบั กันไป
ผลการทดลอง

อิเล็กตรอนเคล่ือนจากขวั้ บวกไปขัว้ ลบชนกบั แกสไฮโดรเจน จากนัน้ เปลงแสง
ออกมาผา นปริซมึ ทาํ ใหเราเห็นเป็นเสนสเปกตรัมสีตา งๆตกบนฉากรับภาพ
สรปุ ผลการทดลอง

การเปลงแสงของธาตไุ ฮโดรเจน เกดิ จากอเิ ล็กตรอนเปลย่ี นระดับพลงั งานจาก
วงโคจรสูงไปสวู งโคจรต่ํา พรอมทงั้ คายพลังงานในรูปแสงสตี างๆระดบั พลังงานแตล ะชัน้

เม่อื 2.18 X 10-18 J = คา คงทขี่ องริดเบิรก(Rydberg
constant)

n = เลขควอนตมั หลกั = 1, 2, 3
นีลส โบร ไดเสนอแบบจําลองอะตอมข้นึ มา สรปุ ไดดงั นี้
1. อเิ ลคตรอนจะอยกู ันเป็นชัน้ ๆ แตล ะชัน้ เรียกวา “ระดับ
พลังงาน
2. แตล ะระดับพลังงานจะมีอิเลคตรอนบรรจุไดดังนี้
จํานวนอิเลคตรอน = 2n2
ระดับพลังงาน K
ระดบั พลงั งาน L
ระดับพลังงาน M
ระดับพลงั งาน N
ระดับพลงั งาน O ระดับพลงั งาน P ระดบั พลังงาน Q
3. อเิ ลคตรอนท่ีอยใู นระดบั พลังงานวงนอกสุดเรยี กวา เวเลนซ
อิเลคตรอน (Valent electron) จะเป็นอเิ ลคตรอนทเี่ กดิ ปฏิกิรยิ า
ตาง ๆ ได
4. อิเลคตรอนท่ีอยูใ นระดับพลังงานวงในอยูใกลนิวเคลยี ส จะ
เสถียรมาก เพราะประจบุ วก จากนิวเคลียสดึงดดู ไวอยางดี สว น
อิเลคตรอนระดับพลังงานวงนอก จะไมเสถยี ร
เพราะนิวเคลยี สสงแรงไปดึงดูดไดน อยมาก อิเลคตรอนพวกนี้จงึ
มีพลงั งานสงู หลดุ ออกจากอะตอมไดง าย
5. ระดับการพลังงานวงในจะอยูหางกันมาก สวนระดบั พลังงาน
วงนอกจะอยชู ดิ กันมาก
6. การเปลีย่ นระดับพลังงานของอิเลคตรอน ไมจําเป็นตอ ง
เปลย่ี นในระดบั ถดั กนั
อาจเปลีย่ น ขา มระดับพลงั งานกนั กไ็ ด

10

แบบจําลองอะตอม
กลศาสตร์ควอนตัม(กล่มุ หมอก)

แบบจําลองอะตอมของโบร ใชอธบิ ายเก่ียวกับเสน สเปกตรัมของธาตุ
ไฮโดรเจนไดดี แตไมส ามารถอธบิ ายเสนสเปกตรัมของอะตอมทีม่ หี ลาย
อิเล็กตรอนได จึงไดม กี ารศึกษาเพม่ิ เติมทางกลศาสตรค วอนตัม แลว
สรา งสมการสําหรับใชค าํ นวณ โอกาสท่ีจะพบอเิ ล็กตรอนในระดับพลงั งาน
ตา งๆ ข้นึ มาจนไดแบบจําลองใหม ที่เรยี กวาแบบจําลองอะตอมแบบกลมุ
หมอก ซ่ึงมีรายละเอียด

อิเล็กตรอนเคล่ือนท่ีรอบนิวเคลียสอยางรวดเรว็ ดว ยรศั มไี ม
แนนอนจงึ ไมส ามารถบอกตาํ แหนงท่ีแนนอนของอิเล็กตรอนไดบอกได
แตเ พียงโอกาสท่จี ะพบอเิ ลก็ ตรอนในบริเวณตา ง ๆ ปรากฏการณแบบนี้
เรียกวากลุมหมอกของอิเลก็ ตรอน บรเิ วณที่มกี ลุมหมอกอเิ ล็กตรอนหนา
แนนจะมโี อกาสพบอิเล็กตรอนมากกวา บรเิ วณท่เี ป็นหมอกจาง

การเคล่ือนทีข่ องอิเล็กตรอนรอบนิวเคลยี สอาจเป็นรูปทรง
กลมหรือรูปอ่นื ๆ ข้นึ อยูกับระดับพลังงานของอเิ ล็กตรอน แตผ ลรวม
ของกลุมหมอกของอเิ ล็กตรอนทกุ ระดบั พลงั งาน

จัดทําโดย

นางสาวแกวฟ า แดงเอียด เลขที1่ 7

นางสาวธนวรรณ อนิ ทชติ เลขท่2ี 1

นางสาวมนัสนันท สทุ ธมิ าศ เลขที่28

นางสาวยุพากร มากดคี ง เลขที่30

ม.4/3